CN103365461B - 触摸传感器集成型显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种触摸传感器集成型显示装置及其制造方法。所述触摸传感器集成型显示装置包括:多个第一电极,所述多个第一电极沿第一方向平行地布置在基板上;多个第二电极,所述多个第二电极沿所述第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向平行地布置,并且不接触所述多个第一电极;多条第一连接线,每一条第一连接线与所述多个第一电极的至少一个连接;和多条第二连接线,每一条第二连接线沿所述第二方向将所述第二电极彼此连接,其中触摸驱动电压被提供给所述多条第一连接线,并且公共电压被提供给所述多条第二连接线,使得在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间产生互电容。

Description

触摸传感器集成型显示装置及其制造方法
本申请要求享有于2012年3月30日提交的韩国专利申请No.10-2012-0033235的权益,通过援引的方式将该专利申请的全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及一种能够感知对显示装置的触摸的触摸传感器集成型显示装置及其制造方法。
背景技术
近年来,诸如键盘、鼠标、操纵杆和数字转换器之类的各种输入装置用于在使用者与家用电器或信息通信装置之间构建接口。然而,当使用者使用输入装置时,因为使用者需要知道如何使用输入装置并且输入装置占据空间,所以使用者的不满意度增加。因此,需要能够减少错误操作的方便和简单的输入装置。根据需要,提出可以通过利用用户的手指或笔直接接触屏幕而输入信息的触摸传感器。
触摸传感器具有能够最少化错误操作的简单的构造。此外,用户能够不使用单独的输入装置而执行输入动作,并且能够快速简单地通过在屏幕上显示的内容来操纵装置。因此,触摸传感器已经被应用到各种显示装置。
用在显示装置中的触摸传感器可分类为附加型(add-on type)触摸传感器和单元上型(on-cell type)触摸传感器。附加型触摸传感器配置为使得显示装置和附加型触摸传感器单独制造,然后附加型触摸传感器被贴附到显示装置的上基板。单元上型触摸传感器配置为使得构成单元上型触摸传感器的部件直接形成在显示装置的上玻璃基板的表面上。
因为附加型触摸传感器具有附加型触摸传感器安装在显示装置上的结构,所以会存在显示装置的厚度增加的问题。此外,因为由于厚度增加的原因导致显示装置的亮度降低,所以显示装置的可见度降低。
另一方面,因为单元上型触摸传感器具有单元上型触摸传感器形成在显示装置的玻璃基板的表面上的结构,所以单元上型触摸传感器与显示装置共享玻璃基板。因此,使用单元上型触摸传感器的显示装置的厚度小于使用附加型触摸传感器的显示装置的厚度。然而,因为构成单元上型触摸传感器的触摸驱动电极层、触摸感测电极层和绝缘层,所以使用单元上型触摸传感器的显示装置的整个厚度增加,所述绝缘层用于使触摸驱动电极层和触摸感测电极层绝缘。此外,在单元上型触摸传感器中的工艺的数量和制造成本增加。
因此,对能够解决上述各种触摸传感器的问题的触摸传感器集成型显示装置的需求增加。
发明内容
本发明的实施方式提供一种触摸传感器集成型显示装置及其制造方法,所述触摸传感器集成型显示装置能够通过与显示装置的部件共享用于识别触摸操作的触摸感测元件而减小它的厚度并且简化它的制造工艺。
在一方面,本发明提供一种触摸传感器集成型显示装置,包括:多个第一电极,所述多个第一电极沿第一方向平行地布置在基板上;多个第二电极,所述多个第二电极沿所述第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向平行地布置,并且不接触所述多个第一电极;多条第一连接线,每一条第一连接线与所述多个第一电极的至少一个连接;和多条第二连接线,每一条第二连接线沿所述第二方向将所述第二电极彼此连接,其中触摸驱动电压被提供给所述多条第一连接线,并且公共电压被提供给所述多条第二连接线,使得在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间产生互电容。
在另一方面,本发明提供一种触摸传感器集成型显示装置,包括:栅极线和数据线,所述栅极线和数据线彼此交叉地形成在基板上;多个像素电极,所述多个像素电极形成在由所述栅极线和数据线的交叉限定的区域中;多个第一电极,所述多个第一电极与所述栅极线平行地布置;多个第二电极,所述多个第二电极与所述栅极线和数据线平行地布置,并且不接触所述多个第一电极;多条第一连接线,每一条第一连接线与所述多个第一电极的至少一个连接;和多条第二连接线,每一条第二连接线沿与所述数据线平行的方向将所述第二电极彼此连接,其中在触摸模式期间触摸驱动电压被提供给所述多条第一连接线,并且在显示模式期间公共电压被提供给所述多条第二连接线,使得在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间产生互电容。
优选地,所述多条第二连接线的每一条都包括至少两条子连接线。
优选地,所述多个第二电极用作公共电极和触摸感测电极。
优选地,所述多个第一电极、所述第一连接线和所述第二连接线由金属材料制成,所述金属材料包含Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr,并且所述多个第二电极由透明导电材料制成,所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌和掺杂镓的氧化锌。
优选地,所述像素电极和所述第二电极的任一个包括多个开口,所述多个开口在与所述像素电极重叠的区域中伸长并以预定距离分隔开。
在又一方面,本发明提供一种制造触摸传感器集成型显示装置的方法,所述方法包括:在基板上形成第一导电层,并且使用第一掩模工艺形成栅极线和栅极;在形成有所述栅极线和所述栅极的基板上形成栅极绝缘层,在所述栅极绝缘层上形成半导体层,并且通过使用第二掩模工艺对所述半导体层图案化而在所述栅极绝缘层的对应于所述栅极的区域上形成半导体图案;在所述栅极绝缘层上形成数据金属层作为第二导电层,并且通过使用第三掩模工艺对所述数据金属层图案化而形成第一导电图案组,所述第一导电图案组包括数据线、从所述数据线延伸的源极以及与所述源极相对的漏极;在形成有所述第一导电图案组的栅极绝缘层的整个表面上形成第一钝化层,并且通过使用第四掩模工艺蚀刻所述第一钝化层而形成暴露一部分所述漏极的第一接触孔;在形成有所述第一接触孔的第一钝化层上形成第一透明导电层作为第三导电层,并且通过使用第五掩模工艺对所述第一透明导电层图案化而形成像素电极;在形成有所述像素电极的第一钝化层上顺序地形成第二钝化层和第四导电层,并且通过使用第六掩模工艺蚀刻所述第四导电层而形成多个第一电极,所述多个第一电极与所述栅极线平行地布置;和在形成有所述多个第一电极的第二钝化层上形成第三钝化层,在所述第三钝化层上形成第二透明导电层作为第五导电层,并且通过使用第七掩模工艺蚀刻所述第二透明导电层而形成多个第二电极,所述多个第二电极与所述栅极线和所述数据线平行地布置。
优选地,所述方法还包括:在形成有所述多个第一电极的第二钝化层上形成第六导电层,并且通过蚀刻所述第六导电层来形成多条第一连接线,所述多条第一连接线将所述多个第一电极彼此连接。
优选地,所述方法还包括:在形成有所述多个第二电极的第三钝化层上形成第七导电层,并且通过蚀刻所述第七导电层来形成多条第二连接线,所述多条第二连接线在与所述数据线平行的方向上将所述多个第二电极彼此连接。
优选地,所述多个第二电极用作公共电极和触摸感测电极。
优选地,所述多个第一电极、所述第一连接线和所述第二连接线由金属材料制成,所述金属材料包含Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr,并且所述多个第二电极由透明导电材料制成,所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌和掺杂镓的氧化锌。
附图说明
通过结合附图考虑以下的具体说明可容易地理解本发明实施方式的教导。
图1是示意性表示根据本发明一个实施方式的触摸传感器集成型显示装置的框图;
图2是示意性示出图1所示的显示装置的局部分解透视图;
图3A是示意性表示根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置的触摸驱动电极与触摸感测电极(用作公共电极)之间的关系的顶视平面图;
图3B是沿图3A的线I-I’截取的截面图;
图4A是表示根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置的一个子像素区域的顶视平面图;
图4B是沿图4A的线II-II’截取的截面图;
图5A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第一掩模工艺的顶视平面图;
图5B是沿图5A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图6A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第二掩模工艺的顶视平面图;
图6B是沿图6A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图7A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第三掩模工艺的顶视平面图;
图7B是沿图7A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图8A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第四掩模工艺的顶视平面图;
图8B是沿图8A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图9A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第五掩模工艺的顶视平面图;
图9B是沿图9A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图10A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第六掩模工艺的顶视平面图;
图10B是沿图10A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图11A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第七掩模工艺的顶视平面图;
图11B是沿图11A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图;
图12A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第八掩模工艺的顶视平面图;以及
图12B是沿图12A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式,其中在说明书和附图中使用相同的附图标记来表示相同或基本相同的元件。
参照附图1至图3B来详细描述根据本发明示例性实施方式的触摸传感器集成型显示装置。图1是示意性表示根据本发明一个实施方式的触摸传感器集成型显示装置的框图,图2是示意性示出图1所示的显示装置的局部分解透视图,图3A是示意性表示根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置的触摸驱动电极与触摸感测电极(用作公共电极)之间的关系的顶视平面图,图3B是沿图3A的线I-I’截取的截面图。
在以下描述中,触摸传感器集成型液晶显示装置用作触摸传感器集成型显示装置的例子。
如图1和图2所示,根据本发明实施方式的触摸传感器集成型液晶显示装置包括液晶显示面板LCP、主机控制器10、时序控制器11、数据驱动器12、栅极驱动器13、电源单元15和触摸识别处理器17。
液晶显示面板LCP包括滤色器阵列CFA和薄膜晶体管(TFT)阵列TFTA,在它们之间插置有液晶层。
TFT阵列TFTA包括:在第一基板SUBS1上沿第一方向(例如x轴方向)彼此平行形成的多条栅极线G1、G2、G3…Gm-1和Gm;沿第二方向(例如y轴方向)彼此平行形成的多条数据线D1、D2、D3…Dn-1和Dn,以与多条栅极线G1、G2、G3…Gm-1和Gm交叉;分别在栅极线G1、G2、G3…Gm-1和Gm以及数据线D1、D2、D3……Dn-1和Dn的交叉处形成的TFT;用于将数据电压充入到液晶单元中的多个像素电极P;以及与多个像素电极P相对放置的公共电极COM。
滤色器阵列CFA包括在第二基板SUBS2上形成的黑矩阵和滤色器。偏振板POL1和POL2分别贴附到液晶显示面板LCP的第一基板SUBS1和第二基板SUBS2的外表面。在接触液晶的第一基板SUBS1和第二基板SUBS2的内表面上分别形成有用于设定液晶的预倾角的取向层。柱状衬垫料可形成在第一基板SUBS1与第二基板SUBS2之间,以保持液晶单元的单元间隙。
在TFT阵列TFTA的下方设置有背光单元(未示出)。背光单元包括将光均匀地照射到TFT阵列TFTA和滤色器阵列CFA上的多个光源。背光单元可作为边缘型背光单元和直下型背光单元中的一种来实现。背光单元的光源可包括热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、外置电极荧光灯(EEFL)和发光二极管(LED)中的一种或至少两种。
在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式的垂直电场驱动方式中,公共电极COM形成在第二基板SUBS2上。另外,在诸如面内切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式的水平电场驱动方式中,公共电极COM与像素电极P一起形成在第一基板SUBS1上。本发明的实施方式以在水平电场驱动方式中的公共电极COM作为例子进行描述。
图3A是示意性表示根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置的触摸驱动电极与触摸感测电极(用作公共电极)之间的关系的顶视平面图,图3B是沿图3A的线I-I’截取的截面图。
参照图3A和图3B,根据本发明实施方式的公共电极COM包括划分为第一方向(例如,x或y轴方向)和与第一方向交叉的第二方向(例如,y或x轴方向)的多个电极。构成公共电极COM的多个电极包括多个第一触摸感测电极R11、R21、R31…R81和多个第二触摸感测电极R12、R22、R32…R82。因此,第一触摸感测电极R11、R21、R31…R81和第二触摸感测电极R12、R22、R32…R82用作公共电极COM。
第一触摸感测电极R11、R21…R81通过第一感测电极连接线Ry1、Ry2和Ry3沿第二方向彼此连接。第二触摸感测电极R12、R22…R82通过第二感测电极连接线Ry4、Ry5和Ry6也沿第二方向彼此连接。优选地,感测电极连接线的每一条都包括至少两条子连接线。图3A表示两个触摸感测电极行的一个例子,两个触摸感测电极行包括第一触摸感测电极行和第二触摸感测电极行,第一触摸感测电极行由第一触摸感测电极R11、R21…R81和第一感测电极连接线Ry1、Ry2和Ry3构成,第二触摸感测电极行由第二触摸感测电极R12、R22…R82和第二感测电极连接线Ry4、Ry5和Ry6构成。
在图3A的例子中,三条感测电极连接线Ry1、Ry2和Ry3用来沿第二方向连接第一触摸感测电极R11、R21…R81,而三条感测电极连接线Ry4、Ry5和Ry6用来沿第二方向连接第二触摸感测电极R12、R22…R82。然而,触摸感测电极行的构造不限于图3A的例子。例如,触摸感测电极行可由三个或更多个形成。此外,一条或两条感测电极连接线可用来构成每个触摸感测电极行,或者,四条或更多条感测电极连接线可用来构成每个触摸感测电极行。如果感测电极连接线的数量增加,则可以降低触摸感测电极的电阻。
构成触摸传感器的触摸驱动电极Tx1、Tx2…Tx8沿第一方向彼此平行形成,并与第一和第二感测电极连接线Ry1、Ry2…Ry6交叉。此外,触摸驱动电极Tx1设置在第一触摸感测电极R11与R21之间,并且设置在第二触摸感测电极R12与R22之间。触摸驱动电极Tx2设置在第一触摸感测电极R21与R31之间,并且设置在第二触摸感测电极R22与R32之间。触摸驱动电极Tx3设置在第一触摸感测电极R31与R41之间,并且设置在第二触摸感测电极R32与R42之间。触摸驱动电极Tx4设置在第一触摸感测电极R41与R51之间,并且设置在第二触摸感测电极R42与R52之间。触摸驱动电极Tx5设置在第一触摸感测电极R51与R61之间,并且设置在第二触摸感测电极R52与R62之间。触摸驱动电极Tx6设置在第一触摸感测电极R61与R71之间,并且设置在第二触摸感测电极R62与R72之间。触摸驱动电极Tx7设置在第一触摸感测电极R71与R81之间,并且设置在第二触摸感测电极R72与R82之间。触摸驱动电极Tx8设置在第一触摸感测电极R81的外部,并且设置在第二触摸感测电极R82的外部。触摸驱动电极Tx8可被省略。触摸驱动电极Tx1、Tx2…Tx8可通过驱动电极连接线以两个或更多个彼此连接。图3表示一个例子,其中四个触摸驱动电极Tx1至Tx4和Tx5至Tx8分别通过驱动电极连接线Ty1和Ty2彼此连接,由此构成第一触摸驱动电极行Tx1至Tx4与Ty1以及第二触摸驱动电极行Tx5至Tx8与Ty2。
如上所述,根据本发明实施方式的触摸传感器包括触摸感测电极R11、R21…R81和R12、R22…R82以及触摸驱动电极Tx1、Tx2…Tx8。可通过使用感测电极连接线和驱动电极连接线来对触摸感测电极和驱动电极进行适当分组而形成用于触摸识别的触摸识别块。图3A表示一例子,其中四个触摸识别块TU11、TU12、TU21和TU22由第一触摸感测电极R11、R21…R81和第二触摸感测电极R12、R22…R82、感测电极连接线Ry1至Ry6、触摸驱动电极Tx1至Tx8以及驱动电极连接线Ty1和Ty2形成。更详细地,第一触摸识别块TU11由第一触摸感测电极R11、R21、R31和R41、感测电极连接线Ry1至Ry3、触摸驱动电极Tx1至Tx4以及驱动电极连接线Ty1形成。第二触摸识别块TU12由第二触摸感测电极R12、R22、R32和R42、感测电极连接线Ry4至Ry6、触摸驱动电极Tx5至Tx8以及驱动电极连接线Ty1形成。第三触摸识别块TU21由第一触摸感测电极R51、R61、R71和R81、感测电极连接线Ry1至Ry3、触摸驱动电极Tx5至Tx8以及驱动电极连接线Ty2形成。第四触摸识别块TU22由第二触摸感测电极R52、R62、R72和R82、感测电极连接线Ry4至Ry6、触摸驱动电极Tx5至Tx8以及驱动电极连接线Ty2形成。
第一触摸感测电极R11、R21…R81和第二触摸感测电极R12、R22…R82的每一个都形成为具有与几个或几十个像素电极P对应的尺寸。像素电极P形成在由栅极线G1至Gm与数据线D1至Dn的交叉限定的区域中。栅极线G1至Gm和数据线D1至Dn从图3A和图3B省略以简化描述。
第一触摸感测电极行R11、R21…R81、Ry1至Ry3和第二触摸感测电极行R12、R22…R82、Ry4至Ry6与电源单元15连接,以在显示驱动操作期间接收公共电压Vcom。此外,第一触摸感测电极行R11、R21…R81、Ry1至Ry3识别在触摸之前和触摸之后在第一触摸感测电极行R11、R21…R81、Ry1至Ry3与第一和第二触摸驱动电极行Tx1至Tx4、Ty1和Tx5至Tx8、Ty2之间的互电容的变化量,并在触摸驱动操作期间将其提供给触摸识别处理器17。第二触摸感测电极行R12、R22…R82、Ry4至Ry6识别在触摸之前和触摸之后在第二触摸感测电极行R12、R22…R82、Ry4至Ry6与第一和第二触摸驱动电极行Tx1至Tx4、Ty1和Tx5至Tx8、Ty2之间的互电容的变化量,并在触摸驱动操作期间将其提供给触摸识别处理器17。
第一和第二触摸驱动电极行Tx1至Tx4、Ty1和Tx5至Tx8、Ty2与电源单元15连接,以在触摸驱动操作期间接收触摸驱动电压Vtsp。
返回参照图1,栅极驱动器13在显示模式中在时序控制器11的控制下顺序地输出栅极脉冲(即扫描脉冲)。栅极驱动器13将栅极脉冲的摆动电压移位为栅极高电压VGH和栅极低电压VGL。从栅极驱动器13输出的栅极脉冲与从数据驱动器12输出的数据电压同步,并被顺序地提供给栅极线G1至Gm。栅极高电压VGH等于或大于TFT的阈值电压,栅极低电压VGL小于TFT的阈值电压。栅极驱动器13的多个栅极驱动集成电路(IC)可通过卷带式自动接合(TAB)工艺连接到形成在TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上的栅极线G1至Gm。可替代地,栅极驱动器13的栅极驱动IC可通过面板内栅极(GIP)工艺与像素一起直接形成在TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上。
数据驱动器12在时序控制器11的控制下采样并锁存数字视频数据RGB。数据驱动器12将数字视频数据RGB转换为正和负伽马补偿电压GMA1至GMAn,并反转数据电压的极性。从数据驱动器12输出的正数据电压和负数据电压与从栅极驱动器13输出的栅极脉冲同步。数据驱动器12的多个源极驱动IC可通过玻载芯片(COG)工艺或TAB工艺连接到形成在TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上的数据线D1至Dn。源极驱动IC可被集成在时序控制器11的内部,由此可与时序控制器11一起以单一芯片IC来实现。
时序控制器11利用从外部主机控制器100接收的用来驱动触摸传感器集成型液晶显示器的时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK,产生用于控制栅极驱动器13和数据驱动器12的操作时序的时序控制信号。时序控制信号包括用于控制栅极驱动器13的操作时序的栅极时序控制信号,以及用于控制数据驱动器12的操作时序和数据电压的极性的数据时序控制信号。
栅极时序控制信号包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能GOE等。栅极起始脉冲GSP被施加到栅极驱动器13的第一栅极驱动IC,以在每一帧周期中输出第一栅极脉冲,并控制第一栅极驱动IC的移位起始时序。栅极移位时钟GSC共同地输入到栅极驱动器13的栅极驱动IC,并对栅极起始脉冲GSP进行移位。栅极输出使能GOE控制栅极驱动器13的栅极驱动IC的输出时序。
数据时序控制信号包括源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、极性控制信号POL和源极输出使能SOE等。源极起始脉冲SSP被施加到数据驱动器12的第一源极驱动IC,以首先对数据进行采样并控制数据采样起始时序。源极采样时钟SSC基于其上升沿或下降沿对在源极驱动IC内部的数据的采样时序进行控制。极性控制信号POL控制从源极驱动IC输出的数据电压的极性。源极输出使能SOE控制源极驱动IC的输出时序。如果通过迷你低压差分信令(LVDS)接口向数据驱动器12输入数字视频数据RGB,则可省略源极起始脉冲SSP和源极采样时钟SSC。
电源单元15以DC-DC转换器来实现,DC-DC转换器包括脉冲宽度调制(PWM)电路、升压转换器、调节器、充电泵、分压器和运算放大器等。电源单元15调节从主机控制器10输入的电压,并产生驱动液晶显示面板LCP、数据驱动器12、栅极驱动器13、时序控制器11和背光单元(未示出)所需要的电压。
由电源单元15产生的电压包括高电位电源电压VDD、栅极高电压VGH、栅极低电压VGL、公共电压Vcom、正伽马基准电压和负伽马基准电压GMA1至GMAn、触摸驱动电压Vtsp等。公共电压Vcom在显示驱动操作期间在主机控制器10的控制下被提供给公共电极COM。可替代地,公共电压Vcom可在显示驱动操作期间在时序控制器11的控制下被提供给公共电极COM。触摸驱动电压Vtsp在触摸驱动操作期间在主机控制器10的控制下被提供给触摸驱动电极Tx1至Tx8。可替代地,触摸驱动电压Vtsp可在触摸驱动操作期间在时序控制器11的控制下被提供给触摸驱动电极Tx1至Tx8。
在图1所示的实施方式中,触摸驱动电压Vtsp通过电源单元15被提供给触摸驱动电极Tx1至Tx8,但是本发明不限于此。例如,触摸驱动电压Vtsp在主机控制器10或时序控制器11的控制下通过触摸识别处理器17被提供给触摸驱动电极Tx1至Tx8。
主机控制器10通过诸如LVDS接口和最小化传输差分信令(TMDS)接口之类的接口将输入图像的数字视频数据RGB和驱动触摸传感器集成型液晶显示器所需要的时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK传输到时序控制器11。当驱动触摸传感器集成型液晶显示器以在它的屏幕上显示图像时,主机控制器10提供用于控制电源单元15的控制信号Vin,使得公共电压Vcom可以被提供给划分为多个的公共电极COM。当为了进行触摸识别而驱动触摸传感器集成型液晶显示器时,主机控制器10提供用于控制电源单元15的控制信号Vin,使得触摸驱动电压Vtsp可被提供给触摸驱动电极Tx1至Tx8。
触摸识别处理器17对在触摸操作之前通过第一和第二触摸感测线的每一条测量的初始电容的电压与在触摸操作之后通过第一和第二触摸感测线的每一条测量的触摸电容的电压之间的电压差进行差分放大。然后,触摸识别处理器17将差分放大的结果转换为数字数据。触摸识别处理器17基于在初始电容与触摸电容之间的差,使用触摸识别算法来确定触摸位置,并将指示触摸位置的触摸坐标数据输出到主机控制器10。
以下将参照图4A和图4B来详细描述根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置。图4A是表示根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置的一个子像素区域的顶视平面图,图4B是沿图4A的线II-II’截取的截面图。在图4A和图4B的实施方式中,因为如图1和2所示包括触摸感测电极和触摸驱动电极的触摸传感器形成在TFT阵列TFTA上,所以省略滤色器阵列CFA以避免使描述复杂化。
参照图4A和图4B,根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置包括:形成在第一基板SUBS1上并且彼此交叉的栅极线110和数据线120;邻近栅极线110和数据线120的交叉区域设置的薄膜晶体管;形成在由栅极线110和数据线120的交叉限定的区域中的像素电极130;与栅极线110重叠并平行的触摸驱动电极140a;在触摸驱动电极140a之间且不接触触摸驱动电极140a布置的触摸感测电极150a。在本发明的实施方式中,触摸感测电极150a还用作显示装置的公共电极,但是为了方便称作触摸感测电极。
在构造中,薄膜晶体管包括:从栅极线110延伸的栅极G;形成在覆盖栅极线110和栅极G的栅极绝缘层115上以与栅极G的一部分重叠的半导体图案117;从数据线120延伸的源极S;和与源极S相对的漏极D。
像素电极130形成在第一钝化层125上并与漏极D接触,漏极D通过穿过第一钝化层125的第一接触孔CH1暴露。
触摸驱动电极140a(对应于图3A所示的Tx1至Tx8的任何一个)形成在覆盖像素电极130的第二钝化层135上。触摸驱动电极140a与第一方向(x或y轴方向)平行,并通过驱动电极连接线140b以预定数量彼此连接,驱动电极连接线140b沿第二方向(y或x轴方向)布置。在本发明的实施方式中,如图3A所示,四个触摸驱动电极Tx1至Tx4或Tx5至Tx8通过一条驱动电极连接线Ty1或Ty2彼此连接。
触摸感测电极150a(对应于图3A所示的R11、R21…R81、R12、R22…R82的任何一个)形成在覆盖触摸驱动电极140a和驱动电极连接线140b的第三钝化层145上。触摸感测电极150a通过至少一条感测电极连接线150c以预定数量彼此连接。在本发明的实施方式中,如图3A所示,沿第二方向布置的第一触摸感测电极R11、R21…R81通过与第二方向平行的三条感测电极连接线Ry1至Ry3彼此连接。此外,沿第二方向布置的第二触摸感测电极R12、R22…R82通过与第二方向平行的三条感测电极连接线Ry4至Ry6彼此连接。
在图4A和图4B所示的本发明的实施方式中,触摸感测电极150a包括多个开口150b,多个开口150b在与像素电极130重叠的区域中伸长(elongate)并且以预定距离分隔开,但是本发明不限于此。例如,像素电极130可包括多个开口150b。在这种情况下,触摸感测电极150a不包括任何开口。
如上所述,根据本发明实施方式的触摸传感器集成型显示装置具有这样的构造,在所述构造中,因为触摸驱动电极通过驱动电极连接线彼此连接以形成沿第一方向的触摸驱动电极行,并且触摸感测电极通过感测电极连接线彼此连接以形成沿第二方向的触摸感测电极行,所以触摸驱动电极行沿第一方向形成,并且触摸感测电极行沿第二方向形成。因此,如果在触摸传感器集成型显示装置上进行触摸,则可以通过检测在触摸驱动电极行与触摸感测电极行之间产生的互电容的差而检测进行触摸的位置。
以下,将参照图5A至图12B来描述根据本发明示例性实施方式的制造触摸传感器集成型显示装置的方法。为了方便,关于一个子像素区域进行描述。此外,尽管一个子像素区域由一对彼此邻近的栅极线和一对彼此邻近的数据线来限定,但为了方便在附图中示出一条栅极线和一条数据线。
图5A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第一掩模工艺的顶视平面图,图5B是沿图5A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图5A和图5B,通过沉积工艺在第一基板110上整个沉积栅极金属层作为第一导电层。然后,使用第一掩模工艺在第一基板100上形成栅极线110和从栅极线110延伸的栅极G。
更具体地,通过诸如溅射工艺之类的沉积工艺在基板100的整个表面上形成栅极金属层作为第一导电层。在将光刻胶整个施加给沉积有第一导电层的基板100之后,通过使用第一掩模进行光刻工艺来形成暴露一部分第一导电层的第一光刻胶图案(未示出)。通过湿蚀刻去除经由第一光刻胶图案暴露的第一导电层。然后通过灰化工艺去除第一光刻胶图案,由此在基板100上形成栅极线110和栅极G。可使用诸如Al、AlNd、Mo、MoTi、Cu和Cr之类的金属材料来形成第一导电层。
图6A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第二掩模工艺的顶视平面图,图6B是沿图6A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图6A和图6B,在形成有栅极线110和栅极G的基板100的整个表面上形成栅极绝缘层115。然后,在栅极绝缘层115上整个形成半导体层。在半导体层上整个形成光刻胶,通过使用第二掩模进行光刻工艺来形成第二光刻胶图案(未示出)以暴露半导体层的除了沟道区域之外的区域。通过蚀刻工艺去除经由第二光刻胶图案暴露的半导体层。然后通过灰化工艺去除第二光刻胶图案,由此形成半导体图案117。优选地,通过使用第二掩模工艺对半导体层图案化而在栅极绝缘层的对应于栅极的区域上形成半导体图案。
图7A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第三掩模工艺的顶视平面图,图7B是沿图7A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图7A和图7B,在形成有半导体图案117的栅极绝缘层115上形成数据金属层作为第二导电层层。在第二导电层上整个沉积光刻胶,通过使用第三掩模进行光刻工艺来形成第三光刻胶图案(未示出)。第三光刻胶图案暴露第二导电层的除了将要形成数据线、源极和漏极的区域之外的区域。通过蚀刻经由第三光刻胶图案暴露的第二导电层并且去除留在第二导电层上的第三光刻胶图案,形成数据线120和包括漏极D及从数据线延伸的源极S的薄膜晶体管TFT。优选地,通过使用第三掩模工艺对数据金属层图案化而形成第一导电图案组,第一导电图案组包括数据线、从数据线延伸的源极以及与源极相对的漏极。数据线120与栅极线110交叉,并在它们之间有栅极绝缘层115。源极S从数据线120延伸,漏极D与源极S相对。
图8A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第四掩模工艺的顶视平面图,图8B是沿图8A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图8A和图8B,在形成有数据线120和薄膜晶体管TFT的栅极绝缘层115上整个形成第一钝化层125。在第一钝化层125上整个形成光刻胶,并通过使用第四掩模进行光刻工艺来形成第四光刻胶图案(未示出)以暴露漏极D的一部分。然后通过蚀刻经由第四光刻胶图案暴露的第一钝化层125并且去除第四光刻胶图案,在第一钝化层125中形成暴露一部分漏极D的第一接触孔CH1。可由诸如聚阴离子纤维素(PAC)之类的低介电有机材料制成第一钝化层125。
图9A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第五掩模工艺的顶视平面图,图9B是沿图9A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图9A和图9B,通过诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)之类的沉积工艺在形成有第一接触孔CH1的第一钝化层125上整个形成第一透明导电层作为第三导电层。在第一透明导电层上整个形成光刻胶,并通过使用第五掩模进行光刻工艺来形成第五光刻胶图案(未示出)。第五光刻胶图案暴露第一透明导电层的除了将要形成像素电极的区域之外的区域。通过对第一透明导电层图案化形成像素电极,例如,通过蚀刻经由第五光刻胶图案暴露的第一透明导电层并去除留在第一透明导电层上的第五光刻胶图案,形成像素电极130。像素电极130与通过第一接触孔CH1暴露的漏极D连接,第一接触孔CH1形成在第一钝化层125中。像素电极130可由诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和掺杂镓的氧化锌(GZO)之类的透明导电材料制成。
图10A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第六掩模工艺的顶视平面图,图10B是沿图10A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图10A和图10B,在形成有像素电极130的第一钝化层125上整个形成第二钝化层135。通过诸如溅射工艺之类的沉积工艺在第二钝化层135上整个形成第四导电层。在第四导电层上整个形成光刻胶,通过使用第六掩模进行光刻工艺来形成第六光刻胶图案(未示出)以暴露第四导电层的除了将要形成触摸驱动电极140a的区域之外的区域。蚀刻经由第六光刻胶图案暴露的第四导电层,通过去除第六光刻胶图案形成触摸驱动电极140a。触摸驱动电极140a与栅极线110平行且重叠地形成。触摸驱动电极140a可由诸如Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr之类的金属材料制成。
图11A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第七掩模工艺的顶视平面图,图11B是沿图11A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图11A和图11B,通过诸如溅射工艺之类的沉积工艺在形成有触摸驱动电极140a的第二钝化层125上整个形成第五导电层。在第五导电层上整个形成光刻胶,通过使用第七掩模进行光刻工艺来形成第七光刻胶图案(未示出)。蚀刻经由第七光刻胶图案暴露的第五导电层,并通过去除第七光刻胶图案形成驱动电极连接线140b。驱动电极连接线140b与数据线120平行且重叠地形成。此外,驱动电极连接线140b形成为与触摸驱动电极140a交叉。在触摸驱动电极140a与驱动电极连接线140b之间的连接关系如图3A所示。从图3A可知,第一驱动电极连接线Ty1与第一触摸驱动电极Tx1至Tx4的端部连接,并且第二驱动电极连接线Ty2与第一触摸驱动电极Tx5至Tx8的端部连接。因此,可由驱动电极连接线适当地对触摸驱动电极分组。驱动电极连接线140b可由诸如Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr之类的金属材料制成。
在本发明的实施方式中,描述了分别由独立的掩模工艺形成触摸驱动电极和驱动电极连接线。但是本发明不限于此。例如,可通过一道掩模工艺一次形成触摸驱动电极和驱动电极连接线。在使用两道掩模的情形中,可以使用不同的材料形成触摸驱动电极和驱动电极连接线。因此,优点在于可以使用各种材料。另一方面,在使用一道掩模的情形中,可以使用一道掩模工艺形成触摸驱动电极和驱动电极连接线。因此,优点在于因为减少了一道掩模工艺所以可以节省附加掩模工艺所需的成本。
图12A是表示根据本发明实施方式的用于制造触摸传感器集成型显示装置的第八掩模工艺的顶视平面图,图12B是沿图12A所示的线I-I’和II-II’截取的截面图。
参照图12A和图12B,在形成有触摸驱动电极140a和驱动电极连接线140b的第二钝化层135上整个形成第三钝化层145。然后,通过沉积工艺在第三钝化层145的整个表面上顺序地形成作为第六导电层的第二透明导电层和作为第七导电层的金属层。在第二透明导电层上整个形成光刻胶,通过使用半色调掩模进行光刻工艺来形成第八光刻胶图案(未示出)。第八光刻胶图案形成为暴露第七导电层的除了将要形成触摸感测电极150a(对应于图3A所示的触摸感测电极R11、R21…R81、R12、R22…R82的任何一个)和感测电极连接线150c的区域之外的区域。蚀刻第七导电层和第二透明导电层,通过去除第八光刻胶图案形成触摸感测电极150a和感测电极连接线150c(对应于图3A所示的感测电极连接线的任何一条)。触摸感测电极150a具有多个开口150b,并且感测电极连接线150c与预定数量的触摸感测电极150a彼此连接。因为结合图3A和图3B详细地描述了在触摸驱动电极与驱动电极连接线之间的连接关系以及在触摸感测电极与感测电极连接线之间的连接关系,所以不再描述这些连接关系。
在本发明的实施方式中,描述了通过半色调掩模工艺形成触摸感测电极150a和感测电极连接线150c。但是本发明不限于此。例如,触摸感测电极150a和感测电极连接线150c可通过独立的掩模工艺形成。此外,触摸感测电极可早于感测电极连接线形成。为此,在触摸感测电极形成在第三钝化层145之后,可形成第四钝化层以覆盖触摸感测电极。然后可在第四钝化层上形成感测电极连接线。第四钝化层可具有暴露一部分触摸感测电极的接触孔。感测电极连接线可经由形成在第四钝化层中的接触孔与触摸感测电极连接。
根据本发明的触摸传感器集成型显示装置及其制造方法,因为用于驱动液晶的公共电极能够用作触摸感测电极,所以不需要独立地形成用于触摸驱动操作的触摸感测电极。因此,可以去除用于形成独立的触摸感测电极的工艺,并减少了由触摸感测电极所占据的显示装置的厚度。
此外,因为由透明导电材料制成的触摸感测电极R11、R21…R81通过由金属材料制成的第一感测电极连接线Ry1至Ry3彼此连接,并且由透明导电材料制成的触摸感测电极R12、R22…R82通过第二感测电极连接线Ry4至Ry6彼此连接,所以可以减小触摸感测电极R11、R21…R81、R12、R22…R82的电阻。因此,具有能够在触摸操作期间改善触摸灵敏度的优点。
尽管已经参考有限数量的实施方式描述了本发明,但阅读了上述描述的所属领域技术人员会意识到,可以设计出不脱离在此公开的本发明的范围的其它实施方式。因此,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (14)

1.一种触摸传感器集成型显示装置,包括:
多个第一电极,所述多个第一电极沿第一方向平行地布置在基板上;
多个第二电极,所述多个第二电极沿所述第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向平行地布置,并且不接触所述多个第一电极;
多条第一连接线,每一条第一连接线与所述多个第一电极的至少一个连接;和
多条第二连接线,每一条第二连接线沿所述第二方向将所述第二电极彼此连接,
其中触摸驱动电压被提供给所述多条第一连接线,并且公共电压被提供给所述多条第二连接线,使得在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间产生互电容,
其中所述触摸传感器集成型显示装置还包括形成在位于该基板上的第一钝化层上的像素电极,所述第一电极形成在覆盖所述像素电极的第二钝化层上,所述第二电极形成在覆盖所述第一电极和所述第一连接线的第三钝化层上。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多条第二连接线的每一条都包括至少两条子连接线。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多个第二电极用作公共电极和触摸感测电极。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多个第一电极、所述第一连接线和所述第二连接线由金属材料制成,所述金属材料包含Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr,并且所述多个第二电极由透明导电材料制成,所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌和掺杂镓的氧化锌。
5.一种触摸传感器集成型显示装置,包括:
栅极线和数据线,所述栅极线和数据线彼此交叉地形成在基板上;
多个像素电极,所述多个像素电极形成在由所述栅极线和数据线的交叉限定的区域中;
多个第一电极,所述多个第一电极与所述栅极线平行地布置;
多个第二电极,所述多个第二电极与所述数据线平行地布置,并且不接触所述多个第一电极;
多条第一连接线,每一条第一连接线与所述多个第一电极的至少一个连接;和
多条第二连接线,每一条第二连接线沿与所述数据线平行的方向将所述第二电极彼此连接,
其中在触摸模式期间触摸驱动电压被提供给所述多条第一连接线,并且在显示模式期间公共电压被提供给所述多条第二连接线,使得在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间产生互电容,
其中所述像素电极形成在位于该基板上的第一钝化层上,所述第一电极形成在覆盖所述像素电极的第二钝化层上,所述第二电极形成在覆盖所述第一电极和所述第一连接线的第三钝化层上。
6.根据权利要求5所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多条第二连接线的每一条都包括至少两条子连接线。
7.根据权利要求5所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多个第二电极用作公共电极和触摸感测电极。
8.根据权利要求5所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述多个第一电极、所述第一连接线和所述第二连接线由金属材料制成,所述金属材料包含Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr,并且所述多个第二电极由透明导电材料制成,所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌和掺杂镓的氧化锌。
9.根据权利要求5所述的触摸传感器集成型显示装置,其中所述像素电极和所述第二电极的任一个包括多个开口,所述多个开口在与所述像素电极重叠的区域中伸长并以预定距离分隔开。
10.一种制造触摸传感器集成型显示装置的方法,所述方法包括:
在基板上形成第一导电层,并且使用第一掩模工艺形成栅极线和栅极;
在形成有所述栅极线和所述栅极的基板上形成栅极绝缘层,在所述栅极绝缘层上形成半导体层,并且通过使用第二掩模工艺对所述半导体层图案化而在所述栅极绝缘层的对应于所述栅极的区域上形成半导体图案;
在所述栅极绝缘层上形成数据金属层作为第二导电层,并且通过使用第三掩模工艺对所述数据金属层图案化而形成第一导电图案组,所述第一导电图案组包括数据线、从所述数据线延伸的源极以及与所述源极相对的漏极;
在形成有所述第一导电图案组的栅极绝缘层的整个表面上形成第一钝化层,并且通过使用第四掩模工艺蚀刻所述第一钝化层而形成暴露一部分所述漏极的第一接触孔;
在形成有所述第一接触孔的第一钝化层上形成第一透明导电层作为第三导电层,并且通过使用第五掩模工艺对所述第一透明导电层图案化而形成像素电极;
在形成有所述像素电极的第一钝化层上顺序地形成第二钝化层和第四导电层,并且通过使用第六掩模工艺蚀刻所述第四导电层而在覆盖所述像素电极的第二钝化层上形成多个第一电极,所述多个第一电极与所述栅极线平行地布置;和
在形成有所述多个第一电极的第二钝化层上形成第三钝化层,在所述第三钝化层上形成第二透明导电层作为第五导电层,并且通过使用第七掩模工艺蚀刻所述第二透明导电层而在覆盖所述第一电极的第三钝化层上形成多个第二电极,所述多个第二电极与所述数据线平行地布置。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述方法还包括:
在形成有所述多个第一电极的第二钝化层上形成第六导电层,并且通过蚀刻所述第六导电层来形成多条第一连接线,所述多条第一连接线将所述多个第一电极彼此连接。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述方法还包括:
在形成有所述多个第二电极的第三钝化层上形成第七导电层,并且通过蚀刻所述第七导电层来形成多条第二连接线,所述多条第二连接线在与所述数据线平行的方向上将所述多个第二电极彼此连接。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述多个第二电极用作公共电极和触摸感测电极。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述多个第一电极、所述第一连接线和所述第二连接线由金属材料制成,所述金属材料包含Cu、CuOx、Al、AlNd、Mo、MoTi和Cr,并且所述多个第二电极由透明导电材料制成,所述透明导电材料包含氧化铟锡、氧化铟锌和掺杂镓的氧化锌。
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