CN102445799A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：在基板上布置成彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；形成在像素区域中的像素电极；与像素电极一起形成电场并检测用户触摸的公共电极；以及与公共电极电连接的检测线，公共电极包括检测X轴触摸位置和Y轴触摸位置中任何一个的多个第一公共电极以及检测X轴触摸位置和Y轴触摸位置中的另一个的多个第二公共电极，检测线不与多个第二公共电极电连接，但与多个第一公共电极电连接。因为用来形成用于驱动液晶的电场的公共电极用来作为检测用户触摸的检测电极，所以与现有技术不同，不需要在液晶面板上的单独的触摸屏，由此减小了液晶显示装置的整体厚度，简化了制造工艺步骤，并降低了制造成本。

Description

液晶显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年10月8日提交的韩国专利申请10-2010-0098253的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种设有用于检测用户触摸的检测电极的液晶显示装置。
背景技术
由于基于低驱动电压的低功耗以及便携性的优点，液晶显示装置广泛应用在笔记本电脑、监视器、航天器、航空器等各种领域中。
液晶显示装置包括下基板、上基板以及形成在下基板和上基板之间的液晶层。在液晶显示装置中，根据是否有电场施加到液晶分子来控制液晶层中液晶分子的取向状态，并根据液晶分子的取向状态来控制透光率，由此在液晶显示装置上显示图像。
通常使用鼠标或键盘作为液晶显示装置的输入设备。然而，能够使用户用手指或笔直接输入信息的触摸屏主要应用于导航系统、便携式终端和家用电器。
下文将参照附图来描述现有技术的设有触摸屏的液晶显示装置。
图1是示出现有技术的液晶显示装置的截面图。
如图1所示，现有技术的液晶显示装置包括液晶面板10和触摸屏20。
液晶面板10显示图像，并且液晶显示面板10包括下基板12、上基板14、以及形成在下基板12和上基板14之间的液晶层16。
触摸屏20形成在液晶面板10上，以检测用户的触摸，触摸屏20包括触摸基板22、形成在触摸基板22下方的第一检测电极24、以及形成在触摸基板22上的第二检测电极26。
第一检测电极24沿水平方向布置在触摸基板22下方，第二检测电极26沿垂直方向布置在触摸基板22上。因此，如果用户触摸预定位置，则第一检测电极24与第二检测电极26之间的电容会在所触摸位置发生变化。结果，检测到电容发生变化的位置，由此可检测用户的触摸位置。
然而，在前述现有技术的液晶显示装置中，因为触摸屏20单独地形成在液晶面板10上，所以触摸屏20增加了液晶显示装置的整体厚度。由于该原因，产生了制造工艺步骤复杂且制造成本增加的问题。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的液晶显示装置。
本发明的优点是提供一种液晶显示装置，在所述液晶显示装置中用于检测用户的触摸的检测电极内嵌在液晶面板中，从而不需要在液晶面板上的单独的触摸屏，由此减小了液晶显示装置的整体厚度，简化了制造工艺步骤并降低了制造成本。
本发明的其它的优点和特点的一些将在下面的描述中将列出，这些特征和优点的另一些在后续描述的基础上，对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，或可通过对本发明的实施而获悉。本发明的目的和其它优点可以通过书面描述、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其它的优点，并根据本发明的目的，如这里具体和概括描述的，一种液晶显示装置包括：在基板上布置成彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；形成在所述像素区域中的像素电极；与所述像素电极一起形成电场并检测用户的触摸的公共电极；以及与所述公共电极电连接的检测线，其中所述公共电极包括用于检测X轴的触摸位置和Y轴的触摸位置中任何一个的多个第一公共电极以及用于检测所述X轴的触摸位置和Y轴的触摸位置中的另一个的多个第二公共电极，所述检测线不与所述多个第二公共电极电连接，但与所述多个第一公共电极电连接。
应当理解，本发明前面的概括描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，意在对要求保护的内容提供进一步说明。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明的进一步理解，其并入到本申请并并构成本申请的一部分。附图示出了本发明的多个实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出现有技术的液晶显示装置的截面图；
图2a是示出根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图2b是沿图2a的线A-A的截面图，图2c是沿图2a的线B-B的截面图；
图3a是示出根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图3b是沿图3a的线A-A的截面图，图3c是沿图3a的线C-C的截面图；
图4a是示出根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图4b是沿图4a的线A-A的截面图；以及
图5a是示出根据本发明第四实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图5b是沿图5a的线A-A的截面图，图5c是沿图5a的线C-C的截面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明示例性实施方式，这些实施方式的一些例子在附图中示出。尽可能地在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
图2a是示出根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图2b是沿图2a的线A-A的截面图，图2c是沿图2a的线B-B的截面图。
参照图2a，尤其是用箭头标记的部分放大图，根据本发明第一实施方式的液晶显示装置包括基板100、栅线110、数据线120、薄膜晶体管T、像素电极130、公共电极140和检测线160。
栅线110沿第一方向、例如X轴方向布置在基板100上，数据线120沿第二方向、例如Y轴方向布置在基板100上。这样，栅线110和数据线120彼此交叉，以限定多个像素区域。尽管栅线110和数据线120以所示的直线布置，但它们可以以弯曲线布置。
薄膜晶体管T为开关元件并形成在栅线110和数据线120彼此交叉的区域中。薄膜晶体管T包括栅极112、半导体层117、源极122和漏极124。栅极112从栅线110延伸，源极122从数据线120延伸，漏极124面对源极122。
前述薄膜晶体管T可具有各种结构，所述结构诸如栅极112布置在半导体层117下方的底栅结构和栅极112布置在半导体层117上方的顶栅结构。此外，可对各个电极的类型进行各种修改。
像素电极130形成在每个像素区域中并与薄膜晶体管T的漏极124电连接。特别地，像素电极130可与漏极124直接连接。但是，并不限于上述例子。
公共电极140用于通过与像素电极130一起形成电场来驱动液晶层。特别地，公共电极140在像素区域中包括一个或多个狭缝145。因此，可通过狭缝145在像素电极130与公共电极140之间形成边缘电场，并可通过所述边缘电场驱动液晶层。
同时，公共电极140如上所述用于通过与像素电极130一起形成电场来驱动液晶，并还用作用于检测用户触摸位置的检测电极。为了用作检测电极，公共电极140不形成在基板100的整个表面上，而是以预定图案形成。
换句话说，如图2a所示，公共电极140包括多个第一公共电极141和多个第二公共电极142。此时，可通过第一公共电极141来检测用户触摸的Y轴的位置，并可通过第二公共电极142来检测用户触摸的X轴的位置。
可考虑手指或笔的触摸表面而适当形成第一公共电极141和第二公共电极142的尺寸。例如，第一公共电极141可形成为包括几十个像素或几百个像素。
下文将更加详细描述用作检测电极的第一公共电极141和第二公共电极142。
首先，为了检测用户触摸的X轴的位置，多个第二公共电极142沿X轴方向以预定间隔彼此隔开。此外，第二公共电极142沿Y轴方向纵向形成，尽管未示出，但它们的端部(end)与检测电路连接。
因此，如果用户触摸预定位置，则检测电路识别在多个第二公共电极142之中电容发生变化的第二公共电极142。结果，能检测出用户触摸的X轴的位置。
接下来，为了检测用户触摸的Y轴的位置，多个第一公共电极141沿Y轴方向以预定间隔彼此隔开。然而，如果第一公共电极141沿X轴方向纵向形成，则第一公共电极141和第二公共电极142彼此电连接，由此不能检测出用户触摸的X轴和Y轴的位置。因此，第一公共电极141不沿X轴方向纵向形成，而是沿X轴方向以预定间隔彼此隔开。换句话说，如附图所示，第二公共电极142沿X轴方向形成在第一公共电极141之间，而第二公共电极142沿Y轴方向不形成在第一公共电极141之间。
因为如上所述多个第一公共电极141通过在多个第一公共电极141之间夹有第二公共电极142而沿X轴方向以预定间隔彼此隔开，所以需要将多个第一公共电极141彼此电连接。
检测线160如上所述的沿X轴方向延伸，以将第一公共电极141彼此电连接。尽管未示出，检测线160的端部与检测电路连接。
因此，如果用户触摸预定位置，则检测电路识别在多个第一公共电极141之中电容发生变化的第一公共电极141。结果，能检测出用户触摸的Y轴的位置。
同时，尽管检测线160用于将沿X轴方向布置的第一公共电极141彼此电连接，但由于检测线160，第一公共电极141不应与第二公共电极142电连接。因此，尽管检测线160与第一公共电极141电连接，但检测线160不与第二公共电极142电连接。
同时，检测线160通过预定第一接触孔151与公共电极140连接。在该情形中，因为第一接触孔151仅形成在第一公共电极141的区域中，所以检测线160通过第一接触孔151与第一公共电极141电连接，但不与第二公共电极142电连接。
同时，尽管如图所示一条检测线160与第一公共电极141连接，但多条检测线160可与第一公共电极141连接。特别地，因为通常使用具有高电阻的透明导电氧化物、诸如ITO作为第一公共电极141，所以优选地具有出色导电率的金属的多条检测线160与第一公共电极141连接，以减小电阻。
如果检测线160由具有出色导电率的不透明金属形成以减小电阻，则由于检测线160，透光率会降低。因此，检测线160优选地形成在不透光的非透射区域中，以防止透光率降低。也就是说，如图2a的部分放大图所示，检测线160优选地形成在与栅线110对应的区域中。
此外，如图所示，尽管第一公共电极141通过两个第一接触孔151与检测线160连接，但可通过一个第一接触孔151或三个或更多个第一接触孔151与检测线160连接。然而，为了减小电阻，优选地增加第一接触孔151的数量。此外，如图2a的部分放大图所示，第一接触孔151可形成在栅线110和数据线120彼此交叉的区域中。然而，第一接触孔151的位置不限于图2a的例子。
已经描述了第二公共电极142沿Y轴方向纵向布置，第一公共电极141沿X轴方向与检测线160连接。然而，第二公共电极142可沿X轴方向纵向布置，第一公共电极141可沿Y轴方向与检测线160连接。如果检测线沿Y轴方向延伸，检测线优选地形成在与数据线120对应的区域中，以防止透光率降低。
下文将参照图2b和图2c来描述根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的截面结构。
图2b对应于栅线110沿垂直方向的截面。如图2b所示，栅线110形成在基板100上，在栅线110上形成有栅绝缘膜115。此外，在栅绝缘膜115上以预定间隔形成有数据线120，在数据线120上形成有第一钝化膜125。
在第一钝化膜125上交替形成有第一公共电极141和第二公共电极142，在第一公共电极141和第二公共电极142上形成有第二钝化膜150，在第二钝化膜150上形成有检测线160。
此时，因为在第二钝化膜150中形成有第一接触孔151，所以检测线160通过第一接触孔151与第一公共电极141电连接。特别地，因为在与第一公共电极141对应的区域中形成有第一接触孔151，所以检测线160与第一公共电极141电连接，但并不与第二公共电极142电连接。
图2c对应于像素区域沿垂直方向的截面。如图2c所示，在基板100上形成有栅极112，在栅极112上形成有栅绝缘膜115。此外，在栅绝缘膜115上形成有半导体层117，在半导体层117上形成有彼此面对的源极122和漏极124。
因为在漏极124上形成有像素电极130，所以漏极124与像素电极130直接连接。同时，尽管如图所示，像素电极130可延伸到漏极124的上表面，但像素电极130也可延伸到漏极124的下表面。
在像素电极130上形成有第一钝化膜125，在第一钝化膜125上形成有公共电极140，在公共电极140上形成有第二钝化膜150。
因为公共电极140包括在像素电极130上方的一个或多个狭缝145，所以可在像素电极130与公共电极140之间形成边缘电场。
同时，根据本发明第一实施方式的前述液晶显示装置可通过投影电容(projected cap)模式、诸如自电容(selfcap)模式或互电容(mutual cap)模式进行驱动。
如果用户触摸预定位置，投影电容模式使用户通过检测第一公共电极141与第二公共电极142之间变化的电容来检测X轴和Y轴位置。投影电容模式可根据施加到公共电极141和142的电压模式分为自电容模式和互电容模式。
自电容模式是在给连接第一公共电极141的检测线160同时施加电压之后，当用户触摸预定位置时，通过检测第一公共电极141与第二公共电极142之间的电容变化检测X轴和Y轴位置。
与之相反，互电容模式是在给连接第一公共电极141的检测线160根据时间间隔施加电压之后，当用户触摸预定位置时，通过检测第一公共电极141与第二公共电极142之间的电容变化检测X轴和Y轴位置。换句话说，互电容模式意味着检测线160用作传输线，公共电极142用作接收线，近来互电容模式已受到比自电容模式更多的关注。
图3a是示出根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图3b是沿图3a的线A-A的截面图，图3c是沿图3a的线C-C的截面图。
除了导线170额外地与多个第二公共电极142连接之外，如图3a到图3c所示的根据本发明第二实施方式的液晶显示装置的下基板与根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的相同。因此，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并将省略相同或相似部件的详细描述。
如图3a所示，根据本发明第二实施方式，导线170与多个第二公共电极142连接。
通常使用透明导电氧化物、诸如ITO作为第二公共电极142。透明导电氧化物具有电阻高的问题。因此，在本发明第二实施方式中，具有出色导电率的金属的导线170与第二公共电极142连接，以减小第二公共电极142的电阻。
导线170通过第二接触孔152与第二公共电极142连接。在该情形中，优选地设置多个第二接触孔152以减小电阻。
优选地是导线170沿第二公共电极142的长度方向、即Y轴方向延伸。然而，在该情形中，导线170与检测线160交叉连接，由此发生短路。因此，导线170形成为不连续的线，从而不与检测线160连接。
导线170可通过与检测线160相同的工艺由与检测线160相同的不透明金属形成。如果导线170由不透明金属形成，则由于导线170，透光率会降低。因此，导线170优选地形成在不透光的非透射区域中，以防止透光率降低。也就是说，如图3a的部分放大图所示，导线170优选地形成在与数据线120对应的区域中。
尽管如图所示，一条不连续的导线170与第二公共电极142连接，但优选地多条导线170与第二公共电极142连接，以使第二公共电极142的电阻减到最小。此外，优选地多条导线170的每一条都形成在与数据线120对应的区域中，以防止透光率降低。根据具体情况，导线170可形成在与栅线110对应的区域中。
图3b对应于图3a的线A-A的截面，图3b与第一实施方式的图2b相同。因此，将省略重复的描述。
图3c对应于数据线120沿垂直方向沿图3a的线C-C的截面。更具体地，在基板100上以预定间隔形成有栅线110，在栅线110上形成有栅绝缘膜115。此外，在栅绝缘膜115上形成有数据线120，并在数据线120上形成有第一钝化膜125。
在第一钝化膜125上形成有第二公共电极142，在第二公共电极142上形成有第二钝化膜150。
在第二钝化膜150上交替形成有检测线160和导线170。此时，因为在第二钝化膜150中形成有第二接触孔152，所以导线170通过第二接触孔152与第二公共电极142电连接。
图4a是示出根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图4b是沿图4a的线A-A的截面图。
除了形成在公共电极141和142与检测线160之间的层之外，如图4a和图4b所示的根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的下基板与根据本发明第一实施方式的液晶显示装置的相同。因此，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并将省略相同或相似部件的重复描述。
在如上所述本发明第一实施方式中，通过在公共电极141和142与检测线160之间夹有第二钝化膜150来形成公共电极141和142与检测线160，其中公共电极141和142形成在第二钝化膜150下方，检测线160形成在第二钝化膜150上方。
然而，在本发明第三实施方式中，尽管通过夹有第二钝化膜150来形成公共电极141和142与检测线160，但公共电极141和142形成在第二钝化膜150上方，检测线160形成在第二钝化膜150下方。
参照图4b，在基板100上形成有栅线110，在栅线110上形成有栅绝缘膜115，在栅绝缘膜115上形成有数据线120，在数据线120上形成有第一钝化膜125。
在第一钝化膜125上形成有检测线160，在检测线160上形成有第二钝化膜150。此外，在第二钝化膜150上交替形成有第一公共电极141和第二公共电极142。
此时，因为在第二钝化膜150中形成有第一接触孔151，所以检测线160通过第一接触孔151与第一公共电极141电连接。特别地，因为第一接触孔151形成在与第一公共电极141对应的区域中，所以检测线160与第一公共电极141电连接，但并不与第二公共电极142电连接。
图5a是示出根据本发明第四实施方式的液晶显示装置的下基板的平面图，图5b是沿图5a的线A-A的截面图，图5c是沿图5a的线C-C的截面图。
除了导线170额外与多个第二公共电极142连接之外，如图5a到图5c所示的根据本发明第四实施方式的液晶显示装置的下基板与根据本发明第三实施方式的液晶显示装置的相同。因此，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并将省略相同或相似部件的详细描述。
如图5a所示，根据本发明第四实施方式，因为具有出色导电率的金属的导线170与多个第二公共电极142连接，所以可减小第二公共电极142的电阻。
导线170通过第二接触孔152与第二公共电极142连接。在该情形中，优选地设置多个第二接触孔152以减小电阻。
导线170形成为不连续的线，从而不与检测线160连接。
优选地是导线170形成在不透光的非透射区域、即与数据线对应的区域中，以防止光透射率降低。此外，优选地多条导线170与第二公共电极142连接，以使第二公共电极142的电阻减到最小。
图5b对应于图5a的线A-A的截面，图5b与第三实施方式的图4b相同。因此，将省略重复的描述。
图5c对应于数据线120沿垂直方向沿图5a的线C-C的截面。更具体地，在基板100上以预定间隔形成有栅线110，在栅线110上形成有栅绝缘膜115。此外，在栅绝缘膜115上形成有数据线120，在数据线120上形成有第一钝化膜125。
在第一钝化膜125上交替形成有检测线160和导线170。
在导线170和检测线160上形成有第二钝化膜150，在第二钝化膜150上形成有第二公共电极142。此时，因为在第二钝化膜150中形成有第二接触孔152，所以导线170通过第二接触孔152与第二公共电极142电连接。
已经如上所述详细描述了根据本发明的组成液晶显示装置的下基板。因此，根据本发明的液晶显示装置包括下基板、设置有滤色器的上基板以及形成在上基板和下基板之间的液晶层。
上基板可包括用于遮挡光以防止光泄漏到除像素区域之外的区域的遮光层、形成在遮光层之间的红色R、绿色G和蓝色B的滤色器层、以及形成在滤色器层上的保护层。可在上基板的上述结构中进行本领域公知的各种修改。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，对本发明可进行各种修改和变型对本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的对本发明的各种修改和变型。
如上所述，根据本发明的液晶显示装置具有以下优点。
因为用来形成用于驱动液晶的电场的公共电极用来作为检测用户触摸的检测电极，所以与现有技术不同，不需要在液晶面板上的单独的触摸屏，由此减小了液晶显示装置的整体厚度，简化了制造工艺步骤，并降低了制造成本。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，包括：
在基板上布置成彼此交叉以限定像素区域的栅线和数据线；
形成在所述像素区域中的像素电极；
与所述像素电极一起形成电场并检测用户的触摸的公共电极；以及
与所述公共电极电连接的检测线，
其中所述公共电极包括用于检测X轴的触摸位置和Y轴的触摸位置中任何一个的多个第一公共电极以及用于检测所述X轴的触摸位置和Y轴的触摸位置中的另一个的多个第二公共电极，所述检测线不与所述多个第二公共电极电连接，但与所述多个第一公共电极电连接。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素电极形成在第一钝化膜下方，所述公共电极形成在所述第一钝化膜上方并在所述像素区域中包括一个或多个狭缝。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述检测线和所述公共电极通过在它们之间夹有第二钝化膜而彼此隔开，所述检测线通过设置在所述第二钝化膜中的第一接触孔与所述第一公共电极电连接。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述检测线形成在与所述栅线或所述数据线对应的区域中。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述第二公共电极的每一个沿X轴方向或沿Y轴方向纵向延伸，各个第一公共电极通过在它们之间夹有所述第二公共电极而彼此隔开。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述检测线沿与所述第二公共电极的延伸方向交叉的方向延伸。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括与所述第二公共电极电连接以减小所述第二公共电极的电阻的导线。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述导线与所述公共电极通过在它们之间夹有所述第二钝化膜而彼此隔开，所述导线通过设置在所述第二钝化膜中的第二接触孔与所述第二公共电极电连接。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述导线形成在与所述栅线或所述数据线对应的区域中。
10.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述导线不与所述检测线电连接。
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