具体实施方式
在附图中,为了清晰起见,夸大了层和区域的厚度。相同的标号始终表示相同的元件。应该理解,当元件例如层、膜、区域、基底或面板被称为“在另一元件上”时,该层、膜、区域、基底或面板可能直接在另一元件上,或者也可存在中间元件。相反,当元件被称为“直接在另一元件上”时,不存在中间元件。
现在将参照图1至图4来描述根据本发明实施例的LCD。图1是根据本发明实施例的包括多个像素和多个感应单元的LCD的方框图,图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图,图3A和图3B分别是根据本发明实施例的LCD的感应单元的等效电路图,图4示出了根据本发明实施例的LCD的像素和感应单元的排列。
参照图1,根据实施例的LCD包括液晶(LC)面板组件300、图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感器扫描驱动器700、与面板组件300连接的感应信号处理器800、与图像数据驱动器500连接的灰度电压发生器550、用于控制上述元件的信号控制器600。
参照图1至图3B,面板组件300包括:多条显示信号线Gi和Dj(i、j为自然数);多条传感器信号线Sα、Pβ、Psg和Psd;多个像素PX,连接到显示信号线Gi和Dj,并基本以矩阵排列;多个感应单元SU,连接到传感器信号线Sα、Pβ、Psg和Psd,并基本以矩阵排列。在图2中示出的结构图中,面板组件300包括彼此面对的薄膜晶体管(TFT)阵列面板100和共电极面板200以及置于TFT阵列面板100和共电极面板200之间的液晶(LC)层3。
显示信号线Gi和Dj包括用于传输图像扫描信号Vg的多条图像扫描线Gi和用于传输图像数据信号Vd的多条图像数据线Dj。传感器信号线Sα、Pβ、Psg和Psd包括:多条传感器扫描线Sα,用于传输传感器扫描信号Vs;多条传感器数据线Pβ,用于传输传感器数据信号Vp;多条控制电压线Psg,用于传输传感器控制电压;多条输入电压线Psd,用于传输传感器输入电压。
图像扫描线Gi、传感器扫描线Sα和控制电压线Psg基本在行方向上延伸,并且基本彼此平行,而图像数据线Dj、传感器数据线Pβ和输入电压线Psd基本在列方向上延伸,并且基本彼此平行。
参照图2,各像素PX包括连接到信号线Gi和Dj的开关元件Q以及连接到开关元件Q的LC电容器CLC和存储电容器CST。存储电容器CST如果不必要,则可省略。开关元件Q例如TFT设置在TFT阵列面板100上,并具有三个接线端:控制端,连接到图像扫描线Gi之一;输入端,连接到图像数据线Dj之一;输出端,连接到LC电容器CLC和存储电容器CST。
液晶电容器CLC包括作为两个接线端的设置在TFT阵列面板100上的像素电极191和设置在共电极面板200上的共电极270。设置在两个电极191和270之间的LC层3用作LC电容器的电介质。像素电极191连接到开关元件Q,共电极270被供有共电压Vcom并覆盖共电极面板200的整个表面。与图2中不同的是,共电极270可设置在TFT阵列面板100上,并且电极191和270可具有条形或带形形状。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。存储电容器CST包括像素电极191和设置在TFT阵列面板100上的单独的信号线(未示出),该单独的信号线通过绝缘体与像素电极191叠置并被供有预定的电压例如共电压Vcom。可选择地,存储电容器CST包括像素电极191和通过绝缘体与像素电极191叠置的称为前一图像扫描线的相邻的图像扫描线。
对于彩色显示器,各像素唯一地表示原色之一(即,空分)或者各像素顺序地依次表示原色(即,时分),使得原色的空间之和或者时间之和被识别为期望的颜色。一组原色的示例包括红色、绿色和蓝色。图2示出了空分的示例,其中,各像素在共电极面板200的面对像素电极191的区域中包括表示原色之一的滤色器230。可选择地,滤色器230设置在TFT阵列面板100上的像素电极191的上面或下面。
一个或多个偏光器(未示出)附于面板100和200中的至少一个。每个感应单元SU可具有在图3A和图3B中示出的结构中的一种。具有图3A中示出的结构的感应单元SU中的每个包括:感应元件Qp1,连接到控制电压线Psg和输入电压线Psd;开关元件Qs,连接到感应元件Qp1、传感器扫描线Sα和传感器数据线Pβ。
感应元件Qp1具有三个接线端,即:控制端,连接到控制电压线Psg,从而被传感器控制电压偏置;输入端,连接到输入电压线Psd,从而被传感器输入电压偏置;输出端,连接到开关元件Qs。感应元件Qp1包含一接收到光就产生光电流的光电材料。感应元件Qp1的示例为具有能够产生光电流的非晶硅沟道或多晶硅沟道的薄膜晶体管。施加到感应元件Qp1的控制端的传感器控制电压足够低或足够高,以在没有入射光的情况下将感应元件Qp1保持在截止状态。施加到感应元件Qp1的输入端的传感器输入电压足够高,以保持光电流在开关元件Qs方向上流动。
开关元件Qs也具有三个接线端,即:控制端,连接到传感器扫描线Sα;输入端,连接到感应元件Qp1的输出端;输出端,连接到传感器数据线Pβ。开关元件Qs响应来自传感器扫描线Sα的传感器扫描信号将传感器输出信号输出到传感器数据线Pβ。传感器输出信号是来自感应元件Qp1的光电流。
具有在图3B中示出的结构的感应元件SU2中的每个包括连接到传感器扫描线Sα传感器数据线Pβ和输入电压线Psd的感应元件Qp2。感应元件Qp2也具有三个接线端,即:控制端,连接到传感器扫描线Sα;输入端,连接到输入电压线Psd;输出端,连接到传感器数据线Pβ。感应元件Qp2包含一接收到光就产生光电流的光电材料,并在光照射的状态下响应来自传感器扫描线Sα的传感器扫描信号将传感器输出信号输出到传感器数据线Pβ。
当传感器扫描信号Vs大于预定电压时,感应元件Qp2输出传感器输出信号,并且在这种情况下,可考虑感应元件Qp2的工作区来限定所述预定电压。当使用感应单元SU2时,可省略控制电压线Psg。开关元件Q、Qs和感应元件Qp1、Qp2可以是具有非晶硅沟道或多晶硅沟道的薄膜晶体管。
各感应单元SU不需要感应入射光。可选择地,各感应单元SU可感应从外部施加的压力。在这种情况下,感应单元SU可包括电容根据所施加的压力的大小而改变的可变电容器(未示出)。可变电容器包括:两个感应电极(未示出),分别设置在TFT阵列面板100和共电极面板200上;LC层3,置于所述感应电极之间。当压力施加到共电极面板200时,两个感应电极之间的间隔改变,因而可变电容器的电容改变。由于取决于电容大小的传感器数据信号的大小改变,所以利用传感器数据信号来确定触摸位置。
在两个相邻的像素PX中设置一个感应单元SU。例如,感应单元SU的密度可以是“点(dot)”的密度的大约1/4,这里词语“点”包括一组不同颜色的像素PX并且是用于表示色彩和确定LCD分辨率的基本单元。像素PX的组可包括顺序排列成行的红色像素、绿色像素和蓝色像素。此外,像素PX的组可包括红色像素、绿色像素、蓝色像素和白色像素。
作为具有点密度的大约1/4的密度的感应单元SU的示例,与像素PX的水平方向和竖直方向的密度相比,感应单元SU的水平方向和竖直方向上的密度分别为大约二分之一。在这种情况下,如在图1的LC面板组件300中以虚线符号“X”所表示的,可存在没有感应单元SU的像素行。具有如上所述感应单元SU和点的密度的LCD可使用在需要高字符识别和精度的各种应用场合中。如果需要,则可改变感应单元SU的密度。
如图4所示,传感器数据线Pβ和邻近于传感器数据线Pβ的图像数据线Dj+2以插入的像素PX而彼此分开;输入电压线Psd和邻近于输入电压线Psd的图像数据线Dj+3以插入的像素PX而彼此分开。连接到三个各自的像素PX的三条相邻的图像数据线Dj、Dj+1和Dj+2包括在同一点中,并相对于连接到传感器数据线Pβ的感应单元SU排列在左侧,而且设置在相应的像素的左侧。三条相邻的图像数据线Dj+3、Dj+4和Dj+5连接到包括在同一点中的相应的三个像素PX,并相对于感应单元SU排列在右侧,而且设置在相应的像素PX的右侧。然而,除了最靠近感应单元SU的图像数据线Dj+2和Dj+3,其余的图像数据线Dj、Dj+1、Dj+4和Dj+5的布置可与图4中示出的布置相反。从结构视图看,设置在感应单元SU的左侧和右侧的像素PX基本对称。
包括感应单元SU和邻近于感应单元SU的两侧的两个点的排列在像素行中重复。在图4中,在分别设置在两个相邻排列单元上的两条相邻的图像数据线Dj-1和Dj以及Dj+5和Dj+6...之间没有形成像素。然而,如上所述,在第二临近于和第三临近于感应单元SU的图像数据线Dj+1、Dj、Dj+4和Dj+5的布置相对于图4相反的情况下,即在图像数据线Dj+1和Dj位于各像素PX的右侧且图像数据线Dj+4和Dj+5位于各像素PX的左侧的情况下,在排列单元中两条相邻的图像数据线之间没有形成像素PX。
因此,传感器数据线Pβ和图像数据线Dj+2和Dj+3之间的间隔由于分别置于传感器数据线Pβ和图像数据线Dj+2之间以及传感器数据线Pβ和图像数据线Dj+3之间的像素PX而变长,因而减小了传感器数据信号Vp由于图像数据信号Vd的变化而导致的失真。该排列可用来以相同的方式来适应点具有四个或更多个像素的情形。
通过连接与形成于纵向上相邻的两个像素行中的两个感应单元SU相连接的两条传感器扫描线Sα,来自各感应单元SU的传感器输出信号被叠加在传感器数据线Pβ上,从而作为传感器数据信号Vd输出。当基于叠加在传感器数据线Pβ上的传感器数据信号Vd来控制时,减小了感应单元SU之间的特性偏差,并且信噪比加倍,从而提高了触摸信息的精度。虽然连接到传感器数据线Pβ的感应单元SU的数目加倍,但是传感器数据信号Vp的数目基本相同,所以,感应单元SU的密度由传感器数据信号Vp的数目限定。
再参照图1,灰度电压发生器800产生两组多个与像素的透射率相关的灰度电压(或参考灰度电压)。一组灰度电压相对于共电压Vcom具有正极性,而另一组灰度电压相对于共电压Vcom具有负极性。
图像扫描驱动器400连接到面板组件300的图像扫描线Gi,并合成栅极导通电压和栅极截止电压,以产生施加到图像扫描线Gi的图像扫描信号Vg。图像数据驱动器500连接到面板组件300的图像数据线Dj,并将从由灰度电压发生器800提供的灰度电压中选择的图像数据信号Vd施加到图像数据线Dj。然而,当灰度电压发生器550产生参考灰度电压时,数据驱动器500通过划分参考灰度电压可产生用于所有灰度的灰度电压,并从所产生的灰度电压中选择数据电压。
传感器扫描驱动器700连接到面板组件300的传感器扫描线Sα,并合成栅极导通电压和栅极截止电压,以产生施加到传感器扫描线Sα的传感器扫描信号Vs。可选择地,传感器扫描驱动器700可合成用于产生光电流的高电压和用于不产生光电流的低电压,以产生施加到传感器扫描线Sα的传感器扫描信号Vs。
感应信号处理器800连接到面板组件300的传感器数据线Pβ,在信号处理例如放大和滤波之后,感应信号处理器800从传感器数据线Pβ接收传感器数据信号Vp并对其模-数转换,以产生数字感应信号DSN。
在特定时间在传感器数据线Pβ中流动的传感器数据信号Vp可包括来自一个感应元件Qp1或Qp2的一个传感器输出信号,或者包括来自两个或更多个感应元件Qp1和Qp2的两个或更多个传感器输出信号。
信号控制器600控制图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感器扫描驱动器700、感应信号处理器800等。
处理单元400、500、550、600、700和800中的每个可包括至少一个以载带封装(TCP)类型安装在附于面板组件300的柔性印刷电路(FPC)膜上或者LC面板组件300上的集成电路(IC)芯片。可选择地,处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个可与信号线Gi、Dj、Sα、Pβ、Psg和Psd以及开关元件Q、Qs、Qp1和Qp2一起集成到面板组件300中。可选择地,所有的处理单元400、500、550、600、700和800可集成到单个IC芯片中,但是处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个或者其中的至少一个电路元件可被设置在单个IC芯片的外部。
现在,将详细描述上述LCD的操作。
信号控制器600被从外部图形控制器(未示出)提供有输入图像信号R、G和B以及用于控制输入图像信号R、G和B的显示的输入控制信号。输入图像信号R、G和B含有每个像素PX的亮度信息,所述亮度具有预定数目的灰度,例如1024(=210)、256(=28)、或者64(=26)个灰度。输入控制信号包括竖直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。
基于输入控制信号和输入图像信号R、G和B,信号控制器600产生图像扫描控制信号CONT1、图像数据控制信号CONT2、传感器扫描控制信号CONT3和传感器数据控制信号CONT4,并且信号控制器600将图像信号R、G和B处理成适于面板组件300的操作。信号控制器600将图像扫描控制信号CONT1发送到图像扫描驱动器400,将处理了的图像信号DAT和图像数据控制信号CONT2发送到图像数据驱动器500,将传感器扫描控制信号CONT3发送到传感器扫描驱动器700,并且将传感器数据控制信号CONT4发送到感应信号处理器800。
图像扫描控制信号CONT1包括用于指示开始图像扫描的图像扫描起始信号STV和用于控制第一高电压的输出时间的至少一个时钟信号。图像扫描控制信号CONT1可包括用于限定第一高电压的持续时间的输出使能信号OE。
图像数据控制信号CONT2包括:水平同步起始信号STH,用于通知一组像素PX的图像数据传输的开始;加载信号LOAD,用于指示将图像数据信号Vd施加到图像数据线Dj;数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可包括反转信号RVS,用于使图像数据信号(相对于共电压Vcom)的极性反转。
响应来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2,图像数据驱动器500从信号控制器600接收用于像素PX组的数字图像数据DAT的包,将数字图像信号DAT转换成从由灰度电压发生器550供给的灰度电压中选择的模拟图像数据信号Vd,并把模拟图像数据信号施加到图像数据线Dj。
图像扫描驱动器400响应来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1将第一高电压Von施加到图像扫描线Gi,从而导通连接到图像扫描线Gi的开关元件Q。施加到图像数据线Dj的图像数据电压Vd通过激活的开关元件Q被提供到像素PX。
图像数据信号Vd和共电压Vcom的电压之差被表示为LC电容器CLC的电压,该电压称为像素电压。LC电容器CLC中的LC分子具有取决于像素电压的大小的取向,分子取向确定穿过LC层3的光的偏振。偏光器将光偏振转化为光透射率,从而显示图像。
通过每个水平周期(也称为“1H”,1H等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)重复这个过程,所有图像扫描线Gi被顺序供有第一高电压,从而将图像数据信号Vd施加到所有像素PX,以显示帧的图像。
当一帧结束之后下一帧开始时,控制施加到图像数据驱动器500的反转控制信号RVS,使得数据电压的极性被反转(称为“帧反转”)。也可这样控制反转控制信号RVS,使得在图像数据线中流动的图像数据信号的极性在一帧期间周期性反转(例如,行反转和点反转),或者在一包中图像数据信号的极性反转(例如,列反转和点反转)。
传感器扫描驱动器700响应感应控制信号CONT3将栅极导通电压施加到传感器扫描线Sα,以导通连接到传感器扫描线Sα的开关元件Qs。然后,开关元件Qs将来自感应元件Qp1的传感器输出信号输出到传感器数据线Pβ,以形成传感器数据信号Vp,传感器数据信号Vp被输入到感应信号处理器800中。可选择地,传感器扫描驱动器700可将高电压施加到传感器扫描线Sα。因而,连接到传感器扫描线Sα的感应元件Qp2可将光电流作为传感器数据信号Vp施加到传感器数据线Pβ。
感应信号处理器800响应传感器数据控制信号CONT4读取在传感器数据线Pβ中流动的传感器数据信号Vp。感应信号处理器800处理(例如通过放大和滤波)所读取的传感器数据信号Vp,并将模拟传感器数据信号转换为将被发送到信号控制器600的数字感应信号DSN。
通过根据形成在纵向上的感应单元SU的竖直密度将这个过程重复一个或多个水平周期,所有图像传感器扫描线Sα被顺序供有栅极导通电压或高电压,从而处理来自所有感应单元SU的传感器数据信号Vp,以产生数字感应信号DSN。
信号控制器600适当地处理来自感应信号处理器800的关于帧的数字感应信号DSN,以确定是否发生触摸和何处发生触摸,并将是否发生触摸和何处发生触摸发送到外部器件(未示出)。
外部器件将基于触摸信息产生的图像信号R、G和B发送到LCD。可选择地,外部器件可直接接收并处理感应信号DSN,以确定触摸信息。感应操作单独执行,并不影响显示操作。
接着,将参照图5至图12来描述根据本发明实施例的LCD的结构。图5是用于根据本发明实施例的LCD的共电极面板的布局图,具体地讲,是关于图4的“RA”部分的布局图,图6是沿线VI-VI截取的图5中示出的共电极面板的剖视图。图7是用于根据本发明实施例的LCD的薄膜晶体管面板的布局图,具体地讲,是关于图4中的“RB”部分的布局图,图8是用于根据本发明实施例的LCD的共电极面板的布局图,具体地讲,是关于图4中的“RB”部分的布局图。图9是包括图7中示出的薄膜晶体管面板和图8中示出的共电极面板的LCD的布局图,图10至图12分别是沿线X-X、X1-XI和XII-XII截取的图9中示出的LCD的剖视图。
参照图5至图12,LCD包括TFT阵列面板100、共电极面板200、置于面板100和200之间的LC层3。现在将参照图5至图7和图9至图12来详细描述TFT阵列面板100。包括多条图像扫描线121a、多条传感器扫描线121b、多条控制电压线122、多条存储电极线131以及多个光阻挡构件岛139的多个栅极导体形成在由材料例如透明玻璃或塑料制成的绝缘基底110上。
图像扫描线121a传输图像扫描信号Vg,并基本在横向上延伸。每条图像扫描线121a包括多个向上突出的第一控制电极124a。
传感器扫描线121b传输传感器扫描信号Vs,并基本平行于图像扫描线121a延伸。每条传感器扫描线121b包括多个向上突出的第二控制电极124b。每个第二控制电极124b具有较大面积并防止光泄漏。
控制电压线122被供有传感器控制电压,并基本平行于传感器扫描线121b延伸。每条控制电压线122与传感器扫描线121b相邻,并包括多个向下突出的第三控制电极124c。每个第三控制电极124c具有较大面积并防止光泄漏。
存储电极131被供有预定电压例如共电压Vcom,并基本平行于图像扫描线121a延伸。每个存储电极131与图像扫描线121a相邻地设置,并包括多个用于存储电容器CST的存储电极137和多个向上突出并防止光泄漏的光阻挡部分138。光阻挡部分138包括第一光阻挡部分和第二光阻挡部分,第一光阻挡部分具有比第二光阻挡部分的宽度相对较宽的宽度。
光阻挡构件岛139防止光泄漏,并且在存储电极线131的光阻挡部分138的延长线上设置于前一图像扫描线121a和传感器扫描线121b之间。光阻挡构件岛139还包括第一光阻挡构件岛和第二光阻挡构件岛。设置在第一光阻挡部分138的延长线上的第一光阻挡构件岛具有比第二光阻挡构件岛的宽度相对较宽的宽度。第二光阻挡构件岛设置在第二光阻挡部分138的延长线上。
栅极导体121a、121b、122、131和139优选地由含Al金属例如Al和Al合金、含Ag金属例如Ag和Ag合金、含Cu金属例如Cu和Cu合金、含Mo金属例如Mo和Mo合金、Cr、Ta或Ti制成。然而,栅极导体121a、121b、122、131和139可具有包括物理特性不同的两导电膜(未示出)的多层结构。两膜之一优选地由低阻金属制成以减小信号延迟或电压降,所述低阻金属包括含Al金属、含Ag金属、含Cu金属。另一膜优选地由材料例如含Mo金属、Cr、Ta或Ti制成,这些材料具有优良的物理特性、化学特性以及与其它材料例如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的优良的电接触特性。两膜的组合的典型示例是下Cr膜和上Al(合金)膜以及下Al(合金)膜和上Mo(合金)膜。然而,栅极导体121a、121b、122、131和139可由各种金属或导体制成。
栅极导体121a、121b、122、131和139的侧面相对于基底110的表面以大约30-80度的范围内的倾角倾斜。
优选地由硅氮化物(SiNx)或硅氧化物(SiOx)制成的栅极绝缘层140形成在栅极导体121a、121b、122、131和139上。优选地由氢化非晶硅(简写为“a-Si”)或多晶硅制成的多个半导体带151a、151b和152以及多个半导体岛153、154b和154c形成在绝缘层140上。半导体带151a中的每个基本在纵向上延伸,并包括多个朝第一控制电极124分支出的突出154a。半导体带151a中的每个在与扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的交叉部分附近变宽,使得半导体带151a覆盖扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的较大面积。
半导体带151b和152基本在纵向上延伸,并在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的附近变宽,使得半导体带151b和152覆盖扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的较大面积。然而,半导体带151b和152没有形成在第二控制电极124b和第三控制电极124c部分上。
每个半导体岛153设置在传感器扫描线121b和控制电压线122之上。半导体岛154b和154c分别设置在第二控制电极124b和第三控制电极124c之上,并且设置在没有半导体带151b和152的部分上。
多个欧姆接触带和岛161a、161b、162、163b、163c、165a、165b和165c形成在半导体151a、151b、152、153、154b和154c上。欧姆接触161a、161b、162、163b、163c、165a、165b和165c优选地由以n型杂质例如磷重掺杂的n+氢化a-Si制成,或者欧姆接触161a、161b、162、163b、163c、165a、165b和165c可由硅化物制成。欧姆接触带161a中的每个包括多个突出163a,突出163a和欧姆接触岛165a成对位于半导体带151a的突出154a上。突出163b和欧姆接触岛165b成对位于半导体岛154c的突出154b上。
半导体151a、151b、152、153、154b和154c以及欧姆接触161a、161b、162、163b、163c、165a、165b和165c的侧面相对于基底110的表面倾斜,倾角优选地在大约30-80度的范围内。
包括多条图像数据线171a、多条输入电压线172、多个输入电极173b以及多个第一输出电极175a和第三输出电极175c的多个数据导体形成在欧姆接触161a、161b、162、163b、163c、165a、165b和165c以及栅极绝缘层140上。
图像数据线171a传输图像数据信号Vd,并基本在纵向上延伸,从而与扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131交叉。每条图像数据线171a包括多个延展部分178a和多个第一输入电极173a。每个延展部分178a在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131附近变宽,以覆盖扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的较大面积。每个第一输入电极173a朝第一控制电极124突出。
第一输出电极175a与图像数据线171a分开,并关于第一控制电极124a与输入电极173a相对地设置。第一输出电极175a中的每个具有与存储电极137叠置的宽的矩形延展部分177和被弯曲的第一输入电极173a包围的条形部分。
第一控制电极124a、第一输入电极173a和第一输出电极175a与半导体带151a的突出154a一起形成具有形成在位于第一输入电极173a和第一输出电极175a之间的突出154a中的沟道的TFT。该TFT用作开关元件Q。
传感器数据线171b传输传感器数据信号Vp,并基本在纵向上延伸,从而与扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131交叉。每个传感器数据线171b包括多个用于阻挡光的延展部分178b和多个设置在半导体岛154b上的第二输出电极175b。每个延展部分178b在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131附近变宽,以覆盖扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的较大面积。
第二输入电极173b与传感器数据线171b分开,并关于半导体岛154b与第二输出电极175b相对地设置。
第二控制电极124b、第二输入电极173b、第二输出电极175b与半导体岛154b一起形成具有形成在位于第二输入电极173b和第二输出电极175b之间的半导体岛154b中的沟道的TFT。该TFT用作开关元件Qs。
输入电压线172被供有传感器输入电压,并基本在纵向上延伸,从而与扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131交叉。每条输入电压线172包括多个用于阻挡光的延展部分178c和多个设置在半导体岛154c上的第三输入电极173c。每个延展部分178c在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131附近变宽,以覆盖扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131的较大面积。
第三输出电极175c与输入电压线172分开,并关于半导体岛154c与第三输入电极173c相对地设置。第三输出电极175c连接到第二输入电极173b。
第三控制电极124c、第三输入电极173c和第三输出电极175c与半导体岛154c一起形成具有形成在位于第三输入电极173c和第三输出电极175c之间的半导体岛154c中的沟道的TFT。如上所述,由于沟道形成于在纵向上具有较长形状的半导体岛154c上,所以沟道宽度变大,通过沟道的电流量增加。该TFT用作感应元件Qp1。
如上所述,用于阻挡光的延展部分178a-178c在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131附近变大,从而防止没有被存储电极线131的光阻挡部分138、光阻挡构件岛139以及第二控制电极124b和第三控制电极124c覆盖的部分泄漏光。
数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c优选地由难熔金属例如Cr、Mo、Ta、Ti或它们的合金制成。然而,数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c可具有包括难熔金属膜(未示出)和低阻膜(未示出)的多层结构。多层结构的典型示例是包括下Cr/Mo(合金)膜和上Al(合金)膜的双层结构以及下Mo(合金)膜、中Al(合金)膜和上Mo(合金)膜的三层结构。然而,数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c可由各种金属或导体制成。
数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c具有以在大约30-80度的范围内的角度倾斜的倾斜的边缘轮廓。
欧姆接触161a、161、162、163b、163c和165a-165c仅置于下面的半导体151a、151b、152、153、154b和154c与其上的上面的数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c之间,以减小半导体151a、151b、152、153、154b和154c与数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c之间的接触电阻。虽然半导体151a、151b、152、153在大部分位置比数据线171a、171b和输入电压线172窄,但是如上所述,半导体151a、151b、152、153的宽度在扫描线121a和121b、控制电压线122以及存储电极线131附近变大,从而使表面的轮廓平滑,因而防止了数据线171a、171b与输入电压线172断开。半导体151a、151b、152、153、154b和154c包括一些没有覆盖数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c的暴露部分,例如位于输入电极173a-173c和输出电极175a-175c之间的部分。
钝化层180形成在半导体151a、151b、152、153、154b和154c的暴露部分以及数据导体171a、171b、172、173b、175a和175c上。钝化层180包括:下钝化膜180p,优选地由无机绝缘体例如硅氮化物或硅氧化物制成;上钝化膜180q,优选地由有机绝缘体制成。优选地,上钝化膜180q可具有小于大约4.0的介电常数和光敏性,并且它可提供平坦的表面。钝化层180可具有优选地由无机或有机绝缘体制成的单层结构。钝化层180具有多个暴露第一输出电极175的接触孔185。
多个像素电极191和多个用于阻挡光的第一纵向线194以及第二纵向线195形成在钝化层180上。像素电极191通过接触孔185物理且电连接到第一输出电极175a,使得像素电极191接收来自第一输出电极175a的数据电压Vd。被供有数据电压Vd的像素电极191与相对的共电极面板200的被供有共电压Vcom的共电极270协作产生电场,该电场确定设置在两面板100、200之间的LC层3的LC分子(未示出)的取向。穿过LC层3的光的偏振基于所确定的LC分子的取向而改变。像素电极191和共电极270形成称为“液晶电容器”的电容器CLC,该电容器在TFT截止之后存储施加的电压。
像素电极191和连接到像素电极191的第一输出电极175a的延展部分177与存储电极137叠置。像素电极191、连接到像素电极191的第一输出电极175a和存储电极137形成存储电容器CST,存储电容器CST提高LC电容器CLC的电压存储容量。像素电极191与图像扫描线121a、图像数据线171a、传感器数据线171b和输入电压线172叠置以增大开口率,但是像素电极191可不与图像扫描线121a、图像数据线171a、传感器数据线171b和输入电压线172叠置。
在相邻的像素电极191之间设置有两条图像数据线171a的部分上设置的光阻挡构件岛139和存储电极线131的光阻挡部分138具有较大的宽度,而在相邻的像素电极191之间设置有一条图像数据线171a的部分上设置的光阻挡构件岛139和光阻挡部分138具有较窄的宽度。
第一纵向线194和第二纵向线195防止光泄漏,并基本在纵向上延伸。每条第一纵向线194设置在两条相邻的图像数据线171a上,每条第二纵向线195包括覆盖半导体岛154b的延展部分196。第二纵向线195设置在传感器数据线171b和输入电压线172上,但不设置在半导体岛154c上。
第一纵向线194和第二纵向线195防止没有被存储电极线131的光阻挡部分138、光阻挡构件岛139以及第二控制电极124b和第三控制电极124c覆盖的部分的光泄漏。具体地讲,第二纵向线195的延展部分196防止从上侧入射的光并阻挡从上侧入射的光被导向半导体岛154b。然而,因为第二纵向线195没有形成在半导体岛154c上,所以半导体岛154c暴露于来自外部的入射光。
第一纵向线194和第二纵向线195优选地由不透明材料例如Al、Ag、Cr或它们的合金制成。然而,第一纵向线194和第二纵向线195可具有包括下ITO或IZO膜和上Al、Ag或它们的合金膜的双层结构,此外,第一纵向线194和第二纵向线195可具有三层结构,该三层结构由与ITO或IZO具有优良的接触特性的中间膜以及下膜和上膜一起构成。
下面描述共电极面板200。多条用于阻挡光的横向线220形成在由材料例如透明玻璃或塑料制成的绝缘基底210上。横向线220基本面对图像扫描线121a和存储电极线131。每条横向线220包括多个朝图像数据线171a和第一输出电极175a突出的突出。横向线220防止没有被存储电极线131的光阻挡部分138、光阻挡构件岛139、第二控制电极124b和第三控制电极124c、延展部分178a-178b以及第一纵向线194和第二纵向线195阻挡的部分的光泄漏,从而用它们防止光泄漏。
根据现有技术的LCD包括用于防止光泄漏的黑色矩阵。黑色矩阵在横向和纵向上延伸,并被设置在共电极面板200上。为了减小TFT面板100和共电极面板200之间的对准误差,黑色矩阵的宽度需要变宽,因而开口率降低。然而,通过使用横向线220,防止了开口率降低以及光泄漏。
在基底210和横向线220上还形成多个滤色器231-233,并且滤色器231-233被设置在基本面对像素电极191的部分上。滤色器231-233分别表示原色例如红色、绿色和蓝色之一。滤色器231-233在相邻的像素电极191之间设置有一条图像数据线171a的部分上彼此叠置。然而,滤色器231-233在相邻的像素电极191之间设置有两条图像数据线以及设置有传感器数据线171b和输入电压线172的部分上彼此分开。
共电极270形成在滤色器231-233和横向线220上。共电极270优选地由透明导电材料例如ITO和IZO制成。一个或多个偏光器(未示出)设置在面板100和200之一的外表面上。
虽然描述了作为根据本发明实施例的显示装置的LCD,但是本发明的许多上述特征可适用于平板显示装置例如等离子体显示装置(PDP)和有机发光显示器(OLED)。
根据本发明,感应单元设置在像素之间,并且形成用于阻挡光的横向线代替黑色矩阵,因而增加了像素的透射区域,从而提高了像素的透射率。此外,可在纵向上增大感应单元的半导体的沟道宽度,从而增加感应数据信号的大小。此外,图像数据线和传感器数据线设置得分开越远越好,以减小图像数据信号和传感器数据信号之间的干扰。根据本发明,可变电容器和参考电容器与LC面板组件集成在一起,以检测是否有触摸发生以及触摸发生在何处。
虽然已经参照优选实施例详细描述了本发明,但是应该明白,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,各种变化和等价布置对本领域技术人员将是明显的。