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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, die die Berührung eines Benutzers erkennen kann, und insbesondere eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, welche die Empfindlichkeit eines Berührungssensors durch Reduktion eines Ausmaßes der Veränderung einer Kapazität vergrößern kann, die durch Berührungsantriebselektroden erzeugt wird.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurden verschiedene Eingabevorrichtungen wie etwa eine Tastatur, eine Maus, ein Joystick und ein Digitalisiergerät dazu verwendet, eine Schnittstelle zwischen Benutzern und Heimanwendungen oder unterschiedlichen Informationstelekommunikationsvorrichtungen zu schaffen. Wenn jedoch der Benutzer diese Eingabevorrichtungen verwendet, wächst seine Unzufriedenheit, da der Benutzer wissen muss, wie diese Eingabevorrichtungen zu verwenden sind, und die Eingabevorrichtungen nehmen Raum ein. Daher ist eine bequeme und einfache Eingabevorrichtung erforderlich, die Fehleingaben reduziert. Als Reaktion auf dieses Bedürfnis wurde ein Berührungssensor vorgeschlagen, der es dem Benutzer ermöglicht, Informationen einzugeben, indem unmittelbar der Schirm mit seiner oder ihrer Hand oder einem Stift berührt wird.
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Der Berührungssensor hat einen einfachen Aufbau, der Fehleingaben reduziert. Der Benutzer kann auch eine Eingabeaktion ohne Verwendung einer zusätzlichen Eingabevorrichtung vornehmen und kann schnell und leicht eine Vorrichtung bedienen, durch welche Inhalte auf einem Schirm angezeigt werden. Daher wurde dieser Berührungssensor in unterschiedlichen Anzeigevorrichtungen verwendet.
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Der Berührungssensor, der in diesen Anzeigevorrichtungen verwendet wird, kann in den Erweiterungs-Typ und den Integrations-Typ klassifiziert werden. Der Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ ist so aufgebaut, dass die Anzeigevorrichtung und der Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ getrennt voneinander hergestellt werden und anschließend der Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ auf ein oberes Substrat der Anzeigevorrichtung aufgebracht wird. Der Berührungssensor vom Integrations-Typ ist so aufgebaut, dass die Bauteile, die den Berührungssensor vom Integrations-Typ bilden, unmittelbar auf die Oberfläche eines oberen Glassubstrats der Anzeigevorrichtung ausgebildet werden.
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Es besteht das Problem, dass eine Dicke der Anzeigevorrichtung anwächst, da der Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ einen Aufbau hat, bei welchem der Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ auf die Anzeigevorrichtung aufgesetzt wird. Ferner ist die Sichtbarkeit der Anzeigevorrichtung reduziert, da eine Reduktion der Helligkeit der Anzeigevorrichtung aufgrund der vergrößerten Dicke auftritt.
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Hingegen teilt der Berührungssensor vom Integrations-Typ das Glassubstrat mit der Anzeigevorrichtung, da der Berührungssensor vom Integrations-Typ einen Aufbau aufweist, bei welchem der Berührungssensor vom Integrations-Typ auf der Oberfläche des Glassubstrats der Anzeigevorrichtung ausgebildet ist. Daher ist eine Dicke der Anzeigevorrichtung unter Verwendung des Berührungssensors vom Integrations-Typ kleiner ist eine Dicke einer Anzeigevorrichtung, die den Berührungssensor vom Erweiterungs-Typ verwendet. Die Gesamtdicke der Anzeigevorrichtung, die den Berührungssensor vom Integrations-Typ verwendet, wächst jedoch aufgrund einer Berührungsantriebselektrodenschicht, einer Berührungsmesselektrodenschicht und einer Isolationsschicht zur Isolation der Berührungsantriebselektrodenschicht und der Berührungsmesselektrodenschicht an, welche den Berührungssensor vom Integrations-Typ bilden.
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KR 10 2009 0 058 989 A betrifft einen Dünnschichttransistor und ein Herstellungsverfahren dafür. Eine Gate-Elektrode wird auf einem Substrat ausgebildet. Ein aktives Muster wird im oberen Teil der Gate-Elektrode ausgebildet. Eine Source/Drain-Elektrode ist im oberen Teil des aktiven Musters ausgebildet. Eine Pixelelektrode ist elektrisch mit der Drainelektrode verbunden. Eine Schutzelektrode ist im oberen Teil des aktiven Musters ausgebildet. Die Schutzelektrode nimmt die gemeinsame Elektrode auf und blockiert den Rückkanal des aktiven Musters gegenüber dem externen elektrischen Feld.
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US 5 459 596 A betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp mit einer Vielzahl von Abtastzeilen, einer Vielzahl von Signalzeilen, die sich mit der Vielzahl von Abtastzeilen kreuzen, wobei die Vielzahl von Abtastzeilen von der Vielzahl von Signalzeilen isoliert ist, einem Dünnfilmtransistorelement mit einem Gate-Teil und einem Drain-Teil, das an jedem Kreuzungspunkt der Vielzahl von Abtastzeilen und der Vielzahl von Signalzeilen angeordnet ist, wobei der Gate-Teil mit einer Abtastzeile an dem Kreuzungspunkt verbunden ist, wobei der Drain-Teil mit einer Signalzeile an dem Kreuzungspunkt verbunden ist, ein Array-Substrat, das in dem Schnittpunkt ausgebildet ist und eine Pixelelektrode aufweist, wobei die Pixelelektrode elektrisch mit dem Source-Abschnitt des Dünnfilmtransistorelements verbunden ist, ein gegenüberliegendes Substrat mit einer gegenüberliegenden Elektrode, die dem Array-Substrat gegenüberliegt, eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Array-Substrat und dem gegenüberliegenden Substrat angeordnet ist, und eine Abschirmelektrode, die auf dem Array-Substrat angeordnet ist, wobei die Abschirmelektrode durch eine Isolierschicht mit mindestens einem Teil der Pixelelektrode und mit mindestens einem Teil von mindestens entweder der Abtastleitung oder der Signalleitung überlagert ist.
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US 2011 / 0 228 189 A1 betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Berührungserfassungstyp umfassend ein Array-Substrat, das ein erstes Substrat, eine gemeinsame Elektrode, eine Pixelelektrode und eine Berührungserfassungseinheit enthält; ein Farbfiltersubstrat, das ein zweites Substrat enthält und dem Array-Substrat zugewandt ist; eine antistatische Schicht auf einer Außenseite des zweiten Substrats, wobei die antistatische Schicht einen Schichtwiderstand von etwa 107 bis 109 Ohm pro Quadrat (Ω/sq) aufweist; und eine Flüssigkristallschicht zwischen dem ersten Substrat und einer Innenseite des zweiten Substrats.
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Somit besteht das Erfordernis für eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, die dazu in der Lage ist, die Probleme der zuvor beschriebenen Arten von Berührungssensoren zu lösen.
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Die genannten Probleme werden durch die Anzeigevorrichtungen mit integriertem Berührungssensor gemäß den Patentansprüchen 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, die eine reduzierte Dicke und eine vergrößerte Berührungsempfindlichkeit aufweist, indem Berührungsantriebselektroden und Berührungsmesselektroden zur Erkennung eines Berührungsereignisses der Anzeigevorrichtung als Bauteile der Anzeigevorrichtung verwendet werden.
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Die Erfindung schafft ferner eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, welche die Berührungsempfindlichkeit steigert und die parasitäre Kapazität reduziert, indem die Betriebskapazität zwischen den Berührungsantriebselektroden und den Berührungsmesselektroden reduziert wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor eine Mehrzahl von Gateleitungen und eine Mehrzahl von Datenleitungen, die einander kreuzend ausgebildet sind; eine Mehrzahl von Pixelelektroden, die jeweils in Bereichen ausgebildet sind, die durch Kreuzungen der Mehrzahl von Gateleitungen und der Mehrzahl von Datenleitungen festgelegt sind; eine Mehrzahl erster Elektroden, von denen jede zwischen den Pixelelektroden und parallel zu der Gateleitung ausgebildet ist, wobei die Pixelelektroden einander benachbart mit der Gateleitung dazwischenliegend angeordnet sind; eine Mehrzahl zweiter Elektroden, die parallel zu den Datenleitungen ausgebildet sind, wobei zumindest ein Bereich von jeder aus der Mehrzahl zweiter Elektroden die Pixelelektrode überlappt; und eine Abschirmelektrode, die zwischen jeder ersten Elektrode und jeder zweiten Elektrode ausgebildet ist.
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Die Abschirmelektroden umfassen eine erste Abschirmelektrode, die zwischen einer ersten Pixelelektrode der zwei benachbarten Pixelelektroden und der ersten Elektrode ausgebildet ist, die zu der ersten Pixelelektrode benachbart ist, und eine zweite Abschirmelektrode, die zwischen der ersten Elektrode und einer zweiten Pixelelektrode von den zwei benachbarten Pixelelektroden ausgebildet ist.
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Die ersten und zweiten Abschirmelektroden sind auf der gleichen Schicht wie die zweite Elektrode und auf einer anderen Schicht als die Pixelelektrode und die erste Elektrode ausgebildet.
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Die ersten und zweiten Abschirmelektroden sind auf der gleichen Schicht wie die Pixelelektrode und die erste Elektrode ausgebildet und sind auf einer anderen Schicht als die zweite Elektrode ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor eine Mehrzahl von Gateleitungen und eine Mehrzahl von Datenleitungen, die einander kreuzend ausgebildet sind; eine Mehrzahl von Pixelelektroden, die jeweils in Bereichen ausgebildet sind, die durch Kreuzungen der Mehrzahl von Gateleitungen und der Mehrzahl von Datenleitungen festgelegt sind; eine Mehrzahl erster Elektroden, die parallel zu den Datenleitungen ausgebildet sind, wobei zumindest ein Bereich von jeder aus der Mehrzahl erster Elektroden die Pixelelektrode überlappt; eine Mehrzahl zweiter Elektroden, von denen jede zwischen den Pixelelektroden und parallel zu der Gateleitung ausgebildet ist, wobei die Pixelelektroden einander benachbart mit der Gateleitung dazwischenliegend angeordnet sind; und eine Abschirmelektrode, die zwischen jeder ersten Elektrode und jeder zweiten Elektrode ausgebildet ist.
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Die Abschirmelektrode umfasst eine erste Abschirmelektrode, die zwischen einer ersten Pixelelektrode der zwei benachbarten Pixelelektroden und der zweiten Elektrode ausgebildet ist, die zu der ersten Pixelelektrode benachbart ist, und eine zweite Abschirmelektrode, die zwischen der zweiten Elektrode und einer zweiten Pixelelektrode der zwei benachbarten Pixelelektroden ausgebildet ist.
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Die ersten und zweiten Abschirmelektroden sind auf der gleichen Schicht wie die zweite Elektrode und die Pixelelektrode ausgebildet und auf einer anderen Schicht als die ersten Elektroden ausgebildet.
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Die ersten und zweiten Abschirmelektroden können auf der gleichen Schicht wie die erste Elektrode ausgebildet sein und auf einer anderen Schicht als die erste Elektrode und die Pixelelektrode.
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Wie zuvor beschrieben, kann die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die gemeinsame Elektrode, die zur Bildung eines elektrischen Feldes verwendet wird, das zum Antrieb der Flüssigkristalle der Anzeigevorrichtung benötigt wird, zusammen mit der Pixelelektrode als die Berührungsantriebselektrode oder als die Berührungsmesselektrode verwendet werden, und somit muss keine zusätzliche Berührungsantriebselektrode oder Berührungsmesselektrode gebildet werden. Somit kann auf einen Prozess zur Bildung der Berührungsantriebselektrode oder der Berührungsmesselektrode verzichtet werden, und eine Dicke der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor kann um eine Dicke der Berührungsantriebselektrode oder der Berührungsmesselektrode reduziert werden.
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Ferner sind bei der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß den Ausführungsformen der Erfindung die ersten und zweiten Abschirmelektroden zwischen der Berührungsantriebselektrode, die als gemeinsame Elektrode dient, und der Berührungsmesselektrode oder zwischen der Berührungsmesselektrode, die als gemeinsame Elektrode dient, und der Berührungsantriebselektrode ausgebildet. Hierdurch wird ein Abschirmeffekt des elektrischen Feldes durch die ersten und zweiten Abschirmelektroden erzeugt, und eine Reaktion der Flüssigkristalle wird verringert. Somit kann eine Größe einer Veränderung der durch die gemeinsame Elektrode erzeugten Kapazität verringert werden.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen, die zum besseren Verständnis der Erfindung beigefügt sind und einen Teil der vorliegenden Beschreibung bilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Erfindungsprinzipien. In den Zeichnungen:
- 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 2 ist eine teilweise zerlegte perspektivische Ansicht, die schematisch die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor aus 1 zeigt;
- 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 4A ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 3, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels, in welchem die ersten und zweiten Abschirmelektroden auf einer ersten Passivierungsschicht ausgebildet sind;
- 4B ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 3, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels, in welchem erste und zweite Abschirmelektroden auf einer zweiten Passivierungsschicht ausgebildet sind;
- 5 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 6A ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 5, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels, in welchem erste und zweite Abschirmelektroden auf einer ersten Passivierungsschicht ausgebildet sind; und
- 6B ist ein Schnitt entlang einer Linie I-I' in 5, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels, in welchem erste und zweite Abschirmelektroden auf einer zweiten Passivierungsschicht ausgebildet sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es erfolgt eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, von denen Ausführungsbeispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen gleiche Bezugsziffern für gleiche oder ähnliche Bauteile verwendet. In der folgenden Beschreibung wird eine Flüssigkristallanzeige mit integriertem Berührungssensor als ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor dargestellt.
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Eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert anhand von den 1 und 2 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 2 ist eine teilweise zerlegte perspektivische Ansicht, die schematisch die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor aus 1 zeigt.
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Gemäß 1 umfasst eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkristallanzeigefeld LCP, eine Leitsteuereinheit 10, eine Zeitsteuereinheit 11, einen Datentreiber 12, einen Gatetreiber 13, eine Spannungsversorgungseinheit 15 und einen Berührungserkennungsprozessor 17.
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Das Flüssigkristallanzeigefeld LCP umfasst eine Farbfilteranordnung CFA und einen Dünnschichttransistor-(TFT)-Anordnung TFTA, die einander gegenüberliegend mit einer dazwischen angeordneten Flüssigkristallschicht (nicht dargestellt) angeordnet sind.
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Gemäß den 1 und 2 umfasst die TFT-Anordnung TFTA eine Mehrzahl von Gateleitungen G1, G2, ..., Gm, die parallel auf einem ersten Substrat SUB1 in einer ersten Richtung (beispielsweise der x-Achsenrichtung) angeordnet sind, eine Mehrzahl von Datenleitungen D1, D2, ..., Dn, die parallel in einer zweiten Richtung (beispielsweise der y-Achsenrichtung) angeordnet sind, sodass sie die Mehrzahl von Gateleitungen G1, G2, ..., Gm kreuzen, Dünnschichttransistoren TFT, die an den Kreuzungen der Gateleitungen G1, G2, ..., Gm und der Datenleitungen D1, D2, ..., Dn ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Pixelelektroden Px zum Laden einer Datenspannung in Flüssigkristallzellen, eine Mehrzahl gemeinsamer Elektroden COM (als eine Berührungsantriebselektrode dienend), die der Mehrzahl von Pixelelektroden Px gegenüberliegend angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Berührungsmesselektroden Rx.
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Die gemeinsamen Elektroden COM sind auf einem zweiten Substrat SUB2 nach einem Antriebsverfahren vom vertikalen elektrischen Feldtyp ausgebildet, wie etwa im verdrehten nematischen Modus (TN) und einem vertikalen Ausrichtungsmodus (VA). Ferner sind die gemeinsamen Elektroden COM auf dem ersten Substrat SUB1 zusammen mit den Pixelelektroden Px nach einem Antriebsverfahren vom horizontalen elektrischen Feldtyp ausgebildet, wie etwa einem In-Plain-Schaltmodus (IPS) und einem Fringe-Field-Schaltmodus (FFS). Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung werden gemeinsame Elektroden COM nach einem Antriebsverfahren vom horizontalen elektrischen Feldtyp als ein Beispiel beschrieben.
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Wie zuvor beschrieben, dient die gemeinsame Elektrode COM als eine Berührungsantriebselektrode Tx. Somit wird die gemeinsame Elektrode COM auch als die Berührungsantriebselektrode Tx, als die Berührungsantriebselektrode Tx, die als die gemeinsame Elektrode dient, oder als die gemeinsame Elektrode COM beschrieben, die als die Berührungsantriebselektrode dient, falls notwendig oder gewünscht. Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt, dass die gemeinsame Elektrode COM sowohl als die Berührungsantriebselektrode Tx als auch als die gemeinsame Elektrode COM dient, ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Die gemeinsame Elektrode COM kann dazu ausgebildet sein, auch als Berührungsmesselektrode zu dienen. In diesem Fall ist die Berührungsmesselektrode gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung als die Berührungsantriebselektrode ausgebildet.
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Die gemeinsame Elektrode COM der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl gemeinsamer Elektroden, die parallel in der ersten Richtung (beispielsweise der x-Achsenrichtung) oder zweiten Richtung (beispielsweise der y-Achsenrichtung) angeordnet sind. Beispielsweise ist gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Mehrzahl gemeinsamer Elektroden COM in einer x-Achsenrichtung angeordnet und in der y-Achsenrichtung geteilt. Die gemeinsamen Elektroden COM dienen als eine Mehrzahl von Berührungsmesselektroden Rx, die einen Berührungssensor bilden.
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Die Mehrzahl von Berührungsantriebselektroden Tx der TFT-Anordnung TFTA sind parallel entlang der ersten Richtung (beispielsweise der x-Achsenrichtung) geteilt, welche die Berührungsmesselektroden Rx kreuzen.
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Die TFT-Anordnung TFTA gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird im Einzelnen nun anhand der 3, 4A und 4B beschrieben. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil der TFT-Anordnung TFTA der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 4A ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 3, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels, in welchem die ersten und zweiten Abschirmelektroden auf einer ersten-Passivierungsschicht angeordnet sind. 4B ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 3, genauer gesagt, ein Querschnitt zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels, in welchem die ersten und zweiten Abschirmelektroden auf einer zweiten Passivierungsschicht ausgebildet sind.
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Wie in den 3 und 4A dargestellt, umfasst die TFT-Anordnung TFTA gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gateleitungen GL und Datenleitungen DL, die auf dem ersten Substrat SUB1 einander kreuzend ausgebildet sind, Dünnschichttransistoren TFT, die an Kreuzungen der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL ausgebildet sind, Pixelelektroden Px, die in Bereichen ausgebildet sind, die durch eine Kreuzungsstruktur der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL festgelegt sind, Berührungsmesselektroden Rx, die zwischen den Pixelelektroden Px ausgebildet sind, welche einander benachbart mit der Gateleitung GL dazwischenliegend angeordnet sind, und gemeinsame Elektroden COM, die als die Berührungsantriebselektrode dienen, die den Pixelelektroden Px gegenüberliegend angeordnet sind.
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Jeder Dünnschichttransistor TFT umfasst eine Gateelektrode G, die auf dem ersten Substrat SUB1 ausgebildet ist und sich von der Gateleitung GL erstreckt, eine aktive Schicht A, die auf einer Gateisolationsschicht Gl ausgebildet ist, die die Gateleitung GL und die Gateelektrode G an einer Stelle entsprechend der Gateelektrode G bedeckt, eine Sourceelektrode S, die sich von der Datenleitung DL erstreckt, die auf einer ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet ist, die die aktive Schicht A bedeckt, und eine Drainelektrode D, die der Sourceelektrode S gegenüberliegend angeordnet ist. Der so gebildete Dünnschichttransistor TFT wird durch die erste Passivierungsschicht PAS1 abgedeckt, und ein Teil der Drainelektrode D des Dünnschichttransistors TFT wird durch ein Kontaktloch CH freigelegt, das in der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet ist.
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Die Mehrzahl gemeinsamer Elektroden COM, die auch als die Berührungsantriebselektrode dienen, sind auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet, die die Dünnschichttransistoren TFT und die Datenleitungen DL bedeckt, sodass sie die Linien in der y-Achsenrichtung bilden. Die gemeinsame Elektrode COM, die die Linie in der y-Achsenrichtung bildet, ist so ausgebildet, dass sie nicht einen Bildungsbereich des Kontaktlochs CH und einen Bildungsbereich des Dünnschichttransistors TFT in jedem Pixelbereich überlappt. Erste und zweite Abschirmelektroden Sx1 und Sx2, die voneinander getrennt sind und von der gemeinsamen Elektrode COM getrennt sind, sind auf beiden Seiten des Dünnschichttransistors TFT ausgebildet. Die erste Abschirmelektrode Sx1 ist auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 zwischen der gemeinsamen Elektrode COM benachbart zu der Sourceelektrode S des Dünnschichttransistors TFT und der Berührungsmesselektrode Rx ausgebildet. Die zweite Abschirmelektrode Sx2 ist auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 zwischen der Pixelelektrode Px benachbart zu der Drainelektrode D des Dünnschichttransistors TFT und der Berührungsmesselektrode Rx ausgebildet. Die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 sind voneinander in einem vorbestimmten Abstand getrennt.
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Die zweite Passivierungsschicht PAS2 ist auf der gesamten Oberfläche der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet, auf welcher die Berührungsantriebselektroden Tx und die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 ausgebildet sind. Das Kontaktloch CH durchläuft die ersten und zweiten Passivierungsschichten PAS1 und PAS2 und gibt hierdurch einen Bereich der Drainelektrode D frei.
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Die Pixelelektroden Px und die Berührungsmesselektroden Rx sind auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet, in der die Kontaktlöcher CH gebildet sind. Die Pixelelektroden Px sind in den Bereichen gebildet, die durch die Kreuzungsstruktur der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL definiert sind, und sind mit den Drainelektroden D des Dünnschichttransistors TFT verbunden, die durch die Kontaktlöcher CH freiliegen. Die Pixelelektrode Px ist in einem anderen Bereich als dem Bildungsbereich eines Musters der ersten Abschirmelektrode Sx1 ausgebildet, überlappt jedoch ein Muster der zweiten Abschirmelektrode Sx2. Die Berührungsmesselektrode Rx ist zwischen den Pixelelektroden Px ausgebildet, die einander benachbart mit der Gateleitung GL dazwischenliegend angeordnet sind, sodass sie zwischen den ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 angeordnet ist.
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In der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 3 und 4A dargestellt ist, weist die gemeinsame Elektrode COM, die als die Berührungsantriebselektrode dient, die auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet ist, keinen Schlitz auf, und die Pixelelektrode Px, die auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet ist, weist Schlitze SL auf.
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Die Farbfilteranordnung CFA umfasst schwarze Matrizen (nicht dargestellt) und Farbfilter (nicht dargestellt), die auf dem zweiten Substrat SUB2 ausgebildet sind, und einen Spaltenabstandshalter (nicht dargestellt) zur Erhaltung von Zellzwischenräumen der Flüssigkristallzellen.
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Wie in 2 dargestellt, sind jeweils Polarisierungsplatten POL1 und POL2 an den äußeren Oberflächen des ersten Substrats SUB1 der TFT-Anordnung TFTA und des zweiten Substrats SUB2 der Farbfilteranordnung CFA angebracht. Ausrichtungsschichten (nicht dargestellt) zur Festlegung eines Vorkippwinkels von Flüssigkristallen sind jeweils auf inneren Oberflächen des ersten Substrats SUB1 und des zweiten Substrats SUB2 ausgebildet, welche die Flüssigkristalle berühren.
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4B zeigt die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einem modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da die in 4B gezeigte Anordnung im Wesentlichen die gleiche ist wie die Anordnung, die in 4A gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet sind, erfolgt eine weitere Beschreibung nur kurz oder wird ganz weggelassen.
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Im Folgenden wird eine Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der 5, 6A und 6B beschrieben. 5 ist eine Draufsicht auf einen Bereich einer Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6A ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 5, genauer gesagt, ein Querschnitt durch ein Beispiel, in welchem erste und zweite Abschirmelektroden auf einer ersten Passivierungsschicht ausgebildet sind. 6B ist ein Schnitt entlang der Linie I-I' in 5, genauer gesagt, ein Querschnitt durch ein Beispiel, in welchem erste und zweite Abschirmelektroden auf einer zweiten Passivierungsschicht ausgebildet sind.
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Wie in den 5 und 6A dargestellt ist, umfasst eine Dünnschichttransistor-(TFT)-Anordnung TFTA gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gateleitungen GL und Datenleitungen DL, die auf einem ersten Substrat SUB1 einander kreuzend ausgebildet sind, Dünnschichttransistoren TFT, die an Kreuzungen der Gateleitungen Gl und der Datenleitungen DL ausgebildet sind, Pixelelektroden Px, die in Bereichen ausgebildet sind, die durch eine Kreuzungsstruktur der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL begrenzt sind, Berührungsantriebselektroden Tx, die zwischen den Pixelelektroden Px ausgebildet sind, welche einander benachbart mit der Gateleitung GL dazwischenliegend angeordnet sind, gemeinsame Elektroden COM, die als eine Berührungsantriebselektrode dienen, die den Pixelelektroden Px gegenüber liegt, und erste und zweite Abschirmelektroden Sx1 und Sx2, die zwischen der gemeinsamen Elektrode COM, die als die Berührungsmesselektrode dient, und der Berührungsantriebselektrode Tx ausgebildet sind, zur Bildung eines elektrischen Feldes mit der gemeinsamen Elektrode COM. Die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 reduzieren somit einen Einfluss des elektrischen Feldes durch eine gemeinsame Spannung auf Flüssigkristallen.
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Jeder Dünnschichttransistor TFT umfasst eine Gateelektrode G, die auf dem ersten Substrat SUB1 ausgebildet ist und sich von der Gateleitung GL erstreckt, eine aktive Schicht A, die auf einer Gateisolationsschicht Gl ausgebildet ist, die die Gateleitung GL und die Gateelektrode G an einer Stelle entsprechend der Gateelektrode G abdeckt, eine Sourceelektrode S, die sich von der Datenleitung DL erstreckt, welche auf einer ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet ist, die die aktive Schicht A bedeckt, und eine Drainelektrode D, die der Sourceelektrode S gegenüberliegend angeordnet ist. Der so gebildete Dünnschichttransistor TFT wird durch die erste Passivierungsschicht PAS1 bedeckt, und ein Teil der Drainelektrode D des Dünnschichttransistors TFT wird durch ein Kontaktloch CH in der ersten Passivierungsschicht PAS1 freigegeben.
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Die Pixelelektroden Px, die Berührungsantriebselektroden Tx und die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 sind auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet, die die Dünnschichttransistoren TFT und die Datenleitungen DL bedeckt. Die Pixelelektroden Px sind in den Bereichen ausgebildet, die durch die Kreuzungsstruktur der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL definiert sind, und sind mit den Drainleitungen D der Dünnschichttransistoren TFT verbunden, die durch die Kontaktlöcher CH freiliegen. Die Berührungsantriebselektrode Tx ist zwischen den Pixelelektroden Px ausgebildet, welche einander benachbart mit der Gateleitung GL dazwischenliegend angeordnet sind. Die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 sind jeweils zwischen der Berührungsantriebselektrode Tx und den Pixelelektroden Px ausgebildet, welche zueinander benachbart mit der Gateleitung GL dazwischenliegend angeordnet sind.
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Eine zweite Passivierungsschicht PAS2 ist auf der gesamten Oberfläche der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet, auf der die Pixelelektroden Px, die Berührungsantriebselektroden Tx und die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 ausgebildet sind.
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Berührungsmesselektroden Rx sind auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet. Die Pixelelektroden Px sind in den Bereichen ausgebildet, die durch die Kreuzungsstruktur der Gateleitungen GL und der Datenleitungen DL definiert sind, und sind mit den Drainelektroden D der Dünnschichttransistoren TFT verbunden, die durch die Kontaktlöcher CH freiliegen. Die Pixelelektrode Px ist in einem anderen Bereich als dem Bildungsbereich eines Musters der ersten Abschirmelektrode Sx1 ausgebildet, überlappt jedoch ein Muster der zweiten Abschirmelektrode Sx2. Zumindest ein Teil der Berührungsmesselektrode Rx überlappt die Pixelelektrode Px.
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In der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 5 und 6A dargestellt ist, weist die Pixelelektrode Px, die auf der ersten Passivierungsschicht PAS1 ausgebildet ist, keinen Schlitz auf, und die gemeinsame Elektrode COM, die als die Berührungsmesselektrode dient und auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet ist, weist Schlitze SL auf.
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6B zeigt die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da die in 6B gezeigte Anordnung im Wesentlichen gleich ist wie die Anordnung in 6A, mit der Ausnahme, dass die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 auf der zweiten Passivierungsschicht PAS2 ausgebildet sind, erfolgt eine weitere detaillierte Beschreibung der Einzelheiten nur kurz oder wird ganz weggelassen.
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Gemäß den 1, 3 und 5 gibt der Gatetreiber 13 aufeinanderfolgend Gatepulse (oder einen Abtastpuls) in einem Anzeigemodus unter der Steuerung der Zeitsteuereinheit 11 aus. Der Gatetreiber 13 verschiebt eine Schwingspannung der Gatepulse zu einer Gatehochspannung VGH und einer Gateniederspannng VGL. Der Gatepuls, der von dem Gatetreiber 13 ausgegeben wird, wird mit der Datenspannung synchronisiert, die von dem Datentreiber 12 ausgegeben wird, und wird aufeinanderfolgend an die Gateleitungen G1 bis Gm gegeben. gegeben. Die Gatehochspannung VGH ist gleich oder größer einer Schwellspannung des Dünnschichttransistors TFT, und eine Gateniederspannung VGL ist kleiner als die Schwellspannung des Dünnschichttransistors TFT. Eine Mehrzahl von integrierten Gatetreiber-ICs (integrierten Schaltkreisen) des Gatetreibers 13 kann mit den Gateleitungen G1 bis Gm, die auf dem ersten Substrat SUBS1 der TFT-Anordnung TFTA ausgebildet sind, durch einen TAB-Prozess (Tape Automated Bonding) verbunden sein. Alternativ können die Gatetreiber-ICs des Gatetreibers 13 unmittelbar auf dem ersten Substrat SUBS1 der TFT-Anordnung TFTA gemeinsam mit Pixeln durch einen GIP-Prozess (Gate-in-Panel) gebildet sein.
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Der Datentreiber 12 tastet ab und koppelt digitale Videodaten RGB unter der Steuerung durch die Zeitsteuereinheit 11. Der Datentreiber 12 invertiert eine Polarität der Datenspannung der digitalen Videodaten RGB auf Grundlage positiver und negativer Gamma-Kompensationsspannungen GMA1 bis GMAn, die von der Spannungsversorgungseinheit 15 ausgegeben werden, und gibt die positiven und negativen Datenspannungen aus. Die positiven und negativen Datenspannungen, die von dem Datentreiber 12 ausgegeben werden, werden mit den Gatenpulsen synchronisiert, die von dem Gatetreiber 13 ausgegeben werden. Eine Mehrzahl von Sourcetreiber-ICs des Datentreibers 12 können mit den Datenleitungen Dl bis Dn, die auf dem ersten Substrat SUBS1 der TFT-Anordnung TFTA ausgebildet sind, durch einen Chipon-Glass-Prozess (COG) oder den TAB-Prozess verbunden sein. Die Sourcetreiber-ICs können in die Zeitsteuereinheit 11 integriert sein und somit als ein einziger Chip-IC mit der Zeitsteuereinheit 11 implementiert sein.
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Die Zeitsteuereinheit 11 erzeugt Zeitsteuersignale zur Steuerung der Betriebszeiten des Gatetreibers 13 und des Datentreibers 12 unter Verwendung von Zeitsignalen Vsync, Hsync, DE und MCLK, die von der externen Leitsteuereinheit 10 empfangen werden und dazu verwendet werden, die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor anzutreiben. Die Zeitsteuersignale umfassen ein Gatezeitsteuersignal zur Steuerung der Betriebszeiten des Gatetreibers 13 und ein Datenzeitsteuersignal zur Steuerung der Betriebszeiten des Datentreibers 12 und der Polarität der Datenspannung.
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Das Gatezeitsteuersignal umfasst einen Gatestartpuls GSP, einen Gateverschiebungstakt GSC, eine Gateausgangsfreigabesignal GOE und dergleichen. Der Gatestartpuls GSP wird an einen ersten Gateantriebs-IC des Gatetreibers 13 ausgegeben, welcher einen ersten Gatepuls in jeder Frameperiode ausgeben wird und eine Verschiebungsstartzeit des ersten Gatetreiber-ICs steuert. Der Gateverschiebungstakt GSC wird gemeinsam an die Gatetreiber-ICs des Gatetreibers 13 ausgegeben und verschiebt ferner den Gatestartpuls GSP. Das Gateausgangsfreigabesignal GOE steuert die Ausgabezeiten der Gatetreiber-ICs des Gatetreibers 13.
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Das Datenzeitsteuersignal umfasst einen Sourcestartpuls SSP, einen Sourceabtasttakt SSC, ein Polaritätssteuersignal POL, ein Sourceausgangsfreigabesignal SOE und dergleichen. Der Sourcestartpuls SSP wird an einen ersten Sourcetreiber-IC des Datentreibers 12 ausgegeben, um zunächst die Daten abzutasten und einen Startzeitpunkt der Datenabtastung zu steuern. Der Sourceabtasttakt SSC steuert einen Abtastzeitpunkt von Daten in den Sourcetreiber-ICs auf Grundlage der steigenden oder fallenden Flanke. Das Polaritätssteuersignal POL steuert die Polarität der Datenspannung, die von den Sourcetreiber-ICs ausgegeben wird. Das Sourceausgangsfreigabesignal SOE steuert die Ausgabezeitpunkte der Sourcetreiber-ICs. Falls die digitalen Videodaten RGB in dem Datentreiber 12 durch eine Mini-LVDS-Schnittstelle (Low Voltage Differential Signaling) eingegeben werden, können der Sourcestartpuls SSP und der Sourceabtasttakt SSC weggelassen werden.
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Die Spannungsversorgungseinheit 15 ist als Gleichstrom/Gleichstrom-Konverter ausgeführt (DC-DC), mit einem Pulsbreitenmodulationsschaltkreis (PWM), einem Hochsetzsteller, einem Regulierer, einer Ladungspumpe, einem Spannungsteiler, einem Operationsverstärker usw. Die Spannungsversorgungseinheit 15 regelt einen Spannungseingang von der Leitsteuereinheit 10 und erzeugt Spannungen, die zum Betrieb des Flüssigkristallanzeigefeldes LCP, des Datentreibers 12, des Gatetreibers 13, der Zeitsteuereinheit 11 und der Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt) benötigt werden.
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Die Spannungen, die von der Spannungsversorgungseinheit 15 erzeugt werden, umfassen eine Hochpotenzialleistungsspannung VDD, die Gatehochspannung VGH, die Gateniederspannung VGL, die gemeinsame Spannung Vcom, positive und negative Gamma-Referenzspannungen VGMA1 bis VGMAn, eine Berührungsantriebsspannung Vtsp und dergleichen. Die gemeinsame Spannung Vcom wird zu allen gemeinsamen Elektroden COM unter Steuerung durch die Leitsteuereinheit 10 gegeben, wenn ein Anzeigevorgang ausgeführt wird. Alternativ kann die gemeinsame Spannung Vcom zu allen gemeinsamen Elektrode COM unter der Steuerung durch die Zeitsteuereinheit 11 ausgegeben werden, wenn ein Anzeigevorgang durchgeführt wird. Die Berührungsantriebsspannung Vtsp wird zu den Berührungsantriebselektroden Tx unter Steuerung durch die Leitsteuereinheit 10 zugeführt, wenn ein Berührungsvorgang durchgeführt wird. Alternativ kann die Berührungsantriebsspannung Vtsp an die Berührungsantriebselektroden Tx unter Steuerung durch die Zeitsteuereinheit 11 ausgegeben werden, wenn der Berührungsvorgang durchgeführt wird. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt, dass die Berührungsantriebsspannung Vtsp zu den Berührungsantriebselektroden Tx durch die Spannungsversorgungseinheit 15 gegeben wird, die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Berührungsantriebsspannung Vtsp zu den Berührungsantriebselektroden Tx durch den Berührungserkennungsprozessor 17 geliefert werden, der durch die Leitsteuereinheit 10 oder die Zeitsteuereinheit 11 gesteuert wird.
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Die Leitsteuereinheit 10 überträgt die digitalen Videodaten RGB eines Eingangsbildes und die Zeitsteuersignale Vsync, Hsync, DE und MCLK, die zur Durchführung des Anzeigevorgangs benötigt werden, an die Zeitsteuereinheit 11 über eine Schnittstelle, wie etwa eine Low Voltage Differential Signaling-Schnittstelle (LVDS), und eine Transition Minimized Differential Signaling-Schnittstelle (TMDS). Während des Anzeigebetriebs zur Anzeige eines Bildes auf dem Schirm der Flüssigkristallanzeige mit integriertem Berührungssensor liefert die Leitsteuereinheit 10 ein Steuersignal Vin an die Spannungsversorgungseinheit 15, sodass die Mehrzahl gemeinsamer Elektroden COM die gemeinsame Spannung Vcom auf dem gleichen Spannungsniveau aufnehmen kann. Wenn ferner der Berührungsantriebsvorgang für die Berührungserkennung durchgeführt wird, liefert die Leitsteuereinheit 10 das Steuersignal Vin zu der Spannungsversorgungseinheit 15, sodass die Berührungsantriebsspannung Vtsp an die Berührungsantriebselektroden Tx geliefert werden kann.
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Der Berührungserkennungsprozessor 17 verstärkt differenziell eine Spannung einer anfänglichen Kapazität von jeder der Berührungsmesselektroden Rx vor einem Berührungsvorgang und eine Spannung einer Berührungskapazität von jeder der Berührungsmesselektroden Rx nach dem Berührungsvorgang. Der Berührungserkennungsprozessor 17 wandelt dann ein Ergebnis der differentiellen Verstärkung in digitale Daten um. Der Berührungserkennungsprozessor 17 entscheidet eine Berührungsposition auf Grundlage einer Differenz zwischen der anfänglichen Kapazität und der Berührungskapazität von jeder der Berührungsmesselektroden Rx unter Verwendung eines Berührungserkennungsalgorithmus und gibt Berührungskoordinatendaten, die die Berührungsposition angeben, an die Leitsteuereinheit 10 aus.
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Wie zuvor beschrieben, sind bei der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß der Ausführungsform der Erfindung der Berührungssensor und die Anzeigevorrichtung einteilig ausgebildet, und die gemeinsame Spannung wird an die gemeinsame Elektrode für den Anzeigebetrieb ausgegeben. Eine Veränderung des elektrischen Feldes zwischen der Berührungsantriebselektrode und der Berührungsmesselektrode wird aufgrund der gemeinsamen Spannung erzeugt. Ferner wird eine Veränderung (d. h. Rotation) der Flüssigkristalle in dem Raum zwischen der Farbfilteranordnung CFA und der TFT-Anordnung TFTA aufgrund der Veränderung des elektrischen Feldes erzeugt. Somit erzeugt die Veränderung der Flüssigkristalle Veränderungen in der Kapazität zwischen der Berührungsantriebselektrode und der Berührungsmesselektrode. Wenn in diesem Fall die Berührungsantriebsspannung an die Berührungsantriebselektrode angelegt wird, misst die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, dass eine Veränderung der Betriebskapazität zwischen der Berührungsantriebselektrode und der Berührungsmesselektrode auftritt. Obwohl somit kein Berührungsvorgang erzeugt, misst die Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor, dass ein Berührungsvorgang durchgeführt wird.
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Bei der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 zwischen der Berührungsantriebselektrode, die als gemeinsame Elektrode dient, und der Berührungsmesselektrode oder zwischen der Berührungsmesselektrode, die als gemeinsame Eletrkode dient, und der Berührungsantriebselektrode ausgebildet. Somit wird ein Abschirmeffekt des elektrischen Feldes durch die ersten und zweiten Abschirmelektroden Sx1 und Sx2 erzeugt, und die Reaktion der Flüssigkristalle wird vermindert. Hierdurch kann ein Betrag der Veränderung der Kapazität, die durch die gemeinsam Elektrode erzeugt wird, verringert werden.