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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Flüssigkristallanzeigen, und insbesondere eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle und ein Verfahren zur Berührungsansteuerung derselben.
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Technischer Hintergrund
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Aufgrund ihrer Vorteile, wie beispielsweise geringes Gewicht und geringe Dicke, entwickelte sich eine Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Vorrichtung nach und nach als eine der am schnellsten wachsenden Flachbildschirme. Die LCD-Vorrichtung stellt Bilder unter Verwendung von Flüssigkristallmaterial dar. Für eine Anzeige mit unterschiedlichen Graustufen ändert sich die Durchlässigkeit des Flüssigkristalls mit der an die Flüssigkristalle angelegten Spannung. Ferner ist eine Farbfilterschicht in Richtung des Emissionslichts zur Anzeige von Bildern oder Videos in Farbe angeordnet. Typischerweise weist die LCD-Vorrichtung einen Eingangsabschnitt mit einer Betriebsschnittstelle, sowie einen Systemabschnitt zum Verarbeiten eines durch den Eingangsabschnitt eingegeben Signals auf, um die Bilder oder Videos durch ein von dem Systemabschnitt durch unidirektionale Kommunikation ausgegebenes Steuersignal anzuzeigen.
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Seit kurzem wird ein Berührungsfeld (touch panel) in die LCD-Vorrichtung eingebaut, um eine LCD-Vorrichtung mit Berührungsfeld zu bilden, so dass eine Benutzeranweisung zur einfacheren und bequemeren Bedienung direkt über das auf der LCD-Vorrichtung angeordnete Berührungsfeld eingegeben werden kann. Durch Anordnen des Berührungsfelds auf der Oberseite der LCD-Vorrichtung wird, durch Berühren eines dargestellten Symbols durch den Benutzer mit seinem/ihrem Finger oder einem Lichtstift und Auswählen eines auszuführenden Befehls, ein Berührungspunkt (d. h., eine berührte Position) durch das Berührungsfeld erfasst, und die LCD-Vorrichtung wird gemäß dem Befehl, der dem ausgewählten Symbol entspricht, zur Realisierung der bestimmten Anzeige angetrieben. Das Berührungsfeld ist ohne andere Eingabemittel (wie etwa eine Tastatur oder eine Maus) und ohne eine Tastatur eines Mobilproduktes verwendbar, so dass die LCD-Vorrichtung mit Berührungsfeld häufiger und weit verbreiteter in Anzeigesystemen angewendet wird.
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Derzeit kann das Berührungsfeld auf einfache Weise mit der LCD-Vorrichtung zusammengebaut und verwendet werden. Darüber hinaus müssen Störungen, mit Ausnahme der Benutzerberührungssignale, so weit wie möglich während der Bedienung des Berührungsfeldes beseitigt werden, und daher wird eine transparente Elektrodenschutzschicht typischerweise zwischen einer Berührungsfeld-Elektrodenschicht zur Erfassung der Berührungsposition und einer gemeinsamen Elektrodenschicht der LCD-Vorrichtung angeordnet, um die Beeinträchtigung des Rauschens der LCD-Vorrichtung auf dem Berührungsfeld zu reduzieren.
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1 ist eine schematische Darstellung der Struktur einer bestehenden LCD-Vorrichtung mit Berührungsfeld. Wie in 1 gezeigt, umfasst die bestehende LCD-Vorrichtung mit Berührungsfeld ein LCD-Feld 10 und ein Berührungsfeld 20, das unabhängig von dem LCD-Feld 10 und über diesem angeordnet ist. Das LCD-Feld 10 umfasst, von unten nach oben, einen unteren Polarisator 11, ein unteres Glassubstrat 12, eine Dünnfilmtransistor-(TFT)-Schicht 13, eine Flüssigkristallschicht 14, eine gemeinsame Elektrodenschicht 15, eine Farbfilterschicht 16, ein oberes Glassubstrat 17 und einen oberen Polarisator 18. Das Berührungsfeld 20 umfasst, von unten nach oben, eine transparente Schutzschicht 21, ein Glassubstrat 22, eine Berührungsbedienungsschicht 23 und eine Schutzschicht 24, wobei die transparente Schutzschicht 21 typischerweise aus einer Indium-Zinnoxid-(ITO)-Schicht gebildet ist. Bei der Verwendung wird das von dem LCD-Feld 10 angezeigte Bild für den Benutzer über das Berührungsfeld 20 sichtbar, und erlaubt es dem Benutzer, einen Informationseingabevorgang mit Hilfe des Berührungsfelds 20 zur Umsetzung eines Mensch-Maschine-Wechselwirkungsvorgangs durchzuführen. Ein Vorgang, bei dem das Berührungsfeld 20 und das LCD-Feld 10 getrennt hergestellt und dann zusammengebaut werden, führt zwangsläufig zu einer Erhöhung der Dicke LCD-Vorrichtung mit Berührungsfeld, wodurch ein kompliziertes Anzeigesystem und ein komplexer Herstellungsprozess, sowie hohe Kosten entstehen. Obwohl ferner die transparente Schutzschicht 21 den Einfluss des elektrischen Rauschens des LCD-Feldes 10 auf das Berührungsfeld 20 wirksam abschirmen kann, vermehren sich durch die Bereitstellung der Indium-Zinnoxid-(ITO)-Schicht nicht nur die Schwierigkeiten beim Herstellungsprozess, sondern es erhöht sich auch die Gesamtdicke der gesamten Vorrichtung, woraus sich ein negativer Effekt im Hinblick auf die Entwicklung, die Vorrichtung leichter und dünner auszubilden, ergibt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle und ein Verfahren zur Berührungsansteuerung derselben bereit, wobei erste gemeinsame Elektroden und zweite gemeinsame Elektroden zur Erfassung der Berührungsposition verwendet werden, wodurch Schwierigkeiten beim Herstellungsprozess und die Dicke der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verringert werden.
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Zur Lösung der oben genannten technischen Probleme, stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle bereit, umfassend:
ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind;
eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist; und
eine gemeinsame Elektrodenschicht, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist;
wobei die gemeinsame Elektrodenschicht eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden und eine Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, umfasst, wobei die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden zur Erfassung einer Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ausgebildet sind.
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Wahlweise sind bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden in einer ersten Richtung angeordnet und elektrisch verbunden und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden in einer zweiten Richtung angeordnet und elektrisch verbunden.
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Wahlweise sind bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden direkt verbunden und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden durch Metallbrücken, die in einer anderen Schicht als die gemeinsame Elektrodenschicht angeordnet sind, elektrisch verbunden.
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Wahlweise weist bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner eine TFT-Schicht auf, die umfasst:
Abtastleitungen, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind, und Datenleitungen, die sich mit den Abtastleitungen schneiden;
TFTs, die in von den Abtastleitungen und den Datenleitungen definierten Pixelbereichen gebildet sind, wobei der TFT umfasst: eine Gate-Elektrode, die elektrisch mit der Abtastleitung verbunden ist, sowie eine Gate-Isolierschicht, eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die auf der Gate-Elektrode angeordnet sind, wobei die Source-Elektrode des TFT mit der Datenleitung elektrisch verbunden ist; und
eine Pixelelektrode, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, und die mit der Drain-Elektrode des TFT elektrisch verbunden ist.
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Wahlweise sind bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die ersten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Abtastleitungen angeordnet, die zweiten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Datenleitungen angeordnet, und die zweiten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücken, die in der gleichen Schicht mit den Abtasttreibern angeordnet sind, elektrisch verbunden.
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Wahlweise sind bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die ersten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Datenleitungen angeordnet, die zweiten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Abtastleitungen angeordnet, und die zweiten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücken, die in der gleichen Schicht mit den Datentreibern angeordnet sind, elektrisch verbunden.
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Wahlweise weist bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner eine TFT-Schicht auf, die umfasst:
Abtastleitungen, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind, und Datenleitungen, die sich mit den Abtastleitungen schneiden;
TFTs, die in von den Abtastleitungen und den Datenleitungen definierten Pixelbereichen gebildet sind, wobei der TFT umfasst: eine Gate-Elektrode, die elektrisch mit der Abtastleitung verbunden ist, und eine Gate-Isolierschicht, eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die auf der Gate-Elektrode angeordnet sind, wobei die Source-Elektrode des TFT mit der Datenleitung elektrisch verbunden ist, sowie eine Pixelelektrode, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, mit der Drain-Elektrode des TFT elektrisch verbunden ist;
wobei die ersten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Abtastleitungen angeordnet sind, die zweiten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Datenleitungen angeordnet sind, die ersten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücken, die in der gleichen Schicht mit den Abtasttreibern angeordnet sind, elektrisch verbunden sind, und die zweiten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücken, die in der gleichen Schicht mit den Datentreibern angeordnet sind, elektrisch verbunden sind.
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Wahlweise weist bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle diese ferner eine Anzeigesignal-Erzeugungseinheit und eine Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit auf, wobei die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit zur Übermittlung eines Anzeigesignals an die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden ausgebildet ist, und die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit zur Übermittlung eines Berührungserfassungssignals an die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden ausgebildet ist.
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Wahlweise übermittelt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit das Anzeigesignal, im Anzeigemodus, an die gemeinsame Elektrodenschicht, und die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit übermittelt das Berührungserfassungssignal im Berührungsmodus an die gemeinsame Elektrodenschicht.
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Wahlweise umfasst bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle das Berührungserfassungssignal ein Anregungssignal und ein Erfassungssignal.
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Wahlweise übermittelt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, im Berührungsmodus, die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Anregungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden, und übermittelt das Erfassungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden.
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Wahlweise übermittelt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, im Berührungsmodus, die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Anregungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden, und übermittelt das Erfassungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden.
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Wahlweise übermittelt die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit, bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, bei der Übermittlung des Anzeigesignals durch die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit an die gemeinsame Elektrodenschicht, gleichzeitig das Berührungserfassungssignal an die gemeinsame Elektrodenschicht.
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Wahlweise übermittelt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Anregungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden, und übermittelt das Erfassungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden.
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Wahlweise übermittelt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Anregungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden, und übermittelt das Erfassungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden.
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Wahlweise stimmt bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle eine entsprechende Gleichstromkomponente des Berührungserfassungssignals mit dem Anzeigesignal überein.
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Wahlweise weist bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle diese ferner eine Farbfilterschicht, die zwischen dem zweiten Substrat und der gemeinsamen Elektrodenschicht angeordnet ist, auf.
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Wahlweise weist bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle diese ferner eine Passivierungsschicht, die zwischen der Farbfilterschicht und der gemeinsamen Elektrodenschicht angeordnet ist, aufweist.
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Wahlweise umfasst bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle diese ferner:
einen oberen Polarisator, der auf einer von dem ersten Substrat entfernten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist;
einen unteren Polarisator, der auf einer von dem zweiten Substrat entfernten Seite des ersten Substrats angeordnet ist; und
eine Hintergrundbeleuchtung, die auf einer Seite des unteren Polarisators angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, wobei eine gemeinsame Elektrodenschicht der Vorrichtung gemäß einem Zeitmultiplex verwendet wird, und das Verfahren umfasst: Übermitteln eines Anzeigesignals an die gemeinsame Elektrodenschicht im Anzeigemodus; und Übermitteln eines Berührungserfassungs-signals an die gemeinsame Elektrodenschicht im Berührungsmodus.
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Wahlweise weist bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle das Berührungserfassungssignal ein Anregungssignal und ein Erfassungssignal auf.
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Wahlweise wird bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, im Berührungsmodus, das Anregungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden übermittelt, und das Erfassungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden übermittelt.
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Wahlweise wird bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, im Berührungsmodus, das Anregungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden übermittelt, und das Erfassungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden übermittelt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle bereitgestellt, wobei ein Anzeigesignal und ein Berührungserfassungssignal gleichzeitig an eine gemeinsame Elektrodenschicht der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle übermittelt werden, um eine Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle während der Anzeige der Pixel zu erfassen.
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Wahlweise weist bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle das Berührungserfassungssignal ein Anregungssignal und ein Erfassungssignal auf.
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Wahlweise wird, bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, bei der Übermittlung des Anregungssignals an die ersten gemeinsamen Elektroden, gleichzeitig das Erfassungssignal an die zweiten gemeinsamen Elektroden übermittelt.
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Wahlweise wird, bei dem Verfahren zur Berührungsansteuerung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle, bei der Übermittlung des Anregungssignals an die zweiten gemeinsamen Elektroden, gleichzeitig das Erfassungssignal an die ersten gemeinsamen Elektroden übermittelt.
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Gegenüber dem Stand der Technik, werden bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung die Vielzahl der ersten gemeinsamen Elektroden und die Vielzahl der zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, dazu verwendet, die Berührungsposition der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle zu erfassen, und die Funktion des Berührungsfeldes ist zwischen den zwei Substraten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung integriert, so dass das Verbinden (Anhaften) des Berührungsfeldes mit dem Flüssigkristallfeld der Flüssigkristall Anzeigevorrichtung entfällt. Das Herstellungsverfahren der Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird vereinfacht, und die Dicke der Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird verringert, wodurch die Entwicklung, die Flüssigkristallanzeigevorrichtung dünner auszubilden, begünstigt wird.
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Ferner werden bei der vorliegenden Erfindung die gemeinsame Elektrodenschicht und die TFT-Schicht aufeinanderfolgend auf der Innenseite des Substrats zur Anzeige und Berührung durch den Benutzer bereitgestellt, und die gemeinsame Elektrodenschicht kann bewirken, die Störung eines externes Signals zur Vermeidung einer zusätzlichen transparenten Schutzschicht abzuschirmen, wodurch Schwierigkeiten beim Herstellungsverfahren und die Herstellungskosten weiter verringert werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein schematisches Diagramm der Struktur einer bestehenden Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld;
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2 zeigt ein schematisches Diagramm der Struktur einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt ein schematisches Diagramm der Verteilung einer gemeinsamen Elektrodenschicht in 2;
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4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts innerhalb eines Kreises in 3;
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5 zeigt ein schematisches Diagramm der Struktur von in 4 gezeigten Pixeln;
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6 zeigt ein Zeitdiagramm eines Verfahrens zur Berührungsansteuerung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Anordnung der gemeinsamen Elektroden der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Struktur der Pixel der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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10 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Zum besseren Verständnis der obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details veranschaulicht, um die vorliegende Erfindung vollständig zu verstehen. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf viele andere als den hier beschriebenen Arten realisiert werden, und entsprechende Modifikationen können von Fachleuten auf diesem Gebiet, ohne vom Inhalt der vorliegenden Erfindung abzuweichen, durchgeführt werden. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt.
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Wie vorstehend im Abschnitt über den technischen Hintergrund erwähnt, werden gemäß dem Stand der Technik ein Berührungsfeld und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in der Regel separat hergestellt und dann zusammengebaut, wodurch sich nicht nur die Dicke der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungstafel erhöht, sondern auch die Vorrichtung kompliziert macht, und ferner wird das Verfahren bei einem derartigen Herstellungsverfahren komplexer und Kosten erhöhen sich. Im Hinblick darauf, wird in der vorliegenden Erfindung die Funktion des Berührungsfelds zwischen zwei Substraten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung integriert, und es werden eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden und eine Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, verwendet, um eine berührte Position (d. h., einen Berührungspunkt) auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle zu erfassen, wodurch das Verbinden des Berührungsfeldes mit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entfällt, wodurch sich der Herstellungsprozess vereinfacht, und die Dicke der gesamte Flüssigkristallanzeigevorrichtung verringert.
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Es wird auf die 2 bis 6 Bezug genommen, wobei 2 ein schematisches Diagramm der Struktur einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt; 3 ein schematisches Diagramm der Verteilung einer gemeinsamen Elektrodenschicht in 2 zeigt; 4 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts innerhalb eines Kreises in 3 zeigt; 5 ein schematisches Diagramm der Struktur von in 4 gezeigten Pixeln zeigt; und 6 ein Zeitdiagramm eines Verfahrens zur Berührungsansteuerung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Wie in den 2 bis 5 gezeigt, umfasst eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle der ersten Ausführungsform:
ein erstes Substrat 110 und ein zweites Substrat 120, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind;
eine Flüssigkristallschicht 130, die zwischen dem ersten Substrat 110 und dem zweiten Substrat 120 angeordnet ist; und
eine gemeinsame Elektrodenschicht 140, die auf einer dem ersten Substrat 110 zugewandten Seite des zweiten Substrats 120 angeordnet ist;
wobei die gemeinsame Elektrodenschicht 140 eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden 141 und eine Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden 142, die beide in einer Matrix angeordnet sind, umfasst, wobei die ersten gemeinsamen Elektroden 141 und die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 zur Erfassung einer Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ausgebildet sind.
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In der ersten Ausführungsform ist das erste Substrat 110 am oberen Ende vorgesehen, und das zweite Substrat 120 ist am unteren Ende vorgesehen. Ein Benutzer kann die Anzeige der Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einer Seite des ersten Substrats 110 betrachten, und eine Berührung auf einer Seite des zweiten Substrats 120 durchführen. Die gemeinsame Elektrodenschicht 140 wird zur Bildung der Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden 141 und der Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektrode 142, die beide in einer Matrix angeordnet sind, geätzt. In der ersten Ausführungsform weist jede der ersten gemeinsamen Elektroden 141 und der zweiten gemeinsamen Elektroden 142 eine rhombische Form auf, können jedoch auch eine andere gewünschte Form haben.
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In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden 141, die in einer zweiten Richtung (z. B., eine Y-Richtung) angeordnet und miteinander verbunden ist, als Treiberleitungen, und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden 142, die miteinander verbunden und in einer ersten Richtung (z. B., eine X-Richtung) angeordnet ist, dient als Abtastleitungen, um auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle die berührte Position (d. h., den Berührungspunkt) zu erfassen. Die Berührungsschicht ist innerhalb der Flüssigkristallanzeigevorrichtung integriert, wodurch das Verbinden des Berührungsfeldes mit der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entfällt, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht und die Dicke der Vorrichtung verringert wird.
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Es versteht sich, dass in der vorliegenden Erfindung die obige Anordnung der ersten gemeinsamen Elektroden 141 und der zweiten gemeinsamen Elektroden 142 bevorzugt ist, jedoch nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken, und die bestimmte Menge an Pixeleinheiten, deren gemeinsame Elektroden einen Berührungsbereich bilden, ist von den tatsächlichen Berührungsanforderungen abhängig, zum Beispiel kann sie von der allgemeinen Fingergröße des Benutzers abhängen. Das heißt, jede Art, die gemeinsame Elektrodenschicht zur Erfassung des Berührungspunktes in zwei sich schneidende Teile zu unterteilen, liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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Insbesondere ist die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden 141 in der Y-Richtung elektrisch miteinander verbunden, während die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden 142 nicht direkt miteinander verbunden ist. 4 und 5 zeigen schematisch neun Pixeleinheiten 1411, 1412, 1413, 1414, 1415, 1421, 1422, 1423 und 1424, wobei es sich versteht, dass jede der ersten gemeinsamen Elektroden und der zweiten gemeinsamen Elektroden durch gemeinsame Elektroden einer Vielzahl von Pixeleinheiten gebildet werden; beispielsweise gehören die Pixeleinheiten 1411, 1412, 1413 und 1414 zu einer ersten gemeinsamen Elektrode 141, während die Pixeleinheit 1415 zu einer anderen ersten gemeinsamen Elektrode 141 gehört, die mit der einer ersten gemeinsamen Elektrode 141 verbunden ist; in ähnlicher Weise gehören die Pixeleinheiten 1421 und 1423 zu einer zweiten gemeinsamen Elektrode 142, während die Pixeleinheiten 1422 und 1424 zu einer anderen zweiten gemeinsamen Elektrode 142 gehören, die mit der einen zweiten gemeinsamen Elektrode 142 verbunden ist.
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Als nächstes wird die Struktur innerhalb des Kreises 143 in 3 detaillierter beschrieben. Wie in den 4 und 5 gezeigt, sind zwei benachbarte erste gemeinsame Elektroden 141 über die gemeinsamen Elektroden der benachbarten Pixeleinheiten 1414, 1415 direkt verbunden; während zwei benachbarte zweite gemeinsame Elektroden 142 durch eine Metallbrücke 155 elektrisch verbunden sind, die die jeweils gemeinsamen Elektroden der benachbarten Pixeleinheiten von diesen beiden benachbarten zweiten gemeinsamen Elektroden 142 verbindet. Die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden 142 kann in der X-Richtung durch die Metallbrücken elektrisch verbunden werden. Die Metallbrücke 155 kann auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Ätzen einer separaten Metallschicht zur Ausbildung der Metallbrücke, realisiert werden. In der ersten Ausführungsform wird jedoch zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses die bestehende Metallschicht verwendet, um die Metallbrücke 155 zu bilden.
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In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer In-Plane-Switching Architektur (IPS bzw. Schalten in der Ebene)) oder Fringe-Field-Switching Architektur (FFS bzw. Streufeldschaltung) sein, wobei der IPS/FFS Betriebsmodus einen Flüssigantrieb umfasst, der in der Lage ist, den Sehwinkel zu verbreitern, und die Pixelelektroden in einem Substrat-Array im IPS/FFS Betriebsmodus zur Bildung eines horizontalen elektrischen Feldes streifenförmig ausgebildet sind.
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In der ersten Ausführungsform ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, und umfasst ferner eine TFT-Schicht 150, die auf dem zweiten Substrat 120 angeordnet ist, wobei die TFT-Schicht 150 Abtastleitungen 151 und Datenleitungen 152, die sich mit den Abtastleitungen 151 schneiden, aufweist, wobei die TFTs 153 in durch die Abtastleitungen 151 und die Datenleitungen 152 definierten Pixelbereichen ausgebildet sind. Der TFT 153 umfasst: eine Gate-Elektrode, die mit der Abtastleitung 151 elektrisch verbunden ist, sowie eine Gate-Isolierschicht, eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die auf der Gate-Elektrode angeordnet sind. Eine auf dem zweiten Substrat 120 angeordnete Pixelelektrode 154 ist durch ein Durchgangsloch (nicht gezeigt) mit der Drain-Elektrode des TFT 153 elektrisch verbunden, und die Source-Elektrode des TFT 153 ist mit der Datenleitung 152 elektrisch verbunden. Die Abtastleitung 151 und die Gate-Elektrode, die üblicherweise im gleichen Prozessschritt gebildet werden, sind in der gleichen Schicht vorgesehen und können integral ausgebildet sein; zudem können das die Source-Elektrode des TFT bildende Metall und das die Drain-Elektrode bildende Metall, die üblicherweise im gleichen Prozessschritt gebildet werden, in der gleichen Schicht vorgesehen sein und gemeinsam als eine Source/Drain-Elektrodenmetallschicht bezeichnet werden. Im Allgemeinen werden die Source/Drain-Elektrodenmetallschicht und die Gate-Elektrodenmetallschicht zwangsläufig in dem Herstellungsprozess der TFT-Schicht 150 gebildet, wodurch in der ersten Ausführungsform die Verbindung von zwei zweiten gemeinsamen Elektroden in der X-Richtung durch die Metallbrücke realisiert wird, die aus dem Metall gebildet ist, das in der gleichen Schicht mit der Datenleitung 152 angeordnet ist, da die Datenleitung 152 auch in der X-Richtung vorgesehen ist. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle umfasst ferner eine erste Isolierschicht 171, die zwischen der gemeinsamen Elektrodenschicht 140 und der TFT-Schicht 150 angeordnet ist, und eine zweite Isolierschicht 172, die zwischen der gemeinsamen Elektrodenschicht 140 und der Pixelelektrode 154 angeordnet ist.
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In der ersten Ausführungsform ist vorzugsweise die Außenseite des ersten Substrats 110 ferner mit einer Schutzschicht versehen. Um die Auswirkungen eines beliebigen externen Rauschens auf die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle zu verringern, wird die Schutzschicht in der Regel an der Außenseite der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle angeordnet. In der ersten Ausführungsform wird die gemeinsame Elektrodenschicht 140 auf einer Seite des zweiten Substrats 120 angeordnet und zur Abschirmung des Rauschens von der Außenseite des zweiten Substrats 120 ausgebildet, wobei es auch erforderlich ist, eine Schutzschicht an der Außenseite des ersten Substrats 110 vorzusehen, um das Rauschen von der Außenseite des ersten Substrats 110 abzuschirmen.
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Ferner umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner einen Anzeigesignal-Erzeugungseinheit und eine Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit (nicht gezeigt), wobei die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit zur Übermittlung eines Anzeigesignals an die gemeinsame Elektrodenschicht 140 ausgebildet ist (umfassend die ersten gemeinsamen Elektroden 141 und die zweiten gemeinsamen Elektroden 142), und die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit ist zur Übermittlung eines Berührungserfassungssignals an die gemeinsame Elektrodenschichten 140 ausgebildet. Das Berührungserfassungssignal umfasst ein Anregungssignal und ein Erfassungssignal. In der ersten Ausführungsform ist die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit zur Übermittlung des Anregungssignals an die ersten gemeinsamen Elektroden 141, die als Antriebselektroden dienen, und zur Übermittlung des Erfassungssignals an die zweiten gemeinsamen Elektroden 142, die als Abtastelektroden dienen, ausgebildet. Alternativ ist es in anderen speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, dass die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Anregungssignal an die zweite gemeinsame Elektrode übermittelt, und das Erfassungssignal an die erste gemeinsame Elektrode übermittelt.
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Das erste Ausführungsbeispiel stellt auch ein Verfahren zur Berührungsansteuerung der oben beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle bereit, und in dem Verfahren wird die gemeinsame Elektrodenschicht 140 gemäß einem Zeitmultiplex verwendet. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle weist zwei Betriebsarten auf, d. h., einen Anzeigemodus und einen Berührungsmodus. Im Anzeigemodus wird das Anzeigesignal an die gemeinsame Elektrodenschicht 140 übermittelt, so dass die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle für die Ausgabe auf einen Bildschirm wirksam ist; während im Berührungsmodus das Berührungserfassungssignal an die gemeinsame Elektrodenschicht 140 übermittelt wird, so dass die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle für die Berührungserfassung wirksam ist.
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Wie in 6 gezeigt, arbeitet zu Beginn eines jeden Frames (Bildinhalt) die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle im Anzeigemodus, wobei das Anzeigesignal ein Pixelauswahlsignal und ein Datensignal umfasst, die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit eine gemeinsame Spannung Vcom an die ersten gemeinsamen Elektroden 141 und die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 übermittelt, und das Pixelauswahlsignal zum Anlegen der Abtastspannungen V1..., Vn-1, Vn, die höher als die Einschalt-Schwellenspannung der TFTs sind, Zeile für Zeile an die Abtastleitungen 151 übermittelt, so dass die TFTs Zeile für Zeile durch die Abtastspannungen eingeschaltet werden; ferner übermittelt die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit ein Datensignal an die Datenleitungen 152, um das Datensignal über die Datenleitungen 152 zu jedem der TFTs zu senden. Als Ergebnis wird ein elektrisches Feld parallel zu dem ersten Substrat 110 und dem zweiten Substrat 120 zwischen den streifenförmigen Pixelelektroden 154 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 140 gebildet und bewirkt, dass die Flüssigkristallmoleküle entlang der Richtung des elektrischen Feldes abgelenkt werden, so dass das Flüssigkristallanzeigearray ein Bild anzeigt, und jede der Pixeleinheiten eine korrekte Anzeige durchführt.
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Wenn die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle anschließend im Berührungsmodus betrieben wird, kann eine Berührung durch Steuern der ersten gemeinsamen Elektroden 141 und der zweiten Elektroden 142 erfasst werden. Beispielsweise dienen im gemeinsamen Kapazitätsbetrieb (mutual capacitance mode), die ersten gemeinsamen Elektroden 141 als Antriebselektroden, und die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 dienen als Erfassungselektroden, das Anregungssignal wird an die ersten gemeinsamen Elektroden 141 übermittelt und das Erfassungssignal wird an die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 übermittelt, so dass eine gemeinsame Kapazität an einer sich überschneidenden Position zwischen der ersten gemeinsamen Elektrode 141 und der zweiten gemeinsamen Elektrode 142 vorhanden ist. Wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle mit einem Finger berührt, fließt ein Teilstrom entsprechend der Änderung der gemeinsamen Kapazität zu dem Finger, so dass sich das Erfassungssignal auf der zweiten gemeinsamen Elektrode 142, die als Abtastelektrode dient, ändert, wodurch feststellbar ist, ob der Finger die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle berührt. Alternativ ist es möglich, dass die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 als Antriebselektroden dienen, und die ersten gemeinsamen Elektroden 141 als Abtastelektroden dienen, und das Anregungssignal wird an die zweiten gemeinsamen Elektroden 142 übermittelt und das Erfassungssignal wird an die ersten gemeinsamen Elektroden 141 übermittelt, um ebenso die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
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Ist der Frame fertig gestellt und wird das nächste Bild begonnen, wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle erneut im Anzeigemodus betrieben, und der oben erwähnte wechselnde Vorgang wird wiederholt. Natürlich ist die vorstehende Beschreibung lediglich eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die von der speziellen Zeitverteilung innerhalb der Zeitperiode in jedem Frame in dem Verfahren zur Berührungsansteuerung der vorliegenden Erfindung abhängt, und daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf das obige Verfahren beschränkt, bei dem der Berührungsmodus dem Anzeigemodus folgt. Alternativ ist es möglich, dass der Anzeigemodus dem Berührungsmodus in jedem Frame folgt. Andere in dem obigen Berührungsantriebsverfahren verwendete Steuerungslösungen können ebenfalls in angemessener Weise vom Fachmann in Übereinstimmung mit dem bestimmten Zeitpunkt abgeleitet werden.
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Es ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, dass in dem Verfahren zur Berührungsansteuerung, in dem die gemeinsame Elektrodenschicht 140 unter Verwendung des Zeitmultiplex-Verfahren verwendet wird, die Anzeigezeitdauer und die Berührungserfassungszeitdauer der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle voneinander getrennt sind, so dass sich die Bildanzeige und die Berührungsabtastung nicht beeinträchtigen, wodurch sich die Genauigkeit der Berührungsabtastung und die Bildqualität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle verbessert.
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Alternativ kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle mit einem anderen Verfahren zur Berührungsansteuerung ausgebildet sein, bei dem das Anzeigesignal und das Berührungserfassungssignal gleichzeitig an die gemeinsame Elektrodenschicht 140 übermittelt werden, um die Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle während der Anzeige der Pixel zu erfassen. Das heißt, die Anzeigesignal-Erzeugungseinheit übermittelt das Anzeigesignal an die gemeinsame Elektrodenschicht 140, und gleichzeitig übermittelt die Berührungserfassungssignal-Erzeugungseinheit das Berührungserfassungssignal (einschließlich dem Anregungssignal und dem Erfassungssignal) an die gemeinsame Elektrodenschicht 140, so dass die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gleichzeitig für die Berührung und die Anzeige wirksam ist. Typischerweise ist das Berührungserfassungssignal ein Hochfrequenzsignal (mit einem relativ kurzen Zyklus), und das Anzeigesignal ein Niederfrequenzsignal (mit einer relativ langen Zyklus). Solange die entsprechende Gleichstromkomponente des Anregungssignals mit der gemeinsamen Spannung Vcom übereinstimmt, sprechen die Pixeleinheiten aufgrund der begrenzten Zeit nicht an, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Berührungserfassungsfunktion ausgeführt wird, ohne die Bildanzeige des Flüssigkristall-Anzeigearrays zu beeinträchtigen, und somit kann die Bildqualität sichergestellt werden.
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So ist in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Funktion eines Berührungsfeldes zwischen den zwei Substraten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung integriert, und die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden, die einander schneiden, werden zur Erfassung der Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle verwendet, wodurch das Verbinden des Berührungsfeldes mit dem Flüssigkristallfeld der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entfällt, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht und die Dicke der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verringert werden.
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Eine zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden in einer ersten Richtung (d. h., in einer X-Richtung) durch direktes Verbinden gemeinsamer Elektroden benachbarter Pixeleinheiten verbunden ist, und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden in einer zweiten Richtung (d. h., in einer Y-Richtung) durch Metallbrücken, die jeweils gemeinsame Elektroden von zwei vertikal benachbarten Pixeleinheiten verbindet, verbunden ist.
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Insbesondere wird auch die gemeinsame Elektrodenschicht geätzt, um eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden und eine Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, zu bilden. Die 7 und 8 zeigen lediglich neun Pixeleinheiten 2411, 2412, 2413, 2421, 2422, 2423, 2431, 2432 und 2433, wobei die Pixeleinheiten 2411, 2421, 2422 und 2431 in einer ersten gemeinsamen Elektrode enthalten sind, und die Pixeleinheit 2423 in einer anderen ersten gemeinsamen Elektrode enthalten ist; ebenso sind die Pixeleinheiten 2412 und 2413 in einer zweiten gemeinsamen Elektrode enthalten, und die Pixeleinheit 2432 und 2433 in einer anderen zweiten gemeinsamen Elektrode enthalten.
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Die Vielzahl der ersten gemeinsamen Elektroden sind in der X-Richtung durch direktes Verbinden gemeinsamer Elektroden benachbarter Pixeleinheiten verbunden, und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden sind in der Y-Richtung durch die Metallbrücke 255, die jeweils die gemeinsamen Elektroden von zwei vertikal benachbarten Pixeleinheiten verbindet, verbunden. Ebenso kann die Metallbrücke 255 auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Ätzen einer separaten Metallschicht, zur Bildung der Metallbrücke gebildet werden. In der zweiten Ausführungsform wird jedoch die vorhandene Metallschicht verwendet. Insbesondere wird zur Bildung der Metallbrücken in der Y-Richtung eine Metallschicht (z. B., eine Gate-Elektrodenmetallschicht) in der gleichen Schicht mit den Abtastleitungen verwendet, da die Abtastleitungen ebenfalls in der Y-Richtung vorgesehen sind.
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Die Betriebsweise der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle in der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform und wird daher hier nicht im Detail beschrieben, wie der Fachmann dennoch verstehen wird.
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In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei benachbarte erste gemeinsame Elektroden in der zweiten Richtung (z. B., eine Y-Richtung) über die jeweils gemeinsamen Elektroden von benachbarten Pixeleinheiten von diesen zwei benachbarten ersten gemeinsamen Elektrode direkt verbunden; während zwei benachbarte zweite gemeinsame Elektroden durch die Metallbrücke, die die jeweils gemeinsamen Elektroden der horizontal benachbarten Pixeleinheiten von diesen beiden benachbarten zweiten gemeinsamen Elektroden verbindet, elektrisch verbunden ist. In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zwei benachbarte erste gemeinsame Elektroden in der ersten Richtung (z. B., eine X-Richtung) durch die jeweils gemeinsamen Elektroden von zwei benachbarten Pixeleinheiten von den beiden benachbarten ersten gemeinsamen Elektrode direkt verbunden; während zwei benachbarte zweite gemeinsame Elektroden durch die Metallbrücke, die die jeweils gemeinsamen Elektroden der vertikal benachbarten Pixeleinheiten von diesen beiden benachbarten zweiten gemeinsamen Elektroden verbindet, elektrisch verbunden sind. Es sollte jedoch beachtet werden, dass in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung benachbarte erste gemeinsame Elektroden durch die Metallbrücke verbunden sein können, die die jeweils gemeinsamen Elektroden der benachbarten Pixeleinheiten von diesen benachbarten ersten gemeinsamen Elektroden verbindet, wobei benachbarte zweite gemeinsame Elektroden auch durch die Metallbrücke verbunden sein können, die die jeweils gemeinsamen Elektroden der benachbarten Pixeleinheiten von diesen benachbarten zweiten gemeinsamen Elektroden verbindet. Zum Beispiel sind die ersten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Abtastleitungen angeordnet, die zweiten gemeinsamen Elektroden in der gleichen Richtung mit den Datenleitungen angeordnet, die ersten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücke, die in der gleichen Schicht mit den Abtastleitungen angeordnet ist, elektrisch verbunden, und die zweiten gemeinsamen Elektroden durch die Metallbrücke, die in der gleichen Schicht mit den Datenleitungen angeordnet ist, elektrisch verbunden.
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In den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Benutzer die Anzeige der Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einer Seite des ersten Substrats anzeigen und eine Berührung auf einer Seite des zweiten Substrats durchführen. In einer dritten Ausführungsform jedoch kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf einer Seite des zweiten Substrats gleichzeitig angezeigt und berührt werden, das heißt, die gemeinsame Elektrodenschicht, die TFT-Schicht und die Pixelelektroden sind der Reihe nach an der Innenseite des zweiten Substrats angeordnet, und die gemeinsame Elektrodenschicht kann auch einen Abschirmungseffekt im Hinblick auf die Interferenz von dem externen Signal aufweisen. Die abschirmende Wirkung der gemeinsamen Elektrodenschicht ist gleich wie die der transparenten Schutzschicht in der herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld, um die Interferenz durch das äußere elektrische Feld zur Anzeige der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu reduzieren, so dass eine zusätzliche, spezielle transparente Schutzschicht nicht erforderlich ist, wodurch Schwierigkeiten bei der Herstellung und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Insbesondere umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der dritten Ausführungsform, wie in 9 gezeigt:
ein erstes Substrat 310 und ein zweites Substrat 320, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind;
eine Flüssigkristallschicht 330, die zwischen dem ersten Substrat 310 und dem zweiten Substrat 320 angeordnet ist; und
eine gemeinsame Elektrodenschicht 340, die auf einer dem ersten Substrat 310 zugewandten Seite des zweiten Substrats 320 angeordnet ist;
wobei die gemeinsame Elektrodenschicht 340 eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektrode und einer Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, umfasst, wobei die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden zur Erfassung einer Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ausgebildet sind.
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Weiterhin kann die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner eine TFT-Schicht 350 umfassen, die auf einer dem ersten Substrat 310 zugewandten Seite des zweiten Substrats 320 angeordnet ist, wobei die TFT-Schicht 350 Abtastleitungen und Datenleitungen, die sich mit den Abtastleitungen schneiden, umfasst, und wobei die TFTs in von den Abtastleitungen und den Datenleitungen definierten Pixelbereichen ausgebildet sind. Der TFT umfasst: eine Gate-Elektrode, die mit der Abtastleitung elektrisch verbunden ist, sowie eine Gate-Isolierschicht, eine Halbleiterschicht und eine Source/Drain-Elektrodenmetallschicht, die der Reihe nach auf der Gate-Elektrode angeordnet sind, wobei die Source-Elektrode des TFT mit der Datenleitung elektrisch verbunden ist
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Wahlweise umfasst die TFT-Schicht ferner eine ohmsche Kontaktschicht, die zwischen der Halbleiterschicht und der Source/Drain-Elektrodenmetallschicht ausgebildet ist. Die ohmsche Kontaktschicht ist zur Bildung eines ohmschen Kontakts beispielsweise aus N+-dotiertem amorphen Silizium gebildet. Der Einfachheit halber sind die Gate-Isolierschicht, die Halbleiterschicht und die ohmsche Kontaktschicht nicht in den Figuren gezeigt, wie der Fachmann dennoch verstehen wird.
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Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle der dritten Ausführungsform ist eine IPS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder eine FFS-Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Insbesondere umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner eine Farbfilterschicht 360, eine Passivierungsschicht 370, einen oberen Polarisator 321, einen unteren Polarisator 311 und eine Hintergrundbeleuchtung 380. Die Farbfilterschicht 360, die zwischen dem zweiten Substrat 320 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 340 angeordnet ist, ist für die Farbanzeige ausgebildet; die Passivierungsschicht 370 ist zwischen der Farbfilterschicht 360 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 340 angeordnet; der obere Polarisator 321 ist auf einer von dem ersten Substrat 310 entfernt angeordneten Seite des zweiten Substrats 320 vorgesehen; der untere Polarisator 311 ist auf einer von dem zweiten Substrat 320 entfernt angeordneten Seite des ersten Substrats 310 vorgesehen; und die Hintergrundbeleuchtung 380 ist an einer Seite des unteren Polarisator 311 angeordnet. In der dritten Ausführungsform werden die Farbfilterschicht 360, die gemeinsame Elektrodenschicht 340 und die TFT-Schicht 350 nacheinander auf dem gleichen Substrat angeordnet, und die gemeinsame Elektrodenschicht 340 bewirkt die Abschirmung der Interferenz des externen Signals, dass heißt, die abschirmende Wirkung der gemeinsamen Elektrode Schicht 340 ist gleich der der transparenten Schutzschicht, die in der herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld zur Verringerung der Rauschinterferenz verwendet wird, so dass eine zusätzliche spezielle, transparente Schutzschicht nicht erforderlich ist, wodurch Schwierigkeiten beim Herstellungsprozesses und die Herstellungskosten verringert werden.
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Wie in 9 gezeigt, umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ferner eine erste Isolierschicht 371 und eine zweite Isolierschicht 372, wobei zur Erzielung einer Isolationswirkung die erste Isolierschicht 371 zwischen der gemeinsamen Elektrodenschicht 340 und der TFT-Schicht 350 angeordnet ist, und die zweite Isolierschicht 372 zwischen der TFT-Schicht 350 und den Pixelelektroden 354 angeordnet ist. Ferner wird zur Vereinfachung der Fertigung die Farbfilterschicht 360 über dem gesamten zweiten Substrat 320 ausgebildet, jedoch wird zur Abschirmung eine schwarze Matrixschicht 361 auf dem Abschnitt des zweiten Substrats 320 vorgesehen. Alternativ kann in anderen speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, anstatt der Ausbildung der Farbfilterschicht 360 über dem gesamten zweiten Substrats 320, die Farbfilterschicht 360 und die schwarze Matrixschicht 361 abwechselnd angeordnet werden.
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In weiteren, unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallenden Ausführungsformen kann die Farbfilterschicht auch auf der Außenseite des zweiten Substrats 320 gebildet werden.
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Die Art der Verteilung der ersten gemeinsamen Elektroden und der zweiten gemeinsamen Elektroden in der dritten Ausführungsform ist ähnlich der in der gemeinsamen Elektrodenschichtstruktur der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, und das Verfahren zur Berührungsansteuerung in der dritten Ausführungsform ist auch ähnlich dem der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, und werden hier nicht im Detail beschrieben.
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Da die in der dritten Ausführungsform bereitgestellte Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle auf einer Seite des zweiten Substrats 320 gleichzeitig angezeigt und berührt werden kann, ist deren Verwendung praktischer, und die Hintergrundbeleuchtung kann auf einer Seite des ersten Substrats 310 montiert werden, um eine gleichmäßige und stabile Lichtquelle zu gewährleisten, wodurch ein besseres Anzeigeergebnis erzielt wird.
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In der dritten Ausführungsform kann aufgrund der Montage der Hintergrundbeleuchtung auf der Seite des ersten Substrats 310 ein Metallrahmen für die Hintergrundbeleuchtung das Signalrauschen von der Außenseite des ersten Substrats 310 abschirmen; indes bewirkt, da die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle auf einer Seite des zweiten Substrats 320 von einem Benutzer gleichzeitig angezeigt und berührt werden kann, die gemeinsame Elektrodenschicht 340, die über den Pixelelektroden 354 und der TFT-Schicht 350 und unterhalb einer Seite des zweiten Substrats 320 angeordnet ist, eine Abschirmung des Signalrauschens von der Außenseite des zweiten Substrats 320, um die Rauschinterferenz zu reduzieren. Daher ist in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der dritten Ausführungsform das Bereitstellen einer zusätzlichen, speziellen transparenten Schutzschicht nicht notwendig, wodurch Schwierigkeiten bei der Herstellung und die Herstellungskosten verringert werden.
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Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise unter Verwendung eines TN/AV Betriebsmodus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle beschrieben, beschrieben. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle:
ein erstes Substrat 410 und ein zweites Substrat 420, die gegenüber liegend zueinander angeordnet sind;
eine Flüssigkristallschicht 430, die zwischen dem ersten Substrat 410 und dem zweiten Substrat 420 angeordnet ist; und
eine gemeinsame Elektrodenschicht 440, die auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats 420 angeordnet ist, wobei die gemeinsame Elektrodenschicht 440 eine Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektrode und eine Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die beide in einer Matrix angeordnet sind, umfasst, wobei die ersten gemeinsamen Elektroden und die zweiten gemeinsamen Elektroden zur Erfassung einer Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ausgebildet ist;
eine TFT-Schicht 450, die auf der Innenseite des zweiten Substrats 420 angeordnet ist;
eine Farbfilterschicht 460, die zwischen dem zweiten Substrat 420 und der gemeinsamen Elektrode Schicht 440 angeordnet ist;
eine Passivierungsschicht 470, die zwischen der Farbfilterschicht 460 und der gemeinsamen Elektrodenschicht 440 angeordnet ist;
einen unteren Polarisator 411, der auf einer von dem zweiten Substrat 420 entfernten Seite des ersten Substrats 410 angeordnet ist;
ein oberer Polarisator 421, der auf einer von dem ersten Substrat 410 entfernten Seite des zweiten Substrats 420 angeordnet ist;
eine Hintergrundbeleuchtung 480, die auf einer Seite des unteren Polarisator 411 angeordnet ist; und
eine zweite gemeinsame Elektrodenschicht 490, die auf einer dem zweiten Substrat 420 zugewandten Seite des ersten Substrats 410 angeordnet ist.
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Verglichen mit der dritten Ausführungsform wird ein vertikales elektrisches Feld in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle gemäß der vierten Ausführungsform ausgebildet, wodurch die zweite gemeinsame Elektrodenschicht 490 auf dem ersten Substrat 410 gebildet werden muss. Die Art der Verteilung der ersten gemeinsamen Elektroden und der zweiten gemeinsamen Elektroden ist gleich derjenigen in der gemeinsamen Elektrodenschichtstruktur der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, und zudem ist das Verfahren zur Berührungsansteuerung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle ähnlich dem der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform.
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So ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle der vorliegenden Erfindung nicht nur auf den IPS/FFS-Modus, sondern auch auf den TN/AV-Modus oder andere Modi anwendbar. In der vorliegenden Erfindung wird die Funktion des Berührungsfelds zwischen zwei Substraten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung integriert, die Vielzahl von ersten gemeinsamen Elektroden, die in der ersten Richtung angeordnet und miteinander verbunden sind, dienen als Treiberleitungen, und die Vielzahl von zweiten gemeinsamen Elektroden, die in der zweiten Richtung angeordnet und miteinander verbunden sind, dienen als Abtastleitungen, um die Berührungsposition auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle zu erfassen, wodurch das Verbinden des Berührungsfelds mit dem Flüssigkristallfeld der Flüssigkristallanzeigevorrichtung zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens, zur Verringerung der Dicke der Flüssigkristallanzeigevorrichtung und zur Reduzierung der Herstellungskosten entfällt.
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Es wird angemerkt, dass die zuvor erwähnte Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle lediglich als die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wird, und die Anzahl der Schichten in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Berührungsfeld in der Zelle vom Fachmann entsprechend den tatsächlichen Fertigungsanforderungen erhöht oder reduziert werden kann, und die Arten, Materialien und Dicken jeder Schicht sind ebenfalls nach Bedarf wählbar und werden hier nicht im Detail diskutiert.
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Zusätzlich sind in dieser Beschreibung verschiedener Ausführungsformen auf progressive Weise beschrieben, und jeder der Ausführungsformen konzentriert sich hinsichtlich der Darstellung auf den Unterschied zu den anderen Ausführungsformen, und gleiche oder ähnliche Teile der verschiedenen Ausführungsformen können aufeinander verweisen. Ferner sind die Zeichnungen nur für den Zweck der Zweckdienlichkeit und Übersicht der unterstützenden Darstellung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer sehr vereinfachten Form dargestellt und verwenden ungenaue Verhältnisangaben.
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Die oben offenbarten Ausführungsformen sind zur Realisierung oder Verwendung der vorliegenden Erfindung durch den Fachmann beschrieben. Es ist ersichtlich, dass der Fachmann verschiedene Modifikationen an diesen Ausführungsformen vornehmen kann, und die hier definierten allgemeinen Grundlagen können auf andere Ausführungsformen angewandt werden, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern entspricht dem breitesten Schutzbereich gemäß den offenbarten Grundlagen und Neuheitsmerkmalen.
