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CN102890379B - 一种像素单元与薄膜晶体管液晶显示器 - Google Patents

一种像素单元与薄膜晶体管液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种像素单元及TFT-LCD，以解决现有技术中具有触控功能的TFT-LCD的厚度较大，制作工艺复杂的问题。本发明中提供的像素单元，包括数据线、栅极线以及像素电极区域，还包括与像素电极区域所在平面平行设置的、由透明材料形成的第一触摸感应区域和第二触摸感应区域；其中，第一触摸感应区域与数据线连接，第二触摸感应区域与栅极线连接，且与像素电极区域隔开；并且第二触摸感应区域与第一触摸感应区域位于不同层。具有触控功能的TFT-LCD包括上述像素单元组成的阵列。通过本发明，将LCD与触控面板合二为一，简化了制作工艺，并减少了LCD的厚度。

Description

一种像素单元与薄膜晶体管液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术领域，尤其涉及一种像素单元及薄膜晶体管液晶显示器。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，以下简称TFT-LCD)，具有重量轻、厚度薄、操作方便以及低功耗等优点，广泛应用于电视、手机、显示器等电子产品中，并且具有触控功能的TFT-LCD的应用也越来越广泛。
现有技术中具有触控功能的TFT-LCD，都是LCD面板与触控面板（TouchPanel）单独设计好以后，再采用外挂式（on cell）或内嵌式（in cell）的形式将Touch Panel与LCD面板结合，最终形成具有触控功能的TFT-LCD。
LCD面板进行画面显示，主要是通过扫描像素单元中的像素电极区域，现有的像素单元中，数据线与连接薄膜晶体管TFT的源极，栅极线与TFT的栅极连接，并通过数据线与栅极线接收的数据信号控制TFT开启，驱动TFT漏极连接的像素电极区域，并最终通过扫描像素电极区域进行画面显示。
现有的触控面板，大多采用电容式触控面板，现有的电容式触控面板由四层复合玻璃组构成，并由涂覆金属层的玻璃面作为触摸屏，当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流分别从触摸屏的四角上的电极流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
现有技术中，由于将Touch Panel内嵌或外挂于LCD中，故最终具有触控功能的TFT-LCD的厚度较大，并且LCD与Touch Panel单独设计，制造工艺也较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种像素单元及薄膜晶体管液晶显示器，以解决现有技术中具有触控功能的TFT-LCD的厚度较大，制作工艺复杂的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种像素单元，包括数据线、栅极线以及像素电极区域，还包括：与所述像素电极区域所在平面平行设置的、由透明材料形成的第一触摸感应区域和第二触摸感应区域；其中，
所述第一触摸感应区域与所述数据线连接，且与所述像素电极区域隔开；
所述第二触摸感应区域与所述栅极线连接，且与所述像素电极区域隔开；
其中，所述第二触摸感应区域与所述第一触摸感应区域位于不同层。
本发明的另一方面还提供了一种薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD，包括上述像素单元组成的阵列；以及
时序控制单元，与所述像素单元的栅极线和数据线相连，用于通过时序控制扫描像素电极区域，进行画面显示；以及通过所述时序控制扫描第一触摸感应区域与第二触摸感应区域，进行触摸位置的确定。
本发明提供的像素单元，以及包括该像素单元阵列的薄膜晶体管液晶显示器，借助栅极线与数据线的交叠部分形成电容，并增加第一触摸感应区域与数据线连接，构成第一触摸平面；增加第二触摸感应区域与栅极线连接，构成第二触摸平面，从而在共用栅极线与数据线的基础上，将LCD与Touch Panel合二为一，简化了具有触控功能的TFT-LCD的制作工艺，并使TFT-LCD的厚度变小，优化TFT-LCD具有重量轻、厚度薄、操作方便等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的像素单元结构示意图；
图2为本发明实施例提供的像素单元截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的像素单元结构另一截面示意图；
图4为本发明实施例提供的薄膜晶体管液晶显示器的像素单元阵列示意图。
具体实施方式
本发明中，在进行LCD像素单元设计时，增加第一触摸感应区域与第二触摸感应区域，并且与原有像素单元中的像素电极区域公用栅极线与数据线，栅极线与数据线的交叠部分作为触摸电容，增加的第一触摸感应区域与第二触摸感应区域构成触摸平面，实现在设计LCD的基础上，增加触控功能，减少LCD的厚度，提高LCD的附加功能。
如图1所示，为本发明实施例一提供的像素单元结构示意图，在该像素单元中包括：数据线1，栅极线2，像素电极区域3，第一触摸感应区域4，第二触摸感应区域5。
具体的，如图1所示，第一触摸感应区域4与第二触摸感应区域5是与像素电极区域3所在平面平行设置的，并且为了不影响正常画面显示，本发明实施例中第一触摸感应区域4与第二触摸感应区域5由透明材料形成，优选铟锡氧化物ITO。
具体的，本发明实施例中，第一触摸感应区域4与数据线1连接，构成感应电容的一个触摸平面，并且是与像素电极区域3隔开设置的；
第二触摸感应区域5与栅极线2连接，构成感应电容的另一个触摸平面，并且也需要与像素电极区域3隔开设置；
其中，为了构成触摸电容的两个不同触摸平面，第二触摸感应区域5与第一触摸感应区域4，需位于不同层。
本发明实施例提供的像素单元，借助栅极线与数据线的交叠部分形成触摸电容，并增加第一触摸感应区域与数据线连接，构成第一触摸平面；增加第二触摸感应区域与栅极线连接，构成第二触摸平面，从而在共用栅极线与数据线的基础上，将LCD与Touch Panel合二为一，简化了具有触控功能的TFT-LCD的制作工艺，并使TFT-LCD的厚度变小，优化TFT-LCD具有重量轻、厚度薄、操作方便等优点。
本发明实施例二以最优的实施例，对实施例一中的像素单元作更为详细的说明，当然并不引以为限。
优选的，为了简化制造工艺，本发明实施例中，在制作第一触摸感应区域4和第二触摸感应区域5，一般采用光刻蚀方法，将其刻蚀为规则的图形，并分别与数据线和栅极线连接。
优选的，本发明实施例中第一触摸感应区域4与数据线1进行连接时，采用直接搭接的方式，即二者之间不添加绝缘层，直接采用面面接触，无需过孔连接，简化制作工艺，也进一步减少最终制作的像素单元模组的厚度。
更为优选的，本发明实施例中第一触摸感应区域4可以与像素电极区域3位于同一层，并且可以采用与像素电极区域3相同的材料，使得可以利用制作像素电极区域时，采用同一掩膜板Pixel mask同时制作，然后将制作好的第一触摸感应区域4与数据线直接搭接连接，如图2所示，为本发明实施例二提供的像素单元中如图1所示A-A’部分的截面示意图，图2中，数据线1与第一触摸感应区域4直接面面接触，搭接连接，并且第一触摸感应区域4与像素电极区域3位于同一层，具有相同的材料，减少了制作过程中掩膜板的设计，并减少了占用面积。
进一步的，本发明实施例中将第一触摸感应区域4的形状设置为与数据线1走线方向一致的长条形，并且二者在同一垂直方向的投影区域具有重叠部分，且第一触摸感应区域4的投影区域宽度大于数据线1的投影宽度。
优选的，本发明实施例中第二触摸感应区域5与栅极线2也采用直接的搭接方式连接，中间不添加绝缘层，当输入电压信号时，使二者在电势上相同。
更为优选的，第二触摸感应区域5可以直接形成在玻璃基板上，然后形成设定的图形后与栅极线2直接搭接，本发明实施例中，第二触摸感应区域5与栅极线2所在的栅极gate金属层为不同层，且位于gate金属层的下方，这样进一步简化了制作工艺，如图3所示为本发明实施例提供的图1中B-B’部分的截面示意图，图中绝缘层6，TFT漏极7，沟槽8，源极9，玻璃基板10都与现有技术中的设计相同，本发明实施例中仅就增加的第二触摸感应区域5与栅极线2之间的结构关系进行详细说明。
本发明实施例中，第二触摸感应区域5所在的层与栅极线2所在的gate金属层11，直接搭接连接，不需要加入绝缘层，即在制作工艺中，第二触摸感应区域的透明材料沉积后，利用mask形成所需图形后，可直接与随后制作的gate金属层搭接连接，一方面简化了制作工艺，另一方面也减少了模组厚度。
优选的，本发明实施例中，为了使第二触摸感应区域5形成的感应电容的触摸平面制作工艺更为简单，并且确定触摸位置更为准确，可以采用如下设计：
第二触摸感应区域5可以部分位于像素电极区域的下方，即第二触摸感应区域5包括第一部分子区域与第二部分子区域，其中，第一部分子区域用于与栅极线2搭接，第二部分子区域位于所述像素电极区域下方，并且第一部分子区域和第二部分子区域不存在重叠区域。
为了简化制作工艺，本发明实施例中将上述第一部分子区域的形状设置成与所述栅极线走线方向相一致的长条形，二者在同一垂直方向的投影区域具有重叠部分，且第一部分子区域的投影区域宽度大于栅极线2的投影宽度。
通过以上实施例，可以得出，本发明提供的最优的像素单元的结构为：第一触摸感应区域与原有像素区域位于同一层，间隔设置不接触，并且第一触摸感应区域与数据线搭接连接；第二触摸感应区域与栅极线直接搭接连接，并且与栅极线所在层位于不同层，位于栅极线所在层的下方，并且第一触摸感应区域与原有像素电极区域具有相同的制作材料。
本发明实施例提供的上述像素单元的结构，第一触摸感应区域与原有像素电极区域具有相同的制作材料，并位于同一层，在制作时采用同一掩膜板mask制成；第二触摸感应区域与栅极线所在的gate金属层直接搭接连接，无需添加绝缘层，也无需过孔连接，在第二触摸感应区域的透明材料沉寂后，利用一个掩膜板mask形成图形后直接搭接gate金属层，简化了制作工艺，并减少了像素单元模组的厚度。
本发明实施例三还提供了一种薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD，包括上述实施例一与实施例二中所述的像素单元组成的阵列，如图4所示。
为了实现具有触控功能的TFT-LCD，又不影响TFT-LCD的画面显示，本发明实施例中TFT-LCD还包括一时序控制单元，与像素单元的栅极线和数据线相连，用于通过时序控制扫描像素电极区域，进行画面显示；以及通过时序控制扫描第一触摸感应区域与第二触摸感应区域，进行触摸位置的确定。
通过本发明提供的上述TFT-LCD，借助栅极线与数据线的交叠部分形成电容，并增加第一触摸感应区域与数据线连接，构成第一触摸平面；增加第二触摸感应区域与栅极线连接，构成第二触摸平面，从而在共用栅极线与数据线的基础上，将LCD与Touch Panel合二为一，简化了具有触控功能的TFT-LCD的制作工艺，并使TFT-LCD的厚度变小，优化TFT-LCD具有重量轻、厚度薄、操作方便等优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种像素单元，包括数据线、栅极线以及像素电极区域，其特征在于，还包括：与所述像素电极区域所在平面平行设置的、由透明材料形成的第一触摸感应区域和第二触摸感应区域；其中，
所述第一触摸感应区域与所述数据线连接，且与所述像素电极区域隔开；
所述第二触摸感应区域与所述栅极线连接，且与所述像素电极区域隔开；
其中，所述第二触摸感应区域与所述第一触摸感应区域位于不同层，所述第一触摸感应区域与所述像素电极区域位于同一层。
2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述第一触摸感应区域和所述第二触摸感应区域的形状为规则图形。
3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述第一触摸感应区域与所述数据线搭接连接。
4.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述第一触摸感应区域的形状为与所述数据线走线方向相一致的长条形，二者在同一垂直方向的投影区域具有重叠部分，且所述第一触摸感应区域的投影区域宽度大于所述数据线的投影宽度。
5.如权利要求1或4所述的像素单元，其特征在于，所述第二触摸感应区域与所述栅极线搭接连接。
6.如权利要求5所述的像素单元，其特征在于，所述第二触摸感应区域与所述栅极线所在层为不同层，且位于所述栅极线所在层的下方。
7.如权利要求6所述的像素单元，其特征在于，所述第二触摸感应区域包括第一部分子区域与第二部分子区域，其中，
所述第一部分子区域与所述栅极线搭接，第二部分子区域位于所述像素电极区域下方，所述第一部分子区域和所述第二部分子区域不存在重叠区域。
8.如权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述第一部分子区域的形状为与所述栅极线走线方向相一致的长条形，二者在同一垂直方向的投影区域具有重叠部分，且所述第一部分子区域的投影区域宽度大于所述栅极线的投影宽度。
9.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述第一触摸感应区域和所述第二触摸感应区域的材料为铟锡氧化物ITO。
10.一种薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的像素单元组成的阵列；以及
时序控制单元，与所述像素单元的栅极线和数据线相连，用于通过时序控制扫描像素电极区域，进行画面显示；以及通过所述时序控制扫描第一触摸感应区域与第二触摸感应区域，进行触摸位置的确定。
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