專(zhuān)利名稱(chēng)：具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法。雖然本發(fā)明適于廣泛的應(yīng)用，但其特別適于具有內(nèi)置觸摸傳感器的輕薄的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
近來(lái)，使信息能夠輸入顯示器的屏幕的觸摸屏被廣泛地用作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息輸入裝置。用戶只需用手指或手寫(xiě)筆觸摸屏幕，就能移動(dòng)或選擇顯示信息，因此男女老少都能容易地使用觸摸屏。通過(guò)檢測(cè)在顯示屏上進(jìn)行的觸摸和相應(yīng)的觸摸位置，觸摸屏輸出觸摸信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析觸摸信息，然后執(zhí)行相應(yīng)的命令。當(dāng)前，顯示器廣泛采用諸如液晶顯示器(IXD)、等離子顯示面板(PDP)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器等的平板顯示器。根據(jù)傳感原理，觸摸屏技術(shù)類(lèi)型包括電阻膜(resistant film)式、電容式、紅外式、超聲式、電磁式等類(lèi)型之一。特別地，電阻膜式觸摸屏或電容式觸摸屏因其制造成本較低而被廣泛使用。電阻膜式觸摸屏通過(guò)感應(yīng)上下電阻膜(透明導(dǎo)電膜)在觸摸壓力下相互接觸時(shí)產(chǎn)生的電壓的變化來(lái)檢測(cè)觸摸。然而，觸摸屏或顯示器易受施加到電阻膜式觸摸屏的觸摸壓力的損壞。此外，由于電阻層之間的空氣層發(fā)生了光散射，電阻膜式觸摸屏的透射率較低。電容式觸摸屏彌補(bǔ)了電阻膜式觸摸屏的缺點(diǎn)，其通過(guò)感應(yīng)當(dāng)少量電荷移動(dòng)到人體或手寫(xiě)筆觸摸的觸摸點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的電容的變化來(lái)檢測(cè)觸摸。電容式觸摸屏采用鋼化玻璃，因此以其高耐用性、高透射率、優(yōu)良的觸摸感應(yīng)能力和多點(diǎn)觸摸可行性而得到了廣泛的關(guān)注。通常，觸摸屏被制造成面板并連接到顯示器頂部，以實(shí)現(xiàn)觸摸輸入功能。然而，連接了觸控面板的顯示器是通過(guò)將單獨(dú)制作的觸控面板連接到顯示器而制成的，因此增加了制造成本。而且，由于系統(tǒng)的總體積和總重量增加，則相應(yīng)系統(tǒng)的移動(dòng)性降低，或相應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受限。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于一種液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法，其能夠?qū)嵸|(zhì)上解決因現(xiàn)有技術(shù)的局限或缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法，從而能夠提供一種具有內(nèi)置觸摸傳感器的輕薄的液晶顯示器。本發(fā)明的另一目的是提供一種液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法，從而將具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的電容式觸摸傳感器置于液晶顯示裝置內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測(cè)。本發(fā)明的又一目的是提供一種液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法，由此采用IXD 制造方法來(lái)內(nèi)置觸摸傳感器。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征一部分將在下文進(jìn)行說(shuō)明，一部分對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)通過(guò)閱讀下文是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求的文字部分以及附圖特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的用途，正如此處具體實(shí)施和詳細(xì)描述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置包括液晶層，其位于第一基板和第二基板之間；像素，其設(shè)置在所述第二基板的各個(gè)像素區(qū)域中，以利用像素電極和連接到公共線的公共電極來(lái)將水平電場(chǎng)施加到所述像素區(qū)域中的所述液晶層，所述像素電極由連接到選通線和數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管來(lái)提供數(shù)據(jù)信號(hào)；觸摸傳感器，其設(shè)置在所述第二基板上的一組像素和另一組像素之間的各個(gè)空間內(nèi)，所述觸摸傳感器通過(guò)與觸摸所述第一基板的觸摸體形成觸摸電容器來(lái)檢測(cè)觸摸；以及讀取線，其用于輸出來(lái)自所述觸摸傳感器的傳感信號(hào)，其中，所述觸摸傳感器包括設(shè)置在所述第二基板上以與所述觸摸體形成所述傳感電容器的傳感電極；第一傳感器選通線和第二傳感器選通線；響應(yīng)于所述第一傳感器選通線的控制而向所述傳感電極提供傳感驅(qū)動(dòng)電壓的第一傳感器薄膜晶體管；以及第二傳感器薄膜晶體管，其響應(yīng)于所述第二傳感器選通線的控制而提供作為所述傳感信號(hào)的所述傳感電極的電荷。優(yōu)選地，所述第一、第二傳感柵極線被順序驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的另一方面提供了一種驅(qū)動(dòng)內(nèi)置了觸摸顯示器的液晶顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟內(nèi)置有觸摸顯示器的液晶顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟通過(guò)在數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔中驅(qū)動(dòng)選通線和數(shù)據(jù)線而將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到多個(gè)像素中；根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)將水平電場(chǎng)施加到各個(gè)像素的液晶層；以及根據(jù)形成在觸摸所述液晶顯示裝置的頂部基板的觸摸體與所述觸摸傳感器之間的靜電電容，通過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在一組像素和另一組像素之間的各個(gè)空間內(nèi)的所述觸摸傳感器來(lái)檢測(cè)觸摸，所述檢測(cè)觸摸的步驟包括以下步驟通過(guò)驅(qū)動(dòng)第一傳感器薄膜晶體管而將電源電壓提供給所述觸摸傳感器的傳感電極；以及將觸摸檢測(cè)中生成的所述傳感電極的電荷作為傳感信號(hào)而輸出到讀取線。本發(fā)明的又一方面提供了一種內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟形成選通金屬圖案，該選通金屬圖案包括基板上的像素薄膜晶體管、第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的柵極，以及選通線、公共線、第一傳感器選通線和第二傳感器選通線；形成連接到所述公共線的公共電極；在具有所述選通金屬圖案和所述公共電極的所述基板上形成柵絕緣層；在所述柵絕緣層上分別形成所述像素、所述第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的半導(dǎo)體層；形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括在形成有所述半導(dǎo)體層的所述柵絕緣層上的所述像素薄膜晶體管、所述第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的源極和漏極，以及數(shù)據(jù)線、電源線和讀取線；形成鈍化層以覆蓋所述數(shù)據(jù)金屬圖案；在所述鈍化層中形成多個(gè)接觸孔；在所述鈍化層上形成像素電極，以通過(guò)所述接觸孔連接到所述像素薄膜晶體管的所述漏極，從而利用所述公共電極形成水平電場(chǎng)；以及與所述選通線、所述公共線或所述像素電極一道形成傳感電極。應(yīng)當(dāng)理解，關(guān)于本發(fā)明的上述一般性描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性和解釋性的，旨在對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明提供深入的解釋。


附圖用于提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解并且加入和構(gòu)成了本申請(qǐng)的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式并與文字說(shuō)明共同解釋本發(fā)明的原理。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的垂直多面體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的示意性框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的液晶顯示裝置的單幀配置圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的局部像素的等效電路圖；圖5是圖4所示的等效電路被驅(qū)動(dòng)的波形圖；圖6是圖4所示的液晶顯示裝置的等效電路的TFT基板的布局圖；圖7是沿著圖6所示的截線1-1’和11-11’所截的TFT基板的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其示例在附圖中示出。全部附圖盡可能采用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或相似的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的垂直多面體結(jié)構(gòu)的示意圖。參照?qǐng)D1，液晶顯示(IXD)裝置包括頂部基板50、底部基板60和設(shè)置在頂部基板 50和底部基板60之間的液晶層70。底部基板60上形成有包括多個(gè)像素PX的薄膜晶體管(TFT)基板和多個(gè)觸摸傳感器TS。此時(shí)，各個(gè)觸摸傳感器TS被設(shè)置到相鄰像素組之間的各個(gè)空間內(nèi)，各像素組包括多個(gè)像素。也就是說(shuō)，多個(gè)像素PX位于彼此相鄰的觸摸傳感器TS之間。每個(gè)像素PX通過(guò)向液晶層70施加水平電場(chǎng)，以平面開(kāi)關(guān)(IPS in-plane switching)模式或邊緣場(chǎng)開(kāi)關(guān) (fringe field switching)模式來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶層70。為此，每個(gè)像素PX包括通過(guò)連接到選通線和數(shù)據(jù)線的TFT來(lái)被提供數(shù)據(jù)信號(hào)的像素電極，以及被提供公共電壓以與像素電極一起將水平電場(chǎng)施加到液晶層70的公共電極。由于底部基板60的每個(gè)像素PX都向液晶層 70施加了水平電場(chǎng)，因此頂部基板50不再需要用于驅(qū)動(dòng)液晶層的電極。頂部基板50上形成了用于限定像素PX的黑底，以及包括分別與像素PX對(duì)應(yīng)的紅色、綠色和藍(lán)色濾色器的濾色器陣列。此外，LCD裝置還包括分別連接到頂部基板50和底部基板60的外表面并且光軸相互正交的頂部偏光板和底部偏光板，以及分別提供在與液晶接觸的內(nèi)表面上以設(shè)置液晶的預(yù)傾角的頂部配向?qū)雍偷撞颗湎驅(qū)?。如果用戶通過(guò)導(dǎo)電觸摸體(例如人體、手寫(xiě)筆等)觸摸頂部基板50的表面，則觸摸體與底部基板60上的觸摸傳感器TS通過(guò)將頂部基板50和液晶層70置于觸摸體與觸摸傳感器TS之間而形成電容(即傳感電容器Cf)。觸摸傳感器TS根據(jù)傳感電容器Cf的形成來(lái)檢測(cè)電容變化，然后輸出指示相應(yīng)觸摸的傳感器信號(hào)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的示意性框圖。參照?qǐng)D2，IXD裝置包括具有多個(gè)內(nèi)置觸摸傳感器TS和多個(gè)像素PX的IXD面板10、用于驅(qū)動(dòng)IXD面板10的多條選通線GL的選通驅(qū)動(dòng)器12、用于驅(qū)動(dòng)IXD面板10的多條數(shù)據(jù)線DL的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14、用于驅(qū)動(dòng)LCD面板10的傳感器選通線SGL的傳感器選通驅(qū)動(dòng)器16、以及用于通過(guò)監(jiān)控IXD面板10的讀取線ROL的輸出來(lái)檢測(cè)觸摸的讀取電路18?？蛇x地，在圖2中，讀取電路18置于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14之內(nèi)和/或傳感器選通驅(qū)動(dòng)器16置于選通驅(qū)動(dòng)器12之內(nèi)。傳感器選通驅(qū)動(dòng)器16可以位于與選通驅(qū)動(dòng)器12相對(duì)的一側(cè)。IXD面板10包括多個(gè)像素PX，其通過(guò)多條選通線GL與多條數(shù)據(jù)線DL相交叉而被限定。此外，每個(gè)觸摸傳感器TS均被設(shè)置在一組像素PX與另一組像素PX之間的空間內(nèi)。 由一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb驅(qū)動(dòng)的觸摸傳感器TS利用電容來(lái)檢測(cè)觸摸，然后將傳感信號(hào)輸出到讀取線R0L。首先驅(qū)動(dòng)一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb中的第一傳感器選通線 SGLa,以確定向相應(yīng)的觸摸傳感器TS提供傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd的持續(xù)時(shí)間。然后驅(qū)動(dòng)第二傳感器選通線SGLb，以確定從相應(yīng)的觸摸傳感器TS向讀取線ROL輸出傳感信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。讀取線ROL設(shè)置在一組數(shù)據(jù)線DL與另一組數(shù)據(jù)線DL之間的各個(gè)空間內(nèi)，與相應(yīng)的數(shù)據(jù)線DL平行，并且連接到設(shè)置在垂直方向上的多個(gè)觸摸傳感器TS。一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb設(shè)置在一組選通線GL與另一組選通線GL之間的各個(gè)空間內(nèi)，與相應(yīng)的選通線GL平行，并且連接到設(shè)置在水平方向上的多個(gè)觸摸傳感器TS。多條傳感器選通線SGL 被獨(dú)立地逐條驅(qū)動(dòng)?；蛘?，如果多條傳感器選通線SGL由預(yù)定數(shù)量單元進(jìn)行分組，則預(yù)定數(shù)量的第一傳感器選通線SGLa被共同驅(qū)動(dòng)，并且預(yù)定數(shù)量的第二傳感器選通線SGLb被共同驅(qū)動(dòng)。由于多個(gè)觸摸傳感器TS以矩陣形式布置，因此可以同時(shí)檢測(cè)多點(diǎn)觸摸。如圖3所示，驅(qū)動(dòng)IXD面板10，使得幀間隔IF被分為用于將數(shù)據(jù)存入像素PX的數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔DWM，以及用于驅(qū)動(dòng)觸摸傳感器TS的觸摸傳感間隔TSM。例如，參照?qǐng)D3 (A)， 幀IF可被分為用于前半部分的通過(guò)掃描多條選通線GL而將數(shù)據(jù)信號(hào)存入多個(gè)像素PX的數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔DWM，以及用于后半部分的通過(guò)掃描多條傳感器選通線SGLa和SGLb來(lái)驅(qū)動(dòng)觸摸傳感器TS的觸摸傳感間隔TSM。同時(shí)，參照?qǐng)D3⑶，幀IF被分為多個(gè)水平間隔(如水平線)，使得數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔DWM和觸摸傳感間隔TSM能夠相互交替。在數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔DWM中，選通驅(qū)動(dòng)器12順序驅(qū)動(dòng)多條選通線GL。每當(dāng)選通線GL 被驅(qū)動(dòng)時(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器14向多條數(shù)據(jù)線DL提供數(shù)據(jù)信號(hào)。在觸摸傳感間隔TSM中，傳感器選通驅(qū)動(dòng)器順序驅(qū)動(dòng)第一傳感器選通線SGLa和第二傳感器選通線SGLb。并且，讀取電路18通過(guò)從經(jīng)由讀取線ROL檢測(cè)到了觸摸的觸摸傳感器TS接收傳感信號(hào)輸入，以檢測(cè)觸摸和觸摸位置。在此過(guò)程中，讀取電路18通過(guò)對(duì)單位時(shí)間的讀取線ROL的輸出電流進(jìn)行集成而檢測(cè)觸摸。讀取電路18基于讀取線ROL的位置信息(如X坐標(biāo))以及被驅(qū)動(dòng)的一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb的位置信息(如Y坐標(biāo))來(lái)檢測(cè)觸摸位置(如XY坐標(biāo))。并且，讀取電路18能夠經(jīng)由觸摸傳感器TS和讀取線ROL來(lái)同時(shí)檢測(cè)發(fā)生在不同點(diǎn)處的多點(diǎn)觸摸。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置的局部像素的等效電路圖。圖5是圖4所示的等效電路被驅(qū)動(dòng)的波形圖。參照?qǐng)D4，IXD裝置包括多個(gè)像素PX，以及設(shè)置在一組像素PX與另一組像素PX之間的各個(gè)空間內(nèi)的電容式的觸摸傳感器TS。每個(gè)像素PX包括設(shè)置在由相交的選通線GLi和數(shù)據(jù)線DL限定的每個(gè)像素區(qū)域中的像素TFT Tpx，連接在像素TFT Tpx與公共線CLi之間的液晶電容器Clc，以及連接在像素TFT Tpx與公共線CLi之間并且平行于液晶電容器Clc的存儲(chǔ)電容器Cst。特別地，選通線GLi和公共線CLi通過(guò)使像素區(qū)域位于它們之間而形成為相互平行。液晶電容器Clc包括連接到像素TFT Tpx的像素電極，連接到公共線CLi的公共電極，以及由像素電極和公共電極施加了水平電場(chǎng)的液晶層。此外，存儲(chǔ)電容器Cst形成為通過(guò)在像素電極和公共電極之間設(shè)置絕緣層，使得像素和公共電極相互交疊。如圖5所示，在數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔DWM中，響應(yīng)于來(lái)自對(duì)應(yīng)選通線GLi的選通信號(hào)的選通導(dǎo)通電壓Von，像素TFT Tpx提供來(lái)自數(shù)據(jù)線DL的待存儲(chǔ)到液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst的數(shù)據(jù)信號(hào)DS。液晶由存儲(chǔ)在液晶電容器Clc中的數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。并且，存儲(chǔ)電容器Cst使得液晶電容器Clc能夠穩(wěn)定地保持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。觸摸傳感器TS設(shè)置在選通線GLi與下一級(jí)的存儲(chǔ)線(圖中未示出)之間的空間內(nèi)。觸摸傳感器TS包括用于與觸摸體共同形成傳感電容器Cf的傳感電極20，一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb，響應(yīng)于第一傳感器選通線SGLa的控制而在電源線PL (或公共線CLi) 與傳感電極20的一個(gè)端部之間形成一電流通路的第一傳感器TFTTswl，響應(yīng)于第二傳感器選通線SGLb的控制而在讀取線ROL與傳感電極20的另一端部之間形成另一電流通路的第二傳感器TFT Tsw20特別地，根據(jù)觸摸點(diǎn)的大小，將觸摸傳感器TS設(shè)置在一組η個(gè)像素(η 為自然數(shù))與另一組η個(gè)像素之間的空間內(nèi)。例如，當(dāng)觸摸點(diǎn)的線寬約為4mm時(shí)，觸摸傳感器TS可以設(shè)置在50個(gè)像素與50個(gè)像素之間的空間內(nèi)。一對(duì)傳感器選通線SGLa和SGLb形成為與選通線GLi平行。并且，傳感電極20以被觸摸傳感器單元分開(kāi)的方式形成在傳感器選通線SGLa和SGLb之間。通過(guò)在電源線PL 和讀取線ROL之間設(shè)置多條數(shù)據(jù)線DL，使得電源線PL和讀取線ROL形成為與數(shù)據(jù)線DL平行。在第一傳感器TFT Tswl中，柵極連接到第一傳感器選通線SGLa，源極連接到電源線PL或公共線CLi，并且漏極連接到傳感電極20的一個(gè)端部。源極和漏極可以根據(jù)電流方向而相互調(diào)換。第一傳感器TFT Tswl響應(yīng)于提供給第一傳感器選通線SGLa的選通信號(hào)而將來(lái)自電源線PL的傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd提供給傳感電極20。第一傳感器TFT可以連接到公共線CLi而不連接到電源線PL，并且將公共電壓作為傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd提供給傳感電極20。 此時(shí)，電源線PL可以省略。在第二傳感器TFT Tsw2中，柵極連接到第二傳感器選通線SGLb，源極連接到讀取線R0L，并且漏極連接到傳感電極20的另一端部。源極和漏極可以根據(jù)電流方向而相互調(diào)換。一旦形成了觸摸電容器Cf，則第二傳感器TFT Tsw2將與觸摸電容器Cf的大小成比例的傳感信號(hào)輸出到讀取線R0L。特別地，第一傳感器TFT Tswl被圖5所示的觸摸傳感間隔TSM中的第一傳感器選通線SGLa的選通導(dǎo)通電壓Von開(kāi)啟，然后將來(lái)自電源線PL的傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd提供給傳感電極20。當(dāng)傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd被提供給傳感電極20時(shí)，如果LCD裝置的表面被觸摸體觸摸， 則在觸摸體與傳感電極20之間形成傳感電容器Cf。在此過(guò)程中，參照公式1，提供給傳感電極的電荷量Ql取決于傳感電容器Cf的靜電電容與形成在傳感電極20與相鄰線之間的寄生靜電電容Cpara之和與提供給傳感電極20的傳感驅(qū)動(dòng)電壓Vd的乘積。公式1Ql = (Cf+Cpara) XVd
接著，第二傳感器TFT Tsw2被圖5所示的觸摸傳感間隔TSM中的第二傳感器選通線SGLb的選通導(dǎo)通電壓Von開(kāi)啟，然后將對(duì)應(yīng)于因觸摸傳感電極20而在傳感電極20 上產(chǎn)生的電荷量Ql的傳感信號(hào)輸出到讀取線R0L。在此過(guò)程中，如果從讀取電路提供參考電壓Vref給讀取線R0L，則參照公式2，從傳感電極20經(jīng)由第二傳感器TFT Tsw2傳遞到讀取線ROL的電荷量可確定為“傳感電容器Cf的靜電電容以及形成在傳感電極20與相鄰線之間的寄生靜電電容Cpara 二者的總和(Cf+Cpara) ”與“提供給傳感電極20的電源電壓Vd以及提供給讀取線ROL的參考電壓Vref之間的電壓差(Vd-Vref) ”的乘積 (Cf+Cpara)X (Vd-Vref)。公式2Q2 = (Cf+Cpara) X (Vd-Vref)因此，與從第二傳感器TFT Tsw2輸出到讀取線ROL的電荷量Q2成比例的傳感信號(hào)(即輸出電流)被確定為與傳感電容器的靜電電容的大小成比例。讀取電路通過(guò)對(duì)讀取線ROL的輸出電流進(jìn)行集成來(lái)檢測(cè)觸摸。因此，從經(jīng)由第二傳感器TFT Tsw2檢測(cè)到了觸摸的傳感電極20輸出到讀取線ROL 的傳感信號(hào)僅取決于“傳感電容器Cf的靜電電容以及形成在傳感電極20與相鄰線之間的寄生靜電電容Cpara 二者的總和(Cf+Cpara)，，與“提供給傳感電極20的電源電壓Vd以及提供給讀取線ROL的參考電壓Vref之間的電壓差(Vd-Vref) ”，從而能與閾值電壓Vth無(wú)關(guān)地輸出精確的傳感信號(hào)，盡管第二傳感器TFT Tsw2具有不同的閾值電壓Vth。圖6是圖4所示的液晶顯示裝置的等效電路的TFT基板的布局圖。圖7是沿著圖 6所示的切線1-1’和11-11’截開(kāi)的TFT基板的截面圖。參照?qǐng)D6-7，在TFT基板中，公共線CLi、選通線GLi、傳感電極20以及傳感器選通線SGLa和SGLb在底部基板60上相互平行地形成為選通金屬圖案。與選通金屬圖案相交的數(shù)據(jù)線DL和讀取線ROL在柵絕緣層62上相互平行地形成為數(shù)據(jù)金屬圖案。像素TFT Tpx包括從選通線GLi突出的柵極22a、通過(guò)在與柵極2 之間設(shè)置柵絕緣層62而與柵極2 交疊的半導(dǎo)體層Ma、從數(shù)據(jù)線DL突出以與半導(dǎo)體層2 交疊的源極 26a,以及漏極^a，該漏極28a通過(guò)在與半導(dǎo)體層2 的交疊部與源極26a相對(duì)并經(jīng)由鈍化層64的接觸孔40a而連接到像素電極32。半導(dǎo)體層2 包括在源極26a和漏極28a之間形成溝道的有源層，以及設(shè)置在位于源極26a和漏極28a之間的交疊部并用于源極26a和漏極^a的歐姆接觸的歐姆接觸層。連接到公共線CLi的透明公共電極30被設(shè)置在由公共線CLi、選通線GLi和數(shù)據(jù)線DL的交叉而限定的各個(gè)像素區(qū)域中。在柵絕緣層62形成之前，透明公共電極30以與公共線CLi部分交疊的方式形成在已經(jīng)形成有公共線CLi的基板60上。透明像素電極34形成在鈍化層上以與公共電極30交疊。透明像素電極34包括在長(zhǎng)度方向上對(duì)稱(chēng)的、用于通過(guò)與公共電極30共同形成水平電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶層的多個(gè)斜縫34。此外，存儲(chǔ)電容器Cs在像素電極34與公共電極30相互交疊時(shí)生成。在選通線GLi與下一級(jí)的公共線(圖中未示出)之間的空間內(nèi)形成觸摸傳感器， 其包括第一傳感器選通線SGLa、第二傳感器選通線SGLb、傳感電極20、第一傳感器TFT Tswl和第二傳感器TFT Tsw2。第一傳感器選通線SGLa、第二傳感器選通線SGLb和傳感電極20采用柵極金屬與選通線GLi和公共線CLi 一起形成。并且，電源線PL和讀取線ROL采用數(shù)據(jù)金屬與數(shù)據(jù)線 DL 一起形成。傳感電極20可與公共電極30和像素電極34 —起形成。第一傳感器TFT Tswl包括從第一傳感器選通線SGLa突出的柵極22d、通過(guò)在與柵極22d之間設(shè)置柵絕緣層62而與柵極22d交疊的半導(dǎo)體層Md、從電源線PL突出以與半導(dǎo)體層24d交疊的源極沈山以及通過(guò)在與半導(dǎo)體層24d的交疊部處與源極26d相對(duì)而連接到傳感電極20的漏極^d。漏極28d通過(guò)接觸孔40f和接觸電極38d連接到傳感電極20的一個(gè)端部，其中，接觸孔40f貫穿鈍化層64和柵絕緣層62而與傳感電極20的一個(gè)端部交疊，接觸電極38d穿過(guò)接觸孔40f而形成在鈍化層64上。第一傳感器TFT可以連接到公共線CL而不連接到電源線PL。此時(shí)，電源線PL可以省略。第二傳感器TFT Tsw2包括從第二傳感器選通線SGLb突出的柵極22b、通過(guò)在與柵極22b之間設(shè)置柵絕緣層62而與柵極22b交疊的半導(dǎo)體層Mb、從讀取線ROL突出以與半導(dǎo)體層24b交疊的源極^b，以及通過(guò)在與半導(dǎo)體層24b的交疊部處與源極26b相對(duì)而連接到傳感電極20的漏極^b。漏極28b通過(guò)接觸孔40g和接觸電極38e而連接到傳感電極 20的另一端部，其中，接觸孔40g貫穿鈍化層64和柵絕緣層62而與傳感電極20的另一端部交疊，接觸電極38e穿過(guò)接觸孔40g而形成在鈍化層64上。圖6-7所示的TFT基板的制造方法如下所述。首先，在基板上形成選通金屬圖案。特別地，選通金屬圖案包括選通線GLi、公共線CLi、傳感電極20、第一傳感器選通線SGLa、第二傳感器選通線SGLb、像素TFT Tpx的柵極22a、第一傳感器TFT Tswl的柵極22d和第二傳感器TFT Tsw2的柵極22b。在每個(gè)像素區(qū)域形成連接到公共線CLi的透明電極30。在包括公共電極30的基板60上形成柵絕緣層62。然后在柵絕緣層62上形成半導(dǎo)體圖案，其包括像素TFT Tpx的半導(dǎo)體層Ma、第一傳感器TFT Tswl的半導(dǎo)體層Md和第二傳感器TFT Tsw2的半導(dǎo)體層Mb。在已經(jīng)形成有半導(dǎo)體圖案的柵絕緣層62上形成數(shù)據(jù)金屬圖案。此時(shí)，數(shù)據(jù)金屬圖案包括數(shù)據(jù)線DL、讀取線R0L、電源線PL、像素TFT Tpx的源極26a和漏極^a、第一傳感器 TFT Tswl的源極26d和漏極觀山以及第二傳感器TFT Tsw2的源極26b和漏極^b。在已經(jīng)形成有數(shù)據(jù)金屬圖案的柵絕緣層62上形成鈍化層64。并且隨后形成貫穿鈍化層64的接觸孔40a，和分別貫穿鈍化層64和柵絕緣層62的接觸孔40f和40g。然后，在鈍化層64上形成包括像素電極32和接觸電極38d、38e的透明導(dǎo)電圖案。因此，根據(jù)本發(fā)明的LCD裝置可以具有如上的采用TFT基板制造方法的內(nèi)置觸摸傳感器。同時(shí)，在圖6-7中，采用例如透明公共電極30和具有與公共電極30絕緣地交疊的多個(gè)斜縫34的透明像素電極32來(lái)形成水平電場(chǎng)?；蛘?，可以形成另一像素結(jié)構(gòu)，使得公共電極和像素電極形成為指形，以通過(guò)相互交替的公共電極和像素電極的指部來(lái)形成水平電場(chǎng)。此時(shí)，指形的公共電極或像素電極可以由不透明金屬形成。如上所述，本發(fā)明提供了下面的效果和/或優(yōu)點(diǎn)。第一，本發(fā)明被配置成具有置于TFT(薄膜晶體管)基板內(nèi)的觸摸傳感器，從而保證其輕薄特性，并降低制造成本。第二，本發(fā)明包括矩陣式觸摸傳感器，從而能檢測(cè)多點(diǎn)觸摸。
第三，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)化的觸摸傳感器，用于通過(guò)相鄰像素組(各自包括多個(gè)像素)之間的各個(gè)空間處的靜電電容來(lái)檢測(cè)觸摸，從而提高開(kāi)口率(opening ratio)。第四，本發(fā)明采用了如上的TFT基板的制造方法來(lái)制造觸摸傳感器，從而簡(jiǎn)化了整個(gè)流程并降低了制造成本。第五，本發(fā)明通過(guò)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入間隔和觸摸傳感間隔來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置，從而防止因觸摸傳感器的干擾而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降。最后，由于通過(guò)第二傳感器TFT從已經(jīng)檢測(cè)到觸摸的傳感電極輸出到讀取線的傳感信號(hào)取決于傳感電容器的靜電電容以及寄生靜電電容(Cpara) 二者的總和(Cf+Cpara)、 提供給傳感電極的電源電壓以及提供給讀取線的參考電壓的電壓差(Vd-Vref)，因此無(wú)論第二傳感器TFT的閾值電壓(Vth)如何，都可以輸出精確的傳感信號(hào)。顯而易見(jiàn)，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種更改和變化。因此，本發(fā)明涵蓋了落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的各種更改和變化。本申請(qǐng)要求2010年6月25日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. P10-2010-0060844的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用合并其全文到本申請(qǐng)中。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其包括液晶層，其位于第一基板和第二基板之間；像素，其設(shè)置在所述第二基板的各個(gè)像素區(qū)域中，以利用像素電極和連接到公共線的公共電極來(lái)將水平電場(chǎng)施加到所述像素區(qū)域中的所述液晶層，其中經(jīng)由連接到選通線和數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管向所述像素電極提供數(shù)據(jù)信號(hào)；觸摸傳感器，其設(shè)置在所述第二基板上的一組像素和另一組像素之間的各個(gè)空間內(nèi)， 所述觸摸傳感器通過(guò)與觸摸所述第一基板的觸摸體形成觸摸電容器來(lái)檢測(cè)觸摸；以及讀取線，其用于輸出來(lái)自所述觸摸傳感器的傳感信號(hào)，其中，所述觸摸傳感器包括設(shè)置在所述第二基板上以與所述觸摸體形成所述傳感電容器的傳感電極；第一傳感器選通線和第二傳感器選通線；響應(yīng)于所述第一傳感器選通線的控制而向所述傳感電極提供傳感驅(qū)動(dòng)電壓的第一傳感器薄膜晶體管；以及第二傳感器薄膜晶體管，其響應(yīng)于所述第二傳感器選通線的控制而提供作為所述傳感信號(hào)的所述傳感電極的電荷。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線被順序驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述傳感信號(hào)的大小與所述傳感電容器的電容Cf成比例。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述傳感信號(hào)與所述傳感電容器的電容Cf和所述傳感電極的寄生靜電電容Cpara二者的總和(Cf+Cpara)、以及提供給所述傳感電極的所述傳感驅(qū)動(dòng)電壓和提供給所述讀取線的參考電壓之間的電壓差 (Vd-Vref)成比例。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述傳感電極和所述第一傳感器選通線以及第二傳感器選通線由與所述選通線相同的柵金屬而制成，或者所述傳感電極由與所述公共電極或所述像素電極相同的金屬而制成。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述第一傳感器薄膜晶體管包括連接到所述第一傳感器選通線的柵極；連接到電源線或所述公共線的源極； 以及連接到所述傳感電極的漏極，并且其中所述第二傳感器薄膜晶體管包括連接到所述第二傳感器選通線的柵極；連接到所述讀取線的源極；以及連接到所述傳感電極的漏極。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述傳感電極以所述觸摸傳感器為單位而被獨(dú)立地形成，其中通過(guò)在所述讀取線之間設(shè)置多條數(shù)據(jù)線而使所述讀取線形成為與所述數(shù)據(jù)線相互平行，從而連接到設(shè)置在長(zhǎng)度方向上的多個(gè)觸摸傳感器， 并且其中所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線形成為與所述選通線平行，以連接到設(shè)置在寬度方向上的多個(gè)觸摸傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中各條所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線共同連接到至少一條其它第一傳感器選通線和第二傳感器選通線。
9.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置還包括選通驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)所述選通線；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)所述數(shù)據(jù)線；讀取電路，其用于使用從所述讀取線輸出的所述傳感信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述觸摸，所述讀取電路根據(jù)所述讀取線以及所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線的位置信息來(lái)檢測(cè)所述觸摸的位置；以及傳感器選通驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中所述讀取電路置于所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)，并且其中所述傳感器選通驅(qū)動(dòng)器置于所述選通驅(qū)動(dòng)器內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中，在數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔中，所述選通驅(qū)動(dòng)器和所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)所述選通線和所述數(shù)據(jù)線，并且其中，在觸摸傳感間隔中，所述傳感器選通驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中幀被分為所述數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔和所述觸摸傳感間隔。
13.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置，其中幀被分為多個(gè)水平間隔單元，以使得所述數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔和所述觸摸傳感間隔在各個(gè)水平間隔中相互交替。
14.一種驅(qū)動(dòng)內(nèi)置有觸摸顯示器的液晶顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟 通過(guò)在數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔中驅(qū)動(dòng)選通線和數(shù)據(jù)線而將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到多個(gè)像素中； 根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)將水平電場(chǎng)施加到各個(gè)像素的液晶層；以及根據(jù)形成在觸摸所述液晶顯示裝置的頂部基板的觸摸體與所述觸摸傳感器之間的靜電電容，通過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在一組像素和另一組像素之間的各個(gè)空間內(nèi)的所述觸摸傳感器來(lái)檢測(cè)觸摸，所述檢測(cè)觸摸的步驟包括以下步驟通過(guò)驅(qū)動(dòng)第一傳感器薄膜晶體管而將電源電壓提供給所述觸摸傳感器的傳感電極；以及將觸摸檢測(cè)中生成的所述傳感電極的電荷作為傳感信號(hào)而輸出到讀取線。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中幀被分為所述數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔和所述觸摸傳感間隔。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中幀被分為多個(gè)水平間隔單元，使得所述數(shù)據(jù)寫(xiě)入間隔和所述觸摸傳感間隔在各個(gè)水平間隔中相互交替。
17.—種制造內(nèi)置有觸摸傳感器的液晶顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟形成選通金屬圖案，該選通金屬圖案包括基板上的像素薄膜晶體管、第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的柵極，以及選通線、公共線、第一傳感器選通線和第二傳感器選通線；形成連接到所述公共線的公共電極；在具有所述選通金屬圖案和所述公共電極的所述基板上形成柵絕緣層； 在所述柵絕緣層上分別形成所述像素、所述第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的半導(dǎo)體層；形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括在形成有所述半導(dǎo)體層的所述柵絕緣層上的所述像素薄膜晶體管、所述第一傳感器薄膜晶體管和第二傳感器薄膜晶體管的源極和漏極，以及數(shù)據(jù)線、電源線和讀取線；形成鈍化層以覆蓋所述數(shù)據(jù)金屬圖案；在所述鈍化層中形成多個(gè)接觸孔；在所述鈍化層上形成像素電極以通過(guò)所述接觸孔連接到所述像素薄膜晶體管的所述漏極，從而與所述公共電極形成水平電場(chǎng)；以及與所述選通線、所述公共線或所述像素電極一道形成傳感電極。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一傳感器薄膜晶體管的所述柵極、所述源極和所述漏極分別連接到所述第一傳感器選通線、所述電源線和所述傳感電極的一個(gè)端部，并且其中所述第二傳感器薄膜晶體管的所述柵極、所述源極和所述漏極分別連接到所述第二傳感器選通線、所述讀取線和所述傳感電極的另一端部。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中針對(duì)各個(gè)觸摸傳感器獨(dú)立地形成所述傳感電極， 其中通過(guò)在所述讀取線和所述電源線之間設(shè)置多條數(shù)據(jù)線來(lái)使得所述讀取線和所述電源線形成為與所述數(shù)據(jù)線平行，以連接到設(shè)置在長(zhǎng)度方向上的多個(gè)觸摸傳感器，并且其中所述第一傳感器選通線和第二傳感器選通線形成為與所述選通線平行，以連接到設(shè)置在寬度方向上的多個(gè)觸摸傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有內(nèi)置觸摸傳感器的液晶顯示裝置及其驅(qū)動(dòng)和制造方法。本發(fā)明包括液晶層，位于第一、第二基板之間；像素，設(shè)置在第二基板上以將水平電場(chǎng)施加到所述液晶層；觸摸傳感器，設(shè)置在第二基板上，通過(guò)與接觸第一基板的觸摸體形成觸摸電容器來(lái)檢測(cè)觸摸；以及讀取線，用于輸出來(lái)自觸摸傳感器的傳感信號(hào)。觸摸傳感器包括設(shè)置在第二基板上以與觸摸體形成傳感電容器的傳感電極；第一傳感器選通線和第二傳感器選通線；響應(yīng)于第一傳感器選通線的控制而向傳感電極提供傳感驅(qū)動(dòng)電壓的第一傳感器薄膜晶體管；以及第二傳感器薄膜晶體管，其響應(yīng)于第二傳感器選通線的控制而提供作為所述傳感信號(hào)的所述傳感電極的電荷。
文檔編號(hào)G09G3/36GK102298473SQ20101058807
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者鄭志炫, 金哲世 申請(qǐng)人:樂(lè)金顯示有限公司