專利名稱：內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動和制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示設備，更特別地，涉及一種可減少重量和厚度的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。
背景技術：
如今，通過觸摸各種顯示設備的屏幕來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入的觸摸屏廣泛地用作計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入設備。觸摸屏使用戶能夠用手或者使用觸筆簡單地觸摸屏幕以便移動或者選擇顯示的數(shù)據(jù)，因而容易由所有年齡的男女使用。觸摸屏感測在顯示設備的屏幕上產生的觸摸和觸摸位置，并輸出觸摸數(shù)據(jù)，并且計算機系統(tǒng)分析該觸摸數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。作為顯示設備，主要使用平板顯示設備，比如液晶顯示(IXD)設備、等離子體顯示面板(PDP)設備或者有機發(fā)光二極管(OLED)設備。對于觸摸屏的類型，根據(jù)感測原理，存在電阻型、電容型、紅外型、超聲波型和電磁型。在這些類型之中，電阻型和電容型就制造成本而言是有益的，因而得到廣泛使用。電阻型觸摸屏通過感測由于觸摸壓力導致在上和下電阻膜(透明導電膜)之間發(fā)生接觸而產生的電壓變化，來識別觸摸。然而，電阻型觸摸屏的不利之處在于，觸摸屏或者顯示設備由于該觸摸壓力而容易受到損壞，并且由于電阻膜之間的空氣層的光散射效應而降低了光透射率。電容型觸摸屏彌補了電阻型觸摸屏的缺點，其通過感測由于當使用導體(比如人體或者觸筆)進行觸摸時使少量電荷移動到觸摸點而產生的電容變化，來識別觸摸。電容型觸摸屏使用鋼化玻璃，具有高耐用性、高光透射率、和出色的觸摸感測能力，因此能夠實現(xiàn)多觸摸感測，并因而受到關注。一般來講，觸摸屏以面板的形狀制造，并被附接到顯示設備的上表面，由此來實現(xiàn)觸摸輸入功能。然而，由于與顯示設備分開地制造觸摸面板、然后將該觸摸面板附接到顯示設備上，這種附接有觸摸面板的顯示設備增加了制造成本，并增加了系統(tǒng)的總厚度和重量， 由此導致移動性的降低或設計限制。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明旨在提供一種內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。本發(fā)明的一個目的是提供一種可減少重量和厚度的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種簡化了觸摸傳感器結構并能夠實現(xiàn)多觸摸感測的內置有電容型觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種使用液晶顯示設備的制造工藝制造的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。為了實現(xiàn)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的用途，如這里具體化和廣義描述的，一種內置有多個觸摸傳感器的液晶顯示設備包括在上基板和下基板之間插入的液晶層；在所述下基板的像素區(qū)域中分別形成的多個像素，所述多個像素的每一個包括 將水平電場施加到該液晶層的像素電極和公共電極、與柵線和數(shù)據(jù)線連接以驅動所述像素電極的像素薄膜晶體管、以及與所述柵線和公共線連接以驅動所述公共電極的公共薄膜晶體管；所述多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器在觸摸所述上基板的物體與所述公共電極之間形成感測電容器，以感測觸摸，然后輸出感測信號；傳感器電源線，其用于將感測驅動電壓提供到各個觸摸傳感器；用于從各個觸摸傳感器輸出感測信號的讀出線；以及與所述柵線平行地形成的傳感器柵線，其中每個觸摸傳感器包括在多個像素中形成的所述公共電極；第一傳感器薄膜晶體管，其用于響應于對前一傳感器柵線的控制，利用來自相應傳感器電源線的感測驅動電壓對所述公共電極充電；以及第二傳感器薄膜晶體管，其用于響應于對當前傳感器柵線的控制，將所述感測信號從所述公共電極輸出到相應的讀出線。在本發(fā)明的另一方面中，一種內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備包括在上基板和下基板之間插入的液晶層；在所述下基板的像素區(qū)域中分別形成的多個像素，所述多個像素的每一個包括將水平電場施加到該液晶層的像素電極和公共電極、與柵線和數(shù)據(jù)線連接以驅動所述像素電極的像素薄膜晶體管、以及與所述柵線和公共線連接以驅動所述公共電極的公共薄膜晶體管；所述多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器在觸摸所述上基板的物體與所述公共電極之間形成感測電容器，以感測觸摸，然后輸出感測信號；讀出線，其用于將感測驅動電壓提供到所述觸摸傳感器，并且從各個觸摸傳感器輸出所述感測信號；以及與柵線平行地形成的傳感器柵線，其中每個觸摸傳感器包括在多個像素中形成的所述公共電極；以及傳感器薄膜晶體管，其響應于對相應傳感器柵線的控制，利用來自相應讀出線的感測驅動電壓對所述公共電極充電，然后將所述感測信號從所述公共電極輸出到相應的讀出線。在本發(fā)明的又一方面中，一種用于驅動內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法包括在數(shù)據(jù)記錄期間，通過驅動柵線和數(shù)據(jù)線在多個像素中存儲數(shù)據(jù)，并使用每個像素的像素電極和公共電極，將基于該數(shù)據(jù)的水平電場施加到液晶層；和在觸摸感測期間，通過驅動以多個像素為單位形成的公共電極，利用在觸摸所述液晶顯示設備的上基板的物體與所述公共電極之間形成的感測電容器經由觸摸傳感器來感測觸摸，其中經由觸摸傳感器進行的觸摸感測包括通過驅動所述觸摸傳感器的第一傳感器薄膜晶體管，將感測驅動電壓從傳感器電源線提供到所述觸摸傳感器的公共電極；和通過驅動所述觸摸傳感器的第二傳感器薄膜晶體管，將通過所述觸摸感測而從所述公共電極產生的感測信號輸出到讀出線。在本發(fā)明的再一方面中，一種用于驅動內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法包括在數(shù)據(jù)記錄期間，通過驅動柵線和數(shù)據(jù)線在多個像素中存儲數(shù)據(jù)，并使用每個像素的像素電極和公共電極，將基于該數(shù)據(jù)的水平電場施加到液晶層；和在觸摸感測期間，通過驅動以多個像素為單位形成的公共電極，利用在觸摸所述液晶顯示設備的上基板的物體與所述公共電極之間形成的感測電容器經由觸摸傳感器來感測觸摸，其中經由觸摸傳感器進行的觸摸感測包括響應于提供給傳感器柵線的第一柵極脈沖，允許所述觸摸傳感器的傳感器薄膜晶體管將感測驅動電壓從讀出線提供到所述觸摸傳感器的公共電極；和響應于提供給所述傳感器柵線的第二柵極脈沖，允許所述傳感器薄膜晶體管將通過所述觸摸感測而從所述公共電極產生的感測信號輸出到所述讀出線。在本發(fā)明的又一方面中，一種用于制造內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法包括在基板上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括像素薄膜晶體管的柵極、公共薄膜晶體管的柵極、傳感器薄膜晶體管的柵極、以及柵線、公共線和傳感器柵線；在其上形成有所述柵極金屬圖案的基板上形成柵極介電層；在所述柵極介電層上形成所述像素薄膜晶體管、所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的半導體層；在其上形成有所述半導體層的柵極介電層上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括所述像素薄膜晶體管的源極和漏極、所述公共薄膜晶體管的源極和漏極、所述傳感器薄膜晶體管的源極和漏極、以及數(shù)據(jù)線和讀出線；形成覆蓋所述數(shù)據(jù)金屬圖案的鈍化層，并形成多個接觸孔；以及在所述鈍化層上形成與所述像素薄膜晶體管的漏極連接的像素電極、與所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的漏極連接的公共電極、將所述公共薄膜晶體管的源極與所述公共線相連接的第一接觸電極、以及將所述傳感器薄膜晶體管的柵極與所述傳感器柵線相連接的第二接觸電極，其中電極的所述連接是通過所述多個接觸孔實現(xiàn)的。在本發(fā)明的再一方面中，一種用于制造內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法包括在基板上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括像素薄膜晶體管的柵極、公共薄膜晶體管的柵極、傳感器薄膜晶體管的柵極、以及柵線、公共線和傳感器柵線；在其上形成有所述柵極金屬圖案的基板上形成柵極介電層；在所述柵極介電層上形成所述像素薄膜晶體管、所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的半導體層；在其上形成有所述半導體層的柵極介電層上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括所述像素薄膜晶體管的源極和漏極、所述公共薄膜晶體管的源極和漏極、所述傳感器薄膜晶體管的源極和漏極、以及數(shù)據(jù)線和讀出線；在其上形成有所述數(shù)據(jù)金屬圖案的柵極介電層上形成與所述像素薄膜晶體管的漏極連接的像素電極；形成覆蓋所述像素電極的鈍化層，并形成多個接觸孔；以及在所述鈍化層上形成與所述公共薄膜晶體管和傳感器薄膜晶體管的漏極連接的公共電極、將所述公共薄膜晶體管的源極與所述公共線相連接的第一接觸電極、以及將所述傳感器薄膜晶體管的柵極與所述傳感器柵線相連接的第二接觸電極，其中所述公共電極、第一接觸電極和第二接觸電極的所述連接是通過所述多個接觸孔實現(xiàn)的。應當理解，本發(fā)明前面的概括性描述和下面的詳細描述都是示例性的和解釋性的，意在對要求保護的本發(fā)明提供進一步的解釋。


附圖包含在本申請中構成本申請的一部分，用于給本發(fā)明提供進一步理解。附解了本發(fā)明的實施方式并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的垂直剖面結構的視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的一些像素的等效電路圖；圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的內置有觸摸傳感器的IPS模式液晶顯示設備的框圖；圖4是示出圖3的液晶顯示設備的驅動波形的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的IPS模式液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的一些像素的薄膜晶體管基板的平面圖；圖6A和6B分別是本發(fā)明的薄膜晶體管基板沿圖5的線1_1’和線11-11’獲得的剖視圖；圖7是在根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的內置有觸摸傳感器的FFS模式液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的一些像素的薄膜晶體管基板的平面圖；圖8A和8B分別是本發(fā)明的薄膜晶體管基板沿圖7的線111-111’和線IV-IV’獲得的剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的一些像素的等效電路圖；圖10是示出圖9的觸摸傳感器的驅動波形的視圖；以及圖11是示出當產生對根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備的合適觸摸時的電容的幅度數(shù)據(jù)的曲線圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖，詳細說明內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動方法和制造方法。圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的垂直剖面結構的視圖。圖1的液晶顯示設備包括上基板50、下基板60和在上基板50與下基板60之間形成的液晶層70。在下基板60上形成包括多個像素PX和多個觸摸傳感器TS的薄膜晶體管陣列。 每一觸摸傳感器TS是以多個像素PX為單位形成的。每一像素PX將水平電場施加到液晶層70，由此以面內切換(IPS)模式或者邊緣場切換(FFS)模式驅動液晶層70。為此目的， 每一像素PX包括用于經由與柵線和數(shù)據(jù)線連接的薄膜晶體管接收數(shù)據(jù)信號的像素電極， 和用于接收公共電壓并與像素電極一起將水平電場施加到液晶層70的公共電極。尤其是， 該公共電極以多個像素為單位被圖案化，并且在數(shù)據(jù)記錄期間用作公共電極，而在觸摸感測期間用作用于感測電容型觸摸的感測電極。由于下基板60的每一像素PX將水平電場施加到液晶層70、并因而上基板50不需要驅動液晶層70的電極，因此可以使用在下基板60 上形成的公共電極執(zhí)行電容型的觸摸感測。在上基板50上形成濾色器陣列，該濾色器陣列包括限定像素PX的黑矩陣和與各個像素PX相對應的紅色、綠色、藍色濾色器。液晶顯示設備進一步包括上和下偏振板以及上和下取向膜，該上和下偏振板的光軸彼此正交，并且上和下偏振板被貼附到上和下基板50和60的外表面，該上和下取向膜形成在上和下基板50 和60的接觸液晶的內表面上，用于設置液晶的預傾角。當用戶通過導電體(比如人體或者觸筆)觸摸上基板50的表面時，在將上基板50 和液晶層70插在該導電體和觸摸傳感器TS之間的條件下，該導電體與下基板60的觸摸傳感器TS形成感測電容器Cf。由于形成了感測電容器Cf，觸摸傳感器TS感測電容變化，并輸出表示觸摸的感測信號。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的一些像素的等效電路圖。圖2的液晶顯示設備包括多個像素和觸摸傳感器TS，每個觸摸傳感器TS是以多個像素為單位形成的。在將多條數(shù)據(jù)線DL插在傳感器電源線PL和讀出線ROL之間的條件下，將多條柵線GL和多條數(shù)據(jù)線DL形成為彼此交叉，與每一柵線GL平行地形成公共線CL 和傳感器柵線SGL，并與數(shù)據(jù)線DL平行地形成傳感器電源線PL和讀出線R0L。每一像素包括像素薄膜晶體管Tpx、公共薄膜晶體管Tcom、以及在像素薄膜晶體管Tpx和公共電極32之間并聯(lián)連接的液晶電容器Clc和存儲電容器Cst。液晶電容器Clc 包括與像素薄膜晶體管Tpx連接的像素電極30、與公共薄膜晶體管Tcom連接的公共電極 32、和在像素電極30與公共電極32之間的液晶層。存儲電容器Cst是通過在將介電層插在像素電極30與公共電極32之間的條件下使像素電極30和公共電極32交疊而形成的。 像素電極30是以每一像素為單位形成的，但是公共電極32是以多個像素為單位或以每一觸摸傳感器為單位形成的。公共電極32在數(shù)據(jù)記錄期間用作液晶的公共電極，在觸摸感測期間用作觸摸傳感器TS的感測電極。像素薄膜晶體管Tpx響應于柵線GL的柵極信號，將數(shù)據(jù)信號從數(shù)據(jù)線DL提供到像素電極30。同時，響應于與像素薄膜晶體管Tpx相同的柵線 GL的柵極信號，公共薄膜晶體管Tcom將公共電壓從公共線CL提供到公共電極32。由此， 在數(shù)據(jù)記錄期間，利用與公共電壓和數(shù)據(jù)信號之間的差值對應的電壓對液晶電容器Clc和存儲電容器Cst充電，從而液晶電容器Clc根據(jù)充電電壓驅動液晶，而存儲電容器Cst穩(wěn)定地保持液晶電容器Clc的充電電壓。觸摸傳感器TS包括與柵線GL和公共線CL平行地形成的傳感器柵線SGL，在將多條數(shù)據(jù)線DL插在傳感器電源線PL與讀出線ROL之間的條件下與數(shù)據(jù)線DL平行地形成的傳感器電源線PL和讀出線R0L，在多個像素中共同形成的公共電極32，在第η-1 (η是自然數(shù))條傳感器柵線SGLn-Ι、傳感器電源線PL和公共電極32之間連接的第一傳感器薄膜晶體管Tsl，以及在第η條傳感器柵線SGLn、讀出線ROL和公共電極32之間連接的第二傳感器薄膜晶體管Ts2。優(yōu)選地，所述第一和第二傳感器薄膜晶體管形成在其中形成有每一觸摸傳感器的多個像素之中的位于兩端的像素中。考慮到大約3 5mm的觸摸點尺寸，觸摸傳感器TS是以多個像素為單位形成的。例如，如果觸摸點的線寬度為大約4mm，則以大約50 個像素為單位形成觸摸傳感器TS。為了確保每一像素具有相同的尺寸，在像素中可以省略公共薄膜晶體管Tcom，其中形成第一和第二傳感器薄膜晶體管Tsl和Ts2。在這種情況下， 在各個像素的每一個中形成兩個薄膜晶體管。第一傳感器薄膜晶體管Tsl的柵極與第η-1條傳感器柵線SGLn-I連接，第一傳感器薄膜晶體管Tsl的源極與傳感器電源線PL連接，而第一傳感器薄膜晶體管Tsl的漏極與公共電極32的一個端子連接。該源極和漏極可以根據(jù)電流方向而互換。第一傳感器薄膜晶體管Tsl響應于對前一傳感器柵線的控制，例如響應于提供給第η-1條傳感器柵線SGLn-I 的柵極信號，利用來自傳感器電源線PL的感測驅動電壓Vd對感測電極32充電。第二傳感器薄膜晶體管Ts2的柵極與第η條傳感器柵線SGLn連接，第二傳感器薄膜晶體管Ts2的源極與讀出線ROL連接，而第二傳感器薄膜晶體管Ts2的漏極與公共電極 32的另一端子連接。該源極和漏極可以根據(jù)電流方向而互換。當形成感測電容器Cf時，第二傳感器薄膜晶體管Ts2響應于對當前傳感器柵線的控制將與感測電容器Cf的尺寸成比例地增加的感測信號輸出到讀出線R0L。以多個像素為單位形成的觸摸傳感器TS通過一對傳感器柵線SGLn-I和SGLn被驅動，感測電容型的觸摸，并將感測信號輸出到讀出線R0L。在觸摸感測期間，當響應于第 n-1條傳感器柵線SGLn-I的柵極信號而導通第一傳感器薄膜晶體管Tsl時，利用來自傳感器電源線PL的感測驅動電壓Vd對觸摸傳感器TS的公共電極32進行充電。其后，當響應于第η條傳感器柵線SGLn的柵極信號而導通第二傳感器薄膜晶體管Ts2時，將來自公共電極32的電壓作為感測信號輸出到讀出線R0L。在這里，當用戶利用導電體(比如人體或者觸筆)觸摸液晶顯示設備的表面時，產生在該導電體和公共電極32之間的感測電容器Cf。 當產生感測電容器Cf時，連接到公共電極32的電容增加，電荷的數(shù)量增加，因而經由第二傳感器薄膜晶體管Ts2從公共電極32輸出到讀出線ROL的感測信號增加，由此表示觸摸。詳細來講，由于多個像素的液晶電容器Clc和存儲電容器Cst并聯(lián)連接到以多個像素為單位形成的公共電極32，因此連接到公共電極32的電容是在數(shù)量上以多個提供的液晶電容器Clc (即m個液晶電容器Cls，m是大于2的正數(shù))的電容與在數(shù)量上以多個提供的存儲電容器Cst的電容的總和(Ctotal = mX (Clc+Cst))。在觸摸期間，當形成感測電容器Cf時，連接到公共電極的電容被升高到總電容Ctotal與感測電容器Cf的電容的總和 (Cf+Ctotal)。因此，在觸摸期間，由于連接到公共電極32的電容的增加而導致提供給公共電極32的電荷的數(shù)量增加，因而經由第二傳感器薄膜晶體管Ts2從公共電極32輸出到讀出線ROL的感測信號增加，由此表示觸摸。進一步來講，經由第二傳感器薄膜晶體管Ts2從公共電極32輸出到讀出線ROL的感測信號，與在提供給公共電極32的感測驅動電壓Vd和提供給讀出線ROL的參考電壓Vref之間的差值(Vd-Vref)成比例地增加。由于如上所述，經由第二傳感器薄膜晶體管Ts2從觸摸傳感器TS的公共電極32 輸出到讀出線ROL的感測信號是簡單地通過在提供給公共電極32的感測驅動電壓Vd與提供給讀出線ROL的參考電壓Vref之間的差值(Vd-Vref)來確定的，因此盡管第二傳感器薄膜晶體管Ts2的閾值電壓Vth改變了，然而與該閾值電壓Vth無關地輸出精確的感測信號。圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的內置有觸摸傳感器的IPS模式液晶顯示設備的框圖。圖3的液晶顯示設備包括具有多個觸摸傳感器TS連同多個像素的液晶面板10、 用于驅動液晶面板10的多條柵線GL的柵極驅動器12、用于驅動液晶面板10的多條數(shù)據(jù)線DL的數(shù)據(jù)驅動器14、用于驅動液晶面板10的傳感器柵線SGL的傳感器柵極驅動器16、 以及用于將參考電壓Vref提供到液晶面板10的讀出線ROL并監(jiān)測讀出線ROL的輸出以感測觸摸的讀出電路18。在圖3中，可以在將顯示區(qū)域插在讀出電路18與數(shù)據(jù)驅動器14之間的條件下，與數(shù)據(jù)驅動器14相對地設置讀出電路18，或者可以將讀出電路18內置在數(shù)據(jù)驅動器14中。 可以在將顯示區(qū)域插在傳感器柵極驅動器16與柵極驅動器12之間的條件下，與柵極驅動器12相對地設置傳感器柵極驅動器16，或者可以將傳感器柵極驅動器16內置在柵極驅動器12中。液晶面板10包括通過使多條柵線GL和多條數(shù)據(jù)線DL交叉而限定的多個像素、以及多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器是以多個像素為單位形成的。如圖4中所示，液晶面板10的驅動被分成數(shù)據(jù)記錄期間DWM和觸摸感測期間TSM。每一像素包括形成水平電場的像素電極30和公共電極32，在柵線GL、數(shù)據(jù)線DL 和像素電極30之間連接的像素薄膜晶體管Tpx，以及在柵線GL、公共線CL和公共電極32 之間連接的公共薄膜晶體管Tcom。像素電極30是以每一像素為單位形成的，而公共電極 32是以多個像素為單位形成的，并因而在數(shù)據(jù)記錄期間DWM用作液晶的公共電極，而在觸摸感測期間TSM用作觸摸傳感器TS的感測電極。像素薄膜晶體管Tpx響應于柵線GL的柵極信號，將數(shù)據(jù)信號從數(shù)據(jù)線DL提供到像素電極30，而公共薄膜晶體管Tcom響應于與像素薄膜晶體管Tpx相同的柵線GL的柵極信號，將公共電壓從公共線CL提供到公共電極32。 由此，在數(shù)據(jù)記錄期間DWM，每一像素利用由于在提供給公共電極32的公共電壓與提供給像素電極30的數(shù)據(jù)信號之間的差值而導致的水平電場對液晶進行驅動，由此實現(xiàn)灰度級。觸摸傳感器TS包括與柵線GL和公共線CL平行地形成的傳感器柵線SGL，在將多條數(shù)據(jù)線DL插在傳感器電源線PL和讀出線ROL之間的條件下與數(shù)據(jù)線DL平行地形成的傳感器電源線PL和讀出線R0L，在多個像素中共同形成的公共電極32，在第η-1 (η是自然數(shù))條傳感器柵線SGLn-Ι、傳感器電源線PL和公共電極32之間連接的第一傳感器薄膜晶體管Tsl，以及在第η條傳感器柵線SGLn、讀出線ROL和公共電極32之間連接的第二傳感器薄膜晶體管Ts2。在觸摸感測期間TSM，以多個像素為單位形成的觸摸傳感器TS通過一對傳感器柵線SGLn-I和SGLn被驅動，感測電容型觸摸，并將感測信號輸出到讀出線R0L。 在觸摸感測期間，當響應于第η-1條傳感器柵線SGLn-I的柵極信號而導通第一傳感器薄膜晶體管Tsl時，利用來自傳感器電源線PL的感測驅動電壓Vd對觸摸傳感器TS的公共電極 32進行充電。其后，當響應于第η條傳感器柵線SGLn的柵極信號而導通第二傳感器薄膜晶體管Ts2時，將來自公共電極32的電壓作為感測信號輸出到讀出線R0L。在這里，當用戶利用導電體(比如人體或者觸筆)觸摸液晶顯示設備的表面并因而產生感測電容器Cf時，電容增加，因而從公共電極32輸出到讀出線ROL的感測信號增大，由此表示觸摸。傳感器電源線PL和讀出線ROL連接到沿垂直方向布置的多個觸摸傳感器。傳感器柵線SGL與沿水平方向布置的多個觸摸傳感器連接。各條傳感器柵線SGL被獨立驅動，并且多條傳感器柵線SGL共同連接(或者每條傳感器柵線與至少一條傳感器柵線共同連接) 并以這多條傳感器柵線SGL為單位被驅動。觸摸傳感器TS是以矩陣形式布置的，由此能夠同時地實現(xiàn)多觸摸感測。如圖4中所示，液晶面板10的驅動被分成其中在像素中存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄期間 DWM和其中驅動觸摸傳感器TS的觸摸感測期間TSM。一幀IF被分成多個水平周期(水平行)，從而每一水平周期交替地重復數(shù)據(jù)記錄期間DWM和觸摸感測期間TSM。例如，通過在數(shù)據(jù)記錄期間DWM順序地驅動8條柵線GL，將數(shù)據(jù)記錄到8個水平行里，然后通過在觸摸感測期間TSM順序地驅動2條傳感器柵線SGL，由觸摸傳感器TS檢測是否存在觸摸，如圖3 中所示。交替地重復這些數(shù)據(jù)記錄期間DWM和觸摸感測期間TSM。在數(shù)據(jù)記錄期間DWM，柵極驅動器12順序地驅動多條柵線GL，并且每當驅動柵線 GL時，數(shù)據(jù)驅動器14都將數(shù)據(jù)信號提供到多條數(shù)據(jù)線DL。在這里，柵極驅動器12和數(shù)據(jù)驅動器14以比一般周期更快速的周期來驅動柵線GL和數(shù)據(jù)線DL，以將數(shù)據(jù)記錄到各個像素中，由此獲得觸摸感測期間TSM，其中在沒有增加一幀IF的周期的情況下驅動觸摸傳感器TS0
在觸摸感測期間TSM，傳感器柵極驅動器16順序地驅動傳感器柵線SGL，讀出電路 18接收從觸摸傳感器TS經由讀出線ROL輸入的感測信號，由此感測觸摸和觸摸位置。讀出電路18通過每單位時間對讀出線ROL的輸出電流求積分來感測觸摸。此外，讀出電路18 根據(jù)讀出線ROL的位置數(shù)據(jù)(X坐標)和傳感器柵線SGL的位置數(shù)據(jù)(Y坐標)來感測觸摸位置(X和Y坐標)。讀出電路18通過觸摸傳感器TS和讀出線ROL來感測在不同點同時發(fā)生的多觸摸。圖5是用于圖3的IPS模式液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的多個像素的薄膜晶體管基板的平面圖，而圖6A和6B分別是該薄膜晶體管基板沿圖5的線Ι-Γ 和線11-11’獲得的剖視圖。盡管圖5僅僅示出3個像素，但是中央的像素可以重復大約m次，使得像素的長度是3 5mm。沿線I-I，獲得的剖視圖6A示出從像素薄膜晶體管Tpx到公共薄膜晶體管Tcom 的橫截面，沿線Π-ΙΙ’獲得的剖視圖6B示出第二傳感器薄膜晶體管Ts2的橫截面。在圖 5以及圖6A和6B中所示的薄膜晶體管基板中，柵線GL、公共線CL、以及傳感器柵線SGLn-I 和SGLn，與薄膜晶體管TpX、TCOm、Tsl和Ts2的柵極22、42、52和72 —起，作為柵極金屬圖案平行地形成在下基板34上。與柵極金屬圖案交叉的數(shù)據(jù)線DL、傳感器電源線PL和讀出線R0L,與薄膜晶體管Tpx, Tcom, Tsl和Ts2的源極26、46、56和76以及漏極28、48、58和 78 —起，作為數(shù)據(jù)金屬圖案平行地形成在柵極介電層(或稱“柵極絕緣層”)36上。像素電極30和公共電極32作為透明導電層，與接觸電極60和90 —起形成在鈍化層38上。為了形成存儲電容器(未示出)，漏極觀可以延伸并與公共電極32的邊緣交疊。像素薄膜晶體管Tpx包括從柵線GL突出的柵極22、在柵極介電層36插在半導體層M與柵極22之間的條件下與柵極22交疊的半導體層M、從數(shù)據(jù)線DL突出并與半導體層M交疊的源極26、以及在其與半導體層M交疊的部分處與源極沈相對并與像素電極30相連接的漏極觀。半導體層24包括形成源極沈與漏極觀之間的溝道的有源層， 以及在有源層、源極沈和漏極觀彼此交疊的部分形成歐姆接觸層以便實現(xiàn)源極沈與漏極 28之間的歐姆接觸。像素電極30在鈍化層38上以多個指狀物的形狀形成，并經由貫穿鈍化層38的接觸孔四與漏極觀連接。公共薄膜晶體管Tcom包括從柵線GL突出的柵極52、在柵極介電層36插在半導體層M和柵極52之間的條件下與柵極52交疊的半導體層54、與公共線CL相連接并與半導體層M交疊的源極56、以及在其與半導體層M交疊的部分處與源極56相對并經由鈍化層38的接觸孔59而與公共電極32相連接的漏極58。公共電極32在鈍化層38上以與像素電極30的多個指狀物交替的多個指狀物的形狀形成，并經由貫穿鈍化層38的接觸孔 59與漏極58連接。在柵極絕緣層36上形成的半導體層M和源極56與柵線GL和公共線 CL交疊，并經由接觸孔61和接觸電極60連接到公共線CL。接觸孔61貫穿鈍化層38并由此暴露出源極56的一個端子，并貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36并由此暴露出鄰近于源極 56的一部分公共線CL。在鈍化層38上形成的接觸電極60經由接觸孔61連接源極56和公共線CL。像素電極30是以每一像素為單位形成的，而公共電極32是以多個像素為單位形成的。第一傳感器薄膜晶體管Tsl包括從第n-1條傳感器柵線SGLn-I突出的柵極42， 在柵極絕緣層36插在半導體層44與柵極42之間的條件下與柵極42交疊的半導體層44，從傳感器電源線PL突出的并與半導體層44交疊的源極46，以及在其與半導體層44交疊的部分處與源極46相對并經由貫穿鈍化層38的接觸孔49而與公共電極32的延伸部分3 連接的漏極48。公共線32的延伸部分3 從相鄰像素的公共電極32的一個端子延伸出， 越過數(shù)據(jù)線DL和傳感器電源線PL，然后與漏極48的一個端子相交疊。第二傳感器薄膜晶體管Ts2包括與第η條傳感器柵線SGLn相連接的柵極72，在柵極絕緣層36插在半導體層74與柵極72之間的條件下與柵極72交疊的半導體層74，從讀出線ROL突出的并與半導體層74交疊的源極76，以及在其與半導體層74交疊的部分處與源極76相對并經由貫穿鈍化層38的接觸孔79而與公共電極32相連接的漏極78。柵極72經由接觸孔91和93以及接觸電極90，與第η條傳感器柵線SGLn連接。在鈍化層38 上形成的接觸電極90與柵極72相交疊，越過柵線GL和公共線CL，然后與第η條傳感器柵線SGLn相交疊。接觸電極90經由貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的接觸孔91與柵極72 的一個端子連接，并經由貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的接觸孔93與第η條傳感器柵線 SGLn連接。在下文中，將描述如圖5以及圖6Α和6Β中所示的用于制造薄膜晶體管基板的方法。在基板34上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括柵線GL、公共線CL、傳感器柵線SGLn-I和SGLn、像素薄膜晶體管Tpx的柵極22、公共薄膜晶體管Tcom的柵極52、以及第一和第二傳感器薄膜晶體管Tsl和Ts2的柵極42和72。在其上形成有柵極金屬圖案的基板34上形成柵極絕緣層36。然后，在柵極絕緣層 36上形成半導體圖案，該半導體圖案包括像素薄膜晶體管Tpx的半導體層24、公共薄膜晶體管Tcom的半導體層54、以及第一和第二傳感器薄膜晶體管Tsl和Ts2的半導體層44和 74。在其上形成有半導體圖案的柵極絕緣層36上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括數(shù)據(jù)線DL和讀出線R0L、傳感器電源線PL、像素薄膜晶體管Tpx的源極沈和漏極觀、公共薄膜晶體管Tcom的源極56和漏極58、第一傳感器薄膜晶體管Tsl的源極46和漏極48、以及第二傳感器薄膜晶體管Ts2的源極76和漏極78。在其上形成有數(shù)據(jù)金屬圖案的柵極絕緣層36上形成鈍化層38。然后，形成貫穿鈍化層38的接觸孔四、49、59和79，以及貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的接觸孔61、91和 93。通過使貫穿鈍化層38的部分與貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的部分整合為一體，形成接觸孔61。在鈍化層38上形成透明導電圖案，該透明導電圖案包括像素電極30、公共電極32 和接觸電極60和90。圖7是用于在根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的內置有觸摸傳感器的FFS模式液晶顯示設備中的與一個觸摸傳感器一起提供的多個像素的薄膜晶體管基板的平面圖，而圖8A和 8B分別是該薄膜晶體管基板沿圖7的線III-III’和線IV-IV’獲得的剖視圖。除了像素電極130和公共電極132之外，圖7以及圖8A和8B中所示的FFS模式薄膜晶體管基板包括與圖5以及圖6A和6B中所示的IPS模式薄膜晶體管基板相同的組件， 因此將省略對于相同組件的詳細說明。沿線III-III’獲得的剖視圖8A示出從像素薄膜晶體管Tpx到公共薄膜晶體管Tcom的橫截面，沿線IV-IV’獲得的剖視圖8B示出第二傳感器薄膜晶體管1^2的橫截面。如圖7以及圖8A和8B中所示，在該薄膜晶體管基板中，柵線GL、公共線CL以及傳感器柵線SGLn-I和SGLn作為柵極金屬圖案，與薄膜晶體管Tpx、Tcom, Tsl和Ts2的柵極22、42、52和72 —起，平行地形成在下基板34上。與柵極金屬圖案交叉的數(shù)據(jù)線DL、傳感器電源線PL和讀出線ROL作為數(shù)據(jù)金屬圖案，與薄膜晶體管Tpx、Tcom, Tsl和Ts2的源極沈、46、56和76以及漏極觀、48、58和78 —起，平行地形成在柵極絕緣層36上。在其上形成有數(shù)據(jù)金屬圖案的柵極絕緣層36上，以每一像素為單位形成由透明導電層制成的像素電極130，而在鈍化層38上，以多個像素為單位，與接觸電極60和90 —起形成由透明導電層制成的公共電極132。像素電極130以板狀形成在像素薄膜晶體管Tpx的漏極觀以及柵極絕緣層36上，并與漏極觀直接連接。公共電極132與鈍化層38上的像素電極130 交疊，并具有垂直對稱的多個斜槽134，由此與像素電極130 —起形成水平電場，從而驅動液晶。在所形成的一個像素中形成的公共電極132經由延伸部分13 與相鄰像素的公共電極132連接，由此以多個像素為單位來形成公共電極。通過使像素電極130與公共電極 132彼此交疊，形成存儲電容器Cst。公共薄膜晶體管Tcom的漏極58經由鈍化層38的接觸孔59，與公共電極132連接。第一傳感器薄膜晶體管Tsl的漏極48經由貫穿鈍化層38的接觸孔49，與公共電極132 的延伸部分13 連接。第二薄膜晶體管Ts2的漏極78經由貫穿鈍化層38的接觸孔79，與公共電極132連接。在下文中，將描述如圖7以及圖8A和8B中所示的用于制造薄膜晶體管基板的方法。在基板34上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括柵線GL、公共線CL、傳感器柵線SGLn-I和SGLn、像素薄膜晶體管Tpx的柵極22、公共薄膜晶體管Tcom的柵極52、以及第一和第二傳感器薄膜晶體管Tsl和Ts2的柵極42和72。在其上形成有柵極金屬圖案的基板34上形成柵極絕緣層36。然后，在柵極絕緣層 36上形成半導體圖案，該半導體圖案包括像素薄膜晶體管Tpx的半導體層24、公共薄膜晶體管Tcom的半導體層54、以及第一和第二傳感器薄膜晶體管Tsl和Ts2的半導體層44和 74。在其上形成有半導體圖案的柵極絕緣層36上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括數(shù)據(jù)線DL和讀出線R0L、傳感器電源線PL、像素薄膜晶體管Tpx的源極沈和漏極觀、公共薄膜晶體管Tcom的源極56和漏極58、第一傳感器薄膜晶體管Tsl的源極46和漏極48、以及第二傳感器薄膜晶體管Ts2的源極76和漏極78。之后，在其上形成有數(shù)據(jù)金屬圖案的柵極絕緣層36上形成由透明導電層制成的像素電極130。在其上形成有像素電極130的柵極絕緣層36上形成鈍化層38。然后，形成貫穿鈍化層38的接觸孔49、59和79，以及貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的接觸孔61、91和93。 通過使貫穿鈍化層38的部分與貫穿鈍化層38和柵極絕緣層36的部分整合為一體，形成接觸孔61。在鈍化層38上形成透明導電圖案，該透明導電圖案包括公共電極132以及接觸電極60和90。
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圖9是在根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的內置有觸摸傳感器的IPS模式液晶顯示設備中的對應于一個觸摸傳感器的一些像素的等效電路圖，圖10是示出圖9的觸摸傳感器的驅動波形的視圖。除了圖9中所示的液晶顯示設備的觸摸傳感器包括一個傳感器薄膜晶體管Ts以及不需要單獨的傳感器電源線之外，圖9中所示的液晶顯示設備包括與圖3中所示的液晶顯示設備相同的組件，因此將省略對相同組件的詳細說明。此外，除了傳感器電源線和第一傳感器薄膜晶體管之外，圖9中所示的液晶顯示設備包括與圖5至8B中所示的液晶顯示設備相同的組件。以多個像素為單位形成的觸摸傳感器包括與柵線GL和公共線CL平行地形成的傳感器柵線SGL，與多條數(shù)據(jù)線DL平行地形成的讀出線R0L，在多個像素中共同形成的公共電極32，以及在傳感器柵線SGL、讀出線ROL和公共電極32之間連接的傳感器薄膜晶體管
Ts0在觸摸感測期間，以多個像素為單位形成的觸摸傳感器TS通過傳感器柵線SGL被驅動，感測電容型的觸摸，并將感測信號輸出到讀出線R0L。在其中利用經由傳感器薄膜晶體管Ts從讀出線ROL提供的感測驅動電壓Vd對公共電極32進行充電的時間段(或稱“充電期間”)、以及其中公共電極32將感測信號經由薄膜晶體管Ts輸出到讀出線ROL并且讀出線ROL讀取該感測信號的時間段(或稱“讀取期間”)，順序地分別驅動各條傳感器柵線 SGL。詳細來講，如圖10中所示，在充電期間，將第一柵極脈沖提供給第η條傳感器柵線 SGLn,并將感測驅動電壓Vd提供給讀出線R0L。由此，利用經由導通的傳感器薄膜晶體管 Ts從讀出線ROL提供的感測驅動電壓Vd，對公共電極32進行充電。其后，在讀取期間，將第二柵極脈沖提供給第η條傳感器柵線SGLn，并將低于感測驅動電壓Vd的參考電壓Vref提供給讀出線R0L。由此，公共電極32將所述充電電壓作為感測信號，經由導通的傳感器薄膜晶體管Ts輸出到讀出線R0L。在這里，當用戶利用導電體觸摸液晶顯示設備的表面并因而產生感測電容器Cf時，電容增加，因而從公共電極32輸出到讀出線ROL的感測信號增加，由此表示觸摸。其后，在充電期間和讀取期間，將第一和第二柵極脈沖順序地提供給第n+1條傳感器柵線SGLn+Ι，由此允許與第n+1條傳感器柵線SGLn+Ι連接的觸摸傳感器TS感測觸摸。與圖3中所示的液晶顯示設備相比，圖9中所示的液晶顯示設備省略了每一觸摸傳感器TS中的一個傳感器薄膜晶體管，并且不需要單獨的傳感器電源線，因而具有更簡單的配置，并由此增加了孔徑比。圖11是示出通過測量當觸摸根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備時能夠由觸摸傳感器感測的電容幅度而獲得的數(shù)據(jù)的曲線圖。在測量電容期間，布線的長度被設置為5cm，布線的線寬度在13 50 μ m的范圍內變化，對置電極的尺寸被設置為5X5mm，并且玻璃厚度被設置為0. 5mm。在這里，由于如圖11中所示，電容大約為2pF，如果觸摸傳感器如在本發(fā)明這樣，是以多個像素為單位形成的，則只要感測驅動電壓與參考電壓之間的差值(Vd-Vref)是IV或IV以上，便可以充分地感測電容。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備允許將觸摸傳感器內置到薄膜晶體管基板中，因而能夠減少重量和厚度，并降低了制造成本。此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備允許以矩陣形式布置觸摸傳感器，由此能夠實現(xiàn)多觸摸感測。此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備允許在使用水平電場的模式中，比如IPS模式或者FFS模式中，以多個像素為單位對公共電極進行圖案化，因而使用該公共電極作為用于感測電容型觸摸的觸摸傳感器的電極以及液晶的公共電極，從而簡化了觸摸傳感器的結構并改善了孔徑比。此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備使用薄膜晶體管基板的制造工藝形成觸摸傳感器，因此簡化了液晶顯示設備的制造工藝，并因此降低了制造成本。此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備的驅動被分成數(shù)據(jù)記錄期間和觸摸感測期間， 由此防止了因觸摸傳感器的干擾而導致的圖像質量惡化。此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備允許根據(jù)與公共電極連接的電容的總和以及在感測驅動電壓與參考電壓之間的差值來簡單地確定感測信號，該感測信號經由傳感器薄膜晶體管從感測觸摸的感測電極輸出到讀出線，由此能夠與傳感器薄膜晶體管的閾值電壓無關地輸出精確的感測信號。對于所屬領域中普通技術人員來說很清楚的是，可以在本發(fā)明中作出各種修改實施方式和變型而不會脫離本發(fā)明的精神或者范圍。因此，本發(fā)明意在涵蓋本發(fā)明落入所附權利要求書范圍及其等效范圍之內的對本發(fā)明的所有修改實施方式和變型。
權利要求
1.一種內置有多個觸摸傳感器的液晶顯示設備，包括 在上基板和下基板之間插入的液晶層；在所述下基板的像素區(qū)域中分別形成的多個像素，所述多個像素的每一個包括將水平電場施加到該液晶層的像素電極和公共電極、與柵線和數(shù)據(jù)線連接以驅動所述像素電極的像素薄膜晶體管、以及與所述柵線和公共線連接以驅動所述公共電極的公共薄膜晶體管；所述多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器在觸摸所述上基板的物體與所述公共電極之間形成感測電容器，以感測觸摸，然后輸出感測信號；傳感器電源線，其用于將感測驅動電壓提供到各個觸摸傳感器； 用于從各個觸摸傳感器輸出感測信號的讀出線；以及與所述柵線平行地形成的傳感器柵線，其中每個觸摸傳感器包括 在多個像素中形成的所述公共電極；第一傳感器薄膜晶體管，其用于響應于對前一傳感器柵線的控制，利用來自相應傳感器電源線的感測驅動電壓對所述公共電極充電；以及第二傳感器薄膜晶體管，其用于響應于對當前傳感器柵線的控制，將所述感測信號從所述公共電極輸出到相應的讀出線。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中在觸摸感測期間，所述第一傳感器薄膜晶體管利用所述感測驅動電壓對該公共電極充電，然后所述第二傳感器薄膜晶體管將所述感測信號從所述公共電極輸出到相應的讀出線。
3.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中所述第一和第二傳感器薄膜晶體管形成在其中形成有每個觸摸傳感器的多個像素之中的位于兩端的像素中。
4.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中每一傳感器電源線和每一讀出線在將每一觸摸傳感器形成在每一傳感器電源線與每一讀出線之間的條件下與所述數(shù)據(jù)線平行地形成，并且共同地連接到沿垂直方向布置的多個觸摸傳感器；以及每一傳感器柵線共同地連接到沿水平方向布置的多個觸摸傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中所述像素薄膜晶體管包括連接到所述柵線的柵極、連接到所述數(shù)據(jù)線的源極和連接到所述像素電極的漏極；所述公共薄膜晶體管包括與所述像素薄膜晶體管連接相同柵線的柵極、連接到所述公共線的源極、和連接到所述公共電極的漏極；所述第一傳感器薄膜晶體管包括連接到前一傳感器柵線的柵極、連接到相應的傳感器電源線的源極、和連接到所述公共電極的一個端子的漏極；以及所述第二傳感器薄膜晶體管包括連接到當前傳感器柵線的柵極、連接到相應的讀出線的源極、和連接到所述公共電極的另一端子的漏極。
6.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示設備，其中所述公共電極經由貫穿第一絕緣層的第一接觸孔與所述公共薄膜晶體管的漏極連接，并且經由貫穿所述第一絕緣層的第二和第三接觸孔，分別與所述第一和第二傳感器薄膜晶體管的漏極連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的液晶顯示設備，其中所述公共薄膜晶體管的源極在所述公共薄膜晶體管的源極與所述公共線之間插入第二絕緣層的條件下與所述公共線交疊，并且在所交疊的部分處進一步提供用于經由貫穿所述第一絕緣層和第二絕緣層的第四接觸孔而將所述公共薄膜晶體管的源極連接到所述公共線的第一接觸電極；以及還提供用于將所述第二傳感器薄膜晶體管的柵極與相應的傳感器柵線相連接的第二接觸電極，所述第二接觸電極經由貫穿所述第一和第二絕緣層的第五和第六接觸孔，而分別連接到所述第二傳感器薄膜晶體管的柵極和相應的傳感器柵線。
8.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中所述公共電極以包括多個像素的每一觸摸傳感器為單位獨立地形成，并在數(shù)據(jù)記錄期間用作用于驅動該液晶層的公共電極，而在觸摸感測期間用作用于形成該感測電容器的感測電極。
9.根據(jù)權利要求8所述的液晶顯示設備，其中每一像素中的公共薄膜晶體管與所述像素薄膜晶體管連接到相同的柵線，并且與所述像素薄膜晶體管同時地導通，以在數(shù)據(jù)記錄期間將公共電壓從所述公共線提供到所述公共電極。
10.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中所述感測信號與所述感測電容器的電容以及在分別提供給相應讀出線的感測驅動電壓與參考電壓之間的差值成比例。
11.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中每一傳感器柵線與至少一條傳感器柵線共同地連接。
12.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，還包括用于驅動所述柵線的柵極驅動器；用于驅動所述數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)驅動器；讀出電路，其使用從相應的讀出線輸出的感測信號來感測觸摸，并根據(jù)相應的讀出線和相應的傳感器柵線的位置數(shù)據(jù)來感測觸摸位置；以及用于驅動所述傳感器柵線的傳感器柵極驅動器。
13.根據(jù)權利要求12所述的液晶顯示設備，其中所述讀出電路內置在所述數(shù)據(jù)驅動器中，或者所述傳感器柵極驅動器內置在所述柵極驅動器中、或者在與所述柵極驅動器相對的位置處單獨地形成。
14.根據(jù)權利要求12所述的液晶顯示設備，其中所述柵極驅動器和所述數(shù)據(jù)驅動器分別在數(shù)據(jù)記錄期間驅動所述柵線和數(shù)據(jù)線；以及所述傳感器柵極驅動器和所述讀出電路分別在觸摸感測期間驅動所述傳感器柵線和讀出線。
15.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中一幀被分成數(shù)據(jù)記錄期間和觸摸感測期間。
16.根據(jù)權利要求15所述的液晶顯示設備，其中所述幀被分成多個水平周期，并且所述數(shù)據(jù)記錄期間和所述觸摸感測期間在每一水平周期交替。
17.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示設備，其中所述液晶層以IPS模式或者FFS模式被驅動。
18.—種內置有多個觸摸傳感器的液晶顯示設備，包括在上基板和下基板之間插入的液晶層；在所述下基板的像素區(qū)域中分別形成的多個像素，所述多個像素的每一個包括將水平電場施加到該液晶層的像素電極和公共電極、與柵線和數(shù)據(jù)線連接以驅動所述像素電極的像素薄膜晶體管、以及與所述柵線和公共線連接以驅動所述公共電極的公共薄膜晶體管；所述多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器在觸摸所述上基板的物體與所述公共電極之間形成感測電容器，以感測觸摸，然后輸出感測信號；讀出線，其用于將感測驅動電壓提供到所述觸摸傳感器，并且從各個觸摸傳感器輸出所述感測信號；以及與柵線平行地形成的傳感器柵線，其中每個觸摸傳感器包括在多個像素中形成的所述公共電極；以及傳感器薄膜晶體管，其響應于對相應傳感器柵線的控制，利用來自相應讀出線的感測驅動電壓對所述公共電極充電，然后將所述感測信號從所述公共電極輸出到相應的讀出線。
19.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中在觸摸感測期間，所述傳感器薄膜晶體管響應于提供給相應傳感器柵線的第一柵極脈沖，利用所述感測驅動電壓對該公共電極充電，然后響應于提供給相應傳感器柵線的第二柵極脈沖，將所述感測信號從該公共電極輸出到相應的讀出線。
20.根據(jù)權利要求19所述的液晶顯示設備，其中在觸摸感測期間，在提供所述第一柵極脈沖的時間段，將所述感測驅動電壓提供給相應的讀出線，并在剩余的時間段，將低于所述感測驅動電壓的參考電壓提供給相應的讀出線。
21.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中在將每一觸摸傳感器形成在讀出線之間的條件下將所述讀出線與所述數(shù)據(jù)線平行地形成，并且每一讀出線共同地連接到沿垂直方向布置的多個觸摸傳感器；以及每一傳感器柵線共同地連接到沿水平方向布置的多個觸摸傳感器。
22.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中所述像素薄膜晶體管包括與所述柵線連接的柵極、與所述數(shù)據(jù)線連接的源極、和與所述像素電極連接的漏極；所述公共薄膜晶體管包括與所述像素薄膜晶體管連接到相同柵線的柵極、連接到所述公共線的源極、和連接到所述公共電極的漏極；以及所述傳感器薄膜晶體管包括連接到相應傳感器柵線的柵極、連接到相應讀出線的源極、和連接到所述公共電極的一個端子的漏極。
23.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中所述公共電極以包括多個像素的每一觸摸傳感器為單位獨立地形成，并在數(shù)據(jù)記錄期間用作用于驅動所述液晶層的公共電極， 而在觸摸感測期間用作用于形成所述感測電容器的感測電極。
24.根據(jù)權利要求23所述的液晶顯示設備，其中每一像素中的公共薄膜晶體管與所述像素薄膜晶體管連接到相同的柵線，并且與所述像素薄膜晶體管同時地導通，以在數(shù)據(jù)記錄期間將公共電壓從所述公共線提供到所述公共電極。
25.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中所述感測信號與所述感測電容器的電容以及在分別提供給相應讀出線的感測驅動電壓與參考電壓之間的差值成比例。
26.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中每一傳感器柵線與至少一條傳感器柵線共同地連接。
27.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，還包括 用于驅動所述柵線的柵極驅動器；用于驅動所述數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)驅動器；讀出電路，其用于在觸摸感測期間，將所述感測驅動電壓和參考電壓順序地提供到相應的讀出線，使用從相應的讀出線輸出的感測信號感測觸摸，并根據(jù)相應讀出線和相應傳感器柵線的位置數(shù)據(jù)感測觸摸位置；以及用于驅動所述傳感器柵線的傳感器柵極驅動器。
28.根據(jù)權利要求27所述的液晶顯示設備，其中所述讀出電路內置在所述數(shù)據(jù)驅動器中，或者所述傳感器柵極驅動器內置在所述柵極驅動器中、或者在與所述柵極驅動器相對的位置處單獨地形成。
29.根據(jù)權利要求27所述的液晶顯示設備，其中所述柵極驅動器和所述數(shù)據(jù)驅動器分別在數(shù)據(jù)記錄期間驅動所述柵線和數(shù)據(jù)線；以及所述傳感器柵極驅動器和所述讀出電路分別在觸摸感測期間驅動所述傳感器柵線和讀出線。
30.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中一幀被分成數(shù)據(jù)記錄期間和觸摸感測期間。
31.根據(jù)權利要求30所述的液晶顯示設備，其中所述幀被分成多個水平周期，并且所述數(shù)據(jù)記錄期間和所述觸摸感測期間在每一水平周期交替。
32.根據(jù)權利要求18所述的液晶顯示設備，其中以IPS模式或者FFS模式驅動所述液晶層ο
33.一種用于驅動內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法，包括在數(shù)據(jù)記錄期間，通過驅動柵線和數(shù)據(jù)線在多個像素中存儲數(shù)據(jù)，并使用每個像素的像素電極和公共電極，將基于該數(shù)據(jù)的水平電場施加到液晶層；和在觸摸感測期間，通過驅動以多個像素為單位形成的公共電極，利用在觸摸所述液晶顯示設備的上基板的物體與所述公共電極之間形成的感測電容器經由觸摸傳感器來感測觸摸，其中經由觸摸傳感器進行的觸摸感測包括通過驅動所述觸摸傳感器的第一傳感器薄膜晶體管，將感測驅動電壓從傳感器電源線提供到所述觸摸傳感器的公共電極；和通過驅動所述觸摸傳感器的第二傳感器薄膜晶體管，將通過所述觸摸感測而從所述公共電極產生的感測信號輸出到讀出線。
34.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中一幀被分成多個水平周期，并且數(shù)據(jù)記錄期間和觸摸感測期間在每一水平周期交替。
35.一種用于驅動內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法，包括在數(shù)據(jù)記錄期間，通過驅動柵線和數(shù)據(jù)線在多個像素中存儲數(shù)據(jù)，并使用每個像素的像素電極和公共電極，將基于該數(shù)據(jù)的水平電場施加到液晶層；和在觸摸感測期間，通過驅動以多個像素為單位形成的公共電極，利用在觸摸所述液晶顯示設備的上基板的物體與所述公共電極之間形成的感測電容器經由觸摸傳感器來感測觸摸，其中經由觸摸傳感器進行的觸摸感測包括響應于提供給傳感器柵線的第一柵極脈沖，允許所述觸摸傳感器的傳感器薄膜晶體管將感測驅動電壓從讀出線提供到所述觸摸傳感器的公共電極；和響應于提供給所述傳感器柵線的第二柵極脈沖，允許所述傳感器薄膜晶體管將通過所述觸摸感測而從所述公共電極產生的感測信號輸出到所述讀出線。
36.根據(jù)權利要求35所述的方法，其中，在提供所述第一柵極脈沖的時間段，所述讀出線提供所述感測驅動電壓，而在剩余的時間段，所述讀出線提供低于所述感測驅動電壓的參考電壓。
37.根據(jù)權利要求35所述的方法，其中一幀被分成多個水平周期，并且數(shù)據(jù)記錄期間和觸摸感測期間在每一水平周期交替。
38.一種用于制造內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法，包括在基板上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括像素薄膜晶體管的柵極、公共薄膜晶體管的柵極、傳感器薄膜晶體管的柵極、以及柵線、公共線和傳感器柵線； 在其上形成有所述柵極金屬圖案的基板上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成所述像素薄膜晶體管、所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的半導體層；在其上形成有所述半導體層的柵極絕緣層上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括所述像素薄膜晶體管的源極和漏極、所述公共薄膜晶體管的源極和漏極、所述傳感器薄膜晶體管的源極和漏極、以及數(shù)據(jù)線和讀出線；形成覆蓋所述數(shù)據(jù)金屬圖案的鈍化層，并形成多個接觸孔；以及在所述鈍化層上形成與所述像素薄膜晶體管的漏極連接的像素電極、與所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的漏極連接的公共電極、將所述公共薄膜晶體管的源極與所述公共線相連接的第一接觸電極、以及將所述傳感器薄膜晶體管的柵極與所述傳感器柵線相連接的第二接觸電極，其中電極的所述連接是通過所述多個接觸孔實現(xiàn)的。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，還包括 與所述數(shù)據(jù)線一起形成傳感器電源線；以及與所述像素薄膜晶體管、公共薄膜晶體管和傳感器薄膜晶體管一起形成多個第二傳感器薄膜晶體管，每個第二傳感器薄膜晶體管連接在前一傳感器柵線、每一傳感器電源線和每一公共線之間。
40.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述像素電極以每一像素為單位獨立地形成， 而所述公共電極以包括多個像素的每一觸摸傳感器為單位獨立地形成。
41.一種用于制造內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備的方法，包括在基板上形成柵極金屬圖案，該柵極金屬圖案包括像素薄膜晶體管的柵極、公共薄膜晶體管的柵極、傳感器薄膜晶體管的柵極、以及柵線、公共線和傳感器柵線； 在其上形成有所述柵極金屬圖案的基板上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成所述像素薄膜晶體管、所述公共薄膜晶體管和所述傳感器薄膜晶體管的半導體層；在其上形成有所述半導體層的柵極絕緣層上形成數(shù)據(jù)金屬圖案，該數(shù)據(jù)金屬圖案包括所述像素薄膜晶體管的源極和漏極、所述公共薄膜晶體管的源極和漏極、所述傳感器薄膜晶體管的源極和漏極、以及數(shù)據(jù)線和讀出線；在其上形成有所述數(shù)據(jù)金屬圖案的柵極絕緣層上形成與所述像素薄膜晶體管的漏極連接的像素電極；形成覆蓋所述像素電極的鈍化層，并形成多個接觸孔；以及在所述鈍化層上形成與所述公共薄膜晶體管和傳感器薄膜晶體管的漏極連接的公共電極、將所述公共薄膜晶體管的源極與所述公共線相連接的第一接觸電極、以及將所述傳感器薄膜晶體管的柵極與所述傳感器柵線相連接的第二接觸電極，其中所述公共電極、第一接觸電極和第二接觸電極的所述連接是通過所述多個接觸孔實現(xiàn)的。
42.根據(jù)權利要求41所述的方法，還包括與所述數(shù)據(jù)線一起形成傳感器電源線；以及與所述像素薄膜晶體管、公共薄膜晶體管和傳感器薄膜晶體管一起形成多個第二傳感器薄膜晶體管，每個第二傳感器薄膜晶體管連接在前一傳感器柵線、每一傳感器電源線和每一公共線之間。
43.根據(jù)權利要求41所述的方法，其中所述像素電極以每一像素為單位獨立地形成， 而所述公共電極以包括多個像素的每一觸摸傳感器為單位獨立地形成。
全文摘要
公開了一種內置有觸摸傳感器的液晶顯示設備及其驅動和制造方法。該液晶顯示設備包括在上基板和下基板之間插入的液晶層、均包括將水平電場施加到液晶層的像素電極和公共電極的像素、用于驅動像素電極的像素薄膜晶體管和用于驅動公共電極的公共薄膜晶體管、均形成觸摸上基板的物體與公共電極之間的感測電容器的觸摸傳感器、傳感器電源線、讀出線和傳感器柵線。每一觸摸傳感器包括公共電極、響應于對前一傳感器柵線的控制而利用感測驅動電壓對公共電極充電的第一傳感器薄膜晶體管、和響應于對當前傳感器柵線的控制而將感測信號輸出到讀出線的第二傳感器薄膜晶體管。
文檔編號G02F1/133GK102375258SQ201010599820
公開日2012年3月14日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年8月10日
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