液晶显示设备的制作方法

专利名称：液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有触摸感测功能的液晶显示设备。
背景技术：
近年来，平板显示设备已经得到积极的开发，并且特别是平板显示设备中的液晶 显示设备由于重量轻、外形薄和功耗低的优点而应用于各种领域。例如根据日本专利申请特许公开No. P2009-199093,公开了一种液晶显示器触摸
屏。该液晶显示器触摸屏包括第一偏振器、第二偏振器以及第一基板和第二基板。触摸感 测元件设置在第一偏振器和第二偏振器之间，而不是第一基板和第二基板之间。


结合在本说明书中并且作为本说明书一部分的

了本发明的实施例，并且 连同上面的概述以及下面给出的实施例的详细说明，用于解释本发明的原理。图1示意性示出了根据本发明第一实施例的液晶显示设备的结构。图2示出了图1所示液晶显示面板的结构和等效电路。图3是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的图案的平面图。图4是沿图3的线A-B提取的像素的截面图。图5是沿图3的线C-D提取的像素的截面图。图6是表示从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图7是沿图6的线E-F提取的像素的截面图。图8是用于解释在图像显示模式下图像信号的写入操作的方框图。图9是用于解释在检测模式下检测信号的写入操作以及检测操作的方框图。图10是解释用于执行图像显示模式的图像信号写入时段与用于执行检测模式的 检测时段之间关系的视图。图11是沿图3的线C-D提取的其它像素的截面图。图12是示出图11所示屏蔽电极的平面图。图13是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图14是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图15是示出图14中的电容线与辅助电容线的连接状态的平面图。
图16是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图17是示出图16所示电容线与辅助电容线的连接状态的平面图。图18是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图19是沿图18的线E-F提取的其它像素的截面图。图20是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。图21是沿图18的线E-F提取的其它像素的截面图。图22是沿图18的线E-F提取的其它像素的截面图。图23是示出从相对基板侧观看的构成TN模式液晶显示面板的像素的结构的平面 图。图24是沿图23的线G-H提取的像素的截面图。
具体实施例方式现在将参照附图描述根据本发明示例性实施例的液晶显示设备，在附图中相同或 者类似的附图标记指代相同或者相应的部件。根据本发明的一个实施例，一种具有多个像素的液晶显示设备包括第一基板，所 述第一基板包括绝缘基板、在所述绝缘基板上方沿第一方向延伸的第一检测元件、沿与所 述第一方向交叉的第二方向延伸的第二检测元件以及设置在所述第一检测电路和所述第 二检测电路之间的绝缘膜；与所述第一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板和所述 第二基板之间的液晶层；以及检测所述第一检测元件和所述第二检测元件之间的静电电容 的变化的检测电路；其中所述第一检测元件和所述第二检测元件中的至少一个是操作所述 液晶层所需的元件。根据本发明的其它实施例，一种具有多个像素的液晶显示设备包括第一基板，所 述第一基板包括绝缘基板、设置在所述绝缘基板上方并且沿第一方向延伸的信号线、覆盖 所述信号线的第一绝缘膜、设置在所述第一绝缘膜上并且沿与所述第一方向交叉的第二方 向延伸的电容线，所述电容线包括形成在所述信号线的一部分上方并且沿所述第一方向延 伸的狭缝、覆盖所述电容线的第二绝缘膜，以及设置在所述第二绝缘膜上以面对所述电容 线的多个像素电极；以及与所述第一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板和所述第 二基板之间的液晶层；以及检测所述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化的检测电 路。根据本发明的其它实施例，一种具有多个像素的液晶显示设备包括第一基板，所 述第一基板包括绝缘基板、设置在所述绝缘基板上方并且沿第一方向延伸的电容线、覆盖 所述电容线的绝缘膜、分别设置在所述像素中所述绝缘膜上方以面对所述电容线的多个像 素电极，所述像素电极包括分别延伸到与所述第一方向交叉的第二方向的多个狭缝、以及 设置在所述绝缘膜上方相邻的像素电极之间并且沿所述第二方向延伸的信号线；与所述第 一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及检测所 述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化的检测电路。
图1示意性示出了根据本发明第一实施例的液晶显示设备的结构。液晶显示设备1包括有源矩阵类型的液晶显示面板LPN、与所述液晶显示面板LPN 连接的驱动器IC芯片2和柔性布线基板3，以及用于照亮所述液晶显示面板LPN的背光4。所述液晶显示面板LPN包括阵列基板(第一基板)AR、与所述阵列基板AR相对的 相对基板(第二基板)CT，以及保持在所述基板之间的液晶层(未图示)。液晶显示面板 LPN包括有源区域ACT以显示画面(picture)。有源区域ACT由设置为(mXn)矩阵的多个 像素PX构成。(111，11:正整数)。在所说明的实施例中，背光4设置在阵列基板AR的背侧。在这种情况下，检测对 象的触摸的检测平面以及显示表面形成在相对基板CT侧。然而，在背光4设置在相对基板 CT侧时，显示表面和检测平面形成在阵列基板AR侧。对于背光4，可以使用各种类型，例如 可以使用发光二极管(LED)和冷阴极荧光灯(CCFL)作为背光4的光源，在此省略关于背光 4的详细结构的解释。图2示出了图1所示液晶显示面板LPN的结构和等效电路。阵列基板AR包括在有源区域ACT中分别沿X方向延伸的η条栅极线G (Gl-Gn)和 η条电容线C (Cl-Cn)，分别沿与X方向交叉的Y方向延伸的m条源极线S (Sl-Sm)，在每一个 像素PX中与栅极线G和源极线S电连接的(mXn)个开关元件SW，在每一个像素PX中与各 自开关元件SW连接的(mXn)个像素电极PE，以及与像素电极相对并且作为电容线C的一 部分的相对电极CE。在电容线C与像素电极PE之间形成保持电容Cs。液晶层LQ保持在 像素电极PE与相对电极CE之间。将每一条栅极线G抽出到有源区域ACT的外部并且连接到第一驱动器电路⑶。将 每一条源极线S抽出到有源区域ACT的外部并且连接到第二驱动器电路SD。将每一条电容 线C抽出到有源区域ACT的外部并且连接到第三驱动器电路⑶。第一驱动器电路⑶、第二 驱动器电路SD和第三驱动器电路⑶形成在阵列基板AR上并且与驱动器IC芯片2连接。在所说明的示例中，将驱动器IC芯片2安装在液晶显示面板LPN的有源区域ACT 外部的阵列基板AR上。此外，尽管省略了柔性布线基板3的说明，但是在阵列基板AR的一 个边缘处形成用于连接该柔性布线基板的端子T。端子T经过各个线连接到驱动器IC芯片 2。在该实施例中，驱动器IC芯片2包括图像信号写入电路2A，用以在有源区域ACT 上显示画面的图像显示模式下执行将图像信号写入到每一个像素PX的像素电极PE中所需 的控制。而且，驱动器IC芯片2包括检测电路2B，用以在检测平面中检测对象的触摸的检 测模式下检测电容线C与源极线S之间的静电电容的变化。下面解释细节。在该实施例中，液晶显示面板LPN包括形成在阵列基板AR上的像素电极PE和相 对电极CE。液晶显示面板LPN使用边缘场切换(FFS)模式，在该模式下，构成液晶层LQ的 液晶分子主要由形成在像素电极PE与相对电极CE之间的横向电场切换。该横向电场几乎 与基板的表面平行。首先，解释根据第一实施例的液晶显示面板LPN。图3是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板AR上的像素的图案的平面图。栅极线G沿X方向延伸。源极线S沿Y方向延伸。开关元件SW设置在栅极线G 与源极线S的交叉部分附近并且由薄膜晶体管(TFT)构成。开关元件SW包括半导体层SC。半导体层SC由多晶硅、非晶硅等形成。在该实施例中，半导体层SC由多晶硅形成。开关元件SW的栅极WG位于半导体层SC的正上方并且与栅极线G电连接(在所 说明的示例中，栅极WG与栅极线G —体形成)。开关元件SW的源极WS与源极线S电连接 (在所说明的示例中，源极WS与源极线S —体形成)。开关元件SW的漏极WD与像素电极 PE电连接。电容线C沿X方向延伸，S卩，电容线C设置在每一个像素PX中并且在源极线S上 方延伸。电容线C共同用于沿X方向相邻设置的各个像素PX。电容线C包括与每一个像素 PX相对应形成的相对电极CE。每一个相对电极CE —体形成并且在源极线S上方彼此电连 接。在所说明的示例中，电容线C共同用于在沿Y方向邻接的两条栅极线G之间沿X方向 的一条线设置的像素PX。在源极线S正上方的部分中，在电容线C中形成沿Y方向延伸的狭缝CSL。在所说 明的示例中，狭缝CSL形成在相同源极线S的正上方的两个部分中。每一个狭缝CSL从相 邻栅极线G附近的各自部分延伸到相邻栅极线G之间的中心部分。即，在两条邻接的栅极 线G之间的大致中心，在相同的源极线S上方连接沿X方向邻接的每一个相对电极CE。每一个像素PX的像素电极PE设置在相对电极CE上方。每一个像素电极PE形成 为与像素形式相对应的岛形，例如在每一个像素PX中大致为方形。像素电极PE分别连接 到开关元件SW的漏极WD。多个狭缝PSL形成在每一个像素电极PE中。在所说明的示例 中，在每一个像素电极PE中，四个狭缝PSL沿Y方向延伸。当然，狭缝PSL形成在相对电极 CE上方。图4是沿图3的线A-B提取的像素PX的截面图。使用绝缘透射基板20，例如玻璃基板等，形成阵列基板AR。阵列基板AR包括在绝 缘基板20的内侧表面(即与液晶层LQ接触的表面)的开关元件SW。在此示出的开关元件 SW是顶栅型的薄膜晶体管。半导体层SC设置在绝缘基板20上。半导体层SC覆盖有栅极 绝缘膜21。而且，栅极绝缘膜21还设置在绝缘基板20上。开关元件SW的栅极WG设置在栅极绝缘膜21上并且位于半导体层SC的正上方。 栅极WG覆盖有第一层间绝缘膜22。而且，第一层间绝缘膜22还设置在栅极绝缘膜21上。 栅极绝缘膜21以及第一层间绝缘膜22例如由诸如氮化硅(SiN)的无机系统材料形成。开关元件SW的源极WS和漏极WD设置在第一层间绝缘膜22上。源极WS和漏极 WD分别经过贯穿栅极绝缘膜21和第一层间绝缘膜22的接触孔(contact hole)与半导体 层SC接触。栅极WG、源极WS以及漏极WD由诸如钼、铝、钨和钛的导电材料形成。源极WS和漏极WD覆盖有有机绝缘膜23。而且，有机绝缘膜23还设置在第一层间 绝缘膜22上。电容线C或者相对电极CE设置在有机绝缘膜23上。电容线C或者相对电极CE 覆盖有第二层间绝缘膜24。而且，第二层间绝缘膜24还设置在有机绝缘膜23上。像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24上。像素电极PE经过贯穿有机绝缘膜23 和第二层间绝缘膜24的接触孔连接到漏极WD。狭缝PSL形成在像素电极PE中。电容线 C、相对电极CE和像素电极PE由诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等的导电和透 射材料形成。经过第二层间绝缘膜24彼此面对的像素电极PE和相对电极CE形成保持电 容CS。像素电极PE覆盖有定向膜25。定向膜25设置在阵列基板AR与液晶层LQ接触的表面上。另一方面，使用诸如玻璃基板等的绝缘透射基板30形成相对电极CT。相对电极 CT包括用以布局每一个像素PX的黑矩阵31以及在绝缘基板30的内侧表面(S卩，与液晶层 LQ接触的表面)的彩色滤光器32。绝缘基板30上的黑矩阵31设置为使得黑矩阵31与诸如栅极线G，源极线S的线 部分相对并且还与阵列基板AR上的开关元件SW相对。黑矩阵31由黑色树脂或者具有遮 光特性的金属材料，诸如铬(Cr)等形成。彩色滤光器32设置在绝缘基板30上并且由具有不同颜色的树脂材料形成，例如 分别具有红色、蓝色和绿色的三原色。具有红色的树脂材料与红色像素相对应地设置，具有 蓝色的树脂材料类似地与蓝色像素相对应地设置，并且具有绿色的树脂材料与绿色像素相 对应地设置。在上述使用横向电场的液晶显示面板LPN中，优选的，与液晶层LQ接触的相对电 极CT的表面是平坦的。因此，相对电极CT还包括使黑矩阵31和彩色滤光器32的不平坦 表面平坦化的涂覆层33。在所说明的示例中，涂覆层33设置在黑矩阵31和彩色滤光器32上。涂覆层33 覆盖有定向膜34。定向膜34设置在相对电极CT与液晶层LQ接触的表面上。例如利用聚 酰亚胺形成定向膜25和34。阵列基板AR和相对基板CT设置为使得定向膜25与定向膜34彼此相对。将衬垫 料，例如由树脂材料与其中一个基板一体形成的柱状衬垫料，设置在阵列基板AR与相对基 板CT之间，其未图示。从而，在基板之间形成预定间隙。通过屏蔽元件将阵列基板AR和相 对基板CT密封到一起以保持该预定间隙。液晶层LQ由包围在形成于阵列基板AR上的定向膜25与相对基板CT上的定向膜 34之间形成的间隙中的液晶合成物形成。偏振板PLl设置在液晶显示面板LPN的一个外表面上，即构成阵列基板AR的绝缘 基板20的外表面。而且，偏振板PL2设置在液晶显示面板LPN的另一侧的外表面上，即构 成相对基板CT的绝缘基板30的外表面。具体而言，在所说明的示例中，在绝缘基板30与 偏振板PL2之间未设置屏蔽电极。图5是沿图3的线C-D提取的像素PX的截面图。源极线S设置在第一层间绝缘膜22上。如上所述，源极线S与源极WS —体形成 并且与源极WS设置在相同的层中。源极线S以及源极WS覆盖有有机绝缘膜23。相对电极CE设置在邻接的两条源极线S之间。形成在电容线C中的狭缝CSL设 置在源极线S的正上方。在形成有狭缝CSL的位置中，在有机绝缘膜23上设置第二层间绝 缘膜24。在第二层间绝缘膜24上，像素电极PE面对相对电极CE。像素电极PE的狭缝PSL 例如形成为5-6 μ m的间距。阵列基板AR与相对基板CT之间的间隙，即定向膜25与定向膜34之间的液晶层 LQ的厚度，例如是3 μ m。而且，相对基板CT的黑矩阵31位于源极线S的正上方并且还位于电容线C的狭 缝CSL的正上方。在图5所示的实施例中，未说明的背光设置在面对偏振板PLl的一侧，并且偏振板PL2的表面变为检测平面。而且，在图5所示的实施例中，有机绝缘膜23是用于支撑电容 线C同时覆盖源极线S的第一绝缘膜，并且第二层间绝缘膜24是用于支撑像素电极PE同 时覆盖电容线C的第二绝缘膜。而且，源极线S和电容线C不仅分别是驱动液晶层LQ所需 的液晶驱动器元件，而且还是感测对象的触摸所需的检测元件。第二层间绝缘膜24是设置 在两个检测元件之间的绝缘层。图6是示出从相对基板侧观看的图2所示阵列基板AR上的像素的其它图案的平 面图。在图6所示的实施例中，与图3所示实施例的不同之处在于，开关元件SW包括由非 晶硅形成的半导体层SC并且在电容线C中没有形成狭缝。栅极线G的一部分形成开关元件SW的栅极WG。由非晶硅形成的半导体层SC位于 栅极WG的正上方。形成为带状的电容线C沿X方向延伸。S卩，电容线C中未形成狭缝。电 容线C包括与每一个像素PX相对应形成的相对电极CE。此外，其它结构与图3所示实施例 中的相同。图7是沿图6的线E-F提取的像素PX的截面图。在阵列基板AR中，包括相对电极CE的电容线C设置在绝缘基板20上并且覆盖有 第一层间绝缘膜21。源极线S设置在第一层间绝缘膜21上并且覆盖有有机绝缘膜23。在 源极线S下方的电容线C中没有形成狭缝。像素电极PE设置在有机绝缘膜23上。阵列基 板AR和相对基板CT的其它构成与图5所示实施例中的相同。接下来，解释上述液晶显示面板LPN中的图像显示模式和检测模式。图8是用于解释图像显示模式下图像信号的写入操作的方框图。图像信号写入电路2A通过控制第一驱动器电路⑶向每一条栅极线G输出控制信 号以将开关元件SW设置为导通(ON)状态。而且，图像信号写入电路2A通过控制第二驱动 器电路SD向每一条源极线S输出图像信号。输出到源极线S的图像信号经过导通的开关 元件SW被写入到像素电极PE中。另一方面，图像信号写入电路2A控制第三驱动器电路CD 以向每一条电容线C提供公共电压。从而，将与图像信号相对应的电压施加(impress)到像素电极PE与电容线C的相 对电极CE之间的液晶层LQ。在液晶层LQ中，液晶分子根据所施加的电压对准。结果，通过 该液晶层LQ的光的调制率发生变化。为此，取决于施加在像素电极PE与相对电极CE之间 的电压，从背光到液晶显示面板LPN的入射光选择性经过偏振板PL2。从而，在显示表面上 显示与图像信号相对应的画面。图9是用于解释检测模式下检测信号的写入操作以及检测操作的方框图。此外， 像素电极PE在检测模式下处于浮置状态。检测电路2B通过控制第三驱动器电路⑶将检测信号写入到电容线C中。在此， 检测信号例如是交流信号。此时，第三驱动器电路CD同时将该检测信号写入到多条邻接的 电容线C，S卩，该实施例中的四条相邻的电容线C。即，将电容线C划分为一些组以将电容线 用作检测元件。第三驱动器电路⑶包括连接到每一条电容线C的一个或者多个开关并且 在显示模式下将公共电压顺序地提供到各自电容线C。另一方面，通过使连接到多条电容线 C的开关同时处于导通状态，将检测信号写入到各自电容线C中。而且，检测电路2B通过控制第二驱动器电路SD使每一条源极线S预充电。由于 将交流检测信号写入到电容线C中，源极线S的电势发生变化。检测电路2B此时读取源极线S的电势变化。在对象接近或者触摸检测平面时，电容线C与电源线S之间的静电电容 发生变化。源极线S的电势波动也随着静电电容的改变而发生变化。为此，在检测电路2B 中，通过监视源极线S的电势波动或者电流值，检测电容线C与源极线S之间静电电容的变 化，即，对象接近或者触摸检测平面。在该实施例中，第二驱动器电路SD同时读取两条或者更多条源极线S的电势变 化或者电流值，具体地说，在所说明的示例中是十二条相邻的源极线S。这是使构成一些块 (block)的源极线S成组并且使用源极线S作为检测元件的一种方式。第二驱动器电路SD 包括连接到各自电容线C的一个或者多个开关并且在显示模式下通过顺序使开关SW导通 而将图像信号写入到各自源极线S中。另一方面，通过在检测模式下同时使连接到各自源 极线S的开关处于导通状态，在使源极线S预充电之后读取电势变化或者电流值变化。此外，将检测信号写入到电容线C中，并且在所说明的示例中读取伴随有静电电 容变化的源极线S的电势变化。然而，可以将检测信号写入到源极线S中，并且可以读取伴 随有静电电容变化的电容线C的电势变化。而且，在检测模式下，根据所需的检测灵敏度设 置分组的电容线以及源极线S的数量。而且，在检测模式下，对于每一个时序，可以改变作为检测元件的电容线和源极线 S的分组。例如，通过在第一时序使相邻的两个或者更多检测元件(电容线C和源极线S) 分为一组，并且通过在第二时序改变该分组的组合，检测的精确度是可改善的。可以通过各 种方式对检测元件进行分组，例如通过使用在第一时序分为一组的一半数量的检测元件， 例如每隔一个检测元件或者每两个检测元件。对于该分组的这样的组合可以通过连接到检 测元件的开关的组合进行任意改变。图10是解释用于执行图像显示模式的图像信号写入时段与用于执行检测模式的 检测时段之间关系的视图。在帧频率是60Hz时，一帧时段是大约16. 6ms。一帧时段包括图像信号写入时段以 及紧随图像信号写入时段的检测时段。检测时段例如是在接下来的帧的图像信号写入时段 到来之前的空白时段。在检测时段中，如上所述，使用源极线S以及电容线C作为检测元件 而将检测信号写入到检测元件中，并且检测源极线S与电容线C之间的静电电容的变化。在检测时段中，对于电容线C的每一个块，顺序地执行源极线S的块的检测操作。此外，对于电容线C的电势，优选地，在写入检测信号之前将电容线C的电势从检 测信号的被写入电势返回到原始电势以降低对接下来帧的显示画面的影响。即，电容线C 的平均交流信号电势优选与电容线C的原始电势相同。根据上述第一实施例的结构，由于构成液晶显示面板LPN的源极线S和电容线C 用作检测元件，不需要用于检测检测平面中的对象的一些附加元件。从而，能够以低成本为 液晶显示设备提供检测功能。而且，通过同时向两条或者更多条源极线S和电容线C写入检测信号，并且同时从 源极线S和电容线C读取静电电容的变化，能够提高检测灵敏度。而且，由于其中一体形成有图像信号写入电路2A和检测电路2B的驱动器IC芯片 2安装在结合有检测元件的液晶显示面板LPN的阵列基板AR上，不需要另外的外部元件，并 且对于小型化是有利的。在该实施例中，偏振板PL2的表面形成检测平面，并且阵列基板AR的源极线S和电容线C用作检测检测平面中的对象的检测元件。因此，没有设置在与基板平行的整个表 面上形成于检测表面与检测元件之间的屏蔽电极。即，偏振板PL2粘附到构成相对基板CT 的绝缘基板30的外表面。图11所示的示例与图5所示示例的不同之处在于，在绝缘基板30的外表面上设 置网孔类型屏蔽电极SE。图12是示意性示出图11所示屏蔽电极SE的平面图。S卩，屏蔽电极SE由透射导电材料形成。而且，在屏蔽电极SE中形成多个孔AP，并 且孔AP至少形成在检测区域上，尽管图12中孔AP形成在屏蔽电极SE的整个表面上。此 外，孔AP的形式和布局并不限于所说明的示例。例如，屏蔽电极SE中的孔AP可以不形成 在像素PX上方而可以形成在黑矩阵31的正上方。屏蔽电极SE屏蔽例如来自外界环境的静电的不必要的电气影响，以在图像显示 模式下驱动液晶分子。为此，可以抑制不期望的电场进入液晶层LQ。此外，尽管省略了说明，但是可以使用导电胶代替图11所示的屏蔽电极SE来将偏 振板PL2粘附到绝缘基板30的外表面。图13所示的示例与图3所示的不同之处在于，形成在电容线C中的狭缝CSL的形 状。S卩，在图13所示的示例中，电容线C包括与沿X方向邻接并且设置在沿Y方向邻 接的两条栅极线G之间的每一个像素PX相对应地形成的相对电极CE。狭缝CSL形成在位 于相同源极线S正上方的一个位置处。狭缝CSL形成在邻接的栅极线G之间的大致中心处 并且沿Y方向延伸。即，沿X方向邻接的每一个相对电极CE在源极线S上方彼此连接并且 位于分别邻近邻接的两条栅极线G的两个部分。对于位于源极线S的正上方的狭缝CSL，从改善检测灵敏度方面考虑，狭缝CSL优 选形成为尽可能地大。然而，另一方面，如果狭缝CSL的区域在电容线C中扩展，则与邻近 的相对电极CE电连接的部分的区域将变小。因此，电容线C的电阻倾向于增加。图14所示的示例与图13所示示例的不同之处在于，设置与电容线C电连接的辅 助电容线CR。图15是示意性示出图14所示电容线C和辅助电容线CR的连接状态的平面 图。辅助电容线CR沿X方向延伸。辅助电容线CR例如设置在比电容线C和源极线S 低的层，并且与栅极线G设置在相同的层。而且，可以使用与栅极线G相同的材料在相同工 序中形成该辅助电容线CR。辅助电容线CR与电容线C经过形成在每一个像素PX中的接触 孔电连接。即，将与电容线C相同的电势施加到与电容线C相连接的辅助电容线CR。图16所示的示例与图14所示示例的不同之处在于，与电容线C电连接的辅助电 容线CR在与栅极线G不同的工序中形成。图17是示意性示出图16所示电容线C与辅助 电容线CR的连接状态的平面图。在除电容线C的狭缝CSL以外的部分，辅助电容线CR沿X方向延伸。例如，辅助 电容线CR与电容线C形成在相同的层中，并且辅助电容线CR和电容线C彼此直接电连接。 将与电连接到辅助电容线CR的电容线C相同的电势施加到辅助电容线CR。辅助电容线CR和电容线C可以经过层间绝缘膜设置在不同的层中。在这种情况 下，辅助电容线CR和电容线C经过接触孔电连接。根据上述结构，可以抑制由于狭缝CSL的形成而导致的电容线C的灵敏度增加。
接下来，解释根据第二实施例的液晶显示面板LPN。图18是示出从相对电极CT侧观看的图2所示阵列基板AR上的像素PX的其它图 案的平面图。栅极线沿X方向延伸，并且源极线S沿Y方向延伸。开关元件SW设置在栅极线G 与源极线S的交叉部分附近。电容线C沿X方向延伸并且形成为带状。即，在电容线C中没有形成在第一实施 例中解释的狭缝CSL。电容线C包括与每一个像素PX相对应形成的相对电极CE。每一个 相对电极CE —体形成并且在源极线S上方相互电连接。电容线C共同用于在沿Y方向邻 接的两条栅极线G之间沿X方向的一条线上设置的多个像素PX。每一个像素PX的像素电极PE设置在相对电极CE上方并且电连接到开关元件SW。而且，在该实施例中，与图3所示实施例等的不同之处在于，检测线D设置在沿X 方向邻接的像素电极PE之间。即，在第二实施例中，检测线D用作检测元件，而不是使用源 极线S作为检测元件。检测线D沿Y方向延伸。在所说明的示例中，检测线D设置在源极 线S上方。图19是沿图18的线E-F提取的其它像素的截面图。构成阵列基板AR的绝缘基板20的内侧表面覆盖有栅极绝缘膜21。第一层间绝缘 膜22设置在栅极绝缘膜21上。源极线S设置在第一层间绝缘膜22上。源极线S覆盖有 有机绝缘膜23。电容线C或者相对电极CE设置在有机绝缘膜23上。电容线C或者相对电极CE 覆盖有第二层间绝缘膜24。像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24上。而且，检测线D设置在第二层间绝缘 膜24上并且与像素电极PE设置在相同的层中。检测线D设置在源极线S的正上方并且还 位于电容线C上方。像素电极PE和检测线D覆盖有定向膜25。另一方面，黑矩阵31和彩色滤光器32设置在构成相对基板CT的绝缘基板30的 内侧。黑矩阵31位于源极线S和检测线D的正上方。涂覆层33设置在黑矩阵31和彩色 滤光器32上。涂覆层33覆盖有定向膜34。液晶层LQ保持在阵列基板AR的定向膜25与相对基板CT的定向膜34之间。偏振板PLl设置在液晶显示面板LPN的外表面上，即构成阵列基板AR的绝缘基板 20的外表面上。而且，偏振板PL2设置在液晶显示面板LPN的另一侧的外表面上，即构成相 对基板CT的绝缘基板30的外表面上。特别地，在所说明的示例中，尽管在绝缘基板30与 偏振板PL2之间不设置屏蔽电极，但是可以设置图12所示的网孔类型屏蔽电极SE，并且也 可以使用将偏振板PL2粘附到绝缘基板30上的导电胶。在图19所示的示例中，未说明的背光设置为面对偏振板PL1，并且偏振板PL2的表 面变为检测平面。而且，第二层间绝缘膜24覆盖电容线C并且支撑像素电极PE。电容线C 与液晶驱动器元件相对应，并且检测线D和电容线C分别与检测元件相对应。第二层间绝 缘膜24是设置在两个检测元件之间的绝缘膜。在第二实施例中，图像显示模式与所解释的第一实施例相同。通过将源极线S的 作用转换到检测线D来执行检测模式。根据第二实施例，通过使用设置在液晶显示面板LPN的阵列基板AR上的电容线C和检测线D作为检测元件，可以为液晶显示设备提供低成本的检测功能。而且，由于不需要在电容线C中形成狭缝，能够抑制电容线C的灵敏度的增加而不 必提供辅助电容线等。在图18所示的示例等等中，尽管检测线D设置在每一条源极线S的正上方，S卩，与 源极线S相同数量的检测线D设置在有源区域ACT中，但是该数量并不限于该示例。例如， 可以通过进行稀疏来设置检测线D。图20是表示从相对电极侧观看的图2所示阵列基板上的像素的其它图案的平面 图。这里，示出了位于沿X方向的一条线中的六个像素PX。在位于沿X方向的一条线中，每隔三个像素PX设置一条检测线D。更具体地说， 检测线Dl设置在像素电极PEl与邻接像素电极PEl的像素电极PE2之间并且位于源极线 S上方。此外，检测线D不设置在像素电极PE2与邻接像素电极PE2的像素电极PE3之间。 而且，检测线D2设置在像素电极PE4与邻接像素电极PE4的像素电极PE5之间并且位于源 极线S上方。此外，检测线D不设置在像素电极PE5与邻接像素电极PE5的像素电极PE6 之间。而且，检测线D不设置在像素电极PE3与像素电极PE4之间。三个像素电极PE2，PE3和PE4设置在沿X方向邻接的两条检测线D1-D2之间。在 所说明的示例中，尽管每隔三个像素设置检测线D，但是可以不仅每隔三个像素而是每隔更 多个像素设置检测线D。即，两个或者更多像素电极PE可以设置在邻接的检测线D之间。在图19所示的示例中，尽管检测线D和像素电极PE设置在相同的层中，但是检测 线D和像素电极PE可以设置在经过层间绝缘膜的不同层中。图21是沿图18的线E-F提取的其它像素PX的截面图。检测线D设置在第二层间绝缘膜24上。检测线D位于源极线S上方。由于在包 括相对电极CE的电容线C中未形成狭缝，电容线C位于源极线S与检测线D之间。检测线 D覆盖有第三层间绝缘膜26。第三层间绝缘膜26还设置在第二层间绝缘膜24上。像素电极PE设置在第三层间绝缘膜26上。像素电极PE经过第二层间绝缘膜24 和第三层间绝缘膜26位于相对电极CE上方。狭缝PSL形成在像素电极PE中。像素电极 PE覆盖有定向膜25。此外，阵列基板AR的其它结构或者相对基板CT的结构与图19所示的示例相同。而且，检测线D与像素电极PE之间的位置关系可以相反，并不限于图21所示的示 例。即，在将像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24上时，检测线D可以设置在第三层间绝 缘膜26上。图22是沿图18的线E-F提取的其它像素的截面图。包括相对电极CE的电容线C覆盖有第二层间绝缘膜24。第二层间绝缘膜24包 括位于邻接的源极线S之间的区域中的凹陷部分24A以及位于源极线S正上方的凸起部分 24B。尽管第二层间绝缘膜24可以是单层结构，但是可以使用层叠的两层或者更多层。与图19所示的示例类似，检测线D和像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24上。 然而，像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24的凹陷部分24A上，并且检测线D设置在第二 层间绝缘膜24的凸起部分24B上。电容线C经过有机绝缘膜23设置在源极线S上方，并且进而，检测线D经过第二 层间绝缘膜24设置在电容线C上。另一方面，其中形成有狭缝PSL的像素电极PE经过第二层间绝缘膜24设置在相对电极CE上方。检测线D和像素电极PE覆盖有定向膜25。此外，阵列基板AR的其它结构或者相对基板CT的结构与图19所示的示例相同。而且，检测线D与像素电极PE之间的位置关系可以相反，并不限于图22所示的示 例。即，在将像素电极PE设置在第二层间绝缘膜24的凸起部分24B处时，可以将检测线D 设置在第二层间绝缘膜24的凹陷部分24A处。 在上述实施例中，尽管液晶显示面板LPN采取FFS模式，但是其它液晶模式也适用 于液晶显示面板LPN。图23示出了根据本发明的第三实施例。图23是示出从相对基板侧观看的构成 TN(扭曲向列)模式液晶显示面板的像素的结构的平面图。栅极线G沿X方向延伸，并且源极线S沿Y方向延伸。具有半导体层SC的开关元 件SW设置在栅极线G与源极线S的交叉部分附近。开关元件SW的栅极WG位于半导体层SC的正上方并且电连接到栅极线G。开关元 件SW的源极WS电连接到源极线S。开关元件SW的漏极WD电连接到像素电极PE。电容线 C沿X方向延伸。每一个像素PX的像素电极PE设置在电容线C上方。图24是沿图23的线G-H提取的像素PX的截面图。S卩，电容线C形成在构成阵列基板AR的绝缘基板20的内侧中。电容线C覆盖有 层间绝缘膜27。开关元件SW的半导体层SC设置在层间绝缘膜27上。半导体层SC覆盖有 栅极绝缘膜21。而且，栅极绝缘膜21还设置在层间绝缘膜27上。开关元件SW的栅极WG设置在栅极绝缘膜21上并且位于半导体层SC的正上方。 栅极WG覆盖有第一层间绝缘膜22。而且，第一层间绝缘膜22还设置在栅极绝缘膜21上。开关元件SW的源极WS和漏极WD设置在第一层间绝缘膜22上。源极WS和漏极 WD通过贯穿栅极绝缘膜21和第一层间绝缘膜22的接触孔与半导体层SC接触。而且，源极 线S设置在第一层间绝缘膜22上。源极WS，漏极WD以及源极线S覆盖有有机绝缘膜23。而且，有机绝缘膜23还设 置在第一层间绝缘膜22上。像素电极PE设置在有机绝缘膜23上。像素电极PE通过贯穿有机绝缘膜23的接 触孔连接到漏极WD。像素电极PE覆盖有定向膜25。另一方面，黑矩阵31和彩色滤光器32设置在构成相对基板CT的绝缘基板30的 内侧表面上。涂覆层33设置在黑矩阵31和彩色滤光器32上。相对电极CE设置在涂覆层 33上。相对电极CE覆盖有定向膜34。液晶层LQ保持在阵列基板AR的定向膜25与相对基板CT的定向膜34之间。偏振板PLl设置在构成阵列基板AR的绝缘基板20的外表面上。而且，偏振板PL2 设置在构成相对基板CT的绝缘基板30的外表面上。在图24所示的实施例中，未说明的背光设置为面对偏振板PL2，并且偏振板PLl的 表面变为显示表面和检测平面。而且，在图24所示的实施例中，源极线S和电容线C分别 是驱动液晶层LQ所需的液晶驱动器元件，并且也是感测对象的触摸的检测元件。层间绝缘 膜27，栅极绝缘膜21以及第一层间绝缘膜22是设置在两个检测元件之间的绝缘膜。即使使用TN模式的液晶显示面板LPN，也能够获得与上述使用FFS模式液晶显示 面板LPN的情况相同的效果。
尽管已经描述了特定的实施例，但是在此仅以示例的方式提供所述实施例，并非 旨在限制本发明的范围。实际上，在不偏离本发明的精神的情况下可以修改结构元件。通 过适当组合所述实施例中公开的结构元件，可以形成各种实施例。例如，可以从所述实施例 公开的全部结构元件中省去一些结构元件。而且，可以适当组合不同实施例中的结构元件。 所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这样的形式或者修改。
权利要求
1.一种液晶显示设备，具有多个像素，所述液晶显示设备包括 第一基板，包括绝缘基板，设置在所述绝缘基板上方并且沿第一方向延伸的信号线， 覆盖所述信号线的第一绝缘膜，设置在所述第一绝缘膜上并且沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的电容线，所述 电容线包括形成在所述信号线的一部分上方并且沿所述第一方向延伸的狭缝， 覆盖所述电容线的第二绝缘膜，以及设置在所述第二绝缘膜上以面对所述电容线的多个像素电极，该各个像素电极包括多 个狭缝，以及与所述第一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；以及检测电路，用以检测所述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化。
2.如权利要求1所述的液晶显示设备，还包括沿所述第二方向延伸的栅极线，以及与 所述信号线、所述栅极线和所述像素电极电连接的开关元件。
3.如权利要求1所述的液晶显示设备，还包括与所述电容线电连接并且沿所述第二方 向延伸的辅助电容线。
4.如权利要求1所述的液晶显示设备，还包括设置在与所述第一基板相对的所述第二 基板的外表面上的透射网孔类型屏蔽电极或者透射导电胶以及经过所述屏蔽电极或者所 述透射导电胶设置在所述第二基板的所述外表面上的偏振器。
5.如权利要求1所述的液晶显示设备，还包括驱动器IC芯片，所述驱动器IC芯片包括 图像信号写入电路以及所述检测电路，所述图像信号写入电路用以将图像信号写入到所述 像素电极中。
6.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述检测电路在紧接着将图像信号写入到 所述像素电极中的图像信号写入时段之后的检测时段期间，写入来自所述信号线和所述电 容线的其中之一的检测信号，并且从而检测所述信号线与所述电容线之间的所述静电电容 的变化。
7.如权利要求6所述的液晶显示设备，其中对于多条所述信号线或者所述电容线，同 时进行所述检测信号的所述写入操作。
8.一种液晶显示设备，具有多个像素，所述液晶显示设备包括 第一基板，包括绝缘基板，设置在所述绝缘基板上方并且沿第一方向延伸的电容线， 覆盖所述电容线的绝缘膜，设置在所述绝缘膜上方以面对所述电容线的多个像素电极，该各个像素电极包括沿与 所述第一方向交叉的第二方向延伸的多个狭缝，以及设置在所述绝缘膜上方的相邻像素电极之间并且沿所述第二方向延伸的信号线， 与所述第一基板相对的第二基板； 保持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；以及检测电路，用以检测所述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化。
9.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述信号线是检测线。
10.如权利要求8所述的液晶显示设备，还包括沿所述第一方向延伸的栅极线，沿所述 第二方向延伸的源极线，以及与所述栅极线、所述源极线和所述像素电极电连接的开关元 件，其中所述信号线设置在所述源极线上方。
11.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中多个像素电极沿所述第一方向设置在两 条相邻的信号线之间。
12.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述信号线和所述像素电极设置在所述 绝缘膜上的相同层中，或者所述信号线和所述像素电极经过所述绝缘膜上的层间绝缘膜分 别设置在不同的层中。
13.如权利要求8所述的液晶显示设备，还包括设置在与所述第一基板相对的所述第 二基板的外表面上的透射网孔类型屏蔽电极或者透射导电胶以及经过所述屏蔽电极或者 所述透射导电胶设置在所述第二基板的所述外表面上的偏振器。
14.如权利要求8所述的液晶显示设备，还包括驱动器IC芯片，所述驱动器IC芯片包 括图像信号写入电路以及所述检测电路，所述图像信号写入电路用以将图像信号写入到所 述像素电极中。
15.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述检测电路在紧接着将图像信号写入 到所述像素电极中的图像信号写入时段之后的检测时段期间，写入来自所述信号线和所述 电容线的其中之一的检测信号，并且从而检测所述信号线与所述电容线之间的所述静电电 容的变化。
16.如权利要求15所述的液晶显示设备，其中对于多条所述信号线或者所述电容线， 同时进行所述检测信号的所述写入操作。
17.如权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述绝缘膜包括凹陷部分和凸起部分。
18.如权利要求17所述的液晶显示设备，其中所述信号线设置在所述凸起部分上，并 且所述像素电极设置在所述凹陷部分上。
19.如权利要求17所述的液晶显示设备，其中所述信号线设置在所述凹陷部分上，并 且所述像素电极设置在所述凸起部分上。
20.一种液晶显示设备，具有多个像素，所述液晶显示设备包括第一基板，包括绝缘基板，设置在所述绝缘基板上并且沿第一方向延伸的电容线，覆盖所述电容线的第一绝缘膜，形成在所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜，开关元件，形成在所述第一绝缘膜上并且包括半导体层，经过栅极绝缘膜设置在所述 半导体层上的栅极，以及设置在所述第二绝缘膜上并且分别与所述半导体层连接的源极和 漏极，覆盖所述源极和所述漏极的第三绝缘膜，多个像素电极，形成在所述第三绝缘膜上并且分别经过形成在各个像素中所述第三绝 缘膜中的接触孔与所述开关元件的所述漏极连接以面对所述电容线，以及信号线，设置在所述第二绝缘膜上的相邻像素电极之间并且沿与所述第一方向交叉的 第二方向延伸，其中所述电容线包括形成在所述信号线的一部分上方并且沿所述第二方向延伸的狭缝，与所述第一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；以及检测电路，用以检测所述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化。
21.如权利要求20所述的液晶显示设备，还包括沿所述第一方向延伸的多条栅极线， 其中所述电容线中的所述狭缝形成在所述信号线上方的两个部分中并从各自栅极线附近 的部分沿所述第二方向延伸到相邻栅极线之间的中心部分。
22.如权利要求20所述的液晶显示设备，其中所述液晶层以扭曲向列(TN)模式操作。
23.如权利要求20所述的液晶显示设备，其中所述检测电路在紧接着将图像信号写入 到所述像素电极中的图像信号写入时段之后的检测时段期间，写入来自所述信号线和所述 电容线的其中之一的检测信号，并且从而检测所述信号线与所述电容线之间的所述静电电 容的变化。
24.一种液晶显示设备，具有多个像素，所述液晶显示设备包括 第一基板，包括绝缘基板，设置在所述绝缘基板上并且沿第一方向延伸的电容线， 覆盖所述电容线的第一绝缘膜，形成在所述第一绝缘膜上并且沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的信号线， 覆盖所述信号线的第二绝缘膜，形成在所述第二绝缘膜上并且面对所述电容线的多个像素电极，所述多个像素电极 具有沿所述第二方向延伸的多个狭缝，所述信号线沿所述第一方向设置在相邻像素电极之 间。与所述第一基板相对的第二基板；保持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；以及检测电路，用以检测所述信号线与所述电容线之间的静电电容的变化。
25.一种液晶显示设备，具有多个像素，所述液晶显示设备包括第一基板，所述第一基板包括绝缘基板、在所述绝缘基板上方沿第一方向延伸的第一 检测元件、沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二检测元件以及设置在所述第一检 测电路与所述第二检测电路之间的绝缘膜， 与所述第一基板相对的第二基板； 保持在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；以及检测电路，用以检测所述第一检测元件与所述第二检测元件之间的静电电容的变化； 其中所述第一检测元件和所述第二检测元件中的至少一个是操作所述液晶层所需的 元件。
全文摘要
本发明提供一种具有多个像素的液晶显示设备。在一个实施例中，所述液晶显示设备包括第一基板，所述第一基板具有绝缘基板、在所述绝缘基板上方沿第一方向延伸的第一检测元件、沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二检测元件以及设置在第一检测电路与第二检测电路之间的绝缘膜。与所述第一基板相对设置第二基板以在所述第一基板与所述第二基板之间保持液晶层。在所述第一基板上设置检测电路以检测所述第一检测元件与所述第二检测元件之间的静电电容的变化。所述第一检测元件和所述第二检测元件中的至少一个是操作所述液晶层所需的元件。
文档编号G02F1/133GK102109693SQ20101058956
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月25日
发明者川村哲也, 木村裕之, 田畠弘志 申请人:东芝移动显示器有限公司