内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动和制造方法

专利名称：内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动和制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示设备，更特别地，涉及一种可减少重量和厚度的内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。
背景技术：
如今，通过触摸各种显示设备的屏幕来实现数据输入的触摸屏广泛地用作计算机系统的数据输入设备。触摸屏使用户能够用手或者使用触笔简单地触摸屏幕以便移动或者选择显示的数据，因而容易由所有年龄的男女使用。触摸屏感测在显示设备的屏幕上产生的触摸和触摸位置，并输出触摸数据，并且计算机系统分析该触摸数据和执行指令。作为显示设备，主要使用平板显示设备，比如液晶显示(IXD)设备、等离子体显示面板(PDP)设备或者有机发光二极管(OLED)设备。对于触摸屏的类型，根据感测原理，存在电阻型、电容型、红外型、超声波型和电磁型。在这些类型之中，电阻型和电容型就制造成本而言是有益的，因而得到广泛使用。电阻型触摸屏通过感测由于触摸压力导致在上和下电阻膜(透明导电膜)之间发生接触而产生的电压变化，来识别触摸。然而，电阻型触摸屏的不利之处在于，触摸屏或者显示设备由于该触摸压力而容易受到损坏，并且由于电阻膜之间的空气层的光散射效应而降低了光透射率。电容型触摸屏弥补了电阻型触摸屏的缺点，其通过感测由于当使用导体(比如人体或者触笔)进行触摸时使少量电荷移动到触摸点而产生的电容变化，来识别触摸。电容型触摸屏使用钢化玻璃，具有高耐用性、高光透射率、和出色的触摸感测能力，因此能够实现多触摸感测，并因而受到关注。一般来讲，触摸屏以面板的形状制造，并被附接到显示设备的上表面，由此来实现触摸输入功能。然而，由于与显示设备分开地制造触摸面板、然后将该触摸面板附接到显示设备上，这种附接有触摸面板的显示设备增加了制造成本，并增加了系统的总厚度和重量， 由此导致移动性的降低或设计限制。

发明内容
因此，本发明旨在提供一种内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。本发明的一个目的是提供一种可减少重量和厚度的内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。本发明的另一目的是提供一种简化了触摸传感器结构并能够实现多触摸感测的内置有电容型触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。
本发明的又一目的是提供一种使用液晶显示设备的制造工艺制造的内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。为了实现本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的用途，如这里具体化和广义描述的，一种内置有多个触摸传感器的液晶显示设备包括在上基板和下基板之间插入的液晶层；在所述下基板的像素区域中分别形成的多个像素，所述多个像素的每一个包括 将水平电场施加到该液晶层的像素电极和公共电极、与栅线和数据线连接以驱动所述像素电极的像素薄膜晶体管、以及与所述栅线和公共线连接以驱动所述公共电极的公共薄膜晶体管；所述多个触摸传感器，每个触摸传感器在触摸所述上基板的物体与所述公共电极之间形成感测电容器，以感测触摸，然后输出感测信号；传感器电源线，其用于将感测驱动电压提供到各个触摸传感器；用于从各个触摸传感器输出感测信号的读出线；以及与所述栅线平行地形成的传感器栅线，其中每个触摸传感器包括在多个像素中形成的所述公共电极；第一传感器薄膜晶体管，其用于响应于对前一传感器栅线的控制，利用来自相应传感器电源线的感测驱动电压对所述公共电极充电；以及第二传感器薄膜晶体管，其用于响应于对当前传感器栅线的控制，将所述感测信号从所述公共电极输出到相应的读出线。在本发明的另一方面中，一种内置有触摸传感器的液晶显示设备包括在上基板和下基板之间插入的液晶层；在所述下基板的像素区域中分别形成的多个像素，所述多个像素的每一个包括将水平电场施加到该液晶层的像素电极和公共电极、与栅线和数据线连接以驱动所述像素电极的像素薄膜晶体管、以及与所述栅线和公共线连接以驱动所述公共电极的公共薄膜晶体管；所述多个触摸传感器，每个触摸传感器在触摸所述上基板的物体与所述公共电极之间形成感测电容器，以感测触摸，然后输出感测信号；读出线，其用于将感测驱动电压提供到所述触摸传感器，并且从各个触摸传感器输出所述感测信号；以及与栅线平行地形成的传感器栅线，其中每个触摸传感器包括在多个像素中形成的所述公共电极；以及传感器薄膜晶体管，其响应于对相应传感器栅线的控制，利用来自相应读出线的感测驱动电压对所述公共电极充电，然后将所述感测信号从所述公共电极输出到相应的读出线。在本发明的又一方面中，一种用于驱动内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法包括在数据记录期间，通过驱动栅线和数据线在多个像素中存储数据，并使用每个像素的像素电极和公共电极，将基于该数据的水平电场施加到液晶层；和在触摸感测期间，通过驱动以多个像素为单位形成的公共电极，利用在触摸所述液晶显示设备的上基板的物体与所述公共电极之间形成的感测电容器经由触摸传感器来感测触摸，其中经由触摸传感器进行的触摸感测包括通过驱动所述触摸传感器的第一传感器薄膜晶体管，将感测驱动电压从传感器电源线提供到所述触摸传感器的公共电极；和通过驱动所述触摸传感器的第二传感器薄膜晶体管，将通过所述触摸感测而从所述公共电极产生的感测信号输出到读出线。在本发明的再一方面中，一种用于驱动内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法包括在数据记录期间，通过驱动栅线和数据线在多个像素中存储数据，并使用每个像素的像素电极和公共电极，将基于该数据的水平电场施加到液晶层；和在触摸感测期间，通过驱动以多个像素为单位形成的公共电极，利用在触摸所述液晶显示设备的上基板的物体与所述公共电极之间形成的感测电容器经由触摸传感器来感测触摸，其中经由触摸传感器进行的触摸感测包括响应于提供给传感器栅线的第一栅极脉冲，允许所述触摸传感器的传感器薄膜晶体管将感测驱动电压从读出线提供到所述触摸传感器的公共电极；和响应于提供给所述传感器栅线的第二栅极脉冲，允许所述传感器薄膜晶体管将通过所述触摸感测而从所述公共电极产生的感测信号输出到所述读出线。在本发明的又一方面中，一种用于制造内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法包括在基板上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括像素薄膜晶体管的栅极、公共薄膜晶体管的栅极、传感器薄膜晶体管的栅极、以及栅线、公共线和传感器栅线；在其上形成有所述栅极金属图案的基板上形成栅极介电层；在所述栅极介电层上形成所述像素薄膜晶体管、所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的半导体层；在其上形成有所述半导体层的栅极介电层上形成数据金属图案，该数据金属图案包括所述像素薄膜晶体管的源极和漏极、所述公共薄膜晶体管的源极和漏极、所述传感器薄膜晶体管的源极和漏极、以及数据线和读出线；形成覆盖所述数据金属图案的钝化层，并形成多个接触孔；以及在所述钝化层上形成与所述像素薄膜晶体管的漏极连接的像素电极、与所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的漏极连接的公共电极、将所述公共薄膜晶体管的源极与所述公共线相连接的第一接触电极、以及将所述传感器薄膜晶体管的栅极与所述传感器栅线相连接的第二接触电极，其中电极的所述连接是通过所述多个接触孔实现的。在本发明的再一方面中，一种用于制造内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法包括在基板上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括像素薄膜晶体管的栅极、公共薄膜晶体管的栅极、传感器薄膜晶体管的栅极、以及栅线、公共线和传感器栅线；在其上形成有所述栅极金属图案的基板上形成栅极介电层；在所述栅极介电层上形成所述像素薄膜晶体管、所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的半导体层；在其上形成有所述半导体层的栅极介电层上形成数据金属图案，该数据金属图案包括所述像素薄膜晶体管的源极和漏极、所述公共薄膜晶体管的源极和漏极、所述传感器薄膜晶体管的源极和漏极、以及数据线和读出线；在其上形成有所述数据金属图案的栅极介电层上形成与所述像素薄膜晶体管的漏极连接的像素电极；形成覆盖所述像素电极的钝化层，并形成多个接触孔；以及在所述钝化层上形成与所述公共薄膜晶体管和传感器薄膜晶体管的漏极连接的公共电极、将所述公共薄膜晶体管的源极与所述公共线相连接的第一接触电极、以及将所述传感器薄膜晶体管的栅极与所述传感器栅线相连接的第二接触电极，其中所述公共电极、第一接触电极和第二接触电极的所述连接是通过所述多个接触孔实现的。应当理解，本发明前面的概括性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。


附图包含在本申请中构成本申请的一部分，用于给本发明提供进一步理解。附解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是示意性地示出根据本发明一个实施方式的内置有触摸传感器的液晶显示设备的垂直剖面结构的视图；图2是根据本发明实施方式的液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的一些像素的等效电路图；图3是示意性地示出根据本发明一个实施方式的内置有触摸传感器的IPS模式液晶显示设备的框图；图4是示出图3的液晶显示设备的驱动波形的视图；图5是根据本发明实施方式的IPS模式液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的一些像素的薄膜晶体管基板的平面图；图6A和6B分别是本发明的薄膜晶体管基板沿图5的线1_1’和线11-11’获得的剖视图；图7是在根据本发明另一实施方式的内置有触摸传感器的FFS模式液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的一些像素的薄膜晶体管基板的平面图；图8A和8B分别是本发明的薄膜晶体管基板沿图7的线111-111’和线IV-IV’获得的剖视图；图9是根据本发明另一实施方式的内置有触摸传感器的液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的一些像素的等效电路图；图10是示出图9的触摸传感器的驱动波形的视图；以及图11是示出当产生对根据本发明的液晶显示设备的合适触摸时的电容的幅度数据的曲线图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图，详细说明内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动方法和制造方法。图1是示意性地示出根据本发明一个实施方式的内置有触摸传感器的液晶显示设备的垂直剖面结构的视图。图1的液晶显示设备包括上基板50、下基板60和在上基板50与下基板60之间形成的液晶层70。在下基板60上形成包括多个像素PX和多个触摸传感器TS的薄膜晶体管阵列。 每一触摸传感器TS是以多个像素PX为单位形成的。每一像素PX将水平电场施加到液晶层70，由此以面内切换(IPS)模式或者边缘场切换(FFS)模式驱动液晶层70。为此目的， 每一像素PX包括用于经由与栅线和数据线连接的薄膜晶体管接收数据信号的像素电极， 和用于接收公共电压并与像素电极一起将水平电场施加到液晶层70的公共电极。尤其是， 该公共电极以多个像素为单位被图案化，并且在数据记录期间用作公共电极，而在触摸感测期间用作用于感测电容型触摸的感测电极。由于下基板60的每一像素PX将水平电场施加到液晶层70、并因而上基板50不需要驱动液晶层70的电极，因此可以使用在下基板60 上形成的公共电极执行电容型的触摸感测。在上基板50上形成滤色器阵列，该滤色器阵列包括限定像素PX的黑矩阵和与各个像素PX相对应的红色、绿色、蓝色滤色器。液晶显示设备进一步包括上和下偏振板以及上和下取向膜，该上和下偏振板的光轴彼此正交，并且上和下偏振板被贴附到上和下基板50和60的外表面，该上和下取向膜形成在上和下基板50 和60的接触液晶的内表面上，用于设置液晶的预倾角。当用户通过导电体(比如人体或者触笔)触摸上基板50的表面时，在将上基板50 和液晶层70插在该导电体和触摸传感器TS之间的条件下，该导电体与下基板60的触摸传感器TS形成感测电容器Cf。由于形成了感测电容器Cf，触摸传感器TS感测电容变化，并输出表示触摸的感测信号。图2是根据本发明实施方式的液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的一些像素的等效电路图。图2的液晶显示设备包括多个像素和触摸传感器TS，每个触摸传感器TS是以多个像素为单位形成的。在将多条数据线DL插在传感器电源线PL和读出线ROL之间的条件下，将多条栅线GL和多条数据线DL形成为彼此交叉，与每一栅线GL平行地形成公共线CL 和传感器栅线SGL，并与数据线DL平行地形成传感器电源线PL和读出线R0L。每一像素包括像素薄膜晶体管Tpx、公共薄膜晶体管Tcom、以及在像素薄膜晶体管Tpx和公共电极32之间并联连接的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。液晶电容器Clc 包括与像素薄膜晶体管Tpx连接的像素电极30、与公共薄膜晶体管Tcom连接的公共电极 32、和在像素电极30与公共电极32之间的液晶层。存储电容器Cst是通过在将介电层插在像素电极30与公共电极32之间的条件下使像素电极30和公共电极32交叠而形成的。 像素电极30是以每一像素为单位形成的，但是公共电极32是以多个像素为单位或以每一触摸传感器为单位形成的。公共电极32在数据记录期间用作液晶的公共电极，在触摸感测期间用作触摸传感器TS的感测电极。像素薄膜晶体管Tpx响应于栅线GL的栅极信号，将数据信号从数据线DL提供到像素电极30。同时，响应于与像素薄膜晶体管Tpx相同的栅线 GL的栅极信号，公共薄膜晶体管Tcom将公共电压从公共线CL提供到公共电极32。由此， 在数据记录期间，利用与公共电压和数据信号之间的差值对应的电压对液晶电容器Clc和存储电容器Cst充电，从而液晶电容器Clc根据充电电压驱动液晶，而存储电容器Cst稳定地保持液晶电容器Clc的充电电压。触摸传感器TS包括与栅线GL和公共线CL平行地形成的传感器栅线SGL，在将多条数据线DL插在传感器电源线PL与读出线ROL之间的条件下与数据线DL平行地形成的传感器电源线PL和读出线R0L，在多个像素中共同形成的公共电极32，在第η-1 (η是自然数)条传感器栅线SGLn-Ι、传感器电源线PL和公共电极32之间连接的第一传感器薄膜晶体管Tsl，以及在第η条传感器栅线SGLn、读出线ROL和公共电极32之间连接的第二传感器薄膜晶体管Ts2。优选地，所述第一和第二传感器薄膜晶体管形成在其中形成有每一触摸传感器的多个像素之中的位于两端的像素中。考虑到大约3 5mm的触摸点尺寸，触摸传感器TS是以多个像素为单位形成的。例如，如果触摸点的线宽度为大约4mm，则以大约50 个像素为单位形成触摸传感器TS。为了确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体管Tcom，其中形成第一和第二传感器薄膜晶体管Tsl和Ts2。在这种情况下， 在各个像素的每一个中形成两个薄膜晶体管。第一传感器薄膜晶体管Tsl的栅极与第η-1条传感器栅线SGLn-I连接，第一传感器薄膜晶体管Tsl的源极与传感器电源线PL连接，而第一传感器薄膜晶体管Tsl的漏极与公共电极32的一个端子连接。该源极和漏极可以根据电流方向而互换。第一传感器薄膜晶体管Tsl响应于对前一传感器栅线的控制，例如响应于提供给第η-1条传感器栅线SGLn-I 的栅极信号，利用来自传感器电源线PL的感测驱动电压Vd对感测电极32充电。第二传感器薄膜晶体管Ts2的栅极与第η条传感器栅线SGLn连接，第二传感器薄膜晶体管Ts2的源极与读出线ROL连接，而第二传感器薄膜晶体管Ts2的漏极与公共电极 32的另一端子连接。该源极和漏极可以根据电流方向而互换。当形成感测电容器Cf时，第二传感器薄膜晶体管Ts2响应于对当前传感器栅线的控制将与感测电容器Cf的尺寸成比例地增加的感测信号输出到读出线R0L。以多个像素为单位形成的触摸传感器TS通过一对传感器栅线SGLn-I和SGLn被驱动，感测电容型的触摸，并将感测信号输出到读出线R0L。在触摸感测期间，当响应于第 n-1条传感器栅线SGLn-I的栅极信号而导通第一传感器薄膜晶体管Tsl时，利用来自传感器电源线PL的感测驱动电压Vd对触摸传感器TS的公共电极32进行充电。其后，当响应于第η条传感器栅线SGLn的栅极信号而导通第二传感器薄膜晶体管Ts2时，将来自公共电极32的电压作为感测信号输出到读出线R0L。在这里，当用户利用导电体(比如人体或者触笔)触摸液晶显示设备的表面时，产生在该导电体和公共电极32之间的感测电容器Cf。 当产生感测电容器Cf时，连接到公共电极32的电容增加，电荷的数量增加，因而经由第二传感器薄膜晶体管Ts2从公共电极32输出到读出线ROL的感测信号增加，由此表示触摸。详细来讲，由于多个像素的液晶电容器Clc和存储电容器Cst并联连接到以多个像素为单位形成的公共电极32，因此连接到公共电极32的电容是在数量上以多个提供的液晶电容器Clc (即m个液晶电容器Cls，m是大于2的正数)的电容与在数量上以多个提供的存储电容器Cst的电容的总和(Ctotal = mX (Clc+Cst))。在触摸期间，当形成感测电容器Cf时，连接到公共电极的电容被升高到总电容Ctotal与感测电容器Cf的电容的总和 (Cf+Ctotal)。因此，在触摸期间，由于连接到公共电极32的电容的增加而导致提供给公共电极32的电荷的数量增加，因而经由第二传感器薄膜晶体管Ts2从公共电极32输出到读出线ROL的感测信号增加，由此表示触摸。进一步来讲，经由第二传感器薄膜晶体管Ts2从公共电极32输出到读出线ROL的感测信号，与在提供给公共电极32的感测驱动电压Vd和提供给读出线ROL的参考电压Vref之间的差值(Vd-Vref)成比例地增加。由于如上所述，经由第二传感器薄膜晶体管Ts2从触摸传感器TS的公共电极32 输出到读出线ROL的感测信号是简单地通过在提供给公共电极32的感测驱动电压Vd与提供给读出线ROL的参考电压Vref之间的差值(Vd-Vref)来确定的，因此尽管第二传感器薄膜晶体管Ts2的阈值电压Vth改变了，然而与该阈值电压Vth无关地输出精确的感测信号。图3是示意性地示出根据本发明一个实施方式的内置有触摸传感器的IPS模式液晶显示设备的框图。图3的液晶显示设备包括具有多个触摸传感器TS连同多个像素的液晶面板10、 用于驱动液晶面板10的多条栅线GL的栅极驱动器12、用于驱动液晶面板10的多条数据线DL的数据驱动器14、用于驱动液晶面板10的传感器栅线SGL的传感器栅极驱动器16、 以及用于将参考电压Vref提供到液晶面板10的读出线ROL并监测读出线ROL的输出以感测触摸的读出电路18。在图3中，可以在将显示区域插在读出电路18与数据驱动器14之间的条件下，与数据驱动器14相对地设置读出电路18，或者可以将读出电路18内置在数据驱动器14中。 可以在将显示区域插在传感器栅极驱动器16与栅极驱动器12之间的条件下，与栅极驱动器12相对地设置传感器栅极驱动器16，或者可以将传感器栅极驱动器16内置在栅极驱动器12中。液晶面板10包括通过使多条栅线GL和多条数据线DL交叉而限定的多个像素、以及多个触摸传感器，每个触摸传感器是以多个像素为单位形成的。如图4中所示，液晶面板10的驱动被分成数据记录期间DWM和触摸感测期间TSM。每一像素包括形成水平电场的像素电极30和公共电极32，在栅线GL、数据线DL 和像素电极30之间连接的像素薄膜晶体管Tpx，以及在栅线GL、公共线CL和公共电极32 之间连接的公共薄膜晶体管Tcom。像素电极30是以每一像素为单位形成的，而公共电极 32是以多个像素为单位形成的，并因而在数据记录期间DWM用作液晶的公共电极，而在触摸感测期间TSM用作触摸传感器TS的感测电极。像素薄膜晶体管Tpx响应于栅线GL的栅极信号，将数据信号从数据线DL提供到像素电极30，而公共薄膜晶体管Tcom响应于与像素薄膜晶体管Tpx相同的栅线GL的栅极信号，将公共电压从公共线CL提供到公共电极32。 由此，在数据记录期间DWM，每一像素利用由于在提供给公共电极32的公共电压与提供给像素电极30的数据信号之间的差值而导致的水平电场对液晶进行驱动，由此实现灰度级。触摸传感器TS包括与栅线GL和公共线CL平行地形成的传感器栅线SGL，在将多条数据线DL插在传感器电源线PL和读出线ROL之间的条件下与数据线DL平行地形成的传感器电源线PL和读出线R0L，在多个像素中共同形成的公共电极32，在第η-1 (η是自然数)条传感器栅线SGLn-Ι、传感器电源线PL和公共电极32之间连接的第一传感器薄膜晶体管Tsl，以及在第η条传感器栅线SGLn、读出线ROL和公共电极32之间连接的第二传感器薄膜晶体管Ts2。在触摸感测期间TSM，以多个像素为单位形成的触摸传感器TS通过一对传感器栅线SGLn-I和SGLn被驱动，感测电容型触摸，并将感测信号输出到读出线R0L。 在触摸感测期间，当响应于第η-1条传感器栅线SGLn-I的栅极信号而导通第一传感器薄膜晶体管Tsl时，利用来自传感器电源线PL的感测驱动电压Vd对触摸传感器TS的公共电极 32进行充电。其后，当响应于第η条传感器栅线SGLn的栅极信号而导通第二传感器薄膜晶体管Ts2时，将来自公共电极32的电压作为感测信号输出到读出线R0L。在这里，当用户利用导电体(比如人体或者触笔)触摸液晶显示设备的表面并因而产生感测电容器Cf时，电容增加，因而从公共电极32输出到读出线ROL的感测信号增大，由此表示触摸。传感器电源线PL和读出线ROL连接到沿垂直方向布置的多个触摸传感器。传感器栅线SGL与沿水平方向布置的多个触摸传感器连接。各条传感器栅线SGL被独立驱动，并且多条传感器栅线SGL共同连接(或者每条传感器栅线与至少一条传感器栅线共同连接) 并以这多条传感器栅线SGL为单位被驱动。触摸传感器TS是以矩阵形式布置的，由此能够同时地实现多触摸感测。如图4中所示，液晶面板10的驱动被分成其中在像素中存储数据的数据记录期间 DWM和其中驱动触摸传感器TS的触摸感测期间TSM。一帧IF被分成多个水平周期(水平行)，从而每一水平周期交替地重复数据记录期间DWM和触摸感测期间TSM。例如，通过在数据记录期间DWM顺序地驱动8条栅线GL，将数据记录到8个水平行里，然后通过在触摸感测期间TSM顺序地驱动2条传感器栅线SGL，由触摸传感器TS检测是否存在触摸，如图3 中所示。交替地重复这些数据记录期间DWM和触摸感测期间TSM。在数据记录期间DWM，栅极驱动器12顺序地驱动多条栅线GL，并且每当驱动栅线 GL时，数据驱动器14都将数据信号提供到多条数据线DL。在这里，栅极驱动器12和数据驱动器14以比一般周期更快速的周期来驱动栅线GL和数据线DL，以将数据记录到各个像素中，由此获得触摸感测期间TSM，其中在没有增加一帧IF的周期的情况下驱动触摸传感器TS0
在触摸感测期间TSM，传感器栅极驱动器16顺序地驱动传感器栅线SGL，读出电路 18接收从触摸传感器TS经由读出线ROL输入的感测信号，由此感测触摸和触摸位置。读出电路18通过每单位时间对读出线ROL的输出电流求积分来感测触摸。此外，读出电路18 根据读出线ROL的位置数据(X坐标)和传感器栅线SGL的位置数据(Y坐标)来感测触摸位置(X和Y坐标)。读出电路18通过触摸传感器TS和读出线ROL来感测在不同点同时发生的多触摸。图5是用于图3的IPS模式液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的多个像素的薄膜晶体管基板的平面图，而图6A和6B分别是该薄膜晶体管基板沿图5的线Ι-Γ 和线11-11’获得的剖视图。尽管图5仅仅示出3个像素，但是中央的像素可以重复大约m次，使得像素的长度是3 5mm。沿线I-I，获得的剖视图6A示出从像素薄膜晶体管Tpx到公共薄膜晶体管Tcom 的横截面，沿线Π-ΙΙ’获得的剖视图6B示出第二传感器薄膜晶体管Ts2的横截面。在图 5以及图6A和6B中所示的薄膜晶体管基板中，栅线GL、公共线CL、以及传感器栅线SGLn-I 和SGLn，与薄膜晶体管TpX、TCOm、Tsl和Ts2的栅极22、42、52和72 —起，作为栅极金属图案平行地形成在下基板34上。与栅极金属图案交叉的数据线DL、传感器电源线PL和读出线R0L,与薄膜晶体管Tpx, Tcom, Tsl和Ts2的源极26、46、56和76以及漏极28、48、58和 78 —起，作为数据金属图案平行地形成在栅极介电层(或称“栅极绝缘层”)36上。像素电极30和公共电极32作为透明导电层，与接触电极60和90 —起形成在钝化层38上。为了形成存储电容器(未示出)，漏极观可以延伸并与公共电极32的边缘交叠。像素薄膜晶体管Tpx包括从栅线GL突出的栅极22、在栅极介电层36插在半导体层M与栅极22之间的条件下与栅极22交叠的半导体层M、从数据线DL突出并与半导体层M交叠的源极26、以及在其与半导体层M交叠的部分处与源极沈相对并与像素电极30相连接的漏极观。半导体层24包括形成源极沈与漏极观之间的沟道的有源层， 以及在有源层、源极沈和漏极观彼此交叠的部分形成欧姆接触层以便实现源极沈与漏极 28之间的欧姆接触。像素电极30在钝化层38上以多个指状物的形状形成，并经由贯穿钝化层38的接触孔四与漏极观连接。公共薄膜晶体管Tcom包括从栅线GL突出的栅极52、在栅极介电层36插在半导体层M和栅极52之间的条件下与栅极52交叠的半导体层54、与公共线CL相连接并与半导体层M交叠的源极56、以及在其与半导体层M交叠的部分处与源极56相对并经由钝化层38的接触孔59而与公共电极32相连接的漏极58。公共电极32在钝化层38上以与像素电极30的多个指状物交替的多个指状物的形状形成，并经由贯穿钝化层38的接触孔 59与漏极58连接。在栅极绝缘层36上形成的半导体层M和源极56与栅线GL和公共线 CL交叠，并经由接触孔61和接触电极60连接到公共线CL。接触孔61贯穿钝化层38并由此暴露出源极56的一个端子，并贯穿钝化层38和栅极绝缘层36并由此暴露出邻近于源极 56的一部分公共线CL。在钝化层38上形成的接触电极60经由接触孔61连接源极56和公共线CL。像素电极30是以每一像素为单位形成的，而公共电极32是以多个像素为单位形成的。第一传感器薄膜晶体管Tsl包括从第n-1条传感器栅线SGLn-I突出的栅极42， 在栅极绝缘层36插在半导体层44与栅极42之间的条件下与栅极42交叠的半导体层44，从传感器电源线PL突出的并与半导体层44交叠的源极46，以及在其与半导体层44交叠的部分处与源极46相对并经由贯穿钝化层38的接触孔49而与公共电极32的延伸部分3 连接的漏极48。公共线32的延伸部分3 从相邻像素的公共电极32的一个端子延伸出， 越过数据线DL和传感器电源线PL，然后与漏极48的一个端子相交叠。第二传感器薄膜晶体管Ts2包括与第η条传感器栅线SGLn相连接的栅极72，在栅极绝缘层36插在半导体层74与栅极72之间的条件下与栅极72交叠的半导体层74，从读出线ROL突出的并与半导体层74交叠的源极76，以及在其与半导体层74交叠的部分处与源极76相对并经由贯穿钝化层38的接触孔79而与公共电极32相连接的漏极78。栅极72经由接触孔91和93以及接触电极90，与第η条传感器栅线SGLn连接。在钝化层38 上形成的接触电极90与栅极72相交叠，越过栅线GL和公共线CL，然后与第η条传感器栅线SGLn相交叠。接触电极90经由贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的接触孔91与栅极72 的一个端子连接，并经由贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的接触孔93与第η条传感器栅线 SGLn连接。在下文中，将描述如图5以及图6Α和6Β中所示的用于制造薄膜晶体管基板的方法。在基板34上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括栅线GL、公共线CL、传感器栅线SGLn-I和SGLn、像素薄膜晶体管Tpx的栅极22、公共薄膜晶体管Tcom的栅极52、以及第一和第二传感器薄膜晶体管Tsl和Ts2的栅极42和72。在其上形成有栅极金属图案的基板34上形成栅极绝缘层36。然后，在栅极绝缘层 36上形成半导体图案，该半导体图案包括像素薄膜晶体管Tpx的半导体层24、公共薄膜晶体管Tcom的半导体层54、以及第一和第二传感器薄膜晶体管Tsl和Ts2的半导体层44和 74。在其上形成有半导体图案的栅极绝缘层36上形成数据金属图案，该数据金属图案包括数据线DL和读出线R0L、传感器电源线PL、像素薄膜晶体管Tpx的源极沈和漏极观、公共薄膜晶体管Tcom的源极56和漏极58、第一传感器薄膜晶体管Tsl的源极46和漏极48、以及第二传感器薄膜晶体管Ts2的源极76和漏极78。在其上形成有数据金属图案的栅极绝缘层36上形成钝化层38。然后，形成贯穿钝化层38的接触孔四、49、59和79，以及贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的接触孔61、91和 93。通过使贯穿钝化层38的部分与贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的部分整合为一体，形成接触孔61。在钝化层38上形成透明导电图案，该透明导电图案包括像素电极30、公共电极32 和接触电极60和90。图7是用于在根据本发明另一实施方式的内置有触摸传感器的FFS模式液晶显示设备中的与一个触摸传感器一起提供的多个像素的薄膜晶体管基板的平面图，而图8A和 8B分别是该薄膜晶体管基板沿图7的线III-III’和线IV-IV’获得的剖视图。除了像素电极130和公共电极132之外，图7以及图8A和8B中所示的FFS模式薄膜晶体管基板包括与图5以及图6A和6B中所示的IPS模式薄膜晶体管基板相同的组件， 因此将省略对于相同组件的详细说明。沿线III-III’获得的剖视图8A示出从像素薄膜晶体管Tpx到公共薄膜晶体管Tcom的横截面，沿线IV-IV’获得的剖视图8B示出第二传感器薄膜晶体管1^2的横截面。如图7以及图8A和8B中所示，在该薄膜晶体管基板中，栅线GL、公共线CL以及传感器栅线SGLn-I和SGLn作为栅极金属图案，与薄膜晶体管Tpx、Tcom, Tsl和Ts2的栅极22、42、52和72 —起，平行地形成在下基板34上。与栅极金属图案交叉的数据线DL、传感器电源线PL和读出线ROL作为数据金属图案，与薄膜晶体管Tpx、Tcom, Tsl和Ts2的源极沈、46、56和76以及漏极观、48、58和78 —起，平行地形成在栅极绝缘层36上。在其上形成有数据金属图案的栅极绝缘层36上，以每一像素为单位形成由透明导电层制成的像素电极130，而在钝化层38上，以多个像素为单位，与接触电极60和90 —起形成由透明导电层制成的公共电极132。像素电极130以板状形成在像素薄膜晶体管Tpx的漏极观以及栅极绝缘层36上，并与漏极观直接连接。公共电极132与钝化层38上的像素电极130 交叠，并具有垂直对称的多个斜槽134，由此与像素电极130 —起形成水平电场，从而驱动液晶。在所形成的一个像素中形成的公共电极132经由延伸部分13 与相邻像素的公共电极132连接，由此以多个像素为单位来形成公共电极。通过使像素电极130与公共电极 132彼此交叠，形成存储电容器Cst。公共薄膜晶体管Tcom的漏极58经由钝化层38的接触孔59，与公共电极132连接。第一传感器薄膜晶体管Tsl的漏极48经由贯穿钝化层38的接触孔49，与公共电极132 的延伸部分13 连接。第二薄膜晶体管Ts2的漏极78经由贯穿钝化层38的接触孔79，与公共电极132连接。在下文中，将描述如图7以及图8A和8B中所示的用于制造薄膜晶体管基板的方法。在基板34上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括栅线GL、公共线CL、传感器栅线SGLn-I和SGLn、像素薄膜晶体管Tpx的栅极22、公共薄膜晶体管Tcom的栅极52、以及第一和第二传感器薄膜晶体管Tsl和Ts2的栅极42和72。在其上形成有栅极金属图案的基板34上形成栅极绝缘层36。然后，在栅极绝缘层 36上形成半导体图案，该半导体图案包括像素薄膜晶体管Tpx的半导体层24、公共薄膜晶体管Tcom的半导体层54、以及第一和第二传感器薄膜晶体管Tsl和Ts2的半导体层44和 74。在其上形成有半导体图案的栅极绝缘层36上形成数据金属图案，该数据金属图案包括数据线DL和读出线R0L、传感器电源线PL、像素薄膜晶体管Tpx的源极沈和漏极观、公共薄膜晶体管Tcom的源极56和漏极58、第一传感器薄膜晶体管Tsl的源极46和漏极48、以及第二传感器薄膜晶体管Ts2的源极76和漏极78。之后，在其上形成有数据金属图案的栅极绝缘层36上形成由透明导电层制成的像素电极130。在其上形成有像素电极130的栅极绝缘层36上形成钝化层38。然后，形成贯穿钝化层38的接触孔49、59和79，以及贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的接触孔61、91和93。 通过使贯穿钝化层38的部分与贯穿钝化层38和栅极绝缘层36的部分整合为一体，形成接触孔61。在钝化层38上形成透明导电图案，该透明导电图案包括公共电极132以及接触电极60和90。
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图9是在根据本发明另一实施方式的内置有触摸传感器的IPS模式液晶显示设备中的对应于一个触摸传感器的一些像素的等效电路图，图10是示出图9的触摸传感器的驱动波形的视图。除了图9中所示的液晶显示设备的触摸传感器包括一个传感器薄膜晶体管Ts以及不需要单独的传感器电源线之外，图9中所示的液晶显示设备包括与图3中所示的液晶显示设备相同的组件，因此将省略对相同组件的详细说明。此外，除了传感器电源线和第一传感器薄膜晶体管之外，图9中所示的液晶显示设备包括与图5至8B中所示的液晶显示设备相同的组件。以多个像素为单位形成的触摸传感器包括与栅线GL和公共线CL平行地形成的传感器栅线SGL，与多条数据线DL平行地形成的读出线R0L，在多个像素中共同形成的公共电极32，以及在传感器栅线SGL、读出线ROL和公共电极32之间连接的传感器薄膜晶体管
Ts0在触摸感测期间，以多个像素为单位形成的触摸传感器TS通过传感器栅线SGL被驱动，感测电容型的触摸，并将感测信号输出到读出线R0L。在其中利用经由传感器薄膜晶体管Ts从读出线ROL提供的感测驱动电压Vd对公共电极32进行充电的时间段(或称“充电期间”)、以及其中公共电极32将感测信号经由薄膜晶体管Ts输出到读出线ROL并且读出线ROL读取该感测信号的时间段(或称“读取期间”)，顺序地分别驱动各条传感器栅线 SGL。详细来讲，如图10中所示，在充电期间，将第一栅极脉冲提供给第η条传感器栅线 SGLn,并将感测驱动电压Vd提供给读出线R0L。由此，利用经由导通的传感器薄膜晶体管 Ts从读出线ROL提供的感测驱动电压Vd，对公共电极32进行充电。其后，在读取期间，将第二栅极脉冲提供给第η条传感器栅线SGLn，并将低于感测驱动电压Vd的参考电压Vref提供给读出线R0L。由此，公共电极32将所述充电电压作为感测信号，经由导通的传感器薄膜晶体管Ts输出到读出线R0L。在这里，当用户利用导电体触摸液晶显示设备的表面并因而产生感测电容器Cf时，电容增加，因而从公共电极32输出到读出线ROL的感测信号增加，由此表示触摸。其后，在充电期间和读取期间，将第一和第二栅极脉冲顺序地提供给第n+1条传感器栅线SGLn+Ι，由此允许与第n+1条传感器栅线SGLn+Ι连接的触摸传感器TS感测触摸。与图3中所示的液晶显示设备相比，图9中所示的液晶显示设备省略了每一触摸传感器TS中的一个传感器薄膜晶体管，并且不需要单独的传感器电源线，因而具有更简单的配置，并由此增加了孔径比。图11是示出通过测量当触摸根据本发明的液晶显示设备时能够由触摸传感器感测的电容幅度而获得的数据的曲线图。在测量电容期间，布线的长度被设置为5cm，布线的线宽度在13 50 μ m的范围内变化，对置电极的尺寸被设置为5X5mm，并且玻璃厚度被设置为0. 5mm。在这里，由于如图11中所示，电容大约为2pF，如果触摸传感器如在本发明这样，是以多个像素为单位形成的，则只要感测驱动电压与参考电压之间的差值(Vd-Vref)是IV或IV以上，便可以充分地感测电容。如上所述，根据本发明的内置有触摸传感器的液晶显示设备允许将触摸传感器内置到薄膜晶体管基板中，因而能够减少重量和厚度，并降低了制造成本。此外，根据本发明的液晶显示设备允许以矩阵形式布置触摸传感器，由此能够实现多触摸感测。此外，根据本发明的液晶显示设备允许在使用水平电场的模式中，比如IPS模式或者FFS模式中，以多个像素为单位对公共电极进行图案化，因而使用该公共电极作为用于感测电容型触摸的触摸传感器的电极以及液晶的公共电极，从而简化了触摸传感器的结构并改善了孔径比。此外，根据本发明的液晶显示设备使用薄膜晶体管基板的制造工艺形成触摸传感器，因此简化了液晶显示设备的制造工艺，并因此降低了制造成本。此外，根据本发明的液晶显示设备的驱动被分成数据记录期间和触摸感测期间， 由此防止了因触摸传感器的干扰而导致的图像质量恶化。此外，根据本发明的液晶显示设备允许根据与公共电极连接的电容的总和以及在感测驱动电压与参考电压之间的差值来简单地确定感测信号，该感测信号经由传感器薄膜晶体管从感测触摸的感测电极输出到读出线，由此能够与传感器薄膜晶体管的阈值电压无关地输出精确的感测信号。对于所属领域中普通技术人员来说很清楚的是，可以在本发明中作出各种修改实施方式和变型而不会脱离本发明的精神或者范围。因此，本发明意在涵盖本发明落入所附权利要求书范围及其等效范围之内的对本发明的所有修改实施方式和变型。
权利要求
1.一种内置有多个触摸传感器的液晶显示设备，包括 在上基板和下基板之间插入的液晶层；在所述下基板的像素区域中分别形成的多个像素，所述多个像素的每一个包括将水平电场施加到该液晶层的像素电极和公共电极、与栅线和数据线连接以驱动所述像素电极的像素薄膜晶体管、以及与所述栅线和公共线连接以驱动所述公共电极的公共薄膜晶体管；所述多个触摸传感器，每个触摸传感器在触摸所述上基板的物体与所述公共电极之间形成感测电容器，以感测触摸，然后输出感测信号；传感器电源线，其用于将感测驱动电压提供到各个触摸传感器； 用于从各个触摸传感器输出感测信号的读出线；以及与所述栅线平行地形成的传感器栅线，其中每个触摸传感器包括 在多个像素中形成的所述公共电极；第一传感器薄膜晶体管，其用于响应于对前一传感器栅线的控制，利用来自相应传感器电源线的感测驱动电压对所述公共电极充电；以及第二传感器薄膜晶体管，其用于响应于对当前传感器栅线的控制，将所述感测信号从所述公共电极输出到相应的读出线。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中在触摸感测期间，所述第一传感器薄膜晶体管利用所述感测驱动电压对该公共电极充电，然后所述第二传感器薄膜晶体管将所述感测信号从所述公共电极输出到相应的读出线。
3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一和第二传感器薄膜晶体管形成在其中形成有每个触摸传感器的多个像素之中的位于两端的像素中。
4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中每一传感器电源线和每一读出线在将每一触摸传感器形成在每一传感器电源线与每一读出线之间的条件下与所述数据线平行地形成，并且共同地连接到沿垂直方向布置的多个触摸传感器；以及每一传感器栅线共同地连接到沿水平方向布置的多个触摸传感器。
5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述像素薄膜晶体管包括连接到所述栅线的栅极、连接到所述数据线的源极和连接到所述像素电极的漏极；所述公共薄膜晶体管包括与所述像素薄膜晶体管连接相同栅线的栅极、连接到所述公共线的源极、和连接到所述公共电极的漏极；所述第一传感器薄膜晶体管包括连接到前一传感器栅线的栅极、连接到相应的传感器电源线的源极、和连接到所述公共电极的一个端子的漏极；以及所述第二传感器薄膜晶体管包括连接到当前传感器栅线的栅极、连接到相应的读出线的源极、和连接到所述公共电极的另一端子的漏极。
6.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中所述公共电极经由贯穿第一绝缘层的第一接触孔与所述公共薄膜晶体管的漏极连接，并且经由贯穿所述第一绝缘层的第二和第三接触孔，分别与所述第一和第二传感器薄膜晶体管的漏极连接。
7.根据权利要求6所述的液晶显示设备，其中所述公共薄膜晶体管的源极在所述公共薄膜晶体管的源极与所述公共线之间插入第二绝缘层的条件下与所述公共线交叠，并且在所交叠的部分处进一步提供用于经由贯穿所述第一绝缘层和第二绝缘层的第四接触孔而将所述公共薄膜晶体管的源极连接到所述公共线的第一接触电极；以及还提供用于将所述第二传感器薄膜晶体管的栅极与相应的传感器栅线相连接的第二接触电极，所述第二接触电极经由贯穿所述第一和第二绝缘层的第五和第六接触孔，而分别连接到所述第二传感器薄膜晶体管的栅极和相应的传感器栅线。
8.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述公共电极以包括多个像素的每一触摸传感器为单位独立地形成，并在数据记录期间用作用于驱动该液晶层的公共电极，而在触摸感测期间用作用于形成该感测电容器的感测电极。
9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其中每一像素中的公共薄膜晶体管与所述像素薄膜晶体管连接到相同的栅线，并且与所述像素薄膜晶体管同时地导通，以在数据记录期间将公共电压从所述公共线提供到所述公共电极。
10.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述感测信号与所述感测电容器的电容以及在分别提供给相应读出线的感测驱动电压与参考电压之间的差值成比例。
11.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中每一传感器栅线与至少一条传感器栅线共同地连接。
12.根据权利要求1所述的液晶显示设备，还包括用于驱动所述栅线的栅极驱动器；用于驱动所述数据线的数据驱动器；读出电路，其使用从相应的读出线输出的感测信号来感测触摸，并根据相应的读出线和相应的传感器栅线的位置数据来感测触摸位置；以及用于驱动所述传感器栅线的传感器栅极驱动器。
13.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中所述读出电路内置在所述数据驱动器中，或者所述传感器栅极驱动器内置在所述栅极驱动器中、或者在与所述栅极驱动器相对的位置处单独地形成。
14.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中所述栅极驱动器和所述数据驱动器分别在数据记录期间驱动所述栅线和数据线；以及所述传感器栅极驱动器和所述读出电路分别在触摸感测期间驱动所述传感器栅线和读出线。
15.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中一帧被分成数据记录期间和触摸感测期间。
16.根据权利要求15所述的液晶显示设备，其中所述帧被分成多个水平周期，并且所述数据记录期间和所述触摸感测期间在每一水平周期交替。
17.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述液晶层以IPS模式或者FFS模式被驱动。
18.—种内置有多个触摸传感器的液晶显示设备，包括在上基板和下基板之间插入的液晶层；在所述下基板的像素区域中分别形成的多个像素，所述多个像素的每一个包括将水平电场施加到该液晶层的像素电极和公共电极、与栅线和数据线连接以驱动所述像素电极的像素薄膜晶体管、以及与所述栅线和公共线连接以驱动所述公共电极的公共薄膜晶体管；所述多个触摸传感器，每个触摸传感器在触摸所述上基板的物体与所述公共电极之间形成感测电容器，以感测触摸，然后输出感测信号；读出线，其用于将感测驱动电压提供到所述触摸传感器，并且从各个触摸传感器输出所述感测信号；以及与栅线平行地形成的传感器栅线，其中每个触摸传感器包括在多个像素中形成的所述公共电极；以及传感器薄膜晶体管，其响应于对相应传感器栅线的控制，利用来自相应读出线的感测驱动电压对所述公共电极充电，然后将所述感测信号从所述公共电极输出到相应的读出线。
19.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中在触摸感测期间，所述传感器薄膜晶体管响应于提供给相应传感器栅线的第一栅极脉冲，利用所述感测驱动电压对该公共电极充电，然后响应于提供给相应传感器栅线的第二栅极脉冲，将所述感测信号从该公共电极输出到相应的读出线。
20.根据权利要求19所述的液晶显示设备，其中在触摸感测期间，在提供所述第一栅极脉冲的时间段，将所述感测驱动电压提供给相应的读出线，并在剩余的时间段，将低于所述感测驱动电压的参考电压提供给相应的读出线。
21.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中在将每一触摸传感器形成在读出线之间的条件下将所述读出线与所述数据线平行地形成，并且每一读出线共同地连接到沿垂直方向布置的多个触摸传感器；以及每一传感器栅线共同地连接到沿水平方向布置的多个触摸传感器。
22.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中所述像素薄膜晶体管包括与所述栅线连接的栅极、与所述数据线连接的源极、和与所述像素电极连接的漏极；所述公共薄膜晶体管包括与所述像素薄膜晶体管连接到相同栅线的栅极、连接到所述公共线的源极、和连接到所述公共电极的漏极；以及所述传感器薄膜晶体管包括连接到相应传感器栅线的栅极、连接到相应读出线的源极、和连接到所述公共电极的一个端子的漏极。
23.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中所述公共电极以包括多个像素的每一触摸传感器为单位独立地形成，并在数据记录期间用作用于驱动所述液晶层的公共电极， 而在触摸感测期间用作用于形成所述感测电容器的感测电极。
24.根据权利要求23所述的液晶显示设备，其中每一像素中的公共薄膜晶体管与所述像素薄膜晶体管连接到相同的栅线，并且与所述像素薄膜晶体管同时地导通，以在数据记录期间将公共电压从所述公共线提供到所述公共电极。
25.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中所述感测信号与所述感测电容器的电容以及在分别提供给相应读出线的感测驱动电压与参考电压之间的差值成比例。
26.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中每一传感器栅线与至少一条传感器栅线共同地连接。
27.根据权利要求18所述的液晶显示设备，还包括 用于驱动所述栅线的栅极驱动器；用于驱动所述数据线的数据驱动器；读出电路，其用于在触摸感测期间，将所述感测驱动电压和参考电压顺序地提供到相应的读出线，使用从相应的读出线输出的感测信号感测触摸，并根据相应读出线和相应传感器栅线的位置数据感测触摸位置；以及用于驱动所述传感器栅线的传感器栅极驱动器。
28.根据权利要求27所述的液晶显示设备，其中所述读出电路内置在所述数据驱动器中，或者所述传感器栅极驱动器内置在所述栅极驱动器中、或者在与所述栅极驱动器相对的位置处单独地形成。
29.根据权利要求27所述的液晶显示设备，其中所述栅极驱动器和所述数据驱动器分别在数据记录期间驱动所述栅线和数据线；以及所述传感器栅极驱动器和所述读出电路分别在触摸感测期间驱动所述传感器栅线和读出线。
30.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中一帧被分成数据记录期间和触摸感测期间。
31.根据权利要求30所述的液晶显示设备，其中所述帧被分成多个水平周期，并且所述数据记录期间和所述触摸感测期间在每一水平周期交替。
32.根据权利要求18所述的液晶显示设备，其中以IPS模式或者FFS模式驱动所述液晶层ο
33.一种用于驱动内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法，包括在数据记录期间，通过驱动栅线和数据线在多个像素中存储数据，并使用每个像素的像素电极和公共电极，将基于该数据的水平电场施加到液晶层；和在触摸感测期间，通过驱动以多个像素为单位形成的公共电极，利用在触摸所述液晶显示设备的上基板的物体与所述公共电极之间形成的感测电容器经由触摸传感器来感测触摸，其中经由触摸传感器进行的触摸感测包括通过驱动所述触摸传感器的第一传感器薄膜晶体管，将感测驱动电压从传感器电源线提供到所述触摸传感器的公共电极；和通过驱动所述触摸传感器的第二传感器薄膜晶体管，将通过所述触摸感测而从所述公共电极产生的感测信号输出到读出线。
34.根据权利要求33所述的方法，其中一帧被分成多个水平周期，并且数据记录期间和触摸感测期间在每一水平周期交替。
35.一种用于驱动内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法，包括在数据记录期间，通过驱动栅线和数据线在多个像素中存储数据，并使用每个像素的像素电极和公共电极，将基于该数据的水平电场施加到液晶层；和在触摸感测期间，通过驱动以多个像素为单位形成的公共电极，利用在触摸所述液晶显示设备的上基板的物体与所述公共电极之间形成的感测电容器经由触摸传感器来感测触摸，其中经由触摸传感器进行的触摸感测包括响应于提供给传感器栅线的第一栅极脉冲，允许所述触摸传感器的传感器薄膜晶体管将感测驱动电压从读出线提供到所述触摸传感器的公共电极；和响应于提供给所述传感器栅线的第二栅极脉冲，允许所述传感器薄膜晶体管将通过所述触摸感测而从所述公共电极产生的感测信号输出到所述读出线。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，在提供所述第一栅极脉冲的时间段，所述读出线提供所述感测驱动电压，而在剩余的时间段，所述读出线提供低于所述感测驱动电压的参考电压。
37.根据权利要求35所述的方法，其中一帧被分成多个水平周期，并且数据记录期间和触摸感测期间在每一水平周期交替。
38.一种用于制造内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法，包括在基板上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括像素薄膜晶体管的栅极、公共薄膜晶体管的栅极、传感器薄膜晶体管的栅极、以及栅线、公共线和传感器栅线； 在其上形成有所述栅极金属图案的基板上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成所述像素薄膜晶体管、所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的半导体层；在其上形成有所述半导体层的栅极绝缘层上形成数据金属图案，该数据金属图案包括所述像素薄膜晶体管的源极和漏极、所述公共薄膜晶体管的源极和漏极、所述传感器薄膜晶体管的源极和漏极、以及数据线和读出线；形成覆盖所述数据金属图案的钝化层，并形成多个接触孔；以及在所述钝化层上形成与所述像素薄膜晶体管的漏极连接的像素电极、与所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的漏极连接的公共电极、将所述公共薄膜晶体管的源极与所述公共线相连接的第一接触电极、以及将所述传感器薄膜晶体管的栅极与所述传感器栅线相连接的第二接触电极，其中电极的所述连接是通过所述多个接触孔实现的。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括 与所述数据线一起形成传感器电源线；以及与所述像素薄膜晶体管、公共薄膜晶体管和传感器薄膜晶体管一起形成多个第二传感器薄膜晶体管，每个第二传感器薄膜晶体管连接在前一传感器栅线、每一传感器电源线和每一公共线之间。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述像素电极以每一像素为单位独立地形成， 而所述公共电极以包括多个像素的每一触摸传感器为单位独立地形成。
41.一种用于制造内置有触摸传感器的液晶显示设备的方法，包括在基板上形成栅极金属图案，该栅极金属图案包括像素薄膜晶体管的栅极、公共薄膜晶体管的栅极、传感器薄膜晶体管的栅极、以及栅线、公共线和传感器栅线； 在其上形成有所述栅极金属图案的基板上形成栅极绝缘层；在所述栅极绝缘层上形成所述像素薄膜晶体管、所述公共薄膜晶体管和所述传感器薄膜晶体管的半导体层；在其上形成有所述半导体层的栅极绝缘层上形成数据金属图案，该数据金属图案包括所述像素薄膜晶体管的源极和漏极、所述公共薄膜晶体管的源极和漏极、所述传感器薄膜晶体管的源极和漏极、以及数据线和读出线；在其上形成有所述数据金属图案的栅极绝缘层上形成与所述像素薄膜晶体管的漏极连接的像素电极；形成覆盖所述像素电极的钝化层，并形成多个接触孔；以及在所述钝化层上形成与所述公共薄膜晶体管和传感器薄膜晶体管的漏极连接的公共电极、将所述公共薄膜晶体管的源极与所述公共线相连接的第一接触电极、以及将所述传感器薄膜晶体管的栅极与所述传感器栅线相连接的第二接触电极，其中所述公共电极、第一接触电极和第二接触电极的所述连接是通过所述多个接触孔实现的。
42.根据权利要求41所述的方法，还包括与所述数据线一起形成传感器电源线；以及与所述像素薄膜晶体管、公共薄膜晶体管和传感器薄膜晶体管一起形成多个第二传感器薄膜晶体管，每个第二传感器薄膜晶体管连接在前一传感器栅线、每一传感器电源线和每一公共线之间。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述像素电极以每一像素为单位独立地形成， 而所述公共电极以包括多个像素的每一触摸传感器为单位独立地形成。
全文摘要
公开了一种内置有触摸传感器的液晶显示设备及其驱动和制造方法。该液晶显示设备包括在上基板和下基板之间插入的液晶层、均包括将水平电场施加到液晶层的像素电极和公共电极的像素、用于驱动像素电极的像素薄膜晶体管和用于驱动公共电极的公共薄膜晶体管、均形成触摸上基板的物体与公共电极之间的感测电容器的触摸传感器、传感器电源线、读出线和传感器栅线。每一触摸传感器包括公共电极、响应于对前一传感器栅线的控制而利用感测驱动电压对公共电极充电的第一传感器薄膜晶体管、和响应于对当前传感器栅线的控制而将感测信号输出到读出线的第二传感器薄膜晶体管。
文档编号G02F1/133GK102375258SQ201010599820
公开日2012年3月14日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年8月10日
发明者金哲世 申请人:乐金显示有限公司