CN102043272A - 液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种实现与外部光或反射光的亮度无关的软触摸和感测触摸的液晶显示设备。该液晶显示设备包括：包括彼此面对的第一基板和第二基板以使液晶层夹在第一基板和第二基板之间的液晶面板、布置在第一基板上的红外传感器、在面对第一基板的第二基板上对应于红外传感器布置的红外滤光器、粘附到第一基板的背面的第一偏振板、粘附到第二基板的背面的第二偏振板、布置在第一偏振板下方的导光板、布置在导光板的一侧以发射白光的第一光源、以及布置在导光板的另一侧以向导光板发射红外光的第二光源。

Description

液晶显示设备
本申请要求2009年10月23日提交的韩国专利申请No.10-2009-0101091的优先权，因此援引该专利申请作为参考，就好像在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示设备，并且更具体地，涉及一种实现与外部光或反射光的亮度无关的软触摸和感测触摸的液晶显示设备。
背景技术
随着近来依赖信息的社会，用于将电信息信号可视化的显示器快速发展。各种纤薄、轻质和低功率的平板显示设备被普遍用作传统阴极射线管(CRT)的替代品。
平板显示设备的实例包括液晶显示设备(LCD)、等离子体显示面板设备(PDP)、场发射显示设备(FED)、电致发光显示设备(ELD)等。这些平板显示设备必然需要平板显示面板来实现图像，其中平板显示面板具有一种结构，在该结构中，一对透明的绝缘基板连接在一起，使得固有发光或偏振材料层夹在基板之间。在平板显示设备之中，液晶显示设备利用电场控制液晶的透光率来显示图像。出于这个目的，图像显示设备包括含有液晶单元的显示面板、向显示面板照射光的背光单元和对液晶单元进行操作的操作电路。
显示面板被形成为由多条栅极线与多条数据线交叉以限定多个单位像素区域。每个像素区域包括彼此面对的薄膜晶体管阵列基板和滤色器阵列基板，夹在两个基板之间以保持预定单元间隙的间隔物，以及填充在单元间隙中的液晶。
薄膜晶体管阵列基板包括多条栅极线和多条数据线，作为开关器件形成在栅极线和数据线之间的每个交叉处的薄膜晶体管、布置在每个液晶单元中并与薄膜晶体管连接的像素电极、以及涂覆在最终结构上的取向膜。栅极线和数据线通过各自的焊盘部分从操作电路接收信号。
响应于提供到栅极线的扫描信号，薄膜晶体管把提供到数据线的像素电压信号传输给像素电极。
另外，滤色器阵列基板包括在各自的液晶单元中设置的滤色器、对滤色器进行划分和反射外部光的黑矩阵、给液晶单元提供参考电压的公共电极、以及涂覆在最终结构上的取向膜。
由此分开形成的薄膜晶体管基板和滤色器阵列基板被布置和组合，以使得两个基板彼此面对，液晶注入到基板之间提供的区域中，将该区域密封，以完成液晶显示设备的制造。
同时，液晶显示设备是有源发光器件，它利用在液晶面板的背面上设置的背光单元发出的光来控制屏幕的亮度。
最近，提出了一种将触摸屏面板粘附到这种液晶显示设备上的技术。触摸屏面板称为用户界面，它通常粘附到显示设备上，并在与诸如手指或笔等不透明物质接触的触摸位置处发生其电气属性的变化，以感测该触摸位置。粘附有触摸屏面板的液晶显示设备检测用户手指或者触摸笔接触屏幕的位置的信息，并根据所检测的信息实现各种应用。
然而，这种液晶显示设备具有很多缺点：由于触摸屏面板而导致的生产成本增加，由于把触摸屏面板粘附到液晶面板的工艺而导致的产量降低，以及液晶面板的亮度恶化以及厚度增加。
为了克服这些缺点，已经进行了很多尝试，以在显示面板内形成光传感器，从而根据外部光的亮度控制背光单元，并解决粘附到显示面板的外表面上的光传感器体积增加的问题。
在下文中，将参照所附附图对传统的液晶显示设备进行描述。
图1是设有感光型触摸面板的常规液晶显示设备的示意性截面图。
如图1中所示，设有感光型触摸面板的传统液晶显示设备包括具有彼此面对的第一基板1和第二基板2的液晶面板10、在第一基板1上布置的像素晶体管(像素TFT)3、感测晶体管(传感器TFT)4以及背光单元20，该背光单元20布置在液晶面板10的下方以向液晶面板10传送光。
另外，感光是通过下面的机制实现的。当光从背光单元20发出透过液晶面板10、然后用手指或其他物质30触摸液晶面板10时，发出的光被再次反射到液晶面板10，并且感测晶体管对该光进行感测。
这种设置有感光型触摸面板的传统液晶显示设备根据外部光的反射程度感测触摸，因而很大程度上根据外部光的亮度而改变触摸灵敏度。例如，如果在外部光和受到触摸遮盖部分之间没有或者几乎没有差异，就无法实现触摸感测。
设置有触摸面板的传统液晶显示设备具有以下缺点。
首先，传统的集成触摸面板的液晶显示设备感测在触摸时从背光反射的光与外部光，因而使得当反射光和外部光之间几乎没有差异时，传感器无法精确地感测输入信号。
其次，触摸引起的输入信号随着外部环境而变化，因此使位置检测算法变复杂，并使故障更容易发生。换句话说，当外部光的亮度比反射光的亮度强时，触摸引起的信号以比邻近区域电压低的电压输出，而另一方面，当外部光的亮度比反射光的亮度低时，触摸信号产生高于邻近区域电压的电压，使得难以感测实际的触摸信号。例如，当外部环境处于高亮度时，尽管诸如手指等触摸物没有触摸液晶面板，也可能会不利地将外部光产生的阴影误认为实际触摸。
发明内容
因此，本发明涉及一种液晶显示设备，其基本上消除了因为现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种实现与外部光或反射光的亮度无关的软触摸和感测触摸的液晶显示设备。
本发明的另一目的在于提供一种实现与外部光或反射光的亮度无关的软触摸和感测触摸的液晶显示设备的制造方法。
为了获得这些和其他优点，并根据本发明的目的，如这里具体表示和概括描述的，提供了一种液晶显示设备，其包括：包括彼此面对的第一基板和第二基板以使液晶层夹在第一基板和第二基板之间的液晶面板、布置在第一基板上的红外传感器、在面对第一基板的第二基板上对应于红外传感器布置的红外滤光器、布置在第一基板下方的导光板、布置在导光板的一侧以发射白光的第一光源、以及布置在导光板的另一侧以向导光板发射红外光的第二光源。
红外传感器可以与从所述第二光源发射的红外光相对地感测在触摸第二基板时被反射通过所述红外滤光器的红外光的量。
第一基板可以包括：彼此交叉的多条栅极线和多条数据线、布置在栅极线和数据线的每个交叉处的像素晶体管、与栅极线平行布置的公共线和感测线、以及与数据线平行布置的读出线。红外传感器形成在公共线、感测线和读出线之间。
红外传感器可以包括：与公共线的一侧连接的感测晶体管，所述感测晶体管接收触摸时反射的红外光，以使光电流能够流经感测晶体管；布置在感测晶体管和公共线之间的红外感测电容器，所述红外感测电容器由流经感测晶体管的光电流充电；以及夹在红外感测电容器和读出线之间的开关晶体管，所述开关晶体管从感测线接收操作信号并进行开关，所述开关晶体管把从红外感测电容器充入的电子电荷传输给读出线。
感测晶体管可以包括：在与第一基板上的栅极线相同层上的遮盖图案；包括堆叠结构的半导体层，所述堆叠结构包括通过在遮盖图案上夹入栅极绝缘膜而形成的非晶硅层和杂质层；在半导体层的两侧的、与数据线相同的层中的源极电极和漏极电极；以及布置在覆盖数据线、源极电极和漏极电极的中间膜上的栅极电极。
感测晶体管可以包括：在与第一基板上的栅极线相同的层中的栅极电极；在栅极电极上的半导体层，所述半导体层包括第一半导体层图案和布置在第一半导体层图案上的第二半导体层图案，其中第一半导体层图案通过夹入覆盖数据线的绝缘膜而形成，并且第一半导体层图案由非晶硅层和第一杂质层的组合组成，第二半导体层图案是第二杂质层；以及布置在半导体层的两侧的源极电极和漏极电极。第二杂质层和第一杂质层可以包括相同的杂质。第二杂质层可以仅形成在源极电极和漏极电极中。
第二基板可以包括：作为矩阵形成在非像素区中的黑矩阵层；以及布置在黑矩阵层之间的红色色素层、绿色色素层和蓝色色素层。红外滤光器可以包括由红色色素层、绿色色素层和蓝色色素层中的至少两种或多种构成的堆叠结构。第二光源可以一直在开启状态下运行。第二光源可以与感测线的操作信号同步。
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解释。
附图说明
所包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，其并入本申请中组成本申请的一部分，附图图示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是设置有感光型触摸面板的常规液晶显示设备的示意性截面图；
图2是示出根据本发明的液晶显示设备的截面图；
图3A和3B是示出根据一个实施例的图2的红外滤光器的截面图；
图4是示出作为波长相对于R、G和B色素及其组合的函数的图3B的红外滤光器的透射率的曲线图；
图5是示出本发明的感测晶体管及常规光传感器的光电流的曲线图；
图6是根据本发明的液晶显示设备的包括感测部分的像素的电路图；
图7A和7B分别是图6的像素晶体管的平面图和截面图；
图8A和8B分别是图6的感测晶体管的平面图和截面图；
图9A到9C是根据本发明的实施例的感测晶体管的截面图；以及
图10A到10C是示出根据本发明的制造液晶显示设备的方法的截面图。
具体实施方式
下文中，将参照所附附图对根据本发明的液晶显示设备及其制造方法进行详细描述。
图2是示出根据本发明的液晶显示设备的截面图。
如图2中所示，液晶显示设备包括液晶面板100，该液晶面板100包括彼此面对的第一基板110和第二基板120、夹在第一基板110和第二基板120之间的液晶层150、布置在第一基板110上的红外传感器115、在第二基板120上对应于红外传感器115布置的红外滤光器225、粘附到第一基板110的背面面的第一偏振板131、和粘附到第二基板120的背面的第二偏振板132，该液晶显示设备还包括布置在第一偏振板131下方的导光板200、布置在导光板200的一侧上以发射白光的第一光源250、以及布置在导光板200的另一侧上以发射红外光的第二光源260。
第一光源250可以是白色发光二极管(LED)，或者用于发射白光的红色LED、绿色LED和蓝色LED的组合。这样的第一光源250在数量上可以是多个，并且对应于导光板200的一侧来布置。而且，导光板200从该侧接收来自第一光源250的白光，并将该光散射以把这些光传送到设置有液晶面板100的上部区域。
第二光源260包括红外发光二极管(IR LED)，以使红外光发射通过布置在液晶面板100的下部区域中的导光板200。第二光源260可以按照如图2中所示的与第一光源250相对的独立阵列的形式来布置，或者可以夹在第一光源250之间以发射白光。
同时，第二光源260可以保持开启状态以连续地发光，或者与红外传感器115的操作信号同步以执行脉冲化操作。具体来讲，如下文所示，第二光源260可以与感测线的开启信号同步，该感测线与红外传感器115一侧中的开关晶体管的栅电极连接。
红外传感器115利用布置在第一基板110上的触摸物(诸如手指或笔等输入设备)感测进入液晶面板100的反射光量的差异。例如，红外传感器115可以采取晶体管的形式，该晶体管具有包括非晶硅薄膜的半导体层，并且在产生反射光时，红外传感器115对流经其中提供的半导体层的光电流进行感测。
另外，红外滤光器225可以是从R、G和B色素中选出的至少两种或多种不同颜色色素的堆叠结构。在触摸液晶面板100的表面时，红外滤光器225阻挡从外部光源发出的光或者阻挡反射光。
被阻挡的光并不在全部波长范围内，而是在比可见光短的波长范围内。在穿过红外滤光器225之后，只有波长比红外光长的光被传送到红外滤光器225的下部区域，并被红外传感器115感测到。
这种液晶显示设备的工作原理如下：
当输入装置接触液晶面板100的表面上的预定位置时，从下方的第二光源(260)发出的红外光在该输入装置上反射，并且产生的反射光穿过红外滤光器115，然后被红外传感器225感测，以检测触摸位置。
在下文中，将对根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中的红外滤光器的构造进行详细描述。
图3A和3B是根据一个实施例示出的图2的红外滤光器的截面图。
如图3A中所示，红外滤光器225a具有两个不同颜色的滤光器色素122a和124a的堆叠结构。可以通过层叠从第一颜色色素122、第二颜色色素123和第三颜色色素(未示出)中选出的两个滤色器来形成红外滤光器225a。更具体地，在涂覆第一颜色色素122和第三颜色色素(未示出)的同时，可以形成红外滤色器225a。此时，第一颜色色素122可以与红外滤光器225a的第一层122a一起形成，并且第三颜色色素(未示出)可以与第三颜色色素124a一起形成。
此外，第一颜色色素122、第二颜色色素123和第三颜色色素可以从R、G和B颜色色素中选出。
对此，为了形成第一到第三颜色色素(122、123和未示出)，首先，在第二基板120上的非像素区域中形成黑矩阵层121。
接着，可以仅在像素区域中形成第一到第三颜色色素(122、123和未示出)，或者，如果需要，可以在像素区域或者与其邻近的区域中形成所述第一到第三颜色色素，以使它们与所述黑矩阵层121部分地重叠。
此外，还可以将红外滤光器225a形成为使其不与黑矩阵层121重叠，并且由于不同颜色色素层的层叠而完全地阻挡可见光。
如图3B中所示，与图3A中的前述结构相比，根据另一实施例的红外滤光器225b的特征在于使用了三种不同颜色的色素122a、123a和124a，而不是两种不同颜色的色素。通过在第二基板120的与红外传感器115对应的区域中顺序地层叠相同的材料122a、123a和124a作为第一到第三颜色色素(122、123、未示出)而形成红外滤光器225b。
图4是示出作为波长相对于R、G和B色素及其组合的函数的图3B的红外滤光器的透射率的曲线图。
如图4中所示，蓝色色素透射370到550nm的蓝光范围内的光、770nm或更长的红外光范围内的光，绿色色素透射470到650nm的绿光以及650nm或更长范围内的光，而红色色素透射570nm或更长的红光范围内的光。
如能够从图4的曲线图中所看到的，每个色素透射与其颜色对应的可见光或红外光范围内的光。
此外，如图3B中所示，当根据另一实施例的红外滤光器225b采取红色、绿色和蓝色色素的堆叠结构的形式时，它在可见光范围内具有大约0％的透射率，这就意味着可见光被阻挡，而在780nm或更高的红外范围内具有大约80％的透射率。
虽然未示出，但是类似于图3A的红外滤光器225a，两种不同颜色色素的层叠结构在红外光范围内表现出最高的透射率，不过它的透射率可以随着透射程度和波长而变化。
如图3A中所示，当红外滤光器225是由两种不同颜色色素构成，且该色素中的至少一种在特定波长表现出低透射率时，红外滤光器225在该特定波长具有低透射率。构成红外滤光器225a的颜色色素可以是红色色素和蓝色色素。原因在于因为红色色素在570nm或更短的波长处具有大约为0的透射率，蓝色色素在570nm到780nm的波长以及小于370nm的波长处具有大约为0的透射率，所以包括红色色素和蓝色色素的层叠结构能够阻挡大约780nm或更短的可见光。
换句话说，如能够从曲线图中所看到的，由不同颜色色素的堆叠结构组成的红外滤光器225阻挡可见光，但不阻挡红外光。
图5是示出感测晶体管及常规光传感器的光电流的曲线图。
图5示出了根据本发明的图2中的液晶显示设备的作为触摸感测红外传感器(光IR)、暗红外传感器(暗IR)、光正常TFT和暗正常TFT的施加电压的函数的漏电流，该液晶显示设备利用具有870nm的中心波长的红外LED作为第二光源260。
正常晶体管是指像素区域中的常规像素晶体管，它可能会受到外部光的影响，但是由于不存在红外滤光器，相应区域不会选择性地接收红外光。
正常晶体管可以感测液晶面板100的表面上的外部光或反射光。在进行光感测时，光正常TFT和暗正常TFT之间可能出现光量差异。换句话说，与暗TFT相比，由于产生光电流，光TFT展示出提高的电流性能。
另一方面，如曲线图中所见，与前述正常晶体管相比，设置在液晶显示设备中的红外(IR)传感器在光TFT和暗TFT中均表现出提高的光电流特性。具体地，与常规晶体管的前述光IR和暗IR相比，在触摸感测时，本发明的红外光传感器展现出很大程度提高的光电流。
这是构成红外传感器的晶体管的灵敏度比正常晶体管的灵敏度高的原因，并且是在红外(IR)传感器的一侧设置相当多的红外滤光器的原因，从而仅接收触摸时产生的反射的红外光。
本发明使用了具有前述电压-电流(Vg-Id)属性的红外传感器，因而，由于在暗状态和光状态之间的电流的很大差异，而展示出与反射光的感测程度有关的优良触摸感测率，并由此展示出优良触摸灵敏度。
在下文中，将对根据本发明的液晶显示设备的电路结构进行详细描述。
图6是包括根据本发明的液晶显示设备的感测部分的像素的电路图。
如图6中所示，液晶显示设备中的包括感测部分的像素包括彼此交叉以在第一基板110上限定像素区域的栅极线(GL)111和数据线(DL)114、布置在栅极线(GL)111和数据线(DL)114之间的交叉处的晶体管(Tpxl)141、与像素区域中的像素晶体管(Tpxl)141连接的像素电极(由图7A和7B中的参考标号“118”表示)、与栅极线(GL)111平行布置的公共线(CL)112、布置在像素电极和公共线112之间的存储电容器(Cst)143、以及由夹在像素电极和公共电极之间的液晶层(L1)限定的液晶电容器(Clc)142。
另外，像素还包括与栅极线GL111平行的感测线(SL)113、与布置在像素区域附近的数据线DL 114平行的读出线(RO)116、以及用来感测触摸的感测部分，该触摸限定在设置在感测线113、公共线112和读出线(RO)116之间的区域中。
感测部分包括夹在公共线112和节点A之间的红外传感器151，夹在节点A和公共线(CL)112之间的红外电容器(Cir)152，和布置在节点A、感测线(SL)113和读出线(RO)116之间的开关晶体管(Tsw)153。
红外传感器151可以由具有以下结构的晶体管构成：其中栅极电极与第一信号施加线(L2)连接，源极电极与公共线112连接，以及漏极电极与节点A连接。
此外，开关晶体管(Tsw)153具有以下结构：其中栅极电极与感测线(SL)113连接，源极电极与节点A连接，以及漏极电极与读出线(RO)116连接。
当红外光从下方的第二光源260透过液晶面板100时，红外传感器151感测从触摸区域反射通过红外滤光器225的红外光。当在触摸时产生红外光时，虽然负电压被施加到与栅极电极连接的第一信号施加线(SL)，光电流产生，但是高的漏电流(Id)流通，并且电容被充到与红外传感器151连接的红外电容器(Cir)152中。此外，当红外电容器(Cir)152中的电荷被释放到节点A时，感测线(SL)113使得能够根据开信号而将对应于电容的大量电子电荷通过开关晶体管(Tsw)153而传输到读出线(RO)116，接着，读出线(RO)116检测预定电压。在这种情况下，为了增加检测灵敏度，可以进一步将放大器设置在读出线(RO)116的一端。
可以在每个像素中设置感测部分。优选地，可以在由触摸物所触摸的最小区域中的大量像素中提供至少一个感测部分。
在下文中，将对前述像素区域中的像素晶体管(Tpxl)141和红外传感器151进行详细描述。
图7A和7B分别是图6的像素晶体管的平面图和截面图。图8A和8B分别是图6的感测晶体管的平面图和截面图。
像素晶体管和红外传感器与薄膜晶体管一起形成在第一基板110上。
首先，参照图7A和7B描述像素晶体管的结构。
像素晶体管包括在第一基板110上从栅极线111中伸出的栅极电极111a，从与栅极线111交叉的数据线114中伸出的源极电极114a，与源极电极114a间隔开的漏极电极114b，以及通过夹入栅极绝缘膜135而形成的半导体层117，该栅极绝缘膜135接触源极电极114a和漏极电极114b并覆盖栅极电极111a。
漏极电极114b通过第一接触孔136a接触像素电极118，在其中夹入中间膜136。
此外，半导体层117具有堆叠结构，该堆叠结构包括由非晶硅层117a组成的下部和由杂质层(n+)117b组成的上部。
将参照图8A和8B对感测晶体管的结构进行描述。
如图8A和8B中所示，感测晶体管包括第一基板110、以岛形式布置在第一基板上的遮盖图案133、布置在包括遮盖图案133的第一基板110的整个表面上方的栅极绝缘膜135、在栅极绝缘膜135上与遮盖图案133对应的半导体层137、布置在半导体层137两侧的源极电极314a和漏极电极314b、以及在布置在包括源极电极314a/漏极电极314b的栅极绝缘层135上的保护膜136上与第一信号施加线(L2)301电连接的栅极电极138。
栅极电极138可以被布置为在遮盖图案133的宽度内，并且是由与像素电极118相同的材料构成的透明电极。
而且，遮盖图案133是由与栅极线111相同的层中的遮光金属构成的，并且遮盖射向下方区域的光，以使光不会影响半导体层137。
而且，半导体层137包括非晶硅层137a和布置在非晶硅层137a上的杂质层137b，杂质层137b仅厚厚地形成在源极电极314a/漏极电极314b下方，并且在源极电极314a和漏极电极314b之间的区域(沟道)中被部分地蚀刻到预定厚度。设置该厚度的目的在于提供负阈值电压，以增加感测晶体管的灵敏度。
同时，为漏极电极314b提供保护膜136中的第二接触孔136b，以接触与节点A对应的金属图案119。
如上所示，与像素晶体管相比，在感测部分中提供的感测晶体管被提供有像素晶体管和另一个半导体层，以提高反射的红外光的接收灵敏度。在下文中，将给出所述像素晶体管和另一个半导体层的优选实施例。
图9A到9C是根据本发明的实施例的感测晶体管的截面图。
图9A示出了图8A和8B中所示的顶栅型感测晶体管。半导体层311包括非晶硅层311a和布置在非晶硅层311a上的杂质层311b，杂质层311b仅厚厚地形成在源极电极314a和漏极电极314b下方，并且在源极电极314a和漏极电极314b之间设置的区域(沟道)中被部分地蚀刻。
图8A中所示的栅极电极138、遮盖图案133、半导体层311和源极电极314a/漏极电极314b的宽度不同于图8B中所示的宽度，但是在遮盖图案133比半导体层311大的条件下，剩余的图案或电极的宽度可以变化。
图9B和9C示出了底栅型感测晶体管。这些晶体管根据半导体层321或331是包括四层还是三层而彼此区分开。
如图9B中所示，半导体层321包括第四层321d(高浓度杂质层)和由两个非晶硅层和一个杂质层组成的剩余的第一到第三层321a-321c。
例如，第一到第三层321a-321c可以具有下列三种情况中的一种结构：n(杂质层)/i(非晶硅层)/i(非晶硅层)、i(非晶硅层)/n(杂质层)/i(非晶硅层)、和i(非晶硅层)/i(非晶硅层)/n(杂质层)。杂质层可以通过掺杂与第四层321d的高浓度等量的杂质或比第四层321d的高浓度少的杂质而形成。
此时，第三层321c具有设置在源极电极314a/漏极电极314b之间的薄的部分，并且因而可以具有与第四层321d相同的宽度。
如图9C中所示，半导体层331具有包括第一到第三层331a-331c的堆叠结构，在该结构中，第一层331a是n+层(高浓度杂质层)，第二层331b是非晶硅层(本征)，第三层331c是n+层(高浓度杂质层)，其中第三层331c被去除整个厚度，而第二层331b在源极电极314a/漏极电极314b之间被去除部分厚度。
在这里，图9B和9C中所示的栅极电极111b从第二信号施加线(L2)中伸出，或者通过附加的连接线与该第二信号施加线(L2)连接，以便它能够与第二信号施加线(L2)电连接。
图9B和9C中所示的感测晶体管提高了光电流的灵敏度，并限定了附加的半导体层，该半导体层在与像素晶体管分开的随后工艺中形成。
图10A到10C是示出根据本发明的制造液晶显示设备的方法的截面图。
感测晶体管的半导体层包括总共四层。
如图10A中所示，首先，在第一基板110上形成彼此平行设置的栅线111、感测线113和公共线112，从栅极线111中伸出的像素栅极电极111a，以及感测栅极电极133。
之后，在第一基板110上形成栅极绝缘膜135，以使它覆盖栅极电极111a和133。
接着，在栅极绝缘膜135上形成像素半导体层117，以使它覆盖像素栅极电极111a，并且在像素半导体层117的两侧上以及在连接所述侧的上部区域中形成像素源极电极114a和漏极电极114b。
半导体层117具有堆叠结构，该堆叠结构包括非晶硅层117a和杂质层117b。
接着，如图10B中所示，在包括像素源极电极114a/像素漏极电极114b的栅极绝缘膜135上方形成中间膜136。
之后，在形成在感测栅极电极133上的保护膜136上形成感测半导体层337。
如上所述，感测半导体层337具有堆叠结构，该堆叠结构包括第一层到第四层337a-337d，即，i(非晶硅层)/n(杂质层)/i(非晶硅层)/n(杂质层)。
接着，如图10C中所示，在感测半导体层337的两侧以及所述侧附近的部分中形成感测源极电极314a/感测漏极电极314b。当对源极电极314a/漏极电极314b构图时，在沟道区域中(在后续工艺中形成的源极电极/漏极电极之间)全部去除第四层337d，并且部分地去除第三层337c。
图10C中所示的结构与图9B的结构类似，并起到图9B的结构相同的功能。
本发明的液晶显示设备包括在作为TFT-LCD模块的液晶面板的下方区域中布置的背光单元。该LCD还包括作为背光单元的光源的红外LED，该LCD设置有红外传感器以及开关TFT和栅极线，所述红外传感器用于感测TFT基板上的红外光，所述开关TFT和栅极线顺序地传输电容以将所感测的信号以及该存储信号的电容的电子电荷存储到读出线。而且，该LCD的滤色器设置有由颜色色素构成的红外滤光器，该红外滤光器用于阻挡从外部源射出的UV光，使触摸时从背光发射的光能够被触摸物反射，穿过红外滤光器，然后被红外传感器感测。
该液晶显示设备及其制造方法具有下面的优点。
第一，该LCD设备包括以单元中(in cell)方式感测触摸的感测部分，该感测部分能够以像素中的简单电路结构实现，因而实现了一种表现出感测功能以及能够减小厚度和重量并能节约成本的显示设备。
第二，该LCD设备能够以红外方式感测触摸，因而能够在不受外部光影响的情况下稳定地使用。
第三，该LCD设备发射红外光并感测在触摸表面上接收到的反射光的量来检测触摸，因而能够实现软触摸、减少误差、并表现出卓越的触摸敏感度。
第四，该LCD设备在像素中设置有感测部分，并且该LCD设备包括在背光单元一侧的红外光发射区域，因而能够在不增加设备面积的情况下实现触摸，并且能够不考虑尺寸地加以应用。
显而易见，对于所属领域技术人员而言，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求范围及其等效范围内的本发明的修改和变型。

Claims (14)

1.一种液晶显示设备，包括：
液晶面板，其包括彼此面对的第一基板和第二基板，以使液晶层夹在所述第一基板和所述第二基板之间；
布置在所述第一基板上的红外传感器；
在所述第二基板上对应于所述红外传感器布置的红外滤光器；
布置在所述第一基板下方的导光板；
布置在所述导光板的一侧以发射白光的第一光源；以及
布置在所述导光板的另一侧以向所述导光板发射红外光的第二光源。
2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述红外传感器与从所述第二光源发射的红外光相对地感测在触摸第二基板时被反射通过所述红外滤光器的红外光的量。
3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述第一基板包括：
彼此交叉的多条栅极线和多条数据线；
布置在所述栅极线和所述数据线的每个交叉处的像素晶体管；
与所述栅极线平行布置的公共线和感测线；以及
与所述数据线平行布置的读出线，
其中，所述红外传感器形成在所述公共线、所述感测线和所述读出线之间。
4.根据权利要求3所述的液晶显示设备，其中，所述红外传感器包括：
与所述公共线的一侧连接的感测晶体管，所述感测晶体管接收触摸时反射的红外光，以使光电流能够流经所述感测晶体管；
布置在所述感测晶体管和所述公共线之间的红外感测电容器，所述红外感测电容器由流经所述感测晶体管的所述光电流充电；以及
夹在所述红外感测电容器和所述读出线之间的开关晶体管，所述开关晶体管从所述感测线接收操作信号并进行开关，所述开关晶体管把从所述红外感测电容器充入的电子电荷传输给所述读出线。
5.根据权利要求4所述的液晶显示设备，其中，所述感测晶体管包括：
在与所述第一基板上的栅极线相同的层上的遮盖图案；
包括堆叠结构的半导体层，所述堆叠结构包括在所述遮盖图案上的通过夹入栅极绝缘膜而形成的非晶硅层和杂质层；
位于所述半导体层的两侧的源极电极和漏极电极，其处于与所述数据线相同的层中；以及
在覆盖所述数据线、所述源极电极和所述漏极电极的中间膜上布置的栅极电极。
6.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中，所述栅极电极与第一信号施加线电连接。
7.根据权利要求4所述的液晶显示设备，其中，所述感测晶体管包括：
在与所述第一基板上的栅极线相同的层中的栅极电极；
在所述栅极电极上的半导体层，所述半导体层包括第一半导体层图案和布置在所述第一半导体层图案上的第二半导体层图案，其中，所述第一半导体层图案通过夹入覆盖所述数据线的绝缘膜而形成，并且所述第一半导体层图案由非晶硅层和第一杂质层的组合组成，所述第二半导体层图案是第二杂质层；以及
在所述半导体层的两侧布置的源极电极和漏极电极。
8.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其中，所述第二杂质层和所述第一杂质层包括相同类型的杂质。
9.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其中，所述第二杂质层仅形成在所述源极电极和所述漏极电极中。
10.根据权利1所述的液晶显示设备，其中，所述第二基板包括：
作为矩阵形成在非像素区中的黑矩阵层；以及
在所述黑矩阵层之间布置的红色色素层、绿色色素层和蓝色色素层。
11.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中，所述红外滤光器包括由所述红色色素层、所述绿色色素层和所述蓝色色素层中的至少两种或多种构成的堆叠结构。
12.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中，所述第二光源一直在开启状态下运行。
13.根据权利要求3所述的液晶显示设备，其中，所述第二光源与所述感测线的操作信号同步。
14.一种液晶显示设备，包括：
液晶面板，其包括彼此面对的第一基板和第二基板，以使液晶层夹在所述第一基板和所述第二基板之间；
布置在所述第一基板上的红外传感器；
在所述第二基板上对应于所述红外传感器布置的红外滤光器；
粘附到所述第一基板的背面的第一偏振板；
粘附到所述第二基板的背面的第二偏振板；
布置在所述第一偏振板下方的导光板；
布置在所述导光板的一侧以发射白光的第一光源；以及
布置在所述导光板的另一侧以向所述导光板发射红外光的第二光源。
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