用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板的製作方法

2023-06-19 10:09:16

技術領域

本發明涉及一種用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板，尤其涉及一種可防止觸摸連接電極的氧化的用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板。

背景技術：

各種可攜式電子產品，比如移動通訊終端和筆記本電腦的發展增加了對應用於可攜式電子產品的平板顯示器的需求。在這些平板顯示器之中，由於包括大規模生產技術、驅動手段的便利、低功耗、以及實現高解析度和大屏幕在內的多個優點，液晶顯示器的應用領域變得更加多種多樣。

近年來，作為用於液晶顯示器的輸入裝置，允許用戶使用手指或筆直接向屏幕輸入信息的觸控螢幕被應用來代替常規採用的輸入裝置，比如滑鼠或鍵盤。當觸控螢幕應用於液晶顯示器時，為了減小其厚度，正在進行以將觸控螢幕結合在用於液晶面板的包括薄膜電晶體的基板中為目標的研發。此時，正在開發集成(in-cell)觸摸式液晶顯示器，其中形成在包括薄膜電晶體的基板上的公共電極被用作觸摸感測電極並且分離地形成用於將形成在各個像素中的公共電極互連的觸摸感測線。

這種常規的集成觸摸式液晶顯示器包括用於將觸摸感測線和公共電極彼此連接的觸摸連接電極。此時，當觸摸連接電極與包含氧的絕緣膜接觸時，觸摸連接電極被氧化，導致可靠性劣化。

技術實現要素：

因此，本發明旨在提供一種基本上避免了由於相關技術的限制和缺點而導致的一個或多個問題的用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板。

本發明的一個目的是提供一種可防止觸摸連接電極的氧化的用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板。

在下面的描述中將部分列出本發明的附加優點、目的和特徵，這些優點、目的和特徵的一部分根據下面的解釋對於所屬領域普通技術人員將變得顯而易見或者可通過本發明的實施領會到。通過說明書、權利要求書以及附圖中具體指出的結構可實現和獲得本發明的這些目的和其他優點。

為了實現這些目的和其他優點並根據本發明的意圖，如在此具體化和概括描述的，在根據本發明一個方面的包括薄膜電晶體的基板中，用於覆蓋暴露觸摸感測線的平坦化膜的側表面的無機絕緣膜由與平坦化膜不同的材料形成，並且觸摸連接電極設置於無機絕緣膜的側表面上。

根據本發明的一個或多個實施方式，提供一種用於觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板，所述基板包括：位於基礎基板上的觸摸感測線，所述觸摸感測線連接至被觸摸感測電極驅動的公共電極；平坦化膜，所述平坦化膜具有用於暴露所述觸摸感測線的第一觸摸接觸孔；無機絕緣膜，所述無機絕緣膜用於覆蓋經由所述第一觸摸接觸孔暴露的所述平坦化膜的側表面，所述無機絕緣膜由與所述平坦化膜不同的材料構成；和觸摸連接電極，所述觸摸連接電極經由貫穿所述無機絕緣膜的第二觸摸接觸孔連接至所述觸摸感測線。

應當理解，本發明前面的大體性描述和下面的詳細描述都是例示性的和解釋性的，意在對要求保護的本發明提供進一步的解釋。

附圖說明

給本發明提供進一步理解並且併入本申請組成本申請一部分的附圖圖解了本發明的實施方式，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中：

圖1是圖解根據本發明的觸摸顯示器的示圖；

圖2是圖解用於圖1中所示的觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板的第一實施方式的剖面圖；

圖3是圖解圖2中所示的公共電極和像素電極的另一形式的剖面圖；

圖4是圖解圖2中所示的第一抗氧化膜的另一形式的剖面圖；

圖5是圖解用於圖1中所示的觸摸顯示器的包括薄膜電晶體的基板的第二實施方式的剖面圖；

圖6是圖解圖5中所示的第一抗氧化膜的另一形式的剖面圖；以及

圖7是圖解圖2中所示的包括薄膜電晶體的基板的製造方法的流程圖。

具體實施方式

下文中，將參照附圖詳細描述根據本發明的實施方式。

圖1是圖解根據本發明第一實施方式的觸摸顯示器的框圖。

圖1中所示的觸摸顯示器包括數據驅動器194、柵極驅動器192、觸摸驅動器196和顯示面板。

數據驅動器194響應於來自時序控制器(未示出)的數據控制信號將來自時序控制器的數字數據轉換為模擬數據電壓，並將模擬數據電壓提供至數據線DL。

柵極驅動器192響應於來自時序控制器的柵極控制信號按順序驅動顯示面板的柵極線GL。柵極驅動器192在每條柵極線GL的每一相應掃描時段提供柵極導通電壓的掃描脈衝，並且在其他柵極線GL被驅動的其餘時段提供柵極截止電壓。柵極驅動器192與每個像素的薄膜電晶體(TFT)的製造同時地形成在基板(即，基礎基板)101的一側或兩側上的非顯示區域中。

觸摸驅動器196連接至顯示面板的觸摸感測線160並且從觸摸感測線160接收用戶觸摸信號。觸摸驅動器196通過感測由用戶觸摸引起的電容變化來檢測是否輸入了用戶觸摸以及觸摸位置。

顯示面板使用布置成矩陣形式的多個像素顯示圖像。當使用液晶面板作為顯示面板時，顯示面板包括：包括濾色器的基板、包括薄膜電晶體的基板、以及位於包括濾色器的基板與包括薄膜電晶體的基板之間的液晶層。

如圖1和2中所示，包括薄膜電晶體的基板設置有形成在柵極線GL和數據線DL的交叉部分處的薄膜電晶體TFT、像素電極122、公共電極136、和觸摸感測線160。

薄膜電晶體TFT響應於柵極線GL的掃描信號利用數據線DL的數據信號將像素電極122充電，並且保持充有數據信號的電壓的像素電極122。為此，薄膜電晶體TFT包括柵極電極106、源極電極108、漏極電極110和有源層104，如圖2中所示。

柵極電極106可以是使用選自鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)和銅(Cu)或其合金中的任意一種形成在第二抗氧化膜118上的單層或多層，但不限於此。例如，柵極電極106可以是Cu和MoTi的疊層。

柵極信號經由連接至柵極線GL的柵極焊盤170提供至柵極電極106。

柵極焊盤170包括柵極下電極172、柵極中間電極174和柵極上電極176。柵極下電極172使用與柵極電極106相同的材料形成在第二抗氧化膜118上。柵極中間電極174電連接至經由貫穿柵極絕緣膜112的第一柵極接觸孔178a而暴露的柵極下電極172。柵極中間電極174使用與源極電極108和漏極電極110相同的材料形成在柵極絕緣膜112上。柵極上電極176電連接至經由貫穿第一保護膜126的第二柵極接觸孔178b和貫穿第二保護膜128的第三柵極接觸孔178c而暴露的柵極中間電極174。在此，第三柵極接觸孔178c的線寬度(即，基板101的水平方向上的寬度)等於或大於第二柵極接觸孔178b的線寬度。柵極上電極176由與像素電極122相同的具有強抗腐蝕性和抗酸性的材料，例如ITO、IZO或ITZO形成。

有源層104形成在柵極絕緣膜112上以具有背面溝道蝕刻(BCE)結構，因而在源極電極108與漏極電極110之間形成溝道。有源層104由選自InZnO、InGaZnO、InSnZnO、HfZnInO、InGaO、ZnO、InAlZnO和ZnSnO中的一種或多種氧化物半導體形成。

源極電極108可以是使用選自鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)和銅(Cu)或其合金中的任意一種形成在柵極絕緣膜112上的單層或多層，但並不限於此。例如，源極電極108可以是Cu和MoTi的疊層。

數據信號經由連接至數據線DL的數據焊盤180提供至源極電極108。

數據焊盤180包括數據下電極182和數據上電極186。數據下電極182使用與源極電極108和漏極電極110相同的材料形成在柵極絕緣膜112上。數據上電極186電連接至經由貫穿第一保護膜126的第一數據接觸孔188a和貫穿第二保護膜128的第二數據接觸孔188b而暴露的數據下電極182。在此，第二數據接觸孔188b的線寬度等於或大於第一數據接觸孔188a的線寬度。數據上電極186由與像素電極122相同的具有強抗腐蝕性和抗酸性的材料，例如ITO、IZO或ITZO形成。

漏極電極110面對源極電極108，有源層104的溝道插入在漏極電極110與源極電極108之間，並且漏極電極110由與源極電極108相同的材料形成。漏極電極110經由貫穿第一保護膜126的第一像素接觸孔120a、貫穿第二平坦化膜138的第二像素接觸孔120b、以及貫穿第二保護膜128的第三像素接觸孔120c而暴露並且連接至像素電極122。

像素電極122在由彼此交叉的柵極線GL和數據線DL限定的每個像素區域中形成在第二保護膜128上，像素電極122具有多個狹縫122s。像素電極122電連接至經由第一到第三像素接觸孔120a、120b和120c而暴露的漏極電極110。

公共電極136形成在第二平坦化膜138上。在此，公共電極136在與第一到第三像素接觸孔120a、120b和120c交疊的區域中具有開口134，開口134具有比第一到第三像素接觸孔120a、120b和120c大的寬度。公共電極136在每個像素區域中與像素電極122交疊，並且在公共電極136與像素電極122之間插入有第二保護膜128。如此，在顯示圖像的時段被提供公共電壓的公共電極136與被提供像素電壓信號的像素電極122一起形成邊緣電場。布置在薄膜電晶體基板與濾色器基板之間的液晶分子由於介電各向異性而通過邊緣電場旋轉。此外，經過像素區域的光的透射率根據液晶分子的旋轉程度而變化，由此實現灰度。

同時，儘管圖2通過示例的方式圖解了像素電極122在第二保護膜128上形成為具有狹縫122s並且公共電極136以板形式形成在第二平坦化膜138上的結構，但可選擇地，像素電極122可以以板形式形成在第二平坦化膜138上並且公共電極136可在第二保護膜128上形成為具有多個狹縫136s，如圖3中所示。

此外，公共電極136在觸摸感測時段，即不顯示圖像的非顯示時段充當感測用戶觸摸位置的感測電極。為此，多個公共電極136在基板101上彼此間隔開預定距離，如圖1中所示。考慮到用戶觸摸的面積，每個公共電極136具有與至少一個像素區域對應的尺寸。公共電極136經由觸摸連接電極168電連接至觸摸感測線160。如此，當用戶觸摸顯示區域時，在公共電極136之間產生觸摸電容。通過將響應於用戶觸摸的觸摸電容與參考電容進行比較檢測用戶觸摸的位置，並且執行取決於檢測到的觸摸位置的操作。

為此，觸摸感測線160將由公共電極136感測到的用戶觸摸信號傳送至觸摸驅動器196。圖2中所示的觸摸感測線160可以是使用選自鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)和銅(Cu)或其合金中的任意一種形成在基板101上的單層或多層，但並不限於此。例如，觸摸感測線160可以是Cu和MoTi的疊層。

在觸摸感測線160、柵極電極106和柵極線GL之間，第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118按順序一個堆疊在另一個上。

為了減小觸摸感測線160與柵極線GL和數據線DL的每一條之間的寄生電容，使用具有低介電常數的無機絕緣膜形成第一平坦化膜116。例如，通過經由噴塗、旋塗、狹縫塗布和噴墨印刷中的任意一種塗覆包含氧的無機絕緣材料例如包含氧的液相旋轉塗布玻璃(SOG)材料(比如TiO2、SiO2、H2O、CH3CH2OH和(CH3)2CHOH)的至少之一，形成第一平坦化膜116。此外，可使用具有低介電常數的光敏或非光敏有機絕緣膜形成第一平坦化膜116。

第一抗氧化膜114使用不包含氧(O)的無機絕緣膜或者包含氮的無機絕緣材料，例如SiNx而形成在第一平坦化膜116與觸摸感測線160之間。如此，第一抗氧化膜114可防止觸摸感測線160與第一平坦化膜116接觸，由此防止觸摸感測線160被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

第二抗氧化膜118使用不包含氧(O)的無機絕緣膜或者包含氮的無機絕緣材料，例如SiNx而形成在第一平坦化膜116與柵極電極106、柵極線GL和柵極下電極172的每一個之間。如此，第二抗氧化膜118可防止柵極電極106、柵極線GL和柵極下電極172的每一個與第一平坦化膜116接觸，由此防止柵極電極106、柵極線GL和柵極下電極172的每一個被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

觸摸連接電極168可以是使用選自鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻(Cr)、金(Au)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、釹(Nd)和銅(Cu)或其合金中的任意一種形成在柵極絕緣膜112上的單層或多層，但並不限於此。例如，觸摸連接電極168可由與源極電極108相同的材料，即Cu和MoTi的疊層形成。

觸摸連接電極168電連接至經由貫穿第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一觸摸接觸孔162a以及貫穿第一抗氧化膜114和柵極絕緣膜112的第二觸摸接觸孔162b而暴露的觸摸感測線160。此時，第二觸摸接觸孔162b的線寬度w2小於第一觸摸接觸孔162a的線寬度w1。具有第二觸摸接觸孔162b的柵極絕緣膜112形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面。在此，使用與第一抗氧化膜114和第二抗氧化膜118相同的材料，即不包含氧(O)的無機絕緣膜或包含氮的無機絕緣材料形成柵極絕緣膜112。例如，柵極絕緣膜112形成為雙層結構，該雙層結構包括形成為覆蓋柵極電極106的矽氮化物(SiNx)膜、以及形成在矽氮化物膜上的矽氧化物(SiOx)膜。如此，柵極絕緣膜112可防止觸摸連接電極168與第一平坦化膜116的側表面接觸，由此防止觸摸連接電極168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同時，第一觸摸接觸孔162a和第二觸摸接觸孔162b可具有圖4中所示的結構，而不是圖2中所示的結構。第一觸摸接觸孔162a形成為貫穿第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118，第二觸摸接觸孔162b形成為貫穿柵極絕緣膜112。即使在這種情形中，因為具有第二觸摸接觸孔162b的柵極絕緣膜112形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面，所以柵極絕緣膜112可防止觸摸連接電極168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

此外，觸摸連接電極168經由貫穿第一保護膜126的第一公共接觸孔132a和貫穿第二平坦化膜138的第二公共接觸孔132b暴露並且電連接至公共電極136。

如上所述，在本發明的第一實施方式中，柵極絕緣膜112形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面，由此防止觸摸連接電極168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同時，因為由於觸摸感測線160上的第二平坦化膜138的末端與柵極焊盤170和數據焊盤180的每一個之間的高度差，可能發生由於摩擦拖尾(rubbing tail)引起的亮度變化缺陷，所以取向膜(未示出)執行聚醯亞胺(PI)摩擦取向或紫外(UV)光取向。

圖5是圖解根據本發明第二實施方式的包括薄膜電晶體的基板的剖面圖。

圖5中所示的包括薄膜電晶體的基板包括與圖2中所示的包括薄膜電晶體的基板相同的組件，不同之處在於第二抗氧化膜118形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面。因而，下面將省略與相同組件有關的詳細描述。

圖5中所示的觸摸連接電極168電連接至經由貫穿第一抗氧化膜114和第一平坦化膜116的第一觸摸接觸孔162a以及貫穿第二抗氧化膜118和柵極絕緣膜112的第二觸摸接觸孔162b而暴露的觸摸感測線160。此時，第二觸摸接觸孔162b的線寬度w2小於第一觸摸接觸孔162a的線寬度w1。具有第二觸摸接觸孔162b的第二抗氧化膜118形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面。如此，使用不包含氧(O)的無機絕緣膜形成的第二抗氧化膜118可防止觸摸連接電極168與第一平坦化膜116的側表面接觸，由此防止觸摸連接電極168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同時，第一觸摸接觸孔162a和第二觸摸接觸孔162b可具有圖6中所示的結構，而不是圖5中所示的結構。第一觸摸接觸孔162a形成為貫穿第一平坦化膜116，第二觸摸接觸孔162b形成為貫穿第一抗氧化膜114、第二抗氧化膜118和柵極絕緣膜112。即使在這種情形中，因為具有第二觸摸接觸孔162b的第二抗氧化膜118形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔162a暴露的第一平坦化膜116的側表面，所以第二抗氧化膜118可防止觸摸連接電極168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

圖7是圖解圖2中所示的包括薄膜電晶體的基板的製造方法的流程圖。

首先，經由第一掩模工藝在基板101上形成觸摸感測線160(步驟S1)。然後，在其上形成有觸摸感測線160的整個基板101上形成第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118之後，經由第二掩模工藝形成貫穿第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一觸摸接觸孔162a，然後在第二抗氧化膜118上形成柵極電極106和柵極下電極172(步驟S2)。同時，在形成第一觸摸接觸孔162a時可僅去除第一平坦化膜116的一部分，並且在隨後形成第二觸摸接觸孔162b時可完全蝕刻第一平坦化膜116的其餘部分。此外，當形成第一觸摸接觸孔162a時，位於第一平坦化膜116下方的第一抗氧化膜114的一部分也可被蝕刻。然後，形成柵極絕緣膜112以覆蓋柵極電極106和柵極下電極172，並且經由第三掩模工藝在柵極絕緣膜112上形成有源層104(步驟S3)。隨後，經由第四掩模工藝形成貫穿柵極絕緣膜112和第一抗氧化膜114的第二觸摸接觸孔162b、以及貫穿柵極絕緣膜112的第一柵極接觸孔178a(步驟S4)。隨後，經由第五掩模工藝形成源極電極108、漏極電極110、觸摸連接電極168、柵極中間電極174和數據下電極182(步驟S5)。隨後，經由第六掩模工藝形成具有第一像素接觸孔120a、第一公共接觸孔132a、第二柵極接觸孔178b和第一數據接觸孔188a的第一保護膜126(步驟S6)。隨後，經由第七掩模工藝在第一保護膜126上形成具有第二像素接觸孔120b和第二公共接觸孔132b的第二平坦化膜138(步驟S7)。隨後，經由第八掩模工藝形成具有開口134的公共電極136(步驟S8)。隨後，經由第九掩模工藝形成具有第三像素接觸孔120c、第三柵極接觸孔178c和第二數據接觸孔188b的第二保護膜128(步驟S9)。隨後，經由第十掩模工藝形成像素電極122、柵極上電極176和數據上電極186(步驟S10)。

同時，圖4中所示的包括薄膜電晶體的基板在第二掩模工藝中被設置有貫穿第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一觸摸接觸孔162a，並且在第四掩模工藝中被設置有貫穿柵極絕緣膜112的第二觸摸接觸孔162b，其他掩模工藝以與圖7中所示相同的方式執行。

此外，圖5中所示的包括薄膜電晶體的基板在第二掩模工藝中被設置有貫穿第一抗氧化膜114和第一平坦化膜116的第一觸摸接觸孔162a，並且在第四掩模工藝中被設置有貫穿第二抗氧化膜118和柵極絕緣膜112的第二觸摸接觸孔162b，其他掩模工藝以與圖7中所示相同的方式執行。

如上所述，在本發明中，經由使用半色調掩模或狹縫掩模的掩模工藝同時形成包括柵極電極106和柵極下電極172的柵極圖案、以及具有第一觸摸接觸孔162a和第二觸摸接觸孔162b的第一抗氧化膜114、第二抗氧化膜118和第一平坦化膜116。因此，與相關技術相比本發明可減少至少一道掩模工藝，因而與相關技術相比可降低成本並增加產率。

同時，儘管在本發明中通過示例的方式描述了邊緣電場結構，但例如水平電場型結構也可適用於其中公共電極形成在包括薄膜電晶體的基板上的所有液晶顯示面板。

從上面的描述很顯然，根據本發明，柵極絕緣膜或第二抗氧化膜形成為覆蓋經由第一觸摸接觸孔暴露的第一平坦化膜的側表面，由此防止觸摸連接電極被包含在第一平坦化膜中的氧所氧化，從而實現提高的可靠性。此外，在本發明中，經由使用半色調掩模或狹縫掩模的掩模工藝同時形成包括柵極電極和柵極下電極的柵極圖案、以及具有第一觸摸接觸孔和第二觸摸接觸孔的第一抗氧化膜、第二抗氧化膜和第一平坦化膜。因此，與相關技術相比本發明可減少至少一道掩模工藝，因而與相關技術相比可降低成本並增加產率。

給出上面的描述僅是通過示例的方式描述本發明，所屬領域技術人員能夠設計落入本發明的精神和範圍內的大量變形例和實施方式。因此，本發明說明書中公開的實施方式不旨在限制本發明。本發明的範圍應當通過隨後的權利要求書進行解釋，本發明的所有技術是要涵蓋落入由權利要求書限定的本發明的精神和範圍內的所有變形、等同物和替代物。