用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板的制作方法

文档序号:11132635阅读:699来源:国知局
用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板的制造方法与工艺

技术领域

本发明涉及一种用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板,尤其涉及一种可防止触摸连接电极的氧化的用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板。



背景技术:

各种便携式电子产品,比如移动通讯终端和笔记本电脑的发展增加了对应用于便携式电子产品的平板显示器的需求。在这些平板显示器之中,由于包括大规模生产技术、驱动手段的便利、低功耗、以及实现高分辨率和大屏幕在内的多个优点,液晶显示器的应用领域变得更加多种多样。

近年来,作为用于液晶显示器的输入装置,允许用户使用手指或笔直接向屏幕输入信息的触摸屏被应用来代替常规采用的输入装置,比如鼠标或键盘。当触摸屏应用于液晶显示器时,为了减小其厚度,正在进行以将触摸屏结合在用于液晶面板的包括薄膜晶体管的基板中为目标的研发。此时,正在开发集成(in-cell)触摸式液晶显示器,其中形成在包括薄膜晶体管的基板上的公共电极被用作触摸感测电极并且分离地形成用于将形成在各个像素中的公共电极互连的触摸感测线。

这种常规的集成触摸式液晶显示器包括用于将触摸感测线和公共电极彼此连接的触摸连接电极。此时,当触摸连接电极与包含氧的绝缘膜接触时,触摸连接电极被氧化,导致可靠性劣化。



技术实现要素:

因此,本发明旨在提供一种基本上避免了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板。

本发明的一个目的是提供一种可防止触摸连接电极的氧化的用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板。

在下面的描述中将部分列出本发明的附加优点、目的和特征,这些优点、目的和特征的一部分根据下面的解释对于所属领域普通技术人员将变得显而易见或者可通过本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些目的和其他优点。

为了实现这些目的和其他优点并根据本发明的意图,如在此具体化和概括描述的,在根据本发明一个方面的包括薄膜晶体管的基板中,用于覆盖暴露触摸感测线的平坦化膜的侧表面的无机绝缘膜由与平坦化膜不同的材料形成,并且触摸连接电极设置于无机绝缘膜的侧表面上。

根据本发明的一个或多个实施方式,提供一种用于触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板,所述基板包括:位于基础基板上的触摸感测线,所述触摸感测线连接至被触摸感测电极驱动的公共电极;平坦化膜,所述平坦化膜具有用于暴露所述触摸感测线的第一触摸接触孔;无机绝缘膜,所述无机绝缘膜用于覆盖经由所述第一触摸接触孔暴露的所述平坦化膜的侧表面,所述无机绝缘膜由与所述平坦化膜不同的材料构成;和触摸连接电极,所述触摸连接电极经由贯穿所述无机绝缘膜的第二触摸接触孔连接至所述触摸感测线。

应当理解,本发明前面的大体性描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的,意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图图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是图解根据本发明的触摸显示器的示图;

图2是图解用于图1中所示的触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板的第一实施方式的剖面图;

图3是图解图2中所示的公共电极和像素电极的另一形式的剖面图;

图4是图解图2中所示的第一抗氧化膜的另一形式的剖面图;

图5是图解用于图1中所示的触摸显示器的包括薄膜晶体管的基板的第二实施方式的剖面图;

图6是图解图5中所示的第一抗氧化膜的另一形式的剖面图;以及

图7是图解图2中所示的包括薄膜晶体管的基板的制造方法的流程图。

具体实施方式

下文中,将参照附图详细描述根据本发明的实施方式。

图1是图解根据本发明第一实施方式的触摸显示器的框图。

图1中所示的触摸显示器包括数据驱动器194、栅极驱动器192、触摸驱动器196和显示面板。

数据驱动器194响应于来自时序控制器(未示出)的数据控制信号将来自时序控制器的数字数据转换为模拟数据电压,并将模拟数据电压提供至数据线DL。

栅极驱动器192响应于来自时序控制器的栅极控制信号按顺序驱动显示面板的栅极线GL。栅极驱动器192在每条栅极线GL的每一相应扫描时段提供栅极导通电压的扫描脉冲,并且在其他栅极线GL被驱动的其余时段提供栅极截止电压。栅极驱动器192与每个像素的薄膜晶体管(TFT)的制造同时地形成在基板(即,基础基板)101的一侧或两侧上的非显示区域中。

触摸驱动器196连接至显示面板的触摸感测线160并且从触摸感测线160接收用户触摸信号。触摸驱动器196通过感测由用户触摸引起的电容变化来检测是否输入了用户触摸以及触摸位置。

显示面板使用布置成矩阵形式的多个像素显示图像。当使用液晶面板作为显示面板时,显示面板包括:包括滤色器的基板、包括薄膜晶体管的基板、以及位于包括滤色器的基板与包括薄膜晶体管的基板之间的液晶层。

如图1和2中所示,包括薄膜晶体管的基板设置有形成在栅极线GL和数据线DL的交叉部分处的薄膜晶体管TFT、像素电极122、公共电极136、和触摸感测线160。

薄膜晶体管TFT响应于栅极线GL的扫描信号利用数据线DL的数据信号将像素电极122充电,并且保持充有数据信号的电压的像素电极122。为此,薄膜晶体管TFT包括栅极电极106、源极电极108、漏极电极110和有源层104,如图2中所示。

栅极电极106可以是使用选自钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或其合金中的任意一种形成在第二抗氧化膜118上的单层或多层,但不限于此。例如,栅极电极106可以是Cu和MoTi的叠层。

栅极信号经由连接至栅极线GL的栅极焊盘170提供至栅极电极106。

栅极焊盘170包括栅极下电极172、栅极中间电极174和栅极上电极176。栅极下电极172使用与栅极电极106相同的材料形成在第二抗氧化膜118上。栅极中间电极174电连接至经由贯穿栅极绝缘膜112的第一栅极接触孔178a而暴露的栅极下电极172。栅极中间电极174使用与源极电极108和漏极电极110相同的材料形成在栅极绝缘膜112上。栅极上电极176电连接至经由贯穿第一保护膜126的第二栅极接触孔178b和贯穿第二保护膜128的第三栅极接触孔178c而暴露的栅极中间电极174。在此,第三栅极接触孔178c的线宽度(即,基板101的水平方向上的宽度)等于或大于第二栅极接触孔178b的线宽度。栅极上电极176由与像素电极122相同的具有强抗腐蚀性和抗酸性的材料,例如ITO、IZO或ITZO形成。

有源层104形成在栅极绝缘膜112上以具有背面沟道蚀刻(BCE)结构,因而在源极电极108与漏极电极110之间形成沟道。有源层104由选自InZnO、InGaZnO、InSnZnO、HfZnInO、InGaO、ZnO、InAlZnO和ZnSnO中的一种或多种氧化物半导体形成。

源极电极108可以是使用选自钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或其合金中的任意一种形成在栅极绝缘膜112上的单层或多层,但并不限于此。例如,源极电极108可以是Cu和MoTi的叠层。

数据信号经由连接至数据线DL的数据焊盘180提供至源极电极108。

数据焊盘180包括数据下电极182和数据上电极186。数据下电极182使用与源极电极108和漏极电极110相同的材料形成在栅极绝缘膜112上。数据上电极186电连接至经由贯穿第一保护膜126的第一数据接触孔188a和贯穿第二保护膜128的第二数据接触孔188b而暴露的数据下电极182。在此,第二数据接触孔188b的线宽度等于或大于第一数据接触孔188a的线宽度。数据上电极186由与像素电极122相同的具有强抗腐蚀性和抗酸性的材料,例如ITO、IZO或ITZO形成。

漏极电极110面对源极电极108,有源层104的沟道插入在漏极电极110与源极电极108之间,并且漏极电极110由与源极电极108相同的材料形成。漏极电极110经由贯穿第一保护膜126的第一像素接触孔120a、贯穿第二平坦化膜138的第二像素接触孔120b、以及贯穿第二保护膜128的第三像素接触孔120c而暴露并且连接至像素电极122。

像素电极122在由彼此交叉的栅极线GL和数据线DL限定的每个像素区域中形成在第二保护膜128上,像素电极122具有多个狭缝122s。像素电极122电连接至经由第一到第三像素接触孔120a、120b和120c而暴露的漏极电极110。

公共电极136形成在第二平坦化膜138上。在此,公共电极136在与第一到第三像素接触孔120a、120b和120c交叠的区域中具有开口134,开口134具有比第一到第三像素接触孔120a、120b和120c大的宽度。公共电极136在每个像素区域中与像素电极122交叠,并且在公共电极136与像素电极122之间插入有第二保护膜128。如此,在显示图像的时段被提供公共电压的公共电极136与被提供像素电压信号的像素电极122一起形成边缘电场。布置在薄膜晶体管基板与滤色器基板之间的液晶分子由于介电各向异性而通过边缘电场旋转。此外,经过像素区域的光的透射率根据液晶分子的旋转程度而变化,由此实现灰度。

同时,尽管图2通过示例的方式图解了像素电极122在第二保护膜128上形成为具有狭缝122s并且公共电极136以板形式形成在第二平坦化膜138上的结构,但可选择地,像素电极122可以以板形式形成在第二平坦化膜138上并且公共电极136可在第二保护膜128上形成为具有多个狭缝136s,如图3中所示。

此外,公共电极136在触摸感测时段,即不显示图像的非显示时段充当感测用户触摸位置的感测电极。为此,多个公共电极136在基板101上彼此间隔开预定距离,如图1中所示。考虑到用户触摸的面积,每个公共电极136具有与至少一个像素区域对应的尺寸。公共电极136经由触摸连接电极168电连接至触摸感测线160。如此,当用户触摸显示区域时,在公共电极136之间产生触摸电容。通过将响应于用户触摸的触摸电容与参考电容进行比较检测用户触摸的位置,并且执行取决于检测到的触摸位置的操作。

为此,触摸感测线160将由公共电极136感测到的用户触摸信号传送至触摸驱动器196。图2中所示的触摸感测线160可以是使用选自钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或其合金中的任意一种形成在基板101上的单层或多层,但并不限于此。例如,触摸感测线160可以是Cu和MoTi的叠层。

在触摸感测线160、栅极电极106和栅极线GL之间,第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118按顺序一个堆叠在另一个上。

为了减小触摸感测线160与栅极线GL和数据线DL的每一条之间的寄生电容,使用具有低介电常数的无机绝缘膜形成第一平坦化膜116。例如,通过经由喷涂、旋涂、狭缝涂布和喷墨印刷中的任意一种涂覆包含氧的无机绝缘材料例如包含氧的液相旋转涂布玻璃(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,可使用具有低介电常数的光敏或非光敏有机绝缘膜形成第一平坦化膜116。

第一抗氧化膜114使用不包含氧(O)的无机绝缘膜或者包含氮的无机绝缘材料,例如SiNx而形成在第一平坦化膜116与触摸感测线160之间。如此,第一抗氧化膜114可防止触摸感测线160与第一平坦化膜116接触,由此防止触摸感测线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)的无机绝缘膜或者包含氮的无机绝缘材料,例如SiNx而形成在第一平坦化膜116与栅极电极106、栅极线GL和栅极下电极172的每一个之间。如此,第二抗氧化膜118可防止栅极电极106、栅极线GL和栅极下电极172的每一个与第一平坦化膜116接触,由此防止栅极电极106、栅极线GL和栅极下电极172的每一个被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

触摸连接电极168可以是使用选自钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)或其合金中的任意一种形成在栅极绝缘膜112上的单层或多层,但并不限于此。例如,触摸连接电极168可由与源极电极108相同的材料,即Cu和MoTi的叠层形成。

触摸连接电极168电连接至经由贯穿第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一触摸接触孔162a以及贯穿第一抗氧化膜114和栅极绝缘膜112的第二触摸接触孔162b而暴露的触摸感测线160。此时,第二触摸接触孔162b的线宽度w2小于第一触摸接触孔162a的线宽度w1。具有第二触摸接触孔162b的栅极绝缘膜112形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面。在此,使用与第一抗氧化膜114和第二抗氧化膜118相同的材料,即不包含氧(O)的无机绝缘膜或包含氮的无机绝缘材料形成栅极绝缘膜112。例如,栅极绝缘膜112形成为双层结构,该双层结构包括形成为覆盖栅极电极106的硅氮化物(SiNx)膜、以及形成在硅氮化物膜上的硅氧化物(SiOx)膜。如此,栅极绝缘膜112可防止触摸连接电极168与第一平坦化膜116的侧表面接触,由此防止触摸连接电极168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同时,第一触摸接触孔162a和第二触摸接触孔162b可具有图4中所示的结构,而不是图2中所示的结构。第一触摸接触孔162a形成为贯穿第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118,第二触摸接触孔162b形成为贯穿栅极绝缘膜112。即使在这种情形中,因为具有第二触摸接触孔162b的栅极绝缘膜112形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面,所以栅极绝缘膜112可防止触摸连接电极168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

此外,触摸连接电极168经由贯穿第一保护膜126的第一公共接触孔132a和贯穿第二平坦化膜138的第二公共接触孔132b暴露并且电连接至公共电极136。

如上所述,在本发明的第一实施方式中,栅极绝缘膜112形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面,由此防止触摸连接电极168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同时,因为由于触摸感测线160上的第二平坦化膜138的末端与栅极焊盘170和数据焊盘180的每一个之间的高度差,可能发生由于摩擦拖尾(rubbing tail)引起的亮度变化缺陷,所以取向膜(未示出)执行聚酰亚胺(PI)摩擦取向或紫外(UV)光取向。

图5是图解根据本发明第二实施方式的包括薄膜晶体管的基板的剖面图。

图5中所示的包括薄膜晶体管的基板包括与图2中所示的包括薄膜晶体管的基板相同的组件,不同之处在于第二抗氧化膜118形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面。因而,下面将省略与相同组件有关的详细描述。

图5中所示的触摸连接电极168电连接至经由贯穿第一抗氧化膜114和第一平坦化膜116的第一触摸接触孔162a以及贯穿第二抗氧化膜118和栅极绝缘膜112的第二触摸接触孔162b而暴露的触摸感测线160。此时,第二触摸接触孔162b的线宽度w2小于第一触摸接触孔162a的线宽度w1。具有第二触摸接触孔162b的第二抗氧化膜118形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面。如此,使用不包含氧(O)的无机绝缘膜形成的第二抗氧化膜118可防止触摸连接电极168与第一平坦化膜116的侧表面接触,由此防止触摸连接电极168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

同时,第一触摸接触孔162a和第二触摸接触孔162b可具有图6中所示的结构,而不是图5中所示的结构。第一触摸接触孔162a形成为贯穿第一平坦化膜116,第二触摸接触孔162b形成为贯穿第一抗氧化膜114、第二抗氧化膜118和栅极绝缘膜112。即使在这种情形中,因为具有第二触摸接触孔162b的第二抗氧化膜118形成为覆盖经由第一触摸接触孔162a暴露的第一平坦化膜116的侧表面,所以第二抗氧化膜118可防止触摸连接电极168被包含在第一平坦化膜116中的氧(O)所氧化。

图7是图解图2中所示的包括薄膜晶体管的基板的制造方法的流程图。

首先,经由第一掩模工艺在基板101上形成触摸感测线160(步骤S1)。然后,在其上形成有触摸感测线160的整个基板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之后,经由第二掩模工艺形成贯穿第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一触摸接触孔162a,然后在第二抗氧化膜118上形成栅极电极106和栅极下电极172(步骤S2)。同时,在形成第一触摸接触孔162a时可仅去除第一平坦化膜116的一部分,并且在随后形成第二触摸接触孔162b时可完全蚀刻第一平坦化膜116的其余部分。此外,当形成第一触摸接触孔162a时,位于第一平坦化膜116下方的第一抗氧化膜114的一部分也可被蚀刻。然后,形成栅极绝缘膜112以覆盖栅极电极106和栅极下电极172,并且经由第三掩模工艺在栅极绝缘膜112上形成有源层104(步骤S3)。随后,经由第四掩模工艺形成贯穿栅极绝缘膜112和第一抗氧化膜114的第二触摸接触孔162b、以及贯穿栅极绝缘膜112的第一栅极接触孔178a(步骤S4)。随后,经由第五掩模工艺形成源极电极108、漏极电极110、触摸连接电极168、栅极中间电极174和数据下电极182(步骤S5)。随后,经由第六掩模工艺形成具有第一像素接触孔120a、第一公共接触孔132a、第二栅极接触孔178b和第一数据接触孔188a的第一保护膜126(步骤S6)。随后,经由第七掩模工艺在第一保护膜126上形成具有第二像素接触孔120b和第二公共接触孔132b的第二平坦化膜138(步骤S7)。随后,经由第八掩模工艺形成具有开口134的公共电极136(步骤S8)。随后,经由第九掩模工艺形成具有第三像素接触孔120c、第三栅极接触孔178c和第二数据接触孔188b的第二保护膜128(步骤S9)。随后,经由第十掩模工艺形成像素电极122、栅极上电极176和数据上电极186(步骤S10)。

同时,图4中所示的包括薄膜晶体管的基板在第二掩模工艺中被设置有贯穿第一抗氧化膜114、第一平坦化膜116和第二抗氧化膜118的第一触摸接触孔162a,并且在第四掩模工艺中被设置有贯穿栅极绝缘膜112的第二触摸接触孔162b,其他掩模工艺以与图7中所示相同的方式执行。

此外,图5中所示的包括薄膜晶体管的基板在第二掩模工艺中被设置有贯穿第一抗氧化膜114和第一平坦化膜116的第一触摸接触孔162a,并且在第四掩模工艺中被设置有贯穿第二抗氧化膜118和栅极绝缘膜112的第二触摸接触孔162b,其他掩模工艺以与图7中所示相同的方式执行。

如上所述,在本发明中,经由使用半色调掩模或狭缝掩模的掩模工艺同时形成包括栅极电极106和栅极下电极172的栅极图案、以及具有第一触摸接触孔162a和第二触摸接触孔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,与相关技术相比本发明可减少至少一道掩模工艺,因而与相关技术相比可降低成本并增加产率。

同时,尽管在本发明中通过示例的方式描述了边缘电场结构,但例如水平电场型结构也可适用于其中公共电极形成在包括薄膜晶体管的基板上的所有液晶显示面板。

从上面的描述很显然,根据本发明,栅极绝缘膜或第二抗氧化膜形成为覆盖经由第一触摸接触孔暴露的第一平坦化膜的侧表面,由此防止触摸连接电极被包含在第一平坦化膜中的氧所氧化,从而实现提高的可靠性。此外,在本发明中,经由使用半色调掩模或狭缝掩模的掩模工艺同时形成包括栅极电极和栅极下电极的栅极图案、以及具有第一触摸接触孔和第二触摸接触孔的第一抗氧化膜、第二抗氧化膜和第一平坦化膜。因此,与相关技术相比本发明可减少至少一道掩模工艺,因而与相关技术相比可降低成本并增加产率。

给出上面的描述仅是通过示例的方式描述本发明,所属领域技术人员能够设计落入本发明的精神和范围内的大量变形例和实施方式。因此,本发明说明书中公开的实施方式不旨在限制本发明。本发明的范围应当通过随后的权利要求书进行解释,本发明的所有技术是要涵盖落入由权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有变形、等同物和替代物。

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