触摸屏基板及其制造方法

专利名称：触摸屏基板及其制造方法
技术领域：
本发明的示范性实施例涉及触摸屏基板以及制造该触摸屏基板的方法。更具体 地，本发明的示范性实施例涉及改善制造工艺可靠性的触摸屏基板以及制造该触摸屏基板 的方法。
背景技术：
一般，液晶显示(IXD)面板包括具有用于驱动像素的开关元件的第一基板、面对 第一基板的第二基板以及插设在第一基板与第二基板之间的液晶层。液晶层中的液晶分子 根据施加到液晶层的电场来控制光透射，使得LCD面板显示图像。LCD面板用作响应于外部压力而操作的触摸面板。触摸面板的第二基板包括光传 感器和控制光传感器的开关元件。当外部压力施加到LCD面板上，从设置在LCD面板下面 的背光产生的光被接触面板的外部物体反射，然后被提供到光传感器，由此光传感器吸收 被反射的光以产生光电流。连接到LCD面板的中央处理单元基于光电流与在光入射到光传 感器之前由光传感器产生的暗电流之间的差异来计算触摸位置。当外部压力施加到LCD面板上时，反射光和不同于反射光的外部光可以一起被提 供到光传感器。光传感器感测外部光以及反射光，使得中央处理单元无法准确计算触摸位 置。为了解决这个问题，遮光图案形成在光传感器下面，遮光图案传输特定波长的必要光并 防止外部光被提供到光传感器。然而，当遮光图案不均勻地形成在第二基板上时，形成在遮光图案上的多个上部 图案不能均勻地形成在第二基板上，因为遮光图案是首先形成在第二基板上的图案。因此， 会降低上部图案的制造工艺的可靠性。

发明内容
本发明的示范性实施例提供了一种触摸屏基板以及制造该触摸屏基板的方法，该 触摸屏基板能够改善遮光图案的制造工艺的可靠性并增强遮光图案与基板之间的粘合强度。根据本发明的示范性实施例，触摸屏基板包括基底基板(base substrate)、遮光 图案、第一感测元件和第一开关元件。遮光图案包括形成在基底基板上的无机层以及形成 在无机层上的遮光层，该遮光层透射红外光并吸收可见光。第一感测元件形成在遮光图案 上并感测红外光。第一开关元件电连接到第一感测元件。根据实施例，无机层可以包括硅氮化物或硅氧化物。根据实施例，触摸屏基板还可以包括残余层，该残余层形成在基底基板的除了无 机层形成在其上的区域之外的整个区域上，并且残余层的厚度可以小于无机层的厚度。第 一开关元件形成在残余层上。根据实施例，遮光层可以包括非晶硅锗(a-SiGe)或非晶锗(a_Ge)。根据实施例，触摸屏基板还可以包括偏压线、第一读取线、第一感测栅线和第二感测栅线。偏压线可以连接到第一感测元件。第一读取线可以连接到第一开关元件以将第一 感测元件的第一栅信号输出到第一开关元件。第二感测栅线可以连接到第一感测元件并将 第二栅信号施加到第一感测元件。根据实施例，触摸屏基板还可以包括第二感测元件，连接到偏压线并感测可见 光；第二开关元件，连接到第二感测元件；第三感测栅线，连接到第二开关元件以将第三栅 信号施加到第二开关元件；以及第二读取线，连接到第二开关元件以输出第二感测元件的 可见光感测信号。根据本发明的示范性实施例，提供了一种制造触摸屏基板的方法。在该方法中，遮 光图案形成在基底基板上。遮光图案包括无机层以及形成在该无机层上的遮光层，该遮光 层透射红外光并吸收可见光。第一感测元件形成在遮光图案上。第一开关元件形成在基底 基板上，开关元件电连接到第一感测元件。根据实施例，牺牲层可以形成在基底基板上，母遮光层(parent light blocking layer)可以形成在包括形成在基底基板上的牺牲层的基底基板上。母遮光层可以利用蚀刻 气体被图案化以形成遮光层，牺牲层可以被图案化以形成无机层。根据实施例，在形成无机层时，除了无机层之外的牺牲层可以被除去以暴露基底基板。根据实施例，牺牲层可以被部分除去以形成残余层，该残余层的厚度小于牺牲层 的初始厚度，第一开关元件可以形成在残余层上。根据本发明的实施例，在形成阻挡可见光的遮光图案时可以防止在遮光图案的下 部形成底切(undercut)，该可见光被提供到用于感测红外光的感测元件。此外，可以增强遮 光图案与基底基板之间的粘合强度。因此，可以改善制造工艺的可靠性。


通过参照附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的实施例将变得更加清 楚，附图中图1是示出根据本发明示范性实施例的显示面板的截面图；图2是示出图1中的触摸屏基板的平面图；图3A是沿图2中的线1-1’截取的截面图；图;3B是示出图3A中的第一感测元件的一部分的放大截面图；图4是沿图2中的线11-11’截取的截面图；图5A和5B以及图6至图11是示出制造图3A所示的触摸屏基板的方法的截面 图；图12A和12B是示出根据本发明示范性实施例的触摸屏基板的截面图；图13是示出图12A的第一感测元件的一部分的放大截面图；图14和图15是示出制造图12A所示的触摸屏基板的方法的截面图；图16A和图16B是示出根据本发明的通过使用实例样品1和2制造的遮光图案的 截面图；图17A和图17B是示出通过使用比较样品1和2制造的遮光图案的截面图；图18A至图18C是示出根据本发明的实例样品3、4和5的粘合强度的概念图；以及图19A至图19C是示出比较样品3、4和5的粘合强度的概念图。
具体实施例方式在下文参照附图更全面地描述本发明的示范性实施例。在整个附图和说明书中， 相似的附图标记指示相似的元件。图1是示出根据本发明示范性实施例的显示面板的截面图。参照图1，根据本示范性实施例的显示装置500包括显示面板PL以及向显示面板 PL提供光的背光组件400。显示面板PL包括第一阵列基板100、第一触摸屏基板200和液 晶层300。显示装置500可以感测接触显示面板PL的物体的位置。此外，显示装置500可 以扫描设置在显示面板PL上的图像。背光组件400设置在第一阵列基板100下面。第一阵列基板100包括像素开关元件PSW、电连接到像素开关元件PSW的像素电极 PE以及形成在第一基板110上的阵列层AL。像素电极PE可以定义第一阵列基板100的像 素单元。第一触摸屏基板200面对第一阵列基板100并与阵列基板100结合使得液晶层 300插设在第一阵列基板100与第一触摸屏基板200之间。第一触摸屏基板200包括形成 在第二基底基板210上的第一光传感器LSl和第二光传感器LS2。第一触摸屏基板200还 可以包括黑矩阵BM、滤色器CF、覆盖涂层OC和公共电极CE。公共电极CE面对像素电极PE 以产生电场。第一光传感器LSl和第二光传感器LS2的每个可以设置在对应于第一阵列基 板100的三个像素单元的区域中。第一光传感器LSl感测红外光，第二光传感器LS2感测 可见光。背光组件400设置在第一阵列基板100下面。背光组件400可以包括提供红外光 到显示面板PL的红外光源和提供可见光到显示面板PL的可见光源。红外光源和可见光源 的每个可以包括发光二极管(LED)。图2是示出图1中的触摸屏基板的平面图。参照图2，第一触摸屏基板200包括第一光传感器LSl、第一感测栅线SGLl、第二感 测栅线SGL2、偏压线VL、第一读取线R/01、遮光图案BP、第一电容器Cstl、黑矩阵BM、滤色 器CF和公共电极CE，该第一光传感器LSl包括第一开关元件WTRl和第一感测元件STRl。第一感测栅线SGLl在第一方向Dl上延伸并施加第一感测栅信号。第二感测栅线 SGL2在不同于第一方向Dl的第二方向D2上延伸以与第一感测栅线SGLl交叉，并施加第二 感测栅信号。第一方向Dl可以基本垂直于第二方向D2。偏压线VL在第二方向D2上延伸并施加源偏压。偏压线VL设置在第二感测栅线 SGL2的第一方向Dl上。第一读取线R/01在第二方向D2上延伸。第一读取线R/01邻近第二感测栅线 SGL2，使得第二感测栅线SGL2设置在第一读取线R/01与偏压线VL之间。由第一感测元件 STRl产生的红外感测信号输出到中央处理单元，该中央处理单元连接到显示面板PL。图3A是沿图2中线1-1’截取的截面图。参照图2和图3A，遮光图案BP形成在第一感测元件STRl下面。遮光图案BP包括 在第二基底基板210上的无机层222和在无机层222上的遮光层224。无机层222可以最小化对遮光层224的损坏，使得可以在形成遮光层2M时防止在遮光层224的下部形成底 切。此外，无机层222可以增强第二基底基板210与遮光层2M之间的粘合强度。将参照 图3B更详细地描述遮光图案BP。第一感测元件STRl感测由背光组件400提供的红外光。第一感测元件STRl电连 接到第二感测栅线SGL2、偏压线VL和第一开关元件WTRl。第一感测元件STRl包括第一感 测栅电极SG1、第一感测源电极SS1、第一感测漏电极SDl和第一有源图案API。第一感测 栅电极SGl连接到第二感测栅线SGL2。第一感测源电极SSl通过第一接触孔CNTl连接到 偏压线VL。第一感测漏电极SDl与第一感测源电极SSl间隔开并电连接到第一开关元件 WTR1。第一感测源电极SSl和第一感测漏电极SDl每个可以具有浮凸结构以增大沟道区， 该浮凸结构具有重复的U形。第一有源图案APl与第一感测栅电极SGl交叠，并与第一感 测源电极SSl和第一感测漏电极SDl的每个部分地交叠。第一有源图案APl包括第一半导 体层262和第一欧姆接触层沈4。第一半导体层262可以包括非晶硅锗(a_SiGe)。第一欧 姆接触层264可以包括掺有高浓度η型杂质的非晶硅(n+a-Si)。第一感测元件STRl可以通过第二接触孔CNT2电连接到遮光图案BP。经由第二 感测栅线SGL2施加的第二感测栅信号可以施加到第一感测栅电极SGl和遮光图案BP。可 替换地，遮光图案BP可以连接到附加信号线以施加附加感测栅信号。第一感测栅电极SGl 可以经由在第二接触孔CNT2处的接触电极230连接到遮光图案BP。接触电极230形成在 与第二接触孔CNT2相对应的区域中的遮光图案BP上，使得通过第二接触孔CNT2暴露的遮 光图案BP可以被接触电极230保护。因此，第一感测元件STRl可以具有包括遮光图案BP 和第一感测栅电极SGl的双栅结构。通过用红外光辐照遮光图案BP产生的电荷可以通过 将遮光图案BP与第二感测栅线SGL2相连而释放。此外，遮光图案BP的偏压可以通过将遮 光图案BP与第二感测栅线SGL2相连而保持不变。图;3B是示出图3A中的第一感测元件的一部分的放大截面图。参照图3B，由背光组件400提供的红外光穿过遮光图案BP，被接触第二基底基板 210的物体反射的红外光顶可以穿过遮光图案BP回到第一有源图案API。从第二基底基 板210的外侧提供的外部可见光VIS由于遮光图案BP而不能穿过第二基底基板210。遮 光图案BP吸收外部可见光VIS以阻挡外部可见光VIS。实质上，遮光图案BP的遮光层2M 透射被反射的红外光顶并阻挡外部可见光VIS。无机层222具有第一厚度屯。遮光层2 具有第二厚度d2并形成在无机层222 上。第一厚度Cl1小于第二厚度d2。例如，第一厚度屯可以在约IOOA至约IOOOA的范围内。 第二厚度4可以在约1500A至约5000A的范围内。无机层222可以包括透明无机材料。例如，无机层222可以包括硅氮化物(SiNx， 0 < x^ 1)或硅氧化物(Si0y，0 < y彡1)，等等。遮光层2M包括半导体材料。例如，遮光层2M可以包括非晶硅锗(a-SiGe)。遮 光图案BP透射红外光并吸收可见光以阻挡可见光。遮光层224中的锗原子的数量可以大 于第一半导体层262中的锗原子的数量。尽管附图中没有示出，但是遮光层2M可以包括第一层和第二层，其中第一层包 括非晶锗，第二层包括非晶硅锗且形成在第一层上。无机层222和遮光层224的被蚀刻表面“A”可以基本彼此相重合。无机层222形
7成在遮光层2M下面，使得在形成遮光层2M时可以防止在遮光层2M的下部形成底切。因 此，遮光图案BP的下侧部分可以直接接触第二基底基板210。第二基底基板210与遮光层2M之间的粘合强度可以通过无机层222而增强。第 二基底基板210与无机层222之间的粘合强度大于第二基底基板210与遮光层2 之间的 粘合强度。例如，无机层222与第二基底基板210之间的表面能差值小于遮光层2M与第 二基底基板210之间的表面能差值，使得遮光层2M与第二基底基板210之间的粘合强度 可以通过无机层222而增强。再次参照图2和图3A，第一开关元件WTRl连接到第一感测栅线SGLl和第一读取 线R/01。第一开关元件WTRl包括第一开关栅电极WG1、第一开关源电极WS1、第一开关漏电 极WDl和第二有源图案AP2。第一开关栅电极WGl连接到第一感测栅线SGLl。第一开关漏 电极WDl连接到第一读取线R/01。第一开关源电极WSl与第一开关漏电极WDl间隔开并连 接到第一感测漏电极SDl。第二有源图案AP2与第一开关栅电极WGl交叠，并与第一开关源 电极WSl和第一开关漏电极WDl部分地交叠。第一开关元件WTRl还可以包括第一顶栅电极TGl。第一顶栅电极TGl面对第一 开关栅电极WG1。第一开关源电极WSl和第一开关漏电极WDl以及第二有源图案AP2设置 在第一顶栅电极TGl与第一开关栅电极WGl之间。第一顶栅电极TGl可以通过第三接触孔 CNT3电连接到第一开关栅电极WGl。因此，第一开关元件WTRl可以具有包括第一顶栅电极 TGl和第一开关栅电极WGl的双栅结构。第二有源图案AP2包括第二半导体层252和第二 欧姆接触层254。第二半导体层252可以包括非晶硅。第二欧姆接触层邪4可以包括掺有 高浓度η型杂质的非晶硅(n+a-Si)。第一触摸屏基板200还可以包括第一绝缘层M0、第二绝缘层270和第三绝缘层 2800第一绝缘层240形成在包括第一开关栅电极WGl的第一金属图案上。第二绝缘层170 形成在第二金属图案上，该第二金属图案包括第一开关源电极WSl和第一开关漏电极WDl 以及第一感测源电极SSl和第一感测漏电极SDl。第三绝缘层280形成在第二绝缘层270 上。包括第一顶栅电极TGl和第一感测栅电极SGl的第三金属图案形成在第三绝缘层280 上。由作为第一电极的第一感测漏电极SD1、作为面对第一电极的第二电极的偏压线 VL以及在第一电极与第二电极之间的包括第二绝缘层270和第三绝缘层280的电介质层来 定义第一电容器Cstl。黑矩阵BM形成在第二基底基板210上，覆盖第一开关元件WTR1、第一感测元件 STR1、第一读取线R/01、第一感测栅线SGL1、第二感测栅线SGL2以及偏压线VL。滤色器CF邻近黑矩阵BM形成。滤色器CF可以形成为面对第一阵列基板100的 像素电极PE。第一触摸屏基板200还可以包括覆盖涂层0C。覆盖涂层OC形成在具有黑矩阵BM 和滤色器CF的第二基底基板210上。公共电极CE形成在覆盖涂层OC上。公共电极CE整个地形成在第一触摸屏基板 200的表面上。利用将在以下描述的第一开关元件WTRl和第一感测元件STRl来感测红外光。第一电容器Cstl被从第一读取线R/01施加到第一感测漏电极SDl的电压充电。当红外光被提供到第一感测元件STRl的第一有源图案APl时，第一有源图案APl被激活， 使得充在第一电容器Cstl中的电压与红外光的辐照强度成比例地减小。被红外光减小的 电压通过第一读取线R/01输出。输出信号提供到中央处理单元，接着中央处理单元基于输 出信号感测第一触摸屏基板200上的触摸位置。图4是沿图2中的线11-11’截取的截面图。参照图2和图4，第一触摸屏基板200还可以包括第三感测栅线SGL3、第二读取线 R/02、第二开关元件WTR2、第二感测元件STR2和第二电容器Cst2。第三感测栅线SGL3沿第一方向Dl延伸。第三感测栅线SGL3基本平行于第一感 测栅线SGLl设置。第二读取线R/02沿第二方向D2延伸。第二读取线R/02邻近偏压线VL 设置。第二感测栅线SGL2和偏压线VL可以设置在第一读取线R/01与第二读取线R/02之 间。第二感测元件STR2感测由背光组件400提供的可见光。第二感测元件STR2电连 接到第二感测栅线SGL2、偏压线VL和第二开关元件WTR2。第二感测元件STR2包括第二感 测栅电极SG2、第二感测源电极SS2、第二感测漏电极SD2和第三有源图案AP3。第二感测栅 电极SG2连接到第二感测栅线SGL2。第二感测源电极SS2通过第四接触孔CNT4连接到偏 压线VL。第二感测漏电极SD2与第二感测源电极SS2间隔开。第二感测漏电极SD2和第二 感测源电极SS2的每个可以具有浮凸结构，该浮凸结构具有重复的U形从而增大第二感测 元件STR2的沟道区。第三有源图案AP3与第二感测栅电极SG2交叠，并与第二感测源电极 SS2和第二感测漏电极SD2部分地交叠。第二开关元件WTR2包括第二开关栅电极WG2、第二开关源电极WS2、第二开关漏电 极WD2和第四有源图案AP4。第二开关栅电极WG2连接到第三感测栅线SGL3。第二开关漏 电极WD2连接到第二读取线R/02。第二开关源电极WS2与第二开关漏电极WD2间隔开，并 电连接到第二感测漏电极SD2。第四有源图案AP4与第二开关栅电极WG2交叠。第二开关元件WTR2还可以包括第二顶栅电极TG2。第二顶栅电极TG2面对第二 开关栅电极WG2。第二开关源电极WS2和第二开关漏电极WD2以及第二有源图案AP2设置 在第二顶栅电极TG2与第二开关栅电极WG2之间。第二顶栅电极TG2可以通过第五接触孔 CNT5电连接到第二开关栅电极WG2。因此，第二开关元件WTR2可以具有包括第二顶栅电极 TG2和第二开关栅电极WG2的双栅结构。第二电容器Cst2由作为第一电极的第二感测漏电极SD2、作为面对第一电极的第 二电极的偏压线VL以及设置在第一电极与第二电极之间且包括第二绝缘层270和第三绝 缘层观0的电介质层来定义。在下文，将参照图5A、5B和图6至图11描述图3A中示出的第一触摸屏基板200 的制造方法。图5A和图5B以及图6至图11是示出图3A所示的触摸屏基板的制造方法的截面 图。图5A和图5B是示出用于形成图3A中示出的遮光图案BP的工艺的截面图。参照图5A，牺牲层220a形成在第二基底基板210上，母遮光层220b形成在具有牺 牲层220a的第二基底基板210上。牺牲层220a可以包括硅氮化物(SiNx，0 < χ < 1)或 硅氧化物(Si0y，0 < y ^ 1)，等等。母遮光层220b可以包括非晶硅锗(a_SiGe)。
第一光致抗蚀剂图案PRPl形成在具有母遮光层220b的第二基底基板210上。例 如，正光致抗蚀剂成分涂覆在具有母遮光层220b的第二基底基板210上以形成光致抗蚀剂 层，光致抗蚀剂层通过曝光工艺和显影工艺图案化以形成第一光致抗蚀剂图案PRP1。接着，母遮光层220b利用第一光致抗蚀剂图案PRPl作为蚀刻停止层图案化。通 过具有各向异性特性且使用蚀刻气体的干法蚀刻工艺可以图案化母遮光层220b。参照图5B，利用第一光致抗蚀剂图案PRPl作为蚀刻停止掩模并使用蚀刻气体来 图案化母遮光层220b，使得在形成第一光致抗蚀剂图案PRPl的第一区Rl中的母遮光层 220b保留以形成遮光层224。此外，在没有形成第一光致抗蚀剂图案PRPl的第二区域R2 中的母遮光层220b被去除，使得在第二区R2中的牺牲层220a被暴露。由于母遮光层220b被逐渐且过度地蚀刻以防止母遮光层部分地残留在第二基底 基板210上，牺牲层220a被逐渐地去除。当在第二区R2中的母遮光层220b被去除之后第 二基底基板210被暴露时，由于蚀刻气体在第二基底基板210上没有其它的部分可以蚀刻， 所以蚀刻气体甚至蚀刻图案化的母遮光层220b，从而在遮光层224的下部留下底切。在母 遮光层220b被图案化以形成遮光层2M之后，由于蚀刻气体的各向异性特性，与遮光层224 相比形成在遮光层2M下面的牺牲层220a被蚀刻气体主要地蚀刻。在第二区R2中的牺牲 层220a被完全去除之后，在第一区Rl中的牺牲层220a保留以形成无机层222。因此，遮光 图案BP形成在第二基底基板210上。在形成遮光图案BP时，牺牲层220a形成在母遮光层220b下面，使得牺牲层220a 防止蚀刻气体穿透遮光层224。因此，牺牲层220a防止底切形成在遮光层224的下部。此 外，牺牲层220a增强了母遮光层220b与第二基底基板210之间的粘合强度。参照图6，包括第一开关栅电极WGl和接触电极230的第一金属图案形成在包括 遮光图案BP的第二基底基板210上。第一金属层形成在具有遮光图案BP的第二基底基板 210上，第一金属层被图案化以形成第一金属图案。接触电极230形成在遮光图案BP上。 第一金属图案还可以包括第一感测栅线SGL1、第三感测栅线SGL3和第二开关栅电极WG2。然后，第一绝缘层240形成在具有遮光图案BP和第一金属图案的第二基底基板 210 上。参照图7，第二有源图案AP2形成在具有第一绝缘层MO的第二基底基板210上。 第二半导体层252和第二欧姆接触层2M顺序形成在具有第一绝缘层240的第二基底基板 210上，并被图案化以形成第二有源图案AP2。第二有源图案AP2形成在第一开关栅电极 WGl上。尽管在附图中没有示出，但是第二开关元件WTR2和第二感测元件STR2的第三和第 四有源图案AP3和AP4通过图案化第二半导体层252和第二欧姆接触层2M而形成。参照图8，保护电极PTE形成在具有第二有源图案AP2的第二基底基板210上。保 护电极PTE形成在第二有源图案AP2上。保护电极PTE通过由光刻工艺图案化金属层而形 成。第一半导体层262和第一欧姆接触层264顺序形成在具有保护电极PTE的第二基 底基板210上。第一半导体层262包括非晶硅锗(a-SiGe)。第一欧姆接触层264包括掺有 高浓度的η型杂质的非晶硅(n+a-Si)。第二光致抗蚀剂图案PRP2形成在具有第一欧姆接触层沈4的第二基底基板210上。
参照图9，利用第二光致抗蚀剂图案PRP2作为蚀刻停止层来图案化第一半导体层 262和第一欧姆接触层沈4。因此，第一有源图案APl形成在遮光图案BP上。保护电极PTE 防止第二有源图案AP2被用于图案化第一半导体层262和第一欧姆接触层264的蚀刻气体 损坏。在去除保护电极PTE之后，第一有源图案APl和第二有源图案AP2仅保留在第一 绝缘层240上。参照图10，第二金属图案形成在具有第一有源图案APl和第二有源图案AP2的第 二基底基板210上，该第二金属图案包括第一开关源电极WSl和第一开关漏电极WDl以及 第一感测源电极SSl和第一感测漏电极SDl。第二金属层形成在具有第一有源图案APl和 第二有源图案AP2的第二基底基板210上，并被图案化以形成第二金属图案。第二金属图 案还可以包括第一读取线R/01和第二读取线R/02、第二开关源电极WS2和第二开关漏电极 WD2、以及第二感测源电极SS2和第二感测漏电极SD2。利用第二金属图案作为掩模来去除通过第一开关源电极WSl与第一开关漏电极 WDl之间的分离空间暴露的第二欧姆接触层254以及通过第一感测源电极SSl与第一感测 漏电极SDl之间的分离空间暴露的第一欧姆接触层沈4，从而在分离空间处暴露第一半导 体层262和第二半导体层252。参照图11，第二绝缘层270和第三绝缘层280形成在具有第二金属图案的第二基 底基板210上。然后，形成在第一感测源电极SSl上的第二绝缘层270和第三绝缘层280被从特 定区域去除，以形成穿过第二绝缘层270和第三绝缘层280的第一接触孔CNTl。此外，在接 触电极230上的第二绝缘层270和第三绝缘层280被去除，以形成穿过第二绝缘层270和 第三绝缘层280的第二接触孔CNT2。同时，形成在第一开关栅电极WGl的一部分上的第一、 第二和第三绝缘层240、270和280被去除以形成穿过第一、第二和第三绝缘层240、270和 280的第三接触孔CTN3。参照图11和图3A，第三金属层形成在第二基底基板210上，该第二基底基板210 具有穿过第二和第三绝缘层270和280形成的第一和第二接触孔以及穿过第一、第二和第 三绝缘层240、270和280形成的第三接触孔。第三金属层被图案化以形成第三金属图案。 第三金属图案包括第一和第二顶栅电极TGl和TG2、第一和第二感测栅电极SGl和SG2、偏 压线VL和第二感测栅线SGL2。黑矩阵BM、滤色器CF、覆盖涂层OC和公共电极CE形成在具有第三金属图案的第 二基底基板210上。因此，可以制造第一触摸屏基板200。根据示范性实施例，尽管母遮光层220b被过度蚀刻以防止母遮光层220b残留在 第二基底基板210上，但是通过形成无机层222可以防止底切形成在遮光层2M的下部。此 外，无机层222可以增加遮光层224与第二基底基板210之间的粘合强度。在下文，将参照图12A、图12B和图13至图15描述根据示范性实施例的触摸屏基 板和制造该触摸屏基板的方法。图12A和12B是示出根据本发明示范性实施例的触摸屏基板的截面图。参照图12A和12B第二触摸屏基板202包括第一开关元件WTR1、第一感测元件 STR1、第二开关元件STR2、第一感测栅线SGL1、第二感测栅线SGL2、第三感测栅线SGL3、偏压线VL、第一读取线R/01、第二读取线R/02、遮光图案BP、残余层221、第一电容器Cstl、第 二电容器Cst2、黑矩阵BM、滤色器CF和公共电极CE。第二触摸屏基板202与图1、2、3A JB和4所示的第一触摸屏基板200基本相同， 除了残余层221之外。因此，将省略重复的描述。第一感测元件STRl形成在遮光图案BP上。残余层221形成在第二基底基板210的除遮光图案BP之外的整个表面上。第二感测元件STR2、第一开关元件WTRl和第二开关元件WTR2形成在残余层221上。图13是示出图12A的第一感测元件的一部分的放大截面图。参照图13，无机层222具有第一厚度(I1，遮光图案BP的遮光层2 具有第二厚度 d2。残余层221具有第三厚度d3。第三厚度(13小于第一厚度屯。残余层221由与遮光图案 BP的无机层222基本相同的材料形成。无机层222和遮光层224的被蚀刻表面“B”基本上彼此重合。残余层221形成在 第二基底基板210的邻近无机层222的整个表面上，残余层221围绕被蚀刻表面“B”。通过 形成无机层222可以防止在遮光层224的下部形成底切。因此，遮光图案BP的下侧部分可 以直接接触第二基底基板210。图14和图15是示出制造图12A所示的触摸屏基板的方法的截面图。参照图14，包括无机层222和遮光层2 的遮光图案BP以及残余层221形成在第 二基底基板210上。在牺牲层220a和母遮光层220b顺序形成在第二基底基板210上之后，第一光致 抗蚀剂图案PRPl形成在母遮光层220b上，如参照图5A所述。利用第一光致抗蚀剂图案 PRPl作为蚀刻停止掩模来图案化牺牲层220a和母遮光层220b。母遮光层220b被图案化 以形成遮光层224。在形成遮光层224时母遮光层220b被过度蚀刻，使得牺牲层220a被 图案化以形成无机层222。形成在除了其上形成无机层222的区域之外的区域上的牺牲层 220a没有被完全去除而是部分地保留从而形成残余层221。参照图15，包括第一开关栅电极WGl和接触电极230的第一金属图案形成在包括 遮光图案BP和残余层221的第二基底基板210上。根据本示范性实施例形成第一金属图 案的工艺与结合图6所描述的根据示范性实施例形成第一金属图案的工艺基本相同，除了 根据本示范性实施例的第一金属图案形成在残余层221上之外。因此，将省略重复的描述。根据本示范性实施例的在形成第一金属图案之后的工艺与根据结合图7至图11 所描述的示范性实施例的工艺基本相同。因此，将省略重复的描述。因此，可以制造图12A所示的第二触摸屏基板202。根据示范性实施例，即使母遮光层220b被过度蚀刻以防止母遮光层220b保留在 第二基底基板210上，通过形成无机层222和残余层221可以防止底切形成在遮光层2M 的下部。此外，无机层222可以增大遮光层2M与第二基底基板210之间的粘合强度。在下文，将通过用于评价形成的底切和粘合强度的实验来描述本发明实施例的效^ ο图16A和16B是示出根据本发明实施例的示范性样本1和2所制造的遮光图案的 截面图。图17A和17B是示出比较样本1和2所制造的遮光图案的截面图。
制造示范件样本1包括硅氮化物且具有约500A厚度的牺牲层、具有约500A厚度的非晶锗层以及包 括非晶硅锗且具有约1500A厚度的母遮光层顺序形成在作为玻璃基板的第二基底基板上， 然后第一光致抗蚀剂图案形成在母遮光层上。制造比较样本1包括非晶锗层且具有约500A厚度的母遮光层以及具有约1500A厚度的非晶硅锗 层顺序形成在作为玻璃基板的第二基底基板上，然后第一光致抗蚀剂图案形成在母遮光层 上。实验1-评估形成的底切利用蚀刻气体和第一光致抗蚀剂图案作为蚀刻停止层来过度蚀刻示范性样本1 和比较样本1的每个。蚀刻气体包括约1 15比例的六氟化硫(SF6)和氯(Cl2)。蚀刻在 约80mT (毫特斯拉)和约IOOOWs (瓦秒)的条件下进行约40秒，使得示范性样本1和比较 样本1的每个被过蚀刻约30%。试验结果在图16A和17A中示出。对实验1的讨论参照图16A，示范性样本1的非晶锗层、母遮光层和牺牲层被图案化以形成在第一 光致抗蚀剂图案PRPl下面的包括下层223、遮光层2 和无机层222的遮光图案。遮光层 2 的蚀刻表面与第一光致抗蚀剂图案PRPl的侧部基本重合。此外，下层223和无机层222 的蚀刻表面与第一光致抗蚀剂图案PRPl的侧部基本重合。参照图17A，比较样本1的非晶锗层和母遮光层被图案化以形成在第一光致抗蚀 剂图案PRPl下面的包括下层223和遮光层224的遮光图案。遮光层224的蚀刻表面与第 一光致抗蚀剂图案PRPl的侧部基本重合。然而，非晶锗层被过度蚀刻使得下层223从母遮 光层224的外边缘凹入。下层223的下部被蚀刻气体过度蚀刻从而在下层223与第二基底 基板210之间形成底切。制造示范性样本2包括硅氮化物且具有约500A厚度的牺牲层、具有约500A厚度的非晶锗层和包括 非晶硅锗且具有约1500A厚度的母遮光层顺序形成在作为玻璃基板的第二基底基板上，然 后第一光致抗蚀剂图案形成在母遮光层上。制造比较样本2包括非晶锗层且具有约500A厚度的母遮光层和具有约1500A厚度的非晶硅锗层 顺序形成在作为玻璃基板的第二基底基板上，然后光致抗蚀剂图案形成在母遮光层上。实验2-评估形成的底切利用蚀刻气体和第一光致抗蚀剂图案作为蚀刻停止层来过度蚀刻示范性样本2 和比较样本2的每个。蚀刻气体包括约8 8比例的六氟化硫(SF6)和氯(Cl2)。蚀刻在 约30mT (毫特斯拉)和约1200Ws (瓦秒)的条件下进行约40秒，使得示范性样本2和比较 样本2的每个被过蚀刻约60%。试验结果在图16B和图17B中示出。对实验2的讨论参照图16B，示范性样本2的非晶锗层、母遮光层和牺牲层被蚀刻以形成在第一光 致抗蚀剂图案PRPl下面的包括下层223、遮光层2M和无机层222的遮光图案。遮光层2M 的蚀刻表面与第一光致抗蚀剂图案PRPl的侧部基本重合。此外，下层223和无机层222的蚀刻表面与第一光致抗蚀剂图案PRPl的侧部基本重合。参照图17B，比较样本2的非晶锗层和母遮光层被图案化以形成在第一光致抗蚀 剂图案PRPl下面的包括下层223和遮光层224的遮光图案。然而，非晶锗层被过度蚀刻， 使得下层223从母遮光层224的外边缘凹入。下层223的下部被蚀刻气体过度蚀刻从而在 下层223与第二基底基板210之间形成底切。底切的长度为约491. 2nm。根据本发明的实施例，尽管非晶锗层和非晶硅锗层被过度蚀刻以防止非晶锗层和 非晶硅锗层部分地保留在第二基底基板210上，但是与比较样本相比底切显著地减少。图18A至图18C是示出根据本发明实施例的示范性样本3、4和5的粘合强度的概 念图。图19A至19C是示出比较样本3、4和5的粘合强度的概念图。制造示范件样本3具有约500A的厚度的硅氮化物层和具有约2500A的厚度的非晶硅锗层形成在 玻璃基板上。制造示范件样本4具有约500A的厚度的硅氮化物层和具有约3500A的厚度的非晶硅锗层形成在玻 璃基板上。制造示范件样本5具有约500A的厚度的硅氮化物层和具有约4500A的厚度的非晶硅层形成在玻 璃基板上。制造比较样本3具有约3000A的厚度的非晶硅锗层形成在玻璃基板上。制造比较样本4具有约4000A的厚度的非晶硅锗层形成在玻璃基板上。制造比较样本5具有约5000A的厚度的非晶硅锗层形成在玻璃基板上。评价粘合强度对示范性样本3至5和比较样本3至5的每个进行百格测试(cross-cut tape test,ASTM D3359)以测量粘合强度，每个样品被金刚石砂轮横切以在水平和竖直方向上具 有六个切口。试验结果在图18A至18C和图19A至19C中示出。参照图18A至图18C，示范性样本3至5的玻璃基板与硅氮化物层之间的粘合强度 不小于“4B”。参照图19A和19B，比较样本3和4的玻璃基板与非晶硅锗层之间的粘合强度为 “0B”。参照图19C，比较样本5的非晶硅锗层没有附着到玻璃基板，使得不能进行百格测试。根据本发明的实施例，玻璃基板和非晶硅锗层之间的粘合强度可以通过形成无机 层而增加。根据本发明的实施例，在形成遮光图案时可以防止在遮光图案的下部形成底切， 该遮光图案阻挡提供到用于感测红外光的感测元件的可见光。此外，在遮光图案和基底基 板之间的粘合强度可以增大。因此，可以改善制造工艺的可靠性。前述是对本发明的说明而不应被理解为限制本发明。虽然已经描述了本发明的几 个示范性实施例，但是本领域技术人员将易于理解，可以对示范性实施例进行许多改变而没有实质背离本发明的新颖教导和优点。因此，所有这样的改变旨在被包括在如权利要求 所限定的本发明的范围内。在权利要求书中，装置加功能的条款意图是覆盖在此所述的执 行所描述的功能的结构，并且不仅结构上等价还是等效结构。因此，应当理解，前述是对本 发明的说明而不应被理解为限于所公开的特定的示范性实施例，对所公开的示范性实施例 的改变以及其它的示范性实施例旨在被包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种触摸屏基板，包括 基底基板；遮光图案，包括形成在所述基底基板上的无机层和形成在所述无机层上的遮光层，所 述遮光层透射红外光并吸收可见光；第一感测元件，形成在所述遮光图案上并感测红外光；和 第一开关元件，电连接到所述第一感测元件。
2.如权利要求1所述的触摸屏基板，其中所述无机层包括硅氮化物或硅氧化物。
3.如权利要求1所述的触摸屏基板，还包括残余层，形成在所述基底基板的除了所述无机层形成在其上的区域之外的整个区域 上，并且所述残余层的厚度小于所述无机层的厚度，并且 其中，所述第一开关元件形成在所述残余层上。
4.如权利要求ι所述的触摸屏基板，其中所述无机层具有在100A至1000A的范围内 的厚度，所述遮光层具有在1500A至5000A的范围内的厚度。
5.如权利要求1所述的触摸屏基板，其中所述第一感测元件包括 形成在所述遮光图案上的第一有源图案；形成在所述第一有源图案上的第一感测源电极和第一感测漏电极，其中所述第一感测 源电极和所述第一感测漏电极彼此间隔开；和 与所述第一有源图案交叠的感测栅电极。
6.如权利要求5所述的触摸屏基板，其中所述遮光层包括非晶硅锗或非晶锗。
7.如权利要求5所述的触摸屏基板，其中所述第一个感测栅电极通过部分地暴露所述 遮光图案的接触孔接触所述遮光图案，所述接触孔穿过形成在所述第一有源图案上的第一 绝缘层以及形成在所述第一感测源电极和所述第一感测漏电极上的第二绝缘层。
8.如权利要求5所述的触摸屏基板，其中所述第一开关元件包括 第一开关源电极，电连接到所述第一感测漏电极。第一开关漏电极，与所述第一开关源电极间隔开，第二有源图案，与所述第一开关源电极和所述第一开关漏电极的每个交叠；和 第一开关栅电极，与所述第二有源图案交叠。
9.如权利要求1所述的触摸屏基板，还包括 偏压线，连接到所述第一感测元件；第一读取线，连接到所述第一开关元件；第一感测栅线，连接到所述第一开关元件以将第一栅信号施加到所述第一开关元件；和第二感测栅线，连接到所述第一感测元件以将第二栅信号施加到所述第一感测元件。
10.如权利要求9所述的触摸屏基板，还包括 第二感测元件，连接到所述偏压线并感测可见光； 第二开关元件，连接到所述第二感测元件；第三感测栅线，连接到所述第二开关元件以将第三栅信号施加到所述第二开关元件;和第二读取线，连接到所述第二开关元件。
11.一种制造触摸屏基板的方法，该方法包括在基底基板上形成遮光图案，该遮光图案包括无机层和形成在所述无机层上的遮光 层，该遮光层透射红外光并吸收可见光；在所述遮光图案上形成第一感测元件；以及 形成电连接到所述第一感测元件的第一开关元件。
12.如权利要求11所述的方法，其中形成所述遮光图案包括 在所述基底基板上形成牺牲层；在具有所述牺牲层的所述基底基板上形成母遮光层； 利用蚀刻气体图案化所述母遮光层以形成所述遮光层；以及 图案化所述牺牲层以形成所述无机层。
13.如权利要求12所述的方法，其中形成所述无机层包括除去除了所述无机层之外的 所述牺牲层以暴露所述基底基板。
14.如权利要求12所述的方法，其中形成所述无机层还包括部分地除去所述牺牲层以形成残余层，该残余层的厚度小于所述牺牲层的初始厚度， 其中所述第一开关元件形成在所述残余层上。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述母遮光层和所述牺牲层以利用形成在所述母 遮光层上的光致抗蚀剂图案作为蚀刻停止层的干法蚀刻工艺形成。
16.如权利要求11所述的方法，其中形成所述第一感测元件包括在具有所述遮光图案的所述基底基板上形成第一有源图案以与所述遮光图案交叠， 在具有所述第一有源图案的所述基底基板上形成感测源电极和感测漏电极，所述感测 源电极和所述感测漏电极彼此间隔开，和在具有所述感测源电极和所述感测漏电极的所述基底基板上形成感测栅电极。
17.如权利要求16所述的方法，其中形成所述第一开关元件包括 在所述基底基板上形成开关栅电极，在具有所述开关栅电极的所述基底基板上形成第二有源图案，以及 在具有所述第二有源图案的所述基底基板上形成开关源电极和开关漏电极，所述开关 源电极和所述开关漏电极彼此间隔开。
18.如权利要求17所述的方法，其中形成所述感测源电极和所述感测漏电极包括形成 所述开关源电极和所述开关漏电极。
19.如权利要求16所述的方法，还包括在所述遮光图案和所述第一有源图案之间形成第一绝缘层； 在所述感测源电极和所述感测漏电极与所述感测栅电极之间形成第二绝缘层；和 部分地去除所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以形成部分地暴露所述遮光图案的接 触孔，其中，所述遮光层包括非晶硅锗或非晶锗，并且其中所述遮光图案通过所述接触孔接 触所述感测栅电极。
20.如权利要求11所述的方法，其中形成所述第一感测元件还包括形成感测可见光的 第二感测元件，形成所述第一开关元件还包括形成连接到所述第二感测元件的第二开关元 件。
全文摘要
本发明公开了触摸屏基板及其制造方法。在触摸屏基板及其制造方法中，触摸屏基板包括基底基板、遮光图案、第一感测元件和第一开关元件。遮光图案包括形成在基底基板上的无机层和形成在无机层上的遮光层，遮光层透射红外光并吸收可见光。第一感测元件形成在遮光图案上并感测红外光。第一开关元件电连接到第一感测元件。因此，可以防止在遮光图案下部形成底切，并可以增加遮光图案与基底基板之间的粘合强度。
文档编号G06F3/042GK102141862SQ201110008679
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年2月2日
发明者吕伦钟, 秦洪基 申请人:三星电子株式会社