一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法与流程

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法。

背景技术：

目前，现有的内嵌(in-cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的公共电极，当人体未触碰屏幕时，各公共电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的公共电极(触控传感器电极)所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各公共电极的电容值变化可以判断出触控位置。

为了感知公共电极的电容变化，需要导线连接触控芯片和公共电极，我们一般把这个导线成为触控传感器连接线，对于边缘场开关模式(ffs)液晶显示，目前触控传感器连接线的实现方式主要分为两种，第一种是触控传感器连接线通过源漏极金属层来完成，相当于第二金属层(第一金属层为栅极金属层)即要成为源漏极及其配线，又要成为触控传感器连接线，触控传感器连接线和数据线平行，此方式的好处是避免了新增一层触控金属层带来的光罩数增加，但开口率有所下降，且随着高分辨的要求逐渐上升，开口率损失越大，且由于配线空间有限，既要完成数据线配线，同时又要完成触控传感器连接线配线，因而对工艺要求较高；第二种是新增一层第三金属层(触控金属层)及其相应绝缘保护层，通过图案化第三金属层，使其连接触控侦测芯片和公共电极，由于数据线上方一般会配置有机绝缘层(jas)，有机绝缘层厚度一般超过2μm，从而第三金属层的触控传感器连接线可以随意跨线，而不必担心和数据线之间的寄生电容，从而开口率相对于触控传感器连接线跟数据线同层设置的做法要高，此外，内嵌式触控(in-cell)除了要实现触控功能外，还需要在显示时间实现显示功能，一般来说公共电极会采用公共电极分区块进行，同层设置，采用分时复用方式进行，即显示阶段，公共电极加载公共电极信号，触控时则由触控传感器连接线连接公共电极，一般触控传感器连接线都会和公共电极采用不同层设置，两者之间设置保护层，通过接触孔进行连接，同时触控传感器连接线连接触控侦测芯片，触控时感知公共电极电容量变化，判断触控位置。由于ffs液晶面板采用两层氧化铟锡(indiumtinoxide，简称ito)来制作，它本身的制作流程要比一般的液晶面板要多一到两道光罩(掩膜版)工艺。外加需要连接公共电极和触控芯片的的第三金属层(触控金属层)，这样就导致光罩数量较多，成本较高。

采用半色调掩膜版对以上工艺进行改进可以减少光罩数量，降低成本，但是在对像素电极和第三金属层进行半色调掩膜版进行曝光时，如图1所示的现有技术内嵌(in-cell)式触摸屏生产制造过程中的底切问题示意图，现有技术中的内嵌式触摸屏依次包括在玻璃基板1、栅极2、栅极绝缘层6、半导体层7、源极8和漏极9、第一绝缘层12、有机绝缘层13、像素电极16和触控传感器连接线17，在进行触控传感器连接线17和像素电极16制造过程中，光阻26灰化过程中，无光阻覆盖的有机绝缘层13会被刻蚀，并且会刻蚀到部分像素电极16覆盖的有机绝缘层13，形成有机绝缘层13的底切(undercut)，有机绝缘层13发生底切之后，沉积第二绝缘层(图未示)时，会导致第二绝缘层(图未示)破膜，从而达不到保护效果，降低了产品品质，产品信赖性较差。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法，该方法能够解决内嵌触控阵列基板在制造过程中的掩膜版的数量使用过多的问题，并且能够防止有机绝缘层发生底切，第二绝缘层破膜，提高产品的品质，提升产品信赖性。

本发明公开了一种内嵌式触控阵列基板的制造方法，该方法包括以下步骤：

第一步，在玻璃基板上形成位于显示区的栅极以及位于端子区的扫描线；

第二步，形成覆盖扫描线和栅极的栅极绝缘层；

第三步，依次形成半导体层和第二金属层，通过半色调掩膜版对半导体层和第二金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于端子区的数据线以及位于显示区的源极、漏极和沟道区；

第四步，依次形成第一绝缘层和有机绝缘层，通过半色调掩膜版对有机绝缘层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于显示区的第一接触孔和有机绝缘层凸起以及端子区的第二接触孔；

第五步，在第一接触孔和第二接触孔内进一步曝光、显影和刻蚀，在第一接触孔中刻蚀掉全部第一绝缘层，露出漏极，在第二接触孔中刻蚀部分第一绝缘层和栅极绝缘层，露出扫描线和数据线；

第六步，依次形成第一透明电极层和第三金属层，并通过半透掩膜版对第一透明电极层和第三金属层进行多阶曝光，显影和刻蚀形成位于显示区的像素电极和触控传感器连接线以及端子区的导通线，有机绝缘层凸起高度逐渐降低；

第七步，形成第二绝缘层，通过曝光、显影和刻蚀露出显示区的触控传感器连接线和端子区的数据线上方的导通线；

第八步，形成第二透明电极，曝光、显影和刻蚀形成独立的公共电极。

进一步的，第六步中，有机绝缘层凸起的高度小于像素电极和触控传感器连接线的高度之和。

进一步的，第六步中，有机绝缘层凸起的高度在0.1um-0.15um之间。

进一步的，第四步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全透区对应第一接触孔和第二接触孔，所述显示区的全遮区对应有机绝缘层凸起。

进一步的，第三步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应端子区数据线部分和显示区源漏极部分，所述半透区对应显示区的沟道区。

进一步的，第三步中，刻蚀进一步的可以分为两步，第一步对于全透区使用含氟的酸性蚀刻液进行湿刻，刻蚀深度为半导体层和第二金属层总厚度，第二步对于半透区对应的沟道区进行灰化，通过湿刻、干刻或者湿刻加干刻的形式对沟道区进行刻蚀，刻蚀深度为第二金属层的厚度。

进一步的，第三步中，所述源极、漏极以及数据线所在区域为半导体层和第二金属层重叠结构，所述沟道区仅保留半导体层。

进一步的，第六步中，所述触控传感器连接线连接公共电极和触控侦测芯片，所述导通线连接扫描线和数据线。

进一步的，第六步中的曝光显影和刻蚀进一步的包括涂覆光阻，采用半透掩膜版进行曝光，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，刻蚀分三次，第一次刻蚀全透区对应的第三金属层和透明电极层，第二次刻蚀半透区对应的光阻层，暴露出第三金属层，第三次刻蚀第二次刻蚀暴露出的第三金属层，露出透明电极层，剥离全遮区对应的剩余光阻，在刻蚀和光阻剥离过程中，有机绝缘层凸起逐渐变薄。

进一步的，所述半透区的光透过率为10％-50％。

进一步的，所述第一金属层、第二金属层、半导体层、第一透明电极层、第二透明电极层通过物理溅射沉积的方法形成，所述栅极绝缘层、第一绝缘层、第二绝缘层通过化学气相沉积的方法形成，所述有机绝缘层通过涂覆的方法形成。

进一步的，所述第一金属层和第三金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，所述第二金属层由上层为铜下层为钛或者上层为铜下层为钼的双层金属构成，所述第一透明电极和第二透明电极由氧化铟锡或者纳米银线构成，所述栅极绝缘层、第二绝缘层由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，所述半导体层由氧化物半导体构成。

进一步的，所述第一金属层厚所述栅极绝缘层的厚度为所述半导体层的厚度为所述第二金属层、第三金属层的厚度为所述第一绝缘层、第二绝缘层的厚度为所述有机绝缘层的厚度为所述第一透明电极层、第二透明电极层的厚度为有机绝缘层凸起的厚度为以上。

本发明还公开了一种由上述制造方法制造的内嵌式触控阵列基板。

与现有技术相比，本发明通过在源极、漏极和半导体层使用第一次半色调掩膜版，在有机绝缘层上使用第二次半色调掩膜版形成有机绝缘层凸起，在第一透明电极层和触控金属层使用第三次半色调掩膜版，减少了阵列基板在制造过程中的总的光罩使用数量，降低了生产成本，在有机绝缘层上形成凸起，保证后续制程具有一定的消耗余量，从而解决了有机绝缘层的底切问题，降低了第二绝缘层的破膜风险，提高了产品的信赖性，并且没有增加任何新的膜层以及制程工艺。

附图说明

图1为现有技术内嵌(in-cell)式触摸屏的底切问题的结构示意图；

图2-图10为本发明为本发明内嵌式触控阵列基板的制作步骤的示意图。

附图标记列表：1-玻璃基板，2-显示区，3-端子区，4-栅极，5-扫描线，6-栅极绝缘层，7-半导体层，8-源极，9-漏极，10-沟道区，11-数据线，12-第一绝缘层，13-有机绝缘层，14-第一接触孔，15-第二接触孔，16-像素电极，17-触控传感器连接线，18-导通线，19-第二绝缘层，20-公共电极，21-半色调掩膜版，22-全透区，23-半透区，24-全遮区，25-有机绝缘层凸起，26-光阻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

图2至图10所示为本发明的实施例一内嵌式触控阵列基板的制造方法示意图，该方法包括以下步骤：

第一步，如图2所示，第一金属层在玻璃基板1上形成位于显示区2的栅极4以及位于端子区3的扫描线5。

所述第一金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第一金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，第一金属层的厚度为

第二步，如图3所示，形成覆盖扫描线5和栅极4的栅极绝缘层6。

所述栅极绝缘层6通过化学气相沉积的方法形成，栅极绝缘层6由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，栅极绝缘层6的厚度为

第三步，如图3所示，依次形成半导体层7和第二金属层，通过半色调掩膜版对半导体层7和第二金属层进行多阶曝光，显影和刻蚀形成位于端子区3的数据线11以及位于显示区的源极8、漏极9和沟道区10；所述源极8和漏极9与位于显示区2的半导体层7的两侧接触，沟道区10位于半导体层7的上方且位于源极8和漏极9之间，在端子区3的半导体层7位于数据线11的下方，即端子区3的半导体层7和数据线11为层叠结构。

所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全遮区24对应端子区3数据线11部分和显示区2源极8和漏极9部分，所述半透区23对应显示区2的沟道区10，所述半透区23的光透过率为10％-50％。

所述刻蚀分为两步，第一步对于全透区22使用含氟的酸性蚀刻液进行湿刻，刻蚀深度为半导体层7和第二金属层总厚度，第二步对于半透区23对应的沟道区10进行灰化，通过湿刻、干刻或者湿刻加干刻的形式对沟道区进行刻蚀，刻蚀深度为第二金属层的厚度。

所述半导体层7通过物理溅射沉积的方法形成，半导体层7由氧化物半导体构成，具体的，可以是铟镓锌氧化物(igzo)、铟锌氧化物(izo)、铟镓锌氧化物(igzo)和氧化铟锡(ito)混合物构成，半导体层7厚

所述第二金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第二金属层由上层为铜下层为钛或者上层为铜下层为钼的双层金属构成，第二金属层厚度为源极8、漏极9和数据线11由第二金属层形成。

第四步，如图4和图5所示，依次形成第一绝缘层12和有机绝缘层13，通过半色调掩膜版21对有机绝缘层13进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于显示区2的第一接触孔14和有机绝缘层凸起25以及端子区3的第二接触孔15，在第一接触孔14和第二接触孔15中暴露第二绝缘层12，有机绝缘层凸起25的高度大于

所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全透区对应第一接触孔14和第二接触孔15，所述显示区2的全遮区24对应有机绝缘层凸起25，半透区23的光透过率为8％-20％。

第五步，如图6至图8所示，在第一接触孔14和第二接触孔15内进一步曝光、显影和刻蚀，在第一接触孔14中刻蚀掉全部第一绝缘层12，露出漏极9，在第二接触孔15中刻蚀部分第一绝缘层12和栅极绝缘层6，露出扫描线5和数据线11；

第六步，如图9所示，依次形成第一透明电极层和第三金属层，涂覆光阻，采用半透掩膜版进行曝光，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，刻蚀分三次，第一次刻蚀全透区对应的第三金属层和透明电极层，第二次刻蚀半透区对应的光阻层，暴露出第三金属层，第三次刻蚀第二次刻蚀暴露出的第三金属层，露出透明电极层，剥离全遮区对应的剩余光阻，在刻蚀和光阻剥离过程中，有机绝缘层凸起25逐渐变薄。最终形成位于显示区2的像素电极16和触控传感器连接线17以及端子区3的导通线18，有机绝缘层凸起25在0.1um-0.15um之间；

导通线18连接扫描线5和数据线11，触控传感器连接线17和导通线18为双层结构，上层为第三金属层，下层为第一透明电极层。

第一透明电极层通过物理溅射沉积的方法形成，第一透明电极层由氧化铟锡或者纳米银线构成，第一透明电极层厚度为

第三金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第三金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，第三金属层厚为

第七步，如图10所示，形成第二绝缘层19，通过曝光、显影和刻蚀露出显示区2的触控传感器连接线17和端子区3的数据线11上方的导通线18；

所述第二绝缘层19通过化学气相沉积的方法形成，第二绝缘层19由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，第二绝缘层19厚度为

第八步，如图10所示，形成第二透明电极，曝光、显影、刻蚀形成独立的公共电极20。

所述第二透明电极通过物理溅射沉积的方法形成，第二透明电极由氧化铟锡或者纳米银线构成，第二透明电极层厚度为

公共电极20采用分时复用的方式进行，触控传感器连接线17与触控侦测芯片(图未示)连接，触控时，公共电极20为自电容电极，触控侦测芯片测定公共电极20电容量的变化来确定触控位置，完成触控。显示时，公共电极20加载公共信号，完成显示。

本发明还公开了一种由上述内嵌式触控阵列基板的制造方法制作的阵列基板。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。