CN104915052B - 触控显示装置及其制备方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控显示装置及其制备方法、电子设备。制备触控显示装置时，用于使连接电极连接触控电极和公共电极的过孔的形成，以及用于连接像素电极和数据线金属层的过孔的形成仅需一次光刻工艺就能完成。本发明的触控显示装置的制备工艺简单，工艺误差小，生产周期短，生产成本低；大幅提高了生产效率。

Description

触控显示装置及其制备方法、电子设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控显示装置，还涉及用于制备该触控显示装置的方法以及具有该触控显示装置的电子设备。

背景技术

随着触控技术的发展，完全内嵌式触控(Full In-Cell Touch)显示装置的应用越来越广泛。现在技术中完全内嵌式触控显示装置包括依次设置的薄膜晶体管(TFT,ThinFilm Transistor)、平坦层(PLN层)、公共电极、界面层(IL层)、触控电极、保护层以及像素电极。具体地，触控电极通过开设于界面层上的过孔一连接公共电极。像素电极依次通过形成于保护层上的过孔二、形成于界面层上的过孔三和形成于平坦层上的过孔四连接薄膜晶体管的数据线金属层。

在制备上述完全内嵌式触控显示装置时，为了使触控电极与公共电极电连接，需要通过第一次光刻工艺形成过孔一，为了使像素电极与薄膜晶体管的数据线金属层电连接，需要通过第二次光刻工艺形成过孔二、过孔三和过孔四。过孔一、过孔二、过孔三和过孔四的形成需要两次光刻工艺才能完成。因此，上述完全内嵌式触控显示装置的制备工艺复杂，工艺误差较大，并且生产周期较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在制备现有技术中的完全内嵌式触控显示装置时，用于连接触控电极和公共电极的过孔一的形成，以及用于连接像素电极和薄膜晶体管的数据线金属层的过孔二、过孔三和过孔四的形成需要两次光刻工艺才能完成。因此，现有技术中的完全内嵌式触控显示装置的制备工艺复杂，工艺误差较大，并且生产周期较长。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种触控显示装置及其制备方法、电子设备。

根据本发明的第一个方面，提供了一种触控显示装置，其包括薄膜晶体管，以及依次形成于所述薄膜晶体管上的平坦层、公共电极、界面层、触控电极、保护层、连接电极和像素电极。所述平坦层上开设有第一过孔，所述界面层上开设有第二过孔和与所述第一过孔相连通的第三过孔，所述保护层上开设有与所述第二过孔相连通的第四过孔和与所述第三过孔相连通的第五过孔；所有过孔通过同一次光刻工艺形成。所述连接电极通过所述第四过孔连接所述触控电极，并通过所述第二过孔连接所述公共电极。所述像素电极依次通过所述第五过孔、所述第三过孔和所述第一过孔连接所述薄膜晶体管的数据线金属层。

优选的是，所述连接电极和所述像素电极同层设置。

优选的是，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。

优选的是，所述薄膜晶体管包括：

N型金属氧化半导体；

位于所述N型金属氧化半导体上的栅极绝缘层；

位于所述栅极绝缘层上的扫描线金属层；

位于所述扫描线金属层上的层间绝缘层；以及

所述数据线金属层，其位于所述层间绝缘层上。

根据本发明的第二个方面，提供了一种具有上述触控显示装置的电子设备。

根据本发明的第三个方面，提供了一种用于制备上述触控显示装置的方法，其包括：

提供薄膜晶体管；

依次在所述薄膜晶体管上形成平坦层、公共电极、界面层、触控电极和保护层；

利用同一次光刻工艺，在所述平坦层上形成第一过孔，在所述界面层上形成第二过孔和与所述第一过孔相连通的第三过孔，并在所述保护层上形成与所述第二过孔相连通的第四过孔和与所述第三过孔相连通的第五过孔；

在所述保护层上形成连接电极和像素电极，使得所述连接电极通过所述第四过孔连接所述触控电极，还通过所述第二过孔连接所述公共电极；并使得所述像素电极依次通过所述第五过孔、第三过孔和第一过孔连接所述薄膜晶体管的数据线金属层。

优选的是，在形成所述连接电极和所述像素电极时，使得所述连接电极和所述像素电极同层设置。

优选的是，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。

优选的是，所述方法还包括形成所述薄膜晶体管的方法，具体包括：

提供N型金属氧化半导体；

在所述N型金属氧化半导体上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成扫描线金属层；

在所述扫描线金属层上形成层间绝缘层；

在所述层间绝缘层上形成所述数据线金属层。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

制备本发明的触控显示装置时，用于使连接电极连接触控电极和公共电极的第四过孔和第二过孔的形成，以及用于连接像素电极和薄膜晶体管的数据线金属层的第五过孔、第三过孔和第一过孔的形成仅需要一次光刻工艺就能完成。因此，本发明的触控显示装置的制备工艺简单，工艺误差小，生产周期短，生产成本低；触控显示装置的结构的改进带来了产品生产效率的大幅提高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例触控显示装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中形成过孔所需的光罩的结构示意图；

图3a示出了形成过孔的方法中在公共电极上依次形成界面层、触控电极、保护层和光刻胶后的示意图；

图3b示出了形成过孔的方法中曝光显影工艺后的示意图；

图3c示出了形成过孔的方法中刻蚀后的示意图；

图3d示出了形成过孔的方法中光刻胶灰化后的示意图；

图3e示出了形成过孔后在保护层上形成连接电极和像素电极后的示意图；

图4示出了本发明实施例用于制备触控显示装置的方法的流程示意图；以及

图5示出了本发明实施例中形成薄膜晶体管的方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明所要解决的技术问题是：在制备现有技术中的完全内嵌式触控显示装置时，用于连接触控电极和公共电极的过孔一的形成，以及用于连接像素电极和薄膜晶体管的数据线金属层的过孔二、过孔三和过孔四的形成需要两次光刻工艺才能完成。因此，现有技术中的完全内嵌式触控显示装置的制备工艺复杂，工艺误差较大，并且生产周期较长。为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种触控显示装置。

如图1所示，是本发明实施例触控显示装置的结构示意图。本实施例的触控显示装置，主要包括薄膜晶体管、平坦层9(Planarization,PLN)、公共电极10、界面层11(Interface Layer,IL)、触控电极12、保护层13(Protective Layer,PV)、连接电极15和像素电极14。

具体地，平坦层9形成于薄膜晶体管上。公共电极10形成于平坦层9上，并且在平坦层9上开设有第一过孔1’。界面层11形成于公共电极10上，并且在界面层11上开设有第二过孔2’和第三过孔3’，第三过孔3’与第一过孔1’相连通。触控电极12形成于界面层11上。保护层13形成于触控电极12和界面层11上，并且在保护层13上开设有第四过孔4’和第五过孔5’。第四过孔4’与第二过孔2’相连通，第五过孔5’与第三过孔3’相连通。

第一过孔1’、第二过孔2’、第三过孔3’、第四过孔4’和第五过孔5’通过同一次光刻工艺形成。连接电极15和像素电极14形成于保护层13上。连接电极15通过第四过孔4’连接触控电极12，并通过第二过孔2’连接公共电极10。即，借助第四过孔4’和第二过孔2’，采用连接电极15将触控电极12和公共电极10电连接起来。另外，像素电极14依次通过第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’连接薄膜晶体管的数据线金属层8。即，借助依次连通的第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’，使像素电极14连接薄膜晶体管的数据线金属层8。

图2示出了本发明实施例中形成过孔所需的光罩16的结构示意图。参照图2，将光罩16分为五个区域，这五个区域从左至右依次为第一区域161、第二区域162、第三区域163、第四区域164和第五区域165。其中第一区域161、第三区域163和第五区域165为透光率为0的不透光区域，第二区域162和第四区域164为透光率为100％的透光区域。

如上所述，五个过孔通过同一次光刻工艺形成。下面结合图3a至图3d详细描述一次形成这五个过孔的光刻工艺。光刻工艺具体包括：首先，在公共电极10上依次形成界面层11、触控电极12和保护层13，然后在保护层13上涂布光刻胶17，从而形成如图3a所示的结构。第二，采用如图2所示的光罩16对光刻胶17进行曝光和显影，形成第一未曝光光刻胶形貌171、第二未曝光光刻胶形貌173和第三未曝光光刻胶形貌175、第一完全曝光区域172和第二完全曝光区域174，从而形成如图3b所示的结构。第三，通过刻蚀工艺蚀刻掉第一完全曝光区域172对应的保护层13和界面层11，在实际实施过程中，根据刻蚀的深度设定刻蚀液的用量和刻蚀时间，形成第四过孔4’和第二过孔2’。同时通过刻蚀工艺蚀刻掉第二完全曝光区域174对应的保护层13、界面层11和平坦层9，在实际实施过程中，根据刻蚀的深度设定刻蚀液的用量和刻蚀时间，形成第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’，从而形成如图3c所示的结构。第四，通过灰化工艺去掉剩余的光刻胶17，从而形成如图3d所示的结构。通过上述光刻工艺形成五个过孔后，在保护层13上形成彼此绝缘的连接电极15和像素电极14，从而形成如图3e所示的结构。这样，连接电极15通过第四过孔4’连接触控电极12，然后通过第二过孔2’连接公共电极10。也就是说，采用连接电极15将触控电极12和公共电极10电连接在一起，从而使得公共电极10通过连接电极15将公共电压信号传输至触控电极12。另外，像素电极14依次通过第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’连接薄膜晶体管的数据线金属层8，从而使得数据线金属层8将数据信号传输至像素电极14。

应用本实施例所述的触控显示装置，利用同一次光刻工艺形成五个过孔(平坦层9上的第一过孔1’、界面层11上的第二过孔2’和第三过孔3’、以及保护层13上的第四过孔4’和第五过孔5’)，使得连接电极15首先通过第四过孔4’连接触控电极12，然后通过第二过孔2’连接公共电极10，同时使得像素电极14依次通过第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’连接薄膜晶体管的数据线金属层8。与现有技术相比，制备本实施例的触控显示装置时，用于使连接电极15连接触控电极12和公共电极10的第四过孔4’和第二过孔2’的形成，以及用于连接像素电极14和薄膜晶体管的数据线金属层8的第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’的形成仅需要一次光刻工艺就能完成。因此，本发明的触控显示装置的制备工艺简单，工艺误差小，生产周期短，生产成本低；触控显示装置的结构的改进带来了产品生产效率的大幅提高。

在本发明一优选的实施例中，连接电极15和像素电极14同层设置。具体地，形成同层设置的连接电极15和像素电极14的方法为：首先在保护层13上依次沉积一层导电电极材料和一层光刻胶。其次，对光刻胶进行曝光和显影，以去掉对应要形成的连接电极15和像素电极14之间区域的光刻胶。第三，利用刻蚀工艺去掉暴露在光刻胶之外的导电电极材料。第四，利用灰化工艺去掉剩余的光刻胶，从而形成彼此不连接的、且同层设置的连接电极15和像素电极14。

在本实施例中，采用同一次光刻工作形成同层设置的连接电极15和像素电极14，有利于进一步简化触控显示装置的制备工艺，进一步提高了生产效率。

在本发明一优选的实施例中，参照图1，触控显示装置还包括基材1，薄膜晶体管位于基材1上。特别地，薄膜晶体管优选为低温多晶硅薄膜晶体管。薄膜晶体管具体包括N型金属氧化半导体、栅极绝缘层5、扫描线金属层6、层间绝缘层7和数据线金属层8。其中，N型金属氧化半导体位于基材1上。栅极绝缘层5位于N型金属氧化半导体上。扫描线金属层6位于栅极绝缘层5上。层间绝缘层7位于扫描线金属层6上。数据线金属层8位于层间绝缘层7上。

具体地，基材1可以是玻璃。在基材1上依次形成非晶硅层2和用于覆盖非晶硅层2的阻隔层3。N型金属氧化半导体的N通道层4位于阻隔层3上。N通道层4的两外侧端，分别具有N+型层41以及N-型层42。N+型层41位于N通道层4的最外侧端，N-型层42邻接于N+型层41。N通道层4的内部，是N通道层4的多晶硅层43(Poly)。扫描线金属层6位于栅极绝缘层5(GateInsulation Layer,GI)上，用于与N通道层4绝缘。层间绝缘层7(Inter-Level Dielectric，ILD)位于扫描线金属层6和栅极绝缘层5上。扫描线金属层6通过穿越开设于层间绝缘层7上的通孔和开设于栅极绝缘层5上的通孔与N+型层41连接。平坦层9位于数据线金属层8上。

本发明实施例还提供了一种制备工艺简单的电子设备。该电子设备包括上述实施例中所述的触控显示装置。特别地，电子设备可以为：液晶显示面板、电子纸、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何触控显示功能的产品或部件。

本发明实施例还提供了一种用于制备上述触控显示装置的方法。如图4所示，是本实施例用于制备触控显示装置的方法的流程示意图。本实施例涉及的制备方法，主要包括以下步骤：

步骤101：提供薄膜晶体管。

步骤102：依次在薄膜晶体管上形成平坦层9、公共电极10、界面层11、触控电极12和保护层13。

步骤103：利用同一次光刻工艺，在平坦层9上形成第一过孔1’，在界面层11上形成第二过孔2’和与第一过孔1’相连通的第三过孔3’，并在保护层13上形成与第二过孔2’相连通的第四过孔4’和与第三过孔3’相连通的第五过孔5’。

步骤104：在保护层13上形成连接电极15和像素电极14，使得连接电极15通过第四过孔4’连接触控电极12，还通过第二过孔2’连接公共电极10；并使得像素电极14依次通过第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’与薄膜晶体管的数据线金属层8电连接。

在本实施例中，在保护层13上形成连接电极15和像素电极14，并使得连接电极15和像素电极14同层设置。

在本实施例中，上述用于制备触控显示装置的方法还包括：第一，提供基材1。第二，在基材1上薄膜晶体管。薄膜晶体管优选为低温多晶硅薄膜晶体管。

如图5所示，是本发明实施例中在基材上形成薄膜晶体管的方法的流程示意图。本实施例所述的在基材1上形成薄膜晶体管的方法，主要包括以下步骤：

步骤201：在基材1上形成N型金属氧化半导体。

步骤202：在N型金属氧化半导体上形成栅极绝缘层5。

步骤203：在栅极绝缘层5上形成扫描线金属层6。

步骤204：在扫描线金属层6上形成层间绝缘层7。

步骤205：在层间绝缘层7上形成数据线金属层8。

上述各步骤的具体细化，可参见上面结合图1至图3e对本发明触控显示装置的说明，在此不再详细赘述。

可见，应用本实施例所述的用于制备触控显示装置的方法，利用同一次光刻工艺形成五个过孔(平坦层9上的第一过孔1’、界面层11上的第二过孔2’和第三过孔3’、以及保护层13上的第四过孔4’和第五过孔5’)，使得连接电极15首先通过第四过孔4’连接触控电极12，然后通过第二过孔2’连接公共电极10，同时使得像素电极14依次通过第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’连接薄膜晶体管的数据线金属层8。与现有技术相比，应用本实施例所述方法制备触控显示装置时，用于使连接电极15连接触控电极12和公共电极10的第四过孔4’和第二过孔2’的形成，以及用于连接像素电极14和薄膜晶体管的数据线金属层8的第五过孔5’、第三过孔3’和第一过孔1’的形成仅需要一次光刻工艺就能完成。因此，本实施例所述的制备方法工艺简单，工艺误差小，生产周期短，提高了触控显示装置生产效率的同时降低了生产成本。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括薄膜晶体管，依次形成于所述薄膜晶体管上的平坦层、公共电极、界面层、触控电极和保护层，以及形成于所述保护层上的连接电极和像素电极；

所述平坦层上开设有第一过孔，所述界面层上开设有第二过孔和与所述第一过孔相连通的第三过孔，所述保护层上开设有与所述第二过孔相连通的第四过孔和与所述第三过孔相连通的第五过孔；所有过孔通过同一次光刻工艺形成；

所述连接电极通过所述第四过孔连接所述触控电极，并通过所述第二过孔连接所述公共电极；

所述像素电极依次通过所述第五过孔、所述第三过孔和所述第一过孔连接所述薄膜晶体管的数据线金属层。

2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述连接电极和所述像素电极同层设置。

3.根据权利要求1或2所述的触控显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。

4.根据权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：

N型金属氧化半导体；

位于所述N型金属氧化半导体上的栅极绝缘层；

位于所述栅极绝缘层上的扫描线金属层；

位于所述扫描线金属层上的层间绝缘层；以及

所述数据线金属层，其位于所述层间绝缘层上。

5.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的触控显示装置。

6.一种用于制备触控显示装置的方法，其特征在于，包括：

提供薄膜晶体管；

依次在所述薄膜晶体管上形成平坦层、公共电极、界面层、触控电极和保护层；

利用同一次光刻工艺，在所述平坦层上形成第一过孔，在所述界面层上形成第二过孔和与所述第一过孔相连通的第三过孔，并在所述保护层上形成与所述第二过孔相连通的第四过孔和与所述第三过孔相连通的第五过孔；

在所述保护层上形成连接电极和像素电极，使得所述连接电极通过所述第四过孔连接所述触控电极，还通过所述第二过孔连接所述公共电极；并使得所述像素电极依次通过所述第五过孔、第三过孔和第一过孔连接所述薄膜晶体管的数据线金属层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在形成所述连接电极和所述像素电极时，使得所述连接电极和所述像素电极同层设置。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括形成所述薄膜晶体管的方法，包括：

提供N型金属氧化半导体；

在所述N型金属氧化半导体上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成扫描线金属层；

在所述扫描线金属层上形成层间绝缘层；

在所述层间绝缘层上形成所述数据线金属层。