CN105278728B - 集成有触摸屏面板的显示设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种显示设备，例如可包括：在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线；在所述底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线；位于由所述栅极线与所述数据线之间的交叉而界定的每个像素中的薄膜晶体管(TFT)；与所述TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开的第一电极；在与设置所述第一电极的层不同的层上设置的第二电极；设置在所述TFT上并具有第一接触孔的TFT钝化层；通过所述第一接触孔将所述源极电极和所述漏极电极之一连接到所述第一电极的第一连接图案；和第二连接图案，所述第二连接图案将触摸驱动信号传递至所述第二电极，并且由与所述第一连接图案基本相同的材料形成。

Description

集成有触摸屏面板的显示设备及其制造方法
本申请要求分别于2014年6月13日和2014年11月5日提交的韩国专利申请10-2014-0071951和10-2014-0152574的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同完全在这里阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种集成有触摸屏面板的显示设备及其制造方法。
背景技术
随着面向信息社会的发展，对各种形式的用于显示图像的显示设备的需求一直增加。近来，已采用了各种显示设备，如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管显示(OLED)设备等。
这些显示设备提供了一种基于触摸的输入方式，这种基于触摸的输入方式与其中使用按键、键盘、鼠标等的传统输入方式不同，能够使用户容易、直观且方便地输入信息或指令。
这种基于触摸的输入方式通常要求识别用户的触摸，并精确检测触摸坐标。为此，已采用了各种触摸方式，如电阻方式、电容方式、电磁感应方式、红外方式、超声波方式等。
此外，一直努力将触摸传感器整合到显示设备中。特别是，已开发了其中利用位于下基板上的公共电极作为触摸感测电极的内置式(in-cell type)显示设备。
在这一点上，这种内置式显示设备需要专门的工艺来在显示设备内形成触摸感测电极。此外，内置式显示设备需要较高制造成本和较长的制造时间，因而降低了产品的竞争力。
发明内容
因此，本发明涉及一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的集成有触摸屏面板的显示设备及其制造方法。
本发明的一个优点是提供一种能够以减少的掩模步骤数制造的集成有触摸屏面板的显示设备。
在下面的描述中将部分列出本发明的其它特征和优点，这些特征和优点的一部分根据所述描述将是显而易见的或者可通过本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的这些和其他优点。
为了实现这些和其他优点并根据本发明的目的，如在此具体和概括描述的，一种显示设备，例如包括：在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线；在所述底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线；位于由所述栅极线与所述数据线之间的交叉而界定的每个像素中的薄膜晶体管(TFT)；与所述TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开的第一电极；在与设置所述第一电极的层不同的层上设置的第二电极；设置在所述TFT上并具有第一接触孔的TFT钝化层；通过所述第一接触孔将所述源极电极和所述漏极电极之一连接到所述第一电极的第一连接图案；和第二连接图案，所述第二连接图案将触摸驱动信号传递至所述第二电极，并且由与所述第一连接图案基本相同的材料形成。
根据本发明的另一个方面，一种显示设备，例如可包括：显示面板，包括：薄膜晶体管(TFT)，所述TFT设置在N×P个像素的每一像素中，所述像素由在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线与在所述底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线之间的交叉而界定，N×P个第一电极，每个第一电极设置成与所述TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开，P个第二电极，每个第二电极设置成与所述第一电极对应并将相同的信号提供至所有N个像素，设置在所述TFT上并具有第一接触孔的TFT钝化层，设置在N×P个TFT上的N×P个第一连接图案，每个第一连接图案通过所述第一接触孔将所述第一电极连接到所述源极电极或所述漏极电极之一，和P个第二连接图案，所述第二连接图案将触摸驱动信号传递至所述P个第二电极，并由与所述第一连接图案基本相同的材料形成；触摸集成电路，当所述显示面板的驱动模式为触摸驱动模式时，所述触摸集成电路将触摸驱动信号施加至所述P个第二电极的全部或一部分；数据驱动器，当所述驱动模式为显示驱动模式时，所述数据驱动器将数据电压提供至所述数据线；以及栅极驱动器，当所述驱动模式为显示驱动模式时，所述栅极驱动器将扫描信号依次提供至所述栅极线。
根据本发明的另一个方面，一种制造具有触摸传感器的显示设备的方法，所述方法例如可包括：在底板上形成薄膜晶体管(TFT)；形成覆盖所述TFT的TFT钝化层、以及第一电极层；通过使用第一光掩模蚀刻所述第一电极层和所述TFT钝化层，形成第一电极；通过使用第二光掩模，形成将所述TFT的源极电极或漏极电极之一连接到所述第一电极的第一连接图案、以及将触摸驱动信号传递至第二电极的第二连接图案；形成第一电极钝化层，并通过使用第三光掩模蚀刻所述第一电极钝化层；和通过使用第四光掩模形成所述第二电极。
根据本发明的另一个方面，一种制造具有触摸传感器的显示设备的方法，所述方法例如可包括：在底板上形成薄膜晶体管(TFT)；在所述TFT上形成覆层和公共电极层；通过使用第一光掩模蚀刻所述公共电极层和所述覆层，形成公共电极；在所述覆层和所述公共电极上形成第一钝化层；通过使用第二光掩模，在所述第一钝化层上形成触摸信号线；在所述触摸信号线和所述第一钝化层上形成第二钝化层；通过使用第三掩模蚀刻所述第一钝化层、所述第二钝化层和所述覆层，形成暴露所述TFT的源极电极和漏极电极之一的第一接触孔、暴露所述公共电极的第二接触孔、以及暴露所述触摸信号线的第三接触孔；和通过使用第四光掩模在所述第二钝化层上形成像素电极，且同时地，通过使用与所述像素电极基本相同的材料，在所述第一接触孔上形成第一连接图案并在所述第二接触孔和所述第三接触孔上形成第二连接图案。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在对要求保护的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是示意性图解集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子的平面图；
图2是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中，在触摸驱动模式期间产生的电容分量Cself，Cpara1和Cpara2的示图；
图3是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中包含的面板的平面图；
图4是图解当集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子为液晶显示设备时面板的剖面图的一个例子的示图；
图5是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中包含的面板的另一平面图；
图6A是图解每个薄膜晶体管的底板的制造工艺的示图；
图6B是图解根据本发明一实施方式的工艺的例子的示图；
图7A到7E是图解根据本发明一实施方式的形成显示设备的像素单元、栅极焊盘单元和数据焊盘单元的工艺的平面图；
图8是图解根据本发明一实施方式的显示设备的像素单元、栅极焊盘单元和数据焊盘单元的剖面图；
图9是图解根据本发明一实施方式的显示设备的结构的示图；
图10是图解堆叠和层叠薄膜晶体管、第一钝化层、平坦化层和第一电极的状态的剖面图；
图11A到11D是图解根据本发明一实施方式的通过使用一个掩模形成第一电极的工艺的剖面图；
图12是图解根据本发明一实施方式的在进行干蚀刻之后第一电极的突出部的剖面图；
图13A到13E是图解根据本发明一实施方式的通过使用三个光掩模形成连接图案、形成第一电极钝化层和形成第二电极的工艺的剖面图；
图14是图解根据本发明一实施方式的工艺步骤的流程图；
图15是图解根据本发明一实施方式的其中薄膜晶体管的有源层由金属氧化物半导体形成的例子的剖面图；
图16是图解根据本发明一实施方式其中薄膜晶体管的有源层由低温多晶硅形成的例子的剖面图；
图17是图解根据本发明一实施方式的在像素电极在上(POT，Pixel On Top)结构的情形中减少工艺步骤的示图；
图18是图解根据本发明一实施方式的在底板上形成遮光层、有源层和栅极的工艺的剖面图；
图19是图解根据本发明一实施方式的形成源极电极和漏极电极的工艺的剖面图；
图20是图解根据本发明一实施方式的形成作为第二电极的公共电极和形成覆层的工艺的剖面图；
图21是图解根据本发明一实施方式的形成触摸信号线以及通过使用连接图案将触摸信号线连接到作为第二电极的公共电极的工艺的剖面图；
图22是图解根据本发明一实施方式的制造显示设备的工艺的流程图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，在附图中图示了这些实施方式的一些例子。在下面的描述中，在整个附图中使用相同的参考标记表示相同或相似的部件，并在此结合的省略公知功能和结构的详细描述。
此外，当描述本发明的组件时可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等这样的术语。这些术语每一个不是用来限定相应元件的本质、次序或顺序，而是仅用于区分该相应元件与其他元件。在描述一特定结构元件与另一结构元件“连接”、“结合”或“接触”的情形中，应当解释为其他结构元件可与所述结构元件“连接”、“结合”或“接触”以及所述特定结构元件与所述另一结构元件直接连接或直接接触。
根据本发明的实施方式是提供一种为了使像素电极能够与源极电极或漏极电极连接(或接触)而使用金属材料形成触摸信号线的处理方法、以及包括使源极电极或漏极电极能够连接到像素电极的连接图案结构的显示设备。
图1是示意性图解集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子的平面图。
参照图1，集成有触摸屏面板的显示设备100包括面板110、数据驱动器120、栅极驱动器130和用于控制触摸信号的集成电路140(之后称为“触摸集成电路)等。
在面板110中，在第一方向(例如水平方向或垂直方向)上形成多条栅极线GL，在第二方向(例如垂直方向或水平方向)上形成多条数据线DL，并在多条数据线DL和多条栅极线GL之间的每个交叉部分处界定多个相应像素P。
在每个像素P的像素区域处，源极电极或漏极电极与数据线DL连接，栅极电极与栅极线GL连接，且漏极电极和源极电极之一与像素电极(或第一电极)连接。
此外，在面板110中，进一步形成彼此间隔开的多个电极S11到S14、S21到S24和S31到S34，所述多个电极S11到S14、S21到S24和S31到S34被分组或分块成多个电极组。
面板110用作显示面板以及触摸屏面板(TSP)。
具体地说，面板110可以是其中显示面板和TSP集成在一起的面板，或者可构造成其中TSP内置到显示面板的单元中的内置式触摸屏。
当面板110用作显示面板时，面板110的驱动模式称为“显示驱动模式”，当面板110用作TSP时，面板110的驱动模式称为“触摸驱动模式”。
当面板110处于显示驱动模式时，为了显示图像，数据驱动器120给多条数据线DL提供数据电压Vdata或数据信号，且栅极驱动器130依次给多条栅极线GL提供栅极信号或扫描信号。
当面板110处于触摸驱动模式时，触摸集成电路140给通过触摸信号线直接连接的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的全部或一部分施加触摸驱动信号。在此，触摸驱动信号也称为“触摸感测信号”、“触摸感测电压”或“触摸驱动电压Vtd”。例如，当面板110处于触摸驱动模式时，触摸集成电路140给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的全部或一部分施加触摸驱动信号。
同时，集成有触摸屏面板的显示设备100可进一步包括控制数据驱动器120和栅极驱动器130中每一个的驱动时序的时序控制器(未示出)。
此外，集成有触摸屏面板的显示设备100可进一步包括触摸控制器(未示出)，触摸控制器在接收到由触摸集成电路140通过用作触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34测量得到的感测数据(例如电容、电容变化、电压等)之后，检测是否存在用户触摸、触摸坐标等。
同时，集成有触摸屏面板的显示设备100的面板110在重复显示驱动模式和触摸驱动模式的同时被驱动。显示驱动模式和触摸驱动模式的时序可由从时序控制器、触摸控制器等输出的控制信号控制。在一些情形中，显示驱动模式和触摸驱动模式的时序可由彼此协同操作的时序控制器和触摸控制器控制。
此外，集成有触摸屏面板的显示设备100是其中通过形成在TSP中的多个触摸电极(例如水平方向上的电极和垂直方向上的电极)基于电容变化确定用户触摸、触摸坐标等的电容触摸方式。
电容触摸方式例如可进一步分为互电容触摸方式、自电容触摸方式等。
在互电容触摸方式中，水平方向上的电极和垂直方向上的电极之中的一种电极成为被施加驱动电压的Tx电极(称为“驱动电极”)，而另一种电极成为感测由于用户触摸导致的电容变化的Rx电极(称为“感测电极”)。因此，根据Tx电极与Rx电极之间的电容(互电容)变化，确定是否存在用户利用诸如手指和笔这样的指示物作出的触摸、触摸坐标等。
在自电容触摸方式中，每个触摸电极在其自身与指示物(例如手指、笔等)之间形成电容(即自电容)，测量每个触摸电极与指示物之间的电容值，根据测量的电容值检测是否存在用户触摸、触摸坐标等。在自电容触摸方式中，与互电容触摸方式不同，通过每个触摸电极施加并同时感测驱动电压(触摸驱动信号)。因此，自电容触摸方式不区分Tx电极和Rx电极。
集成有触摸屏面板的显示设备100可采用上述两种电容触摸方式(互电容触摸方式和自电容触摸方式)之一。在下面的描述中，为便于描述，将作为一个例子描述采用自电容触摸方式的集成有触摸屏面板的显示设备100。
数据驱动器120可包括至少一个数据驱动集成电路(IC)(也称为“源极驱动器IC”)。所述至少一个数据驱动器IC可根据带式自动焊接(TAB)方式或玻上芯片(COG)方式与面板110的焊接焊盘连接，或者可直接形成在面板110中。在一些情形中，所述至少一个数据驱动器IC可集成在面板110中。
栅极驱动器130根据驱动方式，可如图1中所示仅设置在面板110的一侧或者可分为两部分而设置在面板110的两侧。
此外，栅极驱动器130可包括至少一个栅极驱动器IC。所述至少一个栅极驱动器IC可根据TAB方式或COG方式与面板110的焊接焊盘连接，或者以面板内栅极(GIP)方式实现并直接形成在面板110中。在一些情形中，所述至少一个栅极驱动器IC可集成在面板110中。
如图1中所示，触摸集成电路(IC)140可以是与数据驱动器120和栅极驱动器130不同的单独元件，并可设置在数据驱动器120和栅极驱动器130外部。然而，触摸IC 140可根据驱动方式，由包括数据驱动器120和栅极驱动器130中至少之一的其他单独驱动器IC(例如显示驱动器IC)的内部元件实现。可选择地，触摸IC 140可由数据驱动器120或栅极驱动器130的内部元件实现。
因此，在其中触摸IC 140给用作触摸电极的所述多个电极的全部或一部分施加触摸驱动信号的触摸驱动模式中，包括触摸IC 140的单独驱动器IC可给用作触摸电极的多个电极的全部或一部分施加触摸驱动信号。根据设计方法，这种结构可被认为是其中包括触摸IC 140的数据驱动器120或栅极驱动器130给用作触摸电极的所述多个电极的全部或一部分施加触摸驱动信号的情形。
不限于实现和设计方法，触摸IC 140可以是任何元件、或内部元件或外部元件，只要其执行与本说明书中描述的触摸IC 140相同或相似的功能即可。此外，尽管图1中仅显示了一个触摸IC 140，但可实现两个或更多个触摸IC。
同时，为了给所述多个电极(例如电极S11到S14，S21到S24和S31到S34)的全部或一部分施加触摸驱动信号，触摸IC 140可需要其中单独的信号线分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接的结构。
在面板110中，可在第一方向(例如垂直方向)或第二方向(例如水平方向)上形成分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接、并向其传递触摸驱动信号或公共电压的至少一条信号线。
当分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接的信号线的数量大于等于2时，可有利地降低电阻。
同时，用于形成分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接的至少一条信号线的方向，可取决于多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34为了感测目的而在形成数据线的第一方向(例如垂直方向)上还是在形成栅极线的第二方向(例如水平方向)上被分组。
当多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34在形成数据线的第一方向(例如垂直方向)上被分组时，分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接的至少一条信号线可形成在形成数据线的第一方向上，如图3中所示。
当多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34在形成栅极线的第二方向(例如水平方向)上被分组时，分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接的至少一条信号线可形成在形成栅极线的第二方向上。
在触摸驱动模式期间，如上所述，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34用作其中给所述多个电极的全部或一部分施加触摸驱动信号的触摸电极。此外，在显示驱动模式期间，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34用作被施加公共电压Vcom的公共电极，公共电极与面板110中的像素电极面对。根据驱动模式用作触摸电极或公共电极的电极被称为“第二电极”。
集成有触摸屏面板的显示设备100例如可以是水平地排列液晶分子并通过在平面方向上转动液晶分子来显示图像的共平面开关(IPS)型LCD装置。IPS型LCD装置具有诸如高分辨率、低功耗、宽视角等这样的优点。此外，集成有触摸屏面板的显示设备100可以是超高性能IPS(AH-IPS)LCD装置。
在显示驱动模式期间，像素电极和公共电极S11到S14，S21到S24和S31到S34可形成在同一基板上，从而在像素电极与公共电极S11到S14，S21到S24和S31到S34之间形成水平电场。
在另一个例子中，集成有触摸屏面板的显示设备100可以是在像素电极与公共电极之间形成有机发光层的有机发光显示设备。在此，像素电极和公共电极可形成在同一基板上。
图2是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中，在触摸驱动模式期间产生的电容分量Cself，Cpara1和Cpara2的示图。
参照图2，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34在触摸驱动模式中用作触摸电极，并在显示驱动模式中用作在所述多个电极与像素电极之间形成液晶电容器的公共电极。在触摸驱动模式期间，为了检测是否存在用户触摸、触摸坐标等，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34与指示物(例如手指、笔等)形成自电容Cself。同时，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34还分别与栅极线和数据线形成寄生电容Cpara1和Cpara2。然而，这些寄生电容比自电容小得多，因而可忽略。
之后，将参照图3到5，连同下述各个方案一起更加详细地描述集成有触摸屏面板的显示设备100的面板110，所述各个方案是用于给用作公共电极和触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34施加公共电压和触摸驱动信号的方案、用于给数据线DL施加数据电压和触摸驱动信号(或对应于触摸驱动信号的信号)的方案、和用于给栅极线GL施加数据电压和触摸驱动信号(或对应于触摸驱动信号的信号)的方案。
图3是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中包含的面板的平面图。
参照图3，如上所述，面板110具有多条数据线DL、多条栅极线GL以及多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34。
此外，如上所述，面板110可在显示驱动模式或触摸驱动模式中操作。在这点上，多条数据线DL和多条栅极线GL使面板110能够用作显示面板。此外，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34使面板110能够用作显示面板和触摸屏面板。
更具体地说，当面板110用作显示面板时，即当面板110的驱动模式为显示驱动模式时，给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34施加公共电压Vcom，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34成为与像素电极，即第一电极(未示出)面对的公共电极(或称为“Vcom电极”)。
当面板110用作触摸屏面板时，即当面板110的驱动模式为触摸驱动模式时，给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34施加触摸驱动电压，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34在所述多个电极与触摸指示物(例如手指、笔等)之间形成电容器。多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34成为触摸电极，所述触摸电极上形成的电容器的电容被测量。
换句话说，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34在显示驱动模式中用作Vcom电极，在触摸驱动模式中用作触摸电极。
在显示驱动模式期间给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34施加公共电压Vcom，并在触摸驱动模式期间给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34施加触摸驱动信号。
因此，如图3中所示，为了给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34提供公共电压Vcom或触摸驱动信号，信号线SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34可与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接。
在触摸驱动模式期间，由触摸IC 140产生的触摸驱动信号Vtd通过信号线SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34提供给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的全部或一部分。在显示驱动模式期间，由公共电压供给器(未示出)提供的公共电压Vcom通过信号线SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34施加给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34。
参照图3，在形成于面板110中的多条数据线DL与多条栅极线GL之间的每个交叉部分处界定一个相应像素P。在此，每个像素可以是红色(R)像素、绿色(G)像素和蓝色(B)像素之一。
可在其中形成有用作公共电极以及触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的每一电极的区域(之后还称为“单位触摸电极区域”)中，界定两个或更多个像素P。具体地说，多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34中的一个电极对应于两个或更多个像素P。
例如，在其中形成有多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的每一电极的一个区域(单位触摸电极区域)中，设置24×3条数据线DL和24条栅极线GL。因此，可界定24×3×24个像素P。
仍参照图3，根据本发明的实施方式，用作公共电极以及触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的每一电极可具有分块形状的图案，或具有包括指状部分的图案。
在图3中，用作公共电极以及触摸电极的多个电极被显示为以3×4矩阵形式布置的12个电极。然而，该结构仅仅是为了便于描述的一个例子。应当理解，集成有触摸屏面板的显示设备100和面板110每一个的尺寸和结构、触摸系统设计标准等可根据应用而变化，可以以各种矩阵及其数量形成用作公共电极以及触摸电极的多个电极。
图4是图解当集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子为液晶显示设备时的面板的剖面图的一个例子的示图。特别是，图4是图解其中形成有用作公共电极以及触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34之中的一个电极的区域(触摸电极区域)的剖面图。
参照图4，举例来说，在集成有触摸屏面板的显示设备100中包括的面板110中，在第一方向，即水平方向(图4中的左右方向)上，在下基板400上形成栅极线402，并在栅极线402上形成栅极绝缘层404。
在第二方向，即与栅极线402垂直的垂直方向上，在栅极绝缘层404上形成数据线406，并在数据线406上形成第一钝化层408。
可在第一钝化层408上形成每个像素区域的像素电极410和信号线412，并可在像素电极410和信号线412上形成第二钝化层414。在此，信号线412分别从用作公共电极以及触摸电极的多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的电极连接到触摸IC 140。在显示驱动模式期间，信号线412给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34提供由公共电压供给器产生的公共电压Vcom。在触摸驱动模式期间，信号线412给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34提供触摸IC 140产生的触摸驱动信号。
在第二钝化层414上形成用作公共电极以及触摸电极的一个电极416，并在一个电极416上形成液晶层418。在此，用作公共电极以及触摸电极的一个电极416是多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34之一，并可具有分块形状的图案。
在液晶层418上设置上基板420，在上基板420上形成有黑矩阵419a、滤色器419b等。
尽管图4中描述了LCD装置，但本发明并不限于此，本发明可应用于集成有触摸屏面板的各种显示设备。
图5是图解在集成有触摸屏面板的显示设备的一个例子中包含的面板的另一平面图。
参照图5，与图3不同，分别与多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34连接并向其提供触摸驱动信号或公共电压的信号线SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34，可与其中形成栅极线GL的第二方向(例如水平方向)平行地形成。
在该情形中，由触摸IC 140产生的触摸驱动信号或者由公共电压供给器产生或提供的公共电压，可通过与栅极线GL平行地形成的信号线SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34提供给多个电极S11到S14，S21到S24和S31到S34的全部或一部分。
之后，将描述制造集成有触摸屏面板的显示设备的方法。特别是，将详细描述制造信号线(图3或图5中由SL11到SL14，SL21到SL24和SL31和SL34表示，之后称为“触摸信号线”)的工艺步骤。之后，将描述根据本发明一实施方式的减少数量的工艺步骤。
在制造工艺步骤中，触摸信号线被称为“导电金属层”(M3L或第三导电层)。
在内置式触摸面板中，为了形成被分组或分块并提供公共电压的电极，需要形成单独的信号线，因而形成信号线的单独掩模步骤的数量会增加。因此，将描述下述工艺以及反映该工艺的结构：为了减少掩模数，同时蚀刻第一电极(像素电极)以及形成在薄膜晶体管(TFT)上的TFT钝化层(平坦化层或覆层)；通过使用与触摸信号线相同的材料形成在第一电极与TFT的源极电极或漏极电极之间连接的第一连接图案；以及通过使用一个掩模形成第一电极上形成的第一电极钝化层和第二电极的每一个。
形成在基板(底板)上的TFT例如可以是非晶硅(之后称为“a-Si”)、金属氧化物和多晶硅。多晶硅的例子可包括低温多晶硅(之后称为“LTPS”)、高温多晶硅(之后称为“HTPS”)等。然而，本发明并不限于此。
图6A是图解每个薄膜晶体管的底板的制造工艺的示图。
由参考标记610表示的制造a-Si TFT底板的方法包括：形成栅极电极和有源层；形成源极电极和漏极电极；形成平坦化层、第一钝化层、像素电极和触摸信号线；以及形成第二钝化层和公共电极。
由参考标记620表示的制造金属氧化物TFT底板的方法包括：形成栅极电极、有源层、蚀刻阻止层和栅极孔(G-孔)；形成源极电极和漏极电极；形成平坦化层、第一钝化层、像素电极和触摸信号线；以及形成第二钝化层和公共电极。
由参考标记630表示的制造LTPS TFT底板的方法包括：形成遮光层LS、有源层、栅极电极、接触孔、源极电极和漏极电极；形成第一钝化层(或平坦化层)和像素电极；以及形成触摸信号线、第二钝化层和公共电极。
图6B是图解根据本发明一实施方式的工艺的例子的示图。可如图6B中所示，改变图6A中所示的工艺615，625和635。
如参考标记690所示，第一实施方式使用掩模#1形成像素电极、平坦化层和第一钝化层，并使用掩模#2形成触摸信号线。在该工艺中，触摸信号线被形成为连接图案，从而使像素电极的材料能够与源极电极或漏极电极接触。
然后，第一实施方式使用掩模#3形成第二钝化层，最后使用掩模#4形成公共电极(Vcom电极或Vtd电极)。结果，在工艺615、工艺625和工艺635中分别进行五个工艺步骤、六个工艺步骤和五个工艺步骤。然而，根据本发明一实施方式，能够进行四个工艺步骤。
在图6B中，平坦化层是TFT钝化层的一个例子，平坦化层可由覆层代替。像素电极是第一电极的一个例子，第二钝化层是第一电极钝化层的一个例子，公共电极是第二电极的一个例子。
图7A到7E是图解根据本发明一实施方式的形成显示设备的像素单元、栅极焊盘单元和数据焊盘单元的工艺的平面图。
参照图7A，形成栅极焊盘单元891、数据焊盘单元892、栅极电极802b、有源层812、源极电极824和漏极电极826。可使用两个掩模在底板上形成图7A中所示的结构。尽管图7A中未示出，但可在TFT上形成第一钝化层和TFT钝化层(例如平坦化层或覆层)。
参照图7B，形成用于像素电极的氧化铟锡(ITO)840，并通过蚀刻第一电极(例如像素电极)的特定区域形成由参考标记865表示的接触孔。
参照图7C，可使用一个掩模蚀刻像素电极的特定区域以及形成在其特定区域下表面上的第一钝化层和/或TFT钝化层。该工艺中形成的第一接触孔865暴露出源极电极824。
参照图7D，可形成如上所述的用于触摸信号线的导电金属层，在该工艺中可使用一个掩模。通过接触孔865形成将第一电极(例如像素电极840)连接到源极电极824的连接图案850a。与形成连接图案850a同时地，在数据焊盘单元892上形成连接图案850c，并形成连接图案850b，以将随后形成的公共电极和触摸信号线连接在一起。
参照图7E，随后通过使用一个掩模形成公共电极870a和870b，并与公共电极870a和870b同时地，在栅极焊盘单元891上形成栅极焊盘连接部870d，在数据焊盘单元892上形成数据焊盘连接部870c。此外，在连接到触摸信号线之前，公共电极870b通过第二接触孔885而连接到第二连接图案850b。
下面简要概述一下可通过上述工艺或变型工艺完成的内置式显示设备的结构。可省略已参照图1，3和5描述过的部分。显示设备包括多条栅极线、多条数据线、多个TFT和像素、以及控制多个TFT和像素的第一电极和第二电极。可为每个像素形成第一连接图案，并可为每个第二电极形成可将多个像素分组的第二连接图案。然而，本发明并不限于此。
更具体地说，在底板上设置其中设置于第一方向上以提供栅极信号的栅极线，并在底板上设置其中设置于第二方向上以提供数据信号的数据线。以下述方式设置多个TFT，即在由栅极线之一与数据线之一之间的交叉部分界定的每个像素中设置TFT。第一电极被设置为与TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开，第二电极被设置为与第一电极对应。如图7C中所示，在TFT上形成TFT钝化层(例如平坦化层或覆层)，并在TFT钝化层中形成第一接触孔。可选择地，可进一步包括第一钝化层，也可在第一钝化层中形成第一接触孔。
包括第一连接图案和第二连接图案，所述第一连接图案通过第一接触孔将源极电极和漏极电极之一连接到第一电极，所述第二连接图案给第二电极提供触摸驱动信号，并可由与第一连接图案相同的材料形成。可在形成触摸信号线的工艺中形成第一连接图案和第二连接图案。
在形成第一电极之后形成第二电极的公共电极在上(COT，Common electrode OnTop)结构中，首先形成第一电极，在第一电极上设置第一电极钝化层(例如第二钝化层)，并在第一电极钝化层上设置第二电极。可选择地，在形成第二电极之后形成第一电极的像素电极在上(POT，Pixel electrode On Top)结构中，可在形成第二电极之后，在第二电极上设置第二电极钝化层(例如第二钝化层)，并在第二电极钝化层上设置第一电极。
根据本发明的一实施方式，可首先形成第一电极，并以其中第一连接图案的部分区域与第一电极的表面重叠的方式，在第一电极上形成第一连接图案。在该情形中，第一连接图案可设置在第一电极上。可选择地，根据本发明另一实施方式，可首先形成第一连接图案，并形成第一电极。在此，第一电极可设置在第一连接图案上，并以其中第一连接图案的部分区域与第一电极的下表面重叠的方式，在第一电极的下表面上设置第一连接图案。第二连接图案形成在第一或第二方向上，并与已设置的触摸信号线连接，并且通过形成在第一电极钝化层中的第二接触孔连接到第二电极。可在与第二电极相同的工艺中形成栅极焊盘连接部和数据焊盘连接部。在形成栅极焊盘连接部和数据焊盘连接部之前，可在数据焊盘连接部的下表面上设置第三连接图案，第三连接图案可由与第一连接图案和第二连接图案相同的材料形成。
在显示驱动模式期间，第二电极可用作被施加公共电压的公共电极。在触摸驱动模式期间，第二电极可用作被施加触摸驱动信号的触摸电极。
本发明的实施方式可应用于LCD装置、OLED装置等。
图8是图解根据本发明一实施方式的显示设备的像素单元、栅极焊盘单元和数据焊盘单元的剖面图。特别是，图8图解了沿图7E中的线I-I’，II-II’，III-III’和IV-IV’的剖面。
可通过使用与形成像素单元893中的各个TFT相同的工艺、并使用与形成像素单元893中的各个TFT相同的材料，形成栅极焊盘单元891和数据焊盘单元892。
参照图8，在根据本发明一实施方式的显示设备的像素单元893中，在底板800上设置栅极电极802。栅极电极802可由下述的包括导电金属层和透明导电材料层的双电极结构802a和802b形成。然而，栅极电极802并不限于此，其可以是单电极结构或多电极结构。
此外，在底板800上形成栅极线804a和804b，栅极线804a和804b是由与栅极电极802相同的材料形成的栅极焊盘单元891的元件。
在栅极电极802和用于栅极焊盘单元891的栅极线804上，形成栅极绝缘层810。在栅极绝缘层810上形成有源层812、源极电极824和漏极电极826。此外，在栅极绝缘层810上形成数据线814a和814b以及用于数据焊盘单元892的数据线816a和816b。
在源极电极824，漏极电极826，数据线814a、814b以及数据线816a和816b上，依次形成第一钝化层820和TFT钝化层830。在一个例子中，可省略第一钝化层820，并层叠TFT钝化层830。TFT钝化层830的一个例子可包括平坦化层830或覆层。
在TFT钝化层830上形成第一电极840a和840b。第一电极840a和840b的一个例子为像素电极。导电金属层850a，850b和850c之中的导电金属层850a，是将源极电极824和漏极电极826之一连接到第一电极840a和840b的第一连接图案。导电金属层850b是给第二电极870b提供触摸驱动信号的第二连接图案。导电金属层850c形成在用于数据焊盘单元892的数据线816a和816b上作为第三连接图案，所述第三连接图案将下述的数据焊盘连接部870c连接到数据线816a和816b。
在第一电极840a和840b上形成第一电极钝化层860，第一电极钝化层860在一个例子中可以是上述的第二钝化层。在第一电极钝化层860上形成第二电极870a，870b，870c和870d。第二电极870a，870b，870c和870d在显示驱动模式中可用作公共电极，或者在触摸驱动模式中用作被施加触摸驱动信号的触摸电极。
如上所述，参考标记870c表示与数据驱动器连接的数据焊盘连接部，参考标记870d表示与栅极驱动器连接的栅极焊盘连接部。
在图8中，显示了第一接触孔865、第二接触孔885、第三接触孔875和第四接触孔877，下文将对其描述。图8图解了与一个像素对应的数据焊盘单元和栅极焊盘单元的结构。当这种结构扩展至整个显示设备时，下面描述这种扩展的结构。
在由在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线、和在底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线之间的交叉而界定的N×P个像素的每一像素中，设置TFT。设置N×P个第一电极，每个第一电极设置成与TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开。可为每个像素设置一个第一电极，并且可形成N×P个第一电极。设置P个第二电极，每个第二电极设置成与第一电极对应，以给所有N个像素提供相同的信号。该结构意味着一个第二电极用作N个已分组像素的公共电极及其触摸电极。在这一点上，存在总共P个第二电极，因而P个第二电极用作所有N×P个像素的公共电极及其触摸电极。
在TFT上设置TFT钝化层，TFT钝化层中形成有第一接触孔，并在N×P个TFT上形成N×P个第一连接图案，每个第一连接图案通过第一接触孔将第一电极连接到源极电极或漏极电极之一。这种第一连接图案将第一电极连接到TFT的源极电极或漏极电极。
包括P个第二连接图案，第二连接图案给P个第二电极提供触摸驱动信号，并可由与第一连接图案相同的材料形成。显示面板包括栅极线、数据线、TFT、第一电极和第二电极、以及第一连接图案和第二连接图案。
显示设备包括显示面板、在触摸驱动模式期间给多个第二电极的全部或一部分提供触摸驱动信号的触摸IC、在显示驱动模式期间给多条数据线提供数据电压的数据驱动器、以及在显示驱动模式期间给多条栅极线依次提供扫描信号的栅极驱动器。
在形成第一电极之后形成第二电极的COT结构中，首先形成第一电极，在第一电极上形成第一电极钝化层(例如第二钝化层)，并在第一电极钝化层上形成第二电极。可选择地，在形成第二电极之后形成第一电极的POT结构中，可在形成第二电极之后，在第二电极上形成第二电极钝化层(例如第二钝化层)，并在第二电极钝化层上形成第一电极。
根据本发明的一实施方式，可首先形成第一电极，并以其中第一连接图案的部分区域与第一电极的表面重叠的方式，在第一电极上形成第一连接图案。在该情形中，第一连接图案可形成在第一电极上。可选择地，根据本发明另一实施方式，可首先形成第一连接图案，并形成第一电极。在此，第一电极可形成在第一连接图案上，并以其中第一连接图案的部分区域与第一电极的下表面重叠的方式，在第一电极的下表面上形成第一连接图案。第二连接图案形成在第一或第二方向上，并与已设置的触摸信号线连接，并且通过在第一电极钝化层中形成的第二接触孔连接到第二电极。可在与第二电极相同的工艺中形成栅极焊盘连接部和数据焊盘连接部。在形成栅极焊盘连接部和数据焊盘连接部之前，可在数据焊盘连接部的下表面上形成第三连接图案，所述第三连接图案可由与第一连接图案和第二连接图案相同的材料形成。
当显示设备在显示驱动模式中操作时，第二电极可用作被施加公共电压的公共电极。当显示设备在触摸驱动模式中操作时，第二电极可用作被施加触摸驱动信号的触摸电极。
本发明的实施方式可应用于LCD装置和OLED装置，或其他各种显示设备。
图9是图解根据本发明一实施方式的显示设备的结构的示图。
参照图9，在其中数据线与栅极线交叉的区域中形成N×P个像素以及与N×P个像素关联的TFT。在其中N个像素被分为一组的一个区域处设置P个公共电极。所述P个公共电极具有由参考标记910表示的像素区域，像素区域910显示出其中设置有上述第二连接图案的像素区域。一般的像素区域在触摸信号线与公共电极之间不具有连接图案，如参考标记920所示。
下面将描述使用减少数量的掩模形成图8中所示的连接图案850a，850b和850c的工艺。
图10是图解薄膜晶体管、第一钝化层、平坦化层和第一电极的剖面图。
在底板800上以双电极结构802a和802b形成栅极电极802。在该工艺中，也以双电极结构804a和804b形成栅极线804，栅极线804被连接到与栅极驱动器连接的栅极焊盘连接部。
参考标记802a和804a均表示导电金属层，并可由选自包括铝(Al)、钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钨(MoW)、钼钛(MoTi)和铜/钼钨(Cu/MoTi)的导电金属组中的至少之一形成。然而，本发明并不限于此。此外，参考标记802b和804b均表示透明导电材料层，并可由选自包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和碳纳米管(CNT)的组中的一种形成。然而，本发明并不限于此。栅极电极802和栅极线804不限于双层结构，因而栅极电极802和栅极线804可以以单层结构或多层结构形成。
在形成栅极线的工艺中，即在形成图10中所示的栅极电极802和栅极线804时，可使用一个掩模。在栅极电极802和栅极线804上可形成栅极绝缘层810。
在栅极绝缘层810上形成有源层812、源极电极824和漏极电极826。在该工艺中，一起形成数据线814和816。类似地，在该工艺中可使用一个掩模。
更具体地说，有源层812例如可由诸如非晶硅或多晶硅(如LTPS或HTPS)这样的半导体材料形成。可选择地，有源层812可由诸如氧化锌(ZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化锌铟(ZIO)或掺镓的ZnO(ZGO)这样的氧化物半导体材料形成。
然后，通过使用诸如溅射、沉积等这样的薄膜形成工艺同时地形成源极电极824和漏极电极826，来完成TFT。
在TFT上形成第一钝化层820。第一钝化层820可由诸如SiO2或SiNx这样的无机材料、或者诸如光学亚克力(PA)等这样的有机材料形成。然而，本发明并不限于此。
然后，在第一钝化层820上形成TFT钝化层830。作为TFT钝化层830一个例子的平坦化层具有几十到几百范围的介电常数，并可由诸如LaAlO3，La2O3，Y2O3和LaAl3O6这样的轻稀土氧化物、稀土化合物氧化物、钛酸锶钡(BST)氧化物等形成。然而，本发明并不限于此。可选择地，TFT钝化层830可由有机材料形成为覆层。TFT钝化层830(例如平坦化层或覆层)可补偿电极之间的台阶差，由此可在电极之间实现平坦化。
在TFT钝化层830上形成第一电极层840。第一电极层840可由诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)等这样的透明导电材料形成。第一电极层840可通过随后的工艺提供像素电极的功能，并可与源极电极824或漏极电极826连接。
作为光刻工艺，可首先涂布光刻胶，在光刻胶上覆盖包括透光部和遮光部的掩模之后在掩模上照射光，由此形成具有特定期望图案的光刻胶。穿过透光部的光可使光刻胶硬化，且其余光刻胶可被显影或不被显影。
图11A到11D是图解根据本发明一实施方式的通过使用一个掩模形成第一电极的工艺的剖面图。之后，在图11A到13E的工艺步骤中使用参照图6B所述的总共4个掩模，4个掩模被称为第一到第四光掩模。
参照图11A，通过使用第一光掩模在图10中所示层叠的结构上形成光刻胶1110。在一个例子中，光刻胶1110通过使用半色调掩模、衍射掩模等形成为具有三个高度。
参照图11B，通过使用光刻胶1110进行湿蚀刻的方式对第一电极层840的一部分进行蚀刻，形成具有特定图案的第一电极840a和840b。
参照图11C，通过使用光刻胶110进行干蚀刻的方式对TFT钝化层830和第一钝化层820的一部分进行蚀刻，形成所述结构。光刻胶1110是在被蚀刻之后残留的图11B中所示的光刻胶1110。此外，形成第一接触孔865。
参照图11D，通过对图11C中所示的光刻胶1110进行第二湿蚀刻的方式进一步对第一电极840b的一部分进行蚀刻，形成具有特定图案的第一电极840b。
图12是图解根据本发明一实施方式的在进行干蚀刻之后第一电极的突出部的剖面图。
在如图11B中所示进行干蚀刻的工艺中，第一电极840a和840b的侧部1201和1202会如图12中所示那样突出。在该情形中，当进行如图11D中所示的第二湿蚀刻时，突出部1201和1202可在进一步对第一电极840b的一部分进行蚀刻的所述工艺中一起被去除。
图13A到13E是图解根据本发明一实施方式的通过使用三个光掩模形成连接图案、形成第一电极钝化层和形成第二电极的工艺的剖面图。
参照图13A，去除图11D中所示的光刻胶1110，并通过使用掩模(第二光掩模)形成触摸信号线、第二连接图案850b、第一连接图案850a和第三连接图案850c。
图13B是图解第一电极钝化层860的示图。第一电极钝化层860的一个例子可以是第二钝化层。然而，本发明并不限于此。可选择地，当根据本发明另一实施方式在第一电极之前形成第二电极时，第一电极钝化层可称为“第二电极钝化层”。
参照图13C，通过使用一个掩模(第三光掩模)在第一电极钝化层860上形成光刻胶1310，并进行干蚀刻。
图13D图解了在进行干蚀刻之后去除光刻胶的结果。在图13D中，形成第一接触孔865、第二接触孔885、第三接触孔875和第四接触孔877。然后，通过使用一个掩模(第四光掩模)形成第二电极870a和870b、栅极焊盘连接部870d、以及数据焊盘连接部870c，如图13E中所示。第二电极870a和870b用作公共电极，第二电极870a和870b之中的第二电极870b可提供触摸驱动信号。
图14是图解根据本发明一实施方式的工艺步骤的流程图。图14中总结了图10到13E中所示的工艺步骤。
在步骤S1410，制备用于在其上形成TFT的底板。在步骤S1420，在制备的底板上形成TFT。在步骤S1430中，层叠覆盖TFT的TFT钝化层和第一电极层。在步骤S1440中，通过使用第一光掩模蚀刻第一电极层和TFT钝化层，形成第一电极。已参照图11A到11D描述了步骤S1410到S1440。
在步骤S1450中，使用第二光掩模形成第一连接图案和第二连接图案，第一连接图案将源极电极或漏极电极之一连接到第一电极，第二连接图案给第二电极提供触摸驱动信号。已参照图13A描述了步骤S1450。
然后，在步骤S1460中，如图13B到13D中所示地形成第一电极钝化层，并且通过使用第三掩模形成相关的第一电极钝化层。
在步骤S1470中，如图13E中所示，通过使用第四光掩模形成第二电极。
可在形成第一连接图案和第二连接图案的步骤S1450中，形成与数据焊盘连接部连接的第三连接图案。可在形成第二电极的步骤S1470中，通过使用与第二电极相同的材料，与形成第二电极同时地，形成数据焊盘连接部和栅极焊盘连接部。已参照图13E描述了该结构。
至此，描述了由非晶硅形成的TFT的有源层。即使当TFT的有源层由金属氧化物半导体或多晶硅(例如LTPS)形成时，也可实现将像素电极连接到源极电极或漏极电极的连接图案。根据本发明一实施方式，其中由金属氧化物半导体形成TFT有源层的工艺的图6B中的工艺步骤625可与工艺步骤690一起实施。类似地，根据本发明一实施方式，LTPS工艺的图6B中的工艺步骤635可与工艺步骤690一起实施。
图15是图解其中薄膜晶体管的有源层由金属氧化物半导体形成的例子的剖面图。特别是，图15是图解在实施由参考标记690所示工艺的情形中，像素电极与源极电极或漏极电极之间的连接图案的剖面图。
参照图15，形成底板1500、栅极1502、栅极绝缘膜1504、源极电极1512、漏极电极1514、有源层1516、蚀刻阻止层1518、第一钝化层1520、TFT钝化层1522、作为第一电极示例的像素电极1524、第一电极钝化层1526、用于将触摸信号线连接到作为第二电极示例的公共电极1540的第二连接图案1530、以及公共电极1540。此外，形成将像素电极1524连接到漏极电极1514的第一连接图案1550。可在一个工艺步骤中由相同的材料形成第一连接图案1550和第二连接图案1530。
图16是图解其中薄膜晶体管的有源层由低温多晶硅形成的例子的剖面图。特别是，图16是图解在实施由图6B中的参考标记690所示工艺的情形中，像素电极与源极电极或漏极电极之间的连接图案的剖面图。
在LTPS的情形中，形成底板1600、遮光层1602、缓冲层1604、轻掺杂漏极(LDD)1606、有源层1608、栅极电极1610、数据电极(源极/漏极)1620、栅极绝缘膜1622、层间绝缘膜1624、TFT钝化层1626、用于触摸驱动信号的触摸信号线1630、作为第一电极示例的像素电极1640、第一电极钝化层1650、作为第二电极示例的公共电极1660、以及将像素电极1640连接到数据电极1620的第一连接图案1670。在此，可在一个工艺步骤中由相同的材料形成触摸信号线1630和第一连接图案1670。
根据本发明实施方式的结构和制造方法的特征可应用于包括诸如平坦化层或覆层这样的TFT钝化层的Vcom在上(VOT，Vcom On Top)结构。然而，本发明并不限于此。因此，本发明的这些特征也可应用于像素电极在上(POT，Pixel On Top)结构。具体地说，可确保与用于减少掩模数量的技术有关的POT结构与VOT结构之间的兼容性。当本发明的这些特征应用于POT结构时，VOT(或COT)结构中的第一电极(其示例为像素电极)可应用于公共电极，第二电极(其示例为公共电极)可应用于像素电极。此外，在形成触摸信号线的工艺中，像素电极通过侧接触而与源极/漏极接触。在TFT钝化层的一个例子中，TFT钝化层的材料可由具有低介电常数的其他有机材料代替。TFT钝化层的例子可包括：包括光敏材料和非光敏材料的平坦化层、以及由有机材料形成的覆层。
根据本发明实施方式的减少掩模数量的工艺可应用于其中底板由非晶硅、氧化物和LTPS形成的所有情形。此外，减少掩模数量的工艺可应用于包括触摸信号线层的结构。
根据本发明实施方式的上述结构和制造方法能够减少掩模数量和工艺步骤，能够提高生产率，并且能够降低成本。此外，所述结构和制造方法能够减少在形成第一电极(像素电极)和TFT钝化层(平坦化层或覆层)时的掩模数量。
在与形成第一连接图案和第二连接图案相同的工艺中形成的第三连接图案，将数据焊盘连接部连接到数据焊盘单元的数据线(图8中由参考标记816b表示)。这种结构有利于减小或防止湿蚀刻工艺中对数据焊盘单元的损害。
将描述根据本发明又一实施方式的在LTPS TFT底板上形成每个连接图案的工艺。在下面的描述中，将描述在形成第一电极的工艺中同时地形成将触摸信号线层连接到第二电极(公共电极)的连接图案以及将第一电极(像素电极)连接到源极/漏极的连接图案的特征。
图17是图解在将本发明实施方式应用于像素电极在上(POT，Pixel On Top)结构之前和之后的工艺步骤减少的示图。
参考标记1710表示在没有连接图案的情形中执行工艺步骤的流程图，参考标记1720表示在其中应用本发明的连接图案的情形中执行工艺步骤的流程图。在POT结构中，由参考标记1710表示的工艺包括：形成遮光层的工艺步骤、形成有源层的工艺步骤、形成栅极电极的工艺步骤、形成接触孔的工艺步骤、形成源极电极和漏极电极的工艺步骤、形成第一钝化层(或平坦化层)的工艺步骤、形成公共电极的工艺步骤、形成触摸信号线的工艺步骤、形成第二钝化层(一个或两个钝化层的叠层)的工艺步骤、以及形成像素电极的工艺步骤。在工艺1710中，在各个工艺步骤中可使用10个掩模。
根据应用连接图案的本发明的实施方式，在通过使用掩模#1到掩模#5执行工艺步骤时，由参考标记1720表示的工艺与工艺1710相同。与之不同的是，在工艺1720中，同时地执行形成公共电极的工艺步骤和形成第一钝化层(覆层)的工艺步骤。然后，在工艺1720中，执行形成触摸信号线的工艺步骤、形成第二钝化层(即一个或两个钝化层的叠层)的工艺步骤、以及形成作为第一电极的像素电极的工艺步骤。因此，在工艺1720中，使用了9个掩模，这意味掩模数量与工艺1710相比减少了一个。此外，根据本发明的一实施方式，可采用覆层来代替平坦化层，从而能够减少掩模数量和成本。将在下面更详细地描述这些工艺步骤。
图18是图解根据本发明一实施方式在底板上形成遮光层、有源层和栅极的工艺的剖面图。
如参考标记1891所示，通过使用掩模#1在底板1801上形成遮光层1802，且如参考标记1892所示，在遮光层1802和底板1801上形成缓冲层1804。然后，通过使用掩模#2形成有源层1806。然后，如参考标记1893所示，在有源层1806上形成栅极绝缘层1808，并通过使用掩模#3在栅极绝缘层1808上形成栅极1810。在蚀刻工艺过程中，由于栅极1810，并没有将位于栅极电极1810下方的有源层1806a用做导体，而是将另一有源层1806b用作导体。用作导体的有源层1806b在随后的工艺中与源极电极和漏极电极接触。
图19是图解根据本发明一实施方式的形成源极电极和漏极电极的工艺的剖面图。如参考标记1991所示，形成层间绝缘膜1815，然后通过使用掩模#4执行蚀刻。在该工艺中，形成暴露有源层1806b的接触孔1817a和1817b。
然后，如参考标记1992所示，通过使用掩模#5形成源极电极和漏极电极1820。源极电极和漏极电极1820通过接触孔1817a和1817b而与有源层1806b接触。
图20是图解根据本发明一实施方式的形成作为第二电极的公共电极和形成覆层的工艺的剖面图。
如参考标记2091所示，形成覆层1825和公共电极层1830，然后通过使用掩模#6形成光刻胶1835。之后，对公共电极层1830执行湿蚀刻，并对覆层1825执行干蚀刻。结果，公共电极层1830形成为公共电极1830a和1830b，一部分光刻胶1835残留在公共电极1830a和1830b上，如参考标记2092所示。此外，在如参考标记2091所示的对覆层1825执行干蚀刻的工艺中，作为第二电极的各个公共电极1830a和1830b可形成为具有由此突出形状的尖端，如参考标记2080所示。因此，为了去除突出的尖端，对公共电极1830a和1830b进行第二湿蚀刻。结果，如参考标记2093所示，残留在公共电极1830a和1830b上的所述一部分光刻胶1835被去除，且在该工艺中还去除了尖端2080。参照图20，通过使用一个掩模(掩模#6)形成了公共电极1830a和1830b以及覆层1825，从而能够减少掩模数量。
图21是图解根据本发明一实施方式的形成触摸信号线以及通过使用连接图案将触摸信号线连接到作为第二电极的公共电极的工艺的剖面图。
如参考标记2191所示，形成一个钝化层(PAS1)1840，并通过使用掩模#7在钝化层(PAS1)1840上形成触摸信号线1850。然后，如参考标记2192所示，通过使用掩模#8形成另一钝化层(PAS2)1852。在该工艺中，形成暴露源极电极和漏极电极之一1820的接触孔2101、暴露公共电极1830b的接触孔2102、以及暴露触摸信号线1850的接触孔2103。
然后，如参考标记2193所示，通过使用掩模#9形成作为第一电极的像素电极2110，且同时地形成将公共电极1830b连接到触摸信号线1850的连接图案2120以及与像素电极2110接触并与源极电极和漏极电极之一1820接触的连接图案2130。将公共电极1830b连接到触摸信号线1850的连接图案2120被形成在如参考标记2192所示形成的两个接触孔2012和2103上。将像素电极2110连接到源极电极和漏极电极之一1820的连接图案2130被形成在如参考标记2192所示形成的接触孔2102上。
如图17到21中所示，即使在其中采用平坦化层且在作为第二电极的公共电极之后形成作为第一电极的像素电极的POT结构中，也可在同一工艺中由与像素电极相同的材料形成连接图案2120和2130。考虑到当对有机材料执行干蚀刻时选择性地仅蚀刻有机材料的工艺难度，可残留一部分有机材料，或者可连同有机材料一起蚀刻位于下部的一部分钝化层。同时，平坦化层的材料可由具有低介电常数的其他有机材料代替，其他有机材料的例子可包括光敏材料和非光敏材料。根据本发明实施方式的减少掩模数量的工艺可应用于包括a-Si、氧化物和LTPS的所有类型的底板，且还可应用于包括传递触摸驱动信号的M3L层的结构，甚至可应用于采用平坦化层的VOT结构。
如参照图7A到16所述，作为其元件，显示设备包括：在底板上沿第一方向形成并传递栅极信号的栅极线；在底板上沿第二方向形成并传递数据信号的数据线；在由栅极线与数据线之间的交叉而界定的每个像素处形成的TFT；形成为与TFT的源极电极和漏极电极之一间隔开的第一电极(像素电极)；在与形成第一电极的层不同的层上形成的第二电极(公共电极)；形成在TFT上、并且其中形成有第一接触孔的TFT钝化层；通过第一接触孔将源极电极和漏极电极之一连接到第一电极的第一连接图案；以及将触摸驱动信号传递至第二电极、并且可由与第一连接图案相同的材料形成的第二连接图案。
在图17到21中所示的结构中，可在第二电极1830b上形成第二电极钝化层1840和1852，并可在第二电极钝化层1840和1852上形成第一电极2110。TFT钝化层可包括第二电极钝化层1840和1852以及覆层1825。此外，将形成在TFT钝化层1825、1840和1852上的第一接触孔2101连接到源极电极或漏极电极1820的第一连接图案2130，可由与第一电极相同的材料形成。此外，在第二电极钝化层1840和1852上形成暴露作为第二电极的公共电极1830b的第二接触孔2102。形成在第二接触孔2102上的第二连接图案2120被连接到在第一方向或第二方向上形成的触摸信号线1850，并且还通过第二接触孔2102连接到作为第二电极的公共电极1830b。
图22是图解根据本发明一实施方式的制造显示设备的信号线的工艺的流程图，图解了参照图8到21所述的工艺。
在步骤S2210中，首先制备底板。在步骤S2220中，形成TFT。在步骤S2230中，在TFT上层叠覆层和公共电极层。在步骤S2240中，通过使用第一光掩模蚀刻公共电极层和覆层，形成公共电极。在步骤S2250中，在覆层和公共电极上层叠第一钝化层。在步骤S2260中，通过使用第二光掩模在第一钝化层上形成触摸信号线。在步骤S2270中，在触摸信号线和第一钝化层上形成第二钝化层。在步骤S2280中，通过使用第三光掩模蚀刻第一钝化层、第二钝化层和覆层，形成暴露TFT的源极电极和漏极电极之一的第一接触孔、暴露公共电极的第二接触孔、以及暴露触摸信号线的第三接触孔。在步骤S2290中，通过使用第四光掩模在第二钝化层上形成像素电极，并且同时地，通过使用与像素电极形同的材料，在第一接触孔上形成第一连接图案并在第二接触孔和第三接触孔上形成第二连接图案。在此，第二连接图案将公共电极连接到触摸信号线。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求范围及其等同范围内的本发明的修改和变化。

Claims (21)

1.一种显示设备，包括：
在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线；
在所述底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线；
位于由所述栅极线与所述数据线之间的交叉而界定的每个像素中的薄膜晶体管(TFT)；
与所述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极之一间隔开的第一电极；
在与设置所述第一电极的层不同的层上设置的第二电极；
设置在所述薄膜晶体管上并具有第一接触孔的薄膜晶体管钝化层；
通过所述第一接触孔而将所述源极电极和所述漏极电极之一连接到所述第一电极的第一连接图案；和
第二连接图案，所述第二连接图案将触摸驱动信号传递至所述第二电极，并且由与所述第一连接图案基本相同的材料形成，
其中所述第一连接图案设置于所述第一接触孔的内部以接触所述源极电极和所述漏极电极之一，
其中所述第一连接图案的一部分叠置于所述第一电极上。
2.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括位于所述第一电极上的第一电极钝化层，其中所述第二电极设置在所述第一电极钝化层上。
3.根据权利要求1所述的显示设备，进一步包括位于所述第二电极上的第二电极钝化层，其中所述第一电极设置在所述第二电极钝化层上。
4.根据权利要求3所述的显示设备，其中所述第二电极钝化层进一步包括暴露所述第二电极的一部分的第二接触孔，所述第二连接图案与沿所述第一方向或第二方向设置的触摸信号线连接，且所述第二连接图案通过所述第二接触孔而连接到所述第二电极。
5.根据权利要求1所述的显示设备，其中，以其中所述第一连接图案的部分区域与所述第一电极的表面重叠的方式，在所述第一电极上设置所述第一连接图案。
6.根据权利要求1所述的显示设备，其中，以其中所述第一连接图案的部分区域与所述第一电极的下表面重叠的方式，在所述第一电极的下表面上设置所述第一连接图案。
7.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述第二连接图案与沿所述第一方向或第二方向设置的触摸信号线连接，并通过在所述第一电极钝化层中设置的第二接触孔而连接到所述第二电极。
8.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述显示设备进一步包括位于数据焊盘连接部的下表面上的第三连接图案，所述第三连接图案由与所述第一连接图案和所述第二连接图案基本相同的材料形成。
9.根据权利要求1所述的显示设备，其中当所述显示设备在显示驱动模式中操作时，所述第二电极用作被施加公共电压的公共电极，且当所述显示设备在触摸驱动模式中操作时，所述第二电极用作被施加触摸驱动信号的触摸电极。
10.一种显示设备，包括：
显示面板，包括：
薄膜晶体管(TFT)，所述薄膜晶体管设置在N×P个像素中的每一像素中，所述像素由在底板上沿第一方向设置并传递栅极信号的栅极线与在所述底板上沿第二方向设置并传递数据信号的数据线之间的交叉而界定，
N×P个第一电极，每个第一电极设置成与所述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极之一间隔开，
P个第二电极，每个第二电极设置成与所述第一电极相对应，并将相同的信号提供至所有N个像素，
设置在所述薄膜晶体管上并具有第一接触孔的薄膜晶体管钝化层，
设置在N×P个薄膜晶体管上的N×P个第一连接图案，每个第一连接图案通过所述第一接触孔将所述第一电极连接到所述源极电极和所述漏极电极之一，和
P个第二连接图案，所述第二连接图案将触摸驱动信号传递至所述P个第二电极，并由与所述第一连接图案基本相同的材料形成；
触摸集成电路，当所述显示面板的驱动模式为触摸驱动模式时，所述触摸集成电路将触摸驱动信号施加至所述P个第二电极的全部或一部分；
数据驱动器，当所述驱动模式为显示驱动模式时，所述数据驱动器将数据电压提供至所述数据线；以及
栅极驱动器，当所述驱动模式为显示驱动模式时，所述栅极驱动器将扫描信号依次提供至所述栅极线，
其中所述第一连接图案设置于所述第一接触孔的内部以接触所述源极电极和所述漏极电极之一，
其中所述第一连接图案的一部分叠置于所述第一电极上。
11.根据权利要求10所述的显示设备，进一步包括位于所述第一电极上的第一电极钝化层，其中所述第二电极设置在所述第一电极钝化层上。
12.根据权利要求10所述的显示设备，进一步包括位于所述第二电极上的第二电极钝化层，其中所述第一电极设置在所述第二电极钝化层上。
13.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述第二电极钝化层进一步包括暴露所述第二电极的一部分的第二接触孔，所述第二连接图案与沿所述第一方向或第二方向设置的触摸信号线连接，且所述第二连接图案通过所述第二接触孔而连接到所述第二电极。
14.根据权利要求10所述的显示设备，其中所述第二连接图案与沿所述第一方向或第二方向设置的触摸信号线连接，并通过形成在所述第一电极钝化层中的第二接触孔而连接到所述第二电极。
15.根据权利要求10所述的显示设备，其中所述显示设备进一步包括位于数据焊盘连接部的下表面上的第三连接图案，所述第三连接图案由与所述第一连接图案和所述第二连接图案基本相同的材料形成。
16.根据权利要求10所述的显示设备，其中当所述显示设备在显示驱动模式中操作时，所述第二电极用作被施加公共电压的公共电极，且当所述显示设备在触摸驱动模式中操作时，所述第二电极用作被施加触摸驱动信号的触摸电极。
17.一种制造具有触摸传感器的显示设备的方法，所述方法包括：
在底板上形成薄膜晶体管(TFT)；
形成覆盖所述薄膜晶体管的薄膜晶体管钝化层、以及第一电极层；
通过使用第一光掩模蚀刻所述第一电极层和所述薄膜晶体管钝化层，形成第一电极；
通过使用第二光掩模，形成将所述薄膜晶体管的源极电极或漏极电极之一连接到所述第一电极的第一连接图案、以及将触摸驱动信号传递至第二电极的第二连接图案；
形成第一电极钝化层，并通过使用第三光掩模形成所述第一电极钝化层；和
通过使用第四光掩模形成所述第二电极。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述形成所述第一连接图案的步骤包括形成与数据焊盘连接部连接的第三连接图案。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述形成所述第二电极的步骤包括与形成所述第二电极同时地形成数据焊盘连接部和栅极焊盘连接部。
20.一种制造具有触摸传感器的显示设备的方法，所述方法包括：
在底板上形成薄膜晶体管(TFT)；
在所述薄膜晶体管上形成覆层和公共电极层；
通过使用第一光掩模蚀刻所述公共电极层和所述覆层，形成公共电极；
在所述覆层和所述公共电极上形成第一钝化层；
通过使用第二光掩模，在所述第一钝化层上形成触摸信号线；
在所述触摸信号线和所述第一钝化层上形成第二钝化层；
通过使用第三掩模蚀刻所述第一钝化层、所述第二钝化层和所述覆层，形成暴露所述薄膜晶体管的源极电极和漏极电极之一的第一接触孔，暴露所述公共电极的第二接触孔，以及暴露所述触摸信号线的第三接触孔；和
通过使用第四光掩模在所述第二钝化层上形成像素电极，且同时地，通过使用与所述像素电极基本相同的材料，在所述第一接触孔上形成第一连接图案，并在所述第二接触孔和所述第三接触孔上形成第二连接图案。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二连接图案将所述公共电极连接到所述触摸信号线。
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