CN105487735A - 触摸面板以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种触摸面板，其包括：基板；第一金属层，位于所述基板上，用来形成薄膜晶体管的栅极和驱动线，所述驱动线用于传送驱动信号以及公共电压；栅级绝缘层，位于所述第一金属层上；第二金属层，位于所述栅级绝缘层上，用来形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；隔离层，位于所述第二金属层上，并设置贯穿所述隔离层的第一通孔和贯穿所述隔离层以及所述栅级绝缘层的第二通孔；像素电极，通过所述第一通孔与所述源极或漏极连接；驱动电极，通过所述第二通孔与所述驱动线连接；及感测电极，用来传送感测信号以及所述公共电压。所述驱动电极、所述感测电极同时作为公共电极层。

Description

触摸面板以及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及电容式感应技术领域，特别是涉及使用电容式感应组件的触摸面板以及其制造方法。
【背景技术】
液晶显示器具有低功耗、低闪烁度、画面色彩逼真等优点，被广泛应用于移动电话、相机、计算机屏幕、电视机等电子产品中，为目前主流的显示器。
触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点，利用触控技术，用户只需要用手指轻碰触摸屏幕上的图形符号或文字即可实现对主机的操作，从而使得人机交互更为直截了当，极大方便对电脑操作不熟悉的用户。
目前，许多电子设备的屏幕都是将液晶显示技术和触控技术相结合，不仅具有液晶显示器的优点，同时实现触控操作，备受消费者欢迎。然而，现有的具有触摸功能的液晶显示器中，受液晶显示器本身结构的影响，用于实现触摸功能的触控电极通常是位于液晶显示面板的像素电极之下，如此一来容易导致触控电极难以感测用户的触摸操作，降低了触控的灵敏度。
此外，传统的电容式感应组件是把透明的第一导电线路和第二导电线路做成横竖交叠的类似菱形的形状，第一导电线路和第二导电线路分别与沿横向排列的驱动线和沿纵向排列的感测线连接。驱动线和感测线在彼此交叉的位置会产生寄生电容，因此会影响像素的开口率。另外，大量的驱动线设置在面板主动区(Activearea)的一侧会增加显示器的边框宽度，因此不利于窄边框的显示器。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种内嵌式触摸面板，将自容式触控面板和水平切换式(Inplaneswitching，IPS)面板整合在一起，以解决上述技术问题。
本发明提供一种触摸面板，其包括：基板；第一金属层，位于所述基板上，用来形成薄膜晶体管的栅极和驱动线，所述驱动线用于传送驱动信号以及公共电压；栅级绝缘层，位于所述第一金属层上；第二金属层，位于所述栅级绝缘层上，用来形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；隔离层，位于所述第二金属层上，并设置贯穿所述隔离层的第一通孔和贯穿所述隔离层以及所述栅级绝缘层的第二通孔，所述第一通孔对准所述源极或漏极，所述第二通孔对准所述驱动线；像素电极，通过所述第一通孔与所述源极或漏极连接；驱动电极，通过所述第二通孔与所述驱动线连接；及感测电极，用来传送感测信号以及所述公共电压。其中，所述驱动电极、所述感测电极同时作为公共电极层。
依据本发明的实施例，所述像素电极、所述感测电极和所述驱动电极是由一导电层同时所形成。
依据本发明的实施例，所述导电层是氧化铟锡或是金属构成。
依据本发明的实施例，所述第二金属层还包括数据线，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
依据本发明的实施例，当所述驱动线传送所述公共电压至所述驱动电极时，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
依据本发明的实施例，当所述驱动线传送所述驱动信号至所述驱动电极时，所述数据线停止通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
本发明又提供一种制造触摸面板的方法，其包括：形成第一金属层于基板上；蚀刻所述第一金属层以形成薄膜晶体管的栅极和驱动线；形成栅级绝缘层于所述薄膜晶体管的栅极和所述驱动线上；形成第二金属层于所述栅级绝缘层上；蚀刻所述第二金属层以形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；形成隔离层于所述薄膜晶体管的源极和漏极之上；形成贯穿所述隔离层的第一通孔和贯穿所述隔离层和所述栅级绝缘层的第二通孔，所述第一通孔对准所述源极或漏极，所述第二通孔对准所述驱动线；沉积导电层于所述隔离层、所述源极或漏极上；以及蚀刻所述导电层以形成像素电极、驱动电极和感测电极，所述像素电极通过所述第一通孔与所述源极或漏极连接，所述驱动电极通过所述第二通孔与所述驱动线连接，其中所述感测电极用来传送感测信号以及所述公共电压，所述驱动电极、所述感测电极同时作为公共电极层。
依据本发明的实施例，所述导电层是氧化铟锡或是金属构成。
依据本发明的实施例，蚀刻所述第二金属层以形成所述薄膜晶体管的源极和漏极的步骤包含：蚀刻所述第二金属层以形成数据线，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
依据本发明的实施例，在形成所述第二金属层于所述栅级绝缘层上的步骤之前，所述方法另包含：形成非晶硅层于所述栅级绝缘层上；及
蚀刻所述非晶硅层以形成所述薄膜晶体管的半导体层。
相较于现有技术，本发明的触摸面板的阵列基板的驱动线可以传输公共电压和驱动信号，因此不需额外增设驱动信号线来传输驱动信号。所以可以避免现有技术的触控面板因设置驱动信号线而增加边框宽度的问题。另外，由于驱动电极、感测电极和像素电极利用同一导电层完成，因此简化制程和减少成本，并有效减少因额外设置驱动信号线而产生寄生电容的问题。此外，驱动电极、感测电极是由氧化铟锡或是金属构成，可以增加触控灵敏度。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1是本发明实施例的显示设备的示意图。
图2绘示本发明实施例显示设备的触控区的触控电容的分布示意图。
图3是本发明第一实施例的触摸面板的剖面图。
图4-图9绘示制造图3的触摸面板的阵列基板的示意图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参阅图1和图2，图1是本发明实施例的显示设备10的示意图，图2绘示本发明实施例显示设备10的触控区50的触控电容的分布示意图。显示设备10包含触摸面板100，其为具有触控功能的液晶显示面板。触摸面板100包含显示区30以及触控区50。显示区30用来显示影像，触控区50用来侦测手指接触面板的位置。显示设备10包含栅极驱动器12、时序控制器14以及源极驱动器(sourcedriver)16。显示区30设置数个呈矩阵排列的像素(pixel)，而每一个像素包含三个分别代表红绿蓝(RGB)三原色的像素单元20构成。栅极驱动器12每隔一固定间隔输出扫描信号使得每一行的晶体管22依序开启，同时源极驱动器16则输出对应的数据信号至一整列的像素单元20使其充电到各自所需的电压，使得像素单元20依据数据信号和公共电压Vcom的压差以显示不同的灰阶。当同一行充电完毕后，栅极驱动器12便将该行的扫描信号关闭，然后栅极驱动器12再输出扫描信号将下一行的晶体管22打开，再由源极驱动器16对下一行的像素单元20进行充放电。如此依序下去，直到所有像素单元20都充电完成，再从第一行开始充电。
参阅图2。触控区50是由多个相互绝缘的驱动电极521和感测电极522、驱动线53和感测线54组成。多个驱动电极521和感测电极522呈阵列分布。每个驱动电极521和感测电极522的形状可以是圆形、三角形或其他形状。
每个驱动电极521与相应的一条驱动线53连接，控制器14的驱动信号单元14a通过驱动线53向驱动电极521输出驱动信号。每个感测电极522与相应的一条感测线54连接，将所感应到的感测信号传输至控制器14的驱动信号单元14b。驱动信号单元14a会定期向每一驱动电极521输出驱动信号。当人体未触碰屏幕时，驱动电极521和感测电极522之间的电容为一固定值，当人体触碰屏幕，例如手指在屏幕上操作时，手指触碰屏幕的位置所对应的驱动电极521和感测电极522之间感知的电容受人体的影响而发生变化，因此接近触碰点的感测电极522回传的感测信号会不同于其它远离触碰点的感测电极522所回传的感测信号。因此控制器14通过检测的电容值变化即可判断出手指触摸的位置，从而实现触控功能。
请参阅图3，图3是本发明第一实施例的触摸面板100的剖面图。触摸面板100包括阵列基板200、彩膜基板202和液晶层204。阵列基板200用来设置数个像素电极112、薄膜晶体管22以及驱动电极52。阵列基板200包括玻璃基板102、第一金属层104、栅级绝缘层106、第二金属层108、隔离层110、像素电极112、驱动电极521及感测电极522。第一金属层104位于基板102上，用来形成薄膜晶体管22的栅极22g和驱动线53，驱动线53用于传送由控制器14产生的驱动信号以及公共电压Vcom。栅级绝缘层106位于第一金属层104上。第二金属层108位于栅级绝缘层106上，用来形成薄膜晶体管22的源极22s和漏极22d。隔离层110位于第二金属层108上。像素电极112通过第一通孔141与源极22s或漏极22d连接。驱动电极521通过第二通孔142与驱动线53连接。驱动电极521、感测电极522与像素电极112是由一导电层同时所形成。
本实施例中，驱动电极521和感测电极522同时作为公共电极层。一方面，当控制器14通过驱动线53传送公共电压至驱动电极521时，源极驱动器16会通过薄膜晶体管22传递数据电压至像素电极112。此时施加于像素电极112的数据电压和施加于驱动电极521(或是感测电极522)的公共电压差会导致像素电极112和驱动电极52之间的液晶层204的液晶分子转动，因而呈现不同的灰阶。另一方面，当控制器14通过驱动线53传送驱动信号至驱动电极521时，数据线114停止传递数据电压至像素电极112。此时，感测电极522会将所感应到的感测信号传输至控制器54，像素电极112和驱动电极521(或是感测电极522)之间的液晶分子仍会保持之前的转动状态。也就是说，本实施例的驱动电极521和感测电极522在显示影像阶段时，会做为公共电极以接收公共电压；在触控侦测阶段时，会用来侦测触压位置之用。
本实施例的彩膜基板202包括彩色滤光层116、黑色矩阵层118和玻璃基板120。彩色滤光层116用来滤出不同颜色的光线。黑色矩阵层118用来遮挡漏光。间隙子206用来维持阵列基板200和彩膜基板202之间的间隔，以收容液晶层204。驱动线53位于彩膜基板202上的黑色矩阵层118在阵列基板200上的垂直投影区域内，以减小驱动线53对开口率的影响。
请参阅图4-图9，图4-图9绘示制造图3的触摸面板100的阵列基板200的示意图。如图4所示，首先提供一个玻璃基板102，接着进行一金属薄膜沉积制程，以于玻璃基板102表面形成第一金属层(未显示)，并利用第一掩膜来进行第一微影蚀刻，以蚀刻得到薄膜晶体管22的栅极22g、驱动线53以及扫描线(未图示)。虽然图4并未标示出扫描线，但本领域的技术人员可以了解栅极22g实质上是扫描线的一部分。
请参阅图5，接着沉积以氮化硅(SiNx)为材质的栅级绝缘层106而覆盖栅极22g和驱动线53。
请参阅图6，于栅级绝缘层106上沉积非晶硅(a－Si，AmorphousSi)层于栅极22g上方。接着利用第二掩膜以蚀刻非晶硅层以构成半导体层22c。半导体层22c作为薄膜晶体管22的半导体层。
请参阅图7，于栅级绝缘层106上沉积第二金属层(未图示)，并利用第三掩膜进行微影蚀刻，蚀刻该第二金属层以形成薄膜晶体管22的源极22s、漏极22d和数据线(未图示)。该数据线是直接连接到源极22s，本领域的技术人员可以了解源极22s实质上是数据线的一部分。此外，源极22s和漏极22d的位置也可以对调。
请参阅图8，接着沉积以可溶性聚四氟乙烯(Polyfluoroalkoxy，PFA)为材质的隔离层110，并覆盖源极22s及漏极22d和驱动线53，再利用第四掩膜蚀刻隔离层110，用以去除漏极22d上方的部份隔离层110以及驱动线53上方的部份隔离层110和栅级绝缘层106，直至漏极22d和驱动线53表面，以于漏极22d上方形第一通孔141，于驱动线53上方形成第二通孔142。也就是说，第一通孔141对准漏极22d，第二通孔142对准驱动线53。
请参阅图9，在隔离层110上形成以氧化铟锡物(Indiumtinoxide，ITO)或石墨烯或金属为材质的导电层(未图示)，接着利用第五掩膜蚀刻该导电层以同时形成像素电极112、驱动电极521和感测电极522。像素电极112通过预先形成的第一通孔141与薄膜晶体管22的漏极22d电性连接。驱动电极521通过预先形成的第二通孔142与驱动线53连接。像素电极112构成数个像素电极，数个像素电极、数个驱动电极521和感测电极522交替形成于隔离层110上。
至此，本实施例的阵列基板200已完成。之后在将彩膜基板202和液晶层204组合后，便可以形成本实施例的触摸面板100。
在其他实施方式中，触摸面板100还可以是具有触控功能的有机发光二极管(OLED)显示面板或其他显示面板。
相较于现有技术，本发明的触摸面板的阵列基板的驱动线可以传输公共电压和驱动信号，因此不需额外增设驱动信号线来传输驱动信号。所以可以避免现有技术的触控面板因设置驱动信号线而增加边框宽度的问题。另外，由于驱动电极、感测电极和像素电极利用同一导电层完成，因此简化制程和减少成本，并有效减少因额外设置驱动信号线而产生寄生电容的问题。此外，驱动电极、感测电极是由氧化铟锡或是金属构成，可以增加触控灵敏度。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种触摸面板，其特征在于，其包括：
基板；
第一金属层，位于所述基板上，用来形成薄膜晶体管的栅极和驱动线，所述驱动线用于传送驱动信号以及公共电压；
栅级绝缘层，位于所述第一金属层上；
第二金属层，位于所述栅级绝缘层上，用来形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；
隔离层，位于所述第二金属层上，并设置贯穿所述隔离层的第一通孔和贯穿所述隔离层以及所述栅级绝缘层的第二通孔，所述第一通孔对准所述源极或漏极，所述第二通孔对准所述驱动线；
像素电极，通过所述第一通孔与所述源极或漏极连接；
驱动电极，通过所述第二通孔与所述驱动线连接；及
感测电极，用来传送感测信号以及所述公共电压，
其中，所述驱动电极、所述感测电极同时作为公共电极层。
2.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，所述像素电极、所述感测电极和所述驱动电极是由一导电层同时所形成。
3.根据权利要求2所述的触摸面板，其特征在于，所述导电层是氧化铟锡或是金属构成。
4.根据权利要求1所述的触摸面板，其特征在于，所述第二金属层还包括数据线，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
5.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于，当所述驱动线传送所述公共电压至所述驱动电极时，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
6.根据权利要求4所述的触摸面板，其特征在于，当所述驱动线传送所述驱动信号至所述驱动电极时，所述数据线停止通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
7.一种制造触摸面板的方法，其包括：
形成第一金属层于基板上；
蚀刻所述第一金属层以形成薄膜晶体管的栅极和驱动线；
形成栅级绝缘层于所述薄膜晶体管的栅极和所述驱动线上；
形成第二金属层于所述栅级绝缘层上；
蚀刻所述第二金属层以形成所述薄膜晶体管的源极和漏极；
形成隔离层于所述薄膜晶体管的源极和漏极之上；
形成贯穿所述隔离层的第一通孔和贯穿所述隔离层和所述栅级绝缘层的第二通孔，所述第一通孔对准所述源极或漏极，所述第二通孔对准所述驱动线；
沉积导电层于所述隔离层、所述源极或漏极上；以及
蚀刻所述导电层以形成像素电极、驱动电极和感测电极，所述像素电极通过所述第一通孔与所述源极或漏极连接，所述驱动电极通过所述第二通孔与所述驱动线连接，其中所述感测电极用来传送感测信号以及所述公共电压，所述驱动电极、所述感测电极同时作为公共电极层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述导电层是氧化铟锡或是金属构成。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，蚀刻所述第二金属层以形成所述薄膜晶体管的源极和漏极的步骤包含：蚀刻所述第二金属层以形成数据线，所述数据线用来通过所述薄膜晶体管传递数据电压至所述像素电极。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在形成所述第二金属层于所述栅级绝缘层上的步骤之前，所述方法另包含：
形成非晶硅层于所述栅级绝缘层上；及
蚀刻所述非晶硅层以形成所述薄膜晶体管的半导体层。
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