CN106980422A - 具有内置触摸屏的显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种具有内置触摸屏的显示装置及其制造方法。所述显示装置包括：在基板上的栅极电极和像素电极；在所述基板上的有源层和感测接触部分；在所述有源层上的源极电极和漏极电极；和栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极电极与所述有源层之间以及在所述像素电极与所述感测接触部分之间，其中所述栅极电极包括第一栅极图案和第二栅极图案，所述像素电极由与所述第二栅极图案相同的材料制成。因此，可减少布置在显示面板中的数据线的数目。所述方法包括：根据第一掩模工艺形成栅极电极和像素电极；根据第二掩模工艺形成有源层、源极电极、漏极电极、数据线、和触摸感测线。因此，可减少掩模工艺的数目。

Description

具有内置触摸屏的显示装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2015年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2015-0191839的权益，为了所有目的通过引用将其并入本申请，如同在本申请中被完全描述一样。
技术领域
本发明涉及具有内置型触摸屏的显示装置及制造该显示装置的方法。
背景技术
随着信息化社会的发展，对显示图像的显示装置的各种类型的需求不断增加，并且诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)和有机发光显示(OLED)装置之类的各种显示装置已被使用。
这些显示装置已不再依赖使用按钮、键盘或鼠标的传统输入系统，而是提供了使使用者能够容易地、直观地且方便地输入信息或命令的基于触摸的输入系统。
为了提供这种基于触摸的输入方法，需要确定是否存在使用者的触摸，并正确地检测触摸坐标。
为了这个目的，通常采用从各种类型的触摸系统选择的一种触摸系统来提供触摸感测，这些触摸系统比如电阻膜式触摸系统、电容式触摸系统、电磁感应式触摸系统、红外式触摸系统和超声波式触摸系统。
此外，在将触摸屏应用到显示装置方面，已进行了将触摸传感器内置在显示装置中的研发。特别地，已研发了内嵌式(in-cell)显示装置，其中形成于下基板中的公共电极被用作触摸电极。
然而，内嵌式显示装置的劣势在于：因为需要形成与触摸电极连接的分开的触摸感测线，因此需要精细的额外工艺，这导致制造成本和时间增加。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有内置式触摸屏的显示装置，其中薄膜晶体管在子像素中以Z字(zigzag)形式布置在数据线的左侧和右侧上以便减少显示面板中布置的数据线的数目。
此外，本发明的另一目的是提供一种具有内置式触摸屏的显示装置的制造方法，其中在形成栅极电极时同时形成像素电极，在形成数据线时同时形成触摸感测线，以便减少掩模工艺的数目。
为了解决相关技术的上述问题，提供一种具有内置触摸屏的显示装置。所述显示装置包括：在基板上的栅极电极和像素电极；在所述基板上的有源层和感测接触部分；在所述有源层上的源极电极和漏极电极；和栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极电极与所述有源层之间以及在所述像素电极与所述感测接触部分之间，其中所述栅极电极包括第一栅极图案和第二栅极图案，所述像素电极由与所述第二栅极图案相同的材料制成。因此，可减少布置在显示面板中的数据线的数目。
此外，提供一种制造具有内置触摸屏的显示装置的方法。所述方法包括：根据第一掩模工艺在基板上形成栅极电极和像素电极；根据第二掩模工艺，在上面形成有所述栅极电极和所述像素电极的基板上形成有源层、源极电极、漏极电极、数据线和触摸感测线；在上面形成有所述触摸感测线的基板上形成保护层，并且根据第三掩模工艺，形成暴露所述像素电极的一部分的第一接触孔和暴露所述触摸感测线的一部分的第二接触孔；和根据第四掩模工艺，在其中形成有所述第一接触孔和所述第二接触孔的基板上形成与所述像素电极交叠的公共电极。因此，可减少掩模工艺的数目。
根据本发明的具有内置式触摸屏的显示装置(以下称作“触摸屏内置式显示装置”)，通过在子像素中将薄膜晶体管以Z字形式布置在每条数据线的左侧和右侧上，可减少布置在显示面板中的数据线的数目。
此外，根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制方法，通过在形成栅极电极时同时形成像素电极，并且在形成数据线时同时形成触摸感测线，可减少掩模工艺的数目。
附图说明
本发明的以上及其他目的、特征和优点将从以下结合附图进行的详细描述中变得更加显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的触摸屏内置式显示装置的框图；
图2是示出在根据本发明的触摸屏内置式显示装置中在触摸模式期间产生的电容分量(Cself、Cpara1和Cpara2)的图；
图3是包括在根据本发明的触摸屏内置式显示装置中的显示面板的平面图；
图4是在根据本发明实施方式的触摸屏内置式显示装置是液晶显示器的情形下的显示面板的截面图；
图5是包括在根据本发明的触摸屏内置式显示装置中的显示面板的另一平面图；
图6是示出根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制造工艺减少的情况的图；
图7是根据本发明的触摸屏内置式显示装置的子像素的结构的平面图；
图8和9是沿图7中的线I-I'、II-II'和III-III'截取的截面图；以及
图10A到13B是示出根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制造工艺的图。
具体实施方式
本发明的优点和特征及其实现方法将通过参考以下结合附图详细描述的本发明的实施方式而变得显而易见。然而，本发明不限于以下阐述的实施方式，而是可以以各种不同形式实现。以下实施方式仅被提供用于充分公开本发明并向所属领域的普通技术人员传达本发明的范围，本发明仅由所附权利要求书的范围限定。
附图中示出的用于解释本发明实施方式的形状、尺寸、比例、角度、数目等是示例性的，因此本发明不限于所示的方面。在整个说明书中，相同或相似的标号表示相同或相似的元件。此外，在本发明的描述中，当确定对相关熟知技术的详细描述会不必要地使本发明的主题不清楚时，将省去该详细描述。
当使用本文提到的表述“包括”、“具有”、“包含”等时，可添加任何其他部分，除非使用了表述“仅”。
在理解用于组成元素的术语时，即使没有明确的描述，这些术语仍被解释为包括误差范围。
当使用例如“在……上”、“在……上方”、“在……之下”、“除……之外”等来描述两部分的位置关系时，另一部分可位于这两部分之间，除非使用了诸如“正好”或“直接”之类的术语。
在描述时间关系时，当使用例如“在……之后”、“接下来”、“在……之前”等以描述时间前后关系时，也可包括不连续的情形，除非使用了诸如“正好”或“直接”之类的术语。
当使用“第一”、“第二”等描述各种组成元件时，组成元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组成元件与另一个组成元件区分开。因此，当下文中组成元件被称作第一组成元件时，它也可以是本发明的技术构思内的第二组成元件。
本发明的各实施方式的各种特征可选择性地或完全地互相耦合或结合，且可在技术意义上进行各种互锁和驱动。各实施方式可彼此独立实施，或者可具有关联关系地一起实施。
以下，将参照说明性附图详细描述本发明的实施方式。在附图中，为了便于图示，装置的尺寸、厚度、大小等可被夸张地表现。在整个说明书中，相似标号表示相似组成元件。
图1是根据本发明的触摸屏内置式显示装置100的框图。
参照图1，根据本发明的触摸屏内置式显示装置100是能够提供图像指示功能(显示功能)和触摸感测功能的显示装置。
根据本发明的触摸屏内置式显示装置100可以是例如具有触摸感测功能以用于触摸输入的中和大尺寸装置(例如TV或监视器)或移动装置(例如智能手机或平板电脑)。
参照图1，根据本发明的触摸屏内置式显示装置100包括显示面板110、数据驱动器120、栅极驱动器130、控制器140等以提供显示功能。
显示面板110可包括沿第二方向(例如列方向)布置的多条数据线DL和沿第一方向(例如行方向)布置的多条栅极线GL。
数据驱动器120驱动多条数据线DL。这里，数据驱动器120也可称作“源极驱动器”。
栅极驱动器130驱动多条栅极线GL。这里，栅极驱动器130也可称作“扫描驱动器”。
控制器140控制数据驱动器120和栅极驱动器130，并且为了这个目的，控制器140向数据驱动器120和栅极驱动器130提供各种控制信号。
控制器140根据每一帧中执行的时序开始扫描，将从外部输入的输入图像数据转换为适于数据驱动器120中使用的数据信号形式，由此输出转换后的图像数据，并在适当的时间控制数据驱动以适合于扫描。
控制器140可以是典型显示技术中使用的时序控制器，或者是包括时序控制器的控制装置以附加地执行其他控制功能。
栅极驱动器130根据控制器140的控制向多条栅极线GL依次提供开(ON)电压或关(OFF)电压扫描信号。
当具体栅极线由栅极驱动器130导通时，数据驱动器120将自控制器140接收的图像数据转换为模拟形式的数据电压，并将数据电压发送到多条数据线DL。
在图1中，数据驱动器120仅位于显示面板110的一侧(例如上侧或下侧)，但数据驱动器120可根据驱动方法、面板设计方法等而位于相对两侧的每一侧(例如上侧和下侧)处。
在图1中，栅极驱动器130仅位于显示面板110的一侧(例如左侧或右侧)，但栅极驱动器可根据驱动方法、面板设计方法等而位于两侧(例如左侧和右侧)处。
上述控制器140从外部(例如主机系统)接收包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、输入数据使能(DE)信号和时钟信号CLK的各种时序信号和输入图像数据。
根据本发明的触摸屏内置式显示装置100可以是各种类型的装置的任何一种，比如LCD装置、有机发光显示OLED装置、PDP装置。例如，触摸屏内置式显示装置100可以是面内切换(IPS)型LCD装置，IPS型LCD装置采用水平地排列液晶分子并使液晶分子适当地旋转的表现方法，IPS型LCD装置在高分辨率、低功率、宽视角等方面具有优点。更具体而言，触摸屏内置式显示装置100可以是先进高性能IPS(AH-IPS)型LCD装置。
显示面板110中布置的每个子像素SP可包括电路元件，比如晶体管。
同时，根据本发明的触摸屏内置式显示装置100可包括用于提供触摸感测功能的触摸系统。
参照图1，触摸系统可包括用作触摸传感器的多个触摸电极、驱动多个触摸电极TE以感测触摸的触摸电路150等。
触摸电路150可通过将触摸驱动信号依次提供到多个触摸电极TE来依次驱动多个触摸电极TE。
然后，触摸电路150从被施加触摸驱动信号的触摸电极接收触摸感测信号。
触摸电路150可基于从多个触摸电极TE的每一个接收的触摸感测信号确定是否存在触摸并且可计算触摸坐标。
在此，触摸驱动信号可具有脉冲调制信号的波形，脉冲调制信号具有例如两个或更多个电压电平。
从多个触摸电极TE接收的触摸感测信号可根据在相应的触摸电极周围是否存在由诸如手指或笔之类的指示物产生的触摸而改变。
触摸电路150可基于触摸感测信号确定触摸电极TE中的电容的变化量(或电压变化量或电荷量的变化)等，以确定是否存在触摸和触摸坐标。
参照图1，为了将触摸驱动信号提供到多个触摸电极TE的每一个，触摸感测线SL被连接到多个触摸电极TE的每一个。
此外，触摸系统可进一步包括开关电路160，开关电路160将分别与多个触摸电极TE连接的触摸感测线SL依次连接到触摸电路150，以将触摸驱动信号依次提供到多个触摸电极TE的每一个。
开关电路160可包括至少一个多路复用器。
同时，参照图1，多个触摸电极TE的每一个可采用块的形式。
此外，每个触摸电极TE可具有与一个子像素SP区域相同或相应的尺寸。
与此不同，每个触摸电极TE可具有比子像素SP区域大的尺寸，如图1所示。
也就是说，每个触摸电极TE区域可具有对应于两个或更多个子像素SP区域的尺寸。
同时，参照图1，多个触摸电极TE可被布置为内置于显示面板110中。
从这个意义上讲，可以说显示面板110中容纳触摸屏或触摸屏面板。就是说，显示面板110可以是内嵌式或附加(on-cell)式触摸屏内置式显示面板。
同时，根据本发明的触摸屏内置式显示装置100可以在显示模式中操作以提供显示功能，或在触摸模式中操作以提供触摸感测功能。
与此相关的，多个触摸电极TE在触摸模式部分(section)中可操作为触摸传感器，而在显示模式部分中可用作显示模式电极。
例如，在显示模式部分中，作为显示模式电极的实例，多个触摸电极TE可操作为被施加公共电压Vcom的公共电极。
这里，公共电压Vcom对应于被施加到像素电极的像素电压。
图2是示出在根据本发明的触摸屏内置式显示装置100中在触摸模式期间产生的电容分量(Cself、Cpara1和Cpara2)的图。
参照图2，多个触摸电极TE在触摸模式中用作触摸电极，在显示模式中用作形成液晶电容器的公共电极Vcom电极；多个触摸电极TE与诸如手指或笔之类的指示物形成自电容Cself，以在触摸模式中检测是否存在触摸。
同时，用作公共电极的多个触摸电极TE也可与栅极线和数据线形成寄生电容Cpara1和Cpara2，但这些寄生电容相比于自电容非常小以致可忽略。
以下，将更加详细地描述将公共电压和触摸驱动信号施加到包括在触摸屏内置式显示装置100中的用作公共电极和触摸电极的全部的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的方法；将数据电压和触摸驱动信号(或者与之对应的信号)施加到数据线DL的方法；和将扫描电压和触摸驱动信号(或者与之对应的信号)施加到栅极线GL的方法。
图3是包括在根据本发明触摸屏内置式显示装置中的显示面板的平面图。
参照图3，如以上描述的，显示面板110形成有多条数据线DL、多条栅极线GL和多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34。
此外，如以上描述的，显示面板110可以以显示模式操作或以触摸模式操作。
与此相关的，提供形成在显示面板110中的多条数据线DL和多条栅极线GL以使显示面板110能够用作显示图像的面板。
此外，提供形成在显示面板110中的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34以使显示面板110能够用作显示面板和触摸屏面板两者。
更具体而言，当显示面板110用作显示面板，就是说，当显示面板110的驱动模式是显示模式时，公共电压Vcom被施加到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34，以使多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34变为“公共电极”(也可称为与像素电极(未图示)相对的“Vcom电极”)。
此外，当显示面板110用作为触摸屏面板，就是说，显示面板110的驱动模式是触摸模式时，触摸驱动电压被施加到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34，以使多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34变为与触摸指示物(例如手指或笔)形成电容器的“触摸电极”，并且测量由此形成的电容。
换句话说，多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34在显示模式中用作公共电极(Vcom电极)，在触摸模式中用作为触摸电极。
在显示模式中，公共电压Vcom被施加到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34；在触摸模式中，触摸驱动信号被施加到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34。
因此，如图3中所示，为了使公共电压或触摸驱动信号传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34，触摸感测线SL11至SL14、SL21至SL24、和SL31至SL34可与多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34连接。
因此，在触摸模式中，触摸电路150和开关电路160中产生的触摸驱动信号Vtd经由触摸感测线SL11至SL14、SL21至SL24、和SL31至SL34传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的全部或部分；在显示模式中，从公共电压提供单元(未图示)提供的公共电压Vcom经由触摸感测线SL11至SL14、SL21至SL24、和SL31至SL34传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34。
参照图3，一个子像素SP被限定为对应于显示面板110中形成的多条数据线DL和多条栅极线GL之间的每个交叉点。这里，每个子像素可以是红色(R)子像素、绿色(G)子像素、蓝色(B)子像素和白色(W)子像素之一。
参照图3，在形成用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的每一个的区域中，可限定两个或更多个子像素SP。就是说，多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34中的一个对应于两个或更多个子像素SP。
例如，在形成用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的每一个的一个区域(单位触摸电极区域)中，可布置72(24×3)条数据线DL和24条栅极线GL以限定1278(24×3×24)个子像素SP。
同时，如图3中所示，用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的每一个可以是块状(block-shaped)图案，或者有时候，可以是在对应于每个子像素SP的区域中包括梳状(comb)图案的图案。
即使在用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的每一个是包括梳状图案的图案的情形中，本发明也是适用的。
图4是在根据本发明实施方式的触摸屏内置式显示装置是液晶显示器的情形下的显示面板的截面图。
图4是示出一区域的截面图，在该区域中形成用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34中的一个触摸电极。
参照图4，在包括于触摸屏内置式显示装置100中的显示面板110中，例如，栅极线402沿第一方向(水平方向(图3中的左右方向))形成在下基板400上，栅极绝缘层404形成在栅极线402上。
数据线406沿第二方向(垂直方向(图3的视图平面的垂直方向)形成在栅极绝缘层404上，第一保护层408形成在数据线406上。
像素电极410和触摸感测线412形成在第一保护层408上，第二保护层414形成在像素电极410和触摸感测线412上。
这里，触摸感测线412在用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的每一个中连接到开关电路160，以便在显示模式中，触摸感测线412将公共电压提供单元中产生的公共电压Vcom传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34，并且在触摸模式中，将在触摸电路150和开关电路160中产生的触摸驱动信号传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34。
用作公共电极和触摸电极的一个电极416形成在第二保护层414上，液晶层418形成在该一个电极416上。这里，用作公共电极和触摸电极的一个电极416可以是用作公共电极和触摸电极的多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34中的一个，且可以是块状图案。
在液晶层418上放置上基板420，在上基板420中可形成黑矩阵419a、滤色器419b等。
虽然参照图4描述了LCD显示装置，但本发明不限于此，而是可应用于可结合触摸面板的各种显示装置。
图5是包括在根据本发明的触摸屏内置式显示装置100中的显示面板的另一平面图。
参照图5，与图3不同，分别与多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34连接以将触摸驱动信号或公共电压提供到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的触摸感测线SL11至SL14、SL21至SL24、和SL31至SL34可平行于第二方向(例如水平方向；栅极线GL形成的方向)形成。
在此情形中，从触摸电路150和开关电路160产生的触摸驱动信号或从公共电压提供单元产生或提供的公共电压可经由平行于栅极线形成的触摸感测线SL11至SL14、SL21至SL24、和SL31至SL34被传送到多个触摸电极TE11至TE14、TE21至TE24、和TE31至TE34的全部或部分。
作为本发明的设置在每个子像素SP中的薄膜晶体管，非晶硅(以下称作“a-Si”)晶体管、金属氧化物晶体管和多晶硅晶体管可为示例性的，多晶硅可以(但并非排他地)是低温多晶硅(以下称作“LTPS”)和高温多晶硅(以下称作“HTPS”)。
图6是示出根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制造工艺减少的情况的图。
参照图6，通常，触摸屏内置式显示装置的制造工艺包括形成薄膜晶体管的栅极线和栅极电极的第一掩模工艺(掩模#1)、每个子像素中形成薄膜晶体管的有源层和在有源层上形成源极电极和漏极电极的第二掩模工艺(掩模#2)、形成保护层以保护薄膜晶体管和形成接触孔的第三掩模工艺(掩模#3)、在每个子像素中形成像素电极的第四掩模工艺(掩模#4)、形成触摸感测线的第五掩模工艺(掩模#5)、和形成触摸电极(公共电极)的第六掩模工艺(掩模#6)。
特别地，因为触摸感测线是附加形成的，因此工艺数目增加，并且在触摸感测线上附加形成保护层然后执行形成接触孔以将触摸感测线和触摸电极(公共电极)电连接的工艺的情形中，掩模工艺的数目进一步增加。
因此，触摸屏内置式显示装置具有掩模工艺的数目增加的缺点，因为需要在显示面板内部形成分开的触摸感测线。
此外，当掩模工艺的数目增加时，存在生产节拍时间(tack time)也增加的问题，由此降低生产效率，并且由于工艺期间可能出现的污染或颗粒而导致故障率也增大。
在本发明的触摸屏内置式显示装置及其制造方法中，可在形成栅极电极(和栅极线)的第一掩模工艺(掩模#1)中形成像素电极，在形成有源层、源极电极和数据线的第二掩模工艺(掩模#2)中形成触摸感测线，在第三掩模工艺(掩模#3)中形成保护层和接触孔，在第四掩模工艺(掩模#4)中形成触摸电极(公共电极)，由此，能通过四个掩模工艺完成阵列基板。
特别地，在本发明的触摸屏内置式显示装置中，各子像素中设置的薄晶体管以Z字形布置在每条数据线的左侧和右侧，使得数据线的数目减少，触摸感测线形成在数目减少的数据线中的每相邻数据线之间，且触摸感测线与数据线在同一工艺中形成，由此简化了制造工艺。
图7是根据本发明的触摸屏内置式显示装置的子像素的结构的平面图，图8和9是沿图7中的线I-I'、II-II'和III-III'截取的截面图。
参照图7到9，本发明的触摸屏内置式显示装置包括沿第一方向布置在基板700上的多条栅极线GL、沿第二方向布置在基板700上的多条数据线DL、和与数据线DL交替布置而与数据线DL平行的触摸感测线SL。
此外，触摸屏内置式显示装置包括由栅极线GL、数据线DL和触摸感测线SL限定的多个子像素SP。
此外，薄膜晶体管(TFT)设置在每个子像素SP中的栅极线GL与数据线DL的交叉区域中。
特别地，在触摸屏内置式显示装置中，栅极线GL以一对第一和第二栅极线701和801被布置成彼此相邻的方式布置，且在第一方向上相邻的子像素SP插入其间。
因此，一条数据线DL与第一和第二栅极线701和801交叉，薄膜晶体管分别布置在第一栅极线701与该数据线之间的交叉区域中和第二栅极线801与该数据线之间的交叉区域中。
如图中所示，能够看到，针对一条数据线DL，薄膜晶体管分别布置在左侧子像素(与第一栅极线对应的子像素)的方向中和右侧子像素(与第二栅极线对应的子像素)的方向中。就是说，本发明的触摸屏内置式显示装置的特点在于薄膜晶体管以Z字形式布置在一数据线DL的左侧和右侧。
此种薄膜晶体管布置结构具有能减少显示面板110上布置的数据线DL的数目的优点。
在每个子像素SP中，像素电极720设置在基板700上，公共电极730布置在像素电极720上，其中栅极绝缘层702和保护层719插置在像素电极720与公共电极730之间。
如图7所示，公共电极730具有对应于至少一个子像素或至少两个子像素的块图案结构，并且公共电极730通过第二接触孔C2电连接到触摸感测线SL。
参照图7，在一对栅极线GL的第一栅极线701与触摸感测线SL交叉的区域中，设置第一弯曲部分711，在第一弯曲部分711中第一栅极线701的一部分弯曲。第二栅极线801也包括被设置成与第一弯曲部分711相对的第二弯曲部分811。
第一弯曲部分711和第二弯曲部分811的每一个都与设置在相应子像素中的薄膜晶体管的漏极电极717的一部分交叠，以便起到确保子像素的存储电容的作用。
由触摸感测线SL的扩展部分在第一和第二弯曲部分711与811之间形成感测接触部分780，公共电极730电连接到通过第二接触孔C2暴露的感测接触部分780。
此外，由于如上所述本发明的触摸屏内置式显示装置的公共电极730形成为对应于多个子像素的触摸电极，因此公共电极730整体地形成在子像素区域中，除了狭缝型开口区域和对应于薄膜晶体管的开口部分OP之外。
开口部分OP形成在公共电极730中与薄膜晶体管对应的区域中，以通过减小公共电极730与薄膜晶体管之间的寄生电容来改善元件特性。
参见图8和9示出的子像素区域的详细部分，在基板700上栅极线GL(图7中的第一栅极线)与数据线DL交叉的区域中，设置薄膜晶体管TFT，薄膜晶体管TFT包括栅极电极712、栅极绝缘层702、有源层714、源极电极716和漏极电极717。源极电极716位于有源层714上的与栅极电极712对应的区域内。
此外，在本发明中，因为像素电极720设置在基板700上，所以像素电极720和栅极电极712布置在同一平面上。
此外，本发明的栅极电极712由彼此堆叠的第一栅极图案712a和第二栅极图案712b形成，其中第二栅极图案712b由与像素电极720相同的透明导电材料形成。第二栅极图案712b具有大于第一栅极图案712a的宽度。在本文中，将参考图10A至13B所示的本发明的触摸屏内置式显示装置的制造工艺进行详细描述。
栅极绝缘层702和保护层719堆叠在像素电极720上，公共电极730布置在保护层719上以与像素电极720交叠。公共电极730可由多个狭缝图案形成(参见I-I’区域)。
此外，薄膜晶体管的漏极电极717与像素电极720之间形成第一接触孔C1，在第一接触孔C1中保护层719和栅极绝缘层702被移除，并且第一接触部分730a布置在第一接触孔C1内。
第一接触部分730a与漏极电极717和像素电极720直接接触以使像素电极720和漏极电极717互相电连接(参见I-I’区域)。
参见II-II’区域和图7，触摸感测线SL被布置为与数据线DL平行，且通过形成在感测接触部分780中的第二接触孔C2与公共电极730电连接。
感测接触部分780形成为第一感测接触图案780a和第二感测接触图案780b互相堆叠的结构，第二感测接触图案780b由与有源层714相同的材料形成。
在第二接触孔C2区域中，布置第二接触部分730b，第二接触部分使感测接触部分780与公共电极730互相电连接。第一接触部分730a、第二接触部分730b和公共电极730一体形成。
此外，参照III-III’区域和图7，像素电极720布置在基板700上，触摸感测线SL和数据线DL布置在栅极绝缘层702上，其中像素电极720插置在触摸感测线SL与数据线DL之间。
触摸感测线SL形成为第一感测图案724a和第二感测图案724b互相堆叠的结构，数据线DL形成为第一数据图案703a和第二数据图案703b互相堆叠的结构。
第二感测图案724b和第二数据图案703b由与有源层714相同的材料形成。
保护层719形成在触摸感测线SL、数据线DL和栅极绝缘层702上，公共电极730设置在保护层719上。
通过将布置在每个子像素中的薄膜晶体管以Z字形式布置在相对于每条数据线DL的左侧和右侧，本发明的触摸屏内置式显示装置能减少数据线的数目。
此外，由于数据线的数目减少，使得触摸感测线可与数据线交替布置，因此可实现其中内置有触摸屏的显示装置。
本发明的触摸屏内置式显示装置的制造方法能通过在形成栅极电极时与栅极电极一起形成像素电极，并且在形成数据线时与数据线一起形成触摸感测线，而在不增加掩模工艺的情况下实现触摸屏内置式显示装置。
图10A至13B是示出根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制造工艺的图。
首先，参照图10A和10B，在划分有多个子像素的基板700上依次形成透明导电材料层和栅极金属层之后，根据第一掩模工艺，在每个子像素区域中形成像素电极720，在薄膜晶体管形成区域形成栅极电极712。
在第一掩模工艺中，通过使用半色调掩模或衍射掩模以及执行两次蚀刻工艺同时形成栅极电极712和像素电极720。
因此，栅极电极712形成为由栅极金属层形成的第一栅极图案712a和由透明导电材料层形成的第二栅极图案712b互相堆叠的结构。
栅极金属层可通过堆叠两层或更多层金属层而形成，栅极金属层和透明导电材料层可形成为堆叠结构。
因此，可使用选自包括铝(Al)、钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钨(MoW)、钼钛(MoTi)和铜/钼钛(Cu/MoTi)的导电金属集合的至少之一形成栅极金属层，但不限于此。
此外，可使用选自包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和碳纳米管(CNT)的集合的任何一种形成透明导电材料层，但不限于此。栅极金属层不限于形成为双金属层的形式，也可形成为单一金属层。
如以上所述，当在基板700上形成栅极电极712和像素电极720时，如图11A和11B所示，栅极绝缘层702形成在基板700的整个面上，然后，连续形成半导体层和源极/漏极金属层。
可使用选自包括铝(Al)、钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钨(MoW)、钼钛(MoTi)和铜/钼钛(Cu/MoTi)的导电金属集合的至少之一形成源极/漏极金属层，但不限于此。
半导体层可由半导体材料(例如非晶硅)、多晶硅(例如LTPS或HTPS)等形成。此外，可使用氧化物半导体材料(例如氧化锌(ZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化锌铟(ZTO)或掺杂镓的氧化锌(GZO))形成半导体层。
然后，根据使用衍射掩模或半色调掩模的第二掩模工艺，有源层714、源极电极716和漏极电极7171形成在与栅极电极712对应的栅极绝缘层702上。薄膜晶体管由栅极电极712、栅极绝缘层702、有源层714、源极电极716和漏极电极717构成。
参照III-III’区域，栅极绝缘层702形成在像素电极720上，并且在栅极绝缘层702上形成触摸感测线SL和数据线DL，其中像素电极720插置在触摸感测线SL与数据线DL之间。
触摸感测线SL形成为第一感测图案724a和第二感测图案724b互相堆叠的结构，数据线DL形成为第一数据图案703a和第二数据图案703b互相堆叠的结构。
第一感测图案724a和第一数据图案703a由与源极/漏极金属层相同的材料形成，第二感测图案724b和第二数据图案703b由与有源层714相同的半导体材料形成。
此外，如图中所示，触摸感测线SL和数据线DL形成在同一平面上，即栅极绝缘层702上。
当如上所述完成薄膜晶体管后，如图12A和12B所示，保护层719形成在基板700的整个表面上，然后根据第三掩模工艺，形成第一和第二接触孔C1和C2以暴露薄膜晶体管的漏极电极717与像素电极720之间的区域以及触摸感测线SL的感测接触部分780。
保护层719可由无机材料(例如SiO2或SiNx)或有机材料(例如光压克力(photoacryl))形成，但本发明不限于此。
漏极电极717和像素电极720通过第一接触孔C1部分地暴露于外部。
当如上所述在基板700上形成保护层719后，如图13A和13B所示，透明导电材料层形成在基板700的整个面上，然后，根据第四掩模工艺，公共电极730形成为与像素电极720交叠。
如以上描述的，公共电极730可以是触摸电极，或者可以形成为与多个子像素对应的块图案结构。
公共电极730可由每个子像素区域中的多个狭缝图案形成。
此外，在第一接触孔C1和第二接触孔C2中，第一接触部分730a和第二接触部分730b由透明导电材料层同时形成。第一接触部分730a和第二接触部分730b可与公共电极730一体形成。
如以上描述的，根据本发明的具有内置式触摸屏的显示装置，通过将子像素中的薄膜晶体管以Z字形式布置在每条数据线的左侧和右侧，可减少显示面板中布置的数据线的数目。
此外，根据本发明的触摸屏内置式显示装置的制造方法，通过在形成栅极电极时同时形成像素电极并且在形成数据线时同时形成触摸感测线，可减少掩模工艺的数目。
以上描述和附图仅为了解释性目的而提供了本发明的技术构思的实例。本发明所属技术领域中的普通技术人员将理解，在不背离本发明的实质特征的情况下，形式上的各种修改和变化，比如配置结构的组合、分离、替代和改变是可能的。因此，本发明中公开的实施方式旨在例示本发明的技术构思的范围，本发明的范围不受实施方式的限制。应当基于所附权利要求书以包括在等同于权利要求书的范围内的全部技术构思都属于本发明的方式解释本发明的范围。

Claims (22)

1.一种具有内置触摸屏的显示装置，所述显示装置包括：
在基板上的栅极电极和像素电极；
在所述基板上的有源层和感测接触部分；
在所述有源层上的源极电极和漏极电极；和
栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极电极与所述有源层之间以及在所述像素电极与所述感测接触部分之间，
其中所述栅极电极包括第一栅极图案和第二栅极图案，所述像素电极由与所述第二栅极图案相同的材料制成。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中所述感测接触部分包括第一感测接触图案和第二感测接触图案，所述第二感测接触图案由与所述有源层相同的材料制成。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中所述第一感测接触图案由与所述漏极电极相同的材料制成。
4.如权利要求1所述的显示装置，还包括：
保护层，所述保护层设置在所述栅极电极、所述像素电极、所述有源层、所述源极电极、所述漏极电极和所述感测接触部分上，并且所述保护层包括至少两个接触孔。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中公共电极经由所述接触孔之一电连接至所述感测接触部分。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置还包括沿第一方向布置在所述基板上的多条栅极线、沿第二方向布置在所述基板上的多条数据线、和与所述数据线交替布置并且与所述数据线平行的触摸感测线，其中一条数据线与彼此相邻的第一栅极线和第二栅极线交叉，在所述第一栅极线与所述数据线之间的交叉区域中和所述第二栅极线与所述数据线之间的交叉区域中分别布置有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管以Z字形式布置在所述一条数据线的左侧和右侧。
7.如权利要求6所述的显示装置，其中在所述第一栅极线与所述触摸感测线交叉的区域中，设置第一弯曲部分，在所述第一弯曲部分中所述第一栅极线的一部分弯曲，所述第二栅极线包括被设置成与所述第一弯曲部分相对的第二弯曲部分，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分的每一个都与相应薄膜晶体管的漏极电极的一部分交叠。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中所述感测接触部分由所述触摸感测线的扩展部分在所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分之间形成。
9.如权利要求1所述的显示装置，其中所述第二栅极图案具有大于所述第一栅极图案的宽度。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中所述源极电极位于所述有源层上的与所述栅极电极对应的区域内。
11.一种制造触摸屏内置式显示装置的方法，所述方法包括：
根据第一掩模工艺在基板上形成栅极电极和像素电极；
根据第二掩模工艺，在上面形成有所述栅极电极和所述像素电极的基板上形成有源层、源极电极、漏极电极、数据线和触摸感测线；
在上面形成有所述触摸感测线的基板上形成保护层，并且根据第三掩模工艺，形成暴露所述像素电极的一部分的第一接触孔和暴露所述触摸感测线的一部分的第二接触孔；和
根据第四掩模工艺，在其中形成有所述第一接触孔和所述第二接触孔的基板上形成与所述像素电极交叠的公共电极。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第二掩模工艺包括：
在上面形成有所述栅极电极和所述像素电极的基板上形成半导体层和源极/漏极金属层，然后同时形成所述有源层、所述源极电极、所述漏极电极、所述数据线和所述触摸感测线。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述公共电极具有与两个或更多个子像素对应的块图案结构。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述触摸感测线和所述数据线插置在栅极绝缘层与保护层之间。
15.如权利要求11所述的方法，其中，在所述第四掩模工艺中，在所述第一接触孔中形成第一接触部分以将所述漏极电极与所述像素电极互相电连接。
16.如权利要求11所述的方法，其中，在所述第四掩模工艺中，在所述第二接触孔中形成第二接触部分以将所述触摸感测线与所述公共电极互相电连接。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述第二接触部分和所述公共电极一体地形成。
18.如权利要求11所述的方法，其中在所述第一掩模工艺中还形成沿第一方向布置在所述基板上的多条栅极线，其中所述数据线沿第二方向布置在所述基板上，所述触摸感测线与所述数据线交替布置并且与所述数据线平行，其中一条数据线与彼此相邻的第一栅极线和第二栅极线交叉，在所述第一栅极线与所述数据线之间的交叉区域中和所述第二栅极线与所述数据线之间的交叉区域中分别布置有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管以Z字形式布置在所述一条数据线的左侧和右侧。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中在所述第一栅极线与所述触摸感测线交叉的区域中，设置第一弯曲部分，在所述第一弯曲部分中所述第一栅极线的一部分弯曲，所述第二栅极线包括被设置成与所述第一弯曲部分相对的第二弯曲部分，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分的每一个都与相应薄膜晶体管的漏极电极的一部分交叠。
20.如权利要求19所述的显示装置，其中由所述触摸感测线的扩展部分在所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分之间形成感测接触部分，所述公共电极电连接到通过所述第二接触孔暴露的感测接触部分。
21.如权利要求11所述的方法，其中所述栅极电极包括第一栅极图案和第二栅极图案，所述像素电极由与所述第二栅极图案相同的材料制成，所述第二栅极图案具有大于所述第一栅极图案的宽度。
22.如权利要求11所述的方法，其中所述源极电极位于所述有源层上的与所述栅极电极对应的区域内。
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