CN109581711A - 内嵌式触控显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌式触控显示面板，其具有蚀刻终止层形成于半导体层上并具有第一接触孔与第二接触孔以暴露出半导体层，第二金属层包括源极、漏极、与数据线形成于蚀刻终止层之上，第一绝缘层形成于第二金属层上，并具有第三接触孔对应于第二接触孔并暴露出部分的漏极。第一透明导电层包括像素电极形成于第一绝缘层之上，像素电极通过第三接触孔与第二接触孔与漏极电性连接。第三金属层包括触控感测线在内嵌式触控显示面板的法向量上与数据线至少部分地重叠。以及第二透明导电层包括触控电极电性连接所述触控感测线，其中，触控电极与像素电极在显示区域内至少有绝缘距离介于至之间。借此，可提升触控显示面板的显示与触控质量。

Description

内嵌式触控显示面板
技术领域
本发明涉及一种触控显示面板，且特别涉及一种内嵌式触控显示面板。
背景技术
公知的非晶硅(a-si)为常见的驱动显示组件，但其载流子迁移率与充放电 速率偏低，因此在像素的表现上响应速度与分辨率表现也差强人意，因此驱 动显示组件特性如何增进的议题广泛被讨论。镓铟锌氧化物是一种含有铟、 镓和锌的非晶氧化物，载流子迁移率是非晶硅的20～30倍以上，可以极大地 提高驱动晶体管对像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度，实现更快 的刷新率，同时更快的响应也极大地提高了像素的行扫描速率，使得在薄膜 晶体管液晶显示器可达到超高分辨率。另一方面，内嵌式(In cell)触控为目前 触控技术中常用的一种技术，由于触控组件整合于有源基板上，不仅制程上 整合程度高，同时可使得触控显示面板更轻便化，可有助于改善公知的触控 显示面板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内嵌式触控显示面板，具体来说，是以镓铟 锌氧化物半导体为显示驱动组件，搭配在像素中的内嵌式触控(In-cell)的触控 显示面板，可提升触控显示面板的显示与触控质量。
本发明提出一种内嵌式触控显示面板，具有显示区域与非显示区域，内 嵌式触控显示面板包括以下结构。第一基板与第二基板之间夹设有液晶层， 第一金属层包括栅极，形成述第一基板上。栅极绝缘层形成于栅极上。半导 体层形成于述栅极绝缘层上，半导体层至少部分位于栅极上方，其中，半导 体层为包含铟、镓与锌的至少其中之一的金属氧化物。蚀刻终止层形成于半 导体层上方，蚀刻终止层具有第一接触孔与第二接触孔以暴露出部分的所述 半导体层。第二金属层包括源极、漏极、与数据线形成于所述蚀刻终止层之上。源极与漏极分别通过第一接触孔与第二接触孔电性连接半导体层，且源 极电性连接所述数据线。第一绝缘层形成于第二金属层上，第一绝缘层具有 第三接触孔对应于第二接触孔并暴露出部分的漏极。第一透明导电层包括像 素电极形成于第一绝缘层上方，像素电极通过第三接触孔电性连接至漏极。 第三金属层包括触控感测线，触控感测线在内嵌式触控显示面板的法向量上 与数据线至少部分地重叠。第二透明导电层包括触控电极电性连接触控感测 线。其中，触控电极与像素电极之间在显示区域内至少有绝缘距离介于至之间。
在一些实施例中，每个触控电极对应多个像素电极。
在一些实施例中，第一绝缘层上还包括有第二绝缘层，其厚度大于或等 于
在一些实施例中，第二绝缘层上还包括有第三绝缘层形成于第一透明导 电层与第二透明导电层之间。
在一些实施例中，触控感测线的数量与所述数据线的数量的比值为1：N， 其中N为大于或等于1。
在一些实施例中，触控感测线与所述数据线之间在显示区中至少有绝缘 距离大于或等于
在一些实施例中，触控感测线的宽度大于或等于数据线的宽度。
在一些实施例中，触控感测线形成于第三绝缘层上，第一透明导电层与 第二透明导电层的其中之一还形成触控感测线保护层覆盖所述触控感测线。
在一些实施例中，触控电极在显示阶段被输入公共电压以作为公共电极。
在一些实施例中，本发明提出的内嵌式触控显示面板是边缘电场切换技 术液晶显示面板(Fringe Field Switching Liquid-Crystal Display Panel)。
在一些实施例中，所述触控电极具有接近矩形的形状，该矩形的长度与 宽度的比值在1:1到1.3:1的范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：以镓铟锌氧化物为显示驱 动组件，搭配在像素内嵌入的触控感测结构(In-cell)，通过其优秀的组件特性 与精确且便利的触控功能，可大幅提升在触控显示面板的显示与触控质量， 并且在工艺上可达到整合与成本降低。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合 附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的内嵌式触控显示面板的局部俯视示意图。
图2是根据本发明一实施例依图1的切线A～A’绘示像素结构的剖面图。
图3是根据本发明另一实施例依图1的切线A～A’绘示像素结构的剖面 图。
图4是根据本发明另一实施例依图1的切线A～A’绘示像素结构的剖面 图。
图5是根据本发明另一实施例绘示像素结构的剖面图。
图6是根据本发明另一实施例绘示像素结构的剖面图。
图7是根据本发明另一实施例绘示像素结构的剖面图。
图8是根据一实施例绘示显示面板的俯视图与触控电极的放大图。
具体实施方式
关于本发明中所使用的第一、第二、…等，并非特别指次序或顺位的意 思，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。另外，关于本文中所 使用的耦接，可指两个组件直接地或间接地作电性连接。也就是说，当以下 描述第一对象耦接至第二对象时，第一对象与第二对象之间还可设置其它的 对象。
同时为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合 附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不 冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明 还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此，本发明的保护范 围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1以及图2，图1为本发明一实施的内嵌式触控显示面板的局部 俯视示意图。图2，此为本发明一实施例绘示的像素结构剖面图。需要说明的 是在此图中仅以6个子像素来代表局部区域，但实际上的子像素数目不仅于 此。在局部俯视示意图中有几个组件需要特别说明，虚线围起来的部分表示 一个子像素区域SP，该子像素区域SP具有薄膜晶体管的栅极103G、源极113S、 漏极115D、像素电极125与共同电极131。其中，源极113S连接数据线117DL， 漏极115D通过接触孔TH3电连接子像素电极125。共同电极131是图案画后 于各个薄膜晶体管的上方具有开口，并形成多个子共同电极分别对应子像素 区域SP的像素电极125，例如以本实施例而言，一个共同电极131可以视为 由6个子共同电极组成，并且每个子共同电极分别对应一个像素电极125，同 时,共同电极131具有多个狭缝，这些狭缝是位于像素电极125的上方。内嵌 式触控显示面板包含M×N个共同电极131，M、N为正整数，例如18× 32＝576个共同电极131。在显示期间，共同电极131接收一共同信号；在 触控感测期间，共同电极131是作为触控电极，接收触控驱动与感测信号。 在此示意图中，数据线117DL的数目比触控感测线129SL多，例如数据线 117DL对触控感测线129SL的比例是3：1，但是本发明不以此为限，比例也 可以是1：1。本发明的触控感测线129SL的线宽可以是比数据线117DL略宽， 并且由基板Sub的法向量观之，触控感测线129SL可以至少部分重叠其中一 条数据线117DL，据此可有效提高子像素区域的开口率。
图2中的第一金属层M1包括形成在第一基板Sub之上的栅极103G，且 栅极103G形成的材料可包含铝、钼、铜、铌、钕、钛等金属或合金。栅极绝 缘层GI是形成在第一金属层M1之上，厚度介于至形成的 材料可包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅，或是氧化硅层与氮化硅层的堆叠层， 其中氧化硅层靠近半导体层105。但本发明不在此限。半导体层105形成于栅 极绝缘层GI之上，本实施例的半导体层105可以是由非晶硅(a-Si)或是由氧化 物半导体(oxide semiconductor)例如是氧化铟镓锌(IGZO)的金属氧化物材 料所形成，其中IGZO材料符合化学式In2-xMxO3(Zn1-yO)F，M是硼B，铝Al， 或镓Ga；0≦x≦2；0≦y≦1；F＝0～6。例如x＝1，M＝Ga，y＝0，F＝1时，IGZO 材料就是InGaZnO4。蚀刻终止层ESL形成于半导体层105之上，在本实施例 中的蚀刻终止层ESL的材料可为氧化硅、氮氧化硅、或是氧化硅层与氮化硅 层的堆叠层，其中氧化硅层靠近半导体层105。但本发明不在此限。考虑蚀刻 速率与使其有效保护半导体层不被过蚀，蚀刻终止层ESL优选其厚度介于 至蚀刻终止层ESL经过蚀刻之后形成第一接触孔TH1与第二接触 孔TH2以暴露出部分的半导体层105。第二金属层M2包括源极113S、漏极 115D与数据线117DL，形成的材料可包含铝、钼、铜、铌、钕、钛等金属或 合金，但本发明不在此限。其中源极113S电性连接数据线117DL且通过第一 接触孔TH1与半导体层105电性连接，而漏极115D则通过第二接触孔TH2与半导体层105电性连接。第一绝缘层INS1形成于第二金属层M2之上，且 为有效保护源极113S、漏极115D与数据线117DL，优选第一绝缘层INS1其 厚度大于或等于第二绝缘层INS2形成于第一绝缘层INS1之上，其 目的是增加平坦化、降低像素电极125与数据线117DL的相互耦合产生的串 音(crosstalk)干扰。优选第二绝缘层INS2其厚度大于或等于该层优 选材料可为有机透光材料或是在穿透率允许下以一般透明绝缘材料例如氧化 硅、氮化硅、氮氧化硅、或是氧化硅层与氮化硅层的堆叠层来替代也可。第 三接触孔TH3贯穿第一绝缘层INS1与第二绝缘层INS2并暴露出部分漏极 115D。图案化的透明导电层PITO包含像素电极125形成于第二绝缘层INS2 上方，并通过上述第三接触孔TH3与漏极115D电性连接。第三绝缘层INS3 形成于第二绝缘层INS2与像素电极125之上。第三金属层M3包含触控感测 线129SL，形成于第三绝缘层INS3上。触控感测线129SL在内嵌式触控显示面板的法向量上与数据线117DL至少部分地重叠，如此可使像素的开口率提 升，使得对应触控感测线129SL的遮蔽层(例如为黑色矩阵层)的使用面积可以 缩小，有利于高分辨率的显示质量。另一图案化透明导电层CITO包含共同电 极131形成在第三绝缘层INS3上，上述共同电极131具有一个或是一个以上 的间隙(Slit)。透明导电层CITO的一部分接触或覆盖触控感测线129SL使得 共同电极131与触控感测线129SL彼此电性连接。透明导电层CITO覆盖触 控感测线129SL的好处是可以保护触控感测线129SL，避免或降低受刮伤等 损害。其中，在显示期间，共同电极131接收共同信号，而共同电极131与 像素电极125之间的电场可用来控制液晶的旋转方向；在触控期间，共同电 极131是用以作为触控电极，触控电极的电压变化可通过触控感测线129SL 传送至驱动电路(未绘示)，进而产生触控感测信号。为使像素电极125与共同 电极131之间具有理想电容值，上述第三绝缘层INS3在上述两个相异电极之 间具有绝缘距离介于至之间。
请续参阅图3另一实施例的像素结构剖面图。本实施例与图2的结构近 似,类似于图2的组件并不再重复赘。与图2的实施例其差异点在于：图案化 透明导电层PITO以形成像素电极125时，在此同一道工艺可以同时形成透明 缓冲层128于第二绝缘层INS2上。第三金属层M3包含触控感测线129SL， 形成于上述透明缓冲层128之上。其中，透明缓冲层128设置在第二绝缘层 INS2与触控感测线129SL之间的目的在于，若第二绝缘层INS2选择有机透光材料，当在其上形成触控感测线129SL之前先形成透明缓冲层128(例如 是ITO材质)，透明缓冲层128跟第二绝缘层INS2的附着性优于第三金属层M3跟第二绝缘层INS2的附着性，降低第三金属层M3剥离的机率，提高工 艺合格率。第三绝缘层INS3形成于像素电极125、透明缓冲层128与第二绝 缘层INS2之上，并具有一接触孔137CH。最后再以另一图案化的透明导电层 CITO形成共同电极131，并通过上述第三绝缘层INS3的接触孔137CH与触 控感测线129SL电性连接。本实施例的优点在于当工艺道数与前述实施例相 同时，覆盖在触控感测线129SL上的第三绝缘层INS3可达到保护触控感测线 129SL使其不受刮伤等损害。
请再参阅图4另一实施例的像素结构剖面图。本实施例与图2和图3的 实施例结构近似，类似于图2与图3的组件并不再重复赘。本实施例与图2 和图3的差异点在于：触控感测线129SL形成于第一绝缘层INS1之上，而共 同电极131则是通过在第二绝缘层INS2与第三绝缘层INS3的接触孔138CH 与触控感测线129SL电性连接。
从第一基板Sub的法向量来看，上述的三个实施例是以共同电极形成于 像素电极上方的设计为主，主要考虑是工艺道数可较精简化。但在其它情形, 例如需要更高分辨率(ppi)的规格条件下，像素电极形成在共同电极上方的设 计也可以予以考虑，因此本发明也提出像素电极形成于共同电极之后(Top Pixel)的架构。请参照图5，此为本发明一实施例绘示的像素结构剖面图。本 实施例前述实施例结构近似的组件并不再重复赘。本实施例与图2的差异点 在于：图案化的透明导电层CITO形成于第二绝缘层INS2上方，该透明导电层CITO在本实施例是作为共同电极131。第三绝缘层INS3形成于第二绝缘 层INS2与共同电极131之上，并形成接触孔137CH以暴露出部分共同电极 131。第三接触孔TH3贯穿第三绝缘层INS3、第二绝缘层INS2与第一绝缘层 INS1并暴露出漏极115D。触控感测线129SL并通过第三绝缘层INS3上的接 触孔137CH电性连接共同电极131，上述第三金属层M3形成的材料可包含 铝、钼、铜、铌、钕、钛等金属或合金，但本发明不在此限。触控感测线129SL 在第一基板Sub的法向量上与数据线117DL至少部分地重叠，使得对应触控 感测线129SL的遮蔽层(例如为黑色矩阵层)的面积也可以缩小，如此可使像素 的开口率提升。另一图案化透明导电层PITO包含像素电极125形成在第三绝 缘层INS3上，其具有一个或是一个以上的间隙(Slit)并通过上述第三接触孔 TH3与漏极115D电性连接，且部分的透明导电层PITO覆盖上述触控感测线 129SL以形成触控感测线保护层133，如此可以避免触控感测线129SL产生刮伤等受损问题，特别说明的是，前述所提的触控感测线保护层133可为部分 覆盖或完全覆盖触控感测线129SL。
请再参阅图6另一实施例的像素结构剖面图。本实施例与图5的实施例结 构近似，类似于图5的组件并不再重复赘。本实施例与图5的差异在于：在 共同电极131形成后，直接以图案化的第三金属层M3形成触控感测线129SL 于共同电极131并与共同电极131直接接触电性连接，之后再覆盖第三绝缘 层INS3。该设计的优点在于触控感测线129SL不需要从第三绝缘层INS3制 作接触孔后再与共同电极131导通，而覆盖在触控感测线129SL上的第三绝 缘层INS3也可达到保护触控感测线129SL使其不受刮伤等损害。
请再参阅图7另一实施例的像素结构剖面图。本实施例与图5和图6的 实施例结构近似，类似于图5和图6的组件并不再重复赘。其差异点在于： 触控感测线129SL形成于第一绝缘层INS1之上，而共同电极131则是通过在 第二绝缘层INS2的接触孔137CH与触控感测线129SL电性连接。在工艺上 的优点在于导通触控感测线129SL与共同电极131的接触孔139CH可以在蚀 刻第四绝缘层时一起完成。
本发明所提的内嵌式触控显示面板是边缘电场切换技术液晶显示面板 (FringeField Switching Liquid-Crystal Display Panel)。
图8是根据一实施例绘示显示面板的俯视图与触控电极的放大图。请参 照图8，在一些实施例中，显示面板的解析度可为720x3x1440，同时包括 18x32＝576个触控电极。也就是说，共有720x3＝2160条数据线与1440条扫描 线，每个触控电极C是对应至40x3x45＝5400个像素结构。具体来说，每个触 控电极的长度810包括了45个像素结构的宽度，而宽度820则包括了 40x3＝120个像素结构的宽度。上述图1的共同电极131可被视为图8中的一个触控电极C，并且每个触控电极具有接近于矩形的形状。在此，长度810 与宽度820的比值是接近1.125:1。然而，触控电极C的边缘可以为直线、波 浪状、锯齿状等，以避免摩尔效应(miore’effect)。
软性基板104例如为软性印刷电路板，在上面设置有内嵌式触控驱动电 路830，此内嵌式触控驱动电路830电性连接至基板301上的触控感测线、数 据线与扫描线。在一些实施例中，软性基板104与基板301可以被整合为同 一块基板，例如为聚酰亚胺(polyimide)基板。
在一些实施例中，解析度为720x3x1480的产品也可以包括18x32＝576个 触控电极。因此，在第2行至第31行中的每个触控电极是对应至40x3x46＝5520 个像素电极，而在第1行与第32行中的每个触控电极是对应至40x3x50＝6000 个触控电极。因此，长度810与宽度820的比值也可以是接近1.25:1。
在一些实施例中，触控电极的数目是固定的(例如为576)，但扫描线的数 目有可能会改变。换言之，触控电极C可以具有接近矩形的形状，此矩形的 长度810与宽度820的比值是在1:1到1.3:1的范围内，其中长度810是沿着 Y轴延伸，而宽度820是沿着X轴延伸。图8实施例的好处在于使用相同的 内嵌式触控驱动电路830，其具有固定数目的接垫，但可适用于不同尺寸的内 嵌式触控显示面板。
在本说明书中提到的内嵌式触控显示面板例如是采用自容式的电容感测 方法，亦即驱动感测信号以及接收感测信号都是通过像素结构内的感测线传 导至触控电极与非显示区的触控垫。而在本说明书中提到的金属层可为单一 金属层或者是复合金属层，本发明并不在此限。另一方面，在本说明书中提 到的绝缘层可以是单一材料的一层绝缘层也可以包含两层以上材料不同且彼 此堆叠的绝缘层。本说明书中的透明导电层可为氧化铟锡(Indium tin oxide， ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化锑锡(antimony tinoxide，ATO)、 氧化氟锡(fluorine tin oxide，FTO)或其它导电且透明的材料。本发明的附图仅 为示意图，在本说明书提到“接触孔以暴露”时，所指的可以是部分暴露下 方的组件，或者是依照需求完全暴露下方的组件，本发明并不在此限。
综上所述，本发明以镓铟锌氧化物(IGZO)作为显示驱动组件以及内嵌触 控功能于像素结构中(In-cell touch),可达到比公知非晶硅(a-Si)组件更高的 载流子迁移率特性而提高显示的质量，同时兼具轻便、精简、抗干扰能力更 强的内嵌式触控功能。以上仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明作 任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然而并非用以限 定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内， 当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等 效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术 方案的范围内。

Claims (11)

1.一种内嵌式触控显示面板，具有显示区域与非显示区域，其特征在于，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板之间夹设有液晶层；
第一金属层，形成于所述第一基板上，所述第一金属层包括栅极；
栅极绝缘层，形成于所述栅极上；
半导体层，形成于所述栅极绝缘层上，所述半导体层至少部分位于所述栅极上方，其中，所述半导体层为包含铟、镓与锌的至少其中之一的金属氧化物；
蚀刻终止层，形成于所述半导体层上方，所述蚀刻终止层具有第一接触孔与第二接触孔以暴露出部分的所述半导体层；
第二金属层，形成于所述蚀刻终止层之上，所述第二金属层包括源极、漏极、与数据线，其中所述源极与所述漏极分别通过所述第一接触孔与所述第二接触孔电性连接所述半导体层，且所述源极电性连接所述数据线；
第一绝缘层，形成于所述第二金属层上，并具有第三接触孔；
第一透明导电层，形成于所述第一绝缘层上方，所述第一透明导电层包括像素电极，所述像素电极通过所述第三接触孔电性连接至所述漏极；
第三金属层，形成于所述第一绝缘层上方，所述第三金属层包括触控感测线，所述触控感测线在所述内嵌式触控显示面板的法向量上与所述数据线至少部分地重叠；以及
第二透明导电层，包括触控电极，所述触控电极电性连接所述触控感测线，
其中，所述触控电极与所述像素电极之间在所述显示区域内至少有绝缘距离介于至之间。
2.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，每个所述触控电极对应多个所述像素电极。
3.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，在所述第一绝缘层上还包括有第二绝缘层，所述第二绝缘层厚度大于或等于
4.如权利要求3所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，在所述第二绝缘层上还包括有第三绝缘层，所述第三绝缘层形成于所述第一透明导电层与所述第二透明导电层之间。
5.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控感测线的数量与所述数据线的数量的比值为1:N，其中N大于或等于1。
6.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控感测线与所述数据线之间在所述显示区中至少有绝缘距离大于或等于
7.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控感测线的宽度大于或等于所述数据线的宽度。
8.如权利要求4所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控感测线形成于所述第三绝缘层上，所述第一透明导电层与所述第二透明导电层的其中之一形成触控感测线保护层覆盖所述触控感测线。
9.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控电极在显示阶段被输入共同电压。
10.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述内嵌式触控显示面板是一边缘电场切换技术液晶显示面板。
11.如权利要求1所述的内嵌式触控显示面板，其特征在于，所述触控电极具有接近矩形的形状，该矩形的长度与宽度的比值在1:1到1.3:1的范围内。
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