CN109727912A - 一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法，属于液晶显示制造领域，本发明通过在源极、漏极和半导体层使用第一次半色调掩膜版，在第一透明电极层和触控金属层使用第二次半色调掩膜版，在有机绝缘层和第一绝缘层中使用一道光罩两次刻蚀，减少了阵列基板在制造过程中的总的光罩使用数量，同时提升显示面板的开口率，提高显示效果，同时能够降低生产成本，提升生产效率，同时可以减少光阻残留风险。

Description

一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法。

背景技术

目前，现有的内嵌(In-Cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的公共电极，当人体未触碰屏幕时，各公共电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的公共电极(触控传感器电极)所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各公共电极的电容值变化可以判断出触控位置。

为了感知公共电极的电容变化，需要导线连接触控芯片和公共电极，我们一般把这个导线成为触控传感器连接线，对于边缘场开关模式(FFS)液晶显示，目前触控传感器连接线的实现方式主要分为两种，第一种是触控传感器连接线通过源漏极金属层来完成，相当于第二金属层(第一金属层为栅极金属层)即要成为源漏极及其配线，又要成为触控传感器连接线，触控传感器连接线和数据线平行，此方式的好处是避免了新增一层触控金属层带来的光罩数增加，但开口率有所下降，且随着高分辨的要求逐渐上升，开口率损失越大，且由于配线空间有限，既要完成数据线配线，同时又要完成触控传感器连接线配线，因而对工艺要求较高；第二种是新增一层第三金属层(触控金属层)及其相应绝缘保护层，通过图案化第三金属层，使其连接触控侦测芯片和公共电极，由于数据线上方一般会配置有机绝缘层(JAS)，有机绝缘层厚度一般超过2μm，从而第三金属层的触控传感器连接线可以随意跨线，而不必担心和数据线之间的寄生电容，从而开口率相对于触控传感器连接线跟数据线同层设置的做法要高，此外，内嵌式触控(In-Cell)除了要实现触控功能外，还需要在显示时间实现显示功能，一般来说公共电极会采用公共电极分区块进行，同层设置，采用分时复用方式进行，即显示阶段，公共电极加载公共电极信号，触控时则由触控传感器连接线连接公共电极，一般触控传感器连接线都会和公共电极采用不同层设置，两者之间设置保护层，通过接触孔进行连接，同时触控传感器连接线连接触控侦测芯片，触控时感知公共电极电容量变化，判断触控位置。由于FFS液晶面板采用两层氧化铟锡(Indium tin oxide，简称ITO)来制作，它本身的制作流程要比一般的液晶面板要多一到两道光罩(掩膜版)工艺。外加需要连接公共电极和触控芯片的的第三金属层(触控金属层)，这样就导致光罩数量较多，成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种内嵌式触控阵列基板及其制造方法，该方法能够减少内嵌式触控阵列基板制造过程中使用的光罩数量，提升显示面板的开口率，提高显示效果，同时能够降低生产成本，提升生产效率。

本发明公开了一种内嵌式触控阵列基板的制造方法，该方法包括以下步骤：

第一步，在玻璃基板上形成第一金属层，通过曝光、显影和刻蚀形成位于端子区的扫描线以及位于像素区的栅极；

第二步，形成覆盖扫描线和栅极的栅极绝缘层；

第三步，依次形成半导体层和第二金属层，通过半色调掩膜版对半导体层和第二金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于端子区的数据线以及位于像素区的源极、漏极和沟道区；

第四步，依次形成第一绝缘层和有机绝缘层，通过一道光罩，一次曝光、一次显影、两次刻蚀有机绝缘层和第一绝缘层分别形成位于像素区的第一接触孔、端子区的第二接触孔和第三接触孔；

第五步，依次形成第一透明电极层、第三金属层，并通过半透掩膜版对第一透明电极层和第三金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于像素区的像素电极和触控传感器连接线以及端子区的导通线；

第六步，形成第二绝缘层，通过曝光、显影和刻蚀露出像素区的触控传感器连接线和端子区的数据线上方的导通线；

第七步，形成第二透明电极，曝光、显影和刻蚀形成独立的公共电极。

进一步的，第四步中，通过半色调掩膜板对有机绝缘层进行多阶曝光，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全透区对应第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔，所述半透区对应第二接触孔和第三接触孔周边区域，所述半透区形成刻蚀保护层，将刻蚀保护层作为光罩进行再次刻蚀，将刻蚀保护层完全刻蚀，在第一接触孔中刻蚀掉第一绝缘层，第二接触孔中刻蚀掉第一绝缘层和栅极绝缘层，第三接触孔中刻蚀掉第一绝缘层。

进一步的，第四步中，通过掩膜板对有机绝缘层进行曝光，所述掩膜板包括全透区和不透区，所述全透区对应第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔，在第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔中进一步进行刻蚀，在第一接触孔中刻蚀掉第一绝缘层，第二接触孔中刻蚀掉第一绝缘层和栅极绝缘层，第三接触孔中刻蚀掉第一绝缘层。

进一步的，第四步中，在像素区，在第一接触孔内暴露出漏极，在端子区，在第二接触孔内暴露出扫描线，在第三接触孔中暴露数据线。

进一步的，第五步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应触控传感器连接线和导通线，所述半透区对应像素区的像素电极。

进一步的，第五步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应传感器连接线、导通线以及第一接触孔，所述半透区对应像素区的像素电极，所述第一接触孔对应的全遮区大小大于第一接触孔上表面面积，小于漏极垂直投影面积。

进一步的，第三步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应端子区数据线部分和像素区源漏极部分，所述半透区对应像素区的沟道区。

进一步的，第三步中，所述刻蚀分为两步，第一步对于全透区使用含氟的酸性蚀刻液进行湿刻，刻蚀深度为半导体层和第二金属层总厚度，第二步对于半透区对应的沟道区进行灰化，通过湿刻、干刻或者湿刻加干刻的形式对沟道区进行刻蚀，刻蚀深度为第二金属层的厚度。

进一步的，第三步中，所述源极、漏极以及数据线所在区域为半导体层和第二金属层重叠结构，所述沟道区仅保留半导体层。

进一步的，第五步中，所述触控传感器连接线连接公共电极和触控侦测芯片，所述导通线连接扫描线和数据线。

进一步的，所述半透区的光透过率为10％-50％。

进一步的，所述第一金属层、第二金属层、半导体层、第一透明电极层、第二透明电极层通过物理溅射沉积的方法形成，所述栅极绝缘层、第一绝缘层、第二绝缘层通过化学气相沉积的方法形成，所述有机绝缘层通过涂覆的方法形成。

进一步的，所述第一金属层和第三金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，所述第二金属层由上层为铜下层为钛或者上层为铜下层为钼的双层金属构成，所述第一透明电极和第二透明电极由氧化铟锡或者纳米银线构成，所述栅极绝缘层、第一绝缘层和第二绝缘层由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，所述半导体层由氧化物半导体构成。

进一步的，所述第一金属层的厚度为所述栅极绝缘层的厚度为所述半导体层的厚度为所述第二金属层、第三金属层厚的厚度为所述第一绝缘层、第二绝缘层的厚度为有机绝缘层涂覆的厚度为40000～46000A，两次刻蚀完成后所述有机绝缘层的厚度为所述第一透明电极层、第二透明电极层的厚度为

本发明还公开了一种由上述制造方法制造的内嵌式触控阵列基板。

与现有技术相比，本发明通过在源极、漏极和半导体层使用第一次半色调掩膜版，在第一透明电极层和触控金属层使用第二次半色调掩膜版，在有机绝缘层和第一绝缘层中使用一道光罩两次刻蚀，减少了阵列基板在制造过程中的总的光罩使用数量，同时提升显示面板的开口率，提高显示效果，同时能够降低生产成本，提升生产效率，同时可以减少光阻残留风险。

附图说明

图1-7为本发明实施例一的制造方法流程示意图；

图8-12为本发明实施例二第四步及后续制程示意图；

图13-15为本发明实施例三第五步及后续制程示意图。

附图标记列表：1-玻璃基板，2-像素区，3-端子区，4-栅极，5-扫描线，6-栅极绝缘层，7-半导体层，8-源极，9-漏极，10-沟道区，11-数据线，12-第一绝缘层，13-有机绝缘层，14-第一接触孔，15-第二接触孔，16-像素电极，17-触控传感器连接线，18-导通线，19-第二绝缘层，20-公共电极，21-半色调掩膜版，22-全透区，23-半透区，24-全遮区,25-第三接触孔，26-刻蚀保护层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例一：

图1至图7所示为本发明的实施例一内嵌式触控阵列基板的制造方法示意图，该方法包括以下步骤：

第一步，如图1所示，在玻璃基板1上形成第一金属层，通过曝光、显影和刻蚀形成位于端子区3的扫描线5以及位于像素区2的栅极4；

所述第一金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第一金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，第一金属层的厚度为

第二步，形成覆盖扫描线5和栅极4的栅极绝缘层6；

所述栅极绝缘层6通过化学气相沉积的方法形成，栅极绝缘层6由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，栅极绝缘层6的厚度为

第三步，如图2所示，依次形成半导体层7和第二金属层，通过半色调掩膜版21对半导体层7和第二金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于端子区3的数据线11以及位于像素区2的源极8、漏极9和沟道区10，所述源极8、漏极9与位于像素区2的半导体层7的两侧接触，沟道区10位于半导体层7的上方且位于源极8和漏极9之间，在端子区3的半导体层7位于数据线11的下方，即端子区3的半导体层7和数据线11为层叠结构，且数据线11和扫描线5纵横交错形成所述的像素区2。

所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全遮区24对应端子区3数据线11部分和像素区2源极8和漏极9部分，所述半透区23对应像素区2的沟道区10，所述半透区23的光透过率为10％-50％。

所述刻蚀分为两步，第一步对于全透区22使用含氟的酸性蚀刻液进行湿刻，刻蚀深度为半导体层7和第二金属层总厚度，第二步对于半透区23对应的沟道区10进行灰化，通过湿刻、干刻或者湿刻加干刻的形式对沟道区进行刻蚀，刻蚀深度为第二金属层的厚度。

所述半导体层7通过物理溅射沉积的方法形成，半导体层7由氧化物半导体构成，具体的，可以是铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)和氧化铟锡(ITO)混合物构成，半导体层7的厚度为

所述第二金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第二金属层由上层为铜下层为钛或者上层为铜下层为钼的双层金属构成，第二金属层的厚度为

第四步，如图3所示，依次形成第一绝缘层12和有机绝缘层13，通过半色调掩膜板21对有机绝缘层13进行多阶曝光，所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全透区22对应第一接触孔14、第二接触孔15和第三接触孔25，所述半透区23对应第二接触孔15和第三接触孔25周边区域，所述半透区23形成刻蚀保护层26，如图4所示，将刻蚀保护层26作为光罩进行再次刻蚀，将刻蚀保护层26完全刻蚀，在第一接触孔14中刻蚀掉第一绝缘层12，第二接触孔15中刻蚀掉第一绝缘层12和栅极绝缘层6，第三接触孔25中刻蚀掉第一绝缘层12。在像素区2，在第一接触孔14内暴露出漏极9，在端子区3，在第二接触孔15内暴露出扫描线5和在第三接触孔25内暴露数据线11；

所述第一绝缘层12通过化学气相沉积的方法形成，第一绝缘层12由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，第一绝缘层12的厚度为

所述有机绝缘层13通过涂覆的方法形成，有机绝缘层13涂覆厚40000～46000A，两次刻蚀完成后有机绝缘层13的厚度为

第五步，如图5所示，依次形成第一透明电极层和第三金属层，并通过半透掩膜版21对第一透明电极层和第三金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于像素区2的像素电极16和触控传感器连接线17以及端子区3的导通线18，所述触控传感器连接线17连接公共电极20和触控侦测芯片(图未示)，所述导通线18连接扫描线5和数据线11；

所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全遮区24对应触控传感器连接线17和导通线18，所述半透区23对应像素区2的像素电极16，所述触控传感器连接线17和导通线18为双层结构，上层为第三金属层，下层为第一透明电极层。

所述第一透明电极层通过物理溅射沉积的方法形成，第一透明电极层由氧化铟锡或者纳米银线构成，第一透明电极层的厚度为

所述第三金属层通过物理溅射沉积的方法形成，第三金属层由铜、铝单层金属构成或者由上层为铜下层为钼的双层金属构成，第三金属层的厚度为

第六步，如图6所示，形成第二绝缘层19，通过曝光、显影和刻蚀露出像素区2的触控传感器连接线17和端子区3的数据线11上方的导通线18；

所述第二绝缘层19通过化学气相沉积的方法形成，第二绝缘层19由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，第二绝缘层19的厚度为

第七步，如图7所示，形成第二透明电极，曝光、显影和刻蚀形成独立的公共电极20。

所述第二透明电极通过物理溅射沉积的方法形成，第二透明电极由氧化铟锡或者纳米银线构成，第二透明电极层的厚度为

公共电极20采用分时复用的方式进行，触控传感器连接线17与触控侦测芯片(图未示)连接，触控时，公共电极20为自电容电极，触控侦测芯片测定公共电极20电容量的变化来确定触控位置，完成触控。显示时，公共电极20加载公共信号，完成显示。

通过实施例一的制造方法，内嵌式触控阵列基板仅需要七道光罩即可完成，降低了现有技术中光罩使用数量，提高了生产效率，降低了生产成本。

实施例二：

图8-12是本发明的实施例二第四步及其后续制程示意图，实施例二是在实施例一的基础上进行改进的，具体的改进点在第四步：

第四步，如图8所示，依次形成第一绝缘层12和有机绝缘层13，通过掩膜板对有机绝缘层13进行曝光，所述掩膜板包括全透区和不透区，所述全透区对应第一接触孔14、第二接触孔15和第三接触孔25，在第一接触孔14、第二接触孔15和第三接触孔25中进一步进行刻蚀，在第一接触孔14中刻蚀掉第一绝缘层13，第二接触孔15中刻蚀掉第一绝缘层12和栅极绝缘层6，第三接触孔25中刻蚀掉第一绝缘层12。在像素区2，在第一接触孔14内暴露出漏极9，在端子区3，在第二接触孔15内暴露出扫描线5和在第三接触孔25内暴露数据线11；

所述第一绝缘层12通过化学气相沉积的方法形成，第一绝缘层12由氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅混合物构成，第一绝缘层12的厚度为

所述有机绝缘层13通过涂覆的方法形成，有机绝缘层13涂覆厚40000～46000A，两次刻蚀完成后有机绝缘层13的厚度为

实施例三：

实施例三是在实施例一的基础上进行改进的，具体的改进点在第五步：

第五步，依次形成第一透明电极层和第三金属层，并通过半透掩膜版21对第一透明电极层和第三金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于像素区2的像素电极16和触控传感器连接线17以及端子区3的导通线18，所述触控传感器连接线17连接公共电极20和触控侦测芯片(图未示)，所述导通线18连接扫描线5和数据线11；

所述半透掩膜版21包括全透区22、半透区23以及全遮区24，所述全遮区24对应触控传感器连接线17、导通线18以及第一接触孔14，所述半透区23对应像素区2的像素电极16，所述第一接触孔14对应的全遮区24大小大于第一接触孔14上表面面积，小于漏极9垂直投影面积。

第一接触孔14是一个比较深的孔，在实施例一的制作情况下，进程会出现光阻残留的问题，从而影响信号传输，本实施例中，会在第一接触孔14中形成具有第三金属和第一透明电极的双层结构，可以解决第一接触孔14中的光阻残留问题。

本发明还可以将实施例三与实施例二结合。

本发明还公开了一种由上述内嵌式触控阵列基板的制造方法制作的阵列基板。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步，在玻璃基板上形成第一金属层，通过曝光、显影和刻蚀形成位于端子区的扫描线以及位于像素区的栅极；

第二步，形成覆盖扫描线和栅极的栅极绝缘层；

第三步，依次形成半导体层和第二金属层，通过半色调掩膜版对半导体层和第二金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于端子区的数据线以及位于像素区的源极、漏极和沟道区；

第四步，依次形成第一绝缘层和有机绝缘层，通过一道光罩，一次曝光、一次显影、两次刻蚀有机绝缘层和第一绝缘层分别形成位于像素区的第一接触孔、端子区的第二接触孔和第三接触孔；

第五步，依次形成第一透明电极层、第三金属层，并通过半透掩膜版对第一透明电极层和第三金属层进行多阶曝光、显影和刻蚀形成位于像素区的像素电极和触控传感器连接线以及端子区的导通线；

第六步，形成第二绝缘层，通过曝光、显影和刻蚀露出像素区的触控传感器连接线和端子区的数据线上方的导通线；

第七步，形成第二透明电极，曝光、显影和刻蚀形成独立的公共电极。

2.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第四步中，通过半色调掩膜板对有机绝缘层进行多阶曝光，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全透区对应第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔，所述半透区对应第二接触孔和第三接触孔周边区域，所述半透区形成刻蚀保护层，将刻蚀保护层作为光罩进行再次刻蚀，将刻蚀保护层完全刻蚀，在第一接触孔中刻蚀掉第一绝缘层，第二接触孔中刻蚀掉第一绝缘层和栅极绝缘层，第三接触孔中刻蚀掉第一绝缘层。

3.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第四步中，通过掩膜板对有机绝缘层进行曝光，所述掩膜板包括全透区和不透区，所述全透区对应第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔，在第一接触孔、第二接触孔和第三接触孔中进一步进行刻蚀，在第一接触孔中刻蚀掉第一绝缘层，第二接触孔中刻蚀掉第一绝缘层和栅极绝缘层，第三接触孔中刻蚀掉第一绝缘层。

4.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第四步中，在第一接触孔内暴露出漏极，在第二接触孔内暴露出扫描线，在第三接触孔中暴露数据线。

5.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第五步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应触控传感器连接线和导通线，所述半透区对应像素区的像素电极。

6.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第五步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应传感器连接线、导通线以及第一接触孔，所述半透区对应像素区的像素电极，所述第一接触孔对应的全遮区大小大于第一接触孔上表面面积，小于漏极垂直投影面积。

7.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第三步中，所述半透掩膜版包括全透区、半透区以及全遮区，所述全遮区对应端子区数据线部分和像素区源漏极部分，所述半透区对应像素区的沟道区。

8.根据权利要求7所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第三步中，所述刻蚀分为两步，第一步对于全透区使用含氟的酸性蚀刻液进行湿刻，刻蚀深度为半导体层和第二金属层总厚度，第二步对于半透区对应的沟道区进行灰化，通过湿刻、干刻或者湿刻加干刻的形式对沟道区进行刻蚀，刻蚀深度为第二金属层的厚度。

9.根据权利要求1所述的内嵌式触控阵列基板的制造方法，其特征在于：第三步中，所述源极、漏极以及数据线所在区域为半导体层和第二金属层重叠结构，所述沟道区仅保留半导体层。

10.一种内嵌式触控阵列基板，其特征在于：采用权利要求1所述内嵌式触控阵列基板的制造方法制造。