CN109782500A - 内嵌式触控液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内嵌式触控液晶显示装置。内嵌式触控液晶显示装置包括多条栅极线位于第一基板上。多条数据线位于第一基板上且与多条栅极线交错。多条触控信号线位于第一基板上。每一所述触控信号线位于相邻的两数据线之间。多个薄膜晶体管位于第一基板上且与多条栅极线及多条数据线电性连接。多个像素电极电性连接至多个薄膜晶体管。多个共享电极与多个像素电极重叠。多个共享电极与多条触控信号线电性连接。第一绝缘层位于多个共享电极及多个像素电极之间。第二基板设置于第一基板的对向。显示介质位于第一基板与第二基板之间。内嵌式触控液晶显示装置的成本低且性能佳。

Description

内嵌式触控液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种触控液晶显示装置，尤其涉及一种内嵌式触控液晶显示装置。
背景技术
内嵌式(In cell)触控显示装置具有薄型化的优势，因此一直是面板业者跨入触控产品领域的技术目标。通过将触控检测构件内嵌于显示面板的层叠架构，可使显示面板同时具有图像显示与触控检测的功能，以提供更具竞争力的产品型态。
现有的内嵌式触控显示装置包括显示面板以及整合于显示面板内的触控检测构件。一般而言，将触控检测构件整合于显示面板需使用额外的光罩，以完成触控电极及与触控信号线，此举，会增加制作工艺的难度与成本。此外，在显示面板与触控检测构件相互整合的情况下，会导致导线过多而互相干扰，且影响开口率。如何开发出制程简单、成本低且性能佳的内嵌式触控显示装置为本领域技术人员所亟欲达成的目标。
发明内容
本发明提供一种内嵌式触控液晶显示装置，成本低且性能佳。
本发明的内嵌式触控液晶显示装置，其包括第一基板、多条栅极线、多条数据线、多条触控信号线、多个薄膜晶体管、多个像素电极、多个共享电极第一绝缘层、第二基板以及显示介质。多条栅极线位于第一基板上。多条数据线位于第一基板上且与多条栅极线交错。多条触控信号线位于第一基板上。每一触控信号线位于相邻的两数据线之间。多个薄膜晶体管位于第一基板上且与多条栅极线及多条数据线电性连接。多个像素电极电性连接至多个薄膜晶体管。多个共享电极位于第一基板上。多个共享电极及多个像素电极的一者具有多个狭缝，多个共享电极及多个像素电极的另一者与多个狭缝重叠。多个共享电极与多个像素电极重叠。多个共享电极与多条触控信号线电性连接。第一绝缘层位于多个共享电极及多个像素电极之间。第二基板设置于第一基板的对向。显示介质位于第一基板与第二基板之间。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的第一绝缘层覆盖多个像素电极。多个共享电极位于第一绝缘层上，第一绝缘层具有多个贯孔，每一共享电极通过至少一贯孔与对应的至少一触控信号线电性连接。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的每一触控信号线具有与多条数据线平行的主干部以及由主干部向外延伸的接触部。每一触控信号线的接触部与对应的一条栅极线重叠。至少一贯孔位于对应的栅极线上。每一共享电极通过至少一贯孔与对应的至少一触控信号线的接触部电性连接。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的多个薄膜晶体管的相邻两薄膜晶体管位于同一条数据线的不同两侧。相邻两薄膜晶体管与同一数据线电性连接。相邻两薄膜晶体管分别电性连接至多条栅极线的相邻两条栅极线。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的多条触控信号线与多条数据线同层设置。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的多个共享电极用以进行自容式触控感测。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的内嵌式触控液晶显示装置还包括遮光图案层。遮光图案层位于多个共享电极上，且具有对应多个像素电极设置的多个开口。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的内嵌式触控液晶显示装置还包括多个间隙物。多个间隙物设置于遮光图案上。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的多个间隙物重叠于多个薄膜电晶管。
在根据本发明的实施例的内嵌式触控液晶显示装置中，上述的遮光图案层位于多个像素电极与显示介质之间。
基于上述，由于本发明一实施例的的内嵌式触控液晶显示装置采用双栅极(dualgate)设计，因此能减少数据线的设置数量及源极驱动芯片的设置数量，以降低成本。此外，由于数据线的设置数量少，因此能在相邻的两数据线之间设置触控信号线。在本发明一实施例中，触控信号线与数据线可同层设置，即触控信号线与数据线可选择性使用同一道光罩程序制作，因此能缩短工艺时间并减少成本。
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1A至1H显示为本发明的一实施例的内嵌式触控液晶显示装置的像素阵列基板的制造流程示意图；
图2显示为本发明的一实施例的一种内嵌式触控液晶显示装置的俯视示意图；
图3显示为本发明的一实施例的内嵌式触控液晶显示装置的剖面示意图。
附图标号说明
10：内嵌式触控液晶显示装置；
100：像素阵列基板；
110：第一基板；
120：主干部；
122：接触部；
130：像素电极；
140：第一绝缘层；
142：贯孔；
150：共享电极；
152：开口；
154：狭缝；
160：遮光图案层；
162：开口；
170：间隙物；
200：第二基板；
300：显示介质；
400：触控感测电极；
500：触控控制器；
CH：沟道层；
D：漏极；
DL、DL1、DL2：数据线；
G：栅极；
GL、GL1、GL2：栅极线；
R：区域；
S：源极；
T、T1、T2：薄膜晶体管；
TL：触控信号线。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1A至1H显示为本发明的一实施例的内嵌式触控液晶显示装置的像素阵列基板的制造流程示意图。请参考图1A，首先，提供第一基板110，第一基板110的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如；硅片、陶瓷、或其他可适用的材料)。接着，在第一基板110上通过溅射、蒸镀或其它适当方式形成第一导电层(未示出)。接着，图案化第一导电层，以形成多条栅极线GL以及与多条栅极线GL电性连接的多个栅极G。在本实施例中，栅极线GL及栅极G的材料可为金属材料或其他导电材料，例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其他导电材料的堆叠层。
请参考图1A，接着，在第一基板110上形成栅极绝缘层(未示出)。在本实施例中，栅极绝缘层可由氮化硅、氧化硅或其他绝缘材料组成。在本实施例中，栅极绝缘层全面性覆盖第一基板110，但本发明不以此为限。
请参考图1B，然后，在栅极绝缘层(未示出)上形成多个半导体图案CH。每一半导体图案CH与对应的栅极G重叠。在本实施例中，半导体图案CH的材质可以选自非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、金属氧化物半导体材料[例如氧化铟镓锌(Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)、氧化铟锌(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化镓锌(Gallium-Zinc Oxide,GZO)、氧化锌锡(Zinc-Tin Oxide,ZTO)、氧化铟锡(Indium-TinOxide,ITO)等]、其它合适的材料、或上述的组合，但本发明不以此为限。
请参考图1C，接着，在第一基板110上形成多个像素电极130。多个像素电极130彼此分离。在本实施例中，像素电极130可以是透明导电层，其包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。然而，本发明不以此为限，在其它实施例中，像素电极130也可以是反射电极层、或反射电极层与透明导电层的组合。
请参考图1D，接着，在第一基板110上形成多条数据线DL、源极S与漏极D以及多条触控信号线TL。在本实施例中，可利用同一光罩同时形成数据线DL、源极S与漏极D以及触控信号线TL。换句话说，数据线DL、源极S、漏极D及触控信号线TL是同层设置。藉此，可以不使用额外的光罩制作触控信号线TL，以简化制造工艺、缩短制造时间并减少制作成本。
请参考图1D，多条数据线DL与多条栅极线GL交错。源极S与漏极D分别与沟道层CH的不同两区电性连接。举例而言，在本实施例中，源极S可以是数据线DL的弯曲部，所述弯曲部可直接覆盖部分的沟道层CH以和沟道层CH电性连接，但本发明不以此为限；漏极D的一端可直接覆盖部分的沟道层CH以和沟道层CH电性连接，漏极D的另一端可直接覆盖部分的像素电极130以和像素电极130电性连接，但本发明不以此为限。数据线DL、源极S与漏极D以及触控信号线TL的材料例如是金属材料或其他导电材料(例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氮氧化物等)、或是金属材料与其它导电材料的堆叠层。其中金属材料例如是钼(Mo)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)等，但本发明不以此为限。
请参考图1D，栅极G、沟道层CH、源极S与漏极D形成薄膜晶体管T。薄膜晶体管T位于第一基板110上。在本实施例中，相邻两薄膜晶体管T1、T2位于同一条数据线DL1的不同两侧。相邻两薄膜电晶体管T1、T2与同一条数据线DL1电性连接，且相邻两薄膜晶体管T1、T2的栅极G分别电性连接至相邻的栅极线GL1及栅极线GL2。意即，本实施例的内嵌式触控液晶显示装置10为采用双栅极(dual-gate)驱动的显示装置，因此能减少数据线DL的设置数量，进而节省源极驱动芯片(未示出)的用量，以降低成本。
请参考图1D，在本实施例中，触控信号线TL位于相邻的两条数据线DL1、DL2之间。触控信号线TL与数据线DL及像素电极130电性分离。在本实施例中，触控信号线TL具有主干部120及接触部122。主干部120大致上与数据线DL平行且与栅极线GL交错主干部120。接触部122由主干部120向外延伸。图1D示出的触控信号线TL以具有两个接触部122为示例，但本发明不以此为限，每一触控信号线TL所具有的接触部122的数量可视实际的需求而定。
请参考图1E，接着，在第一基板110上形成第一绝缘层140。第一绝缘层140具有多个贯孔142。在本实施例中，每一贯孔142位于对应的栅极线GL上方，且暴露出部分的触控信号线TL。详细而言，在本实施例中，贯孔142可以重叠于触控信号线TL的接触部122，以暴露触控信号线TL的接触部122。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，贯孔142也可以设置在其它适当位置，举例而言，贯孔142也可设置在未与栅极线GL重叠的部分主干部120上。此外，本发明也不特别限定贯孔142的数量，其数量可以依照实际的需求而定。第一绝缘层140的材质可选自无机材料、有机材料、其它合适的材料、或上述的组合，其中无机材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它合适的材料或上述至少二种材料的堆栈层。
请参考图1F，接着，形成共享电极150在第一基板110上。详细而言，在本实施例中，可于第一绝缘层140上形成共享电极150。共享电极150位于第一绝缘层140上且填入第一绝缘层140的贯孔142，以和触控信号线TL电性连接。在本实施例中，共享电极150可选择性地具有多个开口152，多个开口152与沟道层CH重叠。在本实施例中，共享电极150的材料可以是透明导电材料，例如：氧化铟镓锌(Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)、氧化铟锌(Indium-Zinc Oxide,IZO)、氧化镓锌(Gallium-Zinc Oxide,GZO)、氧化锌锡(Zinc-Tin Oxide,ZTO)、氧化铟锡(Indium-Tin Oxide,ITO)等。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，共享电极150的材料也可以是反射导电材料、或反射导电材料与透明导电材料的组合。
在本实施例中，共享电极150可具有多个狭缝154，多个像素电极130与共享电极150的多个狭缝154重叠。然而，本发明不限于此。在其它实施例中，若共享电极150设置在第一绝缘层140下，像素电极130设置在第一绝缘层140上，则也可以是像素电极130具有多个狭缝，而共享电极150与像素电极130的多个狭缝重叠。
图2显示为本发明的一实施例的一种内嵌式触控液晶显示装置的俯视示意图。请同时参考图1F及图2，图1F可以是图2中区域R的放大示意图。图1F所示的共享电极150可以对照图2中的一个共享电极150。一个共享电极150通过贯孔142电性连接至触控信号线TL。图2仅示意性地示出内嵌式触控液晶显示装置10的多个共享电极150分别与多条触控信号线TL，在本实施例中，每一共享电极150可与两条触控信号线TL电性连接。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，每一个共享电极150也可以与一条或三条以上的触控信号线TL电性连接。此外，内嵌式触控液晶显示装置10所包括的共享电极150以及触控信号线TL的数量可视实际需求而定，并不限于图2所示出的共享电极150以及触控信号线TL的数量。
在本实施例中，在触控模式下，每一个共享电极150可视为一个触控感测电极400，以进行触控感测。更进一步地说，在本实施例中，共享电极150用以进行自容式触控感测。在本实施例中，第一基板110上设置多个触控感测电极400，且每一个触控感测电极400(即每一个共享电极150)可电性连接至对应的至少一条触控信号线TL。多条触控信号线TL向外延伸以与至少一组触控控制器500电性连接。在本实施例中，触控控制器500可设置于第一基板110的周边。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，触控控制器500也可以设置在其他组件上(例如：内嵌式触控液晶显示装置100以外的外部电路板上)。
值得一提的是，由于共享电极150与对应的触控信号线TL电性连接，且可作为触控感测电极400以进行自容式触控感测，因此不需利用额外的制程另外形成触控感测电极，因而能减少整体内嵌式触控液晶显示装置10的制作步骤，还可有效降低内嵌式触控液晶显示装置10的厚度。
请参考图1F，在本实施例中，第一绝缘层140覆盖多个像素电极130，多个共享电极150位于第一绝缘层140上，且第一绝缘层140的贯孔142位于栅极线GL上方。每一共享电极150通过贯孔142与触控信号线TL的接触部122电性连接。也即，第一绝缘层140的贯孔142是设置在原本即不透光的栅极线GL上方，而共享电极150是利用设置在不透光的栅极线GL上方的贯孔142与触控信号线TL电性连接。因此，贯孔142的设置并不会影响开口率，内嵌式触控液晶显示装置10的光穿透率佳。
请参考图1G，接着，在本实施例中，可选择性地于共享电极150上形成遮光图案层160。遮光图案层160例如是黑色矩阵(black matrix)。遮光图案层160具有对应多个像素电极130设置的多个开口162。每一个开口162暴露位于其下的部分共享电极150以及部分像素电极130。遮光图案层160可以防止多个像素电极130之间的漏光。请参考图1H，接着，在本实施例中，可选择性地于遮光图案层160上形成多个间隙物170。在本实施例中，间隙物170可重叠于至少一个薄膜电晶管T上。间隙物170的材料例如为光致抗蚀剂但不限于此。于此，便完成了本实施例的内嵌式触控液晶显示装置的像素阵列基板100。像素阵列基板100与第二基板200(示出于图3)以及显示介质300(示出于图3)组立后便可形成图3所示的内嵌式触控液晶显示装置10。
图3显示为本发明的一实施例的一种内嵌式触控液晶显示装置的剖面示意图。在本实施例中，内嵌式触控液晶显示装置10包括前述的像素阵列基板100、第二基板200以及显示介质300。在本实施例中，第二基板200设置于像素阵列基板100的第一基板110(示出于图1H)的对向。显示介质300位于像素阵列基板100的第一基板110与第二基板200之间，其中像素阵列基板100的遮光图案层160(示出于图1H)位于多个像素电极130(示出于图1H)与显示介质300之间。在本实施例中，第二基板200的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、或是其它可适用的材料。显示介质300例如是液晶分子。
综上所述，本发明一实施例的内嵌式触控液晶显示装置具有与多个像素电极重叠的多个共享电极，且共享电极与多条触控信号线电性连接。多条触控信号线的多个接触部对应多条栅极线设置。位于共享电极以及像素电极之间的第一绝缘层具有多个贯孔，且多个贯孔对应多个接触部设置于多条栅极线上。多个共享电极可以通过多个贯孔与多条触控信号线电性连接。
本发明一实施例可利用同一道光罩同时形成多条数据线以及多条触控信号线的光蚀刻工艺，以减少使用额外的光罩。另外，本发明一实施例通过将两相邻的薄膜晶体管设置于同一数据线的两侧并连接至同一数据线，可以减少数据线的设置数量及源极驱动芯片的设置数量，以降低成本。此外，多个共享电极可以通过设置在栅极线上方的第一绝缘层的贯孔电性连接至触控信号线，因此第一绝缘层的贯孔不影响开口率，内嵌式触控液晶显示装置具有高穿透率。另外，本发明一实施例的共享电极用以进行自容式触控感测，则仅由共享电极进行驱动及感测的动作，而不需额外设置触控电极，有助于减少内嵌式触控液晶显示装置的制程步骤，降低内嵌式触控液晶显示装置的，提升内嵌式触控液晶显示装置的触控感测效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，包括：
第一基板；
多条栅极线，位于所述第一基板上；
多条数据线，位于所述第一基板上且与所述多条栅极线交错；
多条触控信号线，位于所述第一基板上，其中每一所述触控信号线位于相邻的两条数据线之间；
多个薄膜晶体管，位于所述第一基板上且与所述多条栅极线及所述多条数据线电性连接；
多个像素电极，电性连接至所述多个薄膜晶体管；
多个共享电极，位于所述第一基板上，其中所述多个共享电极及所述多个像素电极的一者具有多个狭缝，所述多个共享电极及所述多个像素电极的另一者与所述多个狭缝重叠，每一个所述共享电极与所述多个像素电极重叠，所述多个共享电极与所述多条触控信号线电性连接；
第一绝缘层，位于所述多个共享电极及所述多个像素电极之间；
第二基板，设置于所述第一基板的对向；以及
显示介质，位于所述第一基板与所述第二基板之间。
2.根据权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述第一绝缘层覆盖所述多个像素电极，所述多个共享电极位于所述第一绝缘层上，所述第一绝缘层具有多个贯孔，每一所述共享电极通过所述至少一贯孔与对应的至少一所述触控信号线电性连接。
3.根据权利要求2所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，每一所述触控信号线具有与所述多条数据线平行的主干部以及由所述主干部向外延伸的接触部，每一所述触控信号线的所述接触部与对应的一条所述栅极线重叠，所述至少一贯孔位于对应的所述栅极线上，每一所述共享电极通过所述至少一贯孔与对应的所述至少一触控信号线的所述接触部电性连接。
4.根据权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述多个薄膜晶体管的相邻两薄膜晶体管位于同一条数据线的不同两侧，所述相邻两薄膜晶体管与所述同一数据线电性连接，所述相邻两薄膜晶体管分别电性连接至所述多条栅极线的相邻两条栅极线。
5.根据权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述多条触控信号线与所述多条数据线同层设置。
6.根据权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述多个共享电极用以进行自容式触控感测。
7.根据权利要求1所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述内嵌式触控液晶显示装置还包括：
遮光图案层，位于所述多个共享电极上，且具有对应所述多个像素电极设置的多个开口。
8.根据权利要求7所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述内嵌式触控液晶显示装置还包括：
多个间隙物，设置于所述遮光图案层上。
9.根据权利要求8所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述多个间隙物重叠于所述多个薄膜电晶管。
10.根据权利要求7所述的内嵌式触控液晶显示装置，其特征在于，所述遮光图案层位于所述多个像素电极与所述显示介质之间。
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