TWI662445B - 薄膜電晶體基板及具有薄膜電晶體的觸控顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種薄膜電晶體基板包括基板、薄膜電晶體結構、設置於薄膜電晶體結構上的第一透明導電層、第二透明導電層以及設置於第一透明導電層和第二透明導電層之間的導電層。所述基板上設置有薄膜電晶體。所述導電層定義多個觸控電極區域。所述觸控電極區域包括多條沿第一方向延伸的第一線路和多條沿第二方向延伸的第二線路。所述第一方向與第二方向相垂直。所述第一線路和第二線路設置於第二透明導電層或導電層上，且二者之間電性連接。所述多條第一線路和多條第二線路交叉定義成網格狀設置的多個觸控電極。

Description

薄膜電晶體基板及具有薄膜電晶體的觸控顯示面板
本發明涉及一種內嵌式觸控顯示面板裝置及其薄膜電晶體基板。
通信裝置可與其他通信裝置進行通信並可進行影像拍攝。通信裝置包括天線結構、無線通信模組以及並排設置的兩個鏡頭。兩個鏡頭用於在拍攝圖像時呈現立體效果。其中，天線結構與鏡頭相鄰放置時，支撐鏡頭的金屬支架會影響天線的輻射效率；天線結構與鏡頭分離設置，則降低通信裝置空間的利用率內嵌式觸控顯示技術為觸控領域的重要技術，內嵌式觸控面板具有更為輕薄的技術優勢。內嵌式觸控顯示面板中包括薄膜電晶體結構。其中，薄膜電晶體結構包括基本、設置於基板上的閘極、覆蓋基板和閘極的第一絕緣層、設置於第一絕緣層上的源極和汲極、覆蓋第一絕緣層、源極以及汲極的第二絕緣層、設置於第二絕緣層上的金屬層、覆蓋於金屬層和第二絕緣層上的第三絕緣層、設置於第三絕緣層上第一透明電極層、覆蓋第一透明電極層的第四絕緣層、以及覆蓋於第四絕緣層上的第二透明電極層。閘極、源極和汲極構成一薄膜電晶體。薄膜電晶體作為控制觸控顯示面板的畫素開關控制元件。第一透明導電層以及第二導電層配合形成多個觸摸電極。當觸摸所述觸控顯示面板時，利用觸摸電極識別觸摸位置。金屬層位於源極和汲極上方，用於根據觸摸操作產生觸摸信號給讀取電路，以使得讀取電路可根據觸摸信號的變化感測觸摸位置。由於金屬層位於源極和汲極上方，且具有重疊面積。因此，造成觸控狀態和顯 示狀態分時工作。對於解析度的提升顯示狀態所需時間增加，使得觸摸時間的不足，進而導致觸摸顯示面板的性能降低。
有鑒於此，有必要提供一種提高觸摸顯示性能之薄膜電晶體基板。
一種薄膜電晶體基板包括基板、薄膜電晶體結構、設置於薄膜電晶體結構上的第一透明導電層、第二透明導電層以及設置於所述第一透明導電層和所述第二透明導電層之間的導電層。所述基板上設置有薄膜電晶體。所述導電層定義多個觸控電極區域。所述觸控電極區域包括多條沿第一方向延伸的第一線路和多條沿第二方向延伸的第二線路。所述第一方向與所述第二方向相垂直。所述多條第一線路和所述多條第二線路交叉定義成網格狀設置的多個觸控電極。所述薄膜電晶體結構包括閘極、源極以及汲極。所述第一線路位於所述閘極上方，所述第二線路位於所述源極上方。所述第一線路設置於所述導電層。所述第二線路設置於所述第二透明導電層。所述第一線路通過貫穿位於所述第一透明導電層和所述第二透明導電層之間的絕緣層上的第一通孔與所述第二線路電性連接。
此外，還有必要提供一種提高觸摸顯示性能的具有上述薄膜電晶體基板的觸摸顯示面板。
採用上述之薄膜電晶體基板之觸控顯示面板，通過在閘極線和源極線上方分別設置第一線路和第二線路，使得觸控線路和顯示線路獨立設置，進而避免觸控狀態和顯示狀態分時工作，並提高了觸摸顯示面板的性能。
100，200，300，400，500‧‧‧薄膜電晶體基板
110‧‧‧基板
120‧‧‧第一金屬層
101‧‧‧第一絕緣層
130‧‧‧半導體層
140‧‧‧第二金屬層
102‧‧‧第二絕緣層
103‧‧‧第三絕緣層
150‧‧‧第一透明導電層
104‧‧‧第四絕緣層
160，260，360‧‧‧導電層
105‧‧‧第五絕緣層
170，270，370，470，570‧‧‧第二透明導電層
121‧‧‧閘極
122‧‧‧第一存儲電容電極
123‧‧‧閘極線
141‧‧‧源極
142‧‧‧汲極
143‧‧‧第二存儲電容電極
144‧‧‧源極線
151‧‧‧第一電極主體
152‧‧‧第一開口
161，261，361‧‧‧第一金屬線路
162‧‧‧第三存儲電容電極
106‧‧‧第一穿孔
107‧‧‧第二穿孔
111‧‧‧黑矩陣
112‧‧‧開口區域
181，281，381，481，581‧‧‧觸控電極區域
182，282，382，482，582‧‧‧觸控電極
109‧‧‧第一通孔
181a‧‧‧第一觸控電極區域
181b‧‧‧第二觸控電極區域
181c‧‧‧第三觸控電極區域
171‧‧‧畫素電極
108‧‧‧第二通孔
172‧‧‧第二開口
173‧‧‧透明導電線路
262，362‧‧‧第二金屬線路
473，573‧‧‧第一透明導電線路
474，574‧‧‧第二透明導電線路
190，290，390，490，590‧‧‧讀取電路
圖1為第一實施方式之薄膜電晶體基板之剖面示意圖。
圖2為圖1所示之導電層的第一金屬線路的平面示意圖。
圖3為圖2所示之第一金屬線路和透明導電線路相配合的部分平面示意圖。
圖4為圖3中IV部分的放大示意圖。
圖5為圖3中V部分的放大示意圖。
圖6為圖4第一金屬線路、透明導電線路與黑矩陣的平面示意圖。
圖7及圖8為第二實施方式之薄膜電晶體基板之金屬層的平面示意圖。
圖9及圖10為第三實施方式之薄膜電晶體基板之金屬層的平面示意圖。
圖11及圖12為第四實施方式之薄膜電晶體基板之第二透明導電層的透明導電線路的平面示意圖。
圖13及圖14為第五實施方式之薄膜電晶體基板之第二透明導電層的透明導電線路的平面示意圖。
請參閱圖1，圖1是本發明具體實施例的薄膜電晶體基板100的剖面示意圖。可以理解地，圖1僅示意處該薄膜電晶體基板100的部分(如該薄膜電晶體100一個畫素位置處的剖面圖)，薄膜電晶體基板100可包含多個由圖1中所示部分一體連接的多個畫素部分。在本實施方式中，薄膜電晶體基板100可應用於內嵌式觸控液晶顯示面板。
薄膜電晶體基板100包括基板110、設置於該基板110上的第一金屬層120、覆蓋該基板110和第一金屬層120的第一絕緣層101、設置於第一絕 緣層101上的半導體層130、設置於第一絕緣層101和半導體層130上的第二絕緣層102、覆蓋第二絕緣層102上的第三絕緣層103、設置於第三絕緣層103上的第一透明導電層150、覆蓋第三絕緣層103和第一透明導電層150的第四絕緣層104、設置於第四絕緣層104上的導電層160、覆蓋導電層160的第五絕緣層105、設置於該第五絕緣層105上的第二透明導電層170。
其中，第一金屬層120包括閘極121、第一存儲電容電極122以及與閘極121電性連接的閘極線123(如圖4所示)。第一絕緣層101為閘極絕緣層。半導體層130正對閘極121上方設置。第二金屬層140包括源極141、汲極142、與該源極141電性連接的源極線144(如圖所示4)以及第二存儲電容電極143。源極141、汲極142、半導體層130以及對應的閘極121配合構成一個薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)結構。該薄膜電晶體結構可作為觸控顯示面板的畫素開關控制元件。第一透明導電層150包括第一電極主體151。第一電極主體151開設有第一開口152。導電層160包括第一金屬線路161及第三存儲電容電極162。第三存儲電容電極162通過貫穿第一絕緣層101及第二絕緣層102的第一穿孔106電性連接至第一存儲電容電極122。第三存儲電容電極162還通過貫穿第二絕緣層102的第二穿孔107電性連接至該第二存儲電容電極143。第二透明導電層170包括透明導電線路173。第一透明導電層150和第二透明導電層170配合構成平面電場，用於驅動位於液晶薄膜電晶體基板100上方的液晶分子旋轉。在本實施方式中，第一金屬層120、第二金屬層140以及導電層160可以為不透光的金屬材料。在本實施方式中，該第一透明導電層150和第二透明導電層170可以包括氧化銦錫或者氧化銦鋅。在本實施方式中，第一透明導電層150作為公共電極層。
請參閱圖2，導電層160定義多個觸控電極區域181。其中，每個觸控電極區域181大致為矩形，該多個觸控電極區域181間隔設置，呈矩陣式 排布。每個觸控電極區域181內對應多條沿第一方向X延伸的第一金屬線路161。多條第一金屬線路161的長度可基本相同，且相鄰兩條第一金屬線路161之間的間距基本一致。位於觸控電極區域181內的多條第一金屬線路中至少有一條第一金屬線路161由對應觸控電極區域181內延伸至與讀取電路190(如圖3所示)電性連接。
請參閱圖3為導電層160與第二透明導電層170配合的平面示意圖。薄膜電晶體基板100還包括讀取電路190。讀取電路190設置於觸控電極區域181的下方。每個觸控電極區域181內進一步對應多條沿第二方向Y延伸的透明導電線路173。該第二方向Y與第一方向X垂直。多條第一金屬線路161和多條透明導電線路173交叉定義一呈網格狀的多個觸控電極182。部分第一金屬線路161和透明導電線路173通過貫穿第五絕緣層105的第一通孔109電性連接。未與透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161可由觸控電極區域181內向外延伸與讀取電路190電性連接。在本實施方式中，觸控電極182呈矩陣排布，其為自感式的觸控感應結構，用於感測施加到觸控顯示面板上的觸摸操作。在本實施方式中，觸控電極區域181包括第一觸控電極區域181a、第二觸控電極區域181b以及第三觸控電極區域181c。
請參閱圖4，其為第一觸控電極區域181a的放大圖。第二透明導電層170還包括畫素電極171。畫素電極171呈梳狀。畫素電極171上開設有第二開口172。畫素電極171通過貫穿第二絕緣層102、第三絕緣層103、第四絕緣層104以及第五絕緣層105的第二通孔108與薄膜電晶體的汲極142電性連接。在本實施方式中，第一金屬線路161與源極線144延伸方向一致，且可位於源極線144上方，透明導電線路173與閘極線123延伸方向一致，且可位於閘極線123延伸方向一致。由於每個畫素可由閘極線123與源極線144 所圍成的區域定義，可以理解地，第一金屬線路161與透明導電線路173界定的最小區域可以看做一個畫素區域。
圖5為第二觸控電極區域181b的放大示意圖。第二觸控電極區域181b與第一觸控電極區域181a同列設置，且位於第一觸控電極區域181a的下方。第二觸控電極區域181b內對應有第二透明導電層170的畫素電極171。畫素電極171呈梳狀。畫素電極171上開設有第二開口172。畫素電極171通過貫穿第二絕緣層102、第三絕緣層103、第四絕緣層104以及第五絕緣層105的第二通孔108與薄膜電晶體的汲極142電性連接。位於第二觸控電極區域181b內的多條第一金屬線路161中至少有一條未與上方的透明導電線路173電性連接。未與上方的透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161延伸出第二觸控電極區域181b與讀取電路190電性連接。讀取電路190通過檢測第一金屬線路161上的信號變化獲取觸摸位置。可以理解地，在同一列位於第二觸控電極區域181b下方的第三觸控電極區域181c也具有未與上方的透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161。在本實施方式中，第一金屬線路161與源極線144延伸方向一致，且可位於源極線144上方，透明導電線路173與閘極線123延伸方向一致，且可位於閘極線123延伸方向一致。由於每個畫素可由閘極線123與源極線144所圍成的區域定義，可以理解地，第一金屬線路161與透明導電線路173界定的最小區域可以看做一個畫素區域。
具體地，觸控電極區域181中未與上方的透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161的數量沿靠近讀取電路190的方向遞增。例如，沿第二方向Y同列設置的觸控電極區域181中，第二觸控電極區域181b中具有一條未與上方透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161，第三觸控電極 區域181c具有兩條未與上方透明導電線路173電性連接的第一金屬線路161。
請參閱圖6，薄膜電晶體基板100包括黑矩陣111。黑矩陣111具有與畫素對應且呈網格狀設置的開口區域112。從平面上看，黑矩陣111覆蓋閘極線123、源極線144、第一金屬線路161以及透明導電線路173。因此，具有薄膜電晶體基板100的觸控顯示面板中為損失開口率。
在本實施方式中，畫素電極171與透明導電線路173利用同一制程中利用同一光罩獲得，可以達到在不增加光罩的情況下實現透明導電線路173的製作，進而簡化了制程。在其他可變更實施方式中，透明導電線路173也可不與畫素電極171同一制程完成製作，例如可進一步包括具有透明導電線路173的第三透明導電層，或在導電層160上同時形成第一金屬線路161和透明導電線路173。在本實施方式中，第一金屬線路161與第三存儲電容電極162可在同一制程中利用同一光罩獲得，可以達到在不增加光罩的情況下實現第一金屬線路161的製作，進而簡化了制程。在其他可變更實施方式中，第一金屬線路161也可不與第三存儲電容電極162同一制程完成製作，例如可進一步包括具有第一金屬線路161的第四金屬層。
圖7及圖8為第二實施方式之薄膜電晶體基板200的導電層260的平面示意圖。其中，可以理解，圖7及圖8中，右部分圖為左部分VII部分和VIII部分的放大示意圖。其中，第二實施方式的薄膜電晶體基板200與第一實施方式中的薄膜電晶體基板100相類似，二者的主要區別在於：薄膜電晶體基板200的導電層260與第一實施方式中的導電層160不同。導電層260定義多個大致呈矩陣排列的觸控電極區域281。觸控電極區域281包括多條沿第一方向X延伸的第一金屬線路261及多條沿第二方向Y延伸且與第一金屬線路261垂直的第二金屬線路262。多條第一金屬線路261與多條第二金屬線路 262在交叉處電連接構成網格狀觸控電極282。其中，每個觸控電極區域281內的觸控電極282的數量沿對應觸控電極區域281與讀取電路290之間的距離成反比，即越靠近讀取電路290的觸控電極區域281內的觸控電極282的數量小於遠離讀取電路290的觸控電極區域281內的觸控電極282的數量。每個觸控電極區域281延伸出一條用於電連接至讀取電路290的第一金屬線路261a。本實施方式中，位於同列的觸控電極區域281中延伸出來的第一金屬線路261a均位於對應觸控電極282的同一側，如左側。另外，本實施方式中，由於導電層260已包括沿第二方向Y延伸的第二金屬線路262，故該第二透明導電層270可以不包括第一實施方式所示的透明導電線路173。
圖9及圖10為第三實施方式之薄膜電晶體基板300的導電層360的平面示意圖。其中，可以理解，圖9及圖10中，右部分圖為左部分IX部分和X部分的放大示意圖。其中，第三實施方式的薄膜電晶體基板300與第一實施方式中的薄膜電晶體基板100相類似，二者的主要區別在於：薄膜電晶體基板300的導電層360與第一實施方式中的導電層160不同。導電層360定義多個大致呈矩陣排列的觸控電極區域381。觸控電極區域381包括多條沿第一方向X延伸的第一金屬線路361及多條沿第二方向Y延伸且與第一金屬線路361垂直的第二金屬線路362。多條第一金屬線路361與多條第二金屬線路362在交叉處電連接構成網格狀觸控電極382。其中，每個觸控電極區域381內的觸控電極382的數量沿對應觸控電極區域381與讀取電路390之間的距離成反比，即越靠近讀取電路390的觸控電極區域381內的觸控電極382的數量小於遠離讀取電路390的觸控電極區域381內的觸控電極382的數量。每個觸控電極區域381延伸出一條用於電連接至讀取電路390的第一金屬線路361a。本實施方式中，位於同列的觸控電極區域381中，每個觸控電極區域381延伸出來的第一金屬線路361位於對應觸控電極區域381的同一側，且與 沿第一方向相鄰設置的觸控電極區域381延伸出來的第一金屬線路361位於不同側，即觸控電極區域381延伸出來的第一金屬線路361交替設置於觸控電極區域381。例如，位於第二排的觸控電極區域381延伸出來的第一金屬線路361位於該觸控電極382的右側，位於第三排的觸控電極區域381延伸出來的第一金屬線路361位於該觸控電極區域381的左側。另外，本實施方式中，由於導電層360已包括沿第二方向Y延伸的第二金屬線路362，故該第二透明導電層370可以不包括第一實施方式所示的透明導電線路173。
圖11及圖12為第四實施方式之薄膜電晶體基板400的第二透明導電層470的平面示意圖。其中，可以理解，圖11及圖12中，右部分圖為左部分XI部分和XII部分的放大示意圖。其中，第四實施方式的薄膜電晶體基板400與第一實施方式中的薄膜電晶體基板100相類似，二者的主要區別在於：薄膜電晶體基板400的第二透明導電層470與第一實施方式中的第二透明導電層170不同。第二透明導電層470定義多個大致呈矩陣排列的觸控電極區域481。觸控電極區域481包括多條沿第一方向X延伸的第一透明導電線路473及多條沿第二方向Y延伸且與第一透明導電線路473垂直的第二透明導電線路474。多條第一透明導電線路473與多條第二透明導電線路474在交叉處電連接構成網格狀觸控電極482。其中，每個觸控電極區域481內的觸控電極482的數量沿對應觸控電極區域481與讀取電路490之間的距離成反比，即越靠近讀取電路490的觸控電極區域481內的觸控電極482的數量小於遠離讀取電路490的觸控電極區域481內的觸控電極482的數量。每個觸控電極區域481延伸出一條用於電連接至讀取電路490的第一透明導電線路473a。本實施方式中，位於同列的觸控電極區域481中延伸出來的第一透明導電線路473a均位於對應觸控電極482的同一側，如左側。另外，本實施方式中，由 於第二透明導電層470已包括沿第一方向X延伸的第一透明導電線路473，故該導電層160可以不包括第一實施方式所示的第一金屬線路161。
圖13及圖14為第五實施方式之第二透明導電層560的平面示意圖。其中，可以理解，圖13及圖14中，右部分圖為左部分XIII部分和XIV部分的放大示意圖。其中，第五實施方式的薄膜電晶體基板500與第一實施方式中的薄膜電晶體基板100相類似，二者的主要區別在於：薄膜電晶體基板500的第二透明導電層570與第一實施方式中的第二透明導電層170不同。第二透明導電層570定義多個大致呈矩陣排列的觸控電極區域581。觸控電極區域581包括多條沿第一方向X延伸的第一透明導電線路573及多條沿第二方向Y延伸且與第一透明導電線路573垂直的第二透明導電線路574。多條第一透明導電線路573與多條第二透明導電線路574在交叉處電連接構成網格狀觸控電極582。其中，每個觸控電極區域581內的觸控電極582的數量沿對應觸控電極區域581與讀取電路590之間的距離成反比，即越靠近讀取電路590的觸控電極區域581內的觸控電極582的數量小於遠離讀取電路590的觸控電極區域581內的觸控電極582的數量。每個觸控電極區域581延伸出一條用於電連接至讀取電路590的第一透明導電線路573a。本實施方式中，位於同列的觸控電極區域581中，每個觸控電極區域581延伸出來的第一透明導電線路573位於對應觸控電極區域581的同一側，且與沿第一方向相鄰設置的觸控電極區域581延伸出來的第一透明導電線路573位於不同側，即觸控電極區域581延伸出來的第一透明導電線路573交替設置於對應觸控電極582的不同側。例如，位於第二排的觸控電極區域581延伸出來的第一透明導電線路573位於該觸控電5382的右側，位於第三排的觸控電極區域581延伸出來的第一透明導電線路573位於該觸控電極區域581的左側。另外，本實施方式中，由於第二透明導電層570已包括沿第一方向X延伸的第一透明 導電線路573，故該導電層160可以不包括第一實施方式所示的第一金屬線路161。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案創作精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

Claims (8)

  1. 一種薄膜電晶體基板，包括基板、薄膜電晶體結構、設置於薄膜電晶體結構上的第一透明導電層、第二透明導電層以及設置於所述第一透明導電層和所述第二透明導電層之間的導電層；所述基板上設置有薄膜電晶體；其中，所述導電層定義多個觸控電極區域；所述觸控電極區域包括多條沿第一方向延伸的第一線路和多條沿第二方向延伸的第二線路；所述第一方向與所述第二方向相垂直；所述多條第一線路和所述多條第二線路交叉定義成網格狀設置的多個觸控電極；所述薄膜電晶體結構包括閘極、源極以及汲極；所述第一線路位於所述閘極上方，所述第二線路位於所述源極上方；所述第一線路設置於所述導電層；所述第二線路設置於所述第二透明導電層；所述第一線路通過貫穿位於所述第一透明導電層和所述第二透明導電層之間的絕緣層上的第一通孔與所述第二線路電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述第一通孔設置於所述第一線路和所述第二線路的交叉處。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述至少一個觸控電極區域內包括至少一條未與所述第二線路電性連接的所述第一線路；所述未與所述第二線路電性連接的所述第一線路由對應的所述觸控電極區域內向外延伸後與讀取電路電性連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述多個觸控電極區域中未與上方的所述透明導電線路電性連接的所述第一線路的數量沿靠近所述讀取電路的方向遞增；所述觸控電極區域內未與所述第二線路電性連接的所述第一線路均位於對應所述觸控電極區域的同一側。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述多個觸控電極區域中未與上方的所述透明導電線路電性連接的所述第一線路的數量沿靠近所述讀取電路的方向遞增；所述同一觸控電極區域對應的未與所述第二線路電性連接的所述第一線路設置於所述觸控電極區域的同一側，且與沿所述第一方向相鄰的所述觸控電極區域內未與所述第二線路電性連接的所述第一線路位於不同側。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述第二透明導電層還包括呈網格狀設置的多個畫素電極；所述觸控電極區域內對應設置有一個觸控電極；所述畫素電極通過貫穿位於所述第二透明導電層和所述薄膜電晶體結構之間的多層絕緣層之第二通孔與所述薄膜電晶體結構內的所述汲極電性連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜電晶體基板，其中，所述薄膜電晶體基板還包括黑矩陣；所述黑矩陣上開設有呈網格狀設置的開口區域；所述黑矩陣覆蓋所述第一線路和所述第二線路。
  8. 一種觸控顯示面板，至少包括如申請專利範圍第1-7項中任一申請專利範圍所述的薄膜電晶體基板。
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