CN109656073A - 阵列基板及其制造方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板及其制造方法和显示装置。该阵列基板包括：衬底基板；第三金属层(触控线层)，位于衬底基板上；第一钝化层，位于衬底基板上，并覆盖触控线层；位于第一钝化层上的多个薄膜晶体管；像素电极，位于第一钝化层上，并与薄膜晶体管相连接；第二钝化层，位于薄膜晶体管上，并覆盖薄膜晶体管和像素电极；以及公共电极层，位于第二钝化层上，其中，阵列基板的储存电容包括像素电极、公共电极层以及二者之间的第一钝化层，触控电容包括所述触控线层、所述公共电极层以及二者之间的第一钝化层、第二钝化层。本发明实施例公开的阵列基板，触控电容与储存电容包括不同的钝化层，能够同时实现触控电容小、储存电容大的性能要求。

Description

阵列基板及其制造方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及阵列基板及其制造方法和显示装置。
背景技术
目前，市面上的触控显示面板包括外挂式和内嵌式两种。内嵌式显示面板是将触控感应器制作于面板结构内，直接把触控感应器置于薄膜晶体管液晶显示器面板模组中，触控功能整合于显示器内。
图1示出了现有技术中的内嵌式触控面板的阵列基板的剖面示意图，在现有技术中，内嵌式显示面板中阵列基板的架构如图1所示。在衬底基板10上依次堆叠第一金属层11和第一绝缘层12。第一绝缘层12上的不同位置上分别设置有像素电极13、半导体层14以及第二金属层15；其上设置有第一钝化层16。在第一钝化层16上依次堆叠第三金属层17、第二钝化层18以及公共电极层19。第三金属层(触控线层)17作为触控线，触控线与公共电极层19以及二者之间的介质形成触控电容。像素电极13与公共电极层19以及二者之间的介质形成储存电容。在现有技术的架构中，触控线与公共电极层19之间仅由第二钝化层18隔开，具有较大的触控电容；像素电极13与公共电极层19之间由第一钝化层16、第一绝缘层12以及第二钝化层18隔开，具有较小的储存电容。且由于触控电容与储存电容包括同层钝化层的限制，无法同时实现减小触控电容和增大储存电容，二者是相互矛盾的。但对于内嵌式显示面板，是希望触控电容小，储存电容大，以得到更好的触控及显示性能。
有鉴于此，急需设计一种内嵌式触控面板的阵列基板，或者对现有的内嵌式触控面板进行改进，以解决触控电容与储存电容相互矛盾的问题，能够同时减小触控电容和增大储存电容。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种阵列基板及其制造方法和显示装置，从而同时实现触控电容小、储存电容大，得到更好触控及显示的性能。
根据本发明的一方面，提供一种阵列基板，包括：
衬底基板；
第三金属层(触控线层)，位于所述衬底基板上，用于传递触控信号；
第一钝化层，位于所述衬底基板上，并覆盖所述触控线层；
位于所述第一钝化层上的多个薄膜晶体管；
像素电极，位于所述第一钝化层上，并与所述薄膜晶体管相连接；
第二钝化层，位于所述薄膜晶体管上，并覆盖所述薄膜晶体管和所述像素电极；以及
公共电极层，位于所述第二钝化层上，
其中，所述阵列基板的储存电容包括所述像素电极、所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层，触控电容包括所述触控线层、所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层、所述第二钝化层。
优选地，多个所述薄膜晶体管排列成晶体管阵列，分别包括用于提供源区和漏区的半导体层、用于形成源极和漏极的第二金属层、位于所述半导体层下方的栅极、以及夹在所述半导体层和所述栅极之间的第一绝缘层；
所述第二金属层位于所述第一绝缘层上，所述源极和所述漏极分别与所述源区和所述漏区相连接；
所述像素电极与所述薄膜晶体管的漏极相连接。
优选地，所述公共电极层为平整的片状，位于有效显示区域之上；
所述储存电容为平行板电容器，包括所述像素电极、所述像素电极正上方的所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层；
所述触控电容为平行板电容器，包括所述第三金属层(触控线层)、所述第三金属层(触控线层)正上方的所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层、所述第二钝化层。
优选地，所述像素电极与所述公共电极层之间仅包括所述第二钝化层；
所述触控线层与所述公共电极层之间仅包括所述第一钝化层、所述第一绝缘层以及所述第二钝化层。
优选地，所述第三金属层(触控线层)包括：
多条彼此平行的金属触控线，多条所述金属触控线分别与不同的触控传感器相连接，用以传递触控信号。
优选地，阵列基板还包括：
多条栅极线，分别与多个所述薄膜晶体管中相应的薄膜晶体管的栅极电连接；
多条源极线，分别与多个所述薄膜晶体管中相应的薄膜晶体管的源极电连接。
优选地，多个所述薄膜晶体管的所述栅极和所述多条栅极线由第一金属层形成；
多个所述薄膜晶体管的所述源极和所述漏极以及所述多条源极线、由所述第二金属层形成。
优选地，所述第一绝缘层、所述第一钝化层、所述第二钝化层以及所述第二金属层设置为阶梯形状。
根据本发明的另一方面，提供一种阵列基板的制造方法，包括以下步骤：
形成衬底基板；
在所述衬底基板上形成第三金属层(触控线层)，将所述第三金属层图案化形成触控线；
在所述衬底基板上形成第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述触控线；
在所述第一钝化层上形成第一金属层，将所述第一金属层图案化形成栅极线以及与所述栅极线相连接的栅极电极；
在所述第一钝化层上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述栅极线与所述栅极电极；
在所述第一绝缘层上的不同部位分别形成像素电极和半导体层；
在所述像素电极和所述半导体层上形成第二金属层，将所述第二金属层图案化形成源极线、漏极线以及与所述源极线连接的源极电极、与所述漏极线连接的漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极分别接触所述半导体层中的源区和漏区，所述漏极电极与所述像素电极相连接；
在所述第一绝缘层上形成第二钝化层，所述第二钝化层覆盖所述像素电极、所述半导体层以及图案化后的所述第二金属层；
在所述第二钝化层上形成公共电极层。
根据本发明的另一方面，提供一种显示装置，包括：
上述的阵列基板；
与所述阵列基板相对设置的滤光基板；以及
位于所述阵列基板和所述滤光基板之间的液晶分子。
本发明实施例提供的阵列基板，提出了一种新的架构。在不增加光刻和腐蚀工艺的前提下，改变了阵列基板中各层的相对位置，达到触控电容与储存电容包括不同的钝化层，达到触控电容小，存储电容大的目的。该实施例中，像素电极与公共电极层之间的间距较小，因此形成的储存电容具有较大的电容值。较大的储存电容可以明显提高显示装置的显示品质；触控线层与公共电极层之间由第一钝化层、第一绝缘层和第二钝化层隔开，触控线层与公共电极层之间的间距较大，因此形成的触控电容具有较小的电容值。较小的触控电容可以提高显示装置的触控性能。本发明实施例可以同时实现触控电容小，储存电容大的目的。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了现有技术中的内嵌式触控面板的阵列基板的剖面示意图；
图2示出了根据本发明实施例的阵列基板的剖面示意图；
图3示出了根据本发明实施例的阵列基板的制造方法的流程图；
图4a至图4j示出了根据本发明实施例的阵列基板在制造流程各步骤中的剖面示意图。
附图标记列表：
10、衬底基板 11、第一金属层 12、第一绝缘层
13、像素电极 14、半导体层 15、第二金属层
16、第一钝化层 17、第三金属层(触控线层) 18、第二钝化层
19、公共电极层
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
图2示出了根据本发明实施例的阵列基板的剖面示意图，如图2所示，本发明实施例中的阵列基板包括衬底基板10、第一金属层11、第一绝缘层12、像素电极13、半导体层14、第二金属层15、第一钝化层16、第三金属层17、第二钝化层18以及公共电极层19。像素电极13的正上方设置有公共电极层19，像素电极13与公共电极层19及二者之间的介质共同形成储存电容。第三金属层(触控线层)17的正上方设置有公共电极层19，第三金属层(触控线层)17与公共电极层19以及二者之间的介质共同形成触控电容。
具体地，衬底基板10位于阵列基板的底部，该衬底基板10例如由玻璃组成。在衬底基板10上镀有第三金属层(触控线层)17，第三金属层(触控线层)17例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成，第三金属层(触控线层)17用于形成触控线。在衬底基板10以及第三金属层(触控线层)17上，形成有第一钝化层16。
在第一钝化层16上，设置有第一金属层11。第一金属层11例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成，用于形成栅极。在第一钝化层16以及第一金属层11上，形成有第一绝缘层12，第一绝缘层12用作栅极绝缘层。
在第一绝缘层12上设置有像素电极13，该像素电极13例如由氧化铟锡(ITO)组成。
在栅极的正上方，第一绝缘层12上设置有半导体层14，该半导体层14与第一金属层(栅极)11之间由第一绝缘层(栅极绝缘层)12隔开。第一绝缘层12例如由无定形硅(A-Si)组成，用于形成薄膜晶体管的源区和漏区。
在第一绝缘层12以及半导体层14上，形成有第二金属层15。第二金属层15例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成，用于形成源极和漏极，源极位于一侧，漏极位于另一侧。第二金属层15所形成的漏极与像素电极13相连接。
在衬底基板10上，形成了薄膜晶体管。薄膜晶体管分别包括用于提供源区和漏区的半导体层14、第二金属层15形成的源极和漏极、半导体层14下方由第一金属层11形成的栅极以及夹在半导体层14和栅极之间的第一绝缘层(栅极绝缘层)12。半导体层14中的源区和漏区分别与第二金属层15形成的源极和漏极接触。像素电极13位于薄膜晶体管的上方，像素电极13与薄膜晶体管的漏极相连接。
在像素电极13、半导体层14以及第二金属层15之上，形成第二钝化层18。在第二钝化层18之上形成公共电极层19，该公共电极层19例如由氧化铟锡(ITO)组成。
像素电极13的正上方设置有公共电极层19，像素电极13与公共电极层19共同形成储存电容。第三金属层17的正上方设置有公共电极层19，第三金属层17(触控线层)与公共电极层19以及之间的介质共同形成触控电容。
在电路学里，给定电势差，电容器储存电荷的能力，称为电容(capacitance)，标记为C。采用国际单位制，电容的单位是法拉(farad)，标记为F。电容的计算公式为：
C＝εS/d
其中，ε为极板之间材料的介电常数，d为极板之间的距离，S为极板的正对面积。
根据上述电容的计算公式可知，电容c跟介电常数ε成正比，跟正对面积成S正比,跟极板间的距离d成反比。在其他条件相同的状况下，减小极板间的间距，电容会相应地增大；增大极板间的间距，电容会相应地减小。
在上述实施例中，像素电极13的正上方设置有公共电极层19。像素电极13与公共电极层19以及二者之间的介质共同形成储存电容。像素电极13与公共电极层19之间仅由第二钝化层18隔开，像素电极13与公共电极层19之间的间距较小，因此形成的储存电容具有较大的电容值。提高储存电容的电容值，可以明显提高显示装置的显示品质。第三金属层(触控线层)17的正上方设置有公共电极层19。第三金属层(触控线)17与公共电极层19以及二者之间的介质共同形成触控电容。第三金属层(触控线层)17与公共电极层19之间由第一钝化层16、第一绝缘层12和第二钝化层18隔开，第三金属层(触控线层)17与公共电极层19之间的间距较大，因此形成的触控电容具有较小的电容值。减小触控电容的电容值，可以提高显示装置的触控性能。
在本发明的一个实施例中，提供一种包括有所述阵列基板的显示装置。阵列基板作为显示面板的一部分，包括有多个上述的薄膜晶体管组成的晶体管阵列。阵列基板与彩色滤光基板相对设置，并在二者之间容纳液晶分子。薄膜晶体管的漏极连接至像素电极13。在像素电极13和公共电极层19之间的电压差控制液晶分子的转动角度，从而改变背光的透光率，实现灰阶调制。彩色滤光基板包括采用彩色滤光片，使得经过灰阶调制的透射光产生颜色光，并且利用三原色原理产生彩色光。
图3示出了根据本发明实施例的阵列基板的制造方法的流程图，图4a至图4j示出了根据本发明实施例的阵列基板在制造流程各步骤中的剖面示意图。所述制造方法具体包括：
在步骤S301中，形成衬底基板；
如图4a所示，形成衬底基板10，衬底基板10作为阵列基板的底部。
在本发明的一个实施例中，衬底基板10由玻璃制成。
在步骤S302中，在衬底基板上形成第三金属层；
如图4b所示，在衬底基板10上，形成第三金属层(触控线层)17。第三金属层(触控线层)17例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成。第三金属层(触控线层)17用于形成触控线。
在本发明的一个实施例中，第三金属层(触控线层)17包括多条彼此平行的金属触控线，触控线与触控传感器相连接，用以传递触控信号。
在步骤S303中，在衬底基板及第三金属层上形成第一钝化层；
如图4c所示，在衬底基板10以及第三金属层(触控线层)17上，形成第一钝化层16。第一钝化层16完全覆盖所述第三金属层(触控线层)17。第一钝化层16的形状为阶梯状。
在步骤S304中，在第一钝化层上形成第一金属层；
如图4d所示，在第一钝化层16上，形成第一金属层11。第一金属层11位于第三金属层(触控线层)17的上方，但并非正上方。
在本发明的一个实施例中，在第一钝化层16上形成第一金属层11。第一金属层11例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成。第一金属层11经过蚀刻，形成栅极。
在本发明的一个实施例中，第一金属层11经过蚀刻，形成栅极电极和栅极线。
在步骤S305中，在第一钝化层及第一金属层上形成第一绝缘层；
如图4e所示，在第一钝化层16及第一金属层11上，形成第一绝缘层12，第一绝缘层12完全覆盖第一金属层11。第一绝缘层12的形状为阶梯状。
在本发明的一个实施例中，第一绝缘层12为栅极绝缘层，栅极夹在第一钝化层16与栅极绝缘层之间。
在步骤S306中，在第一绝缘层上形成像素电极、半导体层和第二金属层；
如图4f所示，在第一绝缘层12上形成像素电极13；
如图4g所示，在第一绝缘层12上，第一金属层11的正上方，形成半导体层14；
如图4h所示，在第一绝缘层12以及半导体层14的上方，形成第二金属层15，第二金属层15的形状为阶梯状。
在本发明的一个实施例中，在第一绝缘层12的上方，形成像素电极层13。像素电极13例如由氧化铟锡(ITO)组成。在第一绝缘层12上，栅极的正上方，形成半导体层14。半导体层14由无定形硅(A-Si)制成，用于提供源区和漏区。在第一绝缘层12的上方，形成第二金属层15，第二金属层15例如由金、银、铝、铜、镍或其任意合金组成，用于形成源极和漏极。源极位于第一绝缘层12的上方，半导体层14的一侧，并与半导体层14的源区相连接；漏极位于第一绝缘层12的上方，半导体层14的另一侧。漏极的一端与像素电极13相连接，另一端与半导体层14的漏区相连接。
在本发明的一个实施例中，将所述第二金属层15图案化形成源极线、漏极线以及与所述源极线连接的源极电极、与所述漏极线连接的漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极分别接触所述半导体层中的源区和漏区，所述漏极电极与所述像素电极相连接。
在步骤S307中，在第一绝缘层上形成第二钝化层；
如图4i所示，在第一绝缘层12上，形成第二钝化层18。第二钝化层18完全覆盖像素电极13、第二金属层15以及半导体层14。第二钝化层18的形状为阶梯状。
在步骤S308中，在第二钝化层上形成公共电极层。
如图4j所示，在第二钝化层18上，形成公共电极层19。公共电极层19位于像素电极13和第三金属层(触控线层)17的正上方。
在本发明的一个实施例中，公共电极层19例如由氧化铟锡(ITO)制成。公共电极层19的形状例如为平整的片状，大致占据整个有效显示区域。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
第三金属层，位于所述衬底基板上，用于传递触控信号；
第一钝化层，位于所述衬底基板上，并覆盖所述触控线层；
位于所述第一钝化层上的多个薄膜晶体管；
像素电极，位于所述第一钝化层上，并与所述薄膜晶体管相连接；
第二钝化层，位于所述薄膜晶体管上，并覆盖所述薄膜晶体管和所述像素电极；以及
公共电极层，位于所述第二钝化层上，
其中，所述阵列基板的储存电容包括所述像素电极、所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层，触控电容包括所述触控线层、所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层、所述第二钝化层。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，多个所述薄膜晶体管排列成晶体管阵列，分别包括用于提供源区和漏区的半导体层、用于形成源极和漏极的第二金属层、位于所述半导体层下方的栅极、以及夹在所述半导体层和所述栅极之间的第一绝缘层；
所述第二金属层位于所述第一绝缘层上，所述源极和所述漏极分别与所述源区和所述漏区相连接；
所述像素电极与所述薄膜晶体管的漏极相连接。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述公共电极层为平整的片状，位于有效显示区域之上；
所述储存电容为平行板电容器，包括所述像素电极、所述像素电极正上方的所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层；
所述触控电容为平行板电容器，包括所述触控线层、所述触控线层正上方的所述公共电极层以及二者之间的所述第一钝化层、所述第二钝化层。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极与所述公共电极层之间仅包括所述第二钝化层；
所述触控线层与所述公共电极层之间仅包括所述第一钝化层、所述第一绝缘层以及所述第二钝化层。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第三金属层包括：
多条彼此平行的金属触控线，多条所述金属触控线分别与不同的触控传感器相连接，用以传递触控信号。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：
多条栅极线，分别与多个所述薄膜晶体管中相应的薄膜晶体管的栅极电连接；
多条源极线，分别与多个所述薄膜晶体管中相应的薄膜晶体管的源极电连接。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，多个所述薄膜晶体管的所述栅极和所述多条栅极线由第一金属层形成；
多个所述薄膜晶体管的所述源极和所述漏极以及所述多条源极线、由所述第二金属层形成。
8.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第一绝缘层、所述第一钝化层、所述第二钝化层以及所述第二金属层设置为阶梯形状。
9.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
形成衬底基板；
在所述衬底基板上形成第三金属层，将所述第三金属层图案化形成触控线；
在所述衬底基板上形成第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述触控线；
在所述第一钝化层上形成第一金属层，将所述第一金属层图案化形成栅极线以及与所述栅极线相连接的栅极电极；
在所述第一钝化层上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述栅极线与所述栅极电极；
在所述第一绝缘层上的不同部位分别形成像素电极和半导体层；
在所述像素电极和所述半导体层上形成第二金属层，将所述第二金属层图案化形成源极线、漏极线以及与所述源极线连接的源极电极、与所述漏极线连接的漏极电极，所述源极电极和所述漏极电极分别接触所述半导体层中的源区和漏区，所述漏极电极与所述像素电极相连接；
在所述第一绝缘层上形成第二钝化层，所述第二钝化层覆盖所述像素电极、所述半导体层以及图案化后的所述第二金属层；
在所述第二钝化层上形成公共电极层。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的阵列基板；
与所述阵列基板相对设置的滤光基板；以及
位于所述阵列基板和所述滤光基板之间的液晶分子。
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