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TW201843566A - 觸控顯示裝置的製造方法 - Google Patents

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TW201843566A
TW201843566A TW106114659A TW106114659A TW201843566A TW 201843566 A TW201843566 A TW 201843566A TW 106114659 A TW106114659 A TW 106114659A TW 106114659 A TW106114659 A TW 106114659A TW 201843566 A TW201843566 A TW 201843566A
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陳信學
陳亦偉
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友達光電股份有限公司
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Priority to US15/644,837 priority patent/US9921677B1/en
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Abstract

一種觸控顯示裝置的製造方法，包括以下步驟。形成感測元件於基底上，以及形成感測訊號線與感測元件電性連接。形成感測元件的方法包括以下步驟。形成半導體層於基底上，半導體層包括感測元件的半導體圖案。形成閘絕緣層於半導體層上。形成第一導體層於閘絕緣層上。形成層間絕緣層於閘絕緣層上。執行回火製程。於執行回火製程後，移除位於閘極預定區的層間絕緣層。移除位於閘極預定區的第一導體層。形成閘極於閘極預定區。形成第二導體層，其中第二導體層包括分別與感測元件的半導體圖案電性連接的感測元件的源極及汲極。

Description

觸控顯示裝置的製造方法
本發明是有關於一種顯示裝置的製造方法，且特別是有關於一種觸控顯示裝置的製造方法。
目前，外掛式（On-cell）顯示器觸控技術皆需在顯示器外設置觸控元件以進行觸控感應操作，故隨著螢幕尺寸逐漸放大將會面臨產品良率、製造成本大幅提升的缺點。而內嵌式（In-cell）光學式觸控技術可以多點觸控並且直接將觸控感測元件嵌入液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）中的陣列基板上，使得使用現有產能、調整光罩製程即可生產，不用額外投資龐大的資本支出，因此可減少貼合和組裝成本，並降低裝置的厚度與重量，擁有高良率、低成本、無尺寸限制等優點。
本發明之一實施例提供一種觸控顯示裝置的製造方法，使得觸控顯示裝置中的感測元件具有良好感測性能。
本發明之一實施例的觸控顯示裝置的製造方法包括以下步驟。形成感測元件於基底上，以及形成感測訊號線與感測元件電性連接。形成感測元件的方法包括以下步驟。形成半導體層於基底上，半導體層包括感測元件的半導體圖案。形成閘絕緣層於半導體層上。形成第一導體層於閘絕緣層上。形成層間絕緣層於閘絕緣層上。執行回火製程。於執行回火製程後，移除位於閘極預定區的層間絕緣層。移除位於閘極預定區的第一導體層。形成閘極於閘極預定區。形成第二導體層，其中第二導體層包括感測元件的源極及汲極，感測元件的源極及汲極分別與感測元件的半導體圖案電性連接。
基於上述，在本發明之一實施例之觸控顯示裝置的製造方法中，透過感測元件的閘極是在回火製程執行完成後才形成，以及回火製程是在層間絕緣層形成後才執行，藉此不但使得半導體層能有效地被氫化及活化，還使得感測元件的閘極不會發生金屬原子還原析出及剝離的現象。如此一來，感測元件能夠具有良好的載子移動率、光通量及結構穩定性，藉此使得感測元件具有良好的感測性能，例如為良好的感光靈敏度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施方式，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明的觸控顯示裝置例如可為觸控液晶顯示裝置。任何所屬技術領域中具有通常知識者應可以瞭解，觸控液晶顯示裝置一般包括由多個相同或相似的畫素單元陣列排列而成的畫素陣列。為了清楚說明，圖1中僅繪示出一個畫素單元U。
圖1為本發明的一實施方式的觸控顯示裝置的局部等效電路圖。請參照圖1，觸控顯示裝置的畫素單元U包括掃描線SL、資料線DL1~DL3、感測訊號線BL、讀出線RL、子像素單元P1、子像素單元P2、及子像素單元P3。
在本實施方式中，子像素單元P1包括主動元件T1、感測元件10、開關元件20以及電容器Cst1；子像素單元P2包括主動元件T2以及電容器Cst2；子像素單元P3包括主動元件T3以及電容器Cst3。也就是說，在本實施方式中，一個畫素單元U中配置有一個感測元件10。從另一觀點而言，本發明之包括畫素單元U的觸控顯示裝置應用了內嵌式光學式觸控技術。感測元件10係可用於感測指紋，詳細而言，觸控顯示裝置具有多個畫素單元U，亦即有多個感測元件10分布於觸控顯示裝置內，該些感測元件10可感測指紋資訊。觸控顯示裝置感測出之指紋資訊如圖2所示。
詳細而言，在本實施方式中，在子像素單元P1中，主動元件T1的閘極G1與掃描線SL電性連接；主動元件T1的源極S1與資料線DL1電性連接；主動元件T1的汲極D1與電容器Cst1電性連接；與主動元件T1的汲極D1電性連接的畫素電極和電性連接至共用電壓Vcom的共用電極構成電容器Cst1；感測元件10的閘極10G與感測訊號線BL電性連接；感測元件10的源極10G與開關元件20的汲極20D電性連接；感測元件10的汲極10D與感測訊號線BL電性連接；開關元件20的閘極20G與掃描線SL電性連接；開關元件20的源極20S與讀出線RL電性連接。
另外，在本實施方式中，在子像素單元P2中，主動元件T2的閘極G2與掃描線SL電性連接；主動元件T2的源極S2與資料線DL2電性連接；主動元件T2的汲極D2與電容器Cst2電性連接；與主動元件T2的汲極D2電性連接的畫素電極和電性連接至共用電壓Vcom的共用電極構成電容器Cst2。
另外，在本實施方式中，在子像素單元P3中，主動元件T3的閘極G3與掃描線SL電性連接；主動元件T3的源極S3與資料線DL3電性連接；主動元件T3的汲極D3與電容器Cst3電性連接；與主動元件T3的汲極D3電性連接的畫素電極和電性連接至共用電壓Vcom的共用電極構成電容器Cst3。
另外，雖然圖1揭示感測元件10及開關元件20配置在子像素單元P1中，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，感測元件10及開關元件20也可以是配置在子像素單元P2或子像素單元P3中。在其他實施方式中，子像素單元P1、P2、P3之其中至少兩者可電性連接至不同的掃描線及/或資料線。
為了提升感測元件10的感測性能，例如為良好的感光靈敏度，本發明提出了一種觸控顯示裝置的製造方法，透過調整製程步驟以達成上述優點。基於此，畫素單元U中之各構件的配置架構並不特別限定。以下，特舉實施方式作為本發明確實能夠據以實施的範例。值得一提的是，為了能夠清楚地描述本發明的特徵，圖3A至圖3K及圖4僅針對子像素單元P1進行說明。而根據以下關於子像素單元P1的描述，任何所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，子像素單元P2與子像素單元P3的結構及製造方法等相關內容。
圖3A至圖3K為本發明的第一實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。圖4為本發明的第一實施方式的觸控顯示裝置的局部上視示意圖。特別一提的是，圖3K是沿圖4之剖線A-A’及剖線B-B’的剖面示意圖，圖3A至圖3J的剖面位置可參考圖4中之剖線A-A’及剖線B-B’的位置，為方便說明，圖4省略繪示部分膜層，以清楚繪示膜層之間的配置關係。
首先，請參照圖3A，於基底110上形成遮蔽層SM。在本實施方式中，基底110具有閘極預定區GR1、閘極預定區GR2及閘極預定區GR3，且遮蔽層SM包括分別對應於閘極預定區GR1、閘極預定區GR2及閘極預定區GR3的遮蔽圖案SM1、遮蔽圖案SM2及遮蔽圖案SM3。閘極預定區GR1、GR2、GR3可與分別所對應之遮蔽圖案SM1、SM2、SM3部分重疊或完全重疊。在本實施方式中，基底110可以是剛性基板，例如玻璃基板、石英基板或矽基板，或可以是可撓性基板，例如聚合物基板或塑膠基板。在本實施方式中，遮蔽層SM的材質可包括任何所屬技術領域中具有通常知識者所周知的任一種遮光材料，例如鉬、鉬鋁鉬或鈦鋁鈦等不透光金屬。在本實施方式中，遮蔽層SM可透過微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3B，於基底110上形成絕緣層IL1，其中絕緣層IL1覆蓋遮蔽層SM。在本實施方式中，絕緣層IL1的材質可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料例如是（但不限於）：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層；有機材料例如是（但不限於）：聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂等高分子材料。在本實施方式中，絕緣層IL1為單一膜層，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，絕緣層IL1也可以由多個膜層堆疊而成。另外，在本實施方式中，絕緣層IL1可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在基底110上。
接著，於基底110上形成半導體層120。詳細而言，在本實施方式中，半導體層120包括半導體圖案122、半導體圖案124及半導體圖案126。在本實施方式中，半導體層120的材質可包括多晶矽。在本實施方式中，半導體層120可透過微影蝕刻製程而形成。
之後，請參照圖3C，於半導體層120上形成閘絕緣層GI，其中閘絕緣層GI覆蓋半導體層120。在本實施方式中，閘絕緣層GI的材質可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料例如是（但不限於）：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層；有機材料例如是（但不限於）：聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂等高分子材料。在本實施方式中，閘絕緣層GI為單一膜層，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，閘絕緣層GI也可以由多個膜層堆疊而成。另外，在本實施方式中，閘絕緣層GI可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在基底110上。
接著，於閘絕緣層GI上形成第一導體層M1。詳細而言，在本實施方式中，第一導體層M1包括位於閘極預定區GR1的閘極G1、位於閘極預定區GR2的閘極20G及位於閘極預定區GR3的導體圖案MP。值得一提的是，在本實施方式中，第一導體層M1還包括掃描線SL，如圖4所示。另外，請參照圖4，第一導體層M1實質上還包括導體圖案MP2。在本實施方式中，第一導體層M1的材質可包括金屬。在本實施方式中，第一導體層M1可透過微影蝕刻製程而形成。舉例而言，形成第一導體層M1的方法例如包括：於閘絕緣層GI上全面性地形成一金屬材料層後，進行微影蝕刻製程，以圖案化金屬材料層，其中形成金屬材料層的方法可包括金屬化學氣相沉積法（MOCVD）或物理氣相沉積法（PVD）。
接著，以第一導體層M1為遮罩，對半導體圖案122、半導體圖案124及半導體圖案126進行離子摻雜製程，以於半導體圖案122內形成源極摻雜區R1與汲極摻雜區Q1並且定義出通道區C1，於半導體圖案124內形成源極摻雜區R2與汲極摻雜區Q2並且定義出通道區C2，及於半導體圖案126內形成源極摻雜區R3與汲極摻雜區Q3並且定義出通道區C3。在本實施方式中，離子摻雜製程可藉由任何所屬技術領域中具有通常知識者所周知的方法來進行。
在本實施方式中，雖然進行離子摻雜製程時是以第一導體層M1作為遮罩，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，進行離子摻雜製程時也可將形成第一導體層M1時所使用的罩幕層與第一導體層M1一起作為遮罩。另外，在本實施方式中，雖然源極摻雜區R1~R3、汲極摻雜區Q1~Q3、通道區C1~C3是在第一導體層M1形成後才形成，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，離子摻雜製程也可以在形成半導體層120之後且形成閘絕緣層GI之前進行。另外，在本實施方式中，雖然半導體圖案122內僅形成源極摻雜區R1、汲極摻雜區Q1，半導體圖案124內僅形成源極摻雜區R2、汲極摻雜區Q2，以及半導體圖案126內僅形成源極摻雜區R3、汲極摻雜區Q3，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，半導體圖案122、半導體圖案124以及半導體圖案126內分別還可形成與源極摻雜區R1~R3、汲極摻雜區Q1~Q3相比，摻雜種類相同但摻雜濃度不同的源極淺摻雜區與汲極淺摻雜區。
接著，請參照圖3D，於閘絕緣層GI上形成層間絕緣層II。在本實施方式中，層間絕緣層II包括第一子層IIa以及配置於第一子層IIa上的第二子層IIb，其中第一子層IIa與第二子層IIb的材質不相同，且第一子層IIa與第二子層IIb的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群。另外，在本實施方式中，第一子層IIa與第二子層IIb的厚度約為500埃至4000埃。在一實施方式中，第一子層IIa的材質為氮化矽且厚度約為500埃至4000埃，第二子層IIb的材質為氧化矽且厚度約為500A埃至4000A埃。另外，在本實施方式中，第一子層IIa與第二子層IIb分別可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在閘絕緣層GI上。
接著，請參照圖3E，執行回火製程130。在本實施方式中，回火製程130例如是快速熱回火製程（Rapid Thermal Processing；RTP）。在本實施方式中，回火製程130的製程溫度例如約為500℃至700℃，製程時間例如約為1分鐘至5分鐘。值得一提的是，在本實施方式中，透過進行回火製程130，使得層間絕緣層II中的氫離子可擴散進入半導體層120中以氫化半導體層120，以及使得半導體層120在進行離子摻雜製程時所造成的缺陷能被修復而有效進行氫化。
接著，請參照圖3F，於執行回火製程130後，移除位於閘極預定區GR3的層間絕緣層II，以暴露出位於閘極預定區GR3的導體圖案MP。在本實施方式中，移除位於閘極預定區GR3的層間絕緣層II的方法例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。另外，在本實施方式中，移除位於閘極預定區GR3的層間絕緣層II的同時，可移除位於閘極預定區GR3且未被導體圖案MP遮蔽之部分的閘絕緣層GI。
接著，請參照圖3G，移除位於閘極預定區GR3的第一導體層M1。也就是說，移除在前述步驟中經暴露出之位於閘極預定區GR3的導體圖案MP。在本實施方式中，位於閘極預定區GR3的第一導體層M1的移除方法例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。
接著，請參照圖3H，形成閘極10G於閘極預定區GR3。在本實施方式中，閘極10G的材質不同於第一導體層M1的材質。在本實施方式中，閘極10G可為透明閘極。也就是說，位於閘極預定區GR3之閘極10G至少取代了原先位在閘極預定區GR3中之不透光的導體圖案MP。具體而言，在本實施方式中，閘極10G的材質可包括透明金屬氧化物導電材料，例如包括（但不限於）：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、或銦鍺鋅氧化物。在本實施方式中，閘極10G可透過微影蝕刻製程而形成。
接著，請參照圖3I，於基底110上形成第二導體層M2。詳細而言，在本實施方式中，第二導體層M2包括源極S1、汲極D1、源極20S、汲極20D、源極10S及汲極10D。更詳細而言，在本實施方式中，源極S1透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V1而與半導體圖案122的源極摻雜區R1電性連接；汲極D1透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V2而與半導體圖案122的汲極摻雜區Q1電性連接；源極20S透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V3而與半導體圖案124的源極摻雜區R2電性連接；汲極20D透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V4而與半導體圖案124的汲極摻雜區Q2電性連接；源極10S透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V5而與半導體圖案126的源極摻雜區R3電性連接；汲極10D透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa與第二子層IIb中的接觸窗V6而與半導體圖案126的汲極摻雜區Q3電性連接。另外，在本實施方式中，汲極20D與源極10S為相連接且連續的導體圖案，亦即汲極20D與源極10S彼此電性連接。
另一方面，請同時參照圖4，在本實施方式中，源極S1與資料線DL為一連續的導體圖案，源極S1舉例可為資料線DL的一部份，源極20S與讀出線RL為一連續的導體圖案，源極20S舉例可為讀出線RL的一部份，且汲極10D與感測訊號線BL為一連續的導體圖案，汲極10D舉例可為感測訊號線BL的一部份。因此，第二導體層M2可更包括資料線DL、讀出線RL及感測訊號線BL。值得一提的是，請參照圖4，感測訊號線BL透過接觸窗V7而與導體圖案MP2電性連接。進一步而言，導體圖案MP2可與閘極10G相接觸，因此感測訊號線BL與閘極10G電性連接。
在本實施方式中，基於導電性的考量，第二導體層M2的材質一般是金屬材料，例如（但不限於）：鋁、鉬、鈦、金、銦、錫或其組合。然而，本發明並不限於此，在其他實施方式中，第二導體層M2的材質也可例如是（但不限於）：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物等的其他導電材料，或是金屬材料與前述其它導電材料的堆疊層。另外，在本實施方式中，第二導體層M2可透過微影蝕刻製程而形成。
值得一提的是，於此，在基底110上完成了主動元件T1、感測元件10及開關元件20的製作，其中主動元件T1包括具有源極摻雜區R1、汲極摻雜區Q1及通道區C1的半導體圖案122、閘極G1、源極S1和汲極D1；感測元件10包括具有源極摻雜區R3、汲極摻雜區Q3及通道區C3的半導體圖案126、閘極10G、源極10S和汲極10D；開關元件20包括具有源極摻雜區R2、汲極摻雜區Q2及通道區C2的半導體圖案124、閘極20G、源極20S和汲極20D。
從另一觀點而言，在本實施方式中，主動元件T1、感測元件10及開關元件20皆具有頂閘極式薄膜電晶體的結構。另外，如前文所述，半導體層120的材質可包括多晶矽，因此主動元件T1、感測元件10及開關元件20可以是低溫多晶矽薄膜電晶體。另外，如前文所述，汲極10D與感測訊號線BL可為一連續的導體圖案，因此感測元件10與感測訊號線BL電性連接。另外，如前文所述，汲極20D與源極10S彼此電性連接，因此感測元件10與開關元件20電性連接。另外，如前文所述，閘極G1、閘極20G與掃描線SL為一連續的導體圖案，因此主動元件T1與開關元件20電性連接。
接著，請參照圖3J，於閘極10G以及層間絕緣層II上形成平坦層PL，以提供保護主動元件T1、感測元件10及開關元件20的功能或是平坦化的功能。在本實施方式中，平坦層PL的材質可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料例如是（但不限於）：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層；有機材料例如是（但不限於）：聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂等高分子材料。在本實施方式中，平坦層PL為單一膜層，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，平坦層PL也可以由多個膜層堆疊而成。另外，在本實施方式中，平坦層PL可利用物理氣相沉積法、化學氣相沉積法或光阻塗佈法全面性地沉積在基底110上。
接著，於平坦層PL上形成共用電極CM。詳細而言，共用電極CM具有開口O以暴露出部分的平坦層PL。另外，共用電極CM電性連接至共用電壓Vcom。在本實施方式中，共用電極CM的材質可包括透明金屬氧化物導電材料，例如包括（但不限於）：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、或銦鍺鋅氧化物。另外，在本實施方式中，共用電極CM可透過微影蝕刻製程而形成。
接著，請同時參照圖3K及圖4，於平坦層PL及共用電極CM上形成絕緣層IL2。詳細而言，絕緣層IL2覆蓋共用電極CM且填入開口O。在本實施方式中，絕緣層IL2的材質可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料例如是（但不限於）：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層；有機材料例如是（但不限於）：聚醯亞胺系樹脂、環氧系樹脂或壓克力系樹脂等高分子材料。在本實施方式中，絕緣層IL2為單一膜層，但本發明並不限於此。在其他實施方式中，絕緣層IL2也可以由多個膜層堆疊而成。另外，在本實施方式中，絕緣層IL2可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在平坦層PL及共用電極CM上。
接著，形成與汲極D1電性連接的畫素電極PE。詳細而言，在本實施方式中，畫素電極PE透過形成在平坦層PL與絕緣層IL2中的接觸窗V8而與主動元件T1的汲極D1電性連接。另外，在本實施方式中，畫素電極PE可包括外框C以及與外框C連接的多個條狀電極E，其中兩相鄰的條狀電極E之間、以及外框C與條狀電極E之間具有狹縫ST。也就是說，畫素電極PE可為經圖案化的電極。另外，在本實施方式中，畫素電極PE與共用電極CM構成電容器Cst1，而位於畫素電極PE與共用電極CM之間的絕緣層IL2則作為電容器Cst1的電容絕緣層。
在本實施方式中，畫素電極PE的材質可包括透明金屬氧化物導電材料，例如包括（但不限於）：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、或銦鍺鋅氧化物。另外，在本實施方式中，畫素電極PE可透過微影蝕刻製程而形成。
於此，將可完成第一實施方式之觸控顯示裝置100的子像素單元P1的製作，其中子像素單元P1包括主動元件T1、感測元件10、開關元件20、畫素電極PE及電容器Cst1。本實施方式的觸控顯示裝置100可採用視角高清晰（Advanced Hyper-Viewing Angle，AHVA）或邊際場切換式（fringe field switching，FFS）等技術。另外，為了清楚繪示觸控顯示裝置100中各構件的配置關係以及方便說明，圖4省略繪示了基底110、遮蔽層SM、絕緣層IL1、層間絕緣層II、平坦層PL以及絕緣層IL2。
值得一提的是，發明人發現材質包括透明金屬氧化物導電材料的閘極在經歷快速熱回火製程後，可能發生金屬原子（例如銦）還原析出而導致透光性不佳的問題，或者發生剝離而導致結構穩定性不佳的問題，發明人也發現若調整快速熱回火製程的條件將使得透明閘極不易發生金屬原子還原析出及剝離的現象，導致半導體層氫化及活化不足而使得的薄膜電晶體的載子移動率（mobility）降低。有鑑於此，在本實施方式之觸控顯示裝置100的製造方法中，閘極10G是在回火製程130執行完成後才形成，以及回火製程130是在層間絕緣層II形成後才執行，藉此不但使得半導體層120能有效地被氫化及活化，還使得閘極10G不會發生金屬原子還原析出及剝離的現象。如此一來，在本實施方式的觸控顯示裝置100中，感測元件10能夠具有良好的載子移動率、光通量及結構穩定性，藉此使得感測元件10具有良好的感測性能。
進一步，藉由以下實驗可證實，本實施方式的觸控顯示裝置100具有穩定的電性表現。如圖5所示，進行電性測試的方式為對設置在具有多個觸控顯示單元X之母板1000的九個測試元件（Test Key）K1~K9進行電性測試，其中測試元件K1~K9與多個觸控顯示單元X同時形成並具有與畫素單元U相同的結構，因此藉由量測測試元件K1~K9之電性來了解畫素單元U之電性表現。詳細而言，電性測試的條件為施加10伏特的汲極電壓，而電性測試結果如圖6所示。值得一提的是，在進行電性測試後，母板1000會經由切割製程將觸控顯示單元X切割下來以形成多個觸控顯示裝置100。由圖6可知，由九個測試元件K1~K9所得出的電流-電壓關係曲線之間的重疊性極佳。由於測試元件K1~K9與觸控顯示單元X同時形成，且母板1000經切割製程後會形成多個觸控顯示裝置100，故此結果證實，即使經由母板來製造多個本發明的觸控顯示裝置仍可使得本發明的觸控顯示裝置具有良好的電性結果，製程良率及均勻性。
另外，根據圖1以及前述所有步驟（即圖3A至圖3K）的描述，任何所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，在觸控顯示裝置100中，子像素單元P2的主動元件T2及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構，子像素單元P3的主動元件T3及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構。詳細而言，在本實施方式之觸控顯示裝置100的製造方法中，閘極G2、閘極G3與閘極G1是在同一道微影蝕刻製程中形成；源極S2~S3、汲極D2~D3與源極S1、汲極D1是在同一道微影蝕刻製程中形成；子像素單元P2~P3中的畫素電極與子像素單元P1中的畫素電極PE是在同一道微影蝕刻製程中形成。
另外，在本實施方式中，畫素電極PE的構型不以圖4中所繪者為限。也就是說，畫素電極PE可以是任何所屬技術領域中具有通常知識者所周知的應用於視角高清晰或邊際場切換式等技術中的任一種構型的電極。舉例而言，雖然圖4中繪示條狀電極E呈垂直直線型，但在其他實施方式中，條狀電極E也可以呈「ㄍ」字型、波浪型、「二」字型或其他適合的形狀。舉另一例而言，雖然圖3中繪示畫素電極PE具有三條條狀電極E，但在其他實施方式中，條狀電極E的數量可根據實際上顯示面板的需求而調整。舉另一例而言，雖然圖4中繪示外框C為口字形，但在其他實施方式中，外框C也可以呈ㄇ字形、L形、一字形或其他適合的形狀。
圖7A至圖7D為本發明的第二實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。其中，圖7A為接續圖3H之後所進行的步驟。也就是說，圖7A至圖7D的剖面位置可參考圖4中之剖線A-A’及剖線B-B’的位置。在此必須說明的是，第二實施方式沿用了第一實施方式的元件符號與部分內容，其中採用相同或相似的符號來表示相同或相似的構件、膜層，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考第一實施方式，下述第二實施方式將不再重複贅述。以下，將針對第二實施方式與第一實施方式之間的差異處進行說明。
首先，請參照圖7A，於閘極10G以及層間絕緣層II上形成保護層GL，以覆蓋閘極10G。在本實施方式中，保護層GL的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群。另外，在本實施方式中，保護層GL的厚度約為500埃至4000埃。在一實施方式中，保護層GL的材質為氧化矽且厚度約為500埃至4000埃。在另一實施方式中，保護層GL的材質為氮化矽且厚度約為500埃至4000埃。另外，在本實施方式中，保護層GL可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在閘極10G以及層間絕緣層II上。
接著，請參照圖7B，於基底110上形成第二導體層M2，其中第二導體層M2包括源極S1、汲極D1、源極20S、汲極20D、源極10S及汲極10D。詳細而言，在本實施方式中，源極S1透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V9而與半導體圖案122的源極摻雜區R1電性連接；汲極D1透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V10而與半導體圖案122的汲極摻雜區Q1電性連接；源極20S透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V11而與半導體圖案124的源極摻雜區R2電性連接；汲極20D透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V12而與半導體圖案124的汲極摻雜區Q2電性連接；源極10S透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V13而與半導體圖案126的源極摻雜區R3電性連接；汲極10D透過形成在閘絕緣層GI、第一子層IIa、第二子層IIb及保護層GL中的接觸窗V14而與半導體圖案126的汲極摻雜區Q3電性連接。
值得一提的是，在本實施方式中，在形成第二導體層M2的過程中，閘極10G被保護層GL所覆蓋，藉此可避免閘極10G與第二導體層M2之間因製程誤差而導致彼此接觸所發生的短路現象。
另外，於此，在基底110上完成了主動元件T1、感測元件10及開關元件20的製作，其中主動元件T1包括具有源極摻雜區R1、汲極摻雜區Q1及通道區C1的半導體圖案122、閘極G1、源極S1和汲極D1；感測元件10包括具有源極摻雜區R3、汲極摻雜區Q3及通道區C3的半導體圖案126、閘極10G、源極10S和汲極10D；開關元件20包括具有源極摻雜區R2、汲極摻雜區Q2及通道區C2的半導體圖案124、閘極20G、源極20S和汲極20D。
接著，請參照圖7C，於第二導體層M2以及保護層GL上形成平坦層PL後，於平坦層PL上形成共用電極CM。詳細而言，在本實施方式中，平坦層PL與保護層GL直接接觸。
接著，請參照圖7D，於平坦層PL及共用電極CM上形成絕緣層IL2後，形成與汲極D1電性連接的畫素電極PE。
於此，將可完成第二實施方式之觸控顯示裝置200的子像素單元P1的製作，其中子像素單元P1包括主動元件T1、感測元件10、開關元件20、畫素電極PE及電容器Cst1。本實施方式的觸控顯示裝置200可採用視角高清晰或邊際場切換式等技術。
基於第一及第二實施方式的內容可知，在觸控顯示裝置200的製造方法中，透過閘極10G是在回火製程130執行完成後才形成，以及回火製程130是在層間絕緣層II形成後才執行，藉此不但使得半導體層120能有效地被氫化及活化，還使得閘極10G不會發生金屬原子還原析出及剝離的現象。如此一來，在觸控顯示裝置200中，感測元件10能夠具有良好的載子移動率、光通量及結構穩定性，藉此使得感測元件10具有良好的感測性能。
另外，基於圖1、第一及第二實施方式的內容可知，任何所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，在觸控顯示裝置200中，子像素單元P2的主動元件T2及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構，子像素單元P3的主動元件T3及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構。詳細而言，在本實施方式之觸控顯示裝置200的製造方法中，閘極G2、閘極G3與閘極G1是在同一道微影蝕刻製程中形成；源極S2~S3、汲極D2~D3與源極S1、汲極D1是在同一道微影蝕刻製程中形成；子像素單元P2~P3中的畫素電極與子像素單元P1中的畫素電極PE是在同一道微影蝕刻製程中形成。
圖8A至圖8E為本發明的第三實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。其中，圖8A為接續圖3G之後所進行的步驟。也就是說，圖8A至圖8E的剖面位置可參考圖4中之剖線A-A’及剖線B-B’的位置。在此必須說明的是，第三實施方式沿用了第一實施方式的元件符號與部分內容，其中採用相同或相似的符號來表示相同或相似的構件、膜層，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考第一實施方式，下述第三實施方式將不再重複贅述。以下，將針對第三實施方式與第一實施方式之間的差異處進行說明。
首先，請參照圖8A，於基底110上形成第二導體層M2，其中第二導體層M2包括源極S1、汲極D1、源極20S、汲極20D、源極10S及汲極10D。
值得一提的是，於此，在基底110上完成了主動元件T1及開關元件20的製作，其中主動元件T1包括具有源極摻雜區R1、汲極摻雜區Q1及通道區C1的半導體圖案122、閘極G1、源極S1和汲極D1；開關元件20包括具有源極摻雜區R2、汲極摻雜區Q2及通道區C2的半導體圖案124、閘極20G、源極20S和汲極20D。
接著，於第二導體層M2上形成保護層GL2，以覆蓋第二導體層M2。在本實施方式中，保護層GL2的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群。另外，在本實施方式中，保護層GL2的厚度約為500埃至4000埃。在一實施方式中，保護層GL2的材質為氧化矽且厚度約為500埃至4000埃。在另一實施方式中，保護層GL2的材質為氮化矽且厚度約為500埃至4000埃。另外，在本實施方式中，保護層GL2可利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法全面性地沉積在第二導體層M2上。
接著，請參照圖8B，形成閘極10G於閘極預定區GR3。在本實施方式中，閘極10G是形成在保護層GL2之上。
值得一提的是，在本實施方式中，在形成閘極10G的過程中，第二導體層M2被保護層GL2所覆蓋，藉此可避免閘極10G與第二導體層M2之間因製程誤差而導致彼此接觸所發生的短路現象。
另外，於此，在基底110上完成了感測元件10的製作，其中感測元件10包括具有源極摻雜區R3、汲極摻雜區Q3及通道區C3的半導體圖案126、閘極10G、源極10S和汲極10D。
接著，請參照圖8C，於閘極10G以及保護層GL2上形成平坦層PL後，於平坦層PL上形成共用電極CM。詳細而言，在本實施方式中，平坦層PL與保護層GL2及閘極10G直接接觸。
接著，請參照圖8D，於平坦層PL及共用電極CM上形成絕緣層IL2後，形成與汲極D1電性連接的畫素電極PE。
於此，將可完成第三實施方式之觸控顯示裝置300的子像素單元P1的製作，其中子像素單元P1包括主動元件T1、感測元件10、開關元件20、畫素電極PE及電容器Cst1。本實施方式的觸控顯示裝置300可採用視角高清晰或邊際場切換式等技術。
基於第一及第三實施方式的內容可知，在觸控顯示裝置300的製造方法中，透過閘極10G是在回火製程130執行完成後才形成，以及回火製程130是在層間絕緣層II形成後才執行，藉此不但使得半導體層120能有效地被氫化及活化，還使得閘極10G不會發生金屬原子還原析出及剝離的現象。如此一來，在觸控顯示裝置300中，感測元件10能夠具有良好的載子移動率、光通量及結構穩定性，藉此使得感測元件10具有良好的感測性能。
另外，基於圖1、第一及第三實施方式的內容可知，任何所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，在觸控顯示裝置300中，子像素單元P2的主動元件T2及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構，子像素單元P3的主動元件T3及畫素電極分別與子像素單元P1的主動元件T1及畫素電極PE可具有相同或相似的架構。詳細而言，在本實施方式之觸控顯示裝置300的製造方法中，閘極G2、閘極G3與閘極G1是在同一道微影蝕刻製程中形成；源極S2~S3、汲極D2~D3與源極S1、汲極D1是在同一道微影蝕刻製程中形成；子像素單元P2~P3中的畫素電極與子像素單元P1中的畫素電極PE是在同一道微影蝕刻製程中形成。
綜上所述，在上述實施方式之觸控顯示裝置的製造方法中，透過感測元件的閘極是在回火製程執行完成後才形成，以及回火製程是在層間絕緣層形成後才執行，藉此不但使得半導體層能有效地被氫化及活化，還使得感測元件的閘極不會發生金屬原子還原析出及剝離的現象。如此一來，在本發明的觸控顯示裝置中，感測元件能夠具有良好的載子移動率、光通量及結構穩定性，藉此使得感測元件具有良好的感測性能。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧感測元件
10D、20D、D1、D2、D3‧‧‧汲極
10G、20G、G1、G2、G3‧‧‧閘極
10S、10S、S1、S2、S3‧‧‧源極
20‧‧‧開關元件
100、200、300‧‧‧觸控顯示裝置
110‧‧‧基底
120‧‧‧半導體層
122、124、126‧‧‧半導體圖案
130‧‧‧回火製程
1000‧‧‧母板
BL‧‧‧感測訊號線
C‧‧‧外框
C1~C3‧‧‧通道區
CM‧‧‧共用電極
Cst1~Cst3‧‧‧電容器
DL1~DL3‧‧‧資料線
E‧‧‧條狀電極
GI‧‧‧閘絕緣層
GL、GL2‧‧‧保護層
GR1~GR3‧‧‧閘極預定區
II‧‧‧層間絕緣層
IIa‧‧‧第一子層
IIb‧‧‧第二子層
IL1、IL2‧‧‧絕緣層
K1~K9‧‧‧測試元件
M1‧‧‧第一導體層
M2‧‧‧第二導體層
MP、MP2‧‧‧導體圖案
O‧‧‧開口
P1~P3‧‧‧子像素單元
PE‧‧‧畫素電極
PL‧‧‧平坦層
Q1~Q3‧‧‧汲極摻雜區
R1~R3‧‧‧源極摻雜區
RL‧‧‧讀出線
SL‧‧‧掃描線
SM‧‧‧遮蔽層
SM1~SM3‧‧‧遮蔽圖案
ST‧‧‧狹縫
T1~T3‧‧‧主動元件
U‧‧‧畫素單元
V1~V14‧‧‧接觸窗
Vcom‧‧‧共用電壓
X‧‧‧觸控顯示單元
圖1為本發明的一實施方式的觸控顯示裝置的局部等效電路圖。 圖2為本發明的一實施方式的觸控顯示裝置測出的指紋資訊的示意圖。 圖3A至圖3K為本發明的第一實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。 圖4為本發明的第一實施方式的觸控顯示裝置的局部上視示意圖。 圖5為進行電性測試的母板的上視示意圖。 圖6為圖5中的九個測試元件K1~K9之電流-電壓關係曲線圖。 圖7A至圖7D為本發明的第二實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。 圖8A至圖8D為本發明的第三實施方式的觸控顯示裝置之製造流程的剖面示意圖。

Claims (12)

  1. 一種觸控顯示裝置的製造方法，包括： 形成一感測元件於一基底上，形成該感測元件的方法包括： 形成一半導體層於該基底上，該半導體層包括該感測元件的一半導體圖案； 形成一閘絕緣層於該半導體層上； 形成一第一導體層於該閘絕緣層上； 形成一層間絕緣層於該閘絕緣層上； 執行一回火製程； 於執行該回火製程後，移除位於一閘極預定區的該層間絕緣層； 移除位於該閘極預定區的該第一導體層； 形成閘極於該閘極預定區；以及 形成一第二導體層，其中該第二導體層包括該感測元件的一源極及一汲極，該感測元件的該源極及該汲極分別與該感測元件的該半導體圖案電性連接；以及 形成一感測訊號線與該感測元件電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中該層間絕緣層包括： 一第一子層；以及 一第二子層，配置於該第一子層上，其中該第一子層與該第二子層的材質不相同，且該第一子層與該第二子層的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中該第一子層的材質為氮化矽且厚度約為500埃至4000埃，該第二子層的材質為氧化矽且厚度約為500埃至4000埃。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中於形成該閘極之後，更包括： 形成一保護層於該閘極以及該層間絕緣層上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中該保護層的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群，該保護層的厚度約為500埃至4000埃。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中於形成該閘極之前，更包括： 形成一保護層於該第二導體層上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中該保護層的材質選自由氮化矽及氧化矽所構成的族群，該保護層的厚度約為500埃至4000埃。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置的製造方法，更包括： 形成一開關元件於該基底上，其中該開關元件與該感測元件電性連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的觸控顯示裝置的製造方法，更包括： 形成一主動元件於該基底上，其中該主動元件與該開關元件電性連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中： 該感測元件的該半導體圖案、該開關元件的一半導體圖案、及該主動元件的一半導體圖案構成該半導體層； 該感測元件的該源極及該汲極、該開關元件的一源極及一汲極、該主動元件的一源極及一汲極、該感測訊號線、一讀出線以及一資料線構成該第二導體層；以及 於形成該第一導體層於該閘絕緣層上時，位於該閘極預定區的一導體圖案、該開關元件的一閘極、該主動元件的一閘極、以及一掃描線構成該第一導體層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的觸控顯示裝置的製造方法，其中該感測元件的該汲極及該閘極與該感測訊號線電性連接，該感測元件的該源極與該開關元件的該汲極電性連接，該開關元件的該閘極與該掃描線電性連接，該開關元件的該源極與該讀出線電性連接，該主動元件的該閘極與該掃描線電性連接，該主動元件的該源極與該資料線電性連接。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的觸控顯示裝置的製造方法，更包括： 形成一畫素電極與該主動元件的該汲極電性連接。
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