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TWI638301B - 內嵌式觸控液晶顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

內嵌式觸控液晶顯示裝置及其製造方法 Download PDF

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TWI638301B
TWI638301B TW106133451A TW106133451A TWI638301B TW I638301 B TWI638301 B TW I638301B TW 106133451 A TW106133451 A TW 106133451A TW 106133451 A TW106133451 A TW 106133451A TW I638301 B TWI638301 B TW I638301B
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表宗尚
申澈相
車帝憲
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南韓商Lg顯示器股份有限公司
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Abstract

本發明揭露一種內嵌式觸控LCD裝置及其製造方法。該內嵌式觸控LCD裝置可以通過一薄膜電晶體基板實現螢幕顯示和螢幕觸控,該薄膜電晶體基板的面積大於一彩色濾光片基板的面積,從而提高了觸控性能和ESD性能,並簡化了製造程序和降低了製造成本。

Description

內嵌式觸控液晶顯示裝置及其製造方法
本發明涉及一種液晶顯示裝置,更具體地,涉及一種內嵌式觸控液晶顯示裝置及一種製造該內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法。
近來,鑒於陰極射線管(CRT)的缺點,已經開發了能夠減少顯示裝置的重量和體積的各種類型的平板顯示裝置。這些平板顯示裝置的示例可以包括液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、電漿顯示面板(PDP)、電致發光(EL)裝置等等。
由於這些平板顯示裝置薄型化、輕量化,因此被廣泛地用作行動通信終端或可擕式資訊處理裝置中的顯示裝置。特別是,在可擕式或行動裝置中,對於更薄更輕且具有較低功耗的顯示面板的需求已經增加。
平板顯示裝置使用用於向顯示面板的閘極線提供掃描信號的閘極驅動電路和用於向資料線提供資料電壓的資料驅動電路來顯示影像。例如,耦合到該顯示面板的資料線的資料驅動器可以以捲帶式自動接合(TAB)方式佈置在顯示面板的上部的一側上。此外,耦合到顯示面板的閘極線的閘極驅動器可以以TAB方式佈置在顯示面板的左部的一側上。
在配置與顯示面板分離的閘極驅動器和資料驅動器以及將它們耦合到顯示面板的方法中,需要安裝區域,並因此作為顯示面板的邊界區域的邊框區域不可避免地佔據了一大部分。隨著對平板顯示裝置的需求的增加,與平板顯示裝置相關的技術已經開發出來,平面顯示裝置在美觀方面的外觀設計或各種要求也有所增加。
作為這些要求之一,當觀察平板顯示裝置時,能夠使佔據平板顯示裝置表面的四邊的黑色邊界即邊框區域最小化,對於平板顯示裝置的這個需求增加了。
同時,已經提出了觸控式螢幕技術作為操作平板顯示裝置的技術。
典型的觸控顯示面板包括觸控面板和疊加在該觸控面板上的顯示單元。這種觸控面板被設計為操作介面。
該觸控面板是如此透明,使得由顯示單元產生的影像可以直接被使用者所見而不被該觸控面板隱藏。以這種方式,該觸控面板是如此透明,以至於影像可以直接被使用者所見。
然而,上述一般的觸控面板技術可能會造成觸控顯示面板的重量和厚度增加,透光率降低,並且觸控顯示面板的反射率和霧度比增加。
因此,提出了外嵌式和內嵌式的觸控技術來解決上述現有觸控技術的缺點。
該外嵌式技術中之一種是藉由在彩色濾光片基板的後表面上佈置感測器來形成完整的彩色濾光片基板。
此外,另一種外嵌式技術是在薄膜上佈置觸控感測器,並將該薄膜附接到兩個基板的薄膜電晶體基板上。
此外,內嵌式技術被配置以將感測器佈置在液晶顯示面板的單元結構中。目前,存在三種主要的內嵌式技術,即電阻式、電容式、和光學觸控技術。電阻式觸控技術使用兩個導電基板和介於兩個基板之間的公共電極的電壓變化,以便確定在觸控顯示面板上的觸控位置。
下面將參照第1圖和第2圖描述使用根據先前技術的這種內嵌式觸控技術的內嵌式觸控LCD裝置。
第1圖是根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置的示意截面圖。
第2圖是示意性地說明第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的資料線和觸控線以非雙倍速率驅動(非DRD)形式不彼此交替佈置的結構的圖式。
如第1圖所示,內嵌式觸控LCD裝置包括:薄膜電晶體基板11;彩色濾光片基板51,設置在薄膜電晶體基板11上而與薄膜電晶體基板11以預定間隔隔開;以及液晶層61,形成在薄膜電晶體基板11與彩色濾光片基板51之間。
這裡,第一保護層23形成在包括薄膜電晶體(圖中未顯示)的基板的整個表面上,並且平坦化層25形成在第一保護層23上。
與該薄膜電晶體電耦合的像素電極27形成在平坦化層25上。
觸控線29形成在設置在平坦化層25上的第二保護層28上。
此外,與像素電極27重疊並與觸控線29耦合的複數個公共電極35形成在設置在第二保護層28上的層間絕緣層31上。
同時,用於阻擋向像素區域以外的區域傳輸光的黑色矩陣53形成在設置在薄膜電晶體基板11上的彩色濾光片基板51上,並且紅色、綠色、和藍色彩色濾光片55形成在彩色濾光片基板51的像素區域內。
此外,具有高電阻值的透明導電層57形成在彩色濾光片基板51的整個表面上,以藉由觸摸彩色濾光片基板51的表面來實現觸控性能。這裡,導電層57被用作替代現有之具有低電阻值的氧化銦錫(ITO)的觸控材料層以便防止手指電容器發生靜電。
再者,液晶層61被插入在彼此附接的薄膜電晶體基板11與彩色濾光片基板51之間。
如第1圖和第2圖所示,根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置被配置為非交替(非雙倍速率驅動(非DRD))結構,並且資料線21與觸控線29彼此重疊。
又,由於根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置將彩色濾光片基板51的整個表面用作觸控表面,所以具有高電阻值的導電層57形成在彩色濾光片基板51的整個表面上,以形成手指電容和靜電放電(ESD)路徑。
此外,由於根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置具有觸控線29與資料線21重疊的結構,所以平坦化層25進一步形成在資料線21與觸控線29之間以減小觸控線29的電阻(負載)。
在使用根據先前技術的上述配置實現的內嵌式LCD裝置中,觸控性能藉由使用高電阻導電層57觸控彩色濾光片基板51的一個表面來實現。
下面將根據先前技術參照第3圖來示意性地描述用於具有上述配置的內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序。
第3圖是說明用於第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序的流程圖。
參考第3圖,根據用於第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的先前技術的光罩製造程序包括:形成閘極線和閘極電極的第一光罩程序S11;形成主動層、源極電極、和汲極電極的第二光罩程序S12;形成用於露出汲極電極的汲極電極接觸孔的第三光罩程序S13;形成與汲極電極電耦合的像素電極的第四光罩程序S14;形成與資料線垂直重疊的觸控線的第五光罩程序S15;形成在層間絕緣層內的觸控線接觸孔的第六光罩程序S16;以及形成與像素電極重疊並與觸控線耦合的公共電極的第七光罩程序S17。
以這種方式,在已經執行了根據先前技術之用於內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序之後,彩色濾光片基板51的一個表面塗佈有具有高電阻值的透明導電層(參見第1圖中的57),以藉由觸控彩色濾光片基板51的一個表面來實現觸控性能。此時,導電層57在附加的外部製造程序系統下被塗佈,而與製造薄膜電晶體基板和彩色濾光片基板的程序分開。
第4圖是示意性地說明第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的靜電放電(ESD)路徑的圖式。
如第4圖所示,在根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置中,通過具有高電阻值的導電層57、銀(Ag)點部分91、接地端81等,將外部產生的靜電放電到LCD裝置的外部。
以這種方式,根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置,在附加的外部製造程序系統下,彩色濾光片基板的後表面塗佈有具有高電阻值的導電層,這個程序獨立於製造薄膜電晶體基板和彩色濾光片基板程序,從而導致由彩色濾光片基板後表面上的有機材料引起的塗佈斑點。
因此,在先前技術中,由於另外需要單獨的蝕刻和清潔程序等以消除這種塗佈斑點,所以由於額外需要的程序會增加製造程序的數量。
又,在先前技術中,由於在彩色濾光片基板上形成具有高電阻值的透明導電層代替現有的ITO,因為透明導電層而產生靜電點,從而ESD防止特性降低,並且因此生產率和觸控靈敏度惡化。
此外,由於手指與公共電極之間的距離(參見第1圖的d1)被延長,所以手指電容值(參見第1圖的C1)減小,並且公共電極的面積小,因此當感測到手指觸控時,觸控靈敏度降低。
此外,在先前技術中,觸控線被設置為與資料線重疊,從而增加了觸控線電阻(負載)。為了防止這種情況,需要平坦化層,從而增加了製造程序的數量。
特別地,由於先前技術採用應形成單獨的金屬層以形成觸控線並且資料線與觸控線重疊的結構,所以應增加在資料線與觸控線之間形成厚平坦化層的程序,以便降低觸控線的電阻,因此導致整個製造程序複雜,並增加製造成本。
再者,當根據先前技術製造內嵌式觸控LCD裝置時,需要大約七個製造光罩以形成至少一閘極、一源極/一汲極、一汲極接觸孔、一像素電極、一觸控線、一觸控線接觸孔、和一公共電極,因此增加了與光罩數量成比例的面板製造程序的數量和製造成本。
本發明的各種實施例涉及一種內嵌式觸控LCD裝置及其製造方法,其中通過薄膜電晶體基板實現螢幕顯示和螢幕觸控,該薄膜電晶體基板的面積大於彩色濾光片基板的面積,從而提高觸控性能和ESD性能。
本發明的各種實施例涉及一種內嵌式觸控LCD裝置及其製造方法,其中藉由採用四側無邊配置/設計去除用於觸控之現有的高電阻透明導電層,從而簡化了製造程序並降低了製造成本。
本發明的各種實施例涉及一種內嵌式觸控LCD裝置及其製造方法,其藉由減少手指與公共電極之間的距離來增加手指電容,從而提高了在感測手指觸控時的觸控靈敏度,並增強了ESD特性。
本發明的各種實施例涉及一種內嵌式觸控LCD裝置及其製造方法,其中電阻添加到與面板的ESD路徑耦合的印刷電路板的接地線上,從而,即使ITO施加到彩色濾光片基板的後表面,也可以確保觸控性能,並且可以提高ESD特性。
在本發明的一個實施例中,一種無邊內嵌式觸控LCD裝置可以包括:一下基板;一上基板,設置在該下基板上以面向該下基板,該上基板的面積大於該下基板的面積;以及一液晶層,插入在該上基板與該下基板之間。
根據本發明一實施例的內嵌式觸控液晶顯示裝置可以包括:一公共電極,設置在該上基板上;一閘極線和一資料線,設置在該上基板上並被佈置成彼此交叉以界定一像素區域;一觸控線,佈置在該上基板上並平行於該資料線;一薄膜電晶體,設置在該閘極線與該資料線的交叉點處;一保護層,設置在包含該薄膜電晶體的該上基板上,並被配置以暴露該薄膜電晶體的一汲極電極的一部分以及該觸控線和該公共電極的每一個的一部分;一像素電極,設置在該保護層上並耦合到該汲極電極;以及一耦合線,耦合到該觸控線和該公共電極。
該內嵌式觸控液晶顯示裝置進一步可以包括一氮化物絕緣層,設置在該公共電極下方的該上基板上。
該公共電極可以形成為大面積板的形狀。
該公共電極可以形成在該閘極線和該資料線彼此交叉所形成的該像素區域的整個表面上。
該下基板可以是一彩色濾光片基板,而該上基板可以是一薄膜電晶體基板。
一靜電放電路徑可以通過該公共電極和耦合到該公共電極的一印刷電路板的一接地線形成。
該內嵌式觸控液晶顯示裝置還可以包括一電阻,設置在形成該靜電放電路徑的該印刷電路板的該接地線上。
該內嵌式觸控液晶顯示裝置更可以包括一透明導電層,設置在該下基板的後表面上。
一靜電放電路徑可以通過該透明導電層、一銀點部分、和一接地線形成。
在本發明的另一個實施例中,根據本發明的一種製造無邊內嵌式觸控LCD裝置的方法可以包括:提供一下基板;在該下基板上設置一上基板以面向該下基板,該上基板的面積大於該下基板的面積;以及在該上基板與該下基板之間形成一液晶層。
根據本發明一實施例之製造內嵌式觸控LCD裝置的方法可以包括:在該上基板上形成一公共電極;形成彼此交叉設置的一閘極線和一資料線以在該上基板上界定一像素區域;在該上基板上形成平行於該資料線的一觸控線;在該閘極線和該資料線的交叉點處形成一薄膜電晶體;在包括該薄膜電晶體的該上基板上方形成一保護層,該保護層被配置以暴露該薄膜電晶體的一汲極電極的一部分以及該觸控線和該公共電極的每一個的一部分;在該保護層上形成耦合該汲極電極的一像素電極;以及形成耦合到該觸控線和該公共電極的一耦合線。
該方法可以進一步包括在該公共電極下方的該上基板上形成一氮化物絕緣層。
該公共電極可以形成為大面積板的形狀。
該公共電極可以形成在該閘極線和該資料線彼此交叉所形成的該像素區域的整個表面上。
該下基板可以是一彩色濾光片基板,而該上基板可以是一薄膜電晶體基板。
一靜電放電路徑可以通過該公共電極和耦合到該公共電極的一印刷電路板的一接地線形成。
該方法還可以包括在形成該靜電放電路徑的該印刷電路板的該接地線上提供一電阻。
該方法更可以包括在該下基板的後表面上形成一透明導電層。
一靜電放電路徑可以通過該透明導電層、一銀點部分、和一接地線形成。
可以通過一相同的光罩程序同時進行在該保護層上形成耦合到該汲極電極的該像素電極以及形成耦合到該觸控線和該公共電極的該耦合線。
可以通過一相同的光罩程序同時進行形成該資料線和在該上基板上形成與該資料線平行設置的該觸控線。
11‧‧‧薄膜電晶體基板
21‧‧‧資料線
23‧‧‧第一保護層
25‧‧‧平坦化層
27‧‧‧像素電極
28‧‧‧第二保護層
29‧‧‧觸控線
31‧‧‧層間絕緣層
35‧‧‧公共電極
51‧‧‧彩色濾光片基板
53‧‧‧黑色矩陣
55‧‧‧彩色濾光片
57‧‧‧透明導電層
61‧‧‧液晶層
81‧‧‧接地端
91‧‧‧銀點部分
101‧‧‧上基板
103‧‧‧氮化物絕緣層
105‧‧‧公共電極
107‧‧‧閘極電極
108‧‧‧閘極絕緣層
109‧‧‧主動層
111‧‧‧歐姆接觸層
113‧‧‧資料線
113a‧‧‧源極電極
113b‧‧‧汲極電極
115‧‧‧觸控線
119‧‧‧保護層
121a‧‧‧汲極接觸孔
121b‧‧‧公共電極接觸孔
121c‧‧‧觸控線接觸孔
125‧‧‧像素電極
127‧‧‧耦合線
151‧‧‧下基板
153‧‧‧黑色矩陣
155‧‧‧彩色濾光片層
161‧‧‧液晶層
171‧‧‧手指
181‧‧‧接地線
195‧‧‧放電路徑
201‧‧‧上基板
205‧‧‧公共電極
219‧‧‧保護層
225‧‧‧像素電極
251‧‧‧下基板
257‧‧‧透明導電層
270‧‧‧電阻器
281‧‧‧接地線
291‧‧‧銀點部分
295‧‧‧外部ESD路徑
297‧‧‧外部ESD路徑
310‧‧‧PCB
d1、d2‧‧‧距離
C1、C2‧‧‧手指電容
S11‧‧‧第一光罩程序
S12‧‧‧第二光罩程序
S13‧‧‧第三光罩程序
S14‧‧‧第四光罩程序
S15‧‧‧第五光罩程序
S16‧‧‧第六光罩程序
S17‧‧‧第七光罩程序
S101‧‧‧第一光罩程序
S102‧‧‧第二光罩程序
S103‧‧‧第三光罩程序
S104‧‧‧第四光罩程序
S105‧‧‧第五光罩程序
T‧‧‧薄膜電晶體
第1圖是根據先前技術的內嵌式觸控LCD裝置的示意截面圖。
第2圖是示意性地說明第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的資料線和觸控線以非交替(非DRD)形式佈置的結構的圖式。
第3圖是說明用於第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序的圖式。
第4圖是示意性地說明第1圖的內嵌式觸控LCD裝置的靜電放電(ESD)路徑的圖式。
第5圖是說明根據本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的示意截面圖。
第6圖是示意性地說明根據本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的資料線和觸控線以交替(DRD)形式佈置的結構的圖式。
第7圖是說明根據本發明一實施例用於無邊內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序的流程圖。
第8A圖至第8H圖是說明根據本發明一實施例製造無邊內嵌式觸控LCD裝置的程序的截面圖。
第9圖是示意性地說明根據本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的ESD路徑的圖式。
第10圖是示意性地說明根據本發明另一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的截面圖。
第11圖是示意性地說明根據本發明另一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的ESD路徑的圖式。
在下文中,將參照後附圖式詳細描述根據本發明的無邊液晶顯示器(LCD)裝置的實施例,使得本領域技術人員對本發明可以容易地實現該等實施例。
從下面結合後附圖式的詳細描述中,將更清楚地瞭解本發明的優點和特徵以及實現本發明的方法。然而,本發明不限於稍後將揭示的實施例,而是可以以不同的各種形式來實現。本發明的實施例旨在為本發明所屬領域中具有普通知識的人員完全描述本發明內容,並且僅由所附申請專利範圍界定。應當注意,在整個說明書中使用相同的參考號碼來表示相同或相似的元件。因此,後附圖式中的層和區域的尺寸和相對尺寸可能被誇大以使描述更清楚。
表示元件或層被設置在某個元件或層上的表達係包括其間插入附加層或元件的所有情況,以及元件或層直接設置在特定元件或層上的情況。相反地,表示元件被「直接地」或「正好」設置在某個元件之上的表達意味著在其間沒有插入附加元件或層。
此外,在本文中可以使用諸如「下面」、「在下方」、「…之下」、「…之上」、和「在上方」的空間相對術語如圖所示地輕易地描述一個元件或零件與附加元件或零件之間的相關性。這些空間上的相對術語應被理解為包括除了後附圖式所示的取向之外的元件在使用或操作中的不同取向。例如,如果圖中的這些元件被翻轉,則被描述為在其它元件「下面」或「在下方」的元件將被定向在「其他元件」之上。因此,示例性術語「下面」可以包括上下方向。
本說明書中所使用的術語僅旨在描述具體實施方式,並不意圖限制本發明。在本說明書中,單數表達式包括複數表達式,除非相反的描述在上下文中具體指出。在本說明書中,應當理解,諸如「包括」及/或「包括有」的術語僅用於表示特徵、個數、步驟、操作、元件、部件、或其組合係存在的,而不是旨在排除將存在或添加一個或多個其它特徵、個位、步驟、操作、元件、部分、或其組合的可能性。
第5圖是說明本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的示意截面圖。根據本發明所有實施例的內嵌式觸控LCD裝置的所有元件可操作地耦合和配置。
這裡,第5圖示意性地說明邊緣場切換(FFS)型液晶面板的一部分,其實現影像的方式是在穿透狹縫後使得形成在像素電極與公共電極之間的邊緣場驅動位於像素區域中及在公共電極上的液晶分子。然而,本發明不限於此,而是還可以應用於使用橫向電場的平面內切換(IPS)型LCD裝置,以及FFS類型。
參考第5圖,根據本發明的無邊LCD裝置的特徵在於,上基板101被實現為薄膜電晶體基板,而下基板151被實現為彩色濾光片基板。也就是說,根據本發明的無邊LCD裝置的特徵在於,與先前技術的結構不同,具有相對較大面積的上基板設置在下基板上。這裡,在上基板101上,形成薄膜電晶體以及各種類型的線和電極以界定像素區域,該等薄膜電晶體係開關元件。
此外,可以在下基板151上形成用於顯示諸如紅(R)、綠(G)、和藍(B)的三原色的彩色濾光片層155和用於分隔各個像素區域的黑色矩陣(BM)153。在下基板151的外表面上形成下偏光板。
也就是說,複數條閘極線和資料線113水平和垂直地佈置並界定出複數個像素區域,可以在上基板101上形成薄膜電晶體和像素電極125,該等薄膜電晶體係形成在閘極線和資料線113的交叉區域中的開關元件,而該像素電極125係形成在像素區域中。
此外,當LCD裝置是垂直電場型時,例如扭轉向列(TN)型,公共電極形成在下基板151上,而當LCD裝置是水平電場型時,例如平面內切換 (IPS)或邊緣場切換(FFS)型,像素電極125與公共電極105一起可以形成在上基板101上。
如第5圖所示,氮化物絕緣層103形成在用於形成薄膜電晶體的上基板101上。這裡,氮化物絕緣層103可以藉由阻擋從由諸如銅(Cu)的金屬材料製成的電極線產生的顏色(例如黃色)來改善螢幕顯示特性,從而不顯示黃色。也就是說,當應用翻轉結構時,像素顯示表面改變為薄膜電晶體基板101(代替先前技術中的彩色濾光片基板),並因此在金屬線下方形成氮化物絕緣層103,以改善金屬線的反射亮度。
此外,在絕緣層103上,形成大面積公共電極105。該公共電極105形成為大面積板的形狀。
此外,分別單向延伸且彼此平行間隔開的複數條閘極線和資料線113形成在上基板101上。
又,由閘極電極107、主動層109、歐姆接觸層111、源極電極113a、和汲極電極113b構成的薄膜電晶體T形成在閘極線和資料線113的每一個交叉點處。此時,覆蓋閘極電極107的閘極絕緣層108形成在氮化物絕緣層103上。
此外,觸控線115形成在上基板101上,平行於資料線113。這裡,資料線113和觸控線115以雙倍速率驅動(DRD)形式交替佈置。
然後,保護層119形成在包括薄膜電晶體T的基板的整個表面上。此外,用於暴露汲極電極113b的一部分的汲極接觸孔以及用於分別暴露公共電極105的一部分和對應的觸控線115的一部分的公共電極接觸孔和觸控線接觸孔形成在保護層119中。
又,在保護層119上,形成像素電極125和耦合線127,其中每個像素電極125與公共電極105重疊並通過汲極接觸孔與汲極電極113b電耦合,並且其中每個耦合線127通過公共電極接觸孔和觸控線接觸孔將公共電極105與觸控線115電耦合。
然後,上配向層形成在包括像素電極125和耦合線127的保護層119的整個表面上。
同時,在下基板151上形成用於阻擋向像素區域以外的區域傳輸光的黑色矩陣153。
此外,紅色、綠色、和藍色彩色濾光片155形成在下基板151的像素區域中。這裡,黑色矩陣153形成在紅色、綠色、和藍色彩色濾光片155之間的下基板151上。
再者,ITO可以另外形成在下基板151的後表面上並可進而用於ESD防止,從而增強ESD預防特性。
同時,當上基板101和下基板151彼此附接時,黑色矩陣153被佈置以與上基板101的像素區域以外的區域重疊,該像素區域以外的區域例如在薄膜電晶體T、閘極線和資料線113上方的區域。
在下基板151的後表面上形成能夠使液晶在一定方向上配向的下配向層。
當通過薄膜電晶體T向像素電極125供應資料信號時,邊緣場形成在供應有公共電壓的大面積公共電極105與像素電極125之間,從而在上基板101與下基板151之間水平配向的液晶分子由於介電各向異性而旋轉。因此,通過像素區域的光的透射率根據液晶分子的旋轉度而變化,從而能夠實現灰階標度(漸變)。
以這種方式,根據本發明的無邊內嵌式觸控LCD裝置可以通過用於形成薄膜電晶體的上基板101來實現螢幕顯示和螢幕觸控,該上基板101的面積比用於形成彩色濾光片的下基板151的面積大,從而提高了觸控性能和ESD性能。
此外,本發明可以通過用於形成薄膜電晶體的上基板101來實現螢幕顯示和螢幕觸控,該上基板101的面積大於用於形成彩色濾光片的下基板151的面積,從而提高了觸控性能和ESD性能。
在本發明中,手指171與公共電極105之間的距離d2減小,且兩者間的手指電容C2增加,從而可以增加手指靈敏度。公共電極105上的接觸區域增加,從而當檢測到手指觸控時可以增加觸控靈敏度。
此外,在本發明中,由於觸控線115與像素電極125之間的電容降低,則觸控線115的電阻降低,從而可以提高觸控靈敏度。
第6圖是示意性地說明本發明一實施例的無邊內嵌式觸控LCD裝置的資料線和觸控線以DRD形式交替佈置的圖式。
參考第6圖,根據本發明實施例的內嵌式觸控LCD裝置採用一種高級高平面內切換DRD(AH IPS DRD)結構,其中資料線113和觸控線115以交替(雙倍速率驅動:DRD)結構形成在上基板101上,亦即,一種資料線113和觸控線115彼此交替的結構。
具有上述結構之根據本發明的無邊內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序將在下面參考第7圖進行示意性描述。
第7圖是說明根據本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序的流程圖。
參考第7圖,根據本發明的無邊內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序包括:在用於形成薄膜電晶體的上基板上形成公共電極的第一光罩程序S101;在包含公共電極的上基板上形成閘極電極的第二光罩程序S102;在包含閘極電極的上基板上形成主動層、源極電極、汲極電極、和觸控線的第三光罩程序S103;在覆蓋源極電極、汲極電極、和觸控線的保護層中形成用於暴露汲極電極的汲極接觸孔以及形成用於分別暴露公共電極和觸控線的公共電極接觸孔和觸控線接觸孔的第四光罩程序S104;以及在保護層上形成耦合到汲極電極的像素電極及耦合到公共電極和觸控線的耦合線的第五光罩程序S105。
又,根據本發明的無邊內嵌式觸控LCD裝置的光罩製造程序可以包括在用於形成彩色濾光片的下基板上形成黑色矩陣的光罩程序;以及在由黑色矩陣界定的區域之間的下基板上形成彩色濾光片的光罩程序。
以這種方式,根據本發明的無邊內嵌式觸控LCD裝置可以藉由在形成主動層、源極電極、和汲極電極的同時形成觸控線來省略現有之形成觸控線的光罩程序,並且可以藉由在形成汲極接觸孔的同時形成觸控線接觸孔來省略現有之形成觸控線接觸孔的光罩程序,從而減少製造程序中的光罩的數量,這是在先前技術中所必需的。
同時,下面將參照第8A圖至第8H圖來描述根據本發明製造無邊內嵌式觸控LCD裝置的方法。
第8A圖至第8H圖是說明根據本發明製造無邊內嵌式觸控LCD裝置的程序的截面圖。
第9圖是示意性地說明本發明之無邊內嵌式觸控LCD裝置的ESD路徑的圖式。
根據本發明的無邊LCD裝置的特徵在於:薄膜電晶體基板被實現為上基板101,並且彩色濾光片基板被實現為下基板151。也就是說,根據本發明的無邊LCD裝置的特徵在於,與先前技術不同,具有相對較大面積的上基板設置在下基板之上。這裡,在上基板101上,形成薄膜電晶體以及各種類型的線和電極以界定像素區域,該等薄膜電晶體係開關元件。
首先,如第8A圖所示,氮化物層103沉積在透明上基板101的整個表面上,在該透明上基板上界定有複數個單元像素區域。這裡,氮化物層103可以由從氮化物絕緣材料中選擇的任意一種製成。
這裡,氮化物層103可以藉由阻擋從由諸如銅(Cu)的金屬材料製成的電極線產生的顏色(例如黃色)的顯示來改善螢幕顯示特性,使得不顯示黃色。也就是說,當應用翻轉結構時,像素顯示表面被改變為上基板101(而不是如先前技術中的下基板),並因此氮化物絕緣層103形成在金屬線下方以提高金屬線的反射亮度。
接下來,在氮化物層103上形成第一透明導電材料層之後,藉由使用微影蝕刻(photolithography)技術蝕刻第一透明導電材料層,在氮化物層103上形成大面積的板狀公共電極105。這裡,作為第一透明導電層的材料,使用選自由包括氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)的透明材料所組成的群組中的任何一種材料。
接下來,使用濺鍍法在包括公共電極105的上基板101上沉積第一金屬層之後,藉由使用微影蝕刻技術蝕刻該第一金屬層形成從閘極線垂直延伸的閘極線和閘極電極107。這裡,作為第一金屬層的材料,可以使用選自由包括鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、 鉬-鈦(MoTi)和銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)等的導電性金屬材料所組成的群組中的至少一種材料。
此後,如第8B圖所示,閘極絕緣層108沉積在包括閘極電極107和公共電極105的氮化物層103上。這裡,閘極絕緣層108由諸如氮化矽(SiNx)或氧化矽(SiO2)的絕緣材料製成。
接下來,非晶矽層(a-Si:H)和摻有雜質(n+或p+)的非晶矽層依次層疊在閘極絕緣層108上。在這點上,非晶矽層(a-Si:H)和摻雜有雜質(n+或p+)的非晶矽層可以使用化學氣相沉積(CVD)方法或其它沉積方法來沉積。
然後,藉由使用微影蝕刻技術選擇性地蝕刻非晶矽層(a-Si:H)和摻雜有雜質(n+或p+)的非晶矽層,在形成在閘極電極107上的閘極絕緣層108上形成主動層109和歐姆接觸層111。
接下來,如第8C圖所示,在閘極絕緣層108上形成覆蓋主動層109和歐姆接觸層111二者的第二金屬層。這裡,作為第二金屬層的材料,可以使用選自由鋁(Al)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鉬-鎢(MoW)、鉬-鈦(MoTi)、和銅/鉬-鈦(Cu/MoTi)等的導電性金屬材料所組成的群組中的至少一種材料。
接下來,與佈置成跨越閘極線的資料線113一起,藉由使用微影蝕刻技術選擇性蝕刻第二金屬層形成從資料線113延伸的源極電極113a和與源極電極113a間隔開的汲極電極113b。在這點上,當形成源極電極113a和汲極電極113b時,也蝕刻它們下面的歐姆接觸層111的一部分,並因此源極電極113a和汲極電極113b相對於主動層109的通道區間互相隔開。
此外,在形成資料線113的同時,形成與資料線113平行佈置以與資料線113交替的觸控線115。
此後,如第8D圖所示,由無機絕緣材料之氮化矽(SiNx)或氧化矽(SiO2)製成的保護層119形成在包括源極電極113a和汲極電極113b的基板上。
然後,如第8E圖所示,藉由使用微影蝕刻技術選擇性地蝕刻保護層119,同時形成用於暴露汲極電極113b的一部分的汲極接觸孔121a以及用於分別暴露公共電極105和觸控線115的公共電極接觸孔121b和觸控線接觸孔121c。
接下來,如第8F圖所示,在保護層119上形成第二透明導電材料層之後,藉由使用微影蝕刻技術蝕刻第二透明導電材料層,在保護層119上形成複數個像素電極125和耦合線127。在這點上,作為透明導電材料層的材料,選擇從由包括氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)的透明材料所組成的群組中選出的任何一種材料。
接下來,每個像素電極125通過汲極接觸孔121a與汲極電極113b電耦合,並且每個耦合線127通過公共電極接觸孔121b和觸控線接觸孔121c將公共電極105與觸控線115電耦合。
此外,在包括像素電極125和耦合線127的保護層119上形成上配向層,如此完成用於成形根據本發明的內嵌式LCD裝置的薄膜電晶體陣列的製造上基板的程序。
此後,如第8G圖所示,在附接於薄膜電晶體基板並與上基板101間隔開的下基板151上形成黑色矩陣(BM)153,該薄膜電晶體基板即上基板101,從而阻擋光傳送到除了像素區域之外的區域。
接下來,紅色、綠色、和藍色彩色濾光片155形成在下基板151的像素區域中。這裡,黑色矩陣153設置在紅色、綠色、和藍色彩色濾光片155之間的彩色濾光片陣列基板151上。
此後,當下基板151附接到上基板101時,黑色矩陣153被佈置以與上基板101的像素區域以外的區域重疊,該像素區域以外的區域例如在薄膜電晶體T、閘極線、和資料線113上方的區域。
上配向層形成在彩色濾光片155上,以使液晶沿一定方向排列,並因此完成製造下基板的程序。
接下來,如第8H圖所示,液晶層161形成在上基板101與下基板151之間,從而完成製造根據本發明實施例的內嵌式觸控LCD裝置。
第9圖是示意性地說明本發明一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的ESD路徑的圖式。
參考第9圖,在根據本發明實施例的內嵌式觸控LCD裝置中,通過公共電極105和與公共電極105耦合的印刷電路板(PCB)的接地線181來實現用於外部產生的靜電的放電路徑195。
同時,下面將參照第10圖和第11圖說明根據本發明其它實施例的內嵌式觸控LCD裝置。
第10圖是示意性地說明根據本發明另一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的截面圖。
第11圖是示意性地說明根據本發明另一實施例之無邊內嵌式觸控LCD裝置的ESD路徑的圖式。
參考第10圖和第11圖,根據本發明其他實施例的無邊內嵌式觸控LCD裝置的結構幾乎與根據本發明實施例的無邊內嵌式觸控LCD裝置的結構相同,並且該等實施例之間的差異僅僅在於具有幾十kΩ的電阻器270另外耦合到內嵌式觸控LCD裝置的PCB。
下面將參照第10圖和第11圖描述根據本發明其他實施例的無邊內嵌式觸控LCD裝置。薄膜電晶體基板被實現為上基板201,而彩色濾光片基板被實現為下基板251。也就是說,與先前技術的結構不同,根據本發明的內嵌式觸控LCD裝置的特徵在於具有相對較大面積的上基板設置在下基板上。這裡,在上基板201上,形成薄膜電晶體以及各種類型的線和電極以界定像素區域,該等薄膜電晶體係開關元件。
此外,可以在下基板251上形成用於顯示諸如紅(R)、綠(G)、和藍(B)三原色的彩色濾光片層以及用於分隔各個像素區域的黑色矩陣(BM)。下偏振板形成在下基板251的外表面上。
也就是說,水平和垂直佈置並且界定複數個像素區域的複數條閘極線(圖中未顯示)和資料線、形成在閘極線和資料線的交叉區域中作為開關元件的薄膜電晶體、以及形成在像素區域中的像素電極225可以形成在上基板201上。
此外,當LCD裝置是垂直電場型時,例如扭轉向列(TN)型,公共電極形成在下基板251上,而當LCD裝置是水平電場型時,例如平面內切換(IPS)或邊緣場切換(FFS)型,像素電極225與公共電極205一起可以形成在上基板201上。
又,在上基板201上形成大面積公共電極205。該公共電極205形成為大面積板的形狀。
此外,在上基板201上形成分別單向延伸並且彼此間隔開的複數條閘極線和資料線。
此外,薄膜電晶體形成在閘極線和資料線的交叉點處。
在上基板201上,觸控線被形成以與資料線(圖中未顯示)平行。這裡,資料線和觸控線以雙倍速率驅動(DRD)形式交替佈置。
然後,在包括薄膜電晶體的基板的整個表面上形成保護層219。此外,在保護層219中形成用於暴露汲極電極的一部分的汲極接觸孔、以及用於分別暴露公共電極205的一部分和觸控線的一部分的公共電極接觸孔和觸控線接觸孔。
又,在保護層219上,形成像素電極225和耦合線,其中每個像素電極225與公共電極205重疊,並且通過汲極接觸孔與汲極電極電耦合,以及其中每個耦合線通過公共電極接觸孔和觸控線接觸孔將公共電極205與觸控線電耦合。
然後,上配向層形成在包括像素電極225和耦合線的保護層219的整個表面上。
同時,在下基板251上形成用於阻擋向像素區域以外的區域傳輸光的黑色矩陣。
此外,紅色、綠色、和藍色彩色濾光片形成在下基板251的像素區域中。這裡,黑色矩陣形成在紅色、綠色、和藍色彩色濾光片之間的下基板251上。
同時,當上基板201與下基板251彼此附接時,黑色矩陣被佈置以與上基板201的像素區域以外的區域重疊,該像素區域以外的區域例如在薄膜電晶體、閘極線、和資料線上方的區域。
此外,在下基板201的後表面上形成能夠使液晶在一定方向上配向的下配向層。
同時,電阻器270另外設置在接地線281上,該接地線281提供在與設置在上基板201上的電路單元耦合的PCB 310上。
此外,銀點部分291形成在上基板201和下基板251的側表面上並因此耦合到接地線281。這裡,外部ESD路徑295通過公共電極205和接地線281形成。
此外,由ITO製成的透明導電層257另外形成在下基板251的後表面上。這裡,由於ITO可以應用來防止ESD,因此可以提高防止ESD的性能。在這點上,外部ESD路徑297通過透明導電層257、銀點部分291、和接地線281形成。
以這種方式,當通過薄膜電晶體將資料信號供應給像素電極225時,邊緣場形成在供應有公共電壓的大面積公共電極205與像素電極225之間,使得在上基板201與下基板251之間水平配向的液晶分子由於介電各向異性而旋轉。因此,穿過像素區域的光的透射率根據液晶分子的旋轉度而變化,從而能夠實現灰階標度(漸變)。
如上所述,根據本發明的內嵌式觸控LCD裝置可以通過薄膜電晶體基板實現螢幕顯示和螢幕觸控,該薄膜電晶體基板具有比彩色濾光片基板的面積大的面積,從而提高觸控性能和ESD性能。
此外,本發明的優點在於,可以藉由採用四側無邊配置/設計來消除用於在先前技術中進行觸控的高電阻導電層,從而簡化製造程序並減少製造成本。
此外,本發明的優點在於,在薄膜電晶體基板與閘極線之間附加設置氮化物絕緣材料,從而可以防止顯示從由如銅(Cu)的金屬材料製成的電極線產生的顏色的現象,進而提高螢幕顯示特性。
此外,本發明的優點在於,ITO可以另外形成在彩色濾光片基板的後表面上,並且可以用於防止ESD,從而改善ESD防止特性。
本發明的優點在於,由於手指與公共電極之間的距離減小,手指與公共電極之間的手指電容增加,從而提高手指靈敏度,並且增加了公共電極的接觸面積,從而當感測到手指觸控時提高了觸控靈敏度。
此外,本發明的優點在於,將電阻器添加到耦合到面板的ESD路徑的印刷電路板上的接地線上,因此,即使將ITO施加到彩色濾光片基板的後表面,也可以確保觸控性能,並且可以提高ESD特性。
此外,在先前技術中,由於資料線和觸控線佈置成彼此重疊的結構,觸控線電阻增加,並且基本上形成平坦化層以降低觸控線電阻。相反地,本發明採用了翻轉型雙倍速率驅動(DRD)結構,其中面積具有比彩色濾光片基板的面積大的薄膜電晶體基板被佈置在彩色濾光片基板上,亦即,其中資料線和觸控線彼此不重疊的結構,從而可以省略如先前技術的情況下製造為防止觸控線電阻增加所形成的平坦化層的程序,進而簡化了製造程序並降低了製造成本。
此外,本發明的優點在於,可以藉由在形成主動層、源極電極、和汲極電極的同時形成觸控線來省略形成觸控線的現有光罩程序,而且優點在於可以藉由在形成汲極接觸孔的同時形成觸控線接觸孔來省略形成觸控線接觸孔的現有光罩程序,從而減少了製造程序中的光罩的數量,這是在先前技術中所必需的。
如上所述,儘管已經參考後附圖式描述了實施例,但是本發明並不限於此。
應當理解,上述術語例如「包含」、「包括」或「具有」僅意圖表示存在組分或元件或其組合,並且不意圖排除將存在或添加更多其它組分或元件或其組合的可能性。除非另有定義,否則本文使用的所有術語包括技術或科學術語與本發明所屬領域技術人員通常理解的術語具有相同的含義。與通常使用的字典中定義的術語相同的術語應被解釋為具有與相關技術的語境意義相 同的含義,並且不被解釋為理想或過度形式的含義,除非它們在本說明書中被明確定義。
如上所述,根據本發明的內嵌式觸控LCD裝置可以通過薄膜電晶體基板實現螢幕顯示和螢幕觸控,該薄膜電晶體基板具有比彩色濾光片基板的面積大的面積,從而提高觸控性能和ESD性能。
此外,本發明的優點在於可以藉由採用四側無邊配置/設計來消除用於在先前技術中進行觸控的高電阻導電層,從而簡化了製造程序並減少了製造成本。
此外,本發明的優點在於,在薄膜電晶體基板與閘極線之間附加設置氮化物絕緣材料,從而可以防止顯示從由如銅(Cu)的金屬材料製成的電極線產生的顏色的現象,從而提高螢幕顯示特性。
此外,本發明的優點在於,ITO可以另外形成在彩色濾光片基板的後表面上,並且可以用於防止ESD,從而改善ESD防止特性。
本發明的優點在於,由於手指與公共電極之間的距離的減小,手指與公共電極之間的手指電容增加,從而提高手指靈敏度,並且增加了公共電極的接觸面積,從而在感測到手指觸控時提高了觸控靈敏度。
此外,本發明的優點在於,將電阻器添加到耦合到面板的ESD路徑的印刷電路板上的接地線上,使得即使將ITO施加到彩色濾光片基板的後表面,也可以確保觸控性能,並且可以提高ESD特性。
此外,在先前技術中,由於資料線和觸控線佈置成彼此重疊的結構,所以觸控線電阻增加,並且基本上形成平坦化層以降低觸控線電阻。然而,本發明採用了翻轉型雙倍速率驅動(DRD)結構,其中具有比彩色濾光片基板的面積大的面積的薄膜電晶體基板被佈置在彩色濾光片基板上,即,資料線和觸控線彼此不重疊,從而可以省略如先前技術的情況下製造為防止觸控線電阻增加所形成的平坦化層的程序,從而簡化了製造程序和降低了製造成本。
此外,本發明的優點在於,可以藉由在形成主動層、源極電極和汲極電極的同時形成觸控線來省略形成觸控線的現有光罩程序,以及可以藉由 在形成汲極接觸孔的同時形成觸控線接觸孔來省略形成觸控線接觸孔的現有光罩程序,從而減少了製造程序中的光罩的數量,這是在先前技術中所必需的。
以上描述僅旨在說明性地描述本發明的技術精神,並且本發明所屬領域的技術人員可以在不脫離本發明的基本特徵的情況下實現各種改變和修飾。因此,本發明中公開的實施例僅旨在描述本發明,而不是限制本發明的技術精神,並且本發明的技術精神的範圍不受這些實施例的限制。本發明的範圍應由所附發明申請專利範圍界定,並且所附發明申請專利範圍及其等同物的所有技術精神應被解釋為涵蓋在本發明的範圍內。

Claims (20)

  1. 一種內嵌式觸控液晶顯示裝置,包括:一下基板;一上基板,設置在該下基板上以面對該下基板,該上基板的面積比該下基板的面積大;一公共電極,設置在該上基板上;一閘極線和一資料線,設置在該上基板上並且被佈置成彼此交叉以界定一像素區域;一觸控線,佈置在該上基板上並平行於該資料線;一薄膜電晶體,設置在該閘極線與該資料線的交叉點處;一保護層,設置在包括該薄膜電晶體的該上基板上,並被配置以暴露該薄膜電晶體的一汲極電極的一部分以及該觸控線和該公共電極的每一個的一部分;一像素電極,設置在該保護層上並耦合到該汲極電極;以及一耦合線,耦合到該觸控線和該公共電極。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,進一步包括:一氮化物絕緣層,設置在該公共電極下的該上基板上。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,其中,該公共電極形成為板狀。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,其中,該公共電極形成在該閘極線與該資料線彼此交叉所形成的該像素區域的整個表面上。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,其中,該下基板為一彩色濾光片基板,而該上基板為一薄膜電晶體基板。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,其中,一靜電放電路徑通過該公共電極和耦合到該公共電極的一印刷電路板的一接地線形成。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,還包括:一電阻器,設置在形成該靜電放電路徑的該印刷電路板的該接地線上。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,更包括:一透明導電層,設置在該下基板的一下表面上。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的內嵌式觸控液晶顯示裝置,其中,一靜電放電路徑通過該透明導電層、一銀點部分、和一接地線形成。
  10. 一種製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,包括:提供一下基板和一上基板,該上基板設置在該下基板上以面對該下基板,該上基板的面積大於該下基板的面積;在該上基板上形成一公共電極;形成一閘極線和一資料線,該閘極線和該資料線被佈置成彼此交叉以在該上基板上界定一像素區域;在該上基板上形成與該資料線平行佈置的一觸控線;在該閘極線與該資料線的交叉點處形成一薄膜電晶體;形成一保護層,該保護層被配置以在包括該薄膜電晶體的該上基板上暴露該薄膜電晶體的一汲極電極的一部分以及該觸控線和該公共電極的每一個的一部分;在該保護層上形成耦合到該汲極電極的一像素電極;以及形成耦合到該觸控線和該公共電極的一耦合線。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,進一步包括:在該公共電極之下的該上基板上形成一氮化物絕緣層。
  12. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,該公共電極形成為板狀。
  13. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,該公共電極形成在該閘極線與該資料線彼此交叉所形成的該像素區域的整個表面上。
  14. 根據申請專利範圍第10所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,該下基板為一彩色濾光片基板,而該上基板為一薄膜電晶體基板。
  15. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,一靜電放電路徑通過該公共電極和耦合到該公共電極的一印刷電路板的一接地線形成。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,還包括:在形成該靜電放電路徑的該印刷電路板的該接地線上設置一電阻器。
  17. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,更包括:在該下基板的一下表面上形成一透明導電層。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,通過該透明導電層、一銀點部分、和一接地線形成一靜電放電路徑。
  19. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,通過一相同的光罩程序同時進行所述在該保護層上形成耦合到該汲極電極的該像素電極以及所述形成耦合到該觸控線和該公共電極的該耦合線。
  20. 根據申請專利範圍第10項所述之製造內嵌式觸控液晶顯示裝置的方法,其中,通過一相同的光罩程序同時進行所述形成該資料線以及所述在該上基板上形成與該資料線平行佈置的該觸控線。
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