JP6515543B2 - Touch panel integrated color filter substrate, display device using the same, and information input image display device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、タッチセンシング機能を持つカラーフィルタ基板、それを用いた液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、及びそれらを用いた情報入力画像表示装置に関する。 The present invention relates to a color filter substrate having a touch sensing function, a liquid crystal display using the same, an organic electroluminescence display, and an information input image display using the same.
カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビや液晶表示装置一体型のノートパソコン用として大きな市場を形成するに至っている。通常、液晶表示装置をフルカラーの表示装置とするには、液晶層に対向して赤緑青(RGB)各色のカラーフィルタ層を配置する方法が採られる。 Color liquid crystal display devices have formed a large market for liquid crystal color televisions and notebook computers integrated with liquid crystal display devices. Usually, in order to make a liquid crystal display device a full color display device, a method is adopted in which a color filter layer of each color of red, green and blue (RGB) is disposed opposite to the liquid crystal layer.
一方、液晶表示装置と比較して、薄型、低消費電力、高輝度表示などの特徴を備える有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置が注目されている。 On the other hand, a display device using an organic electroluminescent (EL) element having features such as thinness, low power consumption, and high luminance display as compared to a liquid crystal display device has attracted attention.
有機ELをフルカラーの表示装置として用いる方式はいくつかあるが、RGB各色のカラーフィルタ層を用いる方法も有力である。すなわち、白色に発光する有機EL層を形成し、RGB各色のカラーフィルタを対向して配置することで、三原色を取り出す「白色EL+カラーフィルタ方式」である。この方式では、白色有機EL層を白色以外の着色EL層を直接用いる方式と比較して容易に作製できる点、さらにフルカラー化に必要なカラーフィルタは液晶表示装置用途で技術確立されているという利点がある。 Although there are several methods using organic EL as a full color display device, a method using color filter layers of each color of RGB is also effective. That is, the organic EL layer emitting white light is formed, and color filters of respective colors of RGB are disposed to face each other to extract the three primary colors, which is a “white EL + color filter method”. In this method, the white organic EL layer can be easily manufactured as compared with the method using a colored EL layer other than white directly, and the color filter necessary for full colorization has the advantage that the technology is established in liquid crystal display applications. There is.
上記のように、カラーフィルタは液晶表示装置、有機EL表示装置のいずれにおいてもカラー表示に不可欠な部材であり、表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を担っている。カラーフィルタを構成する要素としては、RGBの着色層の他にブラックマトリクス(BM)がある。BMは、液晶表示装置のコントラスト向上のために各画素間に形成する細い遮光パターンである。 As described above, the color filter is an essential member for color display in both the liquid crystal display device and the organic EL display device, and improves the image quality of the display device and gives the color of each primary color to each pixel. It plays a role. In addition to the colored layers of RGB, there is a black matrix (BM) as an element constituting the color filter. BM is a thin light shielding pattern formed between each pixel to improve the contrast of the liquid crystal display device.
ところで近年、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器に、表示装置の表示面側にタッチパネルを貼付した構成が一般的になりつつある。タッチパネルは、指などのポインターの接触による入力手段として用いられる。タッチパネルのポインターの検出は、そのタッチ部分での静電容量変化により行われる方式が主流である。 By the way, in recent years, a configuration in which a touch panel is attached to a display surface side of a display device on a portable device such as a smartphone or a tablet is becoming general. The touch panel is used as an input unit by the touch of a pointer such as a finger. The method of detecting the pointer on the touch panel is mainly performed by a change in capacitance at the touch portion.
しかしながら、タッチパネルは厚みや重量増加の観点で、表示装置の余分な部材となる。最近では、タッチパネルは、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器に搭載されているが、機器の厚み増加を回避することが難しかった。また、表示装置の解像度を高くして高精細画素としたときに、タッチパネルの入力が困難になることがあった。 However, the touch panel is an extra member of the display device in terms of thickness and weight increase. Recently, touch panels have been installed in portable devices such as smartphones and tablets, but it has been difficult to avoid an increase in thickness of the devices. In addition, when the resolution of the display device is increased to obtain high definition pixels, input on the touch panel may be difficult.
例えば、表示装置の解像度を300ppi(pixel per inch)、さらには、500ppi以上として高精細画素としたとき、画素ピッチは8〜30μm前後となり、微細な入力(例えばペン入力)が必要となる。そのため、入力ペンの筆圧やペン先に必要な解像度に応え、さらに速い入力への対応、及び高精細化に十分に応えるタッチパネルの実現が望まれている。 For example, when the resolution of the display device is set to 300 ppi (pixel per inch), and further, to 500 ppi or more for high definition pixels, the pixel pitch is about 8 to 30 μm, and a fine input (for example, pen input) is required. Therefore, there is a demand for a touch panel that responds to the input pressure required by the pen pressure and the resolution required for the pen point, and that can cope with faster input and sufficiently meet high definition.
また、タッチパネル式表示装置作製時には、タッチパネル電極とカラーフィルタとを別々の基板に作製し、モジュールにする時に貼り合わせる技術が主流であった。しかしながら、タッチパネルの電極パターン(配線パターン)と、カラーフィルタの電極、BM、配線等のパターンの微妙なズレによるモアレ(干渉縞)の発生や、タッチパネル表面とカラーフィルタ表面との距離により斜め表示で視差が発生する等、表示性能面での問題点があった。そこで、タッチパネル電極とカラーフィルタ基板の貼り合わせ工程の削減と、貼り合わせた時にできる空隙に起因する反射率の増加による表示パネルの透過率低下防止を目的として、タッチパネル電極とカラーフィルタを同一のガラス基板に一体化して形成する技術が検討されている。 Moreover, at the time of touch-panel type display device production, the technology which produces a touch-panel electrode and a color filter in a separate board | substrate, and bonds them when making it into a module was the mainstream. However, due to the occurrence of moiré (interference fringes) due to a slight shift of the electrode pattern (wiring pattern) of the touch panel and the pattern of the color filter electrode, BM, wiring, etc. There is a problem in display performance such as occurrence of parallax. Therefore, the same glass is used for the touch panel electrode and the color filter for the purpose of reducing the step of bonding the touch panel electrode and the color filter substrate and preventing the decrease in transmittance of the display panel due to the increase in reflectance caused by the gap formed when bonding. A technology to be formed integrally with a substrate has been considered.
例えば特許文献1に開示されているように、視認面側(観察者側)から見てガラス基板の裏面側に、タッチパネル電極層とカラーフィルタ層とを順に積層し、前記タッチパネル電極層を透明基板及びTFT(薄膜トランジスタ)用の透明基板に挟まれた表示セルの内部に設ける構造のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板が開発されている。しかしながらこの構造では、タッチパネル電極層とカラーフィルタ層との直接的な接触を避け、タッチパネル電極層による凹凸の影響を回避するためにシールド層を設けており、シールド層形成の工程が増えている。またタッチパネル電極層とBMの位置ずれにより表示パネルの透過率が下がってしまう可能性がある。
For example, as disclosed in
特許文献2は、電極層として反射率の低い光吸収層と導電層との積層構成、及びこの積層構成を備えるタッチパネルを開示している。しかしながら、特許文献2は、カラーフィルタとの一体化について示唆していない。また、特許文献2には、配線パターンの材料としてアルミニウムが例示されている。赤画素、緑画素、青画素やBMの製造工程では、アルカリ現像液を用いたフォトリソグラフィの手法が用いられるが、アルミニウムの金属配線はアルカリ現像液に腐食され、カラーフィルタを形成することが困難である。
また、特許文献2は、電極層の金属を銅(Cu)とすることも開示している。しかし、例えば基板を無アルカリガラスなどのガラス基板としたときに、銅や銅酸化物、銅酸窒化物は基板に対する十分な密着性がなく、セロハンテープなどを貼り付けて剥がす程度の力で簡単に剥がれてしまうため実用的ではない。特許文献2には、電極層を銅としたときの密着性改善の具体的技術は開示されていない。また、銅は経時や熱処理によりその表面に銅の酸化物を形成しやすいが、銅酸化物は導電性にかけるため、タッチパネル用配線として電気的な実装の妨げになりやすい。特許文献2には、実装を考慮したコンタクト抵抗の改善策や、タッチパネル用配線パターン形成手段に関わる技術を開示していない。
特許文献3は、インジウム(In)と錫(Sn)と亜鉛(Zn)の酸化物から成る透明導電膜を開示している。しかしながら、特許文献3には、安定した高い信頼性ある電気的接続のためのタッチパネル用配線構造、例えば、透明基板上に導電性金属酸化物層と、銅層あるいは銅合金層からなる金属層とを積層した構造をタッチパネル用の配線として形成する技術は開示していない。すなわち、特許文献3に開示された技術は、タッチパネル用配線として必要な電気的実装の安定性と表示装置としての視認性を考慮していない。
本発明は上記情況に鑑みてなされたものであり、無アルカリガラスである基板と配線パターンとの密着性が高く、高解像度で高速なタッチ入力と安定した電気的実装が可能であ
るとともに、透過率が高く視認性が良いタッチパネル一体型カラーフィルタ基板、それを用いた液晶表示装置、有機EL表示装置、及びそれらを用いた情報入力画像表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above situation, and the adhesion between the substrate made of alkali-free glass and the wiring pattern is high, high-resolution, high-speed touch input and stable electrical mounting are possible, and transmission is also possible. It is an object of the present invention to provide a touch panel integrated color filter substrate having a high rate and good visibility, a liquid crystal display device and an organic EL display device using the same, and an information input image display device using them.
前述の課題を解決するために、請求項1に記載の本発明は、無アルカリガラスである透明基板の第1の面に複数の第1金属配線と、複数の開口部を具備するブラックマトリクスとをこの順で備え、
前記透明基板の第2の面に複数の第2金属配線を備え、
前記第1金属配線及び前記第2金属配線は、タッチパネルの電極としての機能を有するとともに、前記第1金属配線及び前記第2金属配線のそれぞれの線幅は1μm〜10μmの範囲内にあり、
前記第1金属配線と前記第2金属配線は、いずれも前記透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、前記複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造とし、
前記ブラックマトリクスの前記開口部に、赤色の着色層、緑色の着色層、青色の着色層をそれぞれ具備することを特徴とするタッチパネル一体型カラーフィルタ基板としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
A plurality of second metal wires on the second surface of the transparent substrate;
The first metal wiring and the second metal wiring have a function as an electrode of a touch panel, and the line widths of the first metal wiring and the second metal wiring are in the range of 1 μm to 10 μm,
In each of the first metal wiring and the second metal wiring, the layer in contact with the transparent substrate is a composite metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide, and copper or the above mentioned composite metal oxide layer It has a laminated structure of copper alloy layers,
A color filter substrate integrated with a touch panel, wherein a red coloring layer, a green coloring layer, and a blue coloring layer are provided in the openings of the black matrix, respectively.
請求項2に記載の本発明は、無アルカリガラスである透明基板の第1の面に複数の第1金属配線と、複数の開口部を具備するブラックマトリクスとをこの順で備え、
前記透明基板の第2の面に複数の第2金属配線を備え、
前記第1金属配線及び前記第2金属配線は、タッチパネルの電極としての機能を有するとともに、前記第1金属配線及び前記第2金属配線のそれぞれの線幅は1μm〜10μmの範囲内にあり、
前記第1金属配線と前記第2金属配線は、いずれも前記透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、前記複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造の上に、さらに酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫
の複合金属酸化物層を積層し、
前記ブラックマトリクスの前記開口部に、赤色の着色層、緑色の着色層、青色の着色層をそれぞれ具備することを特徴とするタッチパネル一体型カラーフィルタ基板としたものである。
The present invention according to
A plurality of second metal wires on the second surface of the transparent substrate;
The first metal wiring and the second metal wiring have a function as an electrode of a touch panel, and the line widths of the first metal wiring and the second metal wiring are in the range of 1 μm to 10 μm,
In each of the first metal wiring and the second metal wiring, the layer in contact with the transparent substrate is a composite metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide, and copper or the above mentioned composite metal oxide layer On the structure in which layers made of copper alloy are laminated, a complex metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide is further laminated ,
A color filter substrate integrated with a touch panel , wherein a red coloring layer, a green coloring layer, and a blue coloring layer are provided in the openings of the black matrix, respectively .
請求項3に記載の本発明は、前記複合金属酸化物層は、酸素を除く亜鉛(Zn)とインジウム(In)と錫(Sn)を母数とする下記金属の原子比において、
(Zn)/(Zn+In+Sn)が、0.1〜0.6の範囲内にあり、かつ、
(Sn)/(Zn+In+Sn)が、0.005〜0.1の範囲内にあることを特徴とする請求項1、または2に記載のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板としたものである。
According to the present invention as set forth in
(Zn) / (Zn + In + Sn) is in the range of 0.1 to 0.6, and
(Sn) / (Zn + In + Sn) exists in the range of 0.005-0.1, It is set as the touch-panel integrated color filter board | substrate of
請求項4に記載の本発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板を具備する液晶表示装置としたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising the touch panel integrated color filter substrate according to any one of the first to third aspects.
請求項5に記載の本発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板を具備する有機エレクトロルミネッセンス表示装置としたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an organic electroluminescent display device comprising the touch panel integrated color filter substrate according to any one of the first to third aspects.
請求項6に記載の本発明は、請求項4、または5に記載の表示装置を具備し、前記第1金属配線と前記第2金属配線の間の静電容量変化で、前記第2の面側の表面に接触するポインターの位置を検出することを特徴とする情報入力画像表示装置としたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, the display device according to the fourth aspect or the fifth aspect is provided, and the second surface is changed by a capacitance change between the first metal wiring and the second metal wiring. According to another aspect of the present invention, there is provided an information input image display device characterized in that a position of a pointer contacting the surface on the side is detected.
本発明によるタッチパネル一体型カラーフィルタ基板では、タッチパネル用金属配線の線幅を細くすることができるので、高解像度で高速なタッチ入力と、安定した電気的実装が可能となる。また、本発明によるタッチパネル一体型カラーフィルタ基板を用いた表示装置では、従来のようなタッチパネル用金属配線による透過率の低下が抑えられ、視認性が向上する。 In the touch panel integrated color filter substrate according to the present invention, since the line width of the metal wiring for touch panel can be narrowed, high resolution and high speed touch input and stable electrical mounting can be achieved. Further, in the display device using the touch panel integrated color filter substrate according to the present invention, the decrease in transmittance due to the conventional metal wiring for touch panel is suppressed, and the visibility is improved.
以下に実施形態を掲げ、本発明をさらに詳細に説明する。尚、本発明の説明において、視認面側、裏面側とは、最終的に情報入力画像表示装置まで一体化した状態を基準とし、視認面側を第1の面側とする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of embodiments. In the description of the present invention, the viewing surface side and the back surface side are based on the state where the information input image display device is finally integrated, and the viewing surface side is the first surface side.
図4に本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板の概略断面図を示す。カラーフィルタ基板10の透明基板3の材料としては、有機フイルムベースのタッチパネルでは基板の伸縮(たとえば、熱膨張係数による)が大きく、赤画素、緑画素、青画素やBMのパターンを含む8〜30μm程度の微細画素の位置あわせ(アライメント)が困難であり、適切ではない。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the touch panel integrated color filter substrate of the present invention. The material of the
本発明のカラーフィルタ基板10の透明基板3の材料は、例えば熱膨張率の小さい無アルカリガラスであって、ガラス材質の基板を用いることが望ましい。無アルカリガラスは、アルカリ成分を実質的に含まないアルミノ珪酸塩ガラスに代表される。
The material of the
本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板10においては、透明基板3の第1の面に第1金属配線1を具備し、第2の面に第2金属配線2を具備している。さらに第2の面には、カラーフィルタのBM5と、BM5が形成する開口部を覆う形で、少なくとも赤色の着色層4(R)、緑色の着色層4(G)、青色の着色層4(B)のいずれかを配設している(図4では3色とも配設する場合を示している)。着色層はさらに黄色など、RGBの補色であってもよい。あるいは、白色(透明)を含んでいてもよい。第2金属配線、着色層の上には、さらにオーバーコート層6を形成している。
In the touch panel integrated
ここで、本発明のカラーフィルタ基板10においては、第1金属配線1、及び第2金属配線2を、それぞれ静電容量型タッチパネルの検出電極、あるいは駆動電極として用いることができる。これらの電極は、検出電極と駆動電極としての役割をそれぞれ入れ替えて用いることもできる。
Here, in the
本発明のカラーフィルタ基板10の第1金属配線及び第2金属配線のそれぞれの線幅は、300ppi、さらには、500ppi以上の高精細画素としたタッチパネルに対応するために、1μm〜10μmの範囲内にある。
The line width of each of the first metal wiring and the second metal wiring of the
本発明のカラーフィルタ基板10の第1金属配線及び第2金属配線は、いずれも前記透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、前記複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造となっていることが好ましい。
In each of the first metal wiring and the second metal wiring of the
前記のような積層構造とする理由として、酸化インジウムは、ガラス基板や銅、銅合金との密着性がよく、かつ、これらの金属とオーミックコンタクトを得ることができること
が挙げられる。尚、酸化インジウムあるいは上記複合金属酸化物とアルミニウムとは、オーミックコンタクトを得ることが困難である。また、銅はアルミニウムよりも導電性が良好なため、第1金属配線と第2金属配線の線幅を細くすることが許容されるので、画素の開口部に占める割合を小さくすることができ、金属配線による透過率の低下が抑えられ、視認性を良好に維持することができる。
As a reason for setting it as the above laminated structures, it is mentioned that indium oxide has good adhesiveness with a glass substrate, copper, and a copper alloy, and can obtain ohmic contact with these metals. It is difficult to obtain ohmic contact between indium oxide or the above-mentioned composite metal oxide and aluminum. In addition, since copper has better conductivity than aluminum, the line widths of the first metal wiring and the second metal wiring can be reduced, so that the ratio of the pixel to the opening can be reduced. The reduction of the transmittance due to the metal wiring can be suppressed, and the visibility can be favorably maintained.
さらに本発明のカラーフィルタ基板10の第1金属配線及び第2金属配線は、前記複合金属酸化物層と、銅あるいは銅合金からなる層とを積層した構造の上に、さらに酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫の複合金属酸化物層を積層した構造とすることが好ましい。
Furthermore, the first metal wiring and the second metal wiring of the
前記の理由は、ひとつには、表面を酸化インジウムを含む複合金属酸化物層とすることで、銅や銅合金を表面層とする金属配線のような、銅酸化物形成による導電性低下がなくなり、電気的実装での信頼性を向上できるからである。 The reason for the above is that, for example, by setting the surface to a composite metal oxide layer containing indium oxide, the decrease in conductivity due to the formation of copper oxide, such as metal wiring with copper or copper alloy as the surface layer, is eliminated , Because it can improve the reliability in the electrical implementation.
また、複合金属酸化物層は、酸素不足の状態で成膜することで可視光吸収性を付与できるため、銅や銅合金を用いる金属配線の光反射を低減し、その結果表示パネルの透過率が上がり、画像のコントラストが高くなって視認性を向上できる。加えて、本発明のカラーフィルタ基板10では、既述のように、透明基板と接触する層が酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層であるので、パネル光の乱反射、裏面反射に対しても視認面側と同様の効果を得ることができる。
In addition, since the composite metal oxide layer can be provided with visible light absorbability by forming a film in a state of insufficient oxygen, light reflection of metal wiring using copper or copper alloy is reduced, and as a result, the transmittance of the display panel , And the contrast of the image is increased to improve the visibility. In addition, in the
さらに、本発明のカラーフィルタ基板10の第1金属配線及び第2金属配線では、酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫の複合金属酸化物層における酸化亜鉛と酸化錫の量を調整することで、フォトリソグラフィ工程での第1金属配線、及び第2金属配線のエッチャントへの溶解性を制御することができる。ここで、エッチャントとしては、蓚酸系エッチャント、塩酸系や硝酸系のエッチャント、これらにフッ酸を加えたエッチャントなどを用いることができる。
Furthermore, in the first metal wiring and the second metal wiring of the
具体的には、(Zn)/(Zn+In+Sn)で示される原子比を、0.1以上とすることでエッチャントに対する溶解性を向上できる。この原子比が、0.6より大きくなるとエッチングレートが早くなりすぎるとともに、複合金属酸化物層の薬品耐性が低下するため、実用的ではなくなる。 Specifically, the solubility to an etchant can be improved by setting the atomic ratio represented by (Zn) / (Zn + In + Sn) to 0.1 or more. If this atomic ratio is larger than 0.6, the etching rate will be too fast, and the chemical resistance of the composite metal oxide layer will be reduced, which is not practical.
(Sn)/(Zn+In+Sn)の原子比を、0.005以上とすることで複合金属酸化物層の導電率を向上できる。しかし、(Sn)/(Zn+In+Sn)を、0.1より大きくすると複合金属酸化物層の溶解性が大きく低下し、エッチングしにくい複合金属酸化物層となる。この場合、複合金属酸化物層上に積層される銅あるいは銅合金の溶解性は高いため、金属配線の銅あるいは銅合金の部分が選択的にエッチングされ、金属配線としての画線幅を維持しにくくなる。 The conductivity of the composite metal oxide layer can be improved by setting the atomic ratio of (Sn) / (Zn + In + Sn) to 0.005 or more. However, if (Sn) / (Zn + In + Sn) is larger than 0.1, the solubility of the composite metal oxide layer is greatly reduced, and the composite metal oxide layer becomes difficult to etch. In this case, since the solubility of copper or copper alloy laminated on the composite metal oxide layer is high, the copper or copper alloy portion of the metal wiring is selectively etched to maintain the line width as the metal wiring. It becomes difficult.
上記のように、本発明のカラーフィルタ基板10の第1金属配線及び第2金属配線では、いずれも透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造とするとともに、好ましくは酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫の複合金属酸化物層における酸化亜鉛と酸化錫の量を調整することで、第1金属配線、及び第2金属配線のエッチャントへの溶解性を制御することができるので、線幅1〜10μmの微細な配線パターンを密着性良く、高解像度で、高精度に形成することができる。
As described above, in the first metal wiring and the second metal wiring of the
さらに、複合金属酸化物層中の酸素原子量を調整することによっても、複合金属酸化物層のエッチングレートを若干量、調整できる。 Furthermore, the etching rate of the composite metal oxide layer can also be adjusted to a slight amount by adjusting the amount of oxygen atoms in the composite metal oxide layer.
第1、第2の金属配線層の成膜には、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザーディポジション法などの物理的成膜法が好ましく用いられる。特には、スパッタ法が量産性が高く、好ましい。スパッタ法としては、例えば、DCスパッタ法、RFスパッタ法、ACスパッタ法、ECRスパッタ法、対向ターゲットスパッタ法などが挙げられるが、量産性が高く、RFスパッタ法よりもキャリア濃度を下げやすいDCスパッタ法や、ACスパッタ法が好ましい。また、成膜による界面の劣化を抑えて、漏れ電流を抑制したり、透明半導体薄膜におけるon−off比などの特性を向上させたりするには、膜質の制御がしやすいECRスパッタ法や、対向ターゲットスパッタ法が好ましい。 For film formation of the first and second metal wiring layers, physical film formation methods such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion plating method and a pulse laser deposition method are preferably used. In particular, sputtering is preferable because of high mass productivity. As the sputtering method, for example, DC sputtering method, RF sputtering method, AC sputtering method, ECR sputtering method, facing target sputtering method, etc. may be mentioned, but DC sputtering is high in mass productivity and easier to reduce carrier concentration than RF sputtering method. And AC sputtering is preferred. In addition, in order to suppress deterioration of the interface due to film formation, to suppress leakage current, or to improve characteristics such as the on-off ratio in a transparent semiconductor thin film, ECR sputtering, which is easy to control film quality, Target sputtering is preferred.
複合金属酸化物層をスパッタで成膜する方法としては、目的とする膜と同じ原子種を含み、スパッタレート比に合わせてそれらの含有比率を調整した1種類のスパッタターゲットを用いるか、あるいは複数のスパッタタ−ゲットを取り付け、それぞれのターゲットに入力する電力を変えて成膜レートを調整しつつ同時スパッタを行うことによっても、薄膜の組成比を調整することができる。キャリアガスとしては、金属膜を成膜する場合はArなどの不活性ガスを使い、金属酸化物膜を成膜する場合は不活性ガスに酸素を適量添加することで薄膜に含有する酸素量を調整することができる。 As a method of forming the composite metal oxide layer by sputtering, one kind of sputtering target is used, which contains the same atomic species as the target film and the content ratio thereof is adjusted according to the sputtering rate ratio, or plural The composition ratio of the thin film can also be adjusted by attaching a sputtering target of the above and changing the power input to each target to adjust the film formation rate and simultaneously perform the sputtering. As a carrier gas, an inert gas such as Ar is used when forming a metal film, and when forming a metal oxide film, the amount of oxygen contained in the thin film is added by adding an appropriate amount of oxygen to the inert gas. It can be adjusted.
尚、複合金属酸化物への添加金属酸化物は、ゲルマニウム、チタン、マグネシウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、カルシウム、アンチモンなどの酸化物を、金属の原子比で0.02以下の割合で添加しても良い。酸化チタン、酸化ジルコニウムの添加は、スパッタターゲット密度を向上させ、欠陥の少ない成膜につながる。 The metal oxide added to the composite metal oxide is an oxide such as germanium, titanium, magnesium, aluminum, zirconium, hafnium, calcium, or antimony, which is added at a ratio of 0.02 or less in atomic ratio of metal. Also good. The addition of titanium oxide or zirconium oxide improves the sputter target density and leads to film formation with less defects.
尚、図4〜6では、BMの位置を金属配線パターンと同じにする場合を示しているが、前述のように、本発明では金属配線パターンの透過率が高いので、BMの位置を金属配線パターンとずらして形成することもできる。 4 to 6 show the case where the position of the BM is made the same as the metal wiring pattern, but as described above, in the present invention, since the transmittance of the metal wiring pattern is high, the position of the BM is metal wiring It can also be formed offset with the pattern.
図4に先立つ、本発明のカラーフィルタ基板10の作製工程中の一段階を示す図1においては、透明基板3の第1の面に第1金属配線1、第2の面に第2金属配線2のパターンを形成した状態を示している。パターンを形成する方法としては、フォトリソグラフィ法を用いることができる。すなわち、第1金属配線用薄膜上にレジストを塗布し、所定のパターンと線幅になるようにレジストパターニングを行った後、前述のエッチャントによるウェットエッチングによって第1金属配線を作製できる。その後、第2金属配線のパターンも同じ方法により作製すればよい。
In FIG. 1 showing one step in the process of manufacturing the
図2、図3は、図1の本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板の作製工程中の一段階を裏面側(第2の面側)から見た概略平面図である。 2 and 3 are schematic plan views of one step in the process of manufacturing the touch panel integrated color filter substrate of the present invention of FIG. 1 as viewed from the back surface side (second surface side).
図2は、第1金属配線、第2金属配線のパターンともに、直線状の配線パターンであり、配線で囲まれた部分の形状は長方形となっている。図3は、第1金属配線のパターンが直線状、第2金属配線のパターンがジグザグの折れ線状であり、配線で囲まれた部分の形状は平行四辺形となっている。本発明では、配線で囲まれた部分の形状が平行四辺形、あるいは多角形であっても、該形状に応じて第1金属配線、あるいは第2金属配線のパターンが、平面視で透明基板を介して交差するようになっていればよい。 2A and 2B, both the patterns of the first metal wiring and the pattern of the second metal wiring are linear wiring patterns, and the shape of the portion surrounded by the wirings is rectangular. In FIG. 3, the pattern of the first metal wiring is linear, the pattern of the second metal wiring is a zigzag broken line, and the shape of the portion surrounded by the wirings is a parallelogram. In the present invention, even if the shape of the portion surrounded by the wiring is a parallelogram or a polygon, the pattern of the first metal wiring or the second metal wiring corresponds to the shape, and the transparent substrate is viewed in plan view. It only needs to cross over.
図3のようなジグザグの折れ線状の場合、逆に第2金属配線のパターンが直線状、第1金属配線のパターンがジグザグの折れ線状であるか、あるいは第1金属配線のパターン、第2金属配線のパターンともにジグザグの折れ線状であってもよい。また図2、図3において配線パターンのピッチPx1、Px2、・・・、Pxn、Py1、Py2、・・・、
Pynを、タッチパネルとしての検出精度や、表示装置としての画像性能に影響を与えない範囲で、適宜変化させてもよい。
In the case of a zigzag broken line as shown in FIG. 3, the pattern of the second metal wiring is straight, the pattern of the first metal wiring is broken in the zigzag, or the pattern of the first metal wiring, the second metal Both of the wiring patterns may have zigzag zigzag line shapes. Further, in FIGS. 2 and 3, the pitches Px1, Px2,..., Pxn, Py1, Py2,.
Pyn may be appropriately changed within a range that does not affect the detection accuracy as a touch panel or the image performance as a display device.
上記のように、ジグザグの折れ線状の配線パターンを導入し、何らかの手段で配線パターンの規則性(周期性)を緩和することで、タッチパネルの配線パターンと、カラーフィルタの電極、配線等のパターンに起因するモアレの発生を低減することができる。 As described above, a zigzag wiring pattern is introduced, and the regularity (periodicity) of the wiring pattern is alleviated by some means to form a wiring pattern of a touch panel, and a pattern of electrodes of a color filter, wiring, etc. It is possible to reduce the occurrence of moiré caused.
また、第1金属配線のパターン、第2金属配線のパターンは、不使用のパターンを間引いてダミーパターンとすることで、タッチ検出に必要な検出速度を向上することができる。 Moreover, the pattern of 1st metal wiring and the pattern of 2nd metal wiring can improve the detection speed required for a touch detection by thinning the pattern of non-use and setting it as a dummy pattern.
図1のように第1の金属配線1、第2の金属配線2のパターンを形成した後、図4のように第2の面にカラーフィルタのBM5と、着色層4を形成する方法は、公知の方法を用いることができる。すなわちBM5は、黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法によって形成する方法がある。黒色の色材としては、カーボンブラックや複数の有機顔料を用いることができる。着色層5は、形成されたBMがつくる開口部を覆うように赤色、緑色、青色それぞれの着色層を、着色顔料を分散させた感光性樹脂にフォトリソグラフィ法を適用することにより形成することができる。オーバーコート層6の形成も公知の方法によることができる。
After the patterns of the
図5は、本発明の情報入力画像表示装置のうち、液晶を用いる情報入力画像表示装置(液晶型)50の一形態を示す概略断面図である。本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板10と、基板22の一方の表面にTFTアレイと画素電極を少なくとも含むTFTアレイ部21を具備したTFTアレイ基板20(後述する)とを、着色層と前記画素電極とが対向するように配置し、スペーサを用いて両基板の間隔を一定に保ちながら位置を合わせ、液晶組成物を封入して貼り合わせ、さらに偏光板26、28をタッチパネル一体型カラーフィルタ基板10の視認面側、及びTFTアレイ基板20の裏面側に接着層25、27を介して貼り、バックライトユニット(図示せず)と組み合わせることで本発明の情報入力画像表示装置(液晶型)50としている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one form of an information input image display device (liquid crystal type) 50 using a liquid crystal in the information input image display device of the present invention. The touch panel integrated
図6は、本発明の情報入力画像表示装置のうち、有機ELを用いる情報入力画像表示装置(有機EL型)60の一形態を示す概略断面図である。本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板10と、TFTアレイ基板40(後述する)上に有機EL素子31及び透明導電層36を具備した有機EL素子基板30とを、着色層と前記有機EL素子31とが対向するように配置し、接着層37を介して貼り合わせ、さらにタッチパネル一体型カラーフィルタ基板10の視認面側に接着層43を介してカバーガラス44を貼り、本発明の情報入力画像表示装置(有機EL型)60としている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one form of an information input image display device (organic EL type) 60 using an organic EL in the information input image display device of the present invention. A
有機EL素子31を作製するための方法、材料は、例えば特開2012−177735公報の方法、材料を用いることができる。有機EL層35は、R、G、Bの主波長発光を含む白色有機EL層、またはR発光の有機EL層、B発光の有機EL層、G発光の有機EL層と個別に3色発光する有機EL層、などいずれでも良い。裏面側電極層34としては、アルミニウムなどの金属膜を用いることができる。
The method and material for producing the
TFTアレイ基板20について説明する。図5において図示は略するが、TFTアレイ部21には、各画素の平面視での開口部近傍に、液晶を駆動するためのTFTが配置される。また、画素電極の下部に、絶縁層を介して共通電極を具備する。TFTアレイ基板40について説明する。図6において図示は略するが、TFTアレイ部41には、各画素の平面視での開口部近傍に、有機ELを駆動するためのTFTが配置される。裏面側電極34は、TFTアレイ部41のそれぞれTFTによって個別に駆動される。
The
電極材料としては、図5のような透過型の情報入力画像表示装置(液晶型)50のTFTアレイ部21では、画素電極、共通電極ともにITOなどの透明導電膜を用いる。一方、反射型である図6のような情報入力画像表示装置(有機EL型)60のTFTアレイ部41では、画素電極、共通電極ともに、透明導電膜の他に、アルミニウムなどの金属膜を用いることができる。また、情報入力画像表示装置(有機EL型)60のTFTアレイ基板40には、光取り出し効率を高めるために、アルミニウムなどからなる反射板を具備することもできる。
As the electrode material, in the
情報入力画像表示装置(液晶型)50の基板22、及び情報入力画像表示装置(有機EL型)60の基板42としては、TFTアレイ部21、41を形成するため、ガラスが好ましいが、情報入力画像表示装置(有機EL型)60の基板42や、液晶型でも反射型とする場合は、シリコンウェハーを用いることもできる。
As the substrate 22 of the information input image display device (liquid crystal type) 50 and the
本発明の情報入力画像表示装置の使用方法としては、タッチパネルの駆動電圧の周波数と、液晶または有機ELの駆動電圧の周波数を異ならせてもよい。また、タッチ検出では液晶やEL駆動のノイズを拾い易いため、タッチパネルの駆動と液晶または有機ELの駆動とを時分割駆動としても良い。 As a method of using the information input image display apparatus of the present invention, the frequency of the drive voltage of the touch panel may be different from the frequency of the drive voltage of the liquid crystal or the organic EL. Further, since touch detection easily picks up noise of liquid crystal and EL driving, driving of the touch panel and driving of liquid crystal or organic EL may be time-division driving.
本発明の情報入力画像表示装置(液晶型)50、情報入力画像表示装置(有機EL型)60では、図5、図6で最上部にあたる、視認面側の表面に接触するポインターの位置を検出することができる。ここで、ポインターとは、例えば、指、ペン先、筆先が該当する。 In the information input image display apparatus (liquid crystal type) 50 and the information input image display apparatus (organic EL type) 60 of the present invention, the position of the pointer in contact with the surface on the viewing surface side, which is the top in FIGS. can do. Here, the pointer corresponds to, for example, a finger, a pen tip, and a brush tip.
以下本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
透明基板として無アルカリガラスを用い、ガラス基板の片面に、成膜後の原子比が
(Zn)/(Zn+In+Sn)=0.3
(Sn)/(Zn+In+Sn)=0.007
となるようなZnとInとSnの合金ターゲットを使い、Arに酸素を添加してキャリアガスとするスパッタリング法により複合金属酸化物層を成膜(膜厚:20nm)した。さらに、複合金属酸化物層上に、Cuからなる金属層を、Cuをターゲット、Arをキャリアガスとするスパッタリング法により成膜(膜厚:150nm)した。さらに前記金属層上に、前記複合金属酸化物層と同じ方法、材料で、2層目の複合金属酸化物層を成膜し(膜厚:20nm)、3層の積層構造(3層合計膜厚:190nm)を形成した。尚、1層目の前記複合金属酸化物層と2層目の複合金属酸化物層は、たとえば1層目と2層目のサイドエッチング量(線幅)を調整するため、Znの原子比あるは膜厚を異ったものとしても良い。
The non-alkali glass is used as a transparent substrate, and the atomic ratio after film formation is (Zn) / (Zn + In + Sn) = 0.3 on one side of the glass substrate.
(Sn) / (Zn + In + Sn) = 0.007
A composite metal oxide layer was formed (film thickness: 20 nm) by a sputtering method in which oxygen is added to Ar as a carrier gas using an alloy target of Zn, In, and Sn as described above. Furthermore, on the composite metal oxide layer, a metal layer made of Cu was deposited (film thickness: 150 nm) by a sputtering method using Cu as a target and Ar as a carrier gas. Furthermore, a second composite metal oxide layer is formed on the metal layer by the same method and material as the composite metal oxide layer (film thickness: 20 nm), and a three-layer laminated structure (three-layer total film) Thickness: 190 nm). The first composite metal oxide layer and the second composite metal oxide layer have an atomic ratio of Zn, for example, to adjust the side etching amounts (line widths) of the first and second layers. The film thickness may be different.
次に、前記3層の積層構造(3層膜)上にポジレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により線幅が3μmとなるようにパターニングを行った後、塩酸系のエッチャントを用いて第1金属配線のパターンを作製した。 Next, a positive resist is applied on the three-layered laminated structure (three-layered film), and patterning is performed so as to have a line width of 3 μm by photolithography, and then a first metal is formed using a hydrochloric acid etchant. Wiring patterns were made.
次に、前記第1金属配線のパターンが形成されている無アルカリガラス基板のもう一方の面に第1金属配線のパターンと同様の方法、材料にて、3層合計膜厚190nm、線幅3μmの第2金属配線のパターンを、第1金属配線のパターンと直交する方向のパターンとなるように形成した(図1)。
Next, on the other surface of the non-alkali glass substrate on which the pattern of the first metal wiring is formed, using the same method and material as the pattern of the first metal wiring, the total film thickness of three layers 190 nm,
上記のように、本発明の材料、構造を用いて、タッチパネル一体型カラーフィルタ基板の第1金属配線のパターン、及び第2金属配線のパターンを作製した結果は、線幅3μmの微細な配線パターンを高解像度で高精度に形成することができ、基板や層間の密着性も良好であった。 As described above, the pattern of the first metal wiring and the pattern of the second metal wiring of the touch panel integrated color filter substrate were manufactured using the material and the structure of the present invention. Can be formed with high resolution and high accuracy, and the adhesion between the substrate and the layer is also good.
図1のように第1金属配線のパターン、第2金属配線のパターンを形成した後、図4のように、第2の面に黒色感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法によりカラーフィルタのBMを、第2金属配線のパターンと同じ位置に形成した。黒色の色材としては、カーボンブラックを用いた。 After the pattern of the first metal wiring and the pattern of the second metal wiring are formed as shown in FIG. 1, the BM of the color filter is formed by photolithography using a black photosensitive resin on the second surface as shown in FIG. , And the second metal wiring pattern was formed at the same position. Carbon black was used as a black coloring material.
続いて、BMを形成した面と同一面に、BMがつくる開口部を覆うように赤色、緑色、青色それぞれの着色層を、着色顔料を分散させた感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法により膜厚が2.0μmとなるように形成した。さらに最表面にオーバーコート層を形成し、本発明のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板を得た(図4)。 Subsequently, on the same surface as the surface on which the BM is formed, the red, green, and blue colored layers are coated by a photolithographic method using a photosensitive resin in which color pigments are dispersed so as to cover the openings formed by the BM. It formed so that thickness might be set to 2.0 micrometers. Furthermore, the overcoat layer was formed in the outermost surface, and the touchscreen integrated color filter substrate of this invention was obtained (FIG. 4).
得られたタッチパネル一体型カラーフィルタ基板と、別のガラス基板の一方の表面にTFTアレイと画素電極を少なくとも含むTFTアレイ部を具備したTFTアレイ基板とを、着色層と画素電極とが対向するように配置し、スペーサを用いて両基板の間隔を一定に保ちながら位置を合わせ、液晶組成物を封入して貼り合わせた。さらに偏光板をカラーフィルタの裏面側、及びTFTアレイ基板の裏面側に接着層を介して貼り、バックライトユニットと組み合わせることで本発明のタッチパネル一体型情報入力画像表示装置を得た(図5)。 The colored layer and the pixel electrode face each other with the obtained touch panel integrated color filter substrate and the TFT array substrate provided with a TFT array portion including at least a pixel array and a TFT array on one surface of another glass substrate And the liquid crystal composition was sealed and attached while keeping the distance between the two substrates constant by using a spacer. Furthermore, a polarizing plate was attached to the back surface side of the color filter and the back surface side of the TFT array substrate through an adhesive layer, and combined with the backlight unit to obtain a touch panel integrated information input image display device of the present invention (FIG. 5) .
1・・・ 第1金属配線
2・・・ 第2金属配線
3・・・ 透明基板
4(R)・・・ 着色層(赤)
4(G)・・・ 着色層(緑)
4(B)・・・ 着色層(青)
5・・・ ブラックマトリクス
6・・・ オーバーコート層
10・・・ タッチパネル一体型カラーフィルタ基板
13、14・・・ 配向膜
15・・・ 液晶層
20・・・ TFTアレイ基板
21・・・ TFTアレイ部
22・・・ 基板
25、27・・・ 接着層
26、28・・・ 偏光板
50・・・ 情報入力画像表示装置(液晶型)
30・・・ 有機EL素子基板
31・・・ 有機EL素子
33・・・ 隔壁
34・・・ 裏面側電極層
35・・・ 有機EL層
36・・・ 透明導電層
37・・・ 接着層
40・・・ TFTアレイ基板
41・・・ TFTアレイ部
42・・・ 基板
43・・・ 接着層
44・・・ カバーガラス
60・・・ 情報入力画像表示装置(有機EL型)
1 ···
4 (G) ・ ・ ・ Colored layer (green)
4 (B) ... colored layer (blue)
5
30 · · · organic
Claims (6)
前記透明基板の第2の面に複数の第2金属配線を備え、
前記第1金属配線及び前記第2金属配線は、タッチパネルの電極としての機能を有するとともに、前記第1金属配線及び前記第2金属配線のそれぞれの線幅は1μm〜10μmの範囲内にあり、
前記第1金属配線と前記第2金属配線は、いずれも前記透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、前記複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造とし、
前記ブラックマトリクスの前記開口部に、赤色の着色層、緑色の着色層、青色の着色層をそれぞれ具備することを特徴とするタッチパネル一体型カラーフィルタ基板。 A plurality of first metal wires and a black matrix having a plurality of openings on the first surface of the transparent substrate which is alkali-free glass in this order,
A plurality of second metal wires on the second surface of the transparent substrate;
The first metal wiring and the second metal wiring have a function as an electrode of a touch panel, and the line widths of the first metal wiring and the second metal wiring are in the range of 1 μm to 10 μm,
In each of the first metal wiring and the second metal wiring, the layer in contact with the transparent substrate is a composite metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide, and copper or the above mentioned composite metal oxide layer It has a laminated structure of copper alloy layers,
A touch panel integrated color filter substrate comprising a red coloring layer, a green coloring layer, and a blue coloring layer in the openings of the black matrix.
前記透明基板の第2の面に複数の第2金属配線を備え、
前記第1金属配線及び前記第2金属配線は、タッチパネルの電極としての機能を有するとともに、前記第1金属配線及び前記第2金属配線のそれぞれの線幅は1μm〜10μmの範囲内にあり、
前記第1金属配線と前記第2金属配線は、いずれも前記透明基板と接触する層を酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫との複合金属酸化物層とし、前記複合金属酸化物層上に銅あるいは銅合金からなる層を積層した構造の上に、さらに酸化亜鉛と酸化インジウムと酸化錫の複合金属酸化物層を積層し、
前記ブラックマトリクスの前記開口部に、赤色の着色層、緑色の着色層、青色の着色層をそれぞれ具備することを特徴とするタッチパネル一体型カラーフィルタ基板。 A plurality of first metal wires and a black matrix having a plurality of openings on the first surface of the transparent substrate which is alkali-free glass in this order,
A plurality of second metal wires on the second surface of the transparent substrate;
The first metal wiring and the second metal wiring have a function as an electrode of a touch panel, and the line widths of the first metal wiring and the second metal wiring are in the range of 1 μm to 10 μm,
In each of the first metal wiring and the second metal wiring, the layer in contact with the transparent substrate is a composite metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide, and copper or the above mentioned composite metal oxide layer On the structure in which layers made of copper alloy are laminated, a complex metal oxide layer of zinc oxide, indium oxide and tin oxide is further laminated,
A touch panel integrated color filter substrate comprising a red coloring layer, a green coloring layer, and a blue coloring layer in the openings of the black matrix.
を母数とする下記金属の原子比において、
(Zn)/(Zn+In+Sn)が、0.1〜0.6の範囲内にあり、かつ、
(Sn)/(Zn+In+Sn)が、0.005〜0.1の範囲内にあることを特徴と
する請求項1、または2に記載のタッチパネル一体型カラーフィルタ基板。 Before SL composite metal oxide layer, a zinc excluding oxygen (Zn) and indium (In) and tin (Sn)
In the atomic ratio of the following metals, where
(Zn) / (Zn + In + Sn) is in the range of 0.1 to 0.6, and
The touch panel integrated color filter substrate according to claim 1, wherein (Sn) / (Zn + In + Sn) is in the range of 0.005 to 0.1.
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