KR101682327B1 - 표시 장치용 기판 및 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 표시 장치용 기판(12)은 평면에서 보아 전체 직사각형의 표시부를 갖는 투명 기판(10)과, 상기 표시부에 설치되고, 복수의 화소 개구부를 갖고, 상기 투명 기판(10)을 따르는 제1 방향으로 병렬 배치해서 서로 전기적으로 독립된 복수의 부분 패턴을 갖는 저반사 전극(4)과, 상기 저반사 전극(4) 상에 적층된 제1 투명 수지층(5)과, 상기 제1 투명 수지층(5) 상에 적층되고, 상기 투명 기판(10)을 따라 또한 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 병렬 배치된 복수의 부분 패턴을 갖는 투명 전극(6)과, 상기 투명 전극(6)의 상기 부분 패턴 상에 적층된 제2 투명 수지층(7)을 구비한다.

Description

표시 장치용 기판 및 표시 장치{SUBSTRATE FOR DISPLAY DEVICE, AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 터치 센싱 기능을 부여하는 것 등을 할 수 있는 표시 장치용 기판 및 표시 장치용 기판을 구비한 표시 장치에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은, 예를 들어 표시 장치에 적합한 저반사이고, 또한 투과광의 차광성이 우수한 저반사 전극을 구비하는 표시 장치용 기판을 제공하는 것 등을 할 수 있다.

본원은, 2013년 6월 19일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-128310호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근 들어, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에는, 밝은 표시나 저소비 전력화를 위해서, 높은 개구율이 요구되고 있다. 이 표시 장치에서는, 화소를 구분해서 표시의 콘트라스트를 향상시키기 위해서, 통상 블랙 매트릭스가 사용된다.

(블랙 매트릭스의 차광성)

표시의 콘트라스트를 확보할 목적으로 화소를 둘러싸는 형태로 배치되는 블랙 매트릭스는, 차광성을 얻기 위해서, 통상 유리 등 투명 기판 상에, 카본 등의 색재를 수지에 분산시킨 흑색 수지로 1㎛ 이상의 두꺼운 막 두께로 형성된다. 특히, 복수 화소를 매트릭스 형상으로 배치한 표시부 주위의 4변에 있는 프레임부, 즉 프레임 형상의 블랙 매트릭스에는, 투과 측정에서 광학 농도로, 5 이상, 또는 6 이상의 높은 차광성이 요구된다. 프레임부로부터는, 백라이트 유닛의 광이 누설되기 쉬워, 프레임부에는, 표시부에 형성된 블랙 매트릭스보다도 높은 광학 농도가 요구된다.

이 높은 차광성 외에, 블랙 매트릭스에는, 고화질화나 의장성 향상을 위한 저반사율이 요구되고 있다. 그러나 카본 등의 색재를 수지에 분산시킨 흑색 수지에서는, 카본 함유량을 증가시키는 것에 부수되어 반사율이 높아진다.

그 때문에, 높은 차광성(높은 광학 농도)과 저반사율, 또한 얇은 막 두께의 블랙 매트릭스를 양립시키는 것은 곤란하였다.

(블랙 매트릭스의 세선화)

휴대 전화 등 소형 모바일 기기용 표시 장치에서는, 200ppi 이상, 나아가서는 300ppi 이상의 고정밀화에 수반하여, 블랙 매트릭스의 세선화가 요구되고 있다. 블랙 매트릭스를 고정밀화함으로써, 화소 폭은 30㎛ 이하로 좁아지기 때문에, 블랙 매트릭스의 막 두께에 기인한 컬러 필터의 평탄성 악화가 드러나고 있다. 300ppi 이상의 고정밀의 표시 장치의 블랙 매트릭스는, 4㎛ 이하의 세선일 필요가 있다.

또한, 예를 들어 블랙 매트릭스의 차광성을 향상시키기 위해서, 4㎛ 이하 세선의 블랙 매트릭스를, 포토리소그래피를 2회 행하는 공정으로 형성하는, 즉, 2층의 블랙 매트릭스를 형성하는 것은, 얼라인먼트의 관점에서 매우 어렵다. 2회 공정에 의한 블랙 매트릭스의 형성은, 얼라인먼트의 오차 때문에 선 폭의 변화나 표시 불균일의 발생으로 이어지기 쉽다.

(표시 장치에 있어서의 터치 센싱 기능)

그런데, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에, 직접 입력하는 수단으로서, 이들 표시 장치에 정전 용량 방식의 터치 패널을 부착하는 수단이나, 표시 장치 중에 터치 센싱에 대응한 소자를 설치하는 수단 등이 있다. 후자는 인셀이라고 호칭되며, 이 인셀에는, 정전 용량 방식이나 광 센서를 사용하는 방식 등이 있다.

표시 장치 자체에서 손가락 등 포인터에 의한 입력 가능한 인셀 방식에서의 터치 센싱 기술에는, 정전 용량 방식이 적용되는 경우가 많다. 이 정전 용량 방식에서는 특허문헌 1 내지 4에 개시되는 정전 용량을 검지하기 위한 2조의 복수 전극군이 필요하다.

일본 일본 특허 제2653014호 공보 일본 특허 공개 2010-160745호 공보 국제 공개 2013/018495호 공보 일본 특허 공개 2012-98687호 공보

여기서, 특허문헌 1 내지 4에는 이하에 나탸내는 바와 같은 문제가 있다.

특허문헌 1에는, 단락(0018, 0019)에 개시되어 있는 바와 같이, Al(알루미늄), Cr(크롬) 등의 금속에 의한 정전 용량 결합을 이용해서 공간 좌표를 입력할 수 있는 2조의 전극군이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1의 기술은, 많은 결점을 안고 있다. 단락 0019에는, 2조의 차광성의 전극이 블랙 매트릭스로서의 기능을 행하는 것이 기재되어 있다. 차광성을 갖는 도전체는 Al, Cr 등의 금속이라고 기재되어 있지만, 이들 금속은 높은 반사율을 갖기 때문에, 밝은 실내나 태양광이 있는 옥외에서는 반사광이 두드러져, 표시 품위를 크게 저하시킨다. 게다가 특허문헌 1에 있어서는, 표시 장치의 콘트라스트를 얻기 위해서 많은 표시 장치에 적용되고 있는 흑색 색재를 사용한 흑색층의 패턴 및 컬러 필터와, 전술한 2조의 전극에 대해서, 표시 장치의 두께 방향에서의 위치 관계가 개시되어 있지 않아, 투과·반사를 포함하는 컬러 표시에 관하여 충분히 기재되어 있지 않다.

또한, Al(알루미늄)은 알칼리 내성이 없고, 예를 들어 적 화소, 녹 화소, 청 화소의 포토리소그래피 공정과의 정합을 취하기 어렵다. 보다 구체적으로는, 착색 감광성 수지를 사용하여, 적 화소 등의 착색 패턴을 알칼리 현상하는 통상의 컬러 필터 공정에서는, Al이 용해되기 때문에, 컬러 필터 공정에의 적용이 곤란하다. Cr에 대해서는, 패턴 형성을 위해서, 웨트 에칭 공정을 채용한 경우에는, Cr 이온에 의한 환경 오염이 염려되고, 드라이 에칭 공정을 채용한 경우에는, 사용하는 할로겐 가스의 위험성 등이 있다.

특허문헌 2에는, 청구항 1 및 청구항 3, 도 2에 도시되는 바와 같이, 컬러 필터층에 도전성 차광부가 배치되고, 컬러 필터층과 기재 사이에 제1 전극부와 제2 전극부가 구비되는 터치 패널 기능을 갖는 컬러 필터가 제안되어 있다. 특허문헌 2의 기술에서는, 단락 0063에 기재되어 있는 바와 같이, 도전성 차광부가, 산화크롬인 반사 방지부와 크롬인 본체부의 2층 구성의 차광부, 즉, 블랙 매트릭스로서 사용되고 있는 것이 개시되어 있다.

그러나, 산화크롬 및 크롬은, 상기한 바와 같이, 패턴 형성을 위한 웨트 에칭 공정에서는 Cr 이온에 의한 환경 오염이 예상되는 등, 생산에의 적용은 바람직하지 않다. 또한, 산화크롬과 크롬의 2층 구성은, 광의 반사율이 낮은 구성이어도, 7% 전후로 높은 반사율이며, 도전성도 양호하지 않다.

게다가, 특허문헌 2의 청구항 3 및 단락 0058 내지 0060에 기재되는 바와 같이, 터치 기능을 갖게 하기 위해서, 제1 절연층을 개재하여, 별도로 제1 전극부와 제2 전극부의 2개의 레이어의 전극부를 필요로 하고 있다.

이상과 같이, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 도전성 차광부의 최적화가 이루어져 있지 않아 높은 반사율인 것 및, 전극 구성이 복잡하여(레이어수가 많음) 바람직한 구성이라고 할 수 없다. 또한, 특허문헌 2의 청구항 1에 기재되어 있는 바와 같이, 도전성의 차광부는 접지되고, 터치 센싱의 전극으로서 사용되고 있지 않다.

특허문헌 3은, 상기 특허문헌 2와 유사한 구성이지만, 청구항 1 및 청구항 2에 도시되는 바와 같이, 차광층(블랙 매트릭스)은 도전체이며, 또한 콘택트 홀을 개재해서 액정층측에 위치하는 대향 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 대향 전극은, 액정을 구동하기 위한 공통 전극이다. 도전체인 차광층과 대향 전극이 전기적으로 연결됨으로써, 특허문헌 3의 단락 0026에 기재되어 있는 바와 같이, 대향 전극의 저저항화를 도모하여, 대향 전극에 기인하는 CR 시상수를 저감하는 효과를 부여하고 있다.

터치 패널 기능으로서는, 특허문헌 3의 청구항 6, 청구항 7에 기재되어 있는 바와 같이, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 별도로 구비하고 있다. 특허문헌 3에서는, 청구항 8에 기재되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 전극이 교차하는 방향에 걸치도록, 제1 및 제2 전극을 금속 배선으로 브리지 접속하고 있다. 특허문헌 3에서는, 브리지 접속을 위한 금속 배선이 필요하고, 또한 콘택트 홀 형성이 필요하기 때문에, 상당히 복잡한 구성으로 되어 있다.

또한, 차광층으로서는, 특허문헌 3의 단락 0064에, 금속막, 금속 화합물 및 금속 실리사이드가 예시되어 있고, 차광층과 상이한 레이어에, 터치 센싱용 검출 전극이 배치되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 차광층을, 예를 들어 0.9% 이하의 저반사율로 형성하는 기술은 개시되어 있지 않다.

특허문헌 4의 청구항 1에서는, 블랙 매트릭스를 검출 전극으로서 사용하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 4의 기본 개념은, 특허문헌 1에 포함되어 있다. 이 블랙 매트릭스는, 특허문헌 4의 단락 0019에 도시되는 바와 같이 크롬이나 산화크롬으로 구성되어 있다. 크롬은, 전기 저항률이 높아, 터치 센싱 전극으로서 그다지 바람직하지 않다. 또한, 특허문헌 4에도, 블랙 매트릭스를, 예를 들어 0.9% 이하의 저반사율로 형성하는 기술은 개시되어 있지 않다.

이상과 같은 상황을 감안하여, 표시 장치에는, 예를 들어 이하에 도시하는 성능이 요망되고 있다.

즉, 정전 용량 방식에 있어서의 상기 2조의 복수의 전극군은, 손가락 등 포인터의 터치시의 노이즈를 저감시키기 위해서 저항값이 낮은 것이 요망된다. 특히, 복수의 전극군은 손가락 등 포인터에 보다 가까운 위치에 있고, 또한 검출 전극의 저항값은 낮을 것이 요청된다. 또한, 검출 전극과 직교하는 구동 전극(주사 전극)의 저항값도 낮은 것이 바람직하다.

또한, 표시 장치에 적용하기 위한 상기 복수의 전극군은, 「저반사율」이거나, 또는 「고 투과율」인 것이 필요하다. 「저반사율」의 요청은, 태양광 등 밝은 외광이 표시 장치의 표시면에 입사되었을 때, 상기 복수의 전극군의 광 반사율이 높으면, 크게 표시 품위를 저하시키게 된다. 예를 들어, 알루미늄이나 크롬으로, 적어도 1조의 전극군을 형성했을 때는, 외광의 반사율이 커서, 표시의 시인성을 손상시켜 버린다.

또한, 상기 특허문헌 1 내지 4에 관한 종래의 표시 장치용 기판에서는, 이 기판을, 예를 들어 액정의 구동 방식을 IPS(In-Plane Switching)로 하는 액정 표시 장치 등에 적용했을 때, 표시 장치의 투과율을 향상시키는 것에 대해서 개선의 여지도 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 제1 목적은, 표시 장치의 투과율을 향상시킬 수 있는 표시 장치용 기판 및 이 표시 장치용 기판을 구비하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 손가락 등 포인터의 위치 검출에 관한 성능이 높고, 또한 저항값이 작고 저반사율인 저반사 전극을 구비하는 표시 장치용 기판 및 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 제1 형태의 표시 장치용 기판은, 평면에서 보아 전체 직사각형의 표시부를 갖는 투명 기판과, 상기 표시부에 설치되고, 복수의 화소 개구부를 갖고, 상기 투명 기판을 따르는 제1 방향으로 병렬 배치해서 서로 전기적으로 독립된 복수의 부분 패턴을 갖는 저반사 전극과, 상기 저반사 전극 상에 적층된 제1 투명 수지층과, 상기 제1 투명 수지층 상에 적층되고, 상기 투명 기판을 따라 또한 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 병렬 배치된 복수의 부분 패턴을 갖는 투명 전극과, 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 상에 적층된 제2 투명 수지층을 구비한다.

본 발명에 따른 제2 형태의 표시 장치는, 상기 표시 장치용 기판을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 「저반사 전극」에서는, 저반사 전극과 투명 기판과의 계면에서 발생하는 반사율을, 광의 파장 400㎚ 내지 700㎚의 범위에서, 1% 이하, 또는 0.9% 이하로 할 수 있다. 일반적으로, 흑색 색재로서 고농도의 카본을 함유하는 차광막은, 예를 들어 막 두께 1.5㎛이고, 광학 농도가 4 이상일 때, 투명 기판과 반사 전극과의 계면에서 발생하는 반사율은 2% 정도이다.

여기서, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 저반사 전극은, 상기 표시부 상에, 흑색 색재를 포함하는 제1 광흡수성 수지층과, 알칼리 내성을 갖는 금속막을 이 순서대로 적층한 구성으로 할 수 있다. 본 발명에 따른 「저반사 전극」은, 예를 들어 표시 장치의 이면에 위치하는 백라이트 유닛으로부터 출사된 광인 투과광을, 저반사 전극의 구성에 포함되는 금속막으로 거의 완전히 차광할 수 있으므로, 저반사성과 차광성을 아울러 구비하고, 시인성을 크게 향상시킨 저반사 전극을 제공한다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 저반사 전극은, 상기 금속막 상에 흑색 색재를 포함하는 제2 광흡수성 수지층을 더 적층한 구성이어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 제1 광흡수성 수지층의 투과 측정에 의한 광학 농도가, 1㎛의 단위 막 두께당 0.4 내지 1.8의 범위에 있고, 상기 제1 광흡수성 수지층의 막 두께가 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 범위에 있고, 상기 저반사 전극의 막 두께가 1㎛를 초과하지 않아도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 금속막을 형성하는 금속이, 구리 합금이어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 구리 합금에 포함되는 합금 원소가, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 몰리브덴, 인듐, 주석, 아연, 알루미늄, 베릴륨, 니켈로부터 선택되는 1 이상의 원소이어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 흑색 색재가, 카본이어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 표시부의 외주에, 상기 저반사 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고, 상기 단자부는, 상기 저반사 전극의 상기 부분 패턴을 연장 설치해서 상기 금속막을 노출시킨 베이스 단자와, 상기 베이스 단자에 중첩된 커버 단자를 구비하고 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 상에, 상기 투명 전극의 저항률보다도 작은 저항률을 갖는 보조 도체가 구비되어 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 화소 개구부에는, 적색층으로 형성된 적 화소, 녹색층으로 형성된 녹 화소 및 청색층으로 형성된 청 화소 중 어느 하나가 구비되고, 상기 적 화소, 상기 녹 화소 및 상기 청 화소는, 상기 투명 기판과 상기 제1 투명 수지층 사이에, 평면에서 보아 인접해서 배치되어 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 제1 투명 수지층 상에는, 평면에서 보아 상기 저반사 전극의 상기 부분 패턴에 중첩되는 블랙 매트릭스가 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴을 개재해서 구비되어 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 블랙 매트릭스가, 유기 안료를 색재로서 사용한 차광성의 흑색층이어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 제2 투명 수지층 상에 투명 도전막인 공통 전극을 더 구비하고 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 표시부의 외주에, 상기 저반사 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고, 상기 단자부에는, 상기 투명 전극 또는 상기 공통 전극을 형성하는 재료와 동일한 재료로 형성되고, 상기 투명 전극 또는 상기 공통 전극으로부터 전기적으로 독립된 커버 단자가 구비되어 있어도 된다.

또한, 상기 표시 장치용 기판에서는, 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴이 알루미늄 합금에 의한 보조 도체를 구비하고, 상기 표시부의 외주에, 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고, 상기 단자부는, 상기 보조 도체를 연장 설치한 베이스 단자와, 상기 공통 전극을 형성하는 재료와 동일한 재료로 형성되고, 상기 공통 전극으로부터 전기적으로 독립된 커버 단자를 구비하고 있어도 된다. 보조 도체는, 구리 합금으로 형성되어도 된다.

또한, 상기 표시 장치에서는, 상기 표시 장치의 표시 화면에의 포인터의 근접 또는 접촉으로 변화되는 정전 용량을, 상기 금속막의 상기 부분 패턴과 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 사이의 정전 용량 변화로서 검지하는 터치 센싱 기능을 부여해도 된다.

본 발명에 따른 상기 형태에 의하면, 예를 들어 터치 센싱 기능을 갖고, 또한 표시 장치의 투과율을 향상시킬 수 있는 표시 장치용 기판 및 이 표시 장치용 기판을 구비하는 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 형태에 의하면, 예를 들어 손가락 등 포인터의 위치 검출에 관한 성능이 높고, 또한 저항값이 작고 저반사율인 저반사 전극을 구비하는 표시 장치용 기판 및 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제조 방법을 설명하는 표시 장치용 기판의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 작용을 설명하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표시 장치의 작용을 설명하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 A-A’ 단면 화살표도이다.
도 11은 도 9에 도시하는 B-B’ 단면 화살표도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 보조 도체에 대해서, 적합한 형성 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 보조 도체에 대해서, 적합한 형성 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제조 방법 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제조 방법을 설명하는 표시 장치용 기판의 주요부의 확대 평면도이다.
도 17은 도 16에 도시하는 F-F’ 단면 화살표도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 작용을 설명하는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 표시 장치의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 표시 장치의 작용을 설명하는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 표시 장치의 작용을 설명하는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하거나 또는 필요한 경우만 설명을 행한다.

각 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대해서 설명하고, 예를 들어 통상의 표시 장치 구성 요소와 차이가 없는 부분 등에 대해서는 설명을 생략한다.

또한, 각 실시 형태는, 액정 표시 장치를 주된 예로서 설명하겠지만, 각 실시 형태에서도 부분적으로 기재하고 있는 경우가 있는 바와 같이, 유기 EL 표시 장치와 같은 다른 표시 장치에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.

(제1 실시 형태)

본 실시 형태에 있어서는, 흑색 색재를 포함하는 제1 광흡수성 수지층의 패턴과, 알칼리 내성을 갖는 금속막의 패턴과, 또한 흑색 색재를 포함하는 제2 광흡수성 수지층의 패턴의 3층을 포함하는 저반사 전극의 패턴을 구비한 표시 장치용 기판에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제1 예를 도시하는 단면도. 본 실시 형태의 표시 장치용 기판이, 예를 들어 유기 EL 표시 장치에 적용되는 경우이면, 적색 발광의 유기 EL 소자, 녹색 발광의 유기 EL 소자 및 청색 발광의 유기 EL 소자의 3색의 발광 소자를 포함하는 유기 EL 표시 장치가 실현된다. 본 실시 형태의 표시 장치용 기판이, 예를 들어 액정 표시 장치에 적용되는 경우이면, 적색 발광의 LED 소자, 녹색 발광의 LED 소자 및 청색 발광의 LED 소자의 3색의 발광 소자를 포함하는 백라이트 유닛을 구비하고, 각 색 LED 소자와 각 화소에 위치하는 액정을 필드 시퀀셜로 구동하는 액정 표시 장치가 실현된다.

(표시 장치용 기판의 개략 구성)

표시 장치용 기판(12)은, 투명 기판(10)과, 제1 투명 수지층(5)과, 제2 투명 수지층(7)을 구비한다.

투명 기판(10)으로서는, 예를 들어 유리 기판이 사용된다.

제1 투명 수지층(5) 및 제2 투명 수지층(7)은, 투명 기판(10) 상에 이 순서대로 적층되어 있다. 제1 투명 수지층(5)은, 열경화 타입의 아크릴 수지를 사용해서 막 두께 2㎛로 형성하였다. 제2 투명 수지층(7)은, 알칼리 현상 가능한 감광성 수지를 사용해서 막 두께 3㎛로 형성하였다. 제2 투명 수지층(7)은, 예를 들어 광경화형 접착제여도 된다.

제2 투명 수지층(7)의 막 두께로서는, 예를 들어 후술하는 제2 실시 형태에 나타내는 바와 같은 표시 장치용 기판(12)에 대향하는 어레이 기판(23)에 구비되는 화소 전극(25)이나 능동 소자에의 배선 등과의 전기적인 간섭을 저감시키기 위해서, 0.5㎛ 이상의 두꺼운 막 두께로 할 수 있다. 제2 투명 수지층(7)의 수지 재료는, 비유전율이 작은 수지 재료인 것이 바람직하다.

또한, 제1 실시 형태에서는, 제2 투명 수지층(7)은 노광·현상 가능한 감광성 수지를 사용하고 있고, 이 제2 투명 수지층(7)을, 투명 기판(10) 중, 평면에서 보아 전체 직사각형의 표시부에만, 직사각 형상으로 형성하고 있다. 바꾸어 말하면, 제2 투명 수지층(7)을, 후술하는 단자부에는 형성하지 않는다.

투명 기판(10)과 제1 투명 수지층(5)과의 계면에는, 저반사 전극(4)의 패턴이 배치되어 있다. 도 2에는, 저반사 전극(4)의 평면도를 나타냈다. 저반사 전극(4)은, 투명 기판(10)을 따르는 도 2의 X 방향(제1 방향)으로 병렬해서 복수 배치됨과 함께 서로 전기적으로 독립된 부분 패턴의 배열(배열)을 갖는다. 저반사 전극(4)은, 터치 센싱에서 발생하는 정전 용량의 변화를 검출하는 검출 전극으로서, 또는, 터치 센싱의 구동 전극(주사 전극)으로서 사용할 수 있다. 또한, 이하에서는, 주로 검출 전극으로서 사용하는 경우에 대해서 설명한다.

하나의 저반사 전극(4)의 부분 패턴은, X 방향으로 6개의 화소 개구부(11)를 갖는다(도 4 참조). 하나의 저반사 전극(4)의 부분 패턴은, 도 2의 Y 방향(제2 방향)으로, 예를 들어 480개의 화소 개구부를 갖는다. 또한, Y 방향은, 투명 기판(10)을 따름과 함께 X 방향에 직교하는 방향이다. 저반사 전극(4)은, X 방향으로 6 화소 단위로 전기적으로 독립되도록 패터닝되어 있다. 저반사 전극(4)의 부분 패턴이 X 방향으로 320개 배열됨으로써, 표시 장치용 기판(12)의 화소수는 1920×480이 된다.

저반사 전극(4)의 부분 패턴의 패턴 폭은, 하나의 화소가 포함되는 패턴 폭이어도 되고, 2 이상의 복수의 화소가 포함되는 광폭의 패턴 폭이어도 된다. 또한, 저반사 전극(4)은, 전기적으로 독립시킨 부분 패턴 모두를 터치 신호의 검출 전극으로서 사용할 필요는 없고, 예를 들어 1개 걸러 사용할 수도 있다. 검출 전극으로서 사용하지 않는 부분 패턴은, 전기적으로 들뜬 형태(플로팅 패턴)로 할 수 있다. 저반사 전극(4)의 패턴 형상은, 예를 들어 도 9에 도시하는 바와 같이, 화소의 주위를 둘러싸는 프레임 형상이어도 되고, 또는, 빗살이나 생선 뼈 형상의 형상이어도 된다. 저반사 전극(4)의 패턴 형상이, 평면에서 보아, 전기적으로 폐쇄된 패턴인 경우냐, 개방된 패턴인 경우냐에 따라, 표시 장치 주변의 전기적 노이즈의 검출량에 차이가 있다. 또는, 저반사 전극(4)의 패턴 형상이나 면적에 의해, 표시 장치 주변의 전기적 노이즈의 검출량에 차이가 있다. 예를 들어, 전기적으로 폐쇄된 패턴에 있어서는, 노이즈의 검출량이 작고, 전기적으로 해방된 패턴에 있어서는, 노이즈의 검출량이 크다. 그래서, 2종류의 저반사 전극(4)의 패턴을 사용해서(2종류의 저반사 전극(4)의 패턴을 표시 장치용 기판(12)에 설치함), 이 2종류의 패턴의 각각에서 검출되는 터치 센싱시의 정전 용량에 기초하여, 정전 용량의 연산(감산)을 행하여, 노이즈 보상을 행할 수 있다. 도 9에 도시하는 바와 같은 화소의 주위를 둘러싸는 프레임 형상을 표시 장치용 기판(12)에 적용함으로써, 저반사 전극(4)의 격자 형상 패턴의 에지에 부수되는 정전 용량(프린지 용량, 도 6 참조)을 증가시킬 수 있다. 발생시킨 프린지 용량은, 도 7의 모식도로 도시하는 바와 같이, 손가락 등의 터치로 감소하기 때문에, 매우 큰 정전 용량차를 얻는 것이 가능하여, S/N비를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기한 특허문헌 3(국제 공개 2013/018495호 공보)의 도 3에 도시되는, 서로 인접하는, 동일 평면 상에 배치되는 2조의 터치 센싱 전극 구조에서는, 본 발명과 같이 큰 프린지 용량을 얻기가 어렵다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 투명 수지층(5)과 제2 투명 수지층(7)과의 계면에는, ITO라고 호칭되는 도전성 금속 산화물에 의한 투명 전극(6)의 패턴이, 막 두께 140㎚로 배치되어 있다. 투명 전극(6)은, 저반사 전극(4)과 쌍이 되는 다른 한쪽의 터치 센싱 전극이다.

또한, 투명 전극(6)을 X 방향으로 배열시키고, 저반사 전극(4)을 Y 방향으로 배열시켜도 된다. 즉, 서로 직교하는 투명 전극(6)의 배열 방향과 저반사 전극(4)의 배열 방향과 역회전시키고, 투명 전극(6)을 터치 센싱 전극으로서 사용해도 된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 투명 전극(6)은, Y 방향으로 병렬해서 복수 배치되는 부분 패턴의 배열(배열)을 갖는다. 투명 전극(6)의 패턴은, 제1 투명 수지층(5) 상에 저반사 전극(4)의 패턴과 직교하는 스트라이프 형상으로 배치되어 있다. 또한, 후술하겠지만, 투명 전극(6)에는, 부분 패턴의 길이 방향(스트라이프의 길이 방향, X 방향)으로 연장되는 금속막의 세선을 보조 도체로서 구비시킬 수 있다.

저반사 전극(4) 및 투명 전극(6) 각각의 부분 패턴에는, 실장에 이용되는 부분인 단자부(61)가 설치되어 있다. 이들 단자부(61)는, 전체 직사각형의 표시부 밖에 위치하는 단자부의 영역 D에 배치되어 있다. 또한, 도 2에서는, 투명 전극(6)의 단자부의 도시를 생략하였다.

(저반사 전극의 개략 구성)

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서의 저반사 전극(4)은, 제1 광흡수성 수지층(1)과, 금속막(2)과, 제2 광흡수성 수지층(3)으로 구성되어 있다. 이 제1 광흡수성 수지층(1), 금속막(2) 및 제2 광흡수성 수지층(3)은, 평면에서 보아 동일한 형상으로 형성된다. 이로 인해, 제1 광흡수성 수지층(1)의 패턴에 있어서의 선 폭, 금속막(2)의 패턴에 있어서의 선 폭 및 제2 광흡수성 수지층(3)의 패턴에 있어서의 선 폭은, 동일하다.

저반사 전극(4)의 막 두께는, 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 저반사 전극(4)의 두께가 얇은 경우, 표시 장치용 기판(12) 표면의 요철이나 돌기가 낮아져, 예를 들어 액정의 배향 불량 등을 억제할 수 있다. 저반사 전극(4)에서는, 예를 들어 제1 광흡수성 수지층(1)을 막 두께 500㎚로 하고, 금속막(2)을 막 두께 180㎚로 하고, 제2 광흡수성 수지층(3)을 막 두께 300㎚로 할 수 있고, 이때의 저반사 전극(4)의 전체 막 두께는 980㎚(0.98㎛)가 된다.

(광흡수성 수지층)

제1 광흡수성 수지층(1)은, 이 표시 장치용 기판(12)을 액정 표시 장치에 적용했을 때, 관찰자측에 위치하는 액정 표시 장치의 면에 있어서의 광의 반사 방지를 한다. 제2 광흡수성 수지층(3)은, 예를 들어 액정 셀 내에서의 광의 반사를 작게 한다.

제1 광흡수성 수지층(1) 및 제2 광흡수성 수지층(3)은, 예를 들어 전기적으로는 절연체이다. 광흡수성 수지층(1, 3)에는, 광흡수성의 색재로서 카본을 사용할 수 있고, 색 조정을 위해서 복수종의 유기 안료를 더 첨가해도 된다. 광흡수성 수지층(1, 3)의 투과 측정에서의 광학 농도는, 예를 들어 2 미만으로 할 수 있다. 예를 들어, 광흡수성 수지층(1, 3)의 투과 측정에 의한 광학 농도가, 1㎛의 단위 막 두께당 0.4 내지 1.8의 범위에 있고, 또한 광흡수성 수지층(1, 3)의 막 두께가 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 예를 들어 카본만을 색재로서 사용해서 형성된 광흡수성 수지층(1, 3)의 경우, 광흡수성 수지층(1, 3)의 광학 농도가 2, 또는 3 이상이 되면 투명 기판(10)과 광흡수성 수지층(1, 3)과의 계면에서 발생하는 광의 반사율이 2％를 초과하는 경우가 있다. 예를 들어, 카본을 색재로서 사용해서 형성되고, 광학 농도가 2이고, 막 두께가 1㎛인 흑색 수지층(광흡수성 수지층)의, 투명 기판과 흑색 수지층과의 계면의 반사율은, 대략 2%이다. 즉, 카본 등 흑색 색재의 수지에 첨가하는 양은, 너무 많으면 반사율의 증가로 되기 때문에, 광흡수성 수지층(1, 3)이 저반사가 되도록, 흑색 색재의 첨가량을 비교적 낮게 해도 된다. 본 발명에 따른 저반사 전극은, 적어도, 광흡수성 수지층(1)의 이면에는 알칼리 내성을 갖는 금속막을 갖는 구성이기 때문에, 광흡수성 수지층의 흑색 색재의 첨가량이 너무 적으면 금속막으로부터 반사된 광이 발생해 버린다. 금속막으로부터의 광 반사를 억제하기 위해서, 광흡수성 수지층의 실효 광학 농도는, 0.1 이상 필요해진다. 실효 광학 농도란, 1㎛의 단위 막 두께당의 광학 농도의 값과, 광흡수성 수지의 막 두께를 적산한 값이다. 광흡수성 수지층의 광학 농도는, 0.4 내지 1.8[/㎛]의 범위 내로 할 수 있고, 광흡수성 수지층의 막 두께에서 투명 기판으로부터 관찰한 반사율을 0.9% 이하로 조정할 수 있다. 본 발명에 따른 저반사 전극에 있어서, 표시 장치의 외부로부터 입사하는 입사광은, 투명 기판과 제1 광흡수성 수지층을, 일단 통과하고, 금속막과 제1 광흡수성 수지층과의 계면에서 반사되고, 다시, 제1 광흡수성 수지층과 투명 기판을 통과한다. 제1 광흡수성 수지층을 2회 통과하기 때문에, 입사광 및 반사광을 포함하는 광의 강도가 크게 감쇠되고, 광강도가 감쇠된 반사광으로 할 수 있다.

광흡수성 수지층(1, 3)의 광학 농도는, 카본 등의 흑색 색재, 또는, 복수의 유기 안료를 흑색 수지에 첨가하는 양으로 조정할 수 있다. 광흡수성 수지층(1, 3)의 패턴은, 감광성의 흑색 도포액을, 투명 기판(10)에 도포해서 원하는 패턴으로 노광, 현상하고, 또한 열처리 등으로 경막해서 얻을 수 있다. 감광성의 흑색 도포액은, 예를 들어 유기 용제와 광 가교 가능한 아크릴 수지와 개시제를 혼합한 혼합물에 카본을 분산해서 제작된다.

제1 광흡수성 수지층(1)에는 열경화 타입의 수지를 사용하고, 제2 광흡수성 수지층(3)에는 알칼리 현상 가능한 감광성 수지와 흑색 색재를 유기 용제에 분산시킨 흑색 도포액으로서 사용할 수 있다. 이들 사용하는 수지의 굴절률은 낮은 것이 바람직하다. 사용하는 수지의 굴절률과, 카본 등 흑색 색재의 함유량 및, 제1 광흡수성 수지층(1)의 막 두께를 조정함으로써, 투명 기판(10)에서 본 제1 광흡수성 수지층(1)과 투명 기판(10)과의 계면에 있어서의 반사율을, 0.9% 이하로 할 수 있다. 그러나, 사용하는 수지의 굴절률에 한도가 있기 때문에, 반사율은 0.2%가 하한이 된다. 흑색 도포액에 포함되는 아크릴 수지 등의 수지의 고형분이, 예를 들어 14질량%일 때, 흑색 도포액에서의 카본량을 약 6질량% 내지 25질량%의 범위 내로 하면, 광흡수성 수지층(1, 3)의 광학 농도를, 1㎛의 단위 막 두께당 0.4 내지 1.8로 할 수 있다. 광흡수성 수지층(1, 3)의 막 두께가, 0.3㎛일 때, 실효 광학 농도는 0.12 내지 0.54가 된다. 광흡수성 수지층(1, 3)의 막 두께가, 0.7㎛일 때, 실효 광학 농도는 0.28 내지 1.26이 된다.

(금속막)

금속막(2)을 형성하는 금속은, 구리 합금이다. 구리 합금 박막의 경우, 금속막(2)의 막 두께를 100㎚ 이상, 또는 150㎚ 이상으로 하면, 금속막(2)은, 가시광을 거의 투과하지 않게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 저반사 전극(4)은, 금속막(2)의 막 두께가, 예를 들어 100㎚ 내지 200㎚ 정도이면 충분한 차광성을 얻을 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 금속막(2) 일부를 두께 방향으로 산소를 포함하는 금속막으로서 형성할 수 있다.

금속막(2)은, 알칼리 내성을 갖는 금속막이어도 된다. 알칼리 내성이 필요한 경우란, 예를 들어 후속 공정에서 알칼리 현상액을 사용하는 현상 공정이 있는 경우이다. 구체적으로는, 예를 들어 컬러 필터나 블랙 매트릭스 등의 패턴 형성을 하는 공정이 있는 경우 등이다. 이 경우, 알칼리 현상액을 견디어내는 금속막(2)일 필요가 있다.

알칼리 현상액을 견디어낸다는 관점에서는, 알루미늄이나 알루미늄 합금은 적용이 어렵다. 또한, 크롬은 알칼리 내성이 있어 저반사 전극(4)의 금속막(2)으로서 적용할 수 있다. 그러나, 저항값이 크고, 제조 공정에서 발생하는 크롬 이온이 유해하여 실제 생산에의 적용은 어렵다.

알칼리 내성을 갖는 금속은, 예를 들어 구리, 은, 금, 니켈, 티타늄, 몰리브덴 등 여러 가지가 있지만, 저항값과 비용의 관점에서, 구리, 또는 구리 합금이 바람직하다. 알칼리 내성을 갖는 금속에 단체 금속으로서의 니켈도 적용할 수 있지만, 니켈은, 강자성체이기 때문에, 스퍼터링 성막에서의 성막 레이트가 낮아, 약간 생산성이 떨어진다. 또한, 니켈에 대해서는, 니켈을 4at% 이상 포함하는 구리-니켈 합금을 본 발명에 적용할 수 있다. 예를 들어, 니켈을 4at% 이상 포함하는 구리-니켈 합금을, 먼저, 5㎚ 내지 20㎚의 막 두께로 산소를 5at% 이상 의도적으로 포함시킨 박막으로서 형성한다. 또한, 구리-니켈 합금을 산소를 실질적으로 포함하지 않는 100㎚ 내지 300㎚ 정도의 막 두께로, 상기 구리-니켈 합금의 박막 상에 적층한다. 이렇게 적층된 적층 박막을, 30% 이하의 반사율의 터치 센싱용 전극으로서 적용할 수 있다. 구리-니켈 합금에 산소를 5at% 이상 함유시킴으로써 검은 반사색이 된다. 제1 광흡수성 수지층(1)을 투명 기판(10)과, 구리-니켈 합금인 금속막(2)과의 계면에 삽입함으로써, 0.9% 이하의 반사율로 할 수 있다.

유리 기판이나 수지와의 밀착을 얻기 위해서, 금속막(2)을 형성하는 금속은, 구리에 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 몰리브덴, 인듐, 주석, 아연, 알루미늄, 베릴륨, 니켈로부터 선택되는 1 이상의 금속 원소를 첨가한 구리 합금인 것이 바람직하다. 즉, 구리는, 내 알칼리성이 우수하고, 전기 저항이 작은 우수한 도체이지만, 유리나 수지에 대한 밀착성이 충분하지 않다. 이에 비해, 상기 재료를 포함하는 구리 합금을 사용함으로써 유리나 수지에 대한 밀착성을 개선할 수 있다.

금속 원소를 첨가하는 양은, 3at% 이하이면 구리 합금의 저항값을 크게 낮추는 일이 없으므로 바람직하다. 금속 원소를 첨가하는 양은, 0.2at% 이상이면, 구리 합금의 박막 밀착성 향상에 기여한다. 본 실시 형태를 포함하여, 이하의 실시 형태의 금속막(2)을 형성하는 금속은, 이하의 기재에 있어서 특별히 설명을 하지 않는 경우에는, 마그네슘 1at%의 구리 합금(잔량부는 구리)으로 하고 있다. 마그네슘 1at%의 구리 합금의 저항값은, 구리 단체의 경우와 크게 변함없다. 구리 합금의 성막은, 예를 들어 스퍼터링에 의한 진공 성막에 의해 실시할 수 있다. 첨가하는 합금 원소의 분포에는, 구리 합금의 막 두께 방향으로 농도 구배가 있어도 된다. 금속막(2)의 두께 방향의 중앙 부분은, 99.8at% 이상, 구리이어도 된다. 금속막(2)의 두께 방향의 광흡수성 수지층과 접촉하는 면, 또는, 그 면과 상대하는 반대측의 면에 관하여, 금속막(2)의 두께 방향의 중앙 부분보다도 금속막(2)의 면에 있어서의 합금 원소의 양이 높아지는 농도 구배가 있어도 된다. 또한, 구리 합금의 성막은, 제1 광흡수성 수지층과 접촉하는 면상의, 구리 합금의, 예를 들어 2㎚ 내지 20㎚의 막 두께 부분의 성막에 있어서, 산소를 도입해서 산소를 포함하는 구리 합금으로 할 수 있다. 성막 시의 산소 도입량은, 아르곤 등의 베이스 가스의 도입량에 대하여, 예를 들어 10%로 할 수 있다. 이 2㎚ 내지 20㎚의 부분의 합금막은, 예를 들어 5at% 이상의 산소를 포함함으로써 구리 합금인 금속막(2)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 산소의 함유량은, 15at%로 밀착성 향상에의 기여가 포화된다. 이 2㎚ 내지 20㎚ 부분의 합금막을 포함하고, 구리 합금인 금속막(2)의 합계 막 두께는, 예를 들어 102㎚ 내지 320㎚로 할 수 있다. 산소를 포함하는 구리 합금막을, 금속막(2)의 표면에 형성함으로써, 금속막(2) 자체의 반사율도 저하시킬 수 있어, 저반사 전극으로서의 저반사 효과를 증강할 수 있다.

또한, 표시 장치용 기판의 제조 공정에서, 강한 알칼리액을 사용하지 않는 경우, 금속막(2)의 금속에 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 알칼리 현상액을 사용하는 컬러 필터의 형성 공정이 없기 때문에, 알루미늄 합금을 채용하기 쉽다. 알루미늄 합금은, 알루미늄에 0.2at%∼3at%의 범위 내의 합금 원소를 첨가한 합금으로 할 수 있다. 합금 원소는, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 인듐, 주석, 아연, 네오디뮴, 니켈, 구리 등으로부터 하나 이상 선택할 수 있다.

(표시 장치용 기판의 제조 방법)

도 3에, 제1 실시 형태의 표시 장치용 기판의 제조 방법에 있어서의 주요한 공정을 도시하였다.

제1 광흡수성 수지층(1)의 도포 형성에서는, 상기한 흑색 도포액을 사용하고, 형성하는 막 두께는, 0.5㎛로 하였다. 제2 광흡수성 수지층(3)의 도포 형성에서는, 후속 공정의 드라이 에칭에서의 막 감소를 고려하여, 형성하는 막 두께는, 0.8㎛로 하였다. 제2 광흡수성 수지층(3)을 금속막(2)에 직접 적층하지 않는 구성에서는, 제1 광흡수성 수지층(1)의 막 두께를 0.7㎛로 해도 된다. 제1 광흡수성 수지층(1)의 막 두께와 카본 색재의 농도를 조정함으로써, 투명 기판(6)과 제1 광흡수성 수지층(1)과의 계면에 발생하는 광 반사를 조정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 제2 광흡수성 수지층(3)에는 감광성으로 알칼리 현상 가능한 흑색 도포액을 사용한다. 제2 광흡수성 수지층(3)의 패턴 형성 시에, 최종적인 저반사 전극(4)의 패턴 형상으로, 노광, 현상, 경막한다. 도 3의 공정 플로우에 나타내는 바와 같이, 제2 광흡수성 수지층(3)의 패턴 형성 후, 금속막(2)(구리 합금막)을 에칭하고, 제2 광흡수성 수지층(3)과 동일한 패턴을 갖는 금속막(2)을 형성한다.

금속막(2)의 에칭은, 웨트 에칭의 방법으로도, 또는 드라이 에칭의 방법으로도 가능하다. 웨트 에칭에서는, 예를 들어 산화성의 알칼리 에천트를 사용할 수 있다. 드라이 에칭의 경우, 염소가스 등 할로겐 가스를 사용한 드라이 에칭, 또는, 산소 가스와 유기산 증기를 교대로 사용하는 드라이 에칭 등이 가능하다.

이어서, 산소 가스, 아르곤 가스, 프레온 가스 등을 사용해서 드라이 에칭의 방법으로, 금속막(2)의 패턴 외의 제1 광흡수성 수지층(1)의 두께 0.5㎛를 제거하여, 저반사 전극(4)으로서의 패턴을 형성한다. 이때의 드라이 에칭은, 제1 광흡수성 수지층(1)을 대상으로 하는 애싱이라고 할 수 있다. 제2 광흡수성 수지층(3)은, 제1 광흡수성 수지층(1)과 마찬가지로, 0.5㎛ 막 감소를 행하여 감소 후 0.3㎛의 제2 광흡수성 수지층(3)이 된다. 금속막(2)의 막 두께는 0.15㎛(150㎚)로 했으므로, 저반사 전극(4)의 전체 막 두께는 합계 0.95㎛가 된다. 금속막(2)의 막 두께 0.15㎛ 중, 제1 광흡수성 수지층(1)에 접하는 측의 0.01㎛의 막 두께를, 산소를 포함하는 구리 합금막으로서 형성하였다. 이 0.01㎛ 막 두께의 구리 합금막 형성시에만, 산소 가스를 도입해서 성막하였다. 각각 가스의 유량 비율은, 산소 가스와 아르곤 가스의 유량 비율로 1:10의 비율로 하였다.

이상에 의해 저반사 전극(4)이 형성된다. 또한, 드라이 에칭이나 애싱 후에는, 다음 공정까지 대상의 기판을 잘 세정하여 건조시키는 것이 바람직하다. 또한, 금속막(2)의 표면에 발생하는 산화구리는, 예를 들어 유기산 증기를 사용한 드라이 에칭으로 제거할 수 있다.

그 후, 투명 기판(10)에, 제1 투명 수지층(5), 투명 전극(6), 제2 투명 수지층(7)을 적층함으로써, 표시 장치용 기판(12)이 형성된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 저반사 전극(4)의 형성 공정에 병행하여, 도 4에 도시하는 바와 같이, 저반사 전극(4)의 부분 패턴을 연장 설치해서 금속막(2)이 노출된 베이스 단자(61a)를 형성한다. 여기서, 도 4는, 투명 전극(6)의 패턴 및 제2 투명 수지층(7)의 적층을 행하지 않은 제조 공정 도중의 평면도에 상당한다. 저반사 전극(4)을 형성할 때, 저반사 전극(4)의 부분 패턴을, 단자부의 영역 D에 연장 설치해 둔다.

즉, 제1 광흡수성 수지층(1)의 도포 형성, 금속막(2)의 형성, 제2 광흡수성 수지층(3)의 도포 형성에 있어서, 전체 직사각형의 표시부뿐만 아니라, 단자부의 영역 D에도, 광흡수성 수지층(1, 3) 및 금속막(2)을 형성해 둔다. 또한, 제2 광흡수성 수지층(3)의 패턴 형성 시에는, 광흡수성 수지층(3) 중, 베이스 단자(61a)가 되는 부분 상에 위치하는 부분도 제거해 둔다. 또한, 금속막(2)의 에칭 시 및 제1 광흡수성 수지층(1)의 드라이 에칭시에는, 베이스 단자(61a)가 되는 부분을 남기고 금속막(2) 및 광흡수성 수지층(1)을 제거해 둔다.

베이스 단자(61a) 상에 제1 투명 수지층(5)을 도포 형성한 후에는, 이 투명 수지층(5)을 드라이 에칭(애싱) 등의 방법으로 제거해서 금속막(2)을 노출시킨다. 그리고 투명 전극(6)을 형성할 때에 맞춰서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 베이스 단자(61a)를, ITO 등의 도전성 산화물인 투명 도전막(커버 단자)(61b)의 패턴으로 덮는다. 이 투명 도전막(61b)은, 투명 전극(6)에 사용되는 도전막과 동일하다. 바꾸어 말하면, 투명 전극(6)은, 투명 도전막을 사용해서 형성되고, 주지의 포토리소그래피 방법으로 패턴 형성된다.

이들 베이스 단자(61a) 및 투명 도전막(61b)에 의해, 단자부(61)가 구성된다. 투명 도전막(61b)은 베이스 단자(61a)를 둘러싸는 형상으로 형성되어 있다. 투명 도전막(61b)은 유리인 투명 기판(10)에 직접 장착되어 있고, 신뢰성 있는 실장을 가능하게 하고 있다. 또한, 투명 도전막(61b)의 패턴 폭이 넓은 경우에는, 실장도 용이해지기 때문에, 투명 도전막(61b)의 하지에 투명 수지층(5)이나 광흡수성 수지층(1, 3)이 있어도 된다.

(반사율의 측정예)

본 실시 형태의 저반사 전극(4)과 투명 기판(10)과의 계면에서의 반사율은, 0.8%이었다. 반사율은, 알루미늄 증착막의 반사율을 100%로 하고 있다. 측정에서는, 현미 분광 광도계(예를 들어, 오츠카 덴시사제 LCF-1100)를 사용하였다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태는, 제1 실시 형태의 표시 장치용 기판(12)을 FFS(Fringe Field Switching) 또는 IPS라고 호칭되는 액정 구동 방식의 액정 표시 장치에 적용한 사례이다.

(표시 장치의 개략 구성)

제2 실시 형태의 액정 표시 장치의 부분 단면도를 도 5에 도시하였다. 표시 장치 A1은, 상기 표시 장치용 기판(12)과, 어레이 기판(23)을 구비하고 있다. 표시 장치용 기판(12)은, 액정층(24)을 개재해서 어레이 기판(23)과 마주보도록, 어레이 기판(23)에 접합하고 있다. 이 표시 장치용 기판(12)에서는, 저반사 전극(4)이, 표시 장치의 표시면에서 보면 저반사의 블랙 매트릭스 역할을 담당한다.

어레이 기판(23)은, 도시를 생략한 능동 소자(TFT, 박막 트랜지스터)를 구비하고 있다. 또한, 능동 소자는, 실리콘 반도체를 채널층으로 하는 트랜지스터이어도 되지만, 산화물 반도체를 채널층에 사용하는 트랜지스터인 것이 바람직하다. 어레이 기판(23)측의 금속 배선은 구리 배선인 것이 바람직하다. 산화물 반도체로서, 예를 들어 인듐, 갈륨, 아연의 복합 산화물(IGZO, 등록 상표)을 예시할 수 있다.

또한, 산화물 반도체의 재료로서, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 게르마늄 중 2종 이상의 금속 산화물을 사용해도 된다. 어레이 기판에서의 박막 트랜지스터를 전기적으로 접속하는 금속 배선에는, 구리나 구리 합금을, 티타늄이나 몰리브덴 등의 고융점 금속과의 2층 이상의 다층 구성을 채용할 수 있다.

게다가, IGZO 등 산화물 반도체를 채널층에 사용하는 트랜지스터는, 전자 이동도가 높고, 예를 들어 2msec 이하의 단시간에 필요한 구동 전압을 화소 전극(25)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 배속 구동(1초간의 표시 코마수가 120 프레임인 경우)이어도, 1 프레임은 약 8.3msec이며, 예를 들어 6msec 이상(약 8msec-2msec)을 터치 센싱에 할당할 수 있다. 또한, 산화물 반도체를 채널층에 사용하는 트랜지스터는, 누설 전류가 적기 때문에, 화소 전극(25)에 인가한 구동 전압을 오랜 시간 유지할 수 있다. 능동 소자의 신호선이나 주사선, 보조 용량선 등을, 알루미늄 배선보다 배선 저항이 작은 구리 배선으로 형성하고, 또한 능동 소자로서 단시간에 구동할 수 있는 IGZO를 사용함으로써 터치 센싱의 주사에서의 시간적 마진이 넓어져, 발생하는 정전 용량의 변화를 고정밀도로 검출할 수 있다. IGZO 등 산화물 반도체를 능동 소자에 적용함으로써 액정 등의 구동 시간을 짧게 할 수 있고, 따라서, 표시 화면 전체의 영상 신호 처리 중에서, 터치 센싱에 적용할 수 있는 시간에 충분한 여유가 생긴다. 본 발명에 따른 표시 장치에는, 산화물 반도체를 채널층에 사용하는 트랜지스터와 구리 배선을 구비한 어레이 기판을 적용할 수 있다.

어레이 기판(23)에는, 투명 기판(20) 상에 화소 전극(25)과 공통 전극(26)이 절연막(28)을 개재해서 구비되어 있다. 액정층(24)의 액정 분자(배향막, 액정 분자의 도시를 생략)는, 어레이 기판(23) 및 표시 장치용 기판(12) 각각의 면에 평행하게 배향되어 있다. 액정 분자는, 화소 전극(25)과 공통 전극(26) 사이에 구동 전압이 인가됨으로써, 어레이 기판(23) 상에서 회전하여, 표시의 온, 오프를 행한다.

FFS 방식의 액정 표시 장치에서는, 제2 투명 수지층(7) 상에는 배향막만 형성되고, 투명 도전막을 제2 투명 수지층(7) 상에 형성할 필요가 없다. 도 5에서는, 배향막 및 편광판, 위상차판 등의 도시를 생략하고 있다.

(제2 투명 수지층의 작용)

이 표시 장치 A1에 의하면, 액정의 구동 방식이, IPS(In-Plane Switching)인 경우에도, 제2 투명 수지층(7)의 막 두께를, 예를 들어 0.3㎛ 내지 6㎛의 막 두께, 또는 6㎛ 이상으로 함으로써, 이 표시 장치 A1의 투과율 저하를 방지할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 예를 들어 제2 투명 수지층(7)을 형성하지 않는 구성에서는, 액정을 구동시키는 전압을 인가했을 때, 화소 전극(25)과 공통 전극(26) 사이에 형성되는 전기력선에 왜곡이 발생한다. 즉, 전기력선의 형상이, 도전체인 투명 전극(6)에 갇히도록 작게 변형되기 때문에, 투과율이 저하되어 버린다.

이에 비해, 제2 투명 수지층(7)을 투명 전극(6) 상에 적층함으로써, 제2 투명 수지층(7)의 두께 방향으로 균일하게 퍼지는 전기력선을 형성할 수 있다. 이에 의해, 액정 셀 내의 액정 분자를, 전술한 두께 방향으로 충분히 활용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2 투명 수지층(7)을 투명 전극(6) 상에 적층함으로써, 실효적으로 투과율을 향상시키기 위해서 활용할 수 있는 액정 분자가 증가하기 때문에, 투과율의 개선으로 연결시킬 수 있다. 또한, 제2 투명 수지층(7)의 비유전율은, 액정 분자의 비유전율에 가깝고, 동등하거나, 또는 낮은 것이 바람직하다.

(저반사 전극의 작용)

또한, 이 표시 장치 A1에 의하면, 저반사 전극(4)을 터치 센싱시의 소위 검출 전극으로서 사용하고, 투명 전극(6)을, 저반사 전극(4)에 일정한 주파수에서의 전압을 인가하는 구동 전극(주사 전극)으로서 사용할 수 있다.

구체적으로 설명하면 도 6에 도시하는 바와 같이, 터치 센싱을 위한 정전 용량은, 저반사 전극(4)과 투명 전극(6) 사이에 유지되어 있다. 통상 상태에서는, 저반사 전극(4)과 투명 전극(6) 사이에 일정한 주파수에서의 정전압이 인가되고, 저반사 전극(4)의 근방에 균일한 전기력선이 형성되어 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 저반사 전극(4)에, 손가락 등 포인터가 표시 화면에 가까워지거나, 또는 접촉되면 전기력선의 분포가 무너짐과 함께, 손가락 등 포인터 방향으로 정전 용량이 흘러, 저반사 전극(4)과 투명 전극(6) 사이의 정전 용량이 감소한다. 손가락 등 포인터의 터치 유무는, 이러한 정전 용량의 변화로 검지한다.

본 실시 형태에 관한 저반사 전극(4)은, 저항값이 낮은 구리 합금의 금속막(2)을 포함하고, 터치 센싱시의 검출 전극으로 할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 투명 전극(6)은, 저저항화를 위해서 그 패턴 폭을 넓게 하고, 게다가, 투명 전극(6) 상에 저저항화를 위해서 후술하는 보조 도체(16)를 구비시킬 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 의한 정전 용량 방식에 있어서의 2조의 복수의 전극군은, 이들에 부수되는 시상수를 대폭으로 저감할 수 있고, 터치 센싱시의 검출 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다. 도 6, 도 7은, 터치 센싱 시의 전후에서의 정전 용량 변화를 나타내기 위한 설명도이며, 통상 손가락 등 포인터는, 한번에 복수의 검출 전극에 작용한다.

(제3 실시 형태)

도 8은, 본 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제2 예를 도시하는 단면도이다. 구체적으로는, 도 8은, 본 실시 형태에 관한 것이고, 적색과 녹색과 청색의 컬러 필터를 구비하는 표시 장치용 기판의 일례를 도시하는 단면도이다.

예를 들어, 유기 EL 표시 장치에 본 발명의 표시 장치용 기판을 적용하는 경우이면, 적어도 적색과 녹색과 청색의 발광 성분을 포함하는 백색 유기 EL을 사용하고, 적색과 녹색과 청색의 컬러 필터를 아울러 구비함으로써 컬러 표시를 행하는 유기 EL 표시 장치가 실현된다. 예를 들어, 액정 표시 장치에 본 발명의 표시 장치용 기판을 적용하는 경우이면, 적색과 녹색과 청색의 발광 성분을 포함하는 백색 LED 소자를 백라이트에 구비하고, 적색과 녹색과 청색의 컬러 필터를 아울러 구비함으로써 컬러 표시를 행하는 액정 표시 장치가 실현된다.

(표시 장치용 기판의 개략 구성)

표시 장치용 기판(22)은, 투명 기판(10)과, 저반사 전극(4)의 패턴과, 청 화소 B와, 적 화소 R과, 녹 화소 G와, 제1 투명 수지층(5)과, 투명 전극(6)의 패턴과, 블랙 매트릭스(8)와, 제2 투명 수지층(7)과, 공통 전극(9)으로 구성된다.

저반사 전극(4)은, 본 실시 형태에서는, 0.7㎛ 막 두께의 제1 광흡수성 수지층(1), 0.2㎛ 막 두께의 금속막(2)의 2층 구성이며, 제1 광흡수성 수지층(1)과 금속막(2)은, 평면에서 보아 동일 형상으로 된다. 금속막(2)의 0.2㎛ 막 두께 중, 0.015㎛ 막 두께를, 산소를 8at% 포함하는 구리 합금막으로 하였다. 제1 광흡수성 수지층(1)의 막 두께와 카본 색재의 농도를 조정함으로써, 투명 기판(6)과 제1 광흡수성 수지층(1)과의 계면에 발생하는 광 반사를 조정할 수 있다.

도 9는, 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판을 투명 기판(10)측에서 본 평면도이다. 화소 개구부(11)에는, 적 화소 R, 녹 화소 G, 청 화소 B 중 어느 하나가 간극 없이 배치되어 있다. 저반사 전극(4)은, 상기한 실시 형태(1)와 마찬가지로, X 방향으로 병렬해서 복수 배치됨과 함께 서로 전기적으로 독립된 부분 패턴의 배열(배열)을 갖는다.

도 10에, 도 9에서의 A-A’ 방향의 부분 단면도를 도시하였다. 투명 기판(10)위 및 저반사 전극(4) 상에는, 적 화소 R, 녹 화소 G, 청 화소 B 중 어느 하나가 컬러 필터로서 간극 없이 배치되어 있다. 청 화소 B, 적 화소 R, 녹 화소 G는, 아크릴 수지 등의 투명 수지에 각각 복수의 유기 안료를 분산시켜, 주지의 포토리소그래피 방법으로 형성하였다.

컬러 필터 상에는, 제1 투명 수지층(5)이 적층되어 있다. 제1 투명 수지층(5) 상에는 또한, 투명 전극(6), 블랙 매트릭스(8), 제2 투명 수지층(7) 및 공통 전극(9)이 이 순으로 적층되어 있다. 투명 전극(6) 및 공통 전극(9)은, 서로 다른 레이어에 형성되어 있지만, 동일한 재료로, 예를 들어 ITO라고 불리는 도전성 금속 산화물 등의 투명 도전막으로 형성할 수 있다.

도 11에, 도 9에서의 B-B’ 방향의 부분 단면도를 도시하였다. 상기한 바와 같이, 저반사 전극(4)의 부분 패턴은, 전기적으로 독립되어 있다. 각 저반사 전극(4)의 부분 패턴의 X 방향 사이에는, 각각 이격부(15)가 설치되어 있다. 이격부(15) 상에는, 블랙 매트릭스(8)가 배치되어 있다. 백라이트 유닛으로부터 표시 장치용 기판(22)에 입사되는 광 L은, 블랙 매트릭스(8)에서 차광된다. 또는, 블랙 매트릭스(8)를 형성하지 않아도, 후술하는 어레이 기판(23)에 배치되는 소스선(41), 게이트선(42), 보조 용량선(43) 중 어느 하나를 사용하여, 평면에서 보아, 이격부(15)를 막도록(겹치도록) 금속 배선이 배치되는 배선 레이아웃을 채용함으로써, 백라이트 유닛으로부터 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

(보조 도체)

도 12에, 표시 장치용 기판(22)을, 도 9의 반대 면으로부터, 투명 전극(6)측에서 본 평면도를 나타냈다. 도 12에서는, 공통 전극의 도시를 생략하고 있다. 투명 전극(6)은, 투명 전극(6)의 저항값을 낮출 목적으로 보조 도체(16)를 구비할 수 있다. 보조 도체(16)의 저항률은, 투명 전극(6)의 저항률보다도 작다. 보조 도체(16)는, 알칼리 내성을 갖는 금속, 또는 금속의 합금으로 형성할 수 있다. 또한, 보조 도체(16)의 형성 공정 후속 공정에 알칼리를 사용하는 공정이 없으면, 알루미늄 합금을 보조 도체(16)에 사용할 수 있다. 후속 공정에 알칼리를 사용하는 공정이 있으면, 알루미늄 합금 대신에 구리 합금을 사용할 수 있다.

보조 도체(16)는, 개구율의 저하를 방지하도록, 다른 구성 요소와 중첩해서 배치되어 있는 것이 바람직하다.

도 13에, 어레이 기판(23)에 형성되는 TFT(45)(박막 트랜지스터)나 소스선(41)(신호선), 게이트선(42)(주사선) 및 보조 용량선(43)을 포함하는 화소의 평면도를 나타내고 있다. 이 TFT(45)는, 소스선(41), 게이트선(42) 및 보조 용량선(43) 등의 금속 배선과, 소스 전극(48)과, 드레인 전극(47)과, 산화물 반도체인 채널층(46)을 구비한다. 금속 배선의 구조로서는, 티타늄과 티타늄 상에 적층된 구리에 의해 구성된 2층 구성이 사용되고 있다. 드레인 전극(47)은, 채널층(46)으로부터 화소 중앙까지 연장 설치되고, 콘택트 홀(44)을 개재하여, 투명 전극인 화소 전극(25)과 전기적으로 접속되어 있다. 소스 전극(48)은, 소스선(41)에 접속되어 있다. 채널층(46)을 사이에 두도록 드레인 전극(47) 및 소스 전극(48)이 설치되어 있다. 화소 전극(25)과 보조 용량선(43) 사이에, 보조 용량이 형성되어 있다.

표시 장치용 기판(22)을 표시 장치에 적용하는 경우, 예를 들어 보조 도체(16)를, 도 13에 도시하는 바와 같은 보조 용량선(43)과, 평면에서 보아 동일 위치에 형성함으로써, 여분의 개구율의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 소스선(41) 및 게이트선(42)은, 티타늄 상에 구리가 적층된 2층 구성, 또는 몰리브덴 상에 구리가 적층된 2층 구성으로, 또한 이 구리 상에 티타늄 합금이나 구리 합금이 적층된 3층 구성으로 형성할 수 있다. 또한, 보조 용량선(43)은, 게이트선(42)과 동일 재료로, 동일 레이어에 형성할 수 있다.

도 14에, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판의 변형예를 나타냈다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 보조 도체(16)를, 블랙 매트릭스(8)의 형성 위치 및 선 폭에 맞춰서 형성하고, 블랙 매트릭스(8)에 중첩시켜도 된다. 이 경우, 보조 도체(16)와 블랙 매트릭스(8)와의 패턴 위치를 정합시킴으로써, 여분의 개구율의 저하를 방지할 수 있다.

(블랙 매트릭스)

도 8에 도시하는 바와 같이, 블랙 매트릭스(8)는, 제1 투명 수지층(5) 상에 투명 전극(6)을 개재해서 설치되어 있다. 블랙 매트릭스(8)는, 평면에서 보아 저반사 전극(4)의 패턴에 중첩되어 있다. 블랙 매트릭스(8)에 있어서 화소 개구부(11) 사이에 위치하는 부분의 선 폭은, 저반사 전극(4)의 폭과 거의 동일하게 설정할 수 있다. 블랙 매트릭스(8)에 사용하는 흑색 색재나 수지는, 제1 실시 형태에서의 광흡수성 수지층(1, 3)과 마찬가지의 재료를 사용할 수 있다. 블랙 매트릭스(8)는, 제1 실시 형태에서 사용한 흑색 도포액을 사용해서 형성해도 된다.

본 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판(22)을 액정 표시 장치에 적용하는 경우, 화소 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 구동 전압의 등전위선의 분포를 흐트러뜨리지 않도록, 블랙 매트릭스(8)에 사용하는 흑색 색재를 복수 종류의 유기 안료로 하는 것이 바람직하다. 비유전율이 높은 카본을 주된 흑색 색재로 하는 블랙 매트릭스를 액정층(24)에 가까운 위치로 가지고 오는 구성에서는, 이 블랙 매트릭스가 등전위선의 분포를 흐트러뜨려, 광 누설이 발생하는 경우가 있다. 복수 종류의 유기 안료를 흑색 색재로서 사용한 경우에는, 카본 비교에서 비유전율이 1/3에서 1/5로 되어 이러한 광 누설을 억제할 수 있다.

(표시 장치용 기판의 제조 방법)

도 15에, 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판의 제조 공정을 나타냈다. 제1 실시 형태와의 차이는, 예를 들어 저반사 전극(4)이 제2 광흡수성 수지층을 형성하지 않은 점이나, 컬러 필터(R, G, B)를 새롭게 저반사 전극(4)과 제1 투명 수지층(5) 사이에 삽입한 구성인 점 등이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같은 투명 전극(6)의 단자부(6a)를 형성한다. 단자부(6a)는, 보조 도체(16)를 단자부의 영역 D에 연장 설치한 베이스 단자(16a)와, 베이스 단자(16a)에 중첩된 투명 도전막(커버 단자)(9a)을 구비하고 있다. 투명 도전막(9a)은, 공통 전극(9)과 동일한 재료로 동시에 형성된다. 투명 도전막(9a)은, 투명 기판(10)에 직접 장착되는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 투명 도전막(9a)의 패턴 폭이 넓은 경우에는, 실장도 용이하게 되기 때문에, 투명 도전막(9a)의 하지에 투명 수지층(5, 7) 등이 있어도 된다.

(저반사 전극의 작용)

본 실시 형태에 관한 저반사 전극(4)은, 도 18에 도시하는 바와 같은 투명 기판(10) 상에 형성되는 주지의 컬러 필터 블랙 매트릭스 BM과 거의 동일 위치에 배치된다. 주지의 블랙 매트릭스 BM은, 높은 광학 농도를 요구받기 때문에, 대략 1 내지 1.5㎛의 막 두께로 형성되는 경우가 많다. 이때, 도 18에 도시하는 바와 같이 투명 기판(10) 상에 형성되는 적 화소 R, 녹 화소 G 및 청 화소 B 중, 블랙 매트릭스 BM에 중첩되는 부분에, 높이가 1㎛ 전후의 돌기(63)가 형성된다. 돌기(63)는, 도 18에 도시하는 컬러 필터를 액정 표시 장치에 적용할 때, 액정의 배향 불량의 원인이 되어 표시 품위를 크게 저하시킨다.

이에 비해 본 실시 형태에 관한는 저반사 전극(4)은, 금속막(2)을 구비하고 있으므로, 막 두께를 억제하면서도 충분한 차광성을 얻을 수 있다. 따라서, 저반사 전극(4) 상에 적 화소 R, 녹 화소 G, 청 화소 B를 형성했을 때, 표시 품위에 영향을 발생시키는 돌기가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 본 발명에 따른 저반사 전극(4)은, 가시광의 반사율을 0.9% 이하로 억제할 수 있고, 또한 백라이트 유닛으로부터 출사된 투과광을 완전히 차광할 수 있으므로, 시인성을 크게 향상시킬 수 있다.

(제4 실시 형태)

제4 실시 형태는, 제3 실시 형태에 관한 표시 장치용 기판을 액정 표시 장치에 적용한 일례이다. 도 19는, 적용 사례인 액정 표시 장치의 부분 단면도이다.

표시 장치 A2에서는, 액정층(34)이 초기 수직 배향으로 되어 있어, 화소 전극(35)과 공통 전극(9) 사이에 전압을 인가함으로써 표시를 행한다. 도 19에서는, 배향막, 편광판, 능동 소자(TFT) 및 백라이트 유닛 등의 기재를 생략하였다. 백라이트 유닛은, 어레이 기판(33)의 투명 기판(20)의 하부에 위치한다.

(블랙 매트릭스의 작용)

여기서, 도 20을 사용하여, 흑색 색재를 복수 종류의 유기 안료로 한 블랙 매트릭스 BM이 액정층(34)으로부터 이격되어 있는 종래의 표시 장치(100)의 문제를 설명한다.

예를 들어, 200ppi(pixels per inch), 나아가서는 300ppi와 같은 보다 고정밀의 액정 표시 장치(100)에서는, 화소 사이즈가 작기 때문에, 화소간에 위치하는 액정의 배향 불량의 부분(51)으로부터 누설되어 오는 광(52)이 액정 표시에 악영향을 준다.

그래서, 도 21에 도시하는 본 실시 형태의 표시 장치 A2와 같이, 복수 종류의 유기 안료를 흑색 색재로 형성되는 블랙 매트릭스(8)를 액정층(34)에 가까운 위치에 배치함으로써, 광 누설을 억제할 수 있다. 게다가, 복수 종류의 유기 안료로서 흑색 색재를 사용해서 블랙 매트릭스(8)을 형성하는 경우, 주지의 블랙 매트릭스 BM보다 카본이 저농도로 되고, 블랙 매트릭스(8)의 비유전율이 작기 때문에, 액정층(34)에 근접해도 구동 전압의 등전위선의 분포를 흐트러뜨리기 어렵다.

또한, 도 20, 도 21에서는, 저반사 전극, 투명 전극, 컬러 필터, 배향막, 편광판 등의 도시를 생략하였다. 도 20, 도 21에 도시하는 액정 표시 장치의 액정은, FFS 방식의 액정이어도 된다.

(제5 실시 형태)

제5 실시 형태는, 저반사 전극(4)의 구성인 금속막(2)의 구성을 제외하고, 제3 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 도 8 내지 도 14를 원용한다. 단, 중복되는 설명은 생략하고, 차이가 있는 금속막(2)에 대해서, 설명을 행한다.

도 8에 도시하는 금속막(2)은, 0.015㎛ 막 두께의 산소를 포함하는 구리 합금막과, 0.18㎛ 막 두께의 산소를 실질적으로 포함하지 않는 구리 합금막의 2층의 구리 합금막 상에, 또한 구리와 인듐의 구리 합금막을 0.015㎛ 막 두께로 적층한 합계 막 두께 0.21㎛의 금속막(2)이다. 산소를 실질적으로 포함하지 않는 것은, 구리 합금막의 성막 시에 산소 가스를 도입하지 않는 것을 의미한다.

앞서 형성한 2층의 구리 합금막은, 0.5at%의 마그네슘과 0.5at%의 알루미늄(잔량부는 구리)의 구리 합금을 사용하였다. 구리와 인듐의 구리 합금막은, 78at%의 구리에 22at%의 인듐을 포함하는 구리 합금으로 하였다. 또한, 미량의 불가피 불순물이 이들 구리 합금에 포함되어 있다. 인듐의 구리 합금에의 첨가량은, 0.5% 내지 40at%로 할 수 있다. 인듐은, 융점이 낮다. 인듐의 함유량이 50at％를 초과하는 구리 합금에는, 내열성의 우려가 있다.

22at%의 인듐 등 인듐이 풍부한 구리 합금의 박막을 구비하는 금속막(2)은, 성막 후의 열처리 공정이나 경시 변화로 산화구리의 형성에 앞서 산화인듐을 형성하고, 산화구리의 형성을 억제한다. 산화구리의 형성이 적은 경우, 커버 단자부에서의 투명 도전막과의 전기적 접속을 용이하게 하여, 제조 공정이나 실장에 관한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 인듐이 풍부한 구리 합금의 박막 표면의 반사색은, 백색에 가까운 색이 되고, 구리 단체에 기인하는 붉은 컬러화를 피할 수 있다. 반사색을 뉴트럴하게 하기 위해서는, 구리 합금에 있어서의 인듐의 첨가량을 제어하는 것에 한하지 않고, 상기에 예시한 합금 원소여도 첨가 비율을 조정함으로써 가능하다. 본 발명에서 개시한, 이들 구리 합금에 관한 기술은, 어레이 기판(23)에서의 금속 배선에 적용할 수 있다.

(저반사 전극이 담당할 수 있는 역할)

상기한 각 실시 형태에 관한 저반사 전극은, 예를 들어 터치 센싱시의 소위 검출 전극으로서 기능하는 것이 가능하다. 투명 전극은, 저반사 전극에 일정한 주파수에서의 전압을 인가하는 구동 전극(주사 전극)의 역할을 할 수 있다(또한, 구동 전극에 인가하는 전압은, 반전 구동 방식이어도 된다). 여기서, 저반사 전극은 저항값이 낮고, 또한 투명 전극도, 예를 들어 보조 도체를 구비시키는 것 등에 의해 낮은 저항을 실현할 수 있고, 터치 센싱에서 발생하는 정전 용량의 변화를 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 게다가, 양도체인 저반사 전극을 검출 전극으로 해서 가는 선 폭으로 매트릭스 형상으로 배치할 수 있다. 투명 전극 상에 배치되는, 가는 선 폭의 저반사 전극의 패턴 프린지 효과에 의해, 패턴 에지 근방에서의 정전 용량(프린지 용량)이 증가하여, 정전 용량을 크게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 손가락 등 포인터의 터치 유무에서의 정전 용량의 차를 크게 할 수 있어, S/N비를 향상시키고, 검출 정밀도를 높게 할 수 있다.

또한, 저반사 전극은, 예를 들어 표시 장치의 표시면에서 보면 저반사의 블랙 매트릭스 역할을 담당하고, 시인성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 저반사 전극 구성에 사용하는 구리 합금막은 가시광을 완전히 차단할 수 있고, 백라이트로부터의 광 누설을 해소할 수 있다. 또한, 본 발명의 저반사 전극은, 금속막, 또는, 제2 광흡수성 수지층을 모형(마스크)으로 해서 제1 광흡수성 수지층의 패턴을 드라이 에칭으로 가공하기 위해서, 제1 광흡수성 수지층의 선 폭과 금속막의 선 폭이나 형상이 거의 동일하다는 특징을 갖는다. 제1 광흡수성 수지층의 선 폭과 금속막의 선 폭이 거의 동일하기 때문에, 화소의 개구율을 떨어뜨리는 경우가 없다.

또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하고, 또한 상기한 변형예를 적절히 조합해도 된다.

예를 들어, 도 1에 도시하는 표시 장치용 기판(12)에 있어서는, 저반사 전극(4)은, 제1 광흡수성 수지층(1), 금속막(2) 및 제2 광흡수성 수지층(3)의 3층으로 구성되어 있다. 본 발명은 3층 구조의 저반사 전극(4)을 한정하지 않고, 도 8 및 도 19에 도시하는 바와 같이, 제1 광흡수성 수지층(1) 및 금속막(2)의 2층에 의해 저반사 전극(4)이 구성된 구조가 채용되어도 된다.

1 제1 광흡수성 수지층
2 금속막
3 제2 광흡수성 수지층
4 저반사 전극
5 제1 투명 수지층
6 투명 전극
6a, 61 단자부
7 제2 투명 수지층
8 블랙 매트릭스
9, 26 공통 전극
9a, 61b 투명 도전막(커버 단자)
10 투명 기판
11 화소 개구부
12, 22 표시 장치용 기판
16 보조 도체
16a, 61a 베이스 단자
24 액정층
25 화소 전극
28 절연층
R 적 화소
G 녹 화소
B 청 화소

Claims (17)

1. 평면에서 보아 전체 직사각형의 표시부를 갖는 투명 기판과,
   상기 표시부에 설치되고, 복수의 화소 개구부를 갖고, 상기 투명 기판을 따르는 제1 방향으로 병렬 배치해서 서로 전기적으로 독립된 복수의 부분 패턴을 갖는 저반사 전극과,
   상기 저반사 전극 상에 적층된 제1 투명 수지층과,
   상기 제1 투명 수지층 상에 적층되고, 상기 투명 기판을 따라 또한 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 병렬 배치된 복수의 부분 패턴을 갖는 투명 전극과,
   상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 상에 적층된 제2 투명 수지층을 구비하는 표시 장치용 기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 저반사 전극은, 상기 표시부 상에, 흑색 색재를 포함하는 제1 광흡수성 수지층과, 알칼리 내성을 갖는 금속막을 이 순서대로 적층한 구성인 표시 장치용 기판.
3. 제2항에 있어서,
   상기 저반사 전극은, 상기 금속막 상에 흑색 색재를 포함하는 제2 광흡수성 수지층을 더 적층한 구성인 표시 장치용 기판.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 광흡수성 수지층의 투과 측정에 의한 광학 농도가, 1㎛의 단위 막 두께당 0.4 내지 1.8의 범위에 있고,
   상기 제1 광흡수성 수지층의 막 두께가 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 범위에 있고,
   상기 저반사 전극의 막 두께가 1㎛를 초과하지 않는 표시 장치용 기판.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 금속막을 형성하는 금속이, 구리 합금인 표시 장치용 기판.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구리 합금에 포함되는 합금 원소가, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 몰리브덴, 인듐, 주석, 아연, 알루미늄, 베릴륨, 니켈로부터 선택되는 1 이상의 원소인 표시 장치용 기판.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 흑색 색재가, 카본인 표시 장치용 기판.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 표시부의 외주에, 상기 저반사 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고,
   상기 단자부는, 상기 저반사 전극의 상기 부분 패턴을 연장 설치해서 상기 금속막을 노출시킨 베이스 단자와, 상기 베이스 단자에 중첩된 커버 단자를 구비하는 표시 장치용 기판.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 상에, 상기 투명 전극의 저항률보다도 작은 저항률을 갖는 보조 도체가 구비되어 있는 표시 장치용 기판.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 개구부에는, 적색층으로 형성된 적 화소, 녹색층으로 형성된 녹 화소 및 청색층으로 형성된 청 화소 중 어느 하나가 구비되고,
    상기 적 화소, 상기 녹 화소 및 상기 청 화소는, 상기 투명 기판과 상기 제1 투명 수지층 사이에, 평면에서 보아 인접해서 배치되는 표시 장치용 기판.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 투명 수지층 상에는, 평면에서 보아 상기 저반사 전극의 상기 부분 패턴에 중첩되는 블랙 매트릭스가 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴을 개재해서 구비되어 있는 표시 장치용 기판.
12. 제11항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스가, 유기 안료를 색재로 하는 차광성의 흑색층인 표시 장치용 기판.
13. 제1항에 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 투명 수지층 상에, 투명 도전막인 공통 전극을 더 구비하는 표시 장치용 기판.
14. 제13항에 있어서,
    상기 표시부의 외주에, 상기 저반사 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고,
    상기 단자부에는, 상기 투명 전극 또는 상기 공통 전극을 형성하는 재료와 동일한 재료로 형성되고, 상기 투명 전극 또는 상기 공통 전극으로부터 전기적으로 독립된 커버 단자가 구비되어 있는 표시 장치용 기판.
15. 제13항에 있어서,
    상기 투명 전극의 상기 부분 패턴이 알루미늄 합금에 의한 보조 도체를 구비하고,
    상기 표시부의 외주에, 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 단자부가 구비되고,
    상기 단자부는, 상기 보조 도체를 연장 설치한 베이스 단자와, 상기 공통 전극을 형성하는 재료와 동일한 재료로 형성되고, 상기 공통 전극으로부터 전기적으로 독립된 커버 단자를 구비하는 표시 장치용 기판.
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 기판을 구비하는 표시 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 표시 장치의 표시 화면에의 포인터의 근접 또는 접촉으로 변화되는 정전 용량을, 상기 금속막의 상기 부분 패턴과 상기 투명 전극의 상기 부분 패턴 사이의 정전 용량 변화로서 검지하는 터치 센싱 기능을 부여한 표시 장치.

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