KR102152588B1 - 흑색 전극 기판, 흑색 전극 기판의 제조 방법, 및 표시 장치 - Google Patents

흑색 전극 기판, 흑색 전극 기판의 제조 방법, 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 흑색 전극 기판 (100) 은, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면 (15a) 과, 상기 제 1 면 (15a) 과는 반대측의 제 2 면 (15b) 과, 상기 제 2 면 (15b) 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역 (15c) 과, 상기 제 2 면 (15b) 상에 규정되어 상기 표시 영역 (15c) 의 외측에 위치하는 외측 영역 (15d) 을 갖는 투명 기판과, 상기 제 2 면 (15b) 의 상기 표시 영역 (15c) 및 상기 외측 영역 (15d) 에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 1 흑색층 (1) 과, 상기 제 1 흑색층 (1) 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유층 (2) 과, 상기 제 1 인듐 함유층 (2) 상에 형성되고, 구리를 함유하는 구리 함유층 (3) 과, 상기 구리 함유층 (3) 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유층 (4) 과, 상기 제 2 인듐 함유층 (4) 상에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 2 흑색층 (5) 과, 상기 제 1 흑색층 (1), 상기 제 1 인듐 함유층 (2), 상기 구리 함유층 (3), 상기 제 2 인듐 함유층 (4), 및 상기 제 2 흑색층 (5) 에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선 (6) 에 의해 규정되고, 상기 표시 영역 (15c) 에 복수의 화소 개구부 (8) 를 형성하고, 상기 외측 영역 (15d) 에 형성된 상기 흑색 배선 (6) 의 상기 적층 구조에 있어서 상기 제 2 인듐 함유층 (4) 이 노출되는 단자부를 갖는 흑색 전극 패턴 (60) 과, 상기 흑색 전극 패턴 (60) 에 겹쳐지도록 상기 표시 영역 (15c) 에 형성되고, 평면에서 보아 상기 표시 영역 (15c) 과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층 (9) 을 구비한다.

Description

흑색 전극 기판, 흑색 전극 기판의 제조 방법, 및 표시 장치{BLACK ELECTRODE SUBSTRATE, PRODUCTION METHOD FOR BLACK ELECTRODE SUBSTRATE, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 시인성 (視認性) 을 개선함과 함께 저(低)저항의 금속 배선을 구비한 흑색 전극 기판, 흑색 전극 기판의 제조 방법, 및 흑색 전극 기판을 구비한 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 관한 흑색 전극 기판은, 정전 용량 방식 터치 센싱 기능을 액정 셀 내에 내장하는 인셀로 불리는 표시 장치에 사용한다.
스마트폰 또는 태블릿 등의 휴대 기기에 형성된 표시 장치의 표시면에 터치 패널이 배치된 구성이 일반적으로 알려져 있다. 터치 패널은, 손가락 또는 포인터 등과 터치 패널의 접촉을 검출하는 입력 수단으로서 사용된다. 터치 패널에 있어서의 손가락 또는 포인터 등의 위치의 검출은, 터치 패널과 손가락 또는 포인터 등과의 접촉에 의해 생긴 정전 용량의 변화를 검출함으로써 이루어지는 방식이 주류이다.
그러나, 터치 패널을 표시 장치에 형성하는 구조는, 표시 장치의 전체의 두께 또는 중량의 증가를 초래하고, 이 때문에, 표시 장치의 구조에 있어서 터치 패널은 여분의 부재라고 할 수 있다. 터치 패널을 구비한 표시 장치를 경량화하기 위해서, 유기 필름을 주로 이용한 터치 패널을 사용하는 것이 알려져 있지만, 이와 같은 터치 패널의 경우여도, 표시 장치의 전체의 두께의 증가를 피하는 것이 어렵다. 또한, 표시 장치가 상기 터치 패널 및 고정세 화소를 구비하는 경우에는, 터치 패널에 대한 필요한 입력 (펜 입력) 이 곤란하다는 결점이 있다.
구체적으로, 표시 장치가 400 ppi (pixel per inch), 나아가서는, 500 ppi 이상의 고정세 화소를 구비하는 경우, 화소 피치는 10 ∼ 20 ㎛ 전후이다. 이와 같이, 표시 장치가 상기 터치 패널 및 고정세 화소를 구비하는 경우에는, 많은 터치 패널이 펜의 필압에 견딜 수 없을 뿐만 아니라, 터치 패널의 입력부를 구성하는 개구의 해상도가 제한되는 문제, 또는, 표시 장치의 고정세화에 충분히 상응하는 터치 패널의 해상도를 실현하는 것이 어렵다는 문제가 있다. 이 때문에, 터치 패널에 있어서의 터치 센싱 기술의 고도화가 요구되고 있다.
최근, 터치 패널을 이용하지 않고, 터치 센싱 기능을 액정 셀 내, 혹은, 표시 장치에 갖게 하는 “인셀” 이라고 칭해지는 터치 센싱 기술의 개발이 진행되고 있다 (이하, 인셀 표시 장치라고 칭한다).
상기 서술한 표시 장치의 구성으로서는, 복수의 착색층이 규칙적으로 배열된 컬러 필터 기판 및 TFT (Thin Film Transistor) 등의 액티브 소자가 내설 (內設) 된 어레이 기판이 형성된 구성이 일반적으로 알려져 있다.
인셀 표시 장치에 있어서는, 컬러 필터 기판 및 어레이 기판 중 어느 일방에, 또는, 컬러 필터 기판 및 어레이 기판의 양방에, 1 세트의 터치 센싱 전극군이 형성된 인셀 구조가 시도되고 있다. 이 구조에 의하면, 터치 센싱 전극군간에 생기는 정전 용량의 변화를 검출함으로써, 손가락 또는 포인터 등의 입력 위치를 검출하는 터치 센싱 기능을 실현할 수 있다.
그러나, 기재로서 유기 필름을 이용한 터치 패널에서는, 기재의 신축 (예를 들어, 열팽창 계수) 이 크고, 10 ∼ 20 ㎛ 정도의 미세 화소를 구성하는, 적색 화소 패턴, 녹색 화소 패턴, 청색 화소 패턴, 및 블랙 매트릭스 패턴의 상호의 위치 맞춤 (얼라인먼트) 이 곤란하다. 이 때문에, 유기 필름 기재를 고정세화한 컬러 필터 기판에 채용하는 것은 어렵다. 또, 종래의 표시 장치로서는, 예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 표시 장치가 알려져 있다.
일본 공개특허공보 2011－065393호 일본 공표특허공보 2013－540331호 국제 공개공보 제2011－052392호
특허문헌 1 은, 플라스틱 필름 상에 투명 도전막 및 차광성 금속막이 적층된 구성을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 개시된 구성을 인셀 구조에 적용하는 것이 어렵고, 또, 기재가 필름이기 때문에, 상기 서술한 이유에 의해, 고정세 컬러 필터에 필름 기재를 채용할 수 없다. 구체적으로, 플라스틱 필름은, 열 또는 습도의 영향을 받기 쉬워, 플라스틱 필름의 치수가 크게 변화되기 쉽고, 400 ppi 이상의 화소를 구성하는 컬러 패턴 또는 블랙 매트릭스 패턴 등의 복수의 패턴을 서로 위치 맞춤하는 것이 어렵고, 또, 화소 패턴의 재현성을 얻는 것이 어렵다. 또한, 특허문헌 1 은, 인셀 기술을 컬러 필터에 결합시키는 (일체화) 것을 시사하고 있지 않다. 예를 들어, 특허문헌 1 의［0026］단락에는, 차광성 금속막층으로서 알루미늄이 예시되어 있다. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 또는 블랙 매트릭스의 제조 공정에서는, 알칼리 현상액을 사용한 포토리소그래피의 수법이 사용되지만, 알루미늄의 금속 배선은, 알칼리 현상액에 부식되기 쉬워, 컬러 필터를 형성하는 것이 어렵다. 또한, 특허문헌 1 은, 차광성 금속막의 표면에서 생기는 광 반사에서 기인하여, 표시 장치를 관찰하는 관찰자의 시인성이 저하되는 것을 고려하지 않았다.
특허문헌 2 는, 전반사율이 낮은 흡광층과 도전층이 적층된 구성을 개시하고, 또한, 터치 패널을 개시하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 의 청구항 25 등). 그러나, 특허문헌 2 는, 인셀 기술을 컬러 필터에 결합시키는 (일체화) 것을 시사하고 있지 않다. 예를 들어, 특허문헌 2 의［0071］,［0096］단락 및 실험예 2 에는, 도전성 패턴 (혹은, 도전층) 의 재료로서 알루미늄이 예시되어 있다. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 또는 블랙 매트릭스의 제조 공정에서는, 알칼리 현상액을 사용한 포토리소그래피의 수법이 사용되지만, 알루미늄의 금속 배선은, 알칼리 현상액에 부식되기 쉬워, 컬러 필터를 형성하는 것이 어렵다. 예를 들어, 특허문헌 2 의 청구항 14 에 있어서, 기재와 접하는 면의 반대면에 흡광층이 구비되는 구성에 있어서, 전반사율이 3 ％ 이하인 것을 규정하고 있다. 그러나, 실험예 1 ∼ 7 에 있어서, 전반사율의 측정 파장은 550 nm 이다. 또, 특허문헌 2 의 도 11, 도 16, 또는 도 18 에 개시되어 있는 바와 같이, 가시역 400 nm ∼ 700 nm 의 광의 파장역에서, 3 ％ 이하의 전반사율을 실현하는 구성을 구체적으로 개시하지 않았다. 예를 들어, 도 18 의 반사율은, 400 nm ∼ 500 nm 의 청색 영역의 반사율이 크기 때문에, 흡광층의 색은 흑색으로서 관찰되지 않고, 청색으로서 관찰되어 버려, 시인성이 저하된다.
특허문헌 2 의 청구항 24 또는 실험예 3 에 있어서는, 도전층을 형성하는 금속이 구리 (Cu) 인 것이 개시되어 있다. 그러나, 무알칼리 유리 등의 유리 기판을 기재로서 사용한 경우, 구리, 구리 산화물, 혹은, 구리산질화물에 대한 기재의 밀착성이 충분히 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 예를 들어, 기재 상에 이들 재료로 구리 함유막을 형성하고, 구리 함유막에 셀로테이프 (등록상표) 등을 부착하여, 셀로테이프를 벗겼을 경우, 구리 함유막이 기재로부터 간단히 벗겨져 버린다는 실용상의 문제가 있다. 이 때문에, 특허문헌 2 는, 구리를 함유하는 도전층을 기재 상에 형성한 구성에 있어서, 밀착성을 개선하기 위한 구체적인 기술을 개시하지 않았다.
특허문헌 3 은, 표시 패널을 구성하는 전면 기판의 외측 표면에, 터치 센싱 전극과, 컬러 화상 표시를 실현하기 위한 흑색 영역 및 컬러 필터층을 구비한 표시 장치를 개시하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 의 청구항 1, 청구항 2, 혹은 도 3 등). 터치 센싱 전극은, 금속 재료로 형성되고, 화소의 개구부 이외의 흑색 영역 (블랙 매트릭스) 과 겹친다. 특허문헌 3 의 청구항 7 에는, 투명 도전막을 터치 센싱 전극 상에 적층하는 구성이 개시되어 있지만, 인듐을 포함하는 층을 사용하는 기술을 개시하지 않았다. 또, 터치 센싱 전극의 표면에, 카본이 색재로서 도입된 흑색층을 적층하는 구성이 개시되지 않았다. 또, 특허문헌 3 의［0043］단락에 개시되어 있는 바와 같이, 터치 센싱 전극을 형성하는 금속 재료로서 구리는 고려되지 않았다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명은, 시인성이 향상되고, 개구율이 높은 화소 개구부를 구비하고, 투명 기판에 대한 밀착성이 높고, 양호한 전기적 접속이 얻어지는 흑색 전극 기판을 제공한다. 또한, 본 발명은, 흑색 전극 기판의 제조 방법, 흑색 전극 기판을 구비한 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판은, 흑색 전극 기판으로서, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면과, 상기 제 2 면 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역과, 상기 제 2 면 상에 규정되어 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 외측 영역을 갖는 투명 기판과, 상기 제 2 면의 상기 표시 영역 및 상기 외측 영역에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 1 흑색층과, 상기 제 1 흑색층 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유층과, 상기 제 1 인듐 함유층 상에 형성되고, 구리를 함유하는 구리 함유층과, 상기 구리 함유층 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유층과, 상기 제 2 인듐 함유층 상에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 2 흑색층과, 상기 제 1 흑색층, 상기 제 1 인듐 함유층, 상기 구리 함유층, 상기 제 2 인듐 함유층, 및 상기 제 2 흑색층에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선에 의해 규정되고, 상기 표시 영역에 복수의 화소 개구부를 형성하고, 상기 외측 영역에 형성된 상기 흑색 배선의 상기 적층 구조에 있어서 상기 제 2 인듐 함유층이 노출되는 단자부를 갖는 흑색 전극 패턴과, 상기 흑색 전극 패턴에 겹쳐지도록 상기 표시 영역에 형성되고, 평면에서 보아 상기 표시 영역과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층을 구비한다.
구리 함유층은, 구리층 혹은 구리 합금층과 같은 금속층이다. 구리 함유층과 투명 기판 사이의 계면, 또는, 구리 함유층과 흑색층 등의 유기 수지층 사이의 계면에, 인듐 함유층을 형성함으로써, 실용적인 흑색 배선을 제공할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판에 있어서는, 상기 흑색 배선의 상기 적층 구조에 있어서, 상기 제 1 흑색층의 선폭과, 상기 제 1 인듐 함유층의 선폭과, 상기 구리 함유층의 선폭과, 상기 제 2 인듐 함유층의 선폭과, 상기 제 2 흑색층의 선폭이 동일한 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판에 있어서는, 상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 구리 및 인듐을 함유하는 합금층인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판에 있어서는, 상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 주된 재료로서 산화인듐을 함유하는 금속 산화물층인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판에 있어서는, 상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 산화인듐과 산화주석을 포함하는 혼합 산화물을 함유하는 금속 산화물층인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태의 흑색 전극 기판에 있어서는, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에, 적어도, 적색층, 녹색층, 및 청색층이 배치 형성되고, 상기 적색층, 상기 녹색층, 및 상기 청색층을 덮도록, 상기 투명 수지층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 양태의 흑색 전극 기판의 제조 방법은, 흑색 전극 기판의 제조 방법으로서, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면과, 상기 제 2 면 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역과, 상기 제 2 면 상에 규정되어 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 외측 영역을 갖는 투명 기판을 준비하고, 상기 투명 기판 상에, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 1 흑색 전체면막을 형성하고, 상기 제 1 흑색 전체면막 상에, 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유 전체면막을 형성하고, 상기 제 1 인듐 함유 전체면막 상에, 구리를 포함하는 구리 함유 전체면막을 형성하고, 상기 구리 함유 전체면막 상에, 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유 전체면막을 형성하고, 상기 제 2 인듐 함유 전체면막 상에, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 2 흑색 전체면막을 형성하고, 상기 제 2 흑색 전체면막을 패터닝함으로써, 제 2 흑색층을 형성하고, 상기 제 2 흑색층을 마스크로서 사용하여, 상기 제 1 흑색 전체면막, 상기 제 1 인듐 함유 전체면막, 상기 구리 함유 전체면막, 상기 제 2 인듐 함유 전체면막을 에칭함으로써, 제 1 흑색층, 제 1 인듐 함유층, 구리 함유층, 제 2 인듐 함유층, 및 제 2 흑색층에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선에 의해 규정되는 흑색 전극 패턴을 형성하고, 상기 외측 영역을 노출시키도록, 평면에서 보아 상기 표시 영역과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층을, 상기 표시 영역에 형성하고, 두께 방향에 있어서의 상기 투명 수지층의 일부와, 상기 외측 영역에 위치하는 상기 제 2 흑색층을, 플루오로카본계의 가스를 사용하는 드라이 에칭에 의해 제거함으로써, 상기 제 2 인듐 함유층이 노출되는 단자부를, 상기 외측 영역에 형성한다.
본 발명의 제 3 양태의 표시 장치는, 상기 제 1 양태의 흑색 전극 기판을 구비한다.
본 발명의 제 4 양태의 표시 장치는, 상기 제 1 양태의 흑색 전극 기판과, 상기 흑색 전극 기판의 상기 투명 수지층 상에 적층되고, 평면에서 보아 상기 흑색 배선과 직교하도록 형성된 투명 도전 배선과, 평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선을 구비하는 어레이 기판과, 상기 투명 도전 배선과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과, 상기 흑색 배선과 상기 투명 도전 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제 5 양태의 표시 장치로서, 상기 제 1 양태의 흑색 전극 기판과, 평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선과, 터치 센싱에 사용되는 터치 센싱 배선을 구비하는 어레이 기판과, 상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과, 상기 흑색 배선과 상기 터치 센싱 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제 6 양태의 표시 장치로서, 상기 제 1 양태의 흑색 전극 기판과, 평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선과, 상기 흑색 배선에 대해 정전 용량을 형성하는 공통 전극을 구비하는 어레이 기판과, 상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과, 상기 흑색 배선과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제 7 양태의 표시 장치로서, 상기 제 1 양태의 흑색 전극 기판과, 평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 게이트선과, 터치 센싱에 사용됨과 함께 상기 게이트선에 대해 전기적으로 독립하여 평행하게 연장되는 터치 센싱 배선과, 상기 액티브 소자를 덮음과 함께 상기 터치 센싱 배선과 동일한 금속층으로 형성되는 차광층을 구비하는 어레이 기판과, 상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과, 상기 흑색 배선과 상기 터치 센싱 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비한다.
상기 서술한 본 발명의 양태의 표시 장치는, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 양태에 있어서, 손가락 또는 포인터 등의 터치의 유무 검출에 의한 터치 센싱 기술로서는, 예를 들어, 흑색 전극 기판 상에 배치 형성된 흑색 배선과, 투명 수지층 등의 절연체를 개재하여 흑색 배선에 대향하도록 배치 형성된 투명 도전 배선 사이의 정전 용량 변화를 검출하는 터치 센싱 기술을 들 수 있다. 그 외에, 흑색 전극 기판 상에 배치 형성된 흑색 배선과, 흑색 전극 기판과 대향 배치된 어레이 기판에 구비된 금속 배선 사이의 정전 용량 변화를 검출하는 터치 센싱 기술을 들 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 센싱에 있어서, 흑색 배선은, 구동 전극 혹은 검출 전극으로서 사용할 수 있다. 이하의 기재에서는, 구동 전극과 검출 전극을 터치 센싱 전극이라고 칭한다. 투명 기판 상에 흑색 배선이 형성된 최소 구성을, 흑색 전극 기판이라고 부르는 경우가 있다.
본 발명의 제 3 내지 제 7 양태의 표시 장치에 있어서는, 상기 복수의 화소 개구부의 각각에, 적어도, 적색층, 녹색층, 및 청색층이 배치 형성되고, 상기 적색층, 상기 녹색층, 및 상기 청색층을 덮도록, 상기 투명 수지층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 내지 제 7 양태의 표시 장치에 있어서는, 상기 금속 배선은, 적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 상기 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 내지 제 7 양태의 표시 장치에 있어서는, 상기 터치 센싱 배선은, 적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 상기 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 내지 제 7 양태의 표시 장치에 있어서는, 상기 액티브 소자는, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 게르마늄으로 이루어지는 군에서 선택된 2 종 이상의 금속 산화물을 포함하는 채널층을 구비하는 트랜지스터인 것이 바람직하다.
본 발명의 양태에 의하면, 터치 패널과 같은 두께를 갖는 부재를 사용하지 않고, 터치 센싱 전극의 일방의 전극으로서 기능하는 저저항의 흑색 배선을 구비한 흑색 전극 기판을 제공할 수 있다. 또한, 제 1 인듐 함유층 및 제 2 인듐 함유층을 사용하는 구성이 채용되어 있기 때문에, 흑색층과 구리 함유층 사이의 밀착성이 높고, 또한, 구리 함유층에 전기적으로 접속되는 단자 또는 전극과 구리 함유층 사이의 전기적 접속을 용이하게 실현하는 흑색 전극 기판을 제공할 수 있다. 더하여, 적색층, 녹색층, 및 청색층 등의 착색 화소를 적층한 흑색 전극 기판을 제공할 수 있다. 또한, 상기 서술한 효과가 얻어지는 흑색 전극 기판을 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판을 부분적으로 나타내는 단면도이며, 도 3 의 선 A－A' 를 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 2a 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판에 배치 형성되는 흑색 배선을 나타내는 단면 확대도로서, 도 1 에 있어서의 부호 B 로 나타낸 주요부를 나타내는 확대도이다.
도 2b 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판을 구성하는 투명 기판의 전체를 나타내는 평면도로서, 제 1 면에서 본 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판에 배치 형성되는 흑색 전극 패턴을 나타내는, 확대 평면도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판을 부분적으로 나타내는 단면도로서, 적색층, 녹색층, 및 청색층을 화소 개구부에 형성한 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 부분적으로 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 구성하는 흑색 전극 기판의 평면 패턴을 나타내는 평면도로서, 흑색 전극 패턴과, 흑색 전극 패턴과 직교하는 투명 도전 배선의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치의 어레이 기판을 구성하는 화소를 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 9a 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 부분적으로 나타내는 단면도로서, 도 8 의 E－E' 선을 따른 단면과 액정 표시 장치의 단부에 있어서의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 9b 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치의 단부를 확대하여 나타내는 단면도로서, 도 9a 에 있어서의 부호 M 으로 나타낸 부분을 설명하기 위한 확대도이다.
도 10 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치의 단부를 부분적으로 나타내는 단면도이며, 도 7 의 선 B－B' 를 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 표시 장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 표시 장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 13a 는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관련된 표시 장치를 나타내는 부분 평면도이다.
도 13b 는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관련된 표시 장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 13c 는, 본 발명의 제 6 실시 형태에 관련된 표시 장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 14a 는, 본 발명의 제 7 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14b 는, 본 발명의 제 7 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14c 는, 본 발명의 제 7 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는, 본 발명의 제 7 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우도이다.
도 16 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 변형예를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 실질적으로 동일한 기능 및 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여, 설명을 생략하거나 또는 필요한 경우만 설명을 실시한다.
각 도면에 있어서는, 각 구성 요소를 도면 상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해, 각 구성 요소의 치수 및 비율을 실제의 것과는 적절히 다르게 하고 있다.
각 실시 형태에 있어서는, 특징적인 부분에 대해 설명하고, 예를 들어, 통상적인 표시 장치의 구성 요소와 본 발명의 표시 장치가 차이가 없는 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 각 실시 형태에 있어서는, 흑색 전극 기판, 혹은, 흑색 전극 기판을 구비하는 액정 표시 장치의 예를 설명하지만, 본 발명의 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판은, 유기 EL 표시 장치와 같은, 액정 표시 장치 이외의 표시 장치에도 적용 가능하다.
［제 1 실시 형태］
이하, 본 발명의 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판 (100) 을, 도 1 내지 도 3 을 사용하여 설명한다.
도 1 은, 본 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 최소 구성을 나타내고 있다. 흑색 전극 기판 (100) 은, 투명 기판 (15) 과, 투명 기판 (15) 상에 형성된 복수의 흑색 배선 (6) 을 구비하고 있다. 또한, 도 1 의 단면도는, 복수의 흑색 배선 (6) 이 투명 기판 (15) 상에 형성되어 있는 것을 나타내고 있지만, 도 3 의 평면도에 나타내는 바와 같이, 흑색 배선 (6) 은, 복수의 화소 개구부 (8) 를 갖는 흑색 전극 패턴 (60) 을 구성하고 있다. 즉, 도 1 에 있어서의 복수의 흑색 배선 (6) 의 사이에 형성된 영역은, 화소 개구부 (8) 이다. 이하에 상세히 서술하는 표시 장치의 표시부, 개구부 형상, 화소수 등은, 상기 구성으로 한정되지 않는다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 투명 기판 (15) 은, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면 (15a) 과, 제 1 면 (15a) 과는 반대측의 제 2 면 (15b) 을 갖는다. 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 투명 기판 (15) 은, 제 2 면 (15b) 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역 (15c) (도 3 에 있어서의 부호 D) 과, 제 2 면 (15b) 상에 규정되어 표시 영역 (15c) 의 외측에 위치하는 외측 영역 (15d) 을 갖는다. 환언하면, 외측 영역 (15d) 은, 표시 영역 (15c) 을 둘러싸는 프레임 형상을 갖는다. 또, 표시 영역 (15c) 은, 표시 장치를 구성하는 표시부가 되는 영역이다. 외측 영역 (15d) 은, 표시 장치를 구성하는 액연부 (額緣部) 가 되는 영역이다. 투명 기판 (15) 의 재료로서는, 무알칼리 유리로 대표되는 유리 기판이 사용된다. 또한, 투명 기판 (15) 의 재료로서 신축성이 큰 수지 필름은 사용하지 않는다. 투명 기판 (15) 의 두께는, 예를 들어, 1 mm ∼ 0.1 mm 의 범위이다.
흑색 배선 (6) 은, 도 2a 에 나타내는 바와 같이, 투명 기판 (15) 상에 순서대로 형성되는, 제 1 흑색층 (1) 과, 제 1 인듐 함유층 (2) 과, 구리층 혹은 구리 합금층으로 구성된 구리 함유층 (3) 과, 제 2 인듐 함유층 (4) 과, 제 2 흑색층 (5) 에 의해 구성되어 있다.
제 1 흑색층 (1) 은, 제 2 면 (15b) 상으로서, 표시 영역 (15c) 및 외측 영역 (15d) 에 형성되어 있다. 제 1 인듐 함유층 (2) 은, 제 1 흑색층 (1) 상에 형성되어 있다. 구리 함유층 (3) 은, 제 1 인듐 함유층 (2) 상에 형성되어 있다. 제 2 인듐 함유층 (4) 은, 구리 함유층 (3) 상에 형성되어 있다. 제 2 흑색층 (5) 은, 제 2 인듐 함유층 (4) 상에 형성되어 있다. 요컨대, 흑색 배선 (6) 은, 제 1 흑색층 (1), 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 제 2 인듐 함유층 (4), 및 제 2 흑색층 (5) 에 의해 구성된 적층 구조를 갖는다.
도 3 은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판 (100) 의 부분 평면도이다. 도 3 에 나타낸 선 A－A' 를 따른 단면은, 도 1 에 나타내고 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판 (100) 은, 제 2 면 (15b) 상에 형성되고, X 방향 (제 1 방향) 및 Y 방향 (제 1 방향에 직교하는 제 2 방향) 으로 연장되는 흑색 배선 (6) 에 의해 규정된 흑색 전극 패턴 (60) 을 갖는다. 제 2 면 (15b) 상에는, 복수의 흑색 전극 패턴 (60) 이 형성되어 있다. 각 흑색 전극 패턴 (60) 은, Y 방향으로 연장되는 단책 (短冊) 형상을 가지며, 흑색 배선 (6) 에 의해 둘러싸이고 또한 표시 영역 (15c) 에 형성된 복수의 화소 개구부 (8) (개구 패턴) 를 갖는다. 환언하면, 흑색 전극 패턴 (60) 에 있어서는, 매트릭스 패턴 (격자 패턴) 을 형성하도록 흑색 배선 (6) 이 X 방향 및 Y 방향으로 연장되고, X 방향으로 연장되는 흑색 배선 (6) 과 Y 방향으로 연장되는 흑색 배선 (6) 이 접속부에 있어서 접속되어 있다. 또, 이와 같은 구성에 있어서는, X 방향 및 Y 방향으로 연장되는 흑색 배선 (6) 이 전기적으로 접속됨으로써, 격자 패턴을 갖는 접속 구조가 형성되어, 강도가 향상되어 있다. 도 3 에 있어서, 하나의 흑색 전극 패턴 (60) 에는, X 방향으로 6 개의 화소 개구부 (8) 가 배열되어 있고, Y 방향으로 480 개의 화소 개구부 (8) 가 배열되어 있다.
또한, 서로 인접하는 2 개의 흑색 전극 패턴 (60) (예를 들어, 제 1 흑색 전극 패턴 (60a) 과 제 2 흑색 전극 패턴 (60b)) 은, 슬릿 (S) 에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 전기적으로 절연되어 있는 2 개의 흑색 전극 패턴 (60) 의 사이에도 화소 개구부 (8) 는 형성되어 있다. 이 경우여도, 본 발명은, 화소 개구부 (8) 는 흑색 배선 (6) 에 의해 규정되어 있다고 정의하고 있다. 또한, 각 흑색 전극 패턴 (60) 은, 외측 영역 (15d) 에 형성된 단자부 (11) 를 갖는다. 표시 영역 (15c) 에 형성되어 있는 흑색 전극 패턴 (60) 의 도전부와, 외측 영역 (15d) 에 형성된 단자부 (11) 의 사이에는, 인출 배선이 형성되어 있다. 단자부 (11) 에 있어서는, 흑색 배선 (6) 의 적층 구조를 형성하는 제 2 흑색층 (5) 이 제거되어 제 2 인듐 함유층 (4) 이 노출되어 있다.
상기 패턴을 갖는 복수의 흑색 전극 패턴 (60) 은, 서로 평행하게, X 방향 을 따라 배열되어 있다. 흑색 전극 패턴 (60) 의 개수는, 예를 들어, 320 개이다. 이 때문에, 도 3 에 나타내는 흑색 전극 기판 (100) 에 있어서의 화소수 (화소 개구부 (8) 의 수) 의 합계는, 1920 × 480 이다. 도 3 에 나타내는 예에서는, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 이 동일한 패턴 형상을 갖도록, 또한, 동일한 선폭을 갖도록 형성되어 있지만, 제 1 흑색층 (1) 과 제 2 흑색층 (5) 의 선폭은 서로 달라도 되고, 제 1 흑색층 (1) 과 제 2 흑색층 (5) 의 패턴 형상은 서로 달라도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, X 방향으로 6 개의 화소 개구부 (8) 가 배열하도록 흑색 전극 패턴 (60) 이 흑색 배선 (6) 에 의해 규정되어 있고, 하나의 흑색 전극 패턴 (60) 에 의해, 하나의 흑색 터치 센싱 전극이 형성되어 있다. 그러나, 본 발명은, 이 구성으로 한정되지 않는다. 복수의 흑색 배선 (6) 이 서로 평행하게 X 방향으로 배열하도록 투명 기판 (15) 상에 형성되고, 배선군 (예를 들어, 6 개의 배선이 하나의 배선군을 형성하는, 그루핑) 에 의해, 복수의 흑색 배선 (6) 을 정의해도 된다. 이 경우, 하나의 배선군이, 하나의 흑색 터치 센싱 전극을 형성한다. 또, 이와 같은 배선군에 의해 흑색 터치 센싱 전극을 형성하는 경우에는, 배선군을 구성하는 흑색 배선 전부를, 구동 전극 (터치 신호를 발생하는 전극) 으로서 사용할 필요는 없다. 예를 들어, X 방향으로 배열되어 있는 복수의 흑색 배선의 구조에 있어서, 예를 들어, 6 개의 흑색 배선이 하나의 그룹이라고 정의하고, 투명 기판 (15) 상에 복수의 흑색 배선 그룹을 설정한다. 그리고, 6 개 간격으로 배치된 흑색 배선을 구동 전극으로서 사용해도 된다. 구체적으로, 6 개 중 5 개의 흑색 배선을 솎아내고 (제거하고), 1 개의 흑색 배선에 주사 신호를 송신한다는 구동 방법을 채용함으로써, 흑색 배선을 솎아내어 구동 (주사) 할 수 있다. 이 경우, 제거된 (솎아낸) 5 개의 흑색 배선은, 전기적으로 뜬 (플로팅) 상태가 된다.
(흑색층)
제 1 흑색층 (1) 과 제 2 흑색층 (5) 은, 주된 색재 (흑색의 색재) 로서 카본을 함유하고 있고, 이 흑색의 색재가 분산된 수지로 구성되어 있다. 이하의 설명에서는, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 을, 간단히 흑색층이라고 칭하는 경우가 있다. 투명 기판 (15) 상에 구리의 산화물 혹은 구리 합금의 산화물을 형성하는 것만으로는, 충분한 흑색 혹은 낮은 반사율이 얻어지지 않지만, 흑색층을 투명 기판 (15) 상에 형성함으로써, 흑색 배선 (6) 의 표면에 있어서의 가시광의 반사율은 3 ％ 이하로 억제된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 구리 함유층 (3) 을 협지하도록 제 1 흑색층 (1) 과 제 2 흑색층 (5) 이 구성되어 있기 때문에 높은 차광성이 얻어진다.
흑색의 색재로서는, 카본, 카본 나노 튜브, 혹은, 복수의 유기 안료와 카본이 혼합된 혼합물을 적용할 수 있다. 카본을, 예를 들어, 51 질량％ 이상의 주된 색재로서 사용하고, 반사색을 조정하기 위해서 청색 혹은 적색 등의 유기 안료를 상기 색재에 첨가하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 출발 재료로서 사용되는 감광성의 흑색 도포액에 포함되는 카본의 농도를 조정함으로써 (카본 농도를 낮춘다) 흑색층에서 발현되는 색의 재현성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 수지 또는 경화제와 안료를 포함한 전체의 고형분에 대해, 카본의 농도는, 4 ∼ 50 질량％ 의 범위이다. 카본의 농도는, 50 질량％ 를 초과해도 되지만, 전체의 고형분에 대해 카본의 농도가 50 질량％ 를 초과하면, 도포막 적성이 저하되는 경향이 있다. 카본의 농도가 4 질량％ 이하에서는, 충분한 흑색을 얻을 수 없고, 흑색층 아래에 배치되는 금속층 (구리 함유층 (3)) 에서 기인하는 반사가 생겨 버려, 크게 시인성을 저하시킨다. 이하의 실시 형태에 있어서 카본 농도가 표기되어 있지 않은 경우, 이 카본 농도는, 전체 고형분에 대해 40 질량％ 이다. 이와 같이 카본 농도를 결정함으로써, 표시 장치용 대형 노광 장치를 사용해도, 세선을 갖는 흑색 배선, 예를 들어, 1 ∼ 5 ㎛ 의 선폭을 갖는 흑색 배선을 패터닝에 의해 형성할 수 있다.
흑색층을 형성할 때에는, 흑색층과 동일한 재료를 사용하여, 얼라인먼트 마크가 투명 기판 (15) 상에 형성된다. 얼라인먼트 마크는, 후공정인 포토리소그래피 공정에 있어서의 노광 또는 패턴의 위치 맞춤 (얼라인먼트) 에 사용된다. 얼라인먼트 마크를 사용한 이와 같은 공정을 우선적으로 고려하면, 흑색층의 광학 농도로서는, 예를 들어, 투과율 측정에 있어서 2 이하로 설정할 수 있다. 또한, 제 2 흑색층 (5) 을, 카본을 사용하지 않고, 흑색 색재로서 복수의 유기 안료의 혼합물을 사용하여 형성해도 된다. 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 의 반사율에 관해서는, 유리 또는 투명 수지 등의 기재의 굴절률 (약 1.5) 을 고려하여, 흑색층과 기재 사이의 계면에 있어서의 반사율이 2 ％ 이하가 되도록, 흑색 색재의 함유량 또는 종류, 사용되는 수지의 함유량, 종류, 또는 막두께를 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 흑색층을 형성하는 조건을 최적화했을 경우, 굴절률이 대략 1.5 인 유리 등의 기재와 흑색층 사이의 계면에 있어서의 반사율을, 가시광의 파장 영역 내에서, 2 ％ 이하와 같은 낮은 반사율로 할 수 있다. 흑색층의 반사율은, 관찰자의 시인성을 배려하여, 3 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 통상적으로, 컬러 필터에 사용되는 아크릴 수지, 또, 액정 재료의 굴절률은, 대체로, 1.5 ∼ 1.7 의 범위에 있다.
제 1 흑색층 (1) 과, 제 1 인듐 함유층 (2) 과, 구리층 혹은 구리 합금층으로 이루어지는 구리 함유층 (3) 과, 제 2 인듐 함유층 (4) 과, 제 2 흑색층 (5) 으로 구성되는 흑색 배선 (6) 의 두께는, 합계로 1 ㎛ 이하로 할 수 있다. 흑색 배선 (6) 의 두께가 2 ㎛ 를 초과한 경우, 흑색 배선 (6) 의 형성에 의해 생기는 요철 형상이, 액정 배향에 악영향을 준다. 이 때문에, 흑색 배선 (6) 의 두께는, 1.5 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
표시 영역 (15c) 내에는, 형성되는 흑색 배선 (6) (흑색층) 에 의해 둘러싸인 복수의 화소 개구부 (8) 가 형성된다. 화소 개구부 (8) 의 형상은, 스트라이프 형상이어도 되지만, 적어도 2 변이 평행한 다각형으로 할 수 있다. 2 변이 평행한 다각형으로서는, 장방형, 육각형, V 자 형상 (doglegged shape) 등을 예시할 수 있다. 흑색 배선의 패턴 형상은, 상기의 다각형 화소의 주위를 둘러싸는 액연 형상으로서, 전기적으로 닫힌 형상으로 할 수 있다. 이 패턴 형상은, 평면에서 보아 전기적으로 닫힌 패턴이어도 되고, 패턴 형상의 일부가 개방된 (외관적으로, 연결되지 않은 부분을 형성한) 패턴이어도 된다. 이와 같은 패턴 형상의 선택에서 기인하여, 액정 표시 장치의 주변에서 생기는 전기적 노이즈의 검출이 변화된다. 혹은, 금속층인 구리 함유층 (3) 의 패턴 형상 또는 면적에 따라, 액정 표시 장치의 주변에서 생기는 전기적 노이즈의 검출이 변화된다.
(구리 함유층)
구리 함유층 (3) 을 형성하는 금속은, 구리 혹은 구리 합금이다. 구리의 박막 또는 구리 합금의 박막을 사용하여 구리 함유층 (3) 을 형성하는 경우, 구리 함유층 (3) 의 막두께를 100 nm 이상, 혹은, 150 nm 이상으로 하면, 가시광은 구리 함유층 (3) 을 거의 투과하지 않게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 관련된 흑색 배선 (6) 을 구성하는 구리 함유층 (3) 의 막두께가, 예를 들어, 100 nm ∼ 300 nm 정도이면, 충분한 차광성을 얻을 수 있다.
구리 함유층 (3) 으로서는, 알칼리 내성을 갖는 금속층을 적용할 수 있다. 알칼리 내성이 필요한 경우란, 예를 들어, 알칼리 현상액을 사용하는 현상 공정 (후공정) 을 실시하는 경우이다. 구체적으로는, 예를 들어, 컬러 필터를 형성하는 공정, 또는, 제 2 흑색층 (5) 을 제 1 흑색층 (1) 과는 상이한 패턴 (블랙 매트릭스 등) 을 갖도록 형성을 하는 공정 등에 있어서는, 구리 함유층 (3) 에 알칼리 내성이 요구된다. 후술하는 흑색 배선에 단자부를 형성하는 경우에도, 구리 함유층 (3) 에 알칼리 내성이 요구된다. 또한, 크롬은 알칼리 내성을 가지고 있어, 흑색 배선 (6) 을 구성하는 금속층으로서 적용할 수 있지만, 크롬의 저항치는 높아, 크롬층을 형성하는 제조 공정에 있어서는 유해한 크롬 이온이 생긴다. 이 때문에, 실제의 생산을 고려하면, 흑색 배선 (6) 에 크롬층을 적용하는 것은 어렵다. 저저항치의 관점에서, 구리 또는 구리 합금을 사용하여 구리 함유층 (3) 을 형성하는 것이 바람직하다. 구리 또는 구리 합금은, 도전성이 양호하므로, 구리 함유층 (3) 의 재료로서 바람직하다.
구리 함유층 (3) 은, 구리 합금으로서 3 at％ 이하의 합금 원소를 함유시킬 수 있다. 합금 원소로서는, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 몰리브덴, 인듐, 주석, 아연, 알루미늄, 베릴륨, 니켈, 스칸듐, 이트륨, 갈륨으로 이루어지는 군에서 선택된 1 이상의 원소를 선택할 수 있다. 이들 합금 금속을 구리 함유층 (3) 에 첨가함으로써, 포토리소그래피 공정에 있어서의 패턴 형성에 있어서, 패턴 형상을 개선할 수 있다. 구리의 합금화 (구리 합금) 는, 구리 함유층 (3) 으로부터 구리 함유층 (3) 의 주위에 형성된 층을 향하여 구리가 확산되는 것을 억제하여, 내열성 등을 개선할 수 있다. 3 at％ 를 초과하는 합금 원소를 구리 함유층 (3) 에 첨가하는 경우, 흑색 배선 (6) 의 저항치가 높아진다. 합금 금속을 구리 함유층 (3) 에 첨가함으로써, 포토리소그래피 공정에 있어서의 패턴 형성에 있어서, 구리 함유층 (3) 의 패턴 형상을 개선할 수 있다. 흑색 배선 (6) 을 구성하는 구리 함유층 (3) 의 저항치가 높아지면, 터치 센싱에 관련되는 구동 전압의 파형이 무너지거나, 신호 지연이 생기거나 하기 때문에, 바람직하지 않다.
(인듐 함유층)
제 1 인듐 함유층 (2) 및 제 2 인듐 함유층 (4) 의 기능은, 대체로 2 가지 있다. 제 1 기능은, 흑색층과 구리 함유층 사이의 밀착성 및 접착성의 향상이다. 제 2 기능은, 구리 함유층에 접속되는 전극 또는 단자와 구리 함유층 사이의 전기적 접속성을 개선하는 것이다. 수지와 흑색 색재의 분산체인 흑색층에 대한, 구리, 구리 합금, 혹은, 구리를 포함하는 금속의 산화물 또는 질화물의 밀착성은, 일반적으로 낮다. 또한, 흑색층과 산화물 사이의 계면, 또는, 흑색층과 질화물 사이의 계면에 있어서, 박리가 생기는 문제가 있다. 더하여, 구리, 구리 합금, 혹은, 구리를 포함하는 금속의 산화물 또는 질화물에 있어서는, 통상적으로, 전기적 접속성이 불안정하여 신뢰성이 결여된다. 예를 들어, 구리 표면에 시간 경과적으로 형성되는 산화구리 또는 황화구리는, 절연체에 가까운 특성을 가져, 전기적인 실장에 문제를 초래한다. 이들 인듐 함유층의 막두께로서는, 예를 들어, 2 nm ∼ 50 nm 의 막두께를 적용할 수 있다.
제 1 인듐 함유층 (2) 및 제 2 인듐 함유층 (4) (이하, 이들을 간단히 인듐 함유층이라고 호칭한다) 은, 인듐을 포함하는 도전성의 금속 산화물, 혹은, 구리에 대해 금속 인듐을 0.5 at％ ∼ 40 at％ 포함하는 구리인듐 합금 (구리 및 인듐을 함유하는 합금층) 에서 선택할 수 있다. 구리인듐 합금에 포함되는 인듐의 함유량을 늘림으로써, 인듐 함유층의 표면에 형성되기 쉬운 산화구리가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 인듐 함유층은, 구리 함유층에 전기적으로 접속되는 단자 또는 전극과 구리 함유층 사이의 전기적 컨택트를 용이하게 실현할 수 있다. 구리인듐 합금을 사용하는 경우, 금속 인듐을 40 at％ 이상 포함하는 합금이 채용되어도 되지만, 인듐은 고가이기 때문에, 높은 함유량으로 인듐을 인듐 함유층에 함유시키는 것은 경제적 이유에서 바람직하지 않다. 또, 금속 인듐의 함유량이 40 at％ 이하인 경우, 인듐 함유층은, 500 ℃ 까지의 내열성을 가지기 때문에, 어레이 기판에 형성되는 금속 배선으로서 인듐 함유층을 사용할 수 있다. 인듐의 원자량은, 구리의 원자량보다 많고, 또한, 구리와 비교해서 인듐은 산소와 결합되기 쉬워, 구리인듐 합금의 표면에는 구리 산화물보다 인듐 산화물이 형성되기 쉽다. 구리인듐 합금은, 구리 단체를 사용하는 경우에 생기는 구리의 확산 또는 금속층에 있어서의 보이드 형성 등의 문제를 해소할 수 있다.
인듐을 포함하는 도전성의 금속 산화물로서는, ITO (Indium Tin Oxide) 라고 호칭되는 산화인듐과 산화주석을 포함하는 혼합 산화물, 산화인듐과 산화갈륨과 산화아연을 포함하는 혼합 산화물, 산화주석과 산화안티몬의 혼합 산화물, 산화인듐과 산화주석과 산화아연을 포함하는 혼합 산화물 등을 사용할 수 있다.
본 발명은, 상기 서술한 금속 산화물로 한정할 필요는 없고, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화텅스텐, 산화세륨 등, 다른 금속 산화물이, 소량, 첨가된 혼합 산화물이 인듐 함유층에 함유되어도 된다. 인듐 함유층이 혼합 산화물을 함유하는 경우, 혼합 산화물의 표면과 구리 함유층 (3) 의 전기적 컨택트 (전기적인 접속) 를 고려하여, 「인듐을 포함한다」 는, 혼합 산화물 중의 산화인듐의 함유량이 51 wt％ ∼ 99 wt％ 인 것을 의미한다.
금속으로서 인듐을 사용한 경우여도, 혹은, 산화물로서 인듐을 사용한 경우여도, 컬러 필터의 기재인 아크릴 수지 등의 수지, 유리 등의 투명 기판, 혹은 산화규소 또는 질화규소 등의 무기막에 대한 인듐 함유층의 밀착성을 크게 개선할 수 있다. 이 때문에, 구리 혹은 구리 합금으로 형성되는 금속층 (구리 함유층) 과 흑색층 사이의 계면, 혹은, 투명 기판 혹은 무기 절연층과 금속층 사이의 계면에, 인듐 함유층을 형성할 수 있다. 금속으로서 인듐을 사용한 경우여도, 산화물로서 인듐을 사용한 경우여도, 단자부에 인듐 함유층을 형성함으로써, 안정적인 전기적 접속을 얻는 단자부를 제공할 수 있다.
인듐 함유층은 스퍼터링 등의 수법으로 성막할 수 있다. 인듐 함유층을 성막하는 경우, 스퍼터링 시에 아르곤 외에 산소 가스를 성막 챔버 내에 도입하여 성막할 수 있다.
(흑색 배선의 기능)
상기한 바와 같이 흑색 배선 (6) (흑색 전극 패턴 (60)) 은, 구리 혹은 구리 합금을 함유하는 구리 함유층 (3) 이 2 개의 흑색층으로 협지되고, 구리 함유층 (3) 과 흑색층 사이의 계면에 인듐 함유층이 형성된 적층 구조를 갖는 도전성 배선이다. 이하의 실시 형태에서 설명하는 흑색 배선 (6) 은, 정전 용량 방식의 터치 센싱에서 사용되는 터치 센싱 전극으로서 기능할 수 있다.
터치 센싱 전극은, 예를 들어, 평면에서 보아, 복수의 검출 전극을 제 1 방향 (예를 들어, X 방향) 으로 배치 형성하고, 적층 방향 (Z 방향) 에 위치하는 절연층을 개재하여, 복수의 구동 전극을 제 2 방향 (Y 방향) 으로 배치 형성한 구성을 갖는다. 구동 전극에는, 예를 들어, 수 KHz ∼ 수십 KHz 의 주파수로 교류 펄스 신호가 인가된다. 통상적으로, 이 교류 펄스 신호의 인가에 의해, 검출 전극에는 일정한 출력 파형이 유지된다. 손가락 또는 포인터 등이 터치 센싱 입력면인 제 1 면 (15a) 에 접촉하거나 근접하거나 하면, 접촉 부위 또는 근접 부위에 위치하는 검출 전극의 출력 파형에 변화가 나타나, 터치 입력의 유무가 판단된다.
흑색 전극 패턴 (60) (흑색 배선 (6)) 은, 상기 구동 전극, 혹은, 검출 전극으로서 사용할 수 있다. 투명 수지층 등의 절연층을 개재하여, 흑색 전극 패턴 (60) 이 배열되는 방향 (X 방향) 에 직교하는 방향 (Y 방향) 으로 투명 도전 배선 (7) (후술) 을 형성하는 구성에서는, 동일하게, 투명 도전 배선을 구동 전극, 혹은, 검출 전극으로서 사용할 수 있다.
흑색 배선 (6) 을 구성하는 제 1 흑색층 (1) 과 제 2 흑색층 (5) 의 선폭은, 동일하게 할 수 있지만, 그 선폭은 상이해도 된다. 제 1 흑색층 (1) 의 패턴과 제 2 흑색층 (5) 의 패턴은, 동일하게 할 수 있다. 적어도, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 중 어느 일방의 선폭을, 구리 함유층 (3) 의 선폭과 동일하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 흑색층 (1) 과, 제 1 인듐 함유층 (2) 과, 구리층 혹은 구리 합금층으로 이루어지는 구리 함유층 (3) 과, 제 2 인듐 함유층 (4) 과, 제 2 흑색층 (5) 으로 구성되는 복수의 흑색 배선이, 스트라이프 패턴을 형성하도록, 일방향으로 배열시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 이들 복수의 흑색 배선으로 구성되는 배열에 직교하도록 투명 도전 배선을 형성할 수 있다.
흑색 배선 (6) 을 구성하는 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 의 선폭이 서로 동일한 경우, 혹은, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 의 패턴 형상이 서로 동일한 경우, 제 2 흑색층 (5) 을 패터닝 마스크 (레지스트 패턴) 로서 사용하여, 인듐 함유층 및 구리층을 일괄하여 웨트 에칭함으로써, 제 2 흑색층 (5) 과 동일한 패턴을 갖는 구리 함유층 (3) 을 얻을 수 있다. 또한, 제 2 흑색층 (5) 과 구리 함유층 (3) 을 마스크로 하여, 드라이 에칭함으로써, 제 2 흑색층 (5) 과 동일한 선폭을 갖는 제 1 흑색층 (1) 을 얻을 수 있다. 이와 같이, 흑색 배선 (6) 을 구성하는 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 의 선폭이 서로 동일한 경우, 혹은, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 의 패턴 형상이 서로 동일한 경우, 간이한 공정으로 흑색 전극 기판 (100) 을 제조할 수 있다. 화소 개구부 (8) 의 개구율의 관점에서, 흑색층과 인듐 함유층과 구리 함유층 (3) 의 선폭은, 서로 동일한 것이 바람직하다. 여기서, 동일한 선폭이란, 노광, 현상, 에칭 등의 주지의 포토리소그래피의 공정에서, 흑색층과 인듐 함유층과 구리 함유층 (3) 의 각각의 선폭이, 목적으로 하는 선폭에 대해 ±1.5 ㎛ 이내에 들어가는 것을 의미한다.
흑색 배선 (6) 은, 흑색층에서 인듐 함유층 및 구리 함유층 (3) 이 협지된, 가시광 반사가 적은 구성을 갖기 때문에, 흑색 배선 (6) 은, 관찰자의 시인성을 저해하지 않는다. 또, 흑색 전극 기판 (100) 을 액정 표시 장치에 형성했을 때에, 표시 장치의 백라이트로부터 출사되는 광이, 구리 함유층 (3) 에서 반사되지 않기 때문에, TFT 등의 액티브 소자에 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판을 구비하는 표시 장치는, 예를 들어, 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광 등을 발광하는 LED 발광 소자를 백라이트 유닛의 광원으로서 사용함으로써, 필드 시퀀셜의 수법으로 컬러 표시를 실시할 수 있다.
［제 2 실시 형태］
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판을 부분적으로 나타내는 단면도로서, 적색층, 녹색층, 및 청색층을 화소 개구부에 형성한 구조를 나타내는 단면도이다.
화소 개구부 (8) 에는, 제 2 흑색층 (5) 의 단부의 일부에 겹쳐지도록, 적색층 (R), 녹색층 (G), 및 청색층 (B) 등의 착색층으로 구성되는 컬러 필터를 적층할 수 있다. 또한, 적색층 (R), 녹색층 (G), 및 청색층 (B) 을 덮도록, 투명 수지층 (9) 이 형성되어 있다. 컬러 필터에는, 적색층 (R), 녹색층 (G), 및 청색층 (B) 의 착색층 이외에, 담색층, 보색층, 백색층 (투명층) 등의 다른 색을 추가해도 된다. 화소 개구부 (8) 에 대한 컬러 필터의 적층에 앞서, 흑색 배선 (6) 이 형성된 투명 기판 (15) 의 제 2 면 (15b) 상에, 흑색 배선 (6) 을 덮도록, 투명 수지층을 형성해도 된다. 도 4 는, 적색층 (R), 녹색층 (G), 및 청색층 (B) 의 착색층 상에, 투명 수지층 (9) 이 적층된 구성을 예시하고 있다. 투명 수지층 (9) 상에, ITO 등의 박막의 도전층 (도시 생략) 을 형성해도 된다. 후술하는 실시 형태에서는, 투명 도전 배선이 컬러 필터 상에 적층된 구성을 설명한다.
적색층 (R), 녹색층 (G), 및 청색층 (B) 등의 착색층은, 예를 들어, 유기 안료를 감광성의 투명 수지에 분산시켜, 유기 안료가 분산된 투명 수지를 컬러 필터 상에 성막하고, 그 후, 주지의 포토리소그래피의 수법을 사용하여 형성한다.
［제 3 실시 형태］
(종전계 방식의 액정 표시 장치)
다음으로, 도 5 내지 도 10 을 참조하여 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 설명한다. 제 3 실시 형태에 있어서, 제 1 및 제 2 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 5 는, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치의 기능을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 는, 표시 영역 (15c) 에 대응하는 위치에 형성된 표시부 (110) 와, 표시부 (110) 및 터치 센싱 기능을 제어하기 위한 제어부 (120) 를 구비하고 있다. 제어부 (120) 는, 공지된 구성을 가지며, 영상 신호 타이밍 제어부 (121) 와 터치 센싱·주사 신호 제어부 (122) 와 시스템 제어부 (123) 를 구비하고 있다.
영상 신호 타이밍 제어부 (121) 는, 복수의 투명 도전 배선 (7) (후술) 을 정전위로 함과 함께, 어레이 기판 (200) 의 신호선 (41) (후술) 및 주사선 (42) (후술) 에 신호를 보낸다. 투명 도전 배선 (7) 과 화소 전극 (24) (후술) 사이에 적층 Z 방향으로 화소 전극 (24) 에 표시용의 액정 구동 전압을 인가함으로써, 액정층 (20) (후술) 의 액정 분자를 구동하는 액정 구동을 실시한다. 이로써, 어레이 기판 (200) 상에 화상을 표시시킨다.
터치 센싱·주사 신호 제어부 (122) 는, 복수의 투명 도전 배선 (7) 을 정전위로 하고, 흑색 전극 패턴 (60) (흑색 배선 (6)) 에 검출 구동 전압을 인가하여, 흑색 전극 패턴 (60) 과 투명 도전 배선 (7) 사이의 정전 용량 (프린지 용량) 의 변화를 검출하여, 터치 센싱을 실시한다.
시스템 제어부 (123) 는, 영상 신호 타이밍 제어부 (121) 및 터치 센싱·주사 신호 제어부 (122) 를 제어한다.
도 6 및 도 9a 는, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 부분적으로 나타내는 단면도이다. 액정 표시 장치는, 공지된 편광판 등의 광학 필름, 배향막, 커버 유리 (보호 유리) 등을 구비하고 있지만, 이들 부재는, 도 6 및 도 9a 에 있어서 생략되어 있다. 또한, 도 9a 는, 도 8 의 E－E' 선을 따른 단면과, 액정 표시 장치의 단부에 있어서의 단면을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 도 9a 는, 액정 표시 장치의 단면을 모식적으로 나타내고 있지만, 도 9a 에 있어서의 화소 부분 (화소 전극) 과 도통부의 위치 관계는, 실제의 구조와는 상이하다.
제 3 실시 형태에 관련된 표시 장치 (500) (이하, 액정 표시 장치 (500)) 에 있어서는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판 (100) 이 적용되고 있다.
액정 표시 장치 (500) 는, 흑색 전극 기판 (100) 과, 액티브 소자를 구비하는 어레이 기판 (200) 과, 기판 (100, 200) 에 의해 협지된 액정층 (20) 을 구비하고 있고, 액정 셀을 형성하고 있다. 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 은, 액정 표시 장치 (500) 의 표면측에 위치하여, 표시면을 형성하고 있다.
(액정층)
액정층 (20) 은, 액정의 초기 배향 방향이, 흑색 전극 기판 (100) 및 어레이 기판 (200) 의 각각의 면에 수직인 수직 배향이며, 이른바 VA 방식 (Vertically Alignment 방식 ： 수직 배향의 액정 분자를 사용한 종전계 방식) 의 액정 구동 방식에 사용된다. 이 VA 방식에 있어서는, 액정층 (20) 의 두께 Z 방향 (세로 방향) 으로 인가되는 전압에 따라, 액정층 (20) 은 동작하고, 액정 표시 장치 (500) 는 영상 등을 표시한다.
종전계 방식에 적용 가능한 액정 구동 방식에는, HAN (Hybrid－aligned Nematic), TN (Twisted Nematic), OCB (Optically Compensated Bend), CPA (Continuous Pinwheel Alignment), ECB (Electrically Controlled Birefringence), TBA (Transverse Bent Alignment) 등을 들 수 있고, 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
액정층 (20) 의 구동 방법으로서는, 커먼 반전 구동에 의한 액정 구동이어도 되고, 혹은, 공통 전극을 정전위로 유지하면서 화소 전극을 반전 구동시킴으로써 액정층 (20) 에 전압을 인가하여 구동해도 된다.
(투명 도전 배선)
다음으로, 액정 표시 장치 (500) 에 형성되어 있는 투명 도전 배선에 대해 기술한다.
제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에 있어서 기술한 흑색 전극 기판 (100) 의 구조에 더하여 흑색 전극 기판 (100) 의 투명 수지층 (9) 상에는, 투명 도전 배선 (7) 이 형성되어 있다. 투명 도전 배선 (7) 은, 터치 센싱 전극으로서의 기능과, 액정층 (20) 에 전압을 인가할 때에 사용되는 공통 전극 (액정의 구동 전극) 으로서의 기능을 겸용한다.
본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 에 있어서는, 공통 전극인 투명 도전 배선 (7) 과 어레이 기판 (200) 에 구비되는 화소 전극 (24) (후술) 사이에, 액정의 구동 전압을 인가함으로써 액정층 (20) 이 구동한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 흑색 전극 기판 (100) 의 흑색 배선 (6) 은, 지면에 대해 수직인 Y 방향으로 연장되는 스트라이프 패턴 형상을 갖도록 X 방향 을 따라 늘어서 있다. 흑색 배선 (6) 에 의해 구성되는 흑색 전극 패턴 (60) 도, 동일하게, X 방향을 따라 늘어서 있다 (도 3 참조). 흑색 전극 기판 (100) 의 투명 수지층 (9) 상에는, 복수의 투명 도전 배선 (7) 이 배열되어 있다. 투명 도전 배선 (7) 은, X 방향으로 연장되는 스트라이프 패턴 형상을 갖도록 Y 방향을 따라 늘어서 있다. 흑색 배선 (6) 과 투명 도전 배선 (7) 은, 유전체인 투명 수지층 (9) 을 개재하여, 서로 직교하도록 형성되어 있다.
도 7 은, 도 6 에 나타낸 흑색 전극 기판 (100) 을 투명 도전 배선 (7) 의 막면에서 본 평면도이며, 흑색 전극 기판 (100) 의 일례를 나타내고 있다. 흑색 배선 (6) 으로 구성되는 흑색 전극 패턴 (60) 이 연장되는 Y 방향과 투명 도전 배선 (7) 이 연장되는 X 방향은, 직교하여, Y 방향에 있어서 넓은 폭을 갖는 투명 도전 배선 (7) 과 복수의 흑색 배선 (6) 이 서로 겹치도록 배열되어 있다. 예를 들어, X 방향의 화소 피치를 21 ㎛, 흑색 배선 (6) 의 선폭을 4 ㎛, 투명 도전 배선 (7) 의 선폭을 123 ㎛ (투명 도전 배선 (7) 의 피치는 126 ㎛) 로 설정할 수 있다. 도 7 에서는, 하나의 흑색 전극 패턴 (60) 에 착안한 경우, 하나의 투명 도전 배선 (7) 과 6 개의 흑색 배선 (6) 이 직교한다. 서로 인접하는 흑색 전극 패턴 (60) 은, 슬릿 (S) 으로 전기적으로 구분되어 있다. 슬릿 (S) 의 폭은, 1 ∼ 4 ㎛ 로 할 수 있다.
이와 같은 흑색 전극 기판 (100) 을 액정 표시 장치 (500) 에 삽입한 구조에 있어서, 슬릿 (S) 의 하부에, 어레이 기판에 형성되는 금속 배선을 위치시킴으로써, 액정 표시 장치 (500) 로부터 발생하는 광 누출을 방지할 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 실시 형태에서는, 슬릿 (S) 이 형성되어 있는 부분에서는, 적색층 (R) 과 청색층 (B) 이 겹치도록 형성되어 있고 (색 겹침), 액정 표시 장치 (500) 로부터 발생하는 광 누출을 억제하고 있다. 좁은 선폭을 갖는 복수의 흑색 배선 (6) 의 각각은, 그 배선 방향을 따라 프린지 용량을 형성할 수 있고, 큰 프린지 용량에 의해 높은 S/N 비를 얻을 수 있다.
예를 들어, 본 실시 형태에 있어서, 투명 도전 배선 (7) 은 공통 전극이며, 또한, 터치 센싱 전극을 구성하는 검출 전극으로서 기능한다. 흑색 배선 (6) 을 구비하는 흑색 전극 패턴 (60) 은, 터치 센싱 전극을 구성하는 구동 전극으로서 기능한다. 흑색 전극 패턴 (60) 과 투명 도전 배선 (7) 사이에는, 대체로 일정한 정전 용량 (C5) 이 형성되어 있다 (도 6 참조). 손가락 또는 포인터 등이 흑색 전극 기판 (100) 에 접촉하거나, 혹은, 근접하거나 하면, 손가락 또는 포인터 등에 위치에 대응하는 부위의 정전 용량이 변화되어, 터치 입력 위치를 검출한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 흑색 배선 (6) 으로 구성되는 그룹을 갖는 흑색 전극 패턴 (60) 과 투명 도전 배선 (7) 사이의 정전 용량의 변화를 검출하는 구조가 채용되고 있지만, 본 발명은, 이 구조로 한정되지 않는다. 상기와 같은 흑색 전극 패턴 (60) 을 사용한 구조를 채용하지 않고, 복수의 단독의 흑색 배선이 흑색 전극 기판 (100) 에 형성되어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 6 개 중 5 개의 흑색 배선을 솎아내고 (제거하고), 1 개의 흑색 배선에 주사 신호를 송신한다는 구동 방법을 채용함으로써, 흑색 배선을 솎아내어 구동 (주사) 할 수 있어, 터치 센싱의 고속화를 도모할 수 있다.
투명 도전 배선 (7) 의 전위는, 터치 센싱 구동 및 액정 구동의 양방에 있어서, 정전위이다. 이와 같이 투명 도전 배선 (7) 의 전위를 설정함으로써, 터치 센싱 구동과 액정 구동을 상이한 주파수에서 구동할 수 있다. 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 에서는, 큰 프린지 용량을 얻을 수 있어 높은 S/N 비를 유지하면서, 터치 센싱 구동에 필요한 구동 전압을 내림으로써 소비 전력을 줄일 수 있다.
(어레이 기판)
다음으로, 도 6, 도 8 내지 도 10 을 참조하여, 액정 표시 장치 (500) 에 형성되어 있는 어레이 기판 (200) 에 대해 기술한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 어레이 기판 (200) 은, 투명 기판 (25) 과, 투명 기판 (25) 상에 순서대로 형성된 절연층 (33, 34, 35) 과, 절연층 (35) 상에 형성된 화소 전극 (24) 을 구비한다. 화소 전극 (24) 은, 컨택트홀 (27) (도 9a 참조) 을 통하여 액티브 소자 (26) (박막 트랜지스터) 와 전기적으로 접속된다. 액티브 소자 (26) 는, 복수의 화소 개구부 (8) 의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성된다. 또한, 도 9a 에 나타내는 바와 같이, 어레이 기판 (200) 은, 액정 표시 장치 (500) 의 시일부 (32) 등에 배치 형성되는 제 1 금속 배선 (29) 을 갖는다. 제 1 금속 배선 (29) 은, 게이트 전극 (28) (후술) 과 동일 공정에서, 동일 재료로 형성된다. 액정 표시 장치 (500) 의 시일부 (32) 의 내측, 또한, 투명 도전 배선 (7) 과 화소 전극 (24) 사이에, 액정층 (20) 이 봉지되어 있다. 제 1 금속 배선 (29) 은, 적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 가져도 된다.
도 8 은, 어레이 기판 (200) 에 있어서의 1 개의 화소를 확대하여 나타내는 평면도이다.
어레이 기판 (200) 은, 도 8 및 도 9a 에 나타내는 바와 같이, 액정층 (20) 에 대향하는 투명 기판 (25) 의 주면 상에, 복수의 화소 전극 (24), 복수의 박막 트랜지스터 (26), 제 2 금속 배선 (40), 및 복수의 절연층 (33, 34, 35) 을 가지고 있다. 보다 구체적으로는, 투명 기판 (25) 의 주면 상에, 복수의 절연층 (33, 34, 35) 을 개재하여 복수의 화소 전극 (24) 및 복수의 박막 트랜지스터 (26) 가 형성되어 있다. 또한, 도 6 에서는 박막 트랜지스터 (26) 를 나타내지 않고, 도 8 에서는 절연층 (33, 34, 35) 을 나타내지 않았다.
제 2 금속 배선 (40) 은, 신호선 (41) (소스선, 소스 전극), 주사선 (42) (게이트선), 및 보조 용량선 (43) 을 복수 가지고 있다. 주사선 (42) 은, 게이트 전극 (28) 과 접속되어 있다. 신호선 (41), 주사선 (42) 및 보조 용량선 (43) 은, 흑색 배선 (6) 과 동일한 배선 구조를 갖는다. 이로써, 액티브 소자 (26) 를 구성하는 소스 전극 및 드레인 전극은, 인듐 함유층/구리/인듐 함유층의 3 층 구조를 갖는 제 2 금속 배선 (40) 으로 형성되어 있다. 즉, 제 2 금속 배선 (40) 은, 적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는다. 제 2 금속 배선 (40) 은, 제 1 금속 배선 (29) 상의 절연층 (35) 상에 형성되어, 제 1 금속 배선 (29) 과 다른 공정으로 성막되어 있다.
각 화소 전극 (24) 은 공지된 구성을 가지며, 액정층 (20) 에 대향하는 절연층 (35) 의 면에 형성되어 있고, 흑색 배선 (6) 으로 둘러싸인 화소 개구부 (8) 에 대향 배치되어 있다.
각 박막 트랜지스터 (26) 의 채널층 (46) 은, 폴리실리콘 등의 실리콘계 반도체, 혹은 산화물 반도체로 형성할 수 있다. 박막 트랜지스터 (26) 는, 채널층 (46) 이, IGZO (등록상표) 등의 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 게르마늄 중 2 종 이상의 금속 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 바람직하다. 즉, 채널층 (46) 은, InGaZnO 계의 금속 산화물로 형성되어 있다. 이와 같은 구조를 갖는 박막 트랜지스터 (26) 는, 메모리성이 높기 (리크 전류가 적기) 때문에, 액정 구동 전압 인가 후의 화소 용량을 유지하기 쉽다. 이 때문에, 보조 용량선 (43) 을 생략한 구성으로 할 수 있다.
산화물 반도체를 채널층으로서 사용하는 박막 트랜지스터는, 예를 들어, 보텀 게이트형 구조를 가진다. 박막 트랜지스터에, 탑 게이트형, 또는, 더블 게이트형의 트랜지스터 구조가 이용되어도 된다. 광 센서, 또는, 그 밖의 액티브 소자를 산화물 반도체의 채널층을 구비한 박막 트랜지스터가 채용되어도 된다.
IGZO 등의 산화물 반도체를 채널층 (46) 에 사용하는 박막 트랜지스터 (26) 는, 전자 이동도가 높고, 예를 들어, 2 msec (밀리초) 이하의 단시간에 필요한 구동 전압을 화소 전극 (24) 에 인가할 수 있다. 예를 들어, 배속 구동 (1 초간의 표시 프레임 수가 120 프레임인 경우) 의 1 프레임은 약 8.3 msec 이며, 예를 들어, 6 msec 를 터치 센싱에 할당할 수 있다. 구동 전극으로서 기능하는 투명 도전 배선 (7) 이, 정전위이기 때문에, 액정 구동과 터치 전극 구동을 시분할 구동하지 않아도 된다. 액정을 구동하는 화소 전극의 구동 주파수와 터치 전극의 구동 주파수를, 다르게 할 수 있다.
또, 산화물 반도체를 채널층 (46) 에 사용하는 박막 트랜지스터 (26) 는, 전술한 바와 같이 리크 전류가 적기 때문에, 화소 전극 (24) 에 인가한 구동 전압을 긴 시간 유지할 수 있다. 액티브 소자의 신호선, 주사선, 보조 용량선 등을 알루미늄 배선보다 배선 저항이 작은 구리 배선으로 형성하고, 또한, 액티브 소자로서 단시간에 구동할 수 있는 IGZO 를 사용함으로써, 터치 센싱의 주사에서의 시간적 마진이 넓어져, 발생하는 정전 용량의 변화를 고정밀도로 검출할 수 있다. IGZO 등의 산화물 반도체를 액티브 소자에 적용함으로써 액정 등의 구동 시간을 짧게 할 수 있고, 표시 화면 전체의 영상 신호 처리 중에서, 터치 센싱에 적용하는 시간에 충분한 여유가 생긴다.
드레인 전극 (36) 은, 박막 트랜지스터 (26) 로부터 화소 중앙까지 연선 (延線) 되어, 컨택트홀 (27) 을 통하여, 투명 전극인 화소 전극 (24) 과 전기적으로 접속되어 있다. 소스 전극 (55) 은, 박막 트랜지스터 (26) 로부터 연장되어 신호선 (41) 에 전기적으로 접속되어 있다.
(액정 표시 장치 (500) 의 외주 구조 1)
도 9a 는, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 에 있어서의 액정 셀의 외주 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 는, 흑색 터치 센싱 전극 (흑색 전극 패턴 (60)) 을 구비하는 흑색 전극 기판 (100) 의 투명 도전 배선 (7) 과 어레이 기판 (200) 의 전기적 접속의 일례를 나타내고 있다. 흑색 전극 기판 (100) 에 형성되어 있는 투명 도전 배선 (7) 은, 표시 영역 (15c) 에 위치하는 투명 수지층 (9) 의 평면을 덮도록, 또한, 외측 영역 (15d) 에 위치하는 투명 수지층 (9) 의 단부를 덮도록 형성되어 있다. 또한, 투명 도전 배선 (7) 은, 투명 수지층 (9) 의 단부에 형성된 경사면을 따라, 투명 수지층 (9) 의 단부와 흑색 전극 기판 (100) 의 제 2 면 (15b) 사이의 접합부를 덮도록, 또한, 액정 셀의 외측을 향하여 연장되도록 형성되어 있다. 외측 영역 (15d) 에 있어서, 흑색 전극 기판 (100) 상에 형성되어 있는 투명 도전 배선 (7) 은, 단자부 (13) 를 구성하고 있다. 외측 영역 (15d) 에 있어서는, 단자부 (13) 를 덮도록, 시일부 (32) 및 도통부 (31) 가 형성되어 있다. 단자부 (13) 는, 도통부 (31) 를 통하여, 어레이 기판 (200) 의 제 1 금속 배선 (29) 에 접속된다. 제 1 금속 배선 (29) 은, 예를 들어, 게이트 전극 (28) 또는 게이트선과 동일한 레이어로 형성할 수 있다. 도통부 (31) 를 통하여 투명 도전 배선 (7) 에 전기적으로 접속되는 제 1 금속 배선 (29) 은, 정전위로 유지된다.
도 9b 는, 도 9a 에 있어서의 부호 M 으로 나타낸 부분을 설명하기 위한 확대도이다. 투명 기판 (25) 상에 형성된 제 1 금속 배선 (29) 은, 제 1 실시 형태에서 나타낸 흑색 배선 (6) 의 구성과 대략 동일하게, 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 및 제 2 인듐 함유층 (4) 으로 구성된 3 층 구조를 갖는다. 본 실시 형태에서는, ITO (In－Sn－O) 를 사용하여 막두께 20 nm 를 갖는 제 1 인듐 함유층 (2) 이 형성되어 있다. 0.5 at％ 의 마그네슘 (Mg) 을 포함하는 구리마그네슘 합금으로, 막두께 200 nm 를 갖는 구리 함유층 (3) 이 형성되어 있다. 22 at％ 의 In 을 포함하는 구리마그네슘 합금으로, 막두께 20 nm 를 갖는 제 2 인듐 함유층 (4) 으로 형성되어 있다. 실온 조건의 스퍼터링에 의해 아모르퍼스가 형성되도록 ITO 를 성막함으로써, 제 1 인듐 함유층 (2) 이 형성된다. 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 및 제 2 인듐 함유층 (4) 은, 웨트 에칭에 의해, 일괄하여, 용이하게 가공할 수 있다. 구리인듐 합금의 표면의 반사색은, 회색에 가까운 색이 되어, 구리 단체에서 기인하는 붉은 정색이 발현되는 것을 회피할 수 있고, 반사율도 내릴 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 제 1 금속 배선 (29) 은, 인듐 함유층에 의해 구리 혹은 구리 합금 (구리 함유층 (3)) 을 협지하기 때문에, 유리 등의 투명 기판에 대한 밀착성이 향상된다. 더하여, 제 1 금속 배선 (29) 상에 있어서의 전기적 접속이 안정되어, 양호한 단자 구조를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 흑색 전극 패턴 (60) 이 Y 방향으로 연장되고, 투명 도전 배선 (7) 이 X 방향으로 연장되어 있다. 본 발명은, 이와 같은 구조로 한정되지 않고, 흑색 전극 패턴 (60) 이 X 방향으로 연장되고, 투명 도전 배선 (7) 이 Y 방향으로 연장되어도 된다.
이와 같은 구성에 있어서는, 인듐 함유층은, 투명 도전 배선 (7) 과 도통부 (31) 사이에 협지된다. 이 경우, 인듐 함유층은, 투명 도전 배선 (7) 과 도통부 (31) 사이의 전기적 접속성을 높인다. 따라서, 제 1 금속 배선 (29) 과 투명 도전 배선 (7) 사이의 전기적 컨택트를 용이하게 실현할 수 있다.
(액정 표시 장치 (500) 의 외주 구조 2)
도 10 은, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 에 있어서의 액정 셀의 외주 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 10 은, 도 7 의 선 B－B' 를 따른 단면을 나타내고 있고, 흑색 전극 기판 (100) 의 흑색 전극 패턴 (60) 과 어레이 기판 (200) 의 전기적 접속의 일례를 나타내고 있다. 도 7 에 나타내는 화소 개구부 (8) 에 청색층 (B) 을 형성하는 공정에 있어서는, 화소 개구부 (8) 내에 청색층 (B) 을 형성할 뿐만 아니라, 화소 개구부 (8) 의 외측 (화소 개구부 (8) 가 형성되어 있지 않은 영역) 에도, 표시 영역 (15c) 으로부터 외측 영역 (15d) 을 향해 연장되는 흑색 전극 패턴 (60) 상에 청색층 (B) 이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 경우를 고려하여, 도 10 은, 투명 수지층 (9) 과 흑색 전극 패턴 (60) 사이에 청색층 (B) 이 형성되는 구성을 나타내고 있다.
외측 영역 (15d) 에 있어서는, 흑색 전극 패턴 (60) 의 제 2 인듐 함유층 (4) 이 노출되어 있다. 표시 영역 (15c) 에 있어서는, 제 2 흑색층 (5) 이 투명 수지층 (9) 에 의해 덮여 있다. 특히, 외측 영역 (15d) 에 형성된 흑색 전극 패턴 (60) 의 적층 구조에 있어서, 후술하는 에칭으로부터 제 2 흑색층 (5) 이 제거되어, 제 2 인듐 함유층 (4) 이 노출되고, 단자부 (11) 가 형성되어 있다. 단자부 (11) 는, 도통부 (31) 를 통하여, 투명 기판 (2) (어레이 기판 (200)) 상에 형성된 제 1 금속 배선 (29) 에 접속되어 있다. 제 1 금속 배선 (29) 의 구조 및 도통부 (31) 의 구조는, 도 9a 에 나타내는 구조와 동일하다. 도통부 (31) 를 통하여 흑색 전극 패턴 (60) 에 전기적으로 접속되는 제 1 금속 배선 (29) 에는, 정전위의 투명 도전 배선 (7) 에 대해 상대적으로 공급되는 터치 센싱 구동에 관련되는 전압으로서 구동 전압이 공급된다.
이와 같은 구성에 있어서는, 흑색 전극 패턴 (60) 의 제 2 인듐 함유층 (4) 은, 구리 함유층 (3) 과 도통부 (31) 사이에 협지된다. 이 경우, 제 2 인듐 함유층 (4) 은, 구리 함유층 (3) 과 도통부 (31) 사이의 전기적 접속성을 높인다. 따라서, 제 1 금속 배선 (29) 과 구리 함유층 (3) 사이의 전기적 컨택트를 용이하게 실현할 수 있다.
상기 서술한 구성을 갖는 액정 표시 장치 (500) 에 있어서는, 제어부 (120) 에 의해 액정 구동과 터치 센싱 구동이 제어된다. 터치 센싱 구동 시에, 흑색 전극 패턴 (60) 을 구동 전극으로서 기능시키고, 투명 도전 배선 (7) 을 정전위의 검출 전극으로서 기능시키면, 터치 센싱의 구동 조건과 액정층 (20) 의 구동 조건 (주파수 또는 전압 등) 을 다르게 할 수 있다. 터치 센싱의 구동 주파수와 액정의 구동 주파수를 상이한 것으로 함으로써, 각각 구동의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱의 구동 주파수를 수 KHz ∼ 수십 KHz 로 하고, 액정 구동의 주파수를 60 Hz ∼ 240 Hz 로 할 수 있다. 나아가서는, 터치 센싱 구동과 액정 구동을 시분할로 할 수도 있다. 흑색 배선 (6) 을 구동 전극 (터치 센싱 구동 주사 전극) 으로 하는 경우에, 요구되는 터치 입력의 속도에 맞추어, 정전 용량 검출의 주사 주파수를 임의로 조정할 수 있다. 혹은, 터치 센싱 구동에 있어서, 투명 도전 배선 (7) 을 구동 전극으로서 기능시키고, 흑색 전극 패턴 (60) 을 검출 전극으로서 기능시켜도 된다. 이 경우, 투명 도전 배선 (7) 은, 일정한 주파수에서의 전압을 인가하는 구동 전극 (주사 전극) 이다. 또한, 터치 센싱 구동 및 액정 구동에 있어서는, 구동 전극에 인가하는 전압 (교류 신호) 은, 정부 (正負) 의 전압을 반전하는 반전 구동 방식이어도 된다. 터치 센싱과 액정 구동은 시분할이어도 되고, 시분할이 아니어도 된다.
혹은, 터치 센싱 구동 전압에 관하여, 인가하는 교류 신호의 전압폭 (피크 투 피크) 을 작게 함으로써, 액정 표시에 대한 터치 센싱 구동 전압의 영향을 경감할 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (500) 에 의하면, 흑색 전극 패턴 (60) 이 갖는 흑색 배선 (6) 이, 제 1 흑색층 (1), 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 제 2 인듐 함유층 (4), 및 제 2 흑색층 (5) 에 의해 구성되는 적층 구조를 가지고 있다. 이 때문에, 제 1 흑색층 (1) 과 구리 함유층 (3) 사이의 밀착성을 제 1 인듐 함유층 (2) 에 의해 향상시킬 수 있고, 구리 함유층 (3) 과 제 2 흑색층 (5) 사이의 밀착성을 제 2 인듐 함유층 (4) 에 의해 향상시킬 수 있다. 따라서, 제 1 흑색층 (1) 으로부터 구리 함유층 (3) 이 박리되는 것을 방지할 수 있고, 구리 함유층 (3) 으로부터 제 2 흑색층 (5) 이 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구리 함유층 (3) 이 제 1 인듐 함유층 (2) 및 제 2 인듐 함유층 (4) 에 의해 협지되어 있기 때문에, 구리 함유층 (3) 에 접속되는 전극 또는 단자와 구리 함유층 (3) 사이의 전기적 접속성을 향상시킬 수 있다. 특히, 구리 함유층 (3) 상에 적층된 제 2 인듐 함유층 (4) 이 단자부 (11) 에 있어서 노출되어 있는 점에서, 도통부 (31) 와 구리 함유층 (3) 사이의 전기적 접속성을 향상시킬 수 있다.
또한, 흑색 전극 패턴 (60) 에 있어서는, 흑색 배선 (6) 이 X 방향 및 Y 방향으로 연장되어 있고, X 방향으로 연장되는 흑색 배선 (6) 과 Y 방향으로 연장되는 흑색 배선 (6) 이 접속되어 격자 패턴이 형성되어 있다. 이 때문에, 터치 센싱 입력면인 제 1 면 (15a) 에 가압력이 부여된 경우, 흑색 배선 (6) 에 전파되는 힘은, 격자 패턴을 따르도록, 복수의 흑색 배선 (6) 의 연장 방향인 X 방향 및 Y 방향으로 분산된다. 이와 같이, 흑색 배선 (6) 이 2 차원 격자 패턴을 가짐으로써, 제 1 면 (15a) 에 가해지는 가압력에 대한 강도가 높아져 있다. 따라서, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 에 대한 구리 함유층 (3) 의 박리를 방지하는 높은 밀착성이 얻어질 뿐만 아니고, 응력 분산의 관점에서, 높은 역학 강도를 갖는 흑색 배선 (6) 이 실현되고 있다. 즉, 흑색 배선 (6) 이 2 차원 격자 패턴을 가짐으로써, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 에 대한 구리 함유층 (3) 의 박리를 방지하는 효과를 상승적으로 얻을 수 있다.
또한, 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 은, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 점에서, 액정 표시 장치 (500) 의 표면측에 위치하여, 표시면을 형성하고 있다. 이 때문에, 액정 표시 장치 (500) 가 사용될 때에는, 사용자에 의한 터치 입력에 수반하여 가압력이 제 1 면 (15a) 에 부여된다. 가압력의 발생에서 기인하여, 투명 기판 (15) 내에 응력이 발생하고, 이 내응력은, 제 1 면 (15a) 으로부터 제 2 면 (15b) 을 향하여 투명 기판 (15) 내를 전달하여, 제 2 면 (15b) 에 도달한다. 투명 기판 (15) 내를 전달하는 응력에서 기인하는 힘이, 제 2 면 (15b) 상에 형성되어 있는 흑색 배선 (6) 에 부여된다.
또한, 사용자가 액정 표시 장치 (500) 를 사용하지 않는 경우에는, 예를 들어, 사용자의 의복에 형성된 포켓의 내부 또는 사용자가 휴대하는 가방의 내부에 액정 표시 장치 (500) 가 보관되는 경우가 많다. 이와 같은 경우, 의도하지 않은 외부로부터의 힘이 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 에 가해지고, 결과적으로, 의도하지 않은 외력이 흑색 배선 (6) 에 부여되는 것이 생각된다. 또한, 흑색 전극 기판 (100) 이 휘는 경우도 생각된다. 즉, 흑색 전극 기판 (100) 은, 액정 표시 장치 (500) 를 구성하는 부재 중에서, 외부로부터의 힘을 가장 받기 쉬운 부재라고 할 수 있다.
이것에 대해, 상기와 같은 사용 환경 또는 보존 환경에 액정 표시 장치 (500) 가 노출되어 있는 경우여도, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 에 대한 구리 함유층 (3) 의 밀착성이 인듐 함유층에 의해 향상되고 있는 점에서, 구리 함유층 (3) 의 박리를 방지할 수 있다. 또한, 인듐 함유층에 의해, 도통부 (31) 와 구리 함유층 (3) 사이의 전기적 접속성을 향상시킬 수 있다. 2 차원 격자 패턴을 갖는 흑색 배선 (6) 에 의해 높은 강도가 얻어지는 점에서, 제 1 흑색층 (1) 및 제 2 흑색층 (5) 에 대한 구리 함유층 (3) 의 박리를 방지하는 효과를 상승적으로 얻을 수 있다. 즉, 외부로부터의 힘에 대한 흑색 전극 기판 (100) 및 액정 표시 장치 (500) 의 내성을 높일 수 있다.
［제 4 실시 형태］
(횡전계 방식의 액정 표시 장치)
다음으로, 도 11 을 참조하여 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 설명한다. 제 4 실시 형태에 있어서, 제 1 내지 제 3 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (600) 는, 흑색 전극 기판 (100) 과, 액티브 소자를 구비하는 어레이 기판 (300) 과, 기판 (100, 300) 에 의해 협지된 액정층 (620) 을 구비하고 있고, 액정 셀을 형성하고 있다. 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 은, 액정 표시 장치 (600) 의 표면측에 위치하여, 표시면을 형성하고 있다.
어레이 기판 (300) 은, 액정을 구동하기 위한 액티브 소자 (TFT) 와, 액정 구동을 위한 화소 전극 (324) 과, 공통 전극 (332) 과, 화소 전극 (324) 과 공통 전극 (332) 사이에 형성된 절연층을 구비하고 있다. 공통 전극 (332) 은, 액정 구동에 사용되는 전극임과 함께 터치 센싱 전극 (터치 센싱 배선) 으로서 기능한다. 공통 전극 (332) 은, 액티브 소자를 구성하는 게이트선 (금속 배선) 에 평행하게 연장되어 있다.
액정층 (620) 의 액정은, 초기 배향 시에 있어서, 투명 기판 (25) 의 면에 수평으로 배향되어 있다. 액정의 구동은, 액티브 소자에 의해 제어되어, 화소 전극 (324) 과 공통 전극 (332) 사이에 생기는 프린지 전계에서 구동한다. 이 액정 구동 방식은, FFS (fringe field switching), 혹은, IPS (in plane switching) 라고 불리고 있다. 공통 전극 (332) 은, 평면에서 보아, 화소 개구부 (8) 와 거의 동일한 폭을 갖는 개구를 가짐과 함께, 흑색 전극 패턴 (60) 의 연장 방향 (Y 방향) 에 직교하는 X 방향으로 연장되는 스트라이프 형상을 갖는다. 흑색 전극 패턴 (60) 과 공통 전극 (332) 사이에는, 대체로 일정한, 터치 센싱을 위한 정전 용량 (C6) 이 형성되어 있다.
제 3 실시 형태와 달리, 흑색 전극 기판 (100) 에는, 투명 도전 배선 (7) 은 형성하지 않아도 된다. 도 11 에 나타내는 구성에서는, 공통 전극 (332) 에 있어서의 액정 구동 및 터치 센싱 구동은 시분할로 실시된다. 액정 구동 및 터치 센싱 구동의 제어는, 도 5 에 나타내는 제어부 (120) 에 의해 실시된다. 공통 전극 (332) 은, ITO 등의 투명 도전막으로 형성된다. 도 11 에 있어서, 액정 구동의 액티브 소자, 보조 용량, 배향막, 광학 필름, 커버 유리 등의 도시는 생략했다.
이와 같은 제 4 실시 형태에 있어서도, 제 3 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
［제 5 실시 형태］
(횡전계 방식의 액정 표시 장치)
다음으로, 도 12 를 참조하여 본 발명의 제 5 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 설명한다. 제 5 실시 형태에 있어서, 제 1 내지 제 4 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (700) 는, 흑색 전극 기판 (100) 과, 액티브 소자를 구비하는 어레이 기판 (400) 과, 기판 (100, 400) 에 의해 협지된 액정층 (720) 을 구비하고 있고, 액정 셀을 형성하고 있다. 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 은, 액정 표시 장치 (700) 의 표면측에 위치하여, 표시면을 형성하고 있다.
어레이 기판 (400) 은, 액정을 구동하기 위한 액티브 소자 (TFT) 와, 액정 구동을 위한 화소 전극 (424) 과, 공통 전극 (432) 과, 터치 센싱 배선 (439) 과, 화소 전극 (424) 과 공통 전극 (432) 사이에 형성된 절연층, 공통 전극 (432) 과 터치 센싱 배선 (439) 사이에 형성된 절연층을 구비하고 있다. 공통 전극 (432) 은, 액정 구동에 사용되는 전극으로서 기능한다. 터치 센싱 배선 (439) 은, 액티브 소자를 구성하는 게이트선과 평행하게 연장되고, 터치 센싱 구동 시에 사용되는 터치 센싱 전극으로서 기능하고, 흑색 전극 패턴 (60) 의 연장 방향 (Y 방향) 에 직교하는 X 방향으로 연장되는 스트라이프 형상을 갖는다. 터치 센싱 배선 (439) 은, 적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는다.
액정층 (720) 의 액정은, 초기 배향 시에 있어서, 투명 기판 (25) 의 면에 수평으로 배향되어 있다. 액정의 구동은, 액티브 소자에 의해 제어되어, 화소 전극 (424) 과 공통 전극 (432) 사이에 생기는 프린지 전계에서 구동한다. 이 액정 구동 방식은, FFS (fringe field switching), 혹은, IPS (in plane switching) 라고 불리고 있다. 공통 전극 (432) 은, 평면에서 보아, 화소 개구부 (8) 와 거의 동일한 폭을 갖는 개구를 갖는다. 흑색 전극 패턴 (60) 과 터치 센싱 배선 (439) 사이에는, 대체로 일정한, 터치 센싱을 위한 정전 용량 (C7) 이 형성되어 있다.
제 3 실시 형태와 달리, 흑색 전극 기판 (100) 에는, 투명 도전 배선 (7) 은 형성하지 않아도 된다. 도 12 에 나타내는 구성에서는, 공통 전극 (432) 의 액정 구동과, 터치 센싱에 있어서의 터치 센싱 배선 (439) 의 구동은, 시분할로 실시되지 않아도 된다. 또, 터치 센싱 배선 (439) 을 구동하는 신호의 주파수와, 액정 구동 신호의 주파수를 다르게 해도 된다. 공통 전극 (432) 은, ITO 등의 투명 도전막으로 형성된다. 터치 센싱 배선 (439) 은, 게이트선과 동일한 금속 재료로 형성되고, 게이트선을 형성하는 공정과 동일한 공정으로 형성된 금속 배선이다. 터치 센싱 배선 (439) 과, 액티브 소자를 구성하는 금속 배선은, 전기적으로 독립되어 있다. 터치 센싱 배선 (439) 은, 터치 센싱 기능에 있어서, 구동 전극 혹은 검출 전극으로서 사용할 수 있다. 액정 구동 및 터치 센싱 구동의 제어는, 도 5 에 나타내는 제어부 (120) 에 의해 실시된다. 도 12 에 있어서, 액정 구동의 액티브 소자, 보조 용량, 배향막, 광학 필름, 커버 유리 등의 도시는 생략했다.
이와 같은 제 5 실시 형태에 있어서도, 제 3 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
［제 6 실시 형태］
(차광층을 구비하는 액정 표시 장치)
다음으로, 도 13a 내지 도 13c 를 참조하여 본 발명의 제 6 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 설명한다. 제 6 실시 형태에 있어서, 제 1 내지 제 5 실시 형태와 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 13a 는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치를 구성하는 어레이 기판 (450) 을 나타내는 부분 평면도이다. 도 13b 는, 도 13a 에 나타낸 선 C－C' 를 따른 부분 단면도이다. 도 13c 는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 표시 장치를 구성하는 어레이 기판 (450) 을 나타내는 부분 단면도이다. 도 13a 내지 도 13c 에 있어서는, 액정을 구동시키는 공통 전극, 보조 용량, 배향막, 광학 필름, 커버 유리 등의 도시는 생략되어 있다.
도 13c 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 액정 표시 장치 (800) 는, 흑색 전극 기판 (100) 과, 액티브 소자를 구비하는 어레이 기판 (450) 과, 기판 (100, 450) 에 의해 협지된 액정층 (820) 을 구비하고 있고, 액정 셀을 형성하고 있다. 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 흑색 전극 기판 (100) 의 제 1 면 (15a) 은, 액정 표시 장치 (700) 의 표면측에 위치하여, 표시면을 형성하고 있다.
도 13a 및 도 13b 에 나타내는 바와 같이, 어레이 기판 (450) 은, X 방향으로 연장되는 게이트선 (471), 게이트선 (471) 에 접속되어 있는 게이트 전극 (478), Y 방향으로 연장되는 소스선 (475), 액티브 소자 (476), 터치 센싱 전극 (472) (터치 센싱 배선), 차광층 (473) 등을 구비하고 있다. 도 13c 에 나타내는 바와 같이, 터치 센싱 전극 (472) 은, 게이트선 (471) 에 대해 전기적으로 독립되어 있고, 평면에서 보아, 절연층 (483, 484, 485) 을 통하여 게이트선 (471) 에 겹쳐지도록, 게이트선 (471) 과 평행하게 배치 형성되어 있다. 또, 터치 센싱 전극 (472) 및 차광층 (473) 은, 동일한 레이어에 위치하고, 동일한 금속 재료를 사용하여, 동일한 공정으로 형성되어 있다.
터치 센싱 전극 (472) 의 구성 또는 터치 센싱 전극 (472) 을 형성하는 금속 재료는 한정되지 않는다. 예를 들어, 티타늄 또는 몰리브덴 등의 고융점 금속, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 함유하는 단층 또는 복수 적층 구조, 티타늄/구리/티타늄의 3 층 구성, 인듐 함유층/구리 합금/인듐 함유층의 3 층 구성의 구조 또는 이 구조를 형성하는 재료를 예시할 수 있다. 더하여, 시인성 개선을 위해, 터치 센싱 전극 (472) 상에 흑색층을 형성할 수 있다. 터치 센싱 전극 (472) 과 차광층 (473) 상에 산화규소 또는 산화질화규소 등의 절연층을 형성해도 된다. 전기적 노이즈를 저감하기 위해서, 터치 센싱 전극 (472) 은, 스트라이프 형상 등의 심플한 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 차광성을 향상시키기 위해 터치 센싱 전극 (472) 과 차광층 (473) 이 접속되어 있는 패턴 형상이 채용되어도 된다. 평면에서 보아, X 방향으로 연장되는 터치 센싱 전극 (472) 은, Y 방향으로 연장되는 흑색 전극 패턴 (60) 과 직교하고 있다. 터치 센싱 전극 (472) 은, 터치 센싱 전극으로서 기능한다. 터치 센싱 시에 있어서는, 상기 서술한 실시 형태에서 기술한 바와 같이, 솎아내기 구동을 실시해도 된다. 구체적으로, 어레이 기판 (450) 상에 복수의 터치 센싱 전극 (472) 이 형성되어 있는 구조에 있어서, 예를 들어, 6 개의 터치 센싱 전극이 하나의 그룹으로 정의하고, 어레이 기판 (450) 상에 복수의 터치 센싱 전극 그룹을 설정한다. 그리고, 6 개 중 5 개의 터치 센싱 전극을 솎아내어 (제거하여), 1 개의 터치 센싱 전극에 주사 신호를 송신한다. 이 구동 방법에 의해, 터치 센싱 전극을 솎아내어 구동 (주사) 할 수 있다. 이 경우, 제거된 (솎아낸) 5 개의 터치 센싱 전극은, 전기적으로 뜬 (플로팅) 상태가 된다.
도 13b 에 나타내는 바와 같이, 액정을 구동시키는 화소 전극 (474) 은, 컨택트홀을 통하여, 액티브 소자 (476) 를 구성하는 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다.
도 13b 및 도 13c 에 있어서, 화소 전극 (474) 은 차광층 (473) 을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있지만, 차광층 (473) 과 드레인 전극의 접속 구조는, 본 실시 형태에 나타내는 구조로 한정하지 않아도 된다. 액티브 소자 (476) 를 구성하는 채널층 (반도체층) 은, 차광층 (473) 으로 덮여 차광되어 있다.
터치 센싱 시의 정전 용량 (C8) 은, 흑색 전극 기판 (100) 에 구비되어 있는 흑색 배선 (6) 과 터치 센싱 전극 (472) 사이에 생긴다. 예를 들어, 터치 센싱 전극 (472) 을 구동 전극으로서 기능시키고, 흑색 배선 (6) 을 검출 전극으로서 기능시킬 수 있다. 손가락 또는 포인터 등이 터치 센싱 입력면인 제 1 면 (15a) 에 접촉하거나 근접하거나 하면, 정전 용량이 변화되어, 흑색 배선 (6) 이 그 변화를 검지하고, 터치 입력의 유무가 판단된다. 또한, 터치 센싱 전극 (472) 을 검출 전극으로서 기능시키고, 흑색 배선 (6) 을 구동 전극으로서 기능시킬 수도 있다.
액티브 소자 (476) 를 구성하는 채널층을 형성하는 재료는, 산화물 반도체이거나, 폴리실리콘 반도체여도 된다. 본 실시 형태에서는, 차광층 (473) 이, 백라이트 또는 외광을 차광하므로, 여러 가지 액티브 소자를 액정 표시 장치 (800) 에 사용할 수 있다. HMD (헤드 마운트 디스플레이) 또는 액정 프로젝터 등에도 본 발명의 실시 형태에 관련된 표시 장치는 적용할 수 있다.
이와 같은 제 6 실시 형태에 있어서도, 제 3 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
［제 7 실시 형태］
(흑색 전극 기판의 제조 방법)
다음으로, 도 3 및 도 14a 내지 도 15 를 참조하여 본 발명의 제 7 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 방법을 설명한다.
도 14a 내지 도 14c 는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 흑색 전극 기판의 제조 공정을 부분적으로 나타내는 단면도이다. 도 15 는, 흑색 전극 기판의 제조 공정의 플로우도이다. 본 실시 형태에서는, 제 1 실시 형태에서 설명한 흑색 전극 기판을 형성하고, 흑색 전극 기판 상에 추가로 투명 수지층 패턴을 형성하는 공정에 대해 설명한다. 또한, 흑색 배선 (6) 을 포함하는 흑색 전극 패턴 (60) 을 형성한 후에, 화소 개구부 (8) 에 적색층, 녹색층, 및 청색층이 배치되도록 화소 개구부 (8) 상에 착색층 패턴을 형성하고, 추가로, 투명 수지층을 형성할 수도 있다.
먼저, 도 14a 에 나타내는 바와 같이, 투명 기판 (15) 을 준비한다. 투명 기판 (15) 은, 터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면 (15a) 과, 제 1 면 (15a) 과는 반대측의 제 2 면 (15b) 과, 제 2 면 (15b) 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역 (15c) 과, 제 2 면 (15b) 상에 규정되어 표시 영역 (15c) 의 외측에 위치하는 외측 영역 (15d) 을 갖는다. 투명 기판 (15) 상에 흑색 배선 (6) 에 의해 규정되는 흑색 전극 패턴 (60) 을 형성한다.
여기서, 도 15 를 참조하여 흑색 전극 패턴 (60) 의 형성 방법을 설명한다.
먼저, 투명 기판 (15) 상에, 주된 색재로서 카본을 함유하는 흑색 도포액을 도포하여 경막시켜, 제 1 흑색 전체면막을 형성한다 (스텝 S1). 그 후, 제 1 흑색 전체면막 상에 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유 전체면막을 형성하고, 제 1 인듐 함유 전체면막 상에 구리를 포함하는 구리 함유 전체면막을 형성하고, 구리 함유 전체면막 상에 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유 전체면막을 형성한다 (스텝 S2). 구체적으로는, 진공 성막 장치를 사용하여, 상기 3 개의 전체면막의 적층체를 연속 성막에 의해 제 1 흑색 전체면막 상에 적층한다. 다음으로, 알칼리 현상 가능한 감광성의 흑색 도포액 (주된 색재로서 카본을 함유하는 도포액) 을 사용하여, 제 2 인듐 함유 전체면막 상에, 제 2 흑색 전체면막을 형성한다 (스텝 S3). 흑색 도포액으로서는, 예를 들어, 블랙 매트릭스 재료로서 주지의 아크릴계 감광성 흑색 도포액을 적용할 수 있다. 흑색 전극을 구성하는 흑색층에 사용하는 색재는, 주로, 카본인 것이 바람직하다. 흑색층에서 생기는 반사색을 조정하기 위해서, 유기 안료를 소량, 감광성 흑색 도포액에 첨가해도 된다. 그러나, 많은 유기 안료에 있어서는, 안료 구조 중에 금속이 배위되어 있다. 이와 같은 유기 안료를 함유하는 막을 드라이 에칭하면, 그 금속에서 기인하는 콘터미네이션이 발생하는 경우가 있다. 이 점을 고려하여, 감광성 흑색 도포액의 배합이 조정되고 있다.
그 후, 주지의 포토리소그래피의 수법으로, 제 2 흑색 전체면막을, 노광, 현상, 경막하여, 패턴을 갖는 제 2 흑색층 (5) 을 형성한다 (스텝 S4). 패터닝된 제 2 흑색층 (5) 은, 도 3 에 나타내는 흑색 전극 패턴 (60) (복수의 화소 개구부 (8), 흑색 배선 (6), 단자부 (11), 슬릿 (S), 인출 배선) 과 동일한 평면 형상을 갖는다.
다음으로, 상기 평면 패턴을 갖는 제 2 흑색층 (5) 을 마스크로서 사용하여, 제 1 흑색 전체면막, 제 1 인듐 함유 전체면막, 구리 함유 전체면막, 제 2 인듐 함유 전체면막을 웨트 에칭한다 (스텝 S5). 이로써, 제 1 흑색층 (1), 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 제 2 인듐 함유층 (4), 및 제 2 흑색층 (5) 에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선 (6) 에 의해 규정되는 흑색 전극 패턴 (60) 이 형성된다. 이 때, 제 2 흑색층 (5), 제 1 인듐 함유층 (2), 구리 함유층 (3), 제 2 인듐 함유층 (4) 의 패턴은, 대략 동일하다.
다음으로, 도 14b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 흑색층 (5) 을 덮도록, 투명 기판 (15) 상에 투명 수지 재료를 포함하는 투명 수지 전체면막을 형성한다 (스텝 S6). 또한, 투명 수지 전체면막을 패터닝함으로써, 평면에서 보아 표시 영역 (15c) 과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층 (9) 을 표시 영역 (15c) 에 형성한다 (스텝 S7). 환언하면, 투명 수지층 (9) 의 패턴은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 전기적인 실장에 필요한 단자부 (11) 가 형성되는 영역을 노출시키는 패턴이며, 표시 영역 (15c) 과 대략 동일한 크기를 갖는다.
다음으로, 두께 방향 (Z 방향) 에 있어서의 투명 수지층 (9) 의 일부 (투명 수지층 (9) 의 표면에 가까운 부분) 와, 외측 영역 (15d) 에 위치하는 제 2 흑색층 (5) 을, 플루오로카본계의 가스를 사용하는 드라이 에칭에 의해 제거한다 (스텝 S8). 환언하면, 투명 수지층 (9) 의 일부 및 제 2 흑색층 (5) 은, 동시에 드라이 에칭되고, 이로써 제 2 흑색층 (5) 이 제거되었다고 해도, 투명 수지층 (9) 은 소정의 두께를 갖도록 남는다. 요컨대, 표시 영역 (15c) 에 있어서의 투명 수지층 (9) 을 부분적으로 제거하는 에칭과, 외측 영역 (15d) 에서 노출되어 있는 제 2 흑색층 (5) 을 완전히 제거하는 에칭이 동시에 실시된다. 상기 드라이 에칭을 고려하여, 드라이 에칭 전의 투명 수지층 (9) 은, 비교적 두꺼운 막두께를 갖는다. 이로써, 도 14c 에 나타내는 바와 같이, 제 2 인듐 함유층 (4) 이 노출되는 표면 (Me) 을 갖는 단자부 (11) 가, 외측 영역 (15d) 에 형성된다 (스텝 S9).
도 14c 의 단면도에 나타내고 있는 두께 방향에 있어서의 투명 수지층 (9) 의 일부 및 제 2 흑색층 (5) 을 제거하는 공정에서는, 드라이 에칭 가스로서 CF4 또는 C3F8 등의 플루오로카본계의 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 가스를 사용함으로써, 인듐 함유층 또는 구리 함유층 (3) 에 큰 영향을 주지 않고, 제 2 흑색층 (5) 을 에칭에 의해 제거할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 아르곤 또는 산소를 CF4 또는 C3F8 등의 가스에 첨가해도 된다. 드라이 에칭 공정에 사용하는 가스가 도입되는 챔버 내의 압력, 도입 가스의 유량 또는 유량비, 및, 에칭에 사용되는 고주파 전력의 출력 또는 주파수는 적절히 조정할 수 있다.
［제 8 실시 형태］
본 실시 형태는, 제 6 실시 형태에서 나타낸 단자부 구조 (도 14c) 의 변형예이다. 도 6, 도 7, 및 도 16 을 사용하여 제 8 실시 형태를 설명한다.
제 3 실시 형태에서 나타낸 종전계의 액정 표시 장치에 있어서는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 투명 수지층 (9) 상에 형성된 투명 도전 배선 (7) 은, X 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 투명 도전 배선 (7) 을 투명 수지층 (9) 상에 성막할 때에, 미리, 투명 기판 (15) 의 표면 (제 2 면 (15b)) 이 노출되어 있는 부분에, ITO 등의 도전성 산화물을 사용하여, 외측 영역 (15d) 에 있어서의 단자부 (11) 상에도 성막한다. 즉, 투명 도전 배선 (7) 을 형성하는 공정에서, 동시에, 외측 영역 (15d) 의 단자부 (11) 상에, ITO 막을 형성한다. 이 경우, ITO 는, 세라믹과 동등한 경질인 막이므로, 단자부 (11) 가 손상되기 어려워져, 단자부 (11) 상에 매우 안정적인 전기적인 실장을 실시할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 관련된 표시 장치는, 여러 가지의 응용이 가능하다. 본 발명의 실시 형태에 관련된 표시 장치가 적용 가능한 전자 기기로서는, 휴대 전화, 휴대형 게임 기기, 휴대 정보 단말, 퍼스널 컴퓨터, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 헤드 마운트 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향 재생 장치 (카 오디오, 디지털 오디오 플레이어 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 자동 판매기, 현금 자동 입출금기 (ATM), 개인 인증 기기, 광 통신 기기 등을 들 수 있다. 상기의 각 실시 형태는, 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하고, 상기에서 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로서 고려되어야 하는 것이 아닌 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경은, 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술한 설명에 의해 한정되어 있다고 간주되어야 하는 것은 아니고, 청구의 범위에 의해 제한되어 있다.
1 : 제 1 흑색층
2 : 제 1 인듐 함유층
3 : 구리 함유층
4 : 제 2 인듐 함유층
5 : 제 2 흑색층
6 : 흑색 배선
60 : 흑색 배선
7 : 투명 도전 배선
8 : 화소 개구부
9 : 투명 수지층
11, 13 : 단자부
15, 25 : 투명 기판
15a : 제 1 면
15b : 제 2 면
15c : 표시 영역
15d : 외측 영역
41, 475 : 소스선
20, 620, 720 : 액정층
42, 471 : 게이트선 (주사선)
439, 472 : 터치 센싱 배선 (터치 센싱 전극)
473 : 차광층
28, 478 : 게이트 전극
26 : 액티브 소자
24, 324, 424, 474 : 화소 전극
27 : 컨택트홀
29 : 제 1 금속 배선
31 : 도통부
32 : 시일부
33, 34, 35 : 절연층
40 : 제 2 금속 배선
R : 적색층
G : 녹색층
B : 청색층
M : 금속 배선의 단부
Me : 제 2 인듐 함유층의 노출된 단자부
S : 슬릿
100 : 흑색 전극 기판
200, 300, 400, 450 : 어레이 기판
500, 600, 700, 800 : 표시 장치 (액정 표시 장치)

Claims (16)

  1. 흑색 전극 기판으로서,
    터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면과, 상기 제 2 면 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역과, 상기 제 2 면 상에 규정되어 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 외측 영역을 갖는 투명 기판과,
    상기 제 2 면의 상기 표시 영역 및 상기 외측 영역에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 1 흑색층과,
    상기 제 1 흑색층 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유층과,
    상기 제 1 인듐 함유층 상에 형성되고, 구리를 함유하는 구리 함유층과,
    상기 구리 함유층 상에 형성되고, 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유층과,
    상기 제 2 인듐 함유층 상에 형성되고, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 2 흑색층과,
    상기 제 1 흑색층, 상기 제 1 인듐 함유층, 상기 구리 함유층, 상기 제 2 인듐 함유층, 및 상기 제 2 흑색층에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선에 의해 규정되고, 상기 표시 영역에 복수의 화소 개구부를 형성하고, 상기 외측 영역에 형성된 상기 흑색 배선의 상기 적층 구조에 있어서 상기 제 2 인듐 함유층이 노출되는 단자부를 갖는 흑색 전극 패턴과,
    상기 흑색 전극 패턴에 겹쳐지도록 상기 표시 영역에 형성되고, 평면에서 보아 상기 표시 영역과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층을 구비하는, 흑색 전극 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흑색 배선의 상기 적층 구조에 있어서,
    상기 제 1 흑색층의 선폭과, 상기 제 1 인듐 함유층의 선폭과, 상기 구리 함유층의 선폭과, 상기 제 2 인듐 함유층의 선폭과, 상기 제 2 흑색층의 선폭이 동일한, 흑색 전극 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 구리 및 인듐을 함유하는 합금층인, 흑색 전극 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 주된 재료로서 산화인듐을 함유하는 금속 산화물층인, 흑색 전극 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인듐 함유층 및 상기 제 2 인듐 함유층은, 산화인듐과 산화주석을 포함하는 혼합 산화물을 함유하는 금속 산화물층인, 흑색 전극 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 개구부의 각각에, 적어도, 적색층, 녹색층, 및 청색층이 배치 형성되고,
    상기 적색층, 상기 녹색층, 및 상기 청색층을 덮도록, 상기 투명 수지층이 형성되어 있는, 흑색 전극 기판.
  7. 흑색 전극 기판의 제조 방법으로서,
    터치 센싱 입력면으로서 기능하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면과, 상기 제 2 면 상에 규정된 평면에서 보아 직사각형상의 표시 영역과, 상기 제 2 면 상에 규정되어 상기 표시 영역의 외측에 위치하는 외측 영역을 갖는 투명 기판을 준비하고,
    상기 투명 기판 상에, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 1 흑색 전체면막을 형성하고,
    상기 제 1 흑색 전체면막 상에, 인듐을 포함하는 제 1 인듐 함유 전체면막을 형성하고,
    상기 제 1 인듐 함유 전체면막 상에, 구리를 포함하는 구리 함유 전체면막을 형성하고,
    상기 구리 함유 전체면막 상에, 인듐을 포함하는 제 2 인듐 함유 전체면막을 형성하고,
    상기 제 2 인듐 함유 전체면막 상에, 주된 색재로서 카본을 함유하는 제 2 흑색 전체면막을 형성하고,
    상기 제 2 흑색 전체면막을 패터닝함으로써, 제 2 흑색층을 형성하고,
    상기 제 2 흑색층을 마스크로서 사용하여, 상기 제 1 흑색 전체면막, 상기 제 1 인듐 함유 전체면막, 상기 구리 함유 전체면막, 상기 제 2 인듐 함유 전체면막을 에칭함으로써, 제 1 흑색층, 제 1 인듐 함유층, 구리 함유층, 제 2 인듐 함유층, 및 제 2 흑색층에 의해 구성된 적층 구조를 갖는 흑색 배선에 의해 규정되는 흑색 전극 패턴을 형성하고,
    상기 외측 영역을 노출시키도록, 평면에서 보아 상기 표시 영역과 동일한 크기를 갖는 직사각형상의 투명 수지층을, 상기 표시 영역에 형성하고,
    두께 방향에 있어서의 상기 투명 수지층의 일부와, 상기 외측 영역에 위치하는 상기 제 2 흑색층을, 플루오로카본계의 가스를 사용하는 드라이 에칭에 의해 제거함으로써, 상기 제 2 인듐 함유층이 노출되는 단자부를, 상기 외측 영역에 형성하는, 흑색 전극 기판의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 기재된 흑색 전극 기판을 구비하는, 표시 장치.
  9. 표시 장치로서,
    제 1 항에 기재된 흑색 전극 기판과,
    상기 흑색 전극 기판의 상기 투명 수지층 상에 적층되고, 평면에서 보아 상기 흑색 배선과 직교하도록 형성된 투명 도전 배선과,
    평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선을 구비하는 어레이 기판과,
    상기 투명 도전 배선과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과,
    상기 흑색 배선과 상기 투명 도전 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비하는, 표시 장치.
  10. 표시 장치로서,
    제 1 항에 기재된 흑색 전극 기판과,
    평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선과, 터치 센싱에 사용되는 터치 센싱 배선을 구비하는 어레이 기판과,
    상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과,
    상기 흑색 배선과 상기 터치 센싱 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비하는, 표시 장치.
  11. 표시 장치로서,
    제 1 항에 기재된 흑색 전극 기판과,
    평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 금속 배선과, 상기 흑색 배선에 대해 정전 용량을 형성하는 공통 전극을 구비하는 어레이 기판과,
    상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과,
    상기 흑색 배선과 상기 공통 전극 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비하는, 표시 장치.
  12. 표시 장치로서,
    제 1 항에 기재된 흑색 전극 기판과,
    평면에서 보아 상기 복수의 화소 개구부의 각각에 인접하는 위치에 배치 형성되는 액티브 소자와, 상기 액티브 소자와 전기적으로 접속되는 게이트선과, 터치 센싱에 사용됨과 함께 상기 게이트선에 대해 전기적으로 독립하여 평행하게 연장되는 터치 센싱 배선과, 상기 액티브 소자를 덮음과 함께 상기 터치 센싱 배선과 동일한 금속층으로 형성되는 차광층을 구비하는 어레이 기판과,
    상기 흑색 전극 기판과 상기 어레이 기판 사이에 배치된 액정층과,
    상기 흑색 배선과 상기 터치 센싱 배선 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 검지하는 터치 센싱 기능을 구비하는 제어부를 구비하는, 표시 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 화소 개구부의 각각에, 적어도, 적색층, 녹색층, 및 청색층이 배치 형성되고,
    상기 적색층, 상기 녹색층, 및 상기 청색층을 덮도록, 상기 투명 수지층이 형성되어 있는, 표시 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 배선은,
    적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 상기 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는, 표시 장치.
  15. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 배선은,
    적어도 구리를 함유하는 구리 함유층과, 상기 구리 함유층을 협지함과 함께 인듐을 포함하는 2 개의 인듐 함유층이 적층된 구조를 갖는, 표시 장치.
  16. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 소자는,
    갈륨, 인듐, 아연, 주석, 게르마늄으로 이루어지는 군에서 선택된 2 종 이상의 금속 산화물을 포함하는 채널층을 구비하는 트랜지스터인, 표시 장치.
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