TW202016718A - 電容感測器基板及電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的電容感測器基板具備：具有第1面與第2面之基板；含有碳且設於前述第2面的上方之介電體層；具有由閘極電極、源極電極、汲極電極、氧化物半導體層所構成的通道層及閘極絕緣層，且設於前述第2面的上方之薄膜電晶體；具有金屬層，設於前述第2面的上方，且形成至少電容器圖案及前述閘極電極之第1導電層；以及具有金屬層，且設於前述第2面的上方之第2導電層。前述閘極電極係與前述電容器圖案電氣合作，於平面視圖中，前述介電體層係與前述電容器圖案重疊，於前述基板的厚度方向中，前述介電體層係位在比前述電容器圖案還接近於觸控感測輸入面的位置。

Description

電容感測器基板及電子裝置

本發明係有關具備靜電容方式的觸控感測功能之電容感測器基板、及具備此電容感測器基板之電子裝置。

具備依據靜電容方式的觸控感測功能之智慧型手機、平板終端(Tablet terminal)等之能以手指、指示器直接在顯示畫面輸入之顯示裝置變得日益普遍。靜電容方式的觸控感測技術亦被作為檢測指紋等之凹凸形狀的指紋認證技術使用。能進行筆輸入、輕觸控(ferther touch)輸入(近乎非接觸之輕的觸控輸入)、對基板賦予大的按壓力的觸控輸入之類的各式各樣的檢測，且擴展、應用到相對於基板之按壓力的檢測等。

觸控感測的方式，已知悉自電容型的觸控感測方式及互電容型的觸控感測方式。自電容型的觸控感測方式，係使用由ITO等之透明導電膜形成的複數個電極等呈電性獨立地形成的各個電極圖案，檢出在各電極產生的靜電容之方式。互電容型的觸控感測方式，係於X方向及Y方向排列觸控感測配線(以下，簡稱為觸控配線)，檢出在X方向配線與Y方向配線之間產生的靜電 容之方式。互電容型的觸控感測方式係可實現簡易的電路構成。然而，以觸控信號精度的觀點，多有發生比自電容型的觸控感測方式還差的情況。

靜電容方式的觸控感測技術係作為指紋認證技術研究了一段時間。專利文獻1揭示使用了呈格子狀配置的MOS-FET之指紋輸入裝置。然而，專利文獻1所揭示之指紋輸入裝置係形成於矽基板上。矽基板係高價且易破裂。又，以基板大小的觀點，將矽基板適用於具備構成顯示裝置等的大型基板、樹脂基板的電子裝置係困難的。

專利文獻2係揭示一種指紋感測器，其採用玻璃作為基板，且採用將ITO等之導電層在X方向及Y方向呈矩陣狀排列之感測器電極。如段落【0030】所記載，作為形成於感測器電路的第1半導體層SC1，暗示使用例如以多結晶矽形成之氧化物半導體、非晶矽的可能性。此技術係解消使用矽基板的指紋感測器之問題點。

專利文獻3揭示一種互電容方式的觸控面板，具備相對介電係數是約20至約100的範圍的介電體構造。此觸控面板100係如段落【0010】所示，為具備相互交叉(crossover)的ITO驅動路徑(trace)/軌道(track)等之驅動電極102的ITO觸控面板。如段落【0015】所記載，揭示鈦酸鋇等之強介電體、及五氧化二鈮、二氧化鈦等之介電材料的介電體構造104。於段落【0014】的記載中，此介電體構造104在感測器電極110上係以達到約10奈米~約100奈米的範圍之膜厚配置在感測器 電極110上。專利文獻3中雖未具體揭示此介電材料的形成方法，但從段落【0002】的記載可假想在觸控面板下部設有顯示器的構成。又，如上述，由介電體構造是10奈米~100奈米的薄膜，可假想在真空成膜等的薄膜製程是含有ITO基底的可視光透明的積層薄膜。專利文獻3並未考慮到在介電材料使用鈦酸鋇等之強介電體時起因於大的介電損失(tanδ)之消耗電力的增加、進一步在利用手指、筆等之指示器進行觸控輸入後(或下一個觸控輸入前)產生的靜電容之重置。

專利文獻4揭示將電極37與共同電極33間的容量利用於觸控感測之擁有觸控感測功能的液晶顯示裝置。如段落【0054】所記載，在電極37與電極33之間設有濾光片、層間絕緣膜。如段落【0055】及【0057】所記載，電極37與電極33具有透光性。如段落【0040】及段落【0052】所記載，電晶體31係將氧化物半導體使用於半導體層的電晶體。

專利文獻5揭示透過使用具備氧化物半導體膜的多層構成，或者在多層的氧化物半導體的組成、結晶性下工夫，而想提供一種提高場效遷移率(Field effect mobility)之薄膜電晶體的技術。然而，屬薄膜電晶體的通道層的氧化物半導體的膜厚係為數十nm區域之非常薄的膜厚區域。例如，在段落【0170】到【0176】揭示1nm以上20nm小於或20nm以上100nm以下之類的多層氧化物半導體中各個膜厚。在數十nm區域的多層膜的成膜工程中，例如，容易產生每批(lot)成膜的變動。 又，在要改變多層的氧化物半導體膜的組成進行成膜時，例如，準備複數個濺鍍靶材(Sputtering target)(起始材料)，且必須準備具備不同腔室(成膜室)的成膜裝置，具有在製造成本面上的課題。

專利文獻6揭示光吸收性樹脂層圖案與金屬層圖案的積層構成，呈現金屬層圖案是以銅為主材的合金層及銅層。專利文獻6的請求項4記載光吸收材為碳，用以抑制光反射的光學濃度等。在具備此等積層構成之第1透明基板(對向基板)，未具備電晶體，例如，在介電體層方面未揭示觸控感測所需的電氣特性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3418479號公報

[專利文獻2]日本特開2017-187478號公報

[專利文獻3]日本特開2017-518586號公報

[專利文獻4]日本特開2016-1301號公報

[專利文獻5]日本特開2018-6731號公報

[專利文獻6]日本專利第5924452號公報

本發明係有鑒於上述背景技術、課題所研創者，提供一種可適用於高精細且高精度的指紋認證、筆輸入之電容感測器基板、及具備此電容感測器基板的電子裝置。

本發明第1態樣的電容感測器基板具備：具有第1面與第2面之基板；含有碳且設於前述第2面的上方之介電體層；具有由閘極電極、源極電極、汲極電極、氧化物半導體層所構成的通道層及閘極絕緣層，且設於前述第2面的上方之薄膜電晶體；具有金屬層，設於前述第2面的上方，且形成至少電容器圖案及前述閘極電極之第1導電層；及具有金屬層，且設於前述第2面的上方之第2導電層。前述閘極電極係與前述電容器圖案電氣合作，平面視圖中，前述介電體層係和前述電容器圖案疊，於前述基板的厚度方向，前述介電體層係位在比前述電容器圖案還靠觸控感測輸入面之位置。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述介電體層亦可為包含：碳；及選自由金屬氧化物、金屬氧氮化物及金屬氮化物構成的群中之至少1個以上的微粒子。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述介電體層的電阻率亦可為1×10⁸Ωcm以上且小於1×10¹³Ωcm。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述介電體層的介電損失亦可為0.01以上且小於0.2。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述介電體層的膜厚亦可在0.2μm以上10μm以下的範圍內。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述第1導電層及前述第2導電層每一者亦可具有前述金屬 層被導電性氧化物層所挾持的3層構成。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，亦可於沿著前述薄膜電晶體的厚度方向的剖面視圖中，前述薄膜電晶體係具有前述通道層的端部被前述第2導電層所覆蓋的重疊部，於前述重疊部，形成供前述導電性氧化物層與前述通道層接觸的界面。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述導電性氧化物層亦可含有氧化銦。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述氧化物半導體層亦可含有：氧化銦；及氧化銻及氧化鉍之中至少任一者。

本發明第1態樣的電容感測器基板中，前述氧化物半導體層亦可包含氧化鈰及氧化錫之中至少任一者。

本發明第2態樣的電子裝置係具備上述的第1態樣的電容感測器基板及天線。

本發明第3態樣的電子裝置具備：上述的第1態樣的電容感測器基板；具有配置有薄膜電晶體陣列的基板面之陣列基板；及顯示功能層，且以前述電容感測器基板的第2面與前述陣列基板的前述基板面相面對之方式藉由前述電容感測器基板與前述陣列基板挾持前述顯示功能層。

依據本發明之態樣，可提供能適用於高精細且高精度的指紋認證、筆輸入之電容感測器基板、及具 備此電容感測器基板的電子裝置。

1‧‧‧第1面(觸控感測輸入面)

2‧‧‧第2面

3、103‧‧‧介電體層

5‧‧‧金屬層

8‧‧‧黑色矩陣

10‧‧‧第1導電層

10P‧‧‧第1導電圖案

11‧‧‧第1閘極電極

12‧‧‧電容器圖案

13‧‧‧掃描線

14‧‧‧電源線

15‧‧‧重置線

16‧‧‧第1通道層

17‧‧‧第1絕緣層

18、118‧‧‧閘極絕緣層

19、119、219‧‧‧單位胞

20‧‧‧第2導電層

20P‧‧‧第2導電圖案

21‧‧‧輸出線

22‧‧‧第1源極電極

23‧‧‧第1汲極電極

24‧‧‧第2通道層

25‧‧‧第2源極電極

26‧‧‧第2汲極電極

27‧‧‧第2絕緣層

28‧‧‧第3絕緣層

28T‧‧‧觸控輸入面(觸控感測輸入面)

29、129、229‧‧‧接觸孔

31‧‧‧第1薄膜電晶體(薄膜電晶體)

32‧‧‧第2薄膜電晶體(薄膜電晶體)

33‧‧‧第3薄膜電晶體(薄膜電晶體)

34‧‧‧第4薄膜電晶體(薄膜電晶體)

35‧‧‧第5薄膜電晶體(薄膜電晶體)

41‧‧‧第1導電性氧化物層

42‧‧‧第2導電性氧化物層

44‧‧‧重疊部

60‧‧‧液晶層

63‧‧‧液晶

64‧‧‧閘極線

65‧‧‧源極線

71‧‧‧薄膜電晶體

72‧‧‧掃描信號電路

73‧‧‧映像信號電路

100A~D 201、301‧‧‧電容感測器基板

102、202‧‧‧基板

116‧‧‧通道層

122‧‧‧源極電極

123‧‧‧汲極電極

127‧‧‧第2閘極電極

128‧‧‧源極延伸線

200‧‧‧液晶顯示裝置(電子裝置)

203‧‧‧陣列基板

203T‧‧‧基板面

204、303‧‧‧輸出線驅動器

205、304‧‧‧掃描線驅動器

300‧‧‧IC卡(電子裝置)

310‧‧‧天線

311‧‧‧充電控制部

312‧‧‧控制電路

313‧‧‧記憶體

314‧‧‧天線電源部

316‧‧‧感測器控制電路

317‧‧‧二次電池

B‧‧‧藍畫素

CF‧‧‧濾光片

G‧‧‧綠畫素

R‧‧‧紅畫素

TD‧‧‧觸控方向

圖1係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板的構成之部分放大圖，且表示含有電容器圖案及薄膜電晶體(第1薄膜電晶體)的單位胞之電路圖。

圖2係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板的構成之部分剖面圖，且表示沿著圖1所示的A-A’線的單位胞之剖面圖。

圖3係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板的構成之部分剖面圖，且表示圖1中的薄膜電晶體之放大剖面圖。

圖4係說明本發明第1實施形態的第1薄膜電晶體中的第1通道層的端面與導電層重疊的部分之放大剖面圖。

圖5係說明具有導電層的端面與通道層接觸的部分之薄膜電晶體的參考例之放大剖面圖。

圖6係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板的構成之部分放大圖，且表示含有電容器圖案及薄膜電晶體(第2薄膜電晶體)的單位胞之電路圖。

圖7係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板的構成之部分剖面圖，且表示沿著圖6所示的B-B’線的單位胞之剖面圖。

圖8係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板的構成之部分剖面圖，且表示圖6中的薄膜電 晶體之剖面圖。

圖9係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板的單位胞之電路圖。

圖10係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板的單位胞之電路圖。

圖11係表示屬本發明第2實施形態的電子裝置的顯示裝置之一部分的剖面圖。

圖12係構成屬本發明第2實施形態的電子裝置的顯示裝置的電容感測器基板之平面圖。

圖13係說明屬本發明第2實施形態的電子裝置的顯示裝置之陣列基板的電路構成之電路圖。

圖14係表示屬本發明第2實施形態的電子裝置的顯示裝置之單位胞的平面圖。

圖15係表示構成屬本發明第2實施形態的電子裝置的顯示裝置之電容感測器基板所具備的薄膜電晶體之剖面圖。

圖16係表示屬本發明第3實施形態的電子裝置的IC卡之平面圖。

以下，一邊參照圖面一邊就本發明的實施形態作說明。

於以下的說明中，對同一或實質相同的功能及構成要素賦予同一符號且省略或簡化其說明，或者僅在需要的情況進行說明。各圖中，為了將各構成要素設為在圖面上可辨識的程度之大小而使各構成要素的尺寸及比率 與實際者適宜地相異。視需要省略難以圖示的要素，例如省略形成半導體的通道層之複數層的構成、及形成導電層之複數層的構成等之圖示、一部分之圖示。

又，為了易於說明本發明的實施形態，有時會有簡化電氣的電路要素、顯示功能層等之圖示的情況。

在以下所述的各實施形態中，就特徵的部分作說明，例如，針對通常的電子機器所用的構成要素與本實施形態的電子機器沒有差異的部分有時係省略說明。

此外，說明書中，「平面視圖」用語，意指「從第1面所見的平面視圖」與「從第2面所見的平面視圖」。又，「從第1面所見的平面視圖」，意指依序積層被積層於基板的第2面(背面)上的介電體層、絕緣層、及電容器圖案的構成中之「平面視圖」。「從第2面所見的平面視圖」用語，意指從與「從第1面所見的平面視圖」相反方向所見的平面視圖。「從第2面所見的平面視圖」，意指在基板的第2面上依序積層電容器圖案、絕緣層、及介電體層的構成中的「平面視圖」。換言之，本發明的實施形態中，意指著在用於觸控感測的指示器(手指等)接近基板的方向中，介電體層處在比電容器圖案還接近指示器的位置之配置。

又，說明書中，「第1」、「第2」等之序數詞，係為避免構成要素的混淆而附加，未限定數量。第1導電圖案與第2導電圖案有時僅稱為導電圖案或導電層。此外，上述導電層(導電圖案)均具有金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的3層構成。有時將以 具有配線、電容器、電極等之形狀的方式加工導電層所獲得之構造物、圖案稱為導電圖案。

本發明的實施形態中，主要的薄膜電晶體具備作為通道層的氧化物半導體層。再者，薄膜電晶體亦可視需要而具備作為通道層之多晶矽半導體層。又，後述之實施形態的汲極電極與源極電極亦可對調配置。以下的實施形態中，依情況而異，掃描線會有兼作為電源線的情況。

本發明的實施形態中，電子裝置(含有顯示裝置)所具備的「顯示功能層」，可使用稱為LED(Light Emitting Diode；發光二極體)的複數個發光二極體元件、稱為OLED的複數個有機EL(有機電致發光)元件、或液晶層任一者。

(第1實施形態)

(電容感測器基板的電路構成及平面構造)

圖1係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板100A的單位胞(unit cell)(檢測元件)的構成之部分放大圖，且表示含有電容器圖案12及薄膜電晶體(第1薄膜電晶體31)的單位胞之電路圖。圖1所示的電路圖中，為了易於了解說明，而顯示出作為單位胞的構成之最少的元件構成。亦即，圖1係例示在由掃描線13與輸出線21所區劃的區劃區域內的第1薄膜電晶體31僅含有1個的最小的元件構成。

此外，圖1表示電路圖，為了易於了解後面的說明， 示出矩形狀的電容器圖案12及單位胞(檢測元件)的概略構成。電容器圖案12係配設在由掃描線與輸出線所區劃的單位胞19內。電容器圖案12非矩形狀，可以是平行四邊形狀，在電容器圖案12內部亦可形成開口部。

(單位胞)

單位胞19係進行包含手指等之指示器的接觸之動作的靜電容之檢測、或指紋等微小凹凸部的靜電容檢測之檢出。本實施形態中，「指紋感測器」，意指以靜電容檢測生物體的皮膚的凹凸之感測器，未受限定於「指紋」。例如，指紋認證亦可為使用比手指面積還寬的手掌等身體(body)的一部分之代替認證。

單位胞19，係藉由驅動第1薄膜電晶體31的掃描線13與被賦予來自第1薄膜電晶體31的輸出信號之輸出線21所區劃的區域。此外，如同後述，若限定在顯示區域的最外周，則外觀上，掃描線13或輸出線21的一者未被配置，亦存在未藉由掃描線13及輸出線21所區劃的單位胞，但本發明的實施形態中，此種單位胞亦同樣地作為「單位胞」來處理。又，單位胞亦可稱為「觸控感測的檢測單元」。

又，如同後述，將由介電體層、金屬層或合金層是被導電性氧化物所挾持的導電層(導電圖案)、第1薄膜電晶體、1個電容器圖案、及視需要以光吸收層等所構成的檢測元件定義成單位胞19。在電容感測器基板100A上，複數個單位胞19呈矩陣狀排列。以下的說明 中，有時將檢測元件或單位胞作為說明的技術用語來使用。檢測元件或單位胞19係與形成電容器圖案12的區域、亦即由掃描線13與輸出線21所區劃的區域同義。於平面視圖中，掃描線13係與第1方向平行地延伸，輸出線21係和正交於第1方向的第2方向平行地延伸。第1實施形態中，掃描線兼作為電源線。又，掃描線與輸出線之任務(功能)係可對調。

此外，手指等之指示器接觸或接近於電容感測器基板100A時的靜電容之變化，係透過第1薄膜電晶體31以各個電容器圖案12上的介電體層3之靜電容變化來檢測。就此觀點，一般的檢測複數個正交的ITO(透明導電膜)等之導電配線間的容量變化之互電容方式的觸控感測技術與本發明第1實施形態的技術係基本上不同。本發明第1實施形態的技術係接近於自電容方式的技術。

(檢測元件)

如圖1所示，檢測元件(單位胞19)包含第1導電圖案10P、第2導電圖案20P、第1薄膜電晶體31及電容器圖案12。

第1薄膜電晶體31係含有屬第2導電圖案20P的一部分之第1源極電極22及第1汲極電極23、屬第1導電圖案10P的一部分之第1閘極電極11。第1薄膜電晶體31係至少含有第1源極電極22、第1汲極電極23及第1閘極電極11。

詳述之，第1薄膜電晶體31具有第1閘極電極11、第1源極電極22、第1汲極電極23、第1通道層16(後述的氧化物半導體層)、及閘極絕緣層18。第1源極電極22係經由接觸孔29與掃描線13連接。第1汲極電極23係與輸出線21電氣合作。

輸出線21、第1源極電極22、及第1汲極電極23係構成第2導電圖案20P。換言之，第2導電圖案20P係由第2導電層20所形成。

電容器圖案12、第1閘極電極11、及掃描線13係構成第1導電圖案10P。換言之，第1導電圖案10P係由第1導電層10所形成。

第1導電圖案10P及第2導電圖案20P有時僅總稱為導電圖案。第1導電層10及第2導電層20有時僅稱為導電層。導電層係如同後述，以具有金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的構成者較佳。

(電容感測器基板的剖面構造)

圖2係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板100A的構成之部分剖面圖，且表示沿著圖1所示的A-A’線的單位胞之剖面圖。圖2主要表示電容器圖案12及第1薄膜電晶體31的剖面構造。

如圖2所示，電容感測器基板100A係具有具備第1面1與第2面2之基板102。第1面1係手指等之指示器接近或接觸(觸控)的觸控輸入面(觸控感測輸入面)。圖2中符號TD表示手指等之指示器接近或接 觸於第1面1的方向。

在第2面2的上方形成有介電體層3，在介電體層3上形成有第1導電圖案10P及第2導電圖案20P。圖2所示的構造中，於第2面2上，以覆蓋單位胞19全面的方式形成介電體層3。於基板102的厚度方向，介電體層3位在比電容器圖案12還接近於第1面1(觸控感測輸入面)的位置。

於單位胞19中的未形成第1薄膜電晶體31的區域，在介電體層3上形成有第1絕緣層17、構成第1導電圖案10P的掃描線13及電容器圖案12。於平面視圖中，介電體層3係與電容器圖案12重疊。

於單位胞19中的形成有第1薄膜電晶體31的區域，在介電體層3上，形成有第1絕緣層17、構成第2導電圖案20P的第1源極電極22、第1汲極電極23、及輸出線21。再者，於第1絕緣層17上，形成有屬第1薄膜電晶體31的構成要素之第1通道層16，於第1通道層16上，隔介閘極絕緣層18形成有構成第1導電圖案10P的第1閘極電極11。

換言之，於形成第1薄膜電晶體31的區域，在基板102的第2面2之上，依序積層介電體層3、第1絕緣層17、及第2導電層20(第2導電圖案20P)。再者，於第2導電層20上，隔介閘極絕緣層18形成有第1導電層10(第1導電圖案10P)。又，於第1導電層10上，依序積層第2絕緣層27及第3絕緣層28。亦即，第1導電層10及第2導電層20係設於第2面2的上方。

如圖2所示，在基板102的第2面2上，依序積層介電體層3與第1絕緣層17。換言之，在第2面2上設有介電體層3，以覆蓋第2面2的露出面(表面)與介電體層3的表面之方式設置第1絕緣層17。再者，於第1絕緣層17上，設有構成第2導電圖案20P的輸出線21、第1源極電極22及第1汲極電極23等、第1通道層16。以覆蓋第1通道層16、第1源極電極22及第1汲極電極23等之方式設置閘極絕緣層18。再者，於閘極絕緣層18上，設有構成第1導電圖案10P的電容器圖案12與第1閘極電極11。如圖1所示，電容器圖案12與第1閘極電極11係電氣合作。

介電體層3係設在比電容器圖案12還靠近觸控輸入面(第1面1)的位置。關於屬氧化物半導體的第1通道層16之位置，將詳述如後。

第2絕緣層27及第3絕緣層28，例如能由以氧化矽、氮化矽等構成的無機絕緣膜所形成，或者，亦可具有被積層以透明樹脂所構成的平坦化膜之構成。

第3絕緣層28係具有在手指、指示器接觸(觸控)於電容感測器基板100A之際保護電容感測器基板100A之保護基板的任務。作為第3絕緣層28，可採用強化玻璃、具有藍寶石基板等之強度的基板。

又，在將電容感測器基板100A適用於像IC卡那樣的塑膠卡的情況，可採用硬質的樹脂板作為第3絕緣層28。第3絕緣層的厚度會被適宜設定，但在第3絕緣層28的厚度薄的構成中，容易提升在電容感測器基板100A 中觸控感測的解析度。

作為可適用於電容感測器基板100A的基板102之具體的基板材料，可使用藍寶石基板、鋁矽酸鹽玻璃製等之基板、用在丙烯酸基板、聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜或用於偏光板的TAC薄膜、IC卡(包含安全卡、資料卡、智慧卡)等之積層聚氯乙烯的樹脂基板等之各種基板。基板102不需透明，白色、著色成其他色的基板亦可被用作基板102。然而，在電容感測器基板100A被用於進行指紋認證的裝置之情況，以是如具有玻璃基板般的剛性且具有平面性、平坦度的精度高的表面之基板者較理想。基板102可適用利用離子交換法、急冷法之強化的玻璃基板。

基板102的厚度，例如可從0.1mm到1.5mm的範圍作選擇。但是，基板102的厚度未受限於此厚度的範圍。本實施形態的情況，透過將基板102的厚度設薄，可提升觸控感測的解析度。在將本實施形態的電容感測器基板100A適用於像IC卡的樹脂基板之積層體的情況，在稱為嵌片(inlet)的樹脂薄片上，配設天線、控制用IC晶片及將天線與控制用IC晶片電連接的導體配線，之後，將複數層的樹脂薄片與電容感測器基板100A貼合作成卡狀的積層體即可。

(介電體層)

本發明的實施形態的介電體層3係含有碳。因此，本發明的實施形態的介電體層係亦可稱為黑色介電體 層。

具體言之，介電體層3係由將碳分散於樹脂而成的分散體，或由在碳添加金屬氧化物、金屬氮化物等之微粒子而成的分散體所構成。亦即，介電體層3係為含有碳及選自金屬氧化物、金屬氧氮化物及金屬氮化物構成的群之至少1個以上的微粒子之樹脂分散體。

如以下所示，本發明者們發現碳的分散體作為觸控感測用途的介電體，可調整各種電氣特性。由於碳的分散體可在寬廣的範圍調整相對介電係數、介電損失、電阻率等之電氣特性，所以作為靜電容方式的觸控感測用的介電體是適當的。

此外，以下的記載中，有時將微粒子僅稱為粉體。介電體層3係在平面視圖中至少覆蓋電容器圖案12。平面視圖中的介電體層3之大小亦可設成與電容器圖案12的大小相等。或者亦能以覆蓋複數個單位胞全體的方式形成介電體層3。

透過調整介電體層3中之碳等的分散狀態、濃度、組成、膜厚等，例如，係能以具有10~700這樣高的相對介電係數般調整介電體層3的電氣特性。透過調整碳的分散狀態、將強介電體的微粒子、順電體的微粒子添加於介電體層3，可將介電體層3的相對介電係數設成150以上。

此外，在本實施形態的電容感測器基板100A被應用於因為介電體層3的介電損失(tanδ)所致之消耗電力的增加會成為問題的電子機器之情況(例如，行動機 器)，亦可將介電體層3的相對介電係數抑制在15~100的範圍。

作為構成本發明的實施形態的介電體層3之材料，可使用將碳分散於丙烯酸、環氧、聚醯亞胺等之樹脂而成的分散體。再者，亦可將碳奈米管、碳奈米角、碳奈米刷等混合分散於樹脂。或者亦可將介電體層3的構成的一部分與碳置換使碳奈米管分散於樹脂。介電體層3有時在以下僅稱為介電體。

關於上述的介電體，為了改善介電體層3中之碳分散狀態及減少介電損失之目的，以將順電體的粉體添加於介電體者較理想。順電體係在未施加電場的狀態下沒有電氣分極，介電損失小的介電體。此外，本發明的實施形態中，順電體的金屬氧化物、金屬氮化物，係定義相對介電係數是在110以下、介電損失是在0.00001~0.1的範圍內之金屬氧化物、金屬氮化物的粉末。此處，此等電氣特性的測定頻率係以下說明的觸控感測頻率，例如在20℃的室溫作測定。包含電阻率之此等電氣特性係可使用阻抗‧分析儀、電感電容阻抗測試儀(LCR meter)等之測定器，以平行板電容器(parallel plate condenser)法等之手法作測定。測定電壓，例如只要是0.5V~10V的範圍內即可。測定電壓、測定頻率係以使用實際的觸控感測所用的測定電壓、接近測定頻率的數值者較理想。

介電體層3，除了碳以外，為了進行調整碳的分散狀態及相對介電係數的調整等之目的，可將氧化 鈣、碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化矽、高嶺土、黏土等之體質顏料添加於介電體層3。或者，除了碳之外，可使用添加了氧化鈦、氮化鈦、氧氮化鈦、鈦黑、鋯酸鋇、鈦酸鎂、硫酸鈣等之具有高介電係數的介電體的粉末之樹脂的分散體。上述微粒子，例如為平均粒徑0.02μm以上2μm以下的範圍之微粒子。此外，周知為強介電體的鈦酸鋇，由於具毒性且多有介電損失超過0.4的情況，所以並非作為觸控感測用介電體的較佳材料。

本發明的實施形態的介電體層3，係由碳、氧化鈦等之金屬氧化物的微粒子被分散於樹脂且具有10~700或15~100的相對介電係數之分散體所構成。介電體層3的分散體(固形)的介電損失(tanδ)，例如在200Hz~500KHz的範圍的觸控感測頻率中只要是0.01以上且小於0.2的範圍內即可。再者，介電損失的值較佳為0.08以下。當介電損失的值超過0.2時，由於觸控感測的消耗電力變大，故不佳。當在使用碳、氧化鈦等之樹脂分散體的介電體層中使用0.01以下的小介電損失的分散體時，會有難以確保大的相對介電係數之情況。

在重置後述之電容器圖案12的電位之際，亦能以重置會在其重置期間內結束的方式調整介電體層3的電阻率。換言之，為了將電容器圖案12的電位設定成接地(ground)等之重置電位，例如，將介電體的電阻率設定成小於1×10¹³Ωcm，可縮短緩和時間(或時間常數)。

又，為了保持依觸控所產生的靜電容之目 的，例如，亦可將介電體層3的電阻率設為1×10¹³Ωcm以上。然而，在將介電體的電阻率設為1×10¹⁴Ωcm以上之情況，有可能對上述緩和時間有不良影響。因此，將介電體的電阻率設為1×10¹⁴Ωcm以上的技術價值低。例如，介電體層3具有1×10¹⁴Ωcm以上甚至1×10¹⁵Ωcm以上的電阻率之情況，在手指等之指示器的觸控感測後的重置期間內，會有難以完全進行電容器圖案12的電位之重置(例如，返回接地電位)的情況。透過將介電體層3的電阻率設成1×10⁸Ωcm以上且小於1×10¹³Ωcm，可縮短重置期間。在介電體層具有小於1×10⁷Ωcm的電阻率之情況，擔心無法確保充分的靜電容而使觸控感測精度降低。

作為介電體層3的構成，可採用積層有相對介電係數、電阻率等之電氣特性不同的複數個層而成的多層構成。或者，可改變在手指等之指示器接近或接觸於電容感測器基板100A的第1面1的方向(相對於第1面1的法線方向)、亦即在介電體層3的膜厚方向之相對介電係數、電阻率等的電氣特性。於此膜厚方向，亦可將位在電容器圖案12附近的介電體的相對介電係數設高，位在偏離電容器圖案12的位置之介電體的相對介電係數設低。由上述觀點，亦可將介電體層3所含有之碳濃度沿著介電體層3的厚度方向作調整。再者，亦可將碳的分散狀態沿著介電體層3的厚度方向作改變。

介電體層3亦可沿著厚度方向具有介電係數的梯度。在電容器圖案12與第1絕緣層17之間的界面 附近，介電體層3亦可具有部分高的相對介電係數。

作為基板102，可使用相對介電係數低的基板、相對介電係數為8以下的材料。基板102的相對介電係數，例如，亦可為相對介電係數5以下。又，以位在基板102與電容器圖案12的界面之構件的相對介電係數高者較理想。換言之，以位在基板102與電容器圖案12的界面之介電體層3的相對介電係數高者較理想。例如，在圖2所示的第3絕緣層28是採用玻璃基板、樹脂基板的保護基板之情況，在保護基板被配置於電容感測器基板100A上的構成中，以介電體層3具有保護基板(例如，蓋玻璃)的相對介電係數的3倍以上的相對介電係數者較為理想。

介電體層3的電氣特性可如上述般因應觸控感測的內容作各種調整。此外，上述微粒子，例如係位在平均粒徑0.02以上2μm以下的範圍之微粒子。

到手指等之指示器與介電體層的距離Pz，只要是實用上的0.1mm至1.5mm的範圍即可。在電容感測器基板100A被應用於液晶等之顯示裝置的情況中，此距離Pz係包含保護用的蓋玻璃、偏光板、相位差板等之厚度。在電容感測器基板100A未被應用於顯示裝置的情況，例如，在電容感測器基板100A被應用於指紋感測器的情況中，係不需要上述構件且可縮小到手指等之指示器與介電體層的距離Pz。

距離Pz對於電容感測器基板100A的分解能是重要的。介電體層3的厚度從這觀點看來並不重要。 在本發明的實施形態中，將主要含有碳的樹脂分散體使用於介電體層3，介電體層3的厚度只要是0.2μm至10μm的範圍內即可。主要含有碳的樹脂分散體之黏度係藉有機溶劑之添加等作調整，使用淋幕式塗布機(curtain coater)、旋塗機(spin coater)等之一般的塗布技術可形成樹脂分散體。關於塗布形成分散體的方法，介電體的膜厚難以實現0.1μm以下的均一膜，相反地，在介電體的膜厚欲形成超過10μm的膜厚之情況，容易產生不均一。具有超過10μm的厚度之介電體層的必要性低。

(第1薄膜電晶體)

圖3係表示本發明第1實施形態的電容感測器基板100A的構成之部分剖面圖，且表示圖2所示的第1薄膜電晶體31之部分放大圖。

在基板102上形成有介電體層3，在介電體層3上，形成有第1絕緣層17。構成第1薄膜電晶體之第1通道層16、第1源極電極22、第1汲極電極23、第1閘極電極11等是形成於第1絕緣層17上。亦即，第1薄膜電晶體31設於第2面2的上方。

圖3所示的第1薄膜電晶體31係頂閘極構造的電晶體。亦即，在剖面視圖中，第1閘極電極11係設在比第1源極電極22、第1汲極電極23及第1通道層16還上方。

第1源極電極22、第1汲極電極23、及第1閘極電極11分別由導電層所形成，具有如同後述金屬層或合金 層是被導電性氧化物層所挾持的構成(3層構成)。

一方面，第1通道層16係由氧化物半導體所形成。第1通道層16的兩端部係被構成第2導電層20的導電性氧化物層(圖4中符號41)所覆蓋。亦即，如後述之圖4所示，於沿著第1薄膜電晶體31的厚度方向之剖面視圖中，第1薄膜電晶體31係具有第1通道層16的端部被第2導電層20覆蓋的重疊部44。此重疊部44係形成供第1導電性氧化物層41與第1通道層16接觸的界面。

(氧化物半導體層)

作為可適用於第1通道層16的氧化物半導體，可舉出選自氧化銦、氧化鋅、氧化鎵、氧化矽、氧化銻、氧化鉍、氧化鈰、氧化錫等之2個以上的氧化物半導體。例如，氧化物半導體層亦可含有氧化銦、氧化銻及氧化鉍之中至少任一者。又，氧化物半導體層亦可含有氧化鈰及氧化錫之中至少任一者。

氧化物半導體層的膜厚，例如可設為30nm以上90nm以下。於氧化銦至少添加有氧化銻及氧化鉍之中至少任一者的氧化物半導體係具有在340℃以下的低溫退火可結晶化的優點。在超過350℃的熱處理中，具有上述導電層(導電圖案)的構成所含有的銅之擴散會在半導體層產生的問題。銅的擴散係有銅配線的阻抗值增加的問題、損害薄膜電晶體的特性。因此，以採用在350℃以下的退火會結晶化的氧化物半導體者較佳。

在使用上述氧化物半導體形成第1通道層16 之情況，例如，能以室溫(20℃)進行成膜。為此，可將耐熱性差的樹脂基板應用於基板102。一方面，在第1通道層16是由多晶矽半導體構成的情況，因為半導體形成工程包含以600℃左右加熱半導體的雷射退火工程，所以難以應用樹脂基板。

此外，一般而言，在薄膜電晶體的構成方面，已知悉通道層是以非晶矽半導體所構成的構造，或以多晶矽半導體所構成的構造。在使用非晶矽半導體的構造之情況，電子遷移率低，並不足以作為觸控感測器用途的半導體。在使用多晶矽半導體的構造之情況，多晶矽半導體雖具有高的電子遷移率，但在電晶體的性能方面，漏電流變大，具有難以保持在觸控感測時的靜電容之缺點。特別是非晶矽半導體、多晶矽半導體皆電氣的耐壓低，具有依觸控感測時的靜電容變化之程度而導致電晶體被破壞之缺點。

相對地，本實施形態的氧化物半導體與矽系半導體相比，電氣的耐壓高10倍以上，電子遷移率亦高。氧化物半導體係作為驅動觸控感測器的薄膜電晶體之通道層較佳。作為構成指紋感測器的半導體材料，氧化物半導體係適當的。

再者，構成第1通道層16的氧化物半導體，可在氧化物半導體中含有氧化鈰。此時，當將不計氧的元素之合計設為100at%時(金屬元素換算)，鈰的量設為0.2at%以上10at%以下。更具體言之，氧化物半導體係包含氧化銦、氧化銻及具有比氧化銦及氧化銻各自的量 還少的量之氧化鈰的複合氧化物，且當將不計氧的元素之合計設為100at%時，銦及銻各自的量成為40at%以上。例如，當將此氧化物半導體中不計氧的元素之合計設為100at%時，將銦及銻各自的量設為48at%，將鈰的量設為4at%。此外，氧化銻、氧化鈰係與氧化鎵、氧化銦不同，因為可以低廉的價格購入，故產業價值高。在上述中，亦可將氧化鈰置換成氧化錫。這情況亦能獲得同樣的效果。再者，作為氧化物半導體，亦可採用比起氧化銦、氧化銻、氧化銦及氧化銻各自的量還少的量且含有氧化鈰及氧化錫中的一者或兩者之複合氧化物。如上述，藉由在將氧化銦設為基材(氧化物半導體中，所謂基材係指在不計氧的銦換算定義為含有銦40at%)的複合氧化物添加氧化鈰、氧化錫，可獲得提高耐酸性的複合氧化物。

假設以銦氧化物作為基材的氧化物半導體層與以相同銦氧化物作為基材的導電性氧化物層的載體(電子)之費米能階接近。從導電性氧化物層(後述之第1導電性氧化物層41)與通道層重疊的重疊部44(後述之界面)朝通道層供給載體變得容易。例如，氧化物半導體層的載體濃度係可設為1×10¹⁸/cm³以下、1×10¹²/cm³以上。導電性氧化物層的載體濃度可設定在1×10²¹/cm³以下、1×10¹⁹/cm³以上的範圍內。

為調整氧化物半導體之電氣特性、遷移率，亦可在第1通道層16的厚度方向，例如，改變氧化銦濃度、氧化鈰濃度。再者，亦可在這樣的氧化物半導體添 加氧化錫以改變氧化錫濃度。或者，為擴展源極電極等之濕蝕刻加工性，透過將第1通道層16的表面層中的組成設為富含氧化鈰或富含氧化錫，可提高第1通道層16的耐酸性。雖亦可在第1通道層16上積層蝕刻停止層，但是含有氧化鈰或氧化錫的複合氧化物薄膜會因為180℃以上的退火而成為耐酸性高的膜。因此，無需積極插入蝕刻停止層，可節省蝕刻停止層之形成工程。此耐酸性藉由提高複合氧化物膜中的氧化鈰、氧化錫的濃度亦能獲得。

此外，此退火溫度可以是180℃至340℃的範圍，以高於200℃的溫度更佳。在形成源極電極等的圖案之前，例如，透過實施220℃左右的預退火(pre-annealing)，可提升氧化物半導體層(複合氧化物膜)對蝕刻液的耐受性。此預退火亦可在形成源極電極、汲極電極的第2導電層20之成膜前實施。

此外，上述氧化物半導體層除了構成第1薄膜電晶體31的第1通道層16以外，亦可應用於和第1薄膜電晶體31不同的其他薄膜電晶體。

(第1導電層)

第1閘極電極11、電容器圖案12(電容器電極；Capacitor electrode)、及掃描線13係構成第1導電圖案10P。在後述之實施形態，第1導電圖案10P亦可具有含有重置線或電源線之構成。此等第1導電圖案10P係由第1導電層10所形成。平面視圖中的電容器圖案12 之形狀不限為圖1所示的矩形，亦可為平行四邊形、中心線為「ㄑ字」的多角形狀(dog-leg pattern，角度不同的複數個平行四邊形連續的形狀)。電容器圖案12係與第1閘極電極11連接。電容器圖案12係將手指等之指示器接觸或接近於第1面1時的靜電容之變化作為信號供給第1薄膜電晶體31。這意指著亦可將電容器圖案12改稱為電容器電極。

此外，第1導電層10至少含有導電性高的金屬層。同樣地，第2導電層20亦至少含有導電性高的金屬層。第2導電層20在第2導電圖案20P方面，至少含有源極電極及汲極電極。薄膜電晶體的構造係大致區分為：在形成源極電極之前形成閘極電極的底閘極構造(參照圖8)；及在形成源極電極之後形成閘極電極的頂閘極構造(參照圖3)。因此，依形成第1導電層10與第2導電層20之順序，有時薄膜電晶體的構造會形成為相反。

此外，本發明的實施形態中，薄膜電晶體的構造可以是在1個電晶體設有複數個閘極電極的多閘極構造，亦可以是在隔著通道層的對向的面亦具備背閘極電極的背閘極構造。背閘極電極的電位，例如可設為0V或接地。透過控制施加於背閘極電極的電壓，可控制閾值(Vth)。

(第2導電層)

輸出線21、第1源極電極22、及第1汲極電極23 係構成具有第2導電圖案20P的第2導電層20。此外，掃描線及輸出線的任務(功能)係可對調。又，源極電極與汲極電極的任務(功能)係可對調。也就是說，亦可以是圖1中的符號13為輸出線，符號21為掃描線，符號22為第1汲極電極，符號23為第1源極電極。

本發明的實施形態中，在介電體層3上積層有電容器圖案12，介電體層3係位在相較於電容器圖案12還接近觸控感測之輸入的第1面1之位置。電容器圖案12與第1閘極電極11係由相同的第1導電層10所形成。換言之，在圖2、圖3所示的頂閘極構造中，第1導電層10係位在比第2導電層20還遠離被進行觸控感測輸入的第1面1之位置。

(第1導電層及第2導電層的構造)

第1導電層10及第2導電層20係具有金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的構成(3層構成)。

構成第1導電層10及第2導電層20每一者的金屬層的膜厚，例如可設為500nm以上3000nm以下。構成第1導電層10及第2導電層20每一者的導電性氧化物層的膜厚，例如可設為200nm以上2000nm以下。在金屬層是以含有銅的金屬所構成的情況，透過將導電性氧化物層的膜厚設為200nm以上，可抑制銅的厚度方向之擴散。形成具有3000nm以上的膜厚之金屬層及形成具有2000nm以上的膜厚之導電性氧化物層，就生產面而言並不具有效率。

(金屬層、合金層)

作為金屬層或合金層，可應用導電性優異的銀、銅、鋁、鋅等之金屬，或是上述金屬的合金層。以下，以銅、銅合金為典型例進行說明，但本發明的實施形態的基本的技術手段亦可應用於銀、鋅等之金屬。

在作為添加於銅的合金的元素方面，可選擇銅合金層的比電阻上升率為1μΩcm/at%以下的合金元素。可將銅合金層的比電阻(電阻率)設定在例如1.9μΩcm~6μΩcm的範圍內。

在作為添加於銅合金的元素方面，對銅合金的電阻率影響小的電阻率小的添加元素(銅的合金元素)，係可舉出鈀(Pd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、金(Au)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)。將這樣的元素對純銅添加1at%時，電阻率大致增加1μΩcm以下。將鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)對純銅添加時，電阻率增加0.4μΩcm/at%以下。因此，以將鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)作為合金元素使用者較佳。當考慮到經濟性及環境負荷時，以將鋅及鈣作為合金元素使用者較佳。鋅及鈣可分別作為銅的合金元素添加至5at%。

當將銅層或銅合金層的膜厚設為100nm以上或150nm以上時，導電層係變得幾乎不讓可視光透過。因此，構成本實施形態的導電層的銅層或銅合金層，若具有例如，100nm~500nm的膜厚，則可獲得充分的遮光性。銅合金層的膜厚亦可超過500nm。此外，如同 後述，上述導電層的材料亦適用於電子裝置、設於顯示裝置的基板之配線、電極。又，本實施形態中，作為與主動元件(薄膜電晶體)電氣合作的配線的構造，例如，在閘極電極、閘極線的構造方面，可採用藉由導電性金屬氧化物層挾持銅合金層的積層構造。換言之，在本發明的實施形態的導電層(導電圖案)可採用藉由導電性金屬氧化物層挾持銅合金層的積層構造。

(導電性氧化物層)

作為導電性氧化物層的材料，可例示含有氧化銦40at%以上的混合氧化物。關於形成藉由2層的導電性氧化物層挾持銅層、銅合金層而成的3層構成之方法，首先，例如，在玻璃等之基板上，成膜由(混合氧化物層A/銅合金層B/混合氧化物層C)所構成的3層。之後，藉由濕蝕刻工程，將3層以具有大致相等的線寬之方式進行加工。或者，藉由濕蝕刻工程，以在玻璃基板表面上依序形成的混合氧化物層A、銅合金層B、及混合氧化物層C的線寬滿足條件「混合氧化物層A的線寬>銅合金層B的線寬>混合氧化物層C的線寬」且線寬依序變小的方式加工成錐狀者較佳。

通常，ITO(含有氧化銦及酸化錫的混合氧化物)係氧化物比銅、銅合金還具抗蝕性(noble)。因此，銅被選擇性蝕刻，3層的線寬未滿足上述條件。於是，透過於氧化銦添加氧化鋅、氧化鎵、氧化銻等之易溶性的氧化物而調整腐蝕電位，獲得腐蝕電位與銅等金屬層一 致的混合氧化物層。

如上述，藉由金屬層或合金層被導電性氧化物層所挾持的構成(3層構成)來構成第1導電層10及第2導電層20每一者。亦即，構成第1導電層10的第1閘極電極11、電容器圖案12、掃描線13、及構成第2導電層20的輸出線21，係以導電性優異的金屬或合金所構成，故而可改善靜電容檢測的響應性、S/N比。作為如上述般具有高導電率的金屬，可舉出銀、銅、鋁等。考慮到可靠性，亦可採用銀合金、銅合金、鋁合金。因為銀、銅具有比鋁還高的導電率，故以將銀、銅或銀合金、銅合金使用於金屬層者較佳。以電容器圖案12、掃描線13及輸出線21的構成而言，透過使用金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的導電層，可獲得以下所示的複數個優點。

第1優點：密接性

例如，在導電層的構造是採用具有銅合金的單層的配線(銅合金配線)之情況(未使用導電性氧化物的構成之情況)，有時會有因為手指等之指示器所具有的靜電容的大小而產生靜電破壞，產生銅合金配線缺損、剝落的情形。再者，銀、銀合金、銅或銅合金相對於樹脂、玻璃的密接力不足。又，靜電破壞係多在製造步驟中的純水洗淨發生。

相對地，本實施形態中，採用金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的導電層。導電性氧化物 相對於銀、銀合金、銅或銅合金等之密接性極高，而且相對於樹脂、玻璃的密接性極高。因此，幾乎沒有因為靜電破壞而發生銅合金配線缺損、剝落的情況。

第2優點：可靠性的提升

例如，在採用銀合金配線或銅合金配線作為導電層的構造之情況(未使用導電性氧化物的構成之情況)，有時銀、銅會相對於樹脂、玻璃基材擴散，致使可靠性降低的情形。特別是，在具有製造工程超過250℃的處理工程之情況，銅、銅合金容易氧化。

相對地，在採用如本實施形態般金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的導電層之情況，抑制導電性氧化物層相對於銀、銅的玻璃基材之擴散，抑制銅的氧化。藉由抑制銀、銅的擴散、氧化，可提升電容感測器基板100A的可靠性。

第3優點：安裝性的提升

銀、銀合金、銅或銅合金係較柔軟的金屬。因此，以銀、銀合金、銅或銅合金所構成的配線在進行觸控面板端部之電氣的安裝之際容易損傷。

相對地，在採用如本實施形態般金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的導電層之情況，因為導電性氧化物亦是陶瓷材料，所以透過導電性氧化物層挾持銀、銀合金、銅或銅合金，而能實現堅硬且確實的安裝。

第4優點：歐姆接觸

本實施形態中，第1源極電極22經由接觸孔29與掃描線13電連接。藉由導電性氧化物層可獲得在接觸孔29中之良好的電連接。如上述，於銅、銅合金的表面，容易形成銅的氧化物。銅氧化物係經時增加厚度，使電氣的安裝不穩定。同樣地，於銀的表面，容易形成氧化物、硫化物。於銅、銅合金被導電性氧化物層所挾持的構成中，在導電層(導電圖案)表面形成有導電性氧化物層，而可進行歐姆接觸。同樣地，將具有金屬層或合金層是被導電性氧化物層所挾持的構成之導電層應用於薄膜電晶體的構成亦有效。換言之，本發明的實施形態的導電層係可適用於各種TFT(薄膜電晶體)的源極配線、源極電極、汲極電極、閘極電極、閘極配線、及觸控感測配線等。

第5優點：電晶體特性的提升與可靠性的提升

針對第5優點，參照圖2~圖5作說明。

圖4係說明本發明第1實施形態的第1薄膜電晶體31中之第1通道層16的端面與導電層重疊的部分之放大剖面圖。

如圖4所示，在第1通道層16上積層有構成第2導電層20的第1源極電極22與第1汲極電極23。如上述，第2導電層20具有金屬層5(合金層)是被導電性氧化物層(第1導電性氧化物層41、第2導電性氧化物層 42)所挾持的構成。

具有此種構成的第1源極電極22與第1汲極電極23係具有高導電性。藉由導電性氧化物所獲得之高導電性係以電子遷移率與高的電子濃度之乘積來表現。積層於第1通道層16上的第1源極電極22及屬於第1汲極電極23的一部分之第1導電性氧化物層41，係以具有高的導電率之導電性氧化物所構成。換言之，由於在第1通道層16的兩端部積層有第1導電性氧化物層41，所以第1導電性氧化物層41能彌補電子遷移率、載體濃度之不足，可提升薄膜電晶體的特性。

如圖4所示，第1通道層16係從第1導電性氧化物層41與第1通道層16之重疊部44(界面)接收在氧化物半導體中不足的載體(電子)之供給，且可活用第1導電性氧化物層41的高導電率。此外，導電率係能以電子濃度與電子遷移率之乘積來表現。可使第1通道層16的特性接近於載體少的單層之本質半導體的特性。成為容易將具備具有接近於本質半導體的特性之第1通道層16的第1薄膜電晶體之閾值(Vth)設為正(常關)，能提升薄膜電晶體的可靠性。藉由縮小具有接近於本質半導體的特性之第1通道層16的通道長L，可使本發明第1實施形態的薄膜電晶體的切換(switching)更急遽地作動。具有銅等金屬層是被導電性氧化物層所挾持的3層構成之導電層，例如不同於銅/鈦的積層構成，可容易地進行濕蝕刻的圖案化，亦可形成通道長L小的薄膜電晶體。

在與氧化物半導體相關的先行技術方面，已知以具備具有不同電氣特性的氧化物半導體之多層構造來形成通道層之技術。然而，通道層的膜厚，例如為50nm左右的極薄之膜厚。將這樣膜厚的通道層(薄膜)以具有氧化物半導體的3層構造(多層構造)形成，在製造工程中容易產生變動。換言之，容易招致產生薄膜電晶體特性的變動。如本發明的實施形態所提案，透過在薄膜電晶體採用單層的通道層，可提供特性的變動少的薄膜電晶體。又，就本發明的實施形態而言，在與通道長L相當的部分可形成所謂具有接近於獨立的本質半導體的特性之(單層的)氧化物半導體層。因此，透過活用被積層於通道層的端部之導電性氧化物層，可提供具有優異特性之薄膜電晶體。

圖5係說明具有導電層的端面與通道層接觸的部分之薄膜電晶體的參考例之剖面圖。圖5中，符號141、142表示導電性氧化物層，符號105表示金屬層。

在圖5所示的汲極電極123(及源極電極122)上積層通道層116之構成中，如Dd部(及Ds部)所示，通道層116與露出的金屬層105的剖面接觸。構成通道層116的氧化物半導體係藉由與金屬層105接觸而被還元，具有載體濃度容易變動的問題。在金屬層105含有銅、銀之情況，此等銅等具有在氧化物半導體層(通道層116)中擴散，易使半導體特性劣化的問題。因此，為解決此種問題，如圖4所示，通道層116的端部有必要以第2導電層20(導電性氧化物層)覆蓋。含有氧化銦的導電性 氧化物層係以340℃以下的溫度區域抑制金屬從金屬層擴散，容易使薄膜電晶體的特性穩定。如圖4等所提案，第1通道層16係以不與金屬層5接觸的構成較佳。

其次，針對第1實施形態的變形例1~3、第2實施形態、及第3實施形態作說明。以下的說明中，對與第1實施形態同一構件賦予同一符號且省略或簡化其說明。

(第1實施形態的變形例1)

圖6係表示本發明第1實施形態的變形例1的電容感測器基板100B的構成之部分放大圖，且表示含有電容器圖案12及薄膜電晶體(第2薄膜電晶體32)的單位胞之電路圖。

圖7係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板100B的構成之部分剖面圖，且表示沿著圖6所示的B-B’線的單位胞之剖面圖。

圖8係表示本發明第1實施形態的變形例的電容感測器基板100B的構成之部分剖面圖，且表示圖6中的第2薄膜電晶體32之剖面圖。圖7中符號TD表示手指等之指示器接近或接觸於觸控輸入面28T的方向。

圖8所示的第2薄膜電晶體32係底閘極構造的電晶體。亦即，於剖面視圖中，第1閘極電極11係設置在比第1源極電極22、第1汲極電極23及第1通道層16還下方。如上述，第1通道層16的兩端部係被導電性氧化物層所覆蓋。

如圖6所示，電容感測器基板100B的單位胞係具有與圖1所示的電容感測器基板100A的單位胞相似的構造。另一方面，如圖7所示，於電容感測器基板100B中，第2導電圖案20P(第1源極電極22、第1汲極電極23及輸出線21)係配置在第1導電圖案10P(第1閘極電極11、電容器圖案12及掃描線13)之上。亦即，圖7所示的電容感測器基板100B的構成與圖2所示的電容感測器基板100A的構成係呈相反的配置。

具體言之，在構成電容感測器基板100B的基板202上形成有第1絕緣層17，在第1絕緣層17上形成有電容器圖案12。再者，在第1絕緣層17上形成有構成第1導電層10的第1閘極電極11、電容器圖案12、及掃描線13。以覆蓋第1閘極電極11、電容器圖案12、及掃描線13的方式形成閘極絕緣層18。

在電容器圖案12的上方，隔介閘極絕緣層18形成有介電體層3。亦即，介電體層3形成於第2面2的上方。於平面視圖中，介電體層3係與電容器圖案12重疊。於基板202的厚度方向，介電體層3係位在比電容器圖案12還接近於觸控輸入面28T(觸控感測輸入面)的位置。

此外，圖2中，在單位胞19全面，於第2面2上形成介電體層3，相對地，在圖7所示的例子中，介電體層3的平面形狀與電容器圖案12的平面形狀一致。換言之，於單位胞19，介電體層3係局部地形成。又，介電體層3的平面形狀雖未必需要與電容器圖案12的平面形 狀一致，但在觸控輸入面28T與電容器圖案12之間有必要配置介電體層3。因此，平面視圖中，介電體層3必需以覆蓋電容器圖案12的方式形成。

在第1閘極電極11的上方，隔介閘極絕緣層18形成第1通道層16。再者，於第1通道層16上，以覆蓋第1通道層16的兩端部的方式形成構成第2導電層20的第1源極電極22及第1汲極電極23。在形成第1源極電極22及第1汲極電極23之際，同時形成輸出線21(第2導電層20)。

(第1實施形態的變形例2)

圖9係表示構成第1實施形態的變形例2的電容感測器基板100C的單位胞之電路圖。如圖9所示，本變形例2的電容感測器基板100C具備單位胞119。單位胞119係除了具備圖6所示的具備第2薄膜電晶體32的單位胞19之構成外，還具備第3薄膜電晶體33(重置電晶體)。

第3薄膜電晶體33係底閘極構造的電晶體，具備：和第1閘極電極11電連接的第2閘極電極127(第1導電層10)、第2源極電極25(第2導電層20)、經由接觸孔129與第2閘極電極127電連接(短路)的第2汲極電極26(第2導電層20)、第2通道層24、及閘極絕緣層118。

第1導電圖案10P的一部分係構成第2閘極電極127。第2導電圖案20P的一部分係構成第2源極 電極25及第2汲極電極26。氧化物半導體層的一部分係構成第2通道層24。閘極絕緣層18的一部分係構成第3薄膜電晶體33的閘極絕緣層118。第2通道層24係在形成上述第1通道層16之際同時被形成。同樣地，第3薄膜電晶體33的閘極絕緣層118係在形成上述閘極絕緣層18之際同時被形成。

本變形例2中，掃描線13係不僅對第2薄膜電晶體32的第1源極電極22供給掃描信號，亦對第3薄膜電晶體33的第2源極電極25供給重置信號(例如，接地電位)。

(第1實施形態的變形例3)

圖10係表示構成第1實施形態的變形例3的電容感測器基板100D的單位胞之電路圖。如圖10所示，本變形例3的電容感測器基板100D具備單位胞219。單位胞219具備：圖9所示的第3薄膜電晶體33；第3薄膜電晶體33的延伸第2源極電極25之源極延伸線128(第2導電層20)；及重置線15(第1導電層10)。源極延伸線128係不與掃描線13連接而經由接觸孔229與重置線15連接。重置線15係經由源極延伸線128及第2源極電極25將重置信號供給第3薄膜電晶體33。

在圖10所示的電路圖中，單位胞219可接收與來自掃描線13的掃描信號獨立之來自重置線15的重置信號。於單位胞219，無需如圖9示般將掃描信號及重置信號的兩信號供給掃描線13。重置線15係僅將 重置信號供給第3薄膜電晶體33，掃描線13係僅將掃描信號供給第2薄膜電晶體32即可。

此外，圖1表示1個單位胞具備1個薄膜電晶體的電路圖，圖9及圖10表示1個單位胞具備2個薄膜電晶體的電路圖。1個單位胞中之薄膜電晶體的個數係可視需要增加。

在具有上述構成的第1實施形態的變形例1~3中亦是，可獲得與上述第1實施形態的電容感測器基板100A同樣的效果。

(第2實施形態)

(電子裝置/液晶顯示裝置)

圖11係表示屬本發明第2實施形態的電子裝置的液晶顯示裝置200(顯示裝置)之一部分剖面圖。

圖12係表示構成液晶顯示裝置200的電容感測器基板201之平面圖。此外，圖12係表示與觸控方向TD(手指等之指示器接近或接觸於第1面1的方向)相反方向、亦即從第2面2朝第1面1的方向所見電容感測器基板201之平面圖。

圖13係說明液晶顯示裝置200的陣列基板的電路構成之代表性的電路圖，為具備驅動液晶層60的薄膜電晶體之電路圖。

圖14係表示構成液晶顯示裝置200的電容感測器基板201的單位胞19之平面圖。圖14所示的D-D’部係對應圖12所示的D-D’部。此外，圖14代表性地表示含有 圖11的2點鏈線所示的紅畫素R與綠畫素G的2個單位胞之平面圖。

圖15係表示構成液晶顯示裝置200的電容感測器基板201所具備之薄膜電晶體的圖，且沿著圖14的C-C’線之剖面圖。

液晶顯示裝置200具備：電容感測器基板201；陣列基板203；及被電容感測器基板201及陣列基板203所挾持的液晶層60(顯示功能層)。

陣列基板203具有配置有薄膜電晶體陣列的基板面203T。亦即，液晶顯示裝置200中，以電容感測器基板201的第2面2與陣列基板203的基板面203T相面對的方式使電容感測器基板201與陣列基板203隔介著液晶層60貼合。

圖11中，構成液晶顯示裝置200之含有偏光板的光學薄膜、配向膜、背光單元等之圖示係省略。又，陣列基板203係具備驅動液晶層60之薄膜電晶體等的複數個主動元件(薄膜電晶體陣列)，但此種主動元件係周知，故在圖11被省略。

電容感測器基板201具備上述第1實施形態的電容感測器基板100A及濾光片CF。濾光片CF具備紅畫素R、綠畫素G、藍畫素B及黑色矩陣8(光吸收層)。

如圖12所示，在介電體層103上，形成有電容器圖案12、掃描線13、電源線14、輸出線21等。介電體層103係具有與上述第1實施形態的介電體層3基本上相同的構成，但是在介電體層103具備開口部Op 這點，本實施形態的介電體層103係與第1實施形態的介電體層3不同。

介電體層103的開口部Op係介電體層103被削除的部分，與光透過的畫素(相當於紅畫素R、綠畫素G、藍畫素B)對應。複數個掃描線13係連接於掃描線驅動器205(掃描信號電路)。複數個輸出線21係連接於輸出線驅動器204(輸出信號電路)。圖11及圖12的符號RGB係分別表示紅畫素R、綠畫素G、藍畫素B的濾光片CF之配置。

如圖13所示，形成於陣列基板203上的薄膜電晶體(圖13中的符號71)係呈矩陣狀配置，驅動液晶層60。

在陣列基板203上，形成有從掃描信號電路72延伸的複數個閘極線64及從映像信號電路73延伸的複數個源極線65。薄膜電晶體71係藉由從閘極線64輸出的閘極信號及從源極線65輸出的映像信號而驅動。圖13中，液晶63(液晶層60)係記載成容量元件。

液晶顯示裝置200係具有隔介液晶層60而貼合形成有複數個單位胞19的電容感測器基板201的第2面2與陣列基板203之構成。

電容感測器基板201係如圖11的剖面圖所示，在基板202的第2面2上設有介電體層103。再者，於介電體層103上，積層有構成第1導電圖案10P的電容器圖案12、掃描線13、電源線14。如觸控方向TD所示，透過手指等之指示器接近或接觸於第1面1，而 進行利用電容感測器基板201的觸控感測。介電體層103係位在比電容器圖案12還接近觸控感測輸入面(第1面1)的位置。

圖15所示的第4薄膜電晶體34，係具有與上述第1實施形態的第1薄膜電晶體31相同的構成。但是，第2實施形態的介電體層103具有液晶顯示裝置200的黑色矩陣的任務。於第2實施形態的介電體層103，形成有液晶顯示裝置200不可欠缺的開口部Op。開口部Op係具有讓圖11未圖示的背光的光透過以進行映像顯示的任務。如圖11、圖12及圖14等所圖示，開口部Op係與RGB的各個畫素對應的開口部。

圖14表示作為代表例的2個單位胞。單位胞每一者具備第4薄膜電晶體34與第5薄膜電晶體35(選擇電晶體)2個電晶體。電容器圖案12的靜電容變化，係接受來自掃描線13的選擇信號而作為來自第4薄膜電晶體34的信號向輸出線21輸出。此外，第4薄膜電晶體34具有將來自電容器圖案12的信號放大的作用。

(第3實施形態)

(電子裝置/IC卡)

圖16係表示屬於第3實施形態的電子裝置的IC卡300之平面圖。

IC卡300係具備具有和上述第1實施形態的電容感測器基板100A相同構成的電容感測器基板 301、天線310、IC晶片。電容感測器基板301係作為在IC卡300進行指紋認證的指紋感測器發揮功能。

電容感測器基板301、天線310、記憶體313、IC晶片等係預先貼附於稱為嵌片的樹脂薄膜。IC晶片亦可為使控制電路312、天線電源部314、感測器控制電路316一體化的IC晶片。亦可視需要將二次電池317(或大容量電容器)、充電控制部311添加於IC卡300。

嵌片係隔著間隔件與電容感測器基板301、天線310、IC晶片等貼合。作為間隔件，可使用硬質的聚氯乙烯之薄片基材、及背稱為覆蓋物(overlay)之同樣的聚氯乙烯之薄片、甚至可使用PET(聚對苯二甲酸乙二酯)。

在間隔件形成有與上述的電容感測器基板301及IC晶片形狀配合的開口部，透過使用感熱接著材的貼合工程，可獲得具有平坦表面的IC卡300。IC卡300具有積層有複數層的薄片之構成。此外，上述的薄片基材、嵌片基材、間隔件基材，除了上述外，可使用氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺-亞醯胺、三乙酸纖維素以外的樹脂薄片。又，亦可將進行大頭照等之印刷的樹脂含浸紙作為上述複數層的一部分積層於IC卡300。

電容感測器基板301，係例如在外形15mm見方、200μm厚度的高強度玻璃基板上具有在圖10所示的單位胞以50μm間距配置成矩陣狀的構成。在電容感測器基板301的周邊，配置具備使用氧化物半導體作為 通道層的薄膜電晶體(切換元件)之輸出線驅動器303及掃描線驅動器304。如圖7所示，被進行指紋認證的手指係朝向觸控方向TD接觸介電體層3附近的觸控輸入面28T。

天線310係藉由將貼合於樹脂薄片的銅箔濕蝕刻以形成迴路天線狀圖案所形成。

IC卡300係含有使用天線310以例如頻率13.56MHz與IC卡讀卡機進行通信及受電的調諧電路、整流電路等。此通信的頻率亦可以是高於13.56MHz的頻率。亦可在IC卡300內建二次電池。

在將上述實施形態的電容感測器基板使用於指紋檢測、筆等微細的指示器之檢測的情況，單位胞的解析度(間距)可在例如10μm至100μm的範圍內作設定。指紋的稜線之間距係大約為300μm，只要設成對間距進行解析之單位胞的解析度的下限(100μm以下)即可。因為銳利的筆尖為數十μm大小，所以可將其設為解析度的上限的10μm。在將本發明的實施形態的電容感測器基板使用於通常的手指的觸控辨識等之情況，可為1mm左右之粗的解析度。透過將形成於本發明的實施形態的電容感測器基板的複數個胞列(複數個單位胞在一方向上排列而成的列)稀疏化之方式進行觸控感測驅動，可進行粗略感測。

本發明較佳的實施形態，截至上述已作說明，但此等係本發明的例示，當理解不應考慮成是限定者。追加、省略、置換及其他的變更係可在不悖離本發 明的範圍下進行。因此，本發明不應被視為受前述說明所限定，而是受請求的範圍所規定。

此外，上述實施形態的電容感測器基板的電路構成係代表性的電路構成，例如，電路圖所記載之輸出線(亦記載成信號線)、掃描線、重置線、電源線等之條數、組合可因應目的作變更。又，亦可以一個配線具有2個以上的功能(兼用)。

一個檢測元件(單位胞)係至少包含一個電容器圖案，藉由複數個電容器圖案、複數個輸出線、及與輸出線正交的複數個掃描線而形成檢測元件的矩陣。電容器圖案的形狀、設於一個檢測元件內的薄膜電晶體之數量係可因應目的作調整。

關於上述實施形態的電容感測器基板可應用的電子裝置方面，可舉出顯示裝置、行動電話、可攜型遊戲機器、行動資訊終端、個人電腦、電子書、電子鐘錶、錄影攝影機、數位相機、頭戴式顯示器、導航系統、音響播放裝置(汽車音響、數位聲訊播放機等)、複印機、傳真機、印表機、多功能事務複合機、自動販賣機、自動櫃員機(ATM)、個人認證機器、光通信機器、醫療用資料卡、IC卡等。特別是，上述實施形態的電容感測器基板係可裝入上述所列舉的電子裝置而作為指紋認證裝置發揮功能。

被作為指紋認證裝置組裝入的電容感測器基板係容易兼用為電源開關與個人認證後的致能開關。致能開關係於指紋認證後將其電子裝置設成可使用的狀 態之開關，係用以確保安全性的開關。

上述的各實施形態係可自由組合使用。可於此等電子裝置搭載天線以進行非接觸通信、非接觸的授電/供電。第1實施形態的導電層可應用於構成天線的導體、電子裝置內的配線。

Claims (12)

1. 一種電容感測器基板，具備：基板，具有第1面與第2面；介電體層，含有碳且設於前述第2面的上方；薄膜電晶體，具有由閘極電極、源極電極、汲極電極、氧化物半導體層所構成的通道層及閘極絕緣層，且設於前述第2面的上方；第1導電層，具有金屬層，設於前述第2面的上方，且形成至少電容器圖案及前述閘極電極；及第2導電層，具有金屬層，且設於前述第2面的上方，前述閘極電極係與前述電容器圖案電氣合作，於平面視圖中，前述介電體層係與前述電容器圖案重疊，於前述基板的厚度方向中，前述介電體層係位在比前述電容器圖案還接近於觸控感測輸入面的位置。
2. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述介電體層係樹脂分散體，其包含：碳；及選自由金屬氧化物、金屬氧氮化物及金屬氮化物構成的群之中至少1個以上的微粒子。
3. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述介電體層的電阻率係1×10⁸Ωcm以上且小於1×10¹³Ωcm。
4. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述介電體層的 介電損失係0.01以上且小於0.2。
5. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述介電體層的膜厚係在0.2μm以上10μm以下的範圍內。
6. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述第1導電層及前述第2導電層分別具有前述金屬層被導電性氧化物層所挾持的3層構成。
7. 如請求項6之電容感測器基板，其中於沿著前述薄膜電晶體的厚度方向的剖面視圖中，前述薄膜電晶體係具有前述通道層的端部被前述第2導電層所覆蓋的重疊部，於前述重疊部，形成供前述導電性氧化物層與前述通道層接觸的界面。
8. 如請求項6之電容感測器基板，其中前述導電性氧化物層含有氧化銦。
9. 如請求項1之電容感測器基板，其中前述氧化物半導體層包含：氧化銦；及氧化銻及氧化鉍之中至少任一者。
10. 如請求項9之電容感測器基板，其中前述氧化物半導體層更包含：含有氧化鈰及氧化錫之中至少任一者。
11. 一種電子裝置，具備：如請求項1之電容感測器基板；及天線。
12. 一種電子裝置，具備： 如請求項1之電容感測器基板；及具有配置有薄膜電晶體陣列的基板面之陣列基板；及顯示功能層，以前述電容感測器基板的第2面與前述陣列基板的前述基板面相面對之方式藉由前述電容感測器基板與前述陣列基板挾持前述顯示功能層。

Images