TWI751349B - 黑色矩陣基板及顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的黑色矩陣基板具備：具有第1面與第2面之透明基板；設置於前述第2面上之黑色介電體層；設置於前述黑色介電體層上之第1絕緣層；第1導電層，包含設置於前述第1絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第1導電圖案；設置於前述第1導電圖案上之第2絕緣層；設置於前述第2絕緣層上之氧化物半導體層；第2導電層，包含設置於前述氧化物半導體層及前述第2絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第2導電圖案；設置於前述第2導電圖案上之透明樹脂層；設置於前述透明樹脂層上之光吸收層；以及具有第1閘極電極、第1源極電極、第1汲極電極、第1通道層及閘極絕緣層之第1薄膜電晶體。前述黑色介電體層係含有碳且在從前述第1面觀看的平面視圖中具有覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述光吸收層係含有碳且在從前述第2面觀看的平面視圖中具有覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述第1導電圖案的一部分係構成前述第1閘極電極，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1源極電極及前述第1汲極電極，前述氧化物半導體層的一部分係構 成前述第1通道層，前述第1導電圖案的一部分係構成驅動前述第1薄膜電晶體之掃描線，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1薄膜電晶體的輸出線，前述第1導電圖案的一部分係構成與前述第1閘極電極連接之電容圖案，前述電容圖案係在平面視圖中具備1個以上的第1開口部，前述第2絕緣層的一部分係構成前述閘極絕緣層。

Description

黑色矩陣基板及顯示裝置

本發明係關於具備有觸控感測功能的黑色矩陣基板、及使用此黑色矩陣基板的顯示裝置。

具備利用靜電電容方式之觸控感測功能的智慧型手機或平板電腦終端等，可透過手指或指示器(pointer)直接於顯示畫面輸入的顯示裝置係日益普及。作為觸控感測功能，已知有在液晶、微型LED(微小的LED晶片配列成矩陣狀而成的LED顯示器)、有機EL(有機電致發光)等的顯示器表面貼附觸控面板而成的on-cell(內嵌)方式，和在液晶或有機EL之顯示裝置的內側具有觸控感測功能之in-cell(內嵌)方式。近年來，正從on-cell方式轉移到in-cell方式。

在利用手指或筆等的指示器之觸控感測中，除了行動終端機器等之一般的觸控感測之外，也可進行利用指紋的凹凸形狀的檢測所進行的指紋識別、筆輸入、羽觸(feather touch)輸入(近似未接觸之輕觸輸入)、對基板賦予大的按壓力之觸控輸入等各式各樣的檢測，且需要對基板之按壓力的容許範圍廣的觸控感測。

觸控感測的方式已知有：自電容型(self-capacitance type)的觸控感測方式、和互電容型 (mutual-capacitance type)的觸控感測方式。自電容型的觸控感測方式，係使用以ITO等的透明導電膜所形成的複數個電極等電性獨立所形成的各個電極圖案，來檢測產生於各電極的靜電電容之方式。互電容型的觸控感測方式係在X方向及Y方向上排列觸控感測配線(以下，簡稱觸控配線)，檢測出X方向配線與Y方向配線之間產生的靜電電容之方式。

in-cell方式係與附接於顯示裝置外部的觸控面板不同，具有在靠近液晶層等的顯示功能層的位置形成有觸控配線之構造。由於in-cell方式不需要觸控面板之類的額外構件，所以可提供薄型且輕量的顯示裝置或電子機器。尤其，在具備TFT(薄膜電晶體)的陣列基板貼附有觸控配線的in-cell方式中，觸控配線係設置在接近液晶層等顯示功能層的位置。因此，容易在構成驅動顯示功能層的薄膜電晶體之閘極配線或源極配線等的配線、與觸控配線之間產生寄生電容，薄膜電晶體容易受到雜訊的影響。

除了利用手指的觸控輸入之外，要實現利用筆的觸控輸入、或指紋識別，例如需要有提高延伸於X方向及Y方向之各方向的複數條觸控配線之配線密度的構造。於此情況，變得需要與高精細的液晶顯示裝置相同程度，例如2400畫素×1200畫素這樣的畫素數。又，如上述，為了實現可利用筆進行觸控輸入之觸控螢幕，必須有提高延伸於X方向及Y方向的每一方向之複數條觸控配線的配線密度之構造。此構造係可適用於增加有效顯示畫面的面積之窄邊框構造。

又，關於筆輸入的觸控感測，例如，市售有在顯示裝置內配設有電磁感應基板、使用具備電池的觸控筆(stylus pen)在顯示裝置的顯示面進行筆輸入之平板電腦終端等。然而，在電磁感應式的筆輸入中，會有需要電磁感應基板或觸控筆等額外的構件之問題。

靜電電容式的觸控感測技術作為指紋識別技術係自昔以來已被探討研究中。專利文獻1揭示有使用配置成格子狀的MOS-FET之指紋輸入裝置。然而，專利文獻1並未揭示形成於透明基板上的觸控面板構成。

專利文獻2係揭示適用使用複數個電晶體的觸控感測技術之液晶顯示裝置。然而，在專利文獻2中，如段落[0026]~[0030]及圖2所示，感測器電路45具有電晶體M3和電容元件CS1。電極ECS係與電極COM重疊，電極CS1係由電極ECS、電極COM及絕緣層65所構成。電極ECS及電極COM係具有透光性的導電膜，構成複雜。在進行液晶驅動的顯示裝置中，在電極ECS及電極COM是由具有透光性的導電膜形成的情況，會有其他問題。關於這點，容後闡述。

在專利文獻3中，如請求項3及段落[0040]~[0043]所揭示，藉由第1線與第2線之間的電容耦合進行觸控感測。又，如段落[0066]所記載，屬於第1線的主要部分之第1塊、及屬於第2線的主要部分之第2塊的每一者係藉由將透明導電層圖案化而形成。作為透明導電層，係例示有ITO、IZO、ITZO。專利文獻3所 揭示的技術，可換言之為檢測出在第1線與第2線之間之靜電電容的變化之互電容型的觸控感測技術。專利文獻3所揭示的方法中，第1線及第2線的圖案形成步驟與第2橋的圖案形成是必要的，形成步驟複雜。又，第1線及第2線的主要部分因為是具有高的電阻值之透明導電層，會進行時間常數大的觸控感測，所以不理想。觸控訊號的響應變慢，且難以期待高的S/N比(訊號與雜訊的比)。在第1塊與第2塊為透明導電層(或具有透光性的導電膜)的情況下，會有其他問題。關於這點，容後闡述。

在專利文獻4中，如請求項17所揭示，揭示有1對配線中的一者係作用為檢測配線，另一者作用為驅動配線之觸控感測技術。專利文獻4的圖4、圖5及段落[0108]的揭示為代表性的配線事例。換言之，專利文獻3及專利文獻4均揭示有互電容型的觸控感測技術。然而，專利文獻4沒有揭示具有銅層或銅合金層被導電性氧化物所夾持的構成之導電圖案，沒有揭示在具備1個以上的開口部的電容圖案(capacitor pattern)使用導電圖案之構造，且也沒有揭示電容圖案延伸而構成薄膜電晶體的閘極電極之構造。

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2015-215606號公報

專利文獻3 日本特開2013-222202號公報

專利文獻4 日本特開2017-54926號公報

本發明係有鑑於上述課題而完成者，提供一種具備除了能利用手指或筆等的指示器進行一般的觸控感測之外，還能進行利用指紋的凹凸形狀的檢測之指紋識別等的觸控感測功能之黑色矩陣基板、以及使用此黑色矩陣基板的顯示裝置。又，提供一種具有簡單構成的黑色矩陣基板，而不使用透明導電膜(透明電極)，且不使用額外的構件。

本發明第1態樣的黑色矩陣基板具備：具有第1面和第2面之透明基板；設置於前述第2面上之黑色介電體層；設置於前述黑色介電體層上之第1絕緣層；第1導電層，包含設置於前述第1絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第1導電圖案；設置於前述第1導電圖案上之第2絕緣層；設置於前述第2絕緣層上之氧化物半導體層；第2導電層，包含設置於前述氧化物半導體層及前述第2絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第2導電圖案；設置於前述第2導電圖案上之透明樹脂層；設置於前述透明樹脂層上之光吸收層；以及具有第1閘極電極、第1源極電極、第1汲極電極、第1通道層及閘極絕緣層之第1薄膜電晶體； 前述黑色介電體層係含有碳且在從前述第1面觀看的平面視圖中具有覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述光吸收層係含有碳且在從前述第2面觀看的平面視圖中具有覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述第1導電圖案的一部分係構成前述第1閘極電極，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1源極電極及前述第1汲極電極，前述氧化物半導體層的一部分係構成前述第1通道層，前述第1導電圖案的一部分係構成驅動前述第1薄膜電晶體之掃描線，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1薄膜電晶體的輸出線，前述第1導電圖案的一部分係構成與前述第1閘極電極連接之電容圖案，前述電容圖案係在平面視圖中具備1個以上的第1開口部，前述第2絕緣層的一部分係構成前述閘極絕緣層。

本發明的第1態樣之黑色矩陣基板亦可為具備第2薄膜電晶體，其具有與前述第1閘極電極電氣連接的第2閘極電極、第2源極電極、與前述第2閘極電極電氣連接的第2汲極電極、第2通道層、及閘極絕緣層；前述第1導電圖案的一部分係構成前述第2閘極電極；前述第2導電圖案的一部分係構成前述第2源極電極及前述第2汲極電極；前述氧化物半導體層的一部分係構成前述第2通道層；前述第2絕緣層的一部分係構成前述第2薄膜電晶體的前述閘極絕緣層。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中亦可為，於平面視圖中，前述掃描線係與第1方向平行地延 伸，前述輸出線係與前述第1方向正交的第2方向平行地延伸，前述電容圖案係配設在由前述掃描線與前述輸出線所劃分的區域內。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，亦可為前述第1開口部係具有矩形或平行四邊形的形狀之開口部，前述黑色介電體層及前述光吸收層的每一者係具有與前述開口部相似之矩形或平行四邊形的第2開口部，前述第2開口部的中心位置係與前述第1開口部的中心位置重疊。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，亦可為前述黑色介電體層係為包含碳、與至少由金屬氧化物所構成的介電體微粒子之樹脂分散體。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，亦可為由前述金屬氧化物所構成的介電體至少包含：選自從鎂橄欖石、氧化鋁及氧化鈦所構成的群組之1者以上之順電的微粒子。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，前述黑色介電體層係包含：碳；與至少選自從氧化鈦、氮化鈦及氮氧化鈦所構成的群組之1者以上的微粒子。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，亦可為前述黑色介電體層係由碳濃度不同的2層樹脂分散體所構成，前述2層樹脂分散體中的至少任一樹脂分散體係包含由金屬氧化物所構成的介電體。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，前述導電性氧化物層亦可包含氧化銦。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，前述氧化物半導體層亦可包含：氧化銦；和氧化銻及氧化鉍中的至少任一者。

在本發明第1態樣的黑色矩陣基板中，前述氧化物半導體層亦可包含氧化鈰及氧化錫中的至少任一者。

本發明第2態樣的顯示裝置係具備：如第1態樣之黑色矩陣基板；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；前述黑色矩陣基板的第2面與前述陣列基板的前述基板面係以隔介前述顯示功能層彼此對向的方式貼合而成。

根據本發明的態樣，可提供一種具備有除了能利用手指或筆等的指示器所進行的一般的觸控感測之外，還能進行利用指紋的凹凸形狀的檢測所進行的指紋識別等之觸控感測功能的黑色矩陣基板，以及使用此黑色矩陣基板的顯示裝置。又，可提供一種未使用透明導電膜(透明電極)，且未使用額外的構件而具有簡單構成之黑色矩陣基板。

1‧‧‧第1面

2‧‧‧第2面

3‧‧‧黑色介電體層

4‧‧‧導電性氧化物層

5‧‧‧金屬層

6‧‧‧低濃度碳層

7‧‧‧導電層

8‧‧‧光吸收層

9‧‧‧開口部(第1開口部)

10‧‧‧第1導電圖案

11‧‧‧第1閘極電極

12、12’‧‧‧電容圖案

13‧‧‧掃描線

15‧‧‧重置線

16‧‧‧第1通道層

17‧‧‧第1絕緣層

19‧‧‧劃分區域

20‧‧‧第2導電圖案

21‧‧‧輸出線

22‧‧‧第1源極電極

23‧‧‧第1汲極電極

24A‧‧‧第2通道層

24B‧‧‧閘極絕緣層

25‧‧‧第2源極電極

26‧‧‧第2汲極電極

27‧‧‧第2閘極電極

28‧‧‧源極延伸線

29、93‧‧‧接觸孔

31‧‧‧第1薄膜電晶體

32‧‧‧重置電晶體

33‧‧‧入射光

34‧‧‧反射光

37‧‧‧第1透明樹脂層

38‧‧‧第2透明樹脂層

43‧‧‧表面

45‧‧‧感測器電路

47‧‧‧第4絕緣層

48‧‧‧第2絕緣層

49‧‧‧第6絕緣層

51‧‧‧第1電源線

52‧‧‧第2電源線

54‧‧‧第3源極電極

55‧‧‧第3閘極電極

56‧‧‧第3汲極電極

58‧‧‧第3通道層

60、607‧‧‧液晶層

62、606‧‧‧基板

63‧‧‧電容

65、603、604‧‧‧絕緣層

66、165‧‧‧源極配線(第3源極配線)

67‧‧‧第4薄膜電晶體(薄膜電晶體)

68‧‧‧第3薄膜電晶體(薄膜電晶體)

69、164‧‧‧閘極配線(第3閘極配線)

70‧‧‧第5薄膜電晶體

71‧‧‧重疊部

72‧‧‧掃描訊號電路

73‧‧‧影像訊號電路

74‧‧‧角部

75‧‧‧輔助導體

76‧‧‧透明導電膜

77‧‧‧接合層

78‧‧‧上面

79‧‧‧電容元件

80‧‧‧有機EL層

81‧‧‧源極訊號電路

82‧‧‧掃描驅動電路

86、CHIP‧‧‧發光元件

87‧‧‧上部電極

88、189‧‧‧下部電極

89‧‧‧反射電極

90‧‧‧n型半導體層

91‧‧‧p型半導體層

92‧‧‧發光層

94‧‧‧堤壩

95‧‧‧第2平坦化層

96‧‧‧第1平坦化層

100‧‧‧黑色矩陣基板

102、501‧‧‧透明基板

108‧‧‧接著層

109、195‧‧‧密封層

148‧‧‧第3絕緣層

155‧‧‧第5閘極電極

156‧‧‧第5汲極電極

161、162‧‧‧重疊部

171‧‧‧第6薄膜電晶體

191‧‧‧電洞注入層

200‧‧‧微型LED顯示裝置

201‧‧‧第2陣列基板

202‧‧‧第2基板

248‧‧‧第5絕緣層

300‧‧‧有機EL顯示裝置

301‧‧‧第3陣列基板

302‧‧‧第3基板

303‧‧‧第3黑色矩陣基板

400、700、800‧‧‧液晶顯示裝置

401‧‧‧第4陣列基板

403‧‧‧第4黑色矩陣基板

500‧‧‧彩色濾光片基板

601‧‧‧畫素電極

602‧‧‧共通電極

605‧‧‧陣列基板

609、610‧‧‧等位線

612‧‧‧透明電極

614‧‧‧透明樹脂層

B‧‧‧藍色畫素

B1、B2、B3‧‧‧導電線

CF‧‧‧彩色濾光片

F‧‧‧手指

G‧‧‧綠色畫素

OP‧‧‧開口部(第2開口部)

PX‧‧‧畫素(畫素開口部)

R‧‧‧紅色畫素

SU、SU1、SU2‧‧‧感應器單元

圖1係表示本發明第1實施形態的黑色矩陣基板的構成之局部放大圖，且表示包含電容圖案及薄膜電晶體(第1薄膜電晶體)的感應器單元(單位胞)之電路圖。

圖2係表示沿著圖1所示之A-A’線的感應器單元之剖面圖。

圖3係表示本發明第1實施形態之黑色矩陣基板的構成之局部放大圖，且表示配設於黑色介電體層上之第1導電層的第1導電圖案及第2導電層的第2導電圖案的配置之平面圖。

圖4係表示沿著圖3所示之B-B’線的感應器單元之剖面圖。

圖5係表示沿著圖3所示之C-C’線的感應器單元之剖面圖。

圖6係表示本發明第1實施形態之黑色矩陣基板的局部放大圖，且表示在黑色介電體層上配設於第1絕緣層上之導電層的構造之剖面圖。

圖7係表示本發明第1實施形態之黑色矩陣基板的構成之局部放大圖，且說明手指等的指示器接觸黑色矩陣基板的第1面時的狀況之剖面圖。

圖8係表示本發明第1實施形態的變形例之黑色矩陣基板的圖，且說明在將碳濃度不同之樹脂分散體的層插入第2面與黑色介電體層之間的情況下可見光的反射狀況之剖面圖。

圖9係表示構成本發明第1實施形態的變形例之黑色矩陣基板的感應器單元之電路圖。

圖10係表示構成本發明第1實施形態的變形例之黑色矩陣基板的感應器單元之電路圖。

圖11係表示本發明第1實施形態的變形例之黑色矩陣基板的局部放大圖，且表示配設於黑色介電體層上之第1導電層的第1導電圖案及第2導電層的第2導電圖案的配置之平面圖。

圖12係表示本發明第2實施形態的顯示裝置之圖，且局部地表示適用了本發明第1實施形態的黑色矩陣基板之微型LED顯示裝置之剖面圖。

圖13係表示本發明第2實施形態的顯示裝置之圖，且搭載有微型LED之陣列基板的局部剖面圖。

圖14係表示本發明第2實施形態的顯示裝置之圖，且圖13的符號C所表示之區域的放大剖面圖。

圖15係表示本發明第2實施形態的顯示裝置之圖，且圖13所示的第1薄膜電晶體的放大剖面圖。

圖16係具備有薄膜電晶體的代表性電路圖，該薄膜電晶體係驅動適用於本發明第2實施形態的顯示裝置之微型LED。

圖17係表示本發明第3實施形態的顯示裝置之圖，且局部地表示適用了黑色矩陣基板的有機EL顯示裝置之剖面圖。

圖18係表示本發明第3實施形態的顯示裝置之圖，且為搭載了有機EL層的陣列基板之局部剖面圖。

圖19係表示本發明第4實施形態的顯示裝置之圖，且局部地顯示適用了黑色矩陣基板的液晶顯示裝置之剖面圖。

圖20係具備有薄膜電晶體的代表性電路圖，該薄膜電晶體係驅動適用於本發明第4實施形態的顯示裝置之液晶層。

圖21係局部地表示採用習知的水平配向液晶(FFS模式)之液晶顯示裝置的剖面圖，說明在畫素電極與共通電極之間施加液晶驅動電壓時之等位線的狀況之剖面圖。

圖22係局部地表示採用習知的水平配向液晶(FFS模式)之液晶顯示裝置的剖面圖，說明在基板的透明樹脂層上配設有透明電極時之等位線的狀況之剖面圖。

用以實施發明的形態

以下，一邊參照圖式，一邊就本發明的實施形態作說明。

以下的說明中，對相同或實質相同的功能及構成要素，係標註相同符號，並省略或簡化其說明，或者，僅於必要的情況進行說明。各圖中，為了將各構成要素設成可在圖面上辨識之程度的大小，使各構成要素的尺寸及比例與實際者適宜地相異。依照需要，省略了難以圖示的要素，例如形成半導體的通道層之複數層構成、以及形成導電層的複數層構成等的圖示或一部分的圖示。

又，為了以易於理解的方式說明本發明的實施形態，有時會簡化電氣的電路要素、顯示功能層等的圖示。

以下所述的各實施形態中，係就特徵的部分作說明，例如，關於使用於一般的電子機器之構成要素、與本實施形態的電子機器沒有差異的部分有時會省略其說明。

此外，在說明書中，「從第1面觀看的平面視圖」一詞意指，觀察者從第1面觀看積層於透明基板的第2面(背面)之黑色介電體層、導電圖案及光吸收層之平面視圖。又，「從第2面觀看的平面視圖」一詞意指，從第2面(與觀察者的視認面相反的面)觀看積層於透明基板的第2面之導電圖案及黑色介電體層的平面視圖。「從第1面觀看的平面視圖」一詞與「從第2面觀看的平面視圖」一詞實質上等效時，簡稱為「平面視圖」。

又，說明書中，「第1」、「第2」等的序數詞係為了避免構成要素的混淆而附上者，未限定數量。第1導電圖案與第2導電圖案有時簡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被導電性氧化物層所夾持的3層構成。

本發明的實施形態中，可在顯示裝置所具備的「顯示功能層」，使用稱為LED(Light Emitting Diode)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、或液晶層的任一者。

(第1實施形態)

(黑色矩陣基板的電路構成)

圖1係表示本發明的第1實施形態之黑色矩陣基板的構成之局部放大圖，表示包含電容圖案及薄膜電晶體(第1薄膜電晶體)的感測器單元(單位胞)之電路圖。在圖1所示的電路圖中，為了易於理解說明，顯示了最少的元件構成作為劃分區域19的構成。亦即，圖1係例示在劃分區域19內僅包含一個第1薄膜電晶體31之最小元件構成。

此外，圖1雖顯示電路圖，但為了容易理解之後的說明，表示藉由3個開口部9構成有電容圖案12的實際形狀，即感應器單元的概略構成。電容圖案12係配設於由掃描線與輸出線所劃分的劃分區域19(區域)內。

(劃分區域)

劃分區域19係由驅動薄膜電晶體的掃描線13、和從薄膜電晶體賦予輸出訊號的輸出線21所區分之區域。此外，如後所述，若限定於顯示區域的最外周，則亦存在未配置有掃描線13或輸出線21的一者之感應器單元，但在本發明的實施形態中，此種感應器單元也同樣當作「感應器單元」處理。又，感應器單元亦可稱為「關於觸控感測的檢測單元」。

又，如後述，將由黑色介電體層、以導電性氧化物夾持有金屬層或合金層而成的導電層(導電圖案)、光吸收層、薄膜電晶體、1個電容圖案等所構成的感應器單元定義為單位胞。在黑色矩陣基板上，複數個單位胞係配列成矩陣狀。在以下的說明中，有時將感應 器單元或單位胞作為說明的技術用語使用。感應器單元或單位胞係與形成電容的區域、即由掃描線和輸出線所劃分的區域同義。

在平面視圖中，掃描線係與第1方向平行地延伸，輸出線係與和第1方向正交的第2方向平行地延伸。

(感應器單元)

如圖1所示，感應器單元SU包含第1導電圖案10、第2導電圖案20及第1薄膜電晶體31。

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，氧化物半導體層)及閘極絕緣層(後述，第2絕緣層48)。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相接繋。

第1汲極電極23係與輸出線21連接。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20。換言之，第2導電圖案20係以第2導電層形成，第1導電圖案10係以第1導電層形成。

第1導電圖案10、第2導電圖案20有時簡稱為導電圖案。第1導電層及第2導電層有時簡稱為導電層。如後述，導電層係指金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成。

(第1導電層)

第1閘極電極11、電容圖案12(電容電極)及掃描線13係構成具有第1導電圖案10的第1導電層。電容圖案12係在平面視圖中，具備1個以上的開口部9(第1開口部)。

開口部9的形狀不限定為圖1所示的矩形，亦可為平行四邊形。

電容圖案12係與第1閘極電極11連接。電容圖案12係將手指等的指示器與第1面1接觸或接近時之靜電電容的變化作為訊號供給到第1薄膜電晶體31。此意味著也可將電容圖案12改稱為電容電極。

圖1中，符號R、G、B係在黑色矩陣基板被適用於進行彩色顯示的顯示裝置的情況下，分別對應於與黑色矩陣基板對向(貼合於黑色矩陣基板)之陣列基板的紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B。亦即，電容圖案12具有與使用於顯示之1個以上的畫素的大小對應之大小。例如，在利用紅‧綠‧藍3畫素進行影像顯示的情況，電容圖案的大小只要為3的整數倍即可。例如，在利用紅‧綠‧藍‧白4畫素進行影像顯示的情況，電容圖案的大小可設為4的整數倍。在後述的第4實施形態中，係例示在黑色矩陣基板的開口部9配置有包含紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素的彩色濾光片之構成。

(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20的第2導電層。此外，掃描線及輸出線的角色(功能)可調換。又，源極電極及汲極電極的角色(功能)可調換。亦即，圖1中，符號13亦可為輸出線、符號21亦可為掃描線、符號22亦可為第1汲極電極、符號23亦可為第1源極電極。

(第1導電層及第2導電層的構造)

第1導電層及第2導電層具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成。

由於構成第1導電層的第1閘極電極11、電容圖案12、掃描線13、及構成第2導電層的輸出線21，係由導電性優異的金屬或合金所構成，所以可改善靜電電容檢測的響應性、S/N比。如上所述述作為具有高導電率的金屬，係可列舉銀、銅、鋁等。考量到可靠性，亦可採用銀合金、銅合金、鋁合金。藉由使用以導電性氧化物層夾持金屬層或合金層的導電層(導電圖案)作為電容圖案12、掃描線13及輸出線21的構成，可得到以下所示的複數個優點。

第1優點：

例如，在採用具有銅合金的單層的配線(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)，有時會因手指等的指示器具有的靜電電容的大小，而產生靜電破壞，銅合金配線的缺損或剝落。再者，銀、銅或銅合金對於樹脂或玻璃的密接力不足。

相對地，在本實施形態中，係採用金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的導電層。導電性氧化物對於銀、銅或銅合金等的密接性極高，再者對樹脂或玻璃的密接性極高。因此，幾乎不會產生因靜電破壞所致之銅合金配線的缺損或剝落。

第2優點：

例如，在採用銀合金配線或銅合金配線作為導電層的構造時(未使用導電性氧化物的構成之情況)，有時銀或銅會相對於樹脂或玻璃基材擴散，導致可靠性降低。尤其，在具有製造步驟超過250℃的處理步驟時，銅或銅合金容易氧化。

相對地，如本實施形態所示在採用金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持的導電層時，得以抑制導電性氧化物層相對於銀或銅的玻璃基材擴散，且抑制銅的氧化。

第3優點：

銀、銅或銅合金係比較軟的金屬。因此，由銀、銅或銅合金所構成的配線，在觸控面板端部的電性安裝之際，容易損傷。

相對地，如本實施形態所示在採用金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持的導電層之情況，導電性氧化物亦為陶瓷材料之一，故藉由導電性氧化物層夾持銅、銀合金，可進行硬且確實的安裝。

第4優點：

本實施形態中，第1源極電極22係隔介接觸孔29而與掃描線13電性連接。藉由導電性氧化物層，可獲得接觸孔29之良好的電連接。如上述，在銅或銅合金的表面，容易形成銅的氧化物。銅氧化物係隨時間經過增加厚度，而使電性安裝不穩定。同樣地，在銀的表面，容易形成氧化物或硫化物。在銅或銅合金被導電性氧化物層所夾持的構成中，於導電層(導電圖案)的表面形成導電性氧化物層，可進行歐姆接觸。同樣地，將具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持的構成之導電層適用於薄膜電晶體的構成亦有效。換言之，本發明的實施形態之導電層，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、再者觸控感測配線等。

(導電性氧化物層)

作為導電性氧化物層的材料，可適用含有50at%以上的氧化銦之混合氧化物。作為形成藉由2層導電性氧化物層夾持有銅層或銅合金層的3層構成之方法，首先，例如在玻璃等基板上，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。然後，藉由濕式蝕刻步驟，加工成3層具有相同的線寬。或者，必須藉由濕式蝕刻步驟，以依序形成於玻璃基板表面上的混合氧化物層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」的方式進行加工，俾線寬依序變小。

通常，就ITO(包含氧化銦及氧化錫的混合氧化物)而言，其氧化物比銅或銅合金穩定(noble)。因此，銅會選擇性地被蝕刻，3層的線寬未滿足上述條件。於是，藉由在氧化銦，添加氧化鋅、氧化鎵、氧化銻等易溶性氧化物來調整腐蝕電位，而獲得腐蝕電位一致的混合氧化物層。

(金屬層、合金層)

以下，具體說明關於金屬層或合金層。

本發明的實施形態之導電層(第1導電層、第2導電層)，係如上所述具備金屬層或合金層被導電性氧化物所夾持之3層構成。作為金屬層或合金層，可適用導電性優異的銀、銅、鋁、鋅等金屬、或者上述金屬的合金層。以下，係以銅、銅合金作為典型例來說明，但本發明實施形態的基本技術手段也可適用於銀或鋅等的金屬。

以添加於銅的合金元素而言，可選擇銅合金層的比電阻上升率為1μΩcm/at%以下的合金元素。銅合金層的比電阻(電阻係數)，係可設在1.9μΩcm~6μΩcm的範圍內。

以添加於銅合金的元素而言，對銅合金的電阻係數影響小之電阻係數小的添加元素(銅的合金元素)可列舉：鈀(Pd)、鎂(Mg)、鈹(Be)、金(Au)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)。將此種元素對純銅添加1at% 時，增加的電阻係數為大約1μΩcm以下。將鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)添加於純銅時，增加的電阻係數為0.4μΩcm/at%以下。因此，以使用鈣(Ca)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銀(Ag)作為合金元素較佳。當考量經濟性及環境負荷時，以使用鋅及鈣作為合金元素較佳。鋅及鈣可分別作為對銅添加至5at%之合金元素。

將銅層或銅合金層的膜厚設為100nm以上或150nm以上時，導電層幾乎不會穿透可見光。因此，構成本實施形態的導電層之銅層或銅合金層，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，如後述，上述導電層的材料亦可適用於設置在後述的陣列基板的配線或電極。又，本實施形態中，以與主動元件(薄膜電晶體)電性相連的配線構造而言，例如可採用藉由導電性金屬氧化物層夾持有銅合金層的積層構造，來作為閘極電極或閘極配線的構造。換言之，可在本發明實施形態的導電層(導電圖案)，採用藉由導電性金屬氧化物層夾持有銅合金層之積層構造。

(黑色矩陣基板的剖面構造)

圖2係表示圖1所示之沿著A-A’線之感應器單元SU(單位胞)的剖面圖。圖2可換言之為表示本發明實施形態的黑色矩陣基板100之剖面圖。

黑色矩陣基板100係具有具備第1面1和第2面2的透明基板102(第1基板)。

可適用於黑色矩陣基板100之透明基板102的具體基板材料，只要是在可見光區為透明的材料即可，無特別限定。可使用將藍寶石基板、鋁矽酸鹽玻璃等的基板、丙烯酸基板、聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜、或使用於偏光板的TAC薄膜、使用於IC卡的氯乙烯層疊而成的樹脂基板等各種透明基板。然而，在黑色矩陣基板100使用於進行指紋識別的裝置之情況，較佳為像玻璃基板那樣為剛性(rigid)且具有平面性或平坦度之精度高的表面之基板。

在透明基板102的第2面2上，依序積層有黑色介電體層3和第1絕緣層17。亦即，在第2面2上設有黑色介電體層3，以覆蓋第2面2的露出面(表面)與黑色介電體層3的表面之方式，在黑色介電體層3上設有第1絕緣層17。再者，在第1絕緣層17上，設有第1導電圖案10。

作為第1導電圖案10，第1閘極電極11、電容圖案12及掃描線13係形成於黑色介電體層3上。以覆蓋第1導電圖案10(包含第1閘極電極11、電容圖案12、掃描線13)及第1絕緣層17的露出面(表面)之方式，積層有第2絕緣層48。亦即，在第1導電圖案10上設置有第2絕緣層48。

在第2絕緣層48上，配設有第1透明樹脂層37(透明樹脂層)。亦即，在第2導電圖案20(第2導電層)上設有透明樹脂層。在第1透明樹脂層37上，積層有光吸收層8、第2透明樹脂層38(樹脂層、接著層)。 第2透明樹脂層38係覆蓋第1透明樹脂層37的露出面(表面)與光吸收層8。

(第1絕緣層)

作為第1絕緣層17的材料，如後述，可適用二氧化矽、氮化矽、或高介電常數的透明無機氧化物、透明氮化物。作為第1透明樹脂層37或第2透明樹脂層38的材料，亦可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯環丁烯樹脂、聚醯胺樹脂等。或者，可使用低介電材料(low-k材料)。在第1透明樹脂層37與光吸收層8的界面，於平面視圖中，亦可插入具有與第1透明樹脂層37相同圖案的導體層。此導體層亦可依需要接地，在導體層與電容圖案12之間，形成輔助電容。

第1絕緣層17亦可具有例如1nm~1000nm的膜厚。作為第1絕緣層17的材料，亦可設為包含二氧化矽、氮氧化矽、氧化鈰或氧化鈦之1者以上的氧化物層。亦可在電容圖案12與第1絕緣層17之間的界面，以具有高比介電常數的材料來形成第1絕緣層17。

構成第1絕緣層17的材料無須特別限定，可例示氧化矽、氮氧化矽、氮化矽等。關於第1絕緣層17的厚度，也不需要限定，例如可例示1nm~1000nm的範圍。

(黑色介電體層)

本發明實施形態的黑色介電體層3包含碳。具體而言，黑色介電體層3係由碳分散於樹脂的分散體、或者對於碳進一步分散有作為金屬氧化物等微粒子的介電體之分散體所構成。亦即，黑色介電體層3亦可由樹脂分散體構成，該樹脂分散體包含碳、和至少由金屬氧化物所構成的介電體微粒子。黑色介電體層3在平面視圖中具有覆蓋第1導電圖案10及前述第2導電圖案20之構成。此外，以下的記載中，有時將微粒子簡稱為粉末。

藉由調整黑色介電體層3之碳等的分散狀態、濃度、組成、膜厚等，可調整黑色介電體層3的電氣特性，俾具有例如10~700之高的比介電常數。藉由調整碳的分散狀態，或將鐵電(ferroelectric)的微粒子或順電(paraelectric)的微粒子添加於黑色介電體層3，可將黑色介電體層3的比介電常數設為150以上。

然而，在因黑色介電體層3的介電損失(tanδ)而有耗電增加之問題的電子機器，應用本實施形態的黑色矩陣基板時(例如，行動機器)，亦可將黑色介電體層3的比介電常數抑制在15~100的範圍。

本發明實施形態的黑色矩陣基板100係具有在透明基板102的第2面2與電容圖案12之間插入有黑色介電體層3之構成。作為構成本發明實施形態的黑色介電體層3之材料，係可使用令作為黑色顏料的碳分散於丙烯酸、環氧、聚醯亞胺等樹脂而成的分散體。再者，亦可將奈米碳管，奈米碳角(carbon nano horn)，奈米碳刷(carbon nano brush)等混合分散於樹脂。或者，亦 可將黑色介電體層3之構成的一部分與碳作置換，而使奈米碳管分散於樹脂。以下，黑色介電體層3有時簡稱為黑色介電體。

本發明實施形態的黑色介電體層3，除了碳以外，為了調整碳的分散狀態與調整比介電常數等，可將氧化鈣、碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化矽、高嶺土(kaoline)、黏土(clay)等的體質顏料顏料加入黑色介電體層3。或者，除了碳之外，可使用氧化鈦、鈦酸鋇、鈦黑、鋯酸鋇、鈦酸鎂、硫酸鈣等具有高介電常數的介電體粉末而成的樹脂分散體。

再者，除了碳之外，可使用添加有具有氧化鈦、氮化鈦、及氮氧化鈦的任一者之介電體粉末而成的樹脂分散體。

關於上述介電體，為了改善黑色介電體層3中之碳的分散狀態、以及不要增加介電損失，較佳為採用順電。順電係在未施加電場的狀態下不具有電極化、介電損失小的介電體。可將屬於順電之鎂橄欖石(MgSiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鈦(TiO₂)等金屬氧化物加入上述黑色介電體。

在樹脂加入鐵電並使之分散的黑色介電體的介電常數變高，但在進行觸控檢測的觸控驅動中會增加耗電。於樹脂加入順電並使之分散的黑色介電體，可加大靜電電容的變化量(重置時電容與觸控時電容的差)，且可抑制耗電。此外，在本發明的實施形態中，順電的金屬氧化物係定義為：比介電常數為110以下，且 介電損失為0.00001~0.1的範圍內之金屬氧化物或金屬氧化物的粉末。在此，此等電性特性的測定頻率，係為以下所說明的觸控感測頻率，且在20℃的室溫下所測定的頻率。

本發明的實施形態的黑色介電體層3，係由碳或氧化鈦等金屬氧化物的微粒子分散於樹脂，且具有10~700或15~100的比介電常數之分散體所構成。黑色介電體層3的分散體(固態)的介電損失(tanδ)，只要在例如200Hz~500KHz之範圍的觸控感測頻率中，位於0.005~0.2的範圍內即可。再者，介電損失的值，較佳為0.08以下。在後述之電容圖案12的重置時，亦可調整黑色介電體層3的電阻係數俾重置結束。換言之，為了設定在接地等的重置電位，例如，可將黑色介電體的電阻係數設定為小於1×10¹³Ωcm，可縮短緩和時間(或時間常數)。

又，為了保持觸控所致之靜電電容，例如亦可將黑色介電體的電阻係數設為1×10¹³Ωcm以上。

然而，將黑色介電體的電阻係數設為1×10¹⁴Ωcm以上時，可能會對上述緩和時間造成不良影響。因此，將黑色介電體的電阻係數設為1×10¹⁴Ωcm以上的技術價值低。黑色介電體的電氣特性，係如上述可因應觸控感測的內容而作種種調整。此外，上述微粒子係平均粒徑在0.02~2μm的範圍之微粒子。

(光吸收層)

本發明實施形態的光吸收層8只要是例如光學濃度具有1~4的範圍之光吸收層即可。例如，只要將丙烯酸樹脂等透明樹脂中分散有碳等的黑色顏料而成的分散體使用作為光吸收層8即可。光吸收層之介電常數等的電氣特性亦可與上述的黑色介電體層3不同，亦可相同。光吸收層8係在平面視圖中具有覆蓋第1導電圖案10及前述第2導電圖案20之構成。

在具有陣列基板的顯示裝置適用黑色矩陣基板100的構成中，圖2所示的光吸收層8，係為了對設置於陣列基板之薄膜電晶體的通道層或二極體等的發光元件，防止來自屬於金屬層的導電圖案之反射光射入而配設。

由於通道層或發光元件係由感知光的半導體所構成，故為了防止通道層或發光元件的錯誤作動而配設光吸收層8。光吸收層8係包含碳或有機顏料等的光吸收劑。為了減少寄生電容，光吸收層的構成係以不含鐵電較佳。

如圖2所示，黑色介電體層3及光吸收層8係以具有具備複數個開口部OP(第2開口部)的開口圖案之方式形成。開口部OP係具有與開口部9相似的形狀。亦即，本實施形態中，開口部OP係與開口部9同樣具有矩形形狀。開口部9的形狀若為平行四邊形，則開口部OP的形狀亦為平行四邊形。開口部OP的中心位置係與開口部9的中心位置重疊。

(第1薄膜電晶體)

第1薄膜電晶體31係與第1閘極電極11(參照圖1)一起形成於第1絕緣層17上。在第1閘極電極11(第1導電圖案10)上，設有作用為閘極絕緣層的第2絕緣層48。

在第2絕緣層48上，設有第1通道層16、第1源極電極22(第2導電圖案20)及第1汲極電極23(第2導電圖案20)。第1源極電極22及第1汲極電極23不僅形成於第2絕緣層48上，也形成於第1通道層16上。具體而言，第1源極電極22及第1汲極電極23係以覆蓋位在第1通道層16兩側的部位之方式形成。在圖2所示的例中，第1源極電極22係覆蓋第1通道層16的左端，第1汲極電極23係覆蓋第1通道層16的右端。第1通道層16係由氧化物半導體形成。

圖2所示的第1薄膜電晶體31具有底閘極構造，惟亦可具有頂閘極構造。在第1薄膜電晶體31的形成步驟中，藉由改變形成第1導電圖案10或第2導電圖案20等的順序，可形成具有頂閘極構造之第1薄膜電晶體。

(第1通道層)

可適用於構成氧化物半導體層的第1通道層16之氧化物半導體，係有自氧化銦、氧化鋅、氧化鎵、氧化矽、氧化銻、氧化鉍、氧化鈰、氧化錫等選擇兩個以上的氧 化物半導體。例如，氧化物半導體層亦可含有氧化銦、與氧化銻及氧化鉍中的至少任一者。又，氧化物半導體層亦可含有氧化鈰及氧化錫中的至少任一者。

在氧化銦中加入氧化銻及氧化鉍中的至少任一者的氧化物半導體，係有可在340℃以下的低溫退火中結晶化之優點。在超過350℃的熱處理中，會有發生上述導電層(導電圖案)的構成所含之銅的擴散的問題。銅的擴散會有銅配線的電阻值增加之問題或損害薄膜電晶體的特性。因此，較佳為採用在350℃以下的退火中結晶化之氧化物半導體。

第1薄膜電晶體31係使用可將第1通道層16在低溫下成膜而形成的氧化物半導體。因此，可將上述之耐熱性差的樹脂基板適用於透明基板102。另一方面，在第1通道層16是以多晶矽半導體構成的情況，由於在半導體的形成步驟包含以600℃左右加熱的雷射退火步驟，故難以應用樹脂基板。

此外，一般而言，作為薄膜電晶體的構成，已知有通道層是由非晶矽半導體構成的構造，或由多晶矽半導體構成的構造。在使用非晶矽半導體的構造之情況，電子遷移率低，作為觸控感測用途的半導體是不足的。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，會有漏電流變大，難以保持觸控感測時的靜電電容之缺點。尤其，非晶矽半導體、多晶矽半導體的電氣耐壓均低，會有因觸控感測時之靜電電容變化的程度，而使電晶體受到破壞之缺點。

對此，本實施形態的氧化物半導體，其電氣耐壓係比矽系半導體高100倍以上，電子遷移率也高。以氧化物半導體來作為驅動觸控感測之薄膜電晶體的通道層是較佳的。

(黑色矩陣基板的平面構造)

圖3係表示黑色矩陣基板100的構成之局部放大圖，表示構成積層於黑色介電體層3上之第1導電圖案10的電容圖案12及掃描線13、與構成第2導電圖案的輸出線21之平面圖。圖3係從透明基板102的第2面2觀看的平面圖，省略了光吸收層8及第1薄膜電晶體31的圖示。

圖3所示的複數個開口部9，係相當於適用了黑色矩陣基板100之顯示裝置的光的射出部分。具體而言，在將本發明實施形態的黑色矩陣基板100、和隔著顯示功能層形成有TFT(Thin Film Transistor)等主動元件的陣列基板貼合而構成的顯示裝置中，複數個開口部9係光的射出部分。

電容圖案12係形成於由掃描線13和輸出線21所劃分的劃分區域19內。此外，位於顯示裝置之顯示有效區域的最外周部的電容圖案12’，亦可沒有被掃描線13與輸出線21完全劃分。

圖4係表示沿著圖3所示之B-B’線的感應器單元SU之剖面圖。圖5係表示沿著圖3所示之C-C’線的感應器單元SU之剖面圖。

圖4及圖5的各圖係表示具有寬度Px及長度Py的一個顯示單元。圖4中，例如顯示單元係包含3個開口部9。

如上述，包含於電容圖案12之開口部9的數量，可設為例如3或4的倍數。又，開口部9的數量只要為1個以上即可，如後述的變形例所示，也可在一個劃分區域19內設置2個開口部9。電容圖案12的靜電電容係與電容圖案12的面積成比例，故可以2個以上，進而3或4的倍數設定開口部9的數量。

通常，顯示裝置的彩色顯示，係以RGB(紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素)3畫素，或RGBW(紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素、進而白色畫素)4畫素，構成一個顯示單元居多。因此，以3或4的倍數設定開口部9的數量，在顯示單元與電容圖案12的關係上是合適的。或者，如後述，亦可因應減少進行觸控感測之掃描線13與電容圖案12的寄生電容之必要性(換言之，調整配線間距離的必要性)，將開口部9的數量設為1個以上或2個以上。

此外，在本發明實施形態的黑色矩陣基板100中，可藉由在複數個開口部9的每一者，加上紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B之彩色濾光片來實現彩色濾光片基板。

又，在圖4所示的黑色矩陣基板100上，也可隔介第2透明樹脂層38(接著層)，積層保護玻璃(蓋玻璃)，並將黑色矩陣基板100作為觸控面板使用。

又，可適用於電容圖案12整體進一步積層ITO等透明導電性氧化物作為透明電極之技術手段。然而，因為ITO所含的銦價格高，再者，ITO的成膜與ITO膜圖案化的步驟數會增加的關係，所以是造成製造成本增加的主要原因。

一般而言，支持ITO等透明電極之支持體的玻璃或樹脂的基材的比介電常數，係以在大約3~6的範圍內居多。例如，專利文獻2的圖2所揭示的電極ECS(具有透光性的導電膜)，係如段落[0054]所記載，與玻璃或樹脂的基板62相接。將ITO等透明電極使用作為屬於靜電電容檢測元件的電容電極(電容圖案)時，以配置於此透明電極附近的基材而言，期望是使用具有高介電常數的基材。然而，玻璃或樹脂的比介電常數小，不是理想的材料。且，難以得到ITO等透明電極的形成所需要之成本增加之優點。又，ITO係具有大致2×10^-4Ωcm左右的電阻係數。

相對地，屬於金屬的銅係具有例如1.6×10^-6Ωcm的電阻係數，比ITO的導電性優異100倍。因此，以屬於靜電電容檢測元件的電容電極(電容圖案)、掃描線、輸出線的材料而言，較佳為使用銀、銅、鋁、鋅等金屬、或含上述材料的合金。

使用圖6，就本發明的實施形態的導電層7(第1導電層)的構成進行說明。

圖6係表示黑色矩陣基板100的局部放大圖，係表示在透明基板102上，依序積層有黑色介電體層3、第1 絕緣層17、導電層7而成的構成之局部剖面圖。導電層7具有金屬層5被導電性氧化物層4所夾持的3層構成。圖6所示的金屬層5亦可為合金層。如上述，金屬層5或合金層可設為銅層或銅合金層。位於導電性氧化物層4上下的兩層膜厚亦可相異。

此外，導電層7的構成係可適用於上述第2導電層。

(觸控檢測製程)

圖7係表示黑色矩陣基板100的構成之局部放大圖，說明手指F等的指示器接觸黑色矩陣基板100的第1面1時的狀況之剖面圖。以下，參照圖1~圖7，說明關於觸控檢測製程。

首先，在圖7所示的黑色矩陣基板100中，當手指F等的指示器接觸或接近第1面1時，電容圖案12會連同黑色介電體層3一起檢測靜電電容的變化。電容圖案12係經由第1薄膜電晶體31，將觸控檢測訊號傳送到輸出線21。具體而言，由電容圖案12所檢測出之靜電電容的變化(靜電電容的變化量、電位的變化值)，會被輸入至第1薄膜電晶體31的第1閘極電極11。掃描線13(掃描線係可以電源線換言之)，係將選擇訊號傳送到設置於感應器單元SU的第1薄膜電晶體31。輸入至第1閘極電極11之靜電電容的變化量，係藉由第1薄膜電晶體31放大，而被輸出至輸出線21。藉此，與輸出線21連接的控制部(未圖示)係檢測觸控檢測訊號，進行觸控感測。

一般而言，手指指紋的密度為3條/mm左右。例如，若是10條/mm~100條/mm左右之解析度的觸控面板，則可進行指紋識別。本實施形態的黑色矩陣基板100亦可具有100條/mm以上的解析度。在用筆輸入的情況，只要有相當於筆尖之數十微米的解析度即可。本實施形態的黑色矩陣基板100適用在相當於超過400ppi的畫素解析度之智慧型手機或平板電腦終端等時，超過100條/mm的觸控解析度是可能的。

例如，如圖3及圖4所示，將紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B各個的畫素間距設為15μm時，與此等3個畫素對應之電容圖案12的寬度Px相當於3畫素份的45μm。只要觸控感測的單位胞寬度(與單位胞的間距或前述之顯示單元的大小同義)為45μm，則可充分地進行指紋識別和筆輸入。由於指紋的凹凸(指紋的脊線、谷線)間距為大約3條/mm，所以電容圖案12只要具有例如10條/mm~100條/mm左右的解析度即可。藉此，可進行指紋識別。

如圖7所示，當手指F等的指示器接觸或接近第1面1時，黑色介電體層3會蓄積電荷，發揮作為靜電的電容(capacitor)元件之功能。若指示器為筆尖，在接近筆尖面積之尺寸的黑色介電體層3，靜電電容會發生變化。當手指F以較強的壓力按壓第1面1時，在與手指F的接觸面積對應之個數的黑色介電體層3，靜電電容會發生變化。手指F的指紋係按指紋的凹凸(谷線：valley line；脊線：ridge line)，二維地被檢測出指紋模樣。

圖7所示之黑色介電體層3至手指F的距離Pz，只要是在實用上0.1mm至1.5mm左右的範圍即可。此距離Pz，亦可包含例如保護用蓋玻璃的厚度、偏光板或相位差板板的厚度。藉由本發明的實施形態之具有高比介電常數的黑色介電體層3、與具有高導電率的金屬層5(或合金層)之構成，即便透明基板102為超過0.4mm的厚度，也可進行指紋識別。原本代表性的金屬層5(或合金層)的材料為銅及銅合金。

(第1實施形態的變形例)

接著，說明關於上述第1實施形態的變形例1~4。

以下說明的變形例中，在與上述第1實施形態相同的構件標註相同符號，並省略或簡化其說明。

(變形例1)

圖8係顯示構成第1實施形態的變形例之黑色矩陣基板的黑色介電體層3之剖面圖，說明在將碳濃度不同的樹脂分散體的層插入第2面2與黑色介電體層3之間時，可見光的反射狀況之剖面圖。

本變形例1中，黑色介電體層係由碳濃度不同的2層樹脂分散體(黑色介電體層3、低濃度碳層6)所構成。2層樹脂分散體中的至少任一樹脂分散體係含有由金屬氧化物構成的介電體。

不需要嚴謹地規定低濃度碳層6及黑色介電體層3的碳濃度。低濃度碳層6的實效的光學濃度係 設定在例如0.05~0.4的範圍內。只要將低濃度碳層6的膜厚設定在0.1μm~0.7μm的範圍內即可。黑色介電體層3之實效的光學濃度係設定在例如0.5以上且小於3的範圍內。只要將黑色介電體層3的膜厚設定在0.5μm~2μm的範圍內即可。雖然也可將黑色介電體層3的光學濃度設為超過3的值，但將與金屬層或合金層接觸之黑色介電體層3的光學濃度設定為3以上，在技術上沒有意義。亦可將低濃度碳層6的膜厚加厚成大於0.8μm，但將低濃度碳層6的膜厚變大，在技術意義上不大。

藉由設置圖8所示的低濃度碳層6，可將從第1面1(視認方向)觀看的第2面2與黑色介電體層3之間的可見光的反射率設為0.4%以下。此0.4%以下的低反射率，係在光的波長400nm~700nm之間且為大致平坦的反射率，與一般的光學多層的低反射膜不同。在具有積層有SiO₂/TiO₂等之構成的光學多層的低反射膜中，在廣波長區域中難以獲得平坦的低反射率。

在此，反射率係指，反射光34相對於來自外部的入射光33之比率。反射光34係入射光33在低濃度碳層6與第2面2的界面所反射之光。反射率的測定係可使用顯微分光儀來進行。此外，在黑色介電體層3與第2面2之間所觀察的色度、以及在低濃度碳層6及黑色介電體層3兩層之間所觀察的色度(亦即，同樣在第2面2所觀察的色度)係落在±2.0以下的小數值內，而成為無著色的中性(neutral)色。此外，在黑色介電體層3的單層與第2面的之反射率係可設定為大約3%。

以黑色介電體層3的構成而言，係可採用比介電常數或電阻係數等電氣特性不同的多層構成。或者，可在手指F等的指示器之法線方向，亦即在黑色介電體層3的膜厚方向，改變比介電常數或電阻係數等的電氣特性。亦可於其膜厚方向，使位於電容圖案12附近之黑色介電體的比介電常數變高，使位在與電容圖案分離的位置之黑色介電體的比介電常數變低。由此等觀點來看，亦可於黑色介電體層3的厚度方向調整黑色介電體層3所含的碳濃度調整。再者，亦可沿著黑色介電體層3的厚度方向改變碳的分散狀態。

黑色介電體層3亦可沿著厚度方向具有介電常數的梯度。在電容圖案12與第1絕緣層17間的界面附近，黑色介電體層3亦可具有局部較高的比介電常數。

以透明基板102而言，可使用比介電常數低的基板、比介電常數為8以下的材料。透明基板102的比介電常數亦可為例如比介電常數5以下。又，位於透明基板102與電容圖案12的界面的構件之比介電常數高為佳。換言之，以位於透明基板102與電容圖案12的界面之黑色介電體層3的比介電常數高者為佳。

此外，例如，在黑色介電體層具有1×10¹⁴Ωcm以上，進而具有1×10¹⁵Ωcm以上的電阻係數之情況，在藉由手指F等的指示器所致之觸控感測後的重置期間內，會有難以完全地進行重置(例如，返回接地電位)之情況。藉由使黑色介電體層3的電阻係數小於 10⁸Ωcm以上10¹³Ωcm，可縮短重置期間。在黑色介電體層具有比10⁷Ωcm小的電阻係數之情況，會有無法確保充分的靜電電容，造成觸控感測精度降低之虞慮。

(變形例2)

圖9係表示構成第1實施形態的變形例2之黑色矩陣基板的感應器單元之電路圖。如圖9所示，本變形例2的黑色矩陣基板具備感應器單元SU1。感應器單元SU1係在圖1所示具備第1薄膜電晶體31的感應器單元SU的構成之外，另具備有重置電晶體32(第2薄膜電晶體)。

重置電晶體32具備：與第1閘極電極11電氣連接的第2閘極電極27、第2源極電極25、與第2閘極電極27電氣連接的第2汲極電極26(與第2閘極電極27短路之第2汲極電極26)、第2通道層24A、及閘極絕緣層24B。

第1導電圖案10的一部分係構成第2閘極電極27。第2導電圖案20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24A。第2絕緣層48的一部分係構成第2薄膜電晶體的閘極絕緣層24B。第2通道層24A係在形成第1通道層16之際同時形成。同樣地，閘極絕緣層24B係在形成第2絕緣層48之際同時形成。

本變形例2中，掃描線13不僅供給掃描訊號至第1薄膜電晶體31的第1源極電極22，亦供給重置訊號(例如，接地電位)至重置電晶體32。此種掃描訊號的供給及重置訊號的供給係藉由分時進行。

重置電晶體32係從掃描線13接收重置訊號，來重置電容圖案(capacitor pattern)12的電位。

(變形例3)

圖10係表示構成第1實施形態的變形例3之黑色矩陣基板的感應器單元之電路圖。圖10中，在與圖9所示的感應器單元SU1相同的構件標註相同符號，並省略或簡化其說明。

如圖10所示，本變形例3的黑色矩陣基板具備感應器單元SU2。感應器單元SU2係在圖1所示具備第1薄膜電晶體31的感應器單元SU的構成之外，另具備有圖9所示之重置電晶體32、將重置電晶體32的第2源極電極25延伸之源極延伸線28、和重置線15。

重置線15係經由第2源極電極25及源極延伸線28，將重置訊號供給至重置電晶體32。

源極延伸線28未與掃描線13連接，而是透過接觸孔29與重置線15連接。圖10所示的電路圖中，感應器單元SU2係可接收來自重置線15的重置訊號，而獨立於來自掃描線13的掃描訊號。

在感應器單元SU2中，無須分時進行圖9所示之掃描訊號及重置訊號的供給。與圖1所示的感應器單元SU同樣，掃描線13只要僅將掃描訊號供給至第1薄膜電晶體31即可。

圖1係一個感應器單元具備有一個薄膜電晶體的電路圖。圖9及圖10為一個感應器單元具備有兩 個薄膜電晶體之電路圖。惟，一個感應器單元中的薄膜電晶體個數可依需要增加。

(變形例4)

圖11係表示第1實施形態的變形例4之黑色矩陣基板的局部放大圖，表示配設於黑色介電體層3上之第1導電圖案10及第2導電圖案20的配置之平面圖。又，圖11係表示圖3所示之電容圖案12的變形例，且表示在劃分區域19內形成有兩個開口部9的情況。

構成電容圖案12的一部分之導電線B1、B2、B3的線寬，亦可各自相異。

(第2實施形態)

(微型LED顯示裝置)

圖12係表示本發明第2實施形態的顯示裝置之圖，係局部地表示適用有第1實施形態的黑色矩陣基板100之微型LED顯示裝置200的剖面圖。

圖12中，上述第1實施形態的黑色矩陣基板100之形成有感應器單元SU的第2面2係與第2陣列基板201對向。在與第2面2對向之第2陣列基板201的面，配列有發光元件CHIP。透過屬透明樹脂的接著層108，貼合黑色矩陣基板100與第2陣列基板201。

在黑色矩陣基板100中，係採用靜電電容檢測方式，並使用上述的黑色介電體層3。黑色矩陣基板100的感應器單元SU(單位胞，參照圖1)係具備電容 圖案12與第1薄膜電晶體31，且採用個別讀取方式。使用此種個別讀取方式的技術，係接近自電容型(self-capacitance type)的技術。

例示作為顯示裝置的先前技術之專利文獻3、專利文獻4所揭示的技術均為採用使用X方向的配線與Y方向的配線之互電容型(mutual-capacitance type)，在利用觸控感測之靜電電容的檢測方式這點上，與第2實施形態大幅相異。又，專利文獻2所揭示的技術中，靜電電容的電容元件CS1，係由具有透光性之屬導電膜的電極ECS、電極COM、及絕緣層所構成。在專利文獻2中，並未揭示在銅配線上積層有黑色介電體之構成。

(第2陣列基板)

其次，參照圖13~圖15，說明關於微型LED顯示裝置200所具備的第2陣列基板201之構造。

圖13係局部地顯示第2實施形態的微型LED顯示裝置200所具備的第2陣列基板201之放大圖，且局部地顯示第3薄膜電晶體68之剖面圖。

圖14係表示搭載於第2實施形態的微型LED顯示裝置200之發光元件(微型LED)之剖面圖，且局部地顯示圖13的符號C的區域之放大圖。

圖15係表示第2實施形態的微型LED顯示裝置200之放大剖面圖，且說明在圖13所示之第3薄膜電晶體68的第3通道層58上所積層之第3源極電極54與第3汲極電極56的積層構造之圖。

構成第2陣列基板201的第2基板202之材料，無須限定於透明基板。例如，作為可適用於第2基板202的基板，係可列舉：玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板、矽、碳化矽、矽鍺等的半導體基板、或者塑膠基板等。第2基板202亦可為透明基板，亦可為不透明的基板或著色的基板。

在第2基板202的表面43上，形成有第4絕緣層47。在第4絕緣層47上，依序積層有以覆蓋第3薄膜電晶體68、第4絕緣層47及第3薄膜電晶體68的方式形成的第3絕緣層148、以與第3薄膜電晶體68的第3通道層58對向的方式形成於第3絕緣層148上的第3閘極電極55、以覆蓋第3絕緣層148及第3閘極電極55的方式形成的第6絕緣層49、及以覆蓋第6絕緣層49的方式形成的第1平坦化層96。

在第1平坦化層96、第6絕緣層49、及第3絕緣層148，於與第3薄膜電晶體68的第3汲極電極56對應的位置，形成有接觸孔93。又，在第1平坦化層96上，於與第3通道層58對應的位置形成有堤壩(bank)94(參照圖13)。在剖面視圖中，於彼此相鄰的堤壩94間的區域，亦即在平面視圖中被堤壩94所包圍的區域，以覆蓋第1平坦化層96的上面、接觸孔93的內部、及第3汲極電極56的方式形成有反射電極89(畫素電極)。此外，反射電極89亦可不形成在堤壩94的上面。反射電極89係隔介導電性接合層77而與發光元件CHIP的下部電極88電性連接。

以埋住接觸孔93的內部之方式，且以覆蓋反射電極89及發光元件CHIP的方式，形成有第2平坦化層95。在第2平坦化層95上，形成有被稱為ITO的透明導電膜76，在透明導電膜76(與第2電源線52同義)，連接有構成發光元件CHIP的上部電極87。再者，在透明導電膜76上形成有輔助導體75，透明導電膜76係與輔助導體75電性連接。又，在透明導電膜76的表面，以覆蓋輔助導體75的方式形成有密封層109(接著層)。輔助導體75係在平面視圖中，用以使透明導電膜76的電阻值減少的導體。

以堤壩94的材料而言，可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚醛清漆酚等的有機樹脂。亦可在堤壩94，進一步積層氧化矽、氮氧化矽等的無機材料。

以第1平坦化層96及第2平坦化層95的材料而言，亦可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯環丁烯樹脂、聚醯胺樹脂等。也可使用低介電常數材料(low-k材料)。

此外，為了提升可視性，第1平坦化層96、第2平坦化層95、密封層109的任一者亦可具有光散射功能。

在圖13及圖15所示的接觸孔93中，反射電極89係與第3汲極電極56(第4配線)接觸。反射電極89具備導電性金屬氧化物層作為上層，第3汲極電極56與導電性金屬氧化物層係接觸。

如圖15所示，反射電極89具有銀合金被導電性金屬氧化物層所夾持的3層構成。反射電極89的導電性金屬氧化物層及第3汲極電極56的導電性金屬氧化物層的每一者係由導電性金屬氧化物形成，可形成歐姆接觸。

假使在圖15所示的構成中，在接觸孔93內與反射電極89接觸的面為經氧化的銅表面、或鋁的情況，難以獲得歐姆接觸。鋁對於ITO等導電性金屬氧化物的物理密接性不足。在第2實施形態的微型LED顯示裝置200中所採用的構成，可提供能夠如上述進行歐姆接觸的配線構造。

(發光元件CHIP的構造)

本實施形態中，發光元件CHIP係作用為顯示功能層之垂直型發光二極體，且設置於位於第2基板202上的複數個畫素的每一者。

發光元件CHIP係具有依序積層有上部電極87、n型半導體層90、發光層92、p型半導體層91及下部電極88之構造。換言之，發光元件CHIP係在下部電極88上，依序積層有p型半導體層91、發光層92、n型半導體層90及上部電極87之構成。如圖13所示，使用於LED發光的電極係形成於不同的面，且形成於彼此對向的面。又，在與以成為彼此平行的方式積層之n型半導體層90及p型半導體層91的每一者對向之面的外側，配置有上部電極87及下部電極88。將具有此種構造的發光元件CHIP在本實施形態中稱為垂直型發光 二極體。在剖面視圖中，LED構造為角錐形狀等非典型類型的情況，未包含於本發明的垂直型發光二極體。在LED構造中電極以排列於單側的面之方式形成的構造、或者電極以排列於水平方向的方式形成的構造係稱為水平型發光二極體。

如圖14所示，在發光元件CHIP上，透明導電膜76係與上部電極87重疊且電性連接。發光元件CHIP的角部74係被第2平坦化層95所覆蓋。在發光元件CHIP上，形成有第2平坦化層95與上部電極87重疊的重疊部71。由於在上部電極87的兩端形成有重疊部71，所以在上部電極87上，第2平坦化層95具有凹部形狀。

在圖14中，為了減少透明導電膜76斷線的風險，形成於上部電極87上的第2平坦化層95具有角度θ的錐形(taper)。沿著第2平坦化層95的錐形面，形成有透明導電膜76。

具體而言，重疊部71係在角部74位於透明導電膜76與上部電極87之間，例如，以5°至70°的角度θ相對於上部電極87的面傾斜。如此般藉由重疊部71具有傾斜，可防止透明導電膜76的斷線。

發光元件CHIP的上面78(表層)係成為從第2平坦化層95突出而沒有與第2平坦化層95重疊的狀態時，亦即，在未形成有重疊部71的狀態下，會有透明導電膜76容易斷線，發光元件CHIP產生點亮不良之虞。

關於形成具有如上述的凹部形狀之第2平坦化層95的方法、或形成與發光元件CHIP重疊的重疊部71之方法，係採用周知的光微影。再者，除了周知的光微影方法外，亦可適用乾蝕刻技術。

發光元件CHIP的形狀，係可適用例如在平面視圖中，1邊的長度為3μm至500μm的正方形形狀。惟，亦可適用正方形或矩形以外的形狀。或者，亦可將1邊的大小設為500μm以上。又，在平面視圖中，在由第3閘極配線69與第3源極配線66(參照圖16)所劃分的畫素，可安裝1個或2個以上的發光元件。關於發光元件CHIP的安裝，例如可使正方形形狀的發光元件CHIP的朝向以90度單位隨機旋轉來安裝。藉由隨機安裝，可減輕由LED結晶成長之些微的參差不齊所產生之畫面整體的色斑、亮度不均。

以下部電極88的構成材料而言，係可適用銀、銀合金、鋁、鋁合金。再者，關於下部電極88的構成，係如後述，亦可適用藉由導電性金屬氧化物層夾持銀或銀合金層之構成。亦可在下部電極88之構成的一部分，導入包含Ti層、Cr層、Pt層、AuGe層、Pd層、Ni層、TiW層、Mo層等的金屬層、或上述導電性金屬氧化物層的多層構成。此外，藉由在平面視圖中減少下部電極88的面積比例，可實現半透射型或透射型顯示裝置。

上部電極87宜為包含由導電性金屬氧化物形成的層之構成。尤其，較佳為至少上部電極87的表層 是由導電性金屬氧化物形成。再者，較佳為構成上部電極87的表層的導電性金屬氧化物，係與由導電性金屬氧化物構成的導電層電性連接。

接合層77係可適用例如在150℃至340℃的溫度範圍內，使發光元件CHIP的下部電極88與反射電極89熔接(fusion welding)，並可進行電性連接的導電性材料。此導電性材料，亦可將銀、碳、石墨等的導電性骨材(conductive filler)分散於熱流動性樹脂。或者，可使用In(銦)、InBi合金、InSb合金、InSn合金、InAg合金、InGa合金、SnBi合金、SnSb合金等、或此等金屬的3元系、4元系之低熔點金屬，形成接合層77。

此等低熔點金屬，由於對上述導電性金屬氧化物的濡濕性佳，所以可在進行下部電極88與反射電極89之大致的對準後，使下部電極88與反射電極89自動對準地熔接。關於熔接所需的能量，係可使用熱、加壓、電磁波、雷射光或此等與超音波的併用等各種能量。此外，在垂直型發光二極體產生接合不良的情況下，會有容易進行修復(repair)之優點。在熔接時，藉由縮小下部電極88及反射電極89、與加熱熔融之接合層77的接觸角(濡濕性)，利用自動對準(self-alignment)，可進行發光二極體(發光元件CHIP)的對位。在下部，電極排列於同一方向的水平型發光二極體中，在各個二極體的接合檢查難以進行的情況、與修復(不良二極體的交換等)時，會有電極容易短路的不良情況。在此觀點下，較佳係使用垂直型發光二極體。接合層77係可在真空成膜等 等膜形成後，利用周知的光微影方法、或剝離(lift-off)的手段來形成圖案。

(第3薄膜電晶體)

圖13及圖15係表示具有被使用作為與反射電極89(畫素電極)連接的第3薄膜電晶體68之頂閘極構造之薄膜電晶體(TFT)的構造的一例。第3薄膜電晶體68的構造亦可適用於後述的第4薄膜電晶體67。

第3薄膜電晶體68係具有在第3通道層58上積層有第3源極電極54及第3汲極電極56的構成。具體而言，第3薄膜電晶體68係具備：與第3通道層58的一端(圖15之第3通道層58的左端)連接之第3汲極電極56；與第3通道層58的另一端(圖15之第3通道層58的右端)連接之第3源極電極54；以及隔介閘極絕緣層(第3絕緣層148)而與第3通道層58對向配置之第3閘極電極55。

第3閘極電極55係具有與圖6所示之導電層7同樣的構成。亦即，第3閘極電極55係具有金屬層5(合金層)被導電性氧化物層4夾持而成的3層構成。

在第3薄膜電晶體68的構成中，形成有重疊部161及重疊部162，該重疊部161係第3通道層58與第3源極電極54接觸的界面，該重疊部162係第3通道層58與第3汲極電極56接觸的界面。在第3通道層58與導電性氧化物層4的界面之接觸電阻小，可獲得歐姆接觸。由於導電性氧化物層4的導電率高，所以實質 上高遷移率的導電性金屬氧化物係形成於第3通道層58上。結果，可使電晶體特性提升。圖15中，導電性氧化物層4係可發揮第3通道層58的高遷移率半導體層的角色。

如後述，第3通道層58係由氧化物半導體構成，並與屬閘極絕緣層的第3絕緣層148接觸。第3薄膜電晶體68係驅動發光元件CHIP。

又，在圖13、圖15所示的第3通道層58的重疊部161、162的剖面、圖示第3源極電極54、第3汲極電極56及第3閘極電極55之每一者的剖面圖中，未形成有錐形面。為了避免斷線等，較佳為在構成第3薄膜電晶體68的電極或通道層，形成有錐形面(傾斜面)。

圖13係表示構成第3薄膜電晶體68的第3通道層58、第3源極電極54及第3汲極電極56形成於第4絕緣層47上之構造，但本發明不未限定此種構造。亦可直接在第2基板202上形成第3薄膜電晶體68，而不設置第4絕緣層47。此外，亦可應用底閘極構造的薄膜電晶體。

圖13所示的第3源極電極54及第3汲極電極56，係在同一步驟中同時形成。又，第3源極電極54及第3汲極電極56係具備具有相同構成的導電層。亦即，在第2實施形態中，關於第3源極電極54及第3汲極電極56的構造，均採用以導電性氧化物層夾持銅或銅合金層而成的3層構成。此外，關於第3源極電極54及第3汲極電極56的構造，可採用鈦/鋁合金/鈦、鉬/ 鋁合金/鉬等的3層構造。在此，鋁合金係以鋁-釹為代表的合金。

為了獲得第3薄膜電晶體68之臨界值電壓(Vth)的穩定化、或穩定的常關式(normally off)的電晶體特性，亦可設置背閘極電極。背閘極電極係可藉由以與圖13所示的第3閘極電極55對向的方式，在第3通道層58的相反側，例如在第4絕緣層47與第2基板202的界面，將金屬膜圖案化，來形成背閘極電極。藉由以金屬膜形成背閘極電極，可防止外部光朝第3通道層58射入，而可獲得穩定的「正(plus)」的Vth。此外，通常在背閘極電極施加負的電壓。藉由形成於第3閘極電極55與背閘極電極之間的電場，可將第3通道層58電性包圍。藉由此電場，可加大第3薄膜電晶體68的汲極電流，可進一步縮小第3薄膜電晶體68之截止電流(off current)的漏電流。因此，對於第3薄膜電晶體68所要求的汲極電流，可縮小第3薄膜電晶體68的相對大小，可提升作為半導體電路的積體度。

具備以氧化物半導體形成的通道層之薄膜電晶體由於漏電流極少，故掃描訊號或影像訊號輸入後的穩定性高。具備以多晶矽半導體形成的通道層之薄膜電晶體，與氧化物半導體的電晶體相比較，為大2位數以上的漏電流。由於此漏電流少者有助於高精度的觸控感測，所以是較佳的。

可將氧化物半導體的代表性複合氧化物之IGZO(氧化銦和氧化鋅和氧化鎵)，適用於本實施形態的 薄膜電晶體的通道層。稱為IGZO的氧化物半導體，係藉由濺鍍等真空成膜一次形成。氧化物半導體成膜後，也一次性地進行TFT等圖案形成後的熱處理。因此，關於通道層之電氣特性(例如Vth)的偏差極少。LED的驅動由於會抑制其亮度的偏差，所以必須將薄膜電晶體的Vth偏差抑制在小範圍。惟，稱為IGZO的氧化物半導體，為了確保結晶化所致之可靠性，故多以400℃至700℃的溫度範圍(高溫退火)進行熱處理。在液晶顯示裝置等的製造步驟中，於此熱處理時，多會發生銅的擴散，且銅配線的導電率會大幅惡化。

超過350℃的退火，會有增長銅的擴散，且依情況造成氧化物半導體特性劣化之可能性。在銅配線為Mo/Cu、Ti/Cu的習知構成中，會有在超過400℃的熱處理中產生銅與鈦等的相互擴散，而使銅配線的電阻係數惡化之情況。

可適用能夠在180℃~340℃的溫度範圍下進行低溫退火之以氧化銦與氧化銻兩種氧化物為主的複合氧化物之氧化物半導體。再者，構成第3通道層58的氧化物半導體，係可使氧化鈰包含於氧化物半導體中。此時，當未計數氧之元素的合計設為100at%時(金屬元素換算)，為0.2at%以上10at%以下的鈰量。更具體而言，氧化物半導體係包含具有氧化銦、氧化銻、和具有比氧化銦及氧化銻之每一者的量還少量的氧化鈰之複合氧化物，且當未計數氧之元素的合計設為100at%時，銦及銻之各者的量為40at%以上。例如，當在此氧化物半導體 中未計數氧之元素的設為100at%時，銦及銻之各者的量為48at%，鈰的量為4at%。此外，氧化銻或氧化鈰係與氧化鎵或氧化銦不同，可便宜地取得，故產業價值高。

為了調整氧化物半導體的電氣特性或遷移率，亦可在第3通道層58的厚度方向，例如改變氧化銦濃度、氧化鈰的濃度。或者，亦可使用氧化鈰的濃度不同的複數層來形成第3通道層58。或者，為了擴大源極電極等的濕式蝕刻加工性，藉由使第3通道層58的表面層的組成富含氧化鈰，可提高第3通道層58的耐酸性。雖然也可在第3通道層58上積層蝕刻阻止層，但因含有氧化鈰的複合氧化物薄膜在180℃以上的退火下會成為耐酸性高的膜，所以不需要蝕刻阻止層之積極的插入，可省去蝕刻阻止層形成步驟。此耐酸性亦可藉由提高複合氧化物膜中之氧化鈰的濃度而獲得。

氧化物半導體層包含氧化錫的情況亦與上述同樣。在包含氧化銦作為主材的複合氧化物中，藉由提升氧化錫的濃度，複合氧化物的耐酸性得以提升。與氧化物半導體層包含氧化鈰的情況同樣，藉由進行180℃以上的退火，可進一步提升耐酸性。在含有氧化銦作為主材的複合氧化物中，添加有氧化鈰與氧化錫兩者的情況也是同樣，可提升耐酸性，可不需要蝕刻阻止層。

此外，此退火溫度亦可在180℃至340℃的範圍，更佳係為比200℃更高的溫度。藉由在形成源極電極等的圖案之前，例如實施220℃左右的預退火，可提升氧化物半導體層(複合氧化物膜)對蝕刻劑的耐受 性。此預退火亦可在源極電極形成用的導電層成膜前實施。

(發光二極體元件的驅動)

圖16係具備驅動微型LED之薄膜電晶體的代表性電路圖。在第2實施形態中，作為發光二極體元件，係例示了發光元件CHIP。複數個畫素PX係配置成矩陣狀。以下，有時將畫素PX記載為畫素開口部PX。

此外，圖16所示的電路圖亦可適用於後述之第3實施形態的有機EL顯示裝置300。於此情況，可使用有機EL層作為發光二極體元件。

圖16中，示意地顯示複數個畫素PX，各畫素PX係由屬於影像的訊號線之源極配線66(第3源極配線)、與屬於掃描線的閘極配線69(第3閘極配線)所劃分之畫素開口部PX。

第3薄膜電晶體68係隔介第3源極電極54而與第1電源線51連接。第1電源線51係供給電力至發光元件86(發光元件CHIP)的電源線。第2電源線52係隔介透明導電膜76及輔助導體75，而與構成發光元件86的上部電極87連接。第2電源線52係維持定電位，例如亦可與地面(框體等)接地。輔助導體75係可使用導電性良好的金屬配線，且可形成於避開畫素開口部(畫素PX)的位置。圖13所示的輔助導體75係作成導電性金屬氧化物與銅合金與導電性金屬氧化物的積層構成。藉由在輔助導體75之構成的一部分使用熱傳導性高 的銅或銅合金，可幫助發光二極體元件散熱，而可獲得穩定的發光。

如圖16所示，在由源極配線66和閘極配線69所劃分的畫素PX(畫素開口部)內，配置有第3薄膜電晶體68、第4薄膜電晶體67、發光元件86、電容元件79等。

第4薄膜電晶體67係與源極配線66和閘極配線69電性連接。第3薄膜電晶體68係與第4薄膜電晶體67及第1電源線51電性連接。第3薄膜電晶體68係接收來自第4薄膜電晶體67的訊號而驅動發光元件86，該發光元件86為垂直型發光二極體。第3薄膜電晶體68的第3閘極電極55係隔介電容元件79，而與第1電源線51連接。第3薄膜電晶體68及第4薄膜電晶體67係構成薄膜電晶體陣列。

圖16係表示包含第1電源線51在內，配設於第2基板202的表面43之主要電性要素。配列成矩陣狀的複數個畫素PX係形成有顯示裝置的有效顯示區域。除了圖16所示的薄膜電晶體67、68之外，亦可進一步將進行電容的重置(reset)處理的薄膜電晶體等另外設置作為切換元件。於此情況，進行重置處理的切換元件係與形成於第2基板202的表面43上之重置訊號線連接。

閘極配線69係與包含移位暫存器的掃描驅動電路82(閘極訊號切換電路)連接。源極配線66係與包含移位暫存器、視訊線(video line)、類比開關(analog switch)的源極訊號電路81(源極訊號切換電路)連接。源極訊號電路81及掃描驅動電路82，係接收來自顯示控制部的訊號以控制發光元件86，該發光元件86為顯示功能層。

本實施形態中，第1電源線51及源極配線66係延伸於Y方向(第2方向)。閘極配線69係延伸於x方向(第1方向)。

此外，本實施形態中，並未限定源極配線66、閘極配線69、第1電源線51及第2電源線52的位置關係。

藉由一個畫素PX內之薄膜電晶體個數、或輔助導體75的朝向，也可改變透明導電膜76之圖案的朝向。

在複數個畫素PX的每一者中，當接收到來自閘極配線69的閘極訊號及來自源極配線66的影像訊號而使第4薄膜電晶體67成為導通(on)時，來自作用為切換電晶體之第4薄膜電晶體67的訊號(來自汲極電極的輸出)會被輸出至第3閘極電極55。亦即，導通的訊號會被輸入至供給電力至畫素PX之第3薄膜電晶體68的第3閘極電極55。作用為驅動電晶體的第3薄膜電晶體68係接收來自第3閘極電極55的訊號，將電源從第1電源線51供給至發光元件86。此時，電流經由第3薄膜電晶體68的第3通道層58，從第1電源線51被供給至發光元件86，畫素PX(發光元件86)依據該電流量而發光。

(第3實施形態)

(有機EL顯示裝置)

圖17係表示本發明第3實施形態的顯示裝置之圖，局部地表示適用有第3黑色矩陣基板303之有機EL顯示裝置300之剖面圖。

圖18係在第3實施形態的有機EL顯示裝置300中，搭載有機EL層之第3陣列基板301的局部剖面圖。

有機EL顯示裝置300係以將第3黑色矩陣基板303、與具備有機EL層80的第3陣列基板301對向的方式貼合。第3黑色矩陣基板303具備有包含紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B之彩色濾光片。紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B係設置於光吸收層8的開口部。

第3黑色矩陣基板303的其他構成，係與第1實施形態中所說明的黑色矩陣基板100相同。關於包含發光層92的有機EL層80，將容後詳述。

其次，說明關於有機EL顯示裝置300的構造。

作為第3陣列基板301的第3基板302，不須限定於透明基板，例如作為可適用的基板，可列舉：玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板、矽、碳化矽或矽鍺等的半導體基板、或者塑膠基板等。

在第3陣列基板301的第3基板302，形成有第4絕緣層47。在第4絕緣層47上，依序積層有：第5薄膜電晶體70、以覆蓋第4絕緣層47及第5薄膜 電晶體70的方式形成的第5絕緣層248、以與第5薄膜電晶體70的第3通道層58對向之方式形成於第5絕緣層248上的第5閘極電極155、以覆蓋第5絕緣層248及第5閘極電極155的方式形成的第6絕緣層49、以及形成於第6絕緣層49上的第1平坦化層96。

在第1平坦化層96、第6絕緣層49及第5絕緣層248上，於與第5薄膜電晶體70的第5汲極電極156對應的位置形成有接觸孔93。又，在第1平坦化層96上，於與第3通道層58對應的位置形成有堤壩94。在剖面視圖中於彼此相鄰的堤壩94間的區域，亦即在平面視圖中被堤壩94所包圍的區域，以覆蓋第1平坦化層96的上面、接觸孔93的內部及第5汲極電極156之方式形成有下部電極189(畫素電極)。此外，下部電極189亦可不形成於堤壩94的上面。

再者，以覆蓋下部電極189、堤壩94及第1平坦化層96的方式形成有電洞注入層191。在電洞注入層191上，依序積層有發光層92、上部電極87及密封層195。

下部電極189係如後述，具有銀或銀合金層被導電性氧化物層所夾持之構成。

上部電極87係為例如膜厚11nm的銀合金層被膜厚40nm的複合氧化物所夾持而成的透明導電膜。下部電極88係具有膜厚250nm的銀合金層被膜厚30nm的複合氧化物所夾持之構成。此外，較佳設用：將上述複合氧化物層適用於導電性金屬氧化物層，將銀合金層的膜厚設 定在例如9nm至15nm的範圍，藉由導電性金屬氧化物層夾持有銀合金層之3層積層構造。於此情況，可實現高穿透率的透明導電膜。

又，亦可採用將上述複合氧化物層適用於導電性金屬氧化物層，將銀合金層的膜厚設定在例如100nm至250nm的範圍內、或300nm以上的膜厚，藉由導電性金屬氧化物層夾持有銀合金層之3層積層構造。於此情況，可實現相對於可見光具有高反射率之反射電極。

作為堤壩94的材料，係可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚醛清漆酚樹脂等的有機樹脂。亦可在堤壩94，進一步積層氧化矽、氮氧化矽等的無機材料。

作為第1平坦化層96的材料，亦可使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯環丁烯樹脂、聚醯胺樹脂等。也可使用低介電常數材料(low-k材料)。

此外，為了使可視性提升，第1平坦化層96、密封層109或第3基板302的任一者亦可具有光散射的功能。或者，亦可在第3基板302的上方形成有光散射層。

由於第5薄膜電晶體的構造係與第2實施形態同樣，所以省略說明。

(第4實施形態)

(液晶顯示裝置)

圖19係表示本發明第4實施形態的顯示裝置之圖，係局部地表示適用了第4黑色矩陣基板403的液晶顯示裝置400之剖面圖。

圖20係表示具備有驅動適用於第4實施形態的顯示裝置的液晶層之薄膜電晶體的代表性電路圖。

圖21係局部地表示採用習知的水平配向液晶(FFS模式)之液晶顯示裝置的剖面圖，說明在畫素電極與共通電極之間施加液晶驅動電壓時之等位線的狀況之剖面圖。

圖22係局部地表示採用習知的水平配向液晶(FFS模式)之液晶顯示裝置的剖面圖，說明在對向之基板的透明樹脂層上配設有透明電極時之等位線的狀況之剖面圖。

液晶顯示裝置400係具有隔介液晶層60貼合有第4黑色矩陣基板403之形成有感應器單元SU的第2面2、與第4陣列基板401的構成。

圖19中省略了包含偏光板的光學薄膜、配向膜、背光單元等的圖示。又，一般的液晶顯示裝置中，薄膜電晶體等的主動元件為周知，故亦省略了薄膜電晶體的圖示。

第4黑色矩陣基板403係具有與第3實施形態的第3黑色矩陣基板303同樣的構成。在光吸收層8的開口部之每一者，配設有紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B的彩色濾光片。

本實施形態中，液晶層60係使用被稱為FFS方式的水平配向液晶，惟本實施形態並不限定於水平配向或FFS驅動。亦可採用垂直配向的液晶，並以縱向電場(施加在液晶層的厚度方向之驅動電壓)驅動此液晶。

驅動液晶層60的畫素電極及共通電極，均藉由將透明導電膜圖化成電極形狀而形成。

如圖20所示，在紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B的每一者，各配設有1個作為第6薄膜電晶體171的主動元件。液晶在圖20中記載為電容63。第6薄膜電晶體171係以從掃描訊號電路72延伸的閘極配線164、和從影像訊號電路73延伸的源極配線165驅動。

上述的專利文獻2或專利文獻3揭示了使用透明導電性氧化物或具有透光性的導電膜(以下，稱為透明電極)作為觸控感測之液晶顯示裝置。在專利文獻2或專利文獻3所揭示的觸控感測中，藉由配置成與觸控感測對向的陣列基板，來驅動液晶層。換言之，使用於觸控感測的透明電極係成為與液晶層大致相接的構造。

近年來，作為液晶方式，從視角、對比、響應性的觀點來看，主要係採用稱為FFS(或IPS)的水平配向液晶方式。

作為一般的構成，已知有圖21所示的FFS式液晶顯示裝置700。液晶顯示裝置700係具有藉由陣列基板605與彩色濾光片基板500夾持有液晶層607之構造。

陣列基板605具備：形成於基板606上的絕緣層604、形成於絕緣層604上的共通電極602、形成於共通電極602上的絕緣層603、及形成於絕緣層603上的畫素電極601。

在與陣列基板605對向的彩色濾光片基板500中，於透明基板501上，積層有由不導電的材料(非導體)所形成的彩色濾光片CF、透明樹脂層614等。此外，在圖21所示的例子中，省略了配向膜的圖示。

在液晶顯示裝置700的陣列基板605中，藉由施加於畫素電極601與共通電極602之間的電壓，來驅動液晶層607。此時，如圖21所示，表示產生自畫素電極601的電場之等位線609，係以貫通液晶層607的方式從畫素電極601朝彩色濾光片CF延伸，液晶層607之水平配向的液晶係以等位線609為中心水平地旋轉，液晶顯示裝置700係進行標準的顯示。

另一方面，如圖22所示，作為FFS方式的液晶顯示裝置，已知有液晶顯示裝置800，該液晶顯示裝置800係具備以覆蓋透明樹脂層614的方式具有透明電極612之彩色濾光片基板500。透明電極612係被使用作為觸控感測的驅動電極或檢測電極。

在液晶顯示裝置800中，於透明電極612與畫素電極601之間配置有液晶層607。此外，透明電極612形成於彩色濾光片基板500這點，液晶顯示裝置800係與液晶顯示裝置700不同。液晶顯示裝置800所具備的其他構成係與液晶顯示裝置700相同。

如圖22所示，在透明電極612形成於彩色濾光片基板500的構成中，會對FFS方式的液晶驅動產生阻礙。朝彩色濾光片基板500而從畫素電極601延伸的等位線610，無法通過透明電極612，該透明電極612為導電膜。因此，如圖22所示，等位線610的形狀係成為以等位線610被關閉在彩色濾光片基板500與陣列基板605之間的方式變形的形狀。在具有此種形狀的等位線610中，無法進行圖21所說明之以等位線609為中心水平地旋轉之標準的液晶旋轉，作為液晶顯示裝置無法確保充分的穿透率。

此外，當手指等具有電荷的指示器接觸彩色濾光片基板500的顯示面時，水平配向的液晶分子會有朝指示器立起的情況。液晶分子在分子的長軸方向(立起的方向)與短軸方向，介電常數不同，顯示畫素的電容會改變。因此，將具有包含顯示畫素的大小的透明電極作為觸控感測的電容元件(驅動電極、檢測電極)使用時，此顯示畫素的電容變動會成為觸控的電容變動(雜訊)。

上述之專利文獻2、專利文獻3所揭示的技術，係伴隨此種雜訊產生的風險。因此，專利文獻2、專利文獻3所揭示的觸控感測，在適用於FFS方式的液晶顯示裝置時會有上述的問題。

相對地，在第4實施形態的第4黑色矩陣基板403中，相當於畫素的大小之透明電極未設置於開口部9的構造是可能的。因此，不會有如上述般液晶分 子朝透明電極立起的情況。再者，在專利文獻2、專利文獻3中可成為問題之顯示畫素的電容變動也不會發生。第4實施形態的第4黑色矩陣基板403不僅可適用於FFS方式的液晶顯示裝置，也可適用於其他的顯示裝置。再者，在上述的實施形態中，亦未使用透明電極作為觸控的電容元件。

第4實施形態中，由於在與紅色畫素R、綠色畫素G及藍色畫素B之每一者的彩色濾光片的液晶層60相接的面，不存在透明電極等的導電性構件(導體)，不會對藉FFS方式驅動之液晶層60的穿透率帶來大的不良影響，可進行高穿透率的液晶顯示。

上述實施形態的黑色矩陣基板或具備此黑色矩陣基板的顯示裝置，可進行多種應用。關於可適用上述實施形態之顯示裝置的電子機器，可列舉：行動電話、行動式遊戲機、行動資訊終端、個人電腦、電子書、視訊攝影機、數位相機、頭戴式顯示器、導航系統、音響再生裝置(汽車音響、數位聲訊播放機等)、複印機、傳真機、印表機、複合式印表機、自動販賣機、自動櫃員機(ATM)、個人認證設備、光通訊機器、IC卡等的電子裝置。上述的各實施形態可自由組合使用。

說明本發明的較佳實施形態，已說明如上述，但應當理解此等形態乃係本發明的例示形態，不應考慮作為限定的形態。可在不脫離本發明的範圍下進行追加、省略、置換及其他的變更。因此，本發明不應被看作受前述的說明限定，而係由請求的範圍所規定。

Claims (12)

1. 一種黑色矩陣基板，其具備：透明基板，係具有第1面和第2面；黑色介電體層，係設置於前述第2面上；第1絕緣層，係設置於前述黑色介電體層上；第1導電層，係包含設置於前述第1絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第1導電圖案；第2絕緣層，係設置於前述第1導電圖案上；氧化物半導體層，係設置於前述第2絕緣層上；第2導電層，係包含設置於前述氧化物半導體層及前述第2絕緣層上，且具有金屬層或合金層被導電性氧化物層所夾持而成的構成之第2導電圖案；透明樹脂層，係設置於前述第2導電圖案上；光吸收層，係設置於前述透明樹脂層上；以及第1薄膜電晶體，係具有第1閘極電極、第1源極電極、第1汲極電極、第1通道層及閘極絕緣層；前述黑色介電體層係含有碳，且在從前述第1面觀看的平面視圖中具有完全覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述光吸收層係含有碳，且在從前述第2面觀看的平面視圖中具有完全覆蓋前述第1導電圖案及前述第2導電圖案之構成，前述第1導電圖案的一部分係構成前述第1閘極電極， 前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1源極電極及前述第1汲極電極，前述氧化物半導體層的一部分係構成前述第1通道層，前述第1導電圖案的一部分係構成驅動前述第1薄膜電晶體之掃描線，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第1薄膜電晶體的輸出線，前述第1導電圖案的一部分係構成與前述第1閘極電極連接之電容圖案，前述電容圖案係在平面視圖中具備1個以上的第1開口部，前述第2絕緣層的一部分係構成前述閘極絕緣層。
2. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中具備第2薄膜電晶體，其具有與前述第1閘極電極電氣連接的第2閘極電極、第2源極電極、與前述第2閘極電極電氣連接的第2汲極電極、第2通道層、及閘極絕緣層，前述第1導電圖案的一部分係構成前述第2閘極電極，前述第2導電圖案的一部分係構成前述第2源極電極及前述第2汲極電極，前述氧化物半導體層的一部分係構成前述第2通道層，前述第2絕緣層的一部分係構成前述第2薄膜電晶體的前述閘極絕緣層。
3. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中在平面視圖中，前述掃描線係與第1方向平行地延伸，前述輸出線係與前述第1方向正交的第2方向平行地延伸，前述電容圖案係配設在由前述掃描線與前述輸出線所劃分的區域內。
4. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中前述第1開口部係具有矩形或平行四邊形的形狀之開口部，前述黑色介電體層及前述光吸收層的每一者係具有與前述開口部相似之矩形或平行四邊形的第2開口部，前述第2開口部的中心位置係與前述第1開口部的中心位置重疊。
5. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中前述黑色介電體層係為包含碳、與至少由金屬氧化物所構成的介電體微粒子之樹脂分散體。
6. 如請求項5之黑色矩陣基板，其中由前述金屬氧化物所構成的介電體至少包含：選自從鎂橄欖石、氧化鋁及氧化鈦所構成的群組之1者以上之順電的微粒子。
7. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中前述黑色介電體層係包含：碳；以及至少選自從氧化鈦、氮化鈦及氮氧化鈦所構成的群組之1者以上的微粒子。
8. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中前述黑色介電體層係由碳濃度不同的2層樹脂分散體所構成，前述2層樹脂分散體中的至少任一樹脂分散體係包含由金屬氧化物所構成的介電體。
9. 如請求項1之黑色矩陣基板，其中前述導電性氧化物層係包含氧化銦。
10. 如請求項1或2之黑色矩陣基板，其中前述氧化物半導體層係包含：氧化銦；和氧化銻及氧化鉍中的至少任一者。
11. 如請求項10之黑色矩陣基板，其中前述氧化物半導體層係包含氧化鈰及氧化錫中的至少任一者。
12. 一種顯示裝置，其特徵為，具備：如請求項1或2之黑色矩陣基板；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；前述黑色矩陣基板的第2面與前述陣列基板的前述基板面係以隔介前述顯示功能層彼此對向的方式貼合而成。

Images