特許 5765443 表示装置用基板および表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5765443

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】表示装置用基板および表示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20150730BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20150730BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20150730BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 490

   G06F3/041 495

   G06F3/044 124

   G09F9/30 349Z

   G09F9/00 366A

【請求項の数】17

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-556708(P2013-556708)

(86)(22)【出願日】2013年10月24日

(86)【国際出願番号】JP2013078760

(87)【国際公開番号】WO2014203418

(87)【国際公開日】20141224

【審査請求日】2014年2月19日

(31)【優先権主張番号】特願2013-128310(P2013-128310)

(32)【優先日】2013年6月19日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】木村 幸弘

(72)【発明者】

【氏名】福吉 健蔵

【審査官】 三森 雄介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１９９０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９８６８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１−３／０４４

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０９Ｆ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視で全体矩形の表示部を有する透明基板と、
前記表示部に設けられ、複数の画素開口部を有し、前記透明基板に沿う第１方向に並列配置して互いに電気的に独立した複数の部分パターンを有する低反射電極と、
前記低反射電極上に積層された第１の透明樹脂層と、
前記第１の透明樹脂層上に積層され、前記透明基板に沿いかつ前記第１方向と直交する第２方向に並列配置された複数の部分パターンを有する透明電極と、
前記透明電極の前記部分パターン上に積層された第２の透明樹脂層と
を備える表示装置用基板。

【請求項2】

前記低反射電極は、前記表示部上に、黒色色材を含む第１の光吸収性樹脂層と、アルカリ耐性を有する金属膜と、をこの順で積層した構成である請求項１に記載の表示装置用基板。

【請求項3】

前記低反射電極は、前記金属膜上に、黒色色材を含む第２の光吸収性樹脂層をさらに積層した構成である請求項２に記載の表示装置用基板。

【請求項4】

前記第１の光吸収性樹脂層の透過測定による光学濃度が、１μｍの単位膜厚あたり０．４から１．８の範囲にあり、
前記第１の光吸収性樹脂層の膜厚が０．１μｍから０．７μｍの範囲にあり、
前記低反射電極の膜厚が１μｍを超えない請求項２又は請求項３に記載の表示装置用基板。

【請求項5】

前記金属膜を形成する金属が、銅合金である請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項6】

前記銅合金に含まれる合金元素が、マグネシウム、カルシウム、チタン、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、ベリリウム、ニッケルから選択される１以上の元素である請求項５に記載の表示装置用基板。

【請求項7】

前記黒色色材が、カーボンである請求項２又は請求項３に記載の表示装置用基板。

【請求項8】

前記表示部の外周に、前記低反射電極に電気的に接続された端子部が具備され、
前記端子部は、前記低反射電極の前記部分パターンを延線して前記金属膜を露出させたベース端子と、前記ベース端子に重畳されたカバー端子と、を具備する請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項9】

前記透明電極の前記部分パターン上に、前記透明電極の抵抗率よりも小さい抵抗率を有する補助導体が具備されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項10】

前記画素開口部には、赤層で形成された赤画素、緑層で形成された緑画素、及び青層で形成された青画素のいずれかが具備され、
前記赤画素、前記緑画素、及び前記青画素は、前記透明基板と前記第１の透明樹脂層との間に、平面視で隣接して配設される請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項11】

前記第１の透明樹脂層上には、平面視で前記低反射電極の前記部分パターンに重畳するブラックマトリクスが前記透明電極の前記部分パターンを介して具備されている請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項12】

前記ブラックマトリクスが、有機顔料を色材とする遮光性の黒色層である請求項１１に記載の表示装置用基板。

【請求項13】

前記第２の透明樹脂層上に、透明導電膜である共通電極をさらに具備する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の表示装置用基板。

【請求項14】

前記表示部の外周に、前記低反射電極に電気的に接続された端子部が具備され、
前記端子部には、前記透明電極あるいは前記共通電極を形成する材料と同じ材料で形成され、前記透明電極あるいは前記共通電極から電気的に独立したカバー端子が具備されている請求項１３に記載の表示装置用基板。

【請求項15】

前記透明電極の前記部分パターンがアルミニウム合金による補助導体を具備し、
前記表示部の外周に、前記透明電極に電気的に接続された端子部が具備され、
前記端子部は、前記補助導体を延線したベース端子と、前記共通電極を形成する材料と同じ材料で形成され、前記共通電極から電気的に独立したカバー端子と、を具備する請求項１３又は請求項１４に記載の表示装置用基板。

【請求項16】

請求項２に記載の表示装置用基板を具備する表示装置。

【請求項17】

前記表示装置の表示画面へのポインターの近接または接触にて変化する静電容量を、前記金属膜の前記部分パターンと前記透明電極の前記部分パターンとの間の静電容量の変化として検知するタッチセンシング機能を付与した請求項１６に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、タッチセンシング機能を付与すること等のできる表示装置用基板、および表示装置用基板を具備した表示装置に関わる。加えて、本発明は、例えば、表示装置に好適な低反射で、かつ、透過光の遮光性に優れた低反射電極を具備する表示装置用基板を提供すること等ができる。
本願は、２０１３年６月１９日に出願された特願２０１３−１２８３１０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

近年、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置には、明るい表示や低消費電力化のため、高い開口率が求められている。これらの表示装置では、画素を区分して表示のコントラストを向上させるために、通常、ブラックマトリクスが用いられる。

【0003】

（ブラックマトリクスの遮光性）
表示のコントラストを確保する目的で画素を囲う形で配設されるブラックマトリクスは、遮光性を得るため、通常、ガラスなど透明基板上に、カーボンなどの色材を樹脂に分散させた黒色樹脂で１μｍ以上の厚い膜厚に形成される。特に、複数画素をマトリクス状に配した表示部の周囲の４辺にある額縁部、つまり額縁状のブラックマトリクスには、透過測定での光学濃度にて、５以上、あるいは６以上の高い遮光性が要求される。額縁部からは、バックライトユニットの光が漏れやすく、額縁部には、表示部に形成されたブラックマトリクスよりも高い光学濃度が要求される。

【0004】

この高い遮光性に加えて、ブラックマトリクスには、高画質化や意匠性向上のための低反射率が求められている。しかしながらカーボンなどの色材を樹脂に分散させた黒色樹脂では、カーボン含有量を増やすに付随して反射率が高くなる。
ゆえ、高い遮光性（高い光学濃度）と低反射率、かつ、薄い膜厚のブラックマトリクスを両立させることは困難であった。

【0005】

（ブラックマトリクスの細線化）
携帯電話など小型モバイル機器用の表示装置では、２００ｐｐｉ以上、さらには３００ｐｐｉ以上の高精細化に伴い、ブラックマトリクスの細線化が要求されている。ブラックマトリクスを高精細化することで、画素幅は３０μｍ以下と狭くなることから、ブラックマトリクスの膜厚に起因したカラーフィルタの平坦性の悪化が露呈してきている。３００ｐｐｉ以上の高精細な表示装置のブラックマトリクスは、４μｍ以下の細線である必要がある。

【0006】

なお、例えば、ブラックマトリクスの遮光性を向上させるために、４μｍ以下細線のブラックマトリクスを、フォトリソグラフィを２回行う工程で形成する、つまり、２層のブラックマトリクスを形成することは、アライメントの観点できわめて難しい。２回工程によるブラックマトリクスの形成は、アライメントの誤差のために線幅の変化や表示ムラの発生につながりやすい。

【0007】

（表示装置におけるタッチセンシング機能）
ところで、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に、直接入力する手段として、これら表示装置に静電容量方式のタッチパネルを貼り付ける手段や、表示装置の中にタッチセンシングに対応した素子を設ける手段などがある。後者はインセルと呼称され、このインセルには、静電容量方式や光センサを用いる方式などがある。

【0008】

表示装置自体で指などポインターでの入力可能なインセル方式でのタッチセンシング技術には、静電容量方式が適用されることが多い。この静電容量方式では特許文献１〜４に開示される静電容量を検知するための２組の複数電極群が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】日本国特許第２６５３０１４号公報

【特許文献2】日本国特開２０１０−１６０７４５号公報

【特許文献3】国際公開２０１３／０１８４９５号公報

【特許文献4】日本国特開２０１２−９８６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ここで、特許文献１から４には以下に示すような問題がある。

【0011】

特許文献１には、段落００１８、００１９に開示されているように、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）などの金属による静電容量結合を利用して空間座標を入力できる２組の電極群が開示されている。

【0012】

しかしながら、特許文献１の技術は、多くの欠点を抱えている。段落００１９には、２組の遮光性の電極がブラックマトリクスとしての機能を果たすことが記載されている。遮光性を持つ導電体はＡｌ、Ｃｒ等の金属であると記載されているが、これらの金属は高い反射率を有するため、明るい室内や太陽光のある戸外では反射光が目立ち、表示品位を大きく低下させる。しかも特許文献１においては、表示装置のコントラストを得るために多くの表示装置に適用されている黒色色材を用いた黒色層のパターンおよびカラーフィルタと、前述の２組の電極とについて、表示装置の厚み方向での位置関係が開示されておらず、透過・反射を含むカラー表示についての十分に記載されていない。

【0013】

さらに、Ａｌ（アルミニウム）は、アルカリ耐性がなく、例えば、赤画素、緑画素、青画素のフォトリソグラフィ工程との整合がとり難い。より具体的には、着色感光性樹脂を用いて、赤画素などの着色パターンをアルカリ現像する通常のカラーフィルタ工程では、Ａｌが溶解するため、カラーフィルタ工程への適用が困難である。Ｃｒについては、パターン形成のため、ウエットエッチング工程を採用した場合には、Ｃｒイオンによる環境汚染が懸念され、ドライエッチング工程を採用した場合には、使用するハロゲンガスの危険性などがある。

【0014】

特許文献２には、請求項１および請求項３、図２に示されるように、カラーフィルタ層に導電性遮光部が配設され、カラーフィルタ層と基材との間に第１電極部と第２電極部とが具備されるタッチパネル機能を持つカラーフィルタが提案されている。特許文献２の技術では、段落００６３に記載されているように、導電性遮光部が、酸化クロムである反射防止部とクロムである本体部との２層構成の遮光部、つまり、ブラックマトリクスとして用いられていることが開示されている。

【0015】

しかしながら、酸化クロムおよびクロムは、上記したように、パターン形成のためのウエットエッチング工程ではＣｒイオンによる環境汚染が予想される等、生産への適用は好ましくない。また、酸化クロムとクロムとの２層構成は、光の反射率が低い構成であっても、７％前後で高い反射率であり、導電性も良好ではない。
加えて、特許文献２の請求項３および段落００５８から００６０に記載されるように、タッチ機能を持たせるために、第１絶縁層を介して、別途、第１電極部と第２電極部との２つのレイヤーの電極部を必要としている。

【0016】

以上のように、特許文献２に記載の発明では、導電性遮光部の最適化がなされておらず高い反射率であること、および、電極構成が複雑であり（レイヤー数が多い）好ましい構成と言えない。なお、特許文献２の請求項１に記載されているように、導電性の遮光部は接地され、タッチセンシングの電極として用いられていない。

【0017】

特許文献３は、前記特許文献２と類似した構成であるが、請求項１および請求項２に示されるように、遮光層（ブラックマトリクス）は、導電体であり、かつ、コンタクトホールを介して液晶層側に位置する対向電極と電気的に接続されている。対向電極は、液晶を駆動するための共通電極である。導電体である遮光層と対向電極が電気的につながることで、特許文献３の段落００２６に記載されているように、対向電極の低抵抗化を図り、対向電極に起因するＣＲ時定数を低減する効果を付与している。

【0018】

タッチパネル機能としては、特許文献３の請求項６、請求項７に記載されているように、複数の第１電極と複数の第２電極とを別途、具備している。特許文献３では、請求項８に記載されているように、第１および第２電極の交差する方向を跨ぐように、第１および第２電極を金属配線でブリッジ接続している。特許文献３では、ブリッジ接続のための金属配線が必要で、さらに、コンタクトホール形成が必要なため、かなり複雑な構成となっている。

【0019】

また、遮光層としては、特許文献３の段落００６４に、金属膜、金属化合物および金属シリサイドが例示されていて、遮光層と異なるレイヤーに、タッチセンシング用の検出電極が配設されている。なお、特許文献３には、遮光層を、例えば、０．９％以下の低反射率で形成する技術は開示されていない。

【0020】

特許文献４の請求項１では、ブラックマトリクスを検出電極として用いる技術を開示している。特許文献４の基本概念は、特許文献１に含まれている。このブラックマトリクスは、特許文献４の段落００１９に示されるようにクロムや酸化クロムで構成されている。クロムは、電気抵抗率が高く、タッチセンシング電極としてあまり好ましくない。なお、特許文献４にも、ブラックマトリクスを、例えば、０．９％以下の低反射率で形成する技術は開示されていない。

【0021】

以上のような状況を鑑み、表示装置には、例えば、以下に示す性能が望まれている。
すなわち、静電容量方式における上記２組の複数の電極群は、指などポインターのタッチ時のノイズを減らすために抵抗値が低いことが望まれる。特に、複数の電極群は指などポインターにより近い位置にあり、かつ、検出電極の抵抗値は低いことが要請される。また、検出電極と直交する駆動電極（走査電極）の抵抗値も低いことが望ましい。

【0022】

また、表示装置に適用するための前記複数の電極群は、「低反射率」であるか、あるいは「高透過率」であることが必要である。「低反射率」の要請は、太陽光など明るい外光が表示装置の表示面に入射したときに、前記複数の電極群の光反射率が高いと、大きく表示品位を低下することになる。例えば、アルミニウムやクロムで、少なくとも１組の電極群を形成したときは、外光の反射率が大きく、表示の視認性を損なってしまう。

【0023】

また、上記特許文献１から４に関わる従来の表示装置用基板では、この基板を、例えば、液晶の駆動方式をＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）とする液晶表示装置などに適用したときに、表示装置の透過率を向上させることについて改善の余地もある。

【0024】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は、表示装置の透過率を向上させることができる表示装置用基板、およびこの表示装置用基板を具備する表示装置を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、指などポインターの位置検出についての性能が高く、かつ、抵抗値が小さく低反射率である低反射電極を具備する表示装置用基板および表示装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0025】

本発明に関わる第１の態様の表示装置用基板は、平面視で全体矩形の表示部を有する透明基板と、前記表示部に設けられ、複数の画素開口部を有し、前記透明基板に沿う第１方向に並列配置して互いに電気的に独立した複数の部分パターンを有する低反射電極と、前記低反射電極上に積層された第１の透明樹脂層と、前記第１の透明樹脂層上に積層され、前記透明基板に沿いかつ前記第１方向と直交する第２方向に並列配置された複数の部分パターンを有する透明電極と、前記透明電極の前記部分パターン上に積層された第２の透明樹脂層とを備える。

【0026】

なお、本発明に関わる「低反射電極」では、低反射電極と透明基板との界面で生じる反射率を、光の波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲において、１％以下、あるいは０．９％以下とすることができる。一般的に、黒色色材として高濃度のカーボンを含有する遮光膜は、例えば、膜厚１．５μｍで、光学濃度が４以上のとき、透明基板と反射電極との界面で生じる反射率は２％程度である。

【0027】

ここで、上記表示装置用基板では、前記低反射電極は、前記表示部上に、黒色色材を含む第１の光吸収性樹脂層と、アルカリ耐性を有する金属膜と、をこの順で積層した構成とすることができる。本発明に関わる「低反射電極」は、例えば、表示装置の裏面に位置するバックライトユニットから出射された光である透過光を、低反射電極の構成に含まれる金属膜でほぼ完全に遮光できるので、低反射性と遮光性を合わせ備え、視認性を大きく向上させた低反射電極を提供する。
本発明に関わる第２の態様の表示装置は、上記表示装置用基板を具備する。

【0028】

また、上記表示装置用基板では、前記低反射電極は、前記金属膜上に、黒色色材を含む第２の光吸収性樹脂層をさらに積層した構成であってもよい。

【0029】

また、上記表示装置用基板では、前記第１の光吸収性樹脂層の透過測定による光学濃度が、１μｍの単位膜厚あたり０．４から１．８の範囲にあり、前記第１の光吸収性樹脂層の膜厚が０．１μｍから０．７μｍの範囲にあり、前記低反射電極の膜厚が１μｍを超えなくてもよい。

【0030】

また、上記表示装置用基板では、前記金属膜を形成する金属が、銅合金であってもよい。

【0031】

また、上記表示装置用基板では、前記銅合金に含まれる合金元素が、マグネシウム、カルシウム、チタン、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、ベリリウム、ニッケルから選択される１以上の元素であってもよい。
また、上記表示装置用基板では、前記黒色色材が、カーボンであってもよい。

【0032】

また、上記表示装置用基板では、前記表示部の外周に、前記低反射電極に電気的に接続された端子部が具備され、前記端子部は、前記低反射電極の前記部分パターンを延線して前記金属膜を露出させたベース端子と、前記ベース端子に重畳されたカバー端子と、を具備していてもよい。

【0033】

また、上記表示装置用基板では、前記透明電極の前記部分パターン上に、前記透明電極の抵抗率よりも小さい抵抗率を有する補助導体が具備されていてもよい。

【0034】

また、上記表示装置用基板では、前記画素開口部には、赤層で形成された赤画素、緑層で形成された緑画素、及び青層で形成された青画素のいずれかが具備され、前記赤画素、前記緑画素、及び前記青画素は、前記透明基板と前記第１の透明樹脂層との間に、平面視で隣接して配設されていてもよい。

【0035】

また、上記表示装置用基板では、前記第１の透明樹脂層上には、平面視で前記低反射電極の前記部分パターンに重畳するブラックマトリクスが前記透明電極の前記部分パターンを介して具備されていてもよい。

【0036】

また、上記表示装置用基板では、前記ブラックマトリクスが、有機顔料を色材として用いた遮光性の黒色層であってもよい。

【0037】

また、上記表示装置用基板では、前記第２の透明樹脂層上に、透明導電膜である共通電極をさらに具備していてもよい。

【0038】

また、上記表示装置用基板では、前記表示部の外周に、前記低反射電極に電気的に接続された端子部が具備され、前記端子部には、前記透明電極あるいは前記共通電極を形成する材料と同じ材料で形成され、前記透明電極あるいは前記共通電極から電気的に独立したカバー端子が具備されていてもよい。

【0039】

また、上記表示装置用基板では、前記透明電極の前記部分パターンがアルミニウム合金による補助導体を具備し、前記表示部の外周に、前記透明電極に電気的に接続された端子部が具備され、前記端子部は、前記補助導体を延線したベース端子と、前記共通電極を形成する材料と同じ材料で形成され、前記共通電極から電気的に独立したカバー端子と、を具備していてもよい。補助導体は、銅合金で形成されても良い。

【0040】

また、上記表示装置では、前記表示装置の表示画面へのポインターの近接または接触にて変化する静電容量を、前記金属膜の前記部分パターンと前記透明電極の前記部分パターンとの間の静電容量の変化として検知するタッチセンシング機能を付与してもよい。

【発明の効果】

【0041】

本発明に関わる上記態様によれば、例えば、タッチセンシング機能を持ち、かつ、表示装置の透過率を向上させることができる表示装置用基板、およびこの表示装置用基板を具備する表示装置を提供することができる。
また、本発明に関わる上記態様によれば、例えば、指などポインターの位置検出についての性能が高く、かつ、抵抗値が小さく低反射率である低反射電極を具備する表示装置用基板および表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明の第１実施形態に関わる表示装置用基板の断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に関わる表示装置用基板の平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に関わる表示装置用基板の製造方法のフロー図である。

【図4】本発明の第１実施形態に関わる表示装置用基板の製造方法を説明する表示装置用基板の平面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に関わる表示装置の断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に関わる表示装置の作用を説明する断面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に関わる表示装置の作用を説明する断面図である。

【図8】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の断面図である。

【図9】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の平面図である。

【図10】図９に示すＡ−Ａ’断面矢視図である。

【図11】図９に示すＢ−Ｂ’断面矢視図である。

【図12】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の平面図である。

【図13】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の補助導体について、好適な形成位置を説明するための図である。

【図14】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の補助導体について、好適な形成位置を説明するための図である。

【図15】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の製造方法のフロー図である。

【図16】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の製造方法を説明する表示装置用基板の要部の拡大平面図である。

【図17】図１６に示すＦ−Ｆ’断面矢視図である。

【図18】本発明の第３実施形態に関わる表示装置用基板の作用を説明する断面図である。

【図19】本発明の第４実施形態に関わる表示装置の断面図である。

【図20】本発明の第４実施形態に関わる表示装置の作用を説明する断面図である。

【図21】本発明の第４実施形態に関わる表示装置の作用を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能および構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略するか又は必要な場合のみ説明を行う。

【0044】

各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の表示装置の構成要素と差異のない部分などについては説明を省略する。
また、各実施形態は、液晶表示装置を主たる例として説明するが、各実施形態でも部分的に記載していることがあるように、有機ＥＬ表示装置のような他の表示装置についても同様に適用可能である。

【0045】

（第１の実施形態）
本実施形態においては、黒色色材を含む第１の光吸収性樹脂層のパターンと、アルカリ耐性を有する金属膜のパターンと、さらに黒色色材を含む第２の光吸収性樹脂層のパターンと、の３層を含む低反射電極のパターンを備えた表示装置用基板について説明する。

【0046】

図１は、本実施形態に関わる表示装置用基板の第１の例を示す断面図である。本実施形態の表示装置用基板が、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される場合であれば、赤色発光の有機ＥＬ素子、緑色発光の有機ＥＬ素子、および青色発光の有機ＥＬ素子の３色の発光素子を含む有機ＥＬ表示装置が実現される。本実施形態の表示装置用基板が、例えば、液晶表示装置に適用される場合であれば、赤色発光のＬＥＤ素子、緑色発光のＬＥＤ素子、および青色発光のＬＥＤ素子の３色の発光素子を含むバックライトユニットを備え、各色ＬＥＤ素子と各画素に位置する液晶とをフィールドシーケンシャルで駆動する液晶表示装置が実現される。

【0047】

（表示装置用基板の概略構成）
表示装置用基板１２は、透明基板１０と、第１の透明樹脂層５と、第２の透明樹脂層７と、を具備する。
透明基板１０としては、例えば、ガラス基板が用いられる。
第１の透明樹脂層５および第２の透明樹脂層７は、透明基板１０上にこの順に積層されている。第１の透明樹脂層５は、熱硬化タイプのアクリル樹脂を用いて膜厚２μｍに形成した。第２の透明樹脂層７は、アルカリ現像可能な感光性樹脂を用いて膜厚３μｍに形成した。第２の透明樹脂層７は、例えば、光硬化型の接着剤であっても良い。

【0048】

第２の透明樹脂層７の膜厚としては、例えば、後述する第２実施形態に示すような表示装置用基板１２に対向するアレイ基板２３に具備される画素電極２５やアクティブ素子への配線などとの電気的な干渉を減らすため、０．５μｍ以上の厚い膜厚にすることができる。第２の透明樹脂層７の樹脂材料は、比誘電率の小さな樹脂材料であることが好ましい。

【0049】

なお、第１の実施形態では、第２の透明樹脂層７は露光・現像可能な感光性樹脂を用いていて、この第２の透明樹脂層７を、透明基板１０のうち、平面視で全体矩形の表示部にのみ、矩形状に形成している。換言すれば、第２の透明樹脂層７を、後述する端子部には形成しない。

【0050】

透明基板１０と第１の透明樹脂層５との界面には、低反射電極４のパターンが配設されている。図２には、低反射電極４の平面図を示した。低反射電極４は、透明基板１０に沿う図２のＸ方向（第１方向）に並列して複数配置されるとともに互いに電気的に独立した部分パターンの配列（並び）を有する。低反射電極４は、タッチセンシングで発生する静電容量の変化を検出する検出電極として、あるいは、タッチセンシングの駆動電極（走査電極）として用いることができる。なお、以下では、主に検出電極として用いる場合について説明する。

【0051】

一つの低反射電極４の部分パターンは、Ｘ方向に６個の画素開口部１１をもつ（図４参照）。一つの低反射電極４の部分パターンは、図２のＹ方向（第２方向）に、例えば、４８０個の画素開口部をもつ。なお、Ｙ方向は、透明基板１０に沿うとともにＸ方向に直交する方向である。低反射電極４は、Ｘ方向に６画素単位で電気的に独立するようにパターニングされている。低反射電極４の部分パターンがＸ方向に３２０個並べられることで、表示装置用基板１２の画素数は１９２０×４８０となる。

【0052】

低反射電極４の部分パターンのパターン幅は、一つの画素が含まれるパターン幅でもよく、２以上の複数の画素が含まれる広幅のパターン幅でもよい。また、低反射電極４は、電気的に独立させた部分パターンの全てをタッチ信号の検出電極として用いる必要はなく、例えば、１本おきに用いることもできる。検出電極として用いない部分パターンは、電気的に浮いた形（フローティングパターン）とすることができる。低反射電極４のパターン形状は、例えば、図９に示すように、画素の周囲を囲う額縁形状であっても良く、あるいは、櫛歯やフィッシュボーン形状の形状であっても良い。低反射電極４のパターン形状が、平面視、電気的に閉じたパターンである場合と、開放されたパターンである場合とによって、表示装置周辺の電気的ノイズの検出量に差異がある。あるいは、低反射電極４のパターン形状や面積によって、表示装置周辺の電気的ノイズの検出量に差異がある。例えば、電気的に閉じたパターンにおいては、ノイズの検出量が小さく、電気的に解放されたパターンにおいては、ノイズの検出量が大きい。そこで、２種類の低反射電極４のパターンを用いて（２種類の低反射電極４のパターンを表示装置用基板１２に設ける）、この２種類のパターンの各々で検出されるタッチセンシング時の静電容量に基づき、静電容量の演算（引き算）を行って、ノイズ補償を行うことができる。図９に示すような画素の周囲を囲う額縁形状を表示装置用基板１２に適用することで、低反射電極４の格子状パターンのエッジに付随する静電容量（フリンジ容量、図６参照）を増やすことができる。発生させたフリンジ容量は、図７の模式図に示すように、指などのタッチにて減少するため、極めて大きな静電容量差を得ることが可能で、Ｓ／Ｎ比を向上できる。例えば、上記した特許文献３（国際公開２０１３／０１８４９５号公報）の図３に示される、互いに隣接する、同一平面上に配設される２組のタッチセンシング電極構造では、本発明のように大きなフリンジ容量を得ることが難しい。

【0053】

図１に示すように、第１の透明樹脂層５と第２の透明樹脂層７との界面には、ＩＴＯと呼称される導電性金属酸化物による透明電極６のパターンが、膜厚１４０ｎｍで配設されている。透明電極６は、低反射電極４と対となるもう一方のタッチセンシング電極である。
なお、透明電極６をＸ方向に配列させ、低反射電極４をＹ方向に配列させてもよい。即ち、互いに直交する透明電極６の配列方向と低反射電極４の配列方向と逆転させ、透明電極６をタッチセンシング電極として用いてもよい。

【0054】

図２に示すように、透明電極６は、Ｙ方向に並列して複数配置される部分パターンの配列（並び）を有する。透明電極６のパターンは、第１の透明樹脂層５上に、低反射電極４のパターンと直交するストライプ形状で配設されている。なお、後述するが、透明電極６には、部分パターンの長手方向（ストライプの長さ方向、Ｘ方向）に延在する金属膜の細線を補助導体として具備させることができる。

【0055】

低反射電極４および透明電極６それぞれの部分パターンには、電極取り出し部である端子部６１が設けられている。これらの端子部６１は、全体矩形の表示部外に位置する端子部の領域Ｄに配置されている。なお、図２では、透明電極６の端子部の図示を省略している。

【0056】

（低反射電極の概略構成）
図１に示すように、本実施形態での低反射電極４は、第１の光吸収性樹脂層１と、金属膜２と、第２の光吸収性樹脂層３と、で構成されている。これらの第１の光吸収性樹脂層１、金属膜２、及び第２の光吸収性樹脂層３は、平面視で同一の形状に形成される。このため、第１の光吸収性樹脂層１のパターンにおける線幅、金属膜２のパターンにおける線幅、及び第２の光吸収性樹脂層３のパターンにおける線幅は、同じである。

【0057】

低反射電極４の膜厚は、１μｍ以下であることが望ましい。低反射電極４の厚みが薄い場合、表示装置用基板１２表面の凹凸や突起が低くなり、例えば、液晶の配向不良などを抑えることができる。低反射電極４では、例えば、第１の光吸収性樹脂層１を膜厚５００ｎｍとし、金属膜２を膜厚１８０ｎｍとし、第２の光吸収性樹脂層３を膜厚３００ｎｍとすることができ、このときの低反射電極４の全体の膜厚は９８０ｎｍ（０．９８μｍ）となる。

【0058】

（光吸収性樹脂層）
第１の光吸収性樹脂層１は、この表示装置用基板１２を液晶表示装置に適用したときに、観察者側に位置する液晶表示装置の面における光の反射の防止をする。第２の光吸収性樹脂層３は、例えば、液晶セル内での光の反射を小さくする。

【0059】

第１の光吸収性樹脂層１および第２の光吸収性樹脂層３は、例えば、電気的には絶縁体である。光吸収性樹脂層１、３には、光吸収性の色材としてカーボンを用いることができ、色調整のため複数種の有機顔料をさらに加えても良い。光吸収性樹脂層１、３の透過測定での光学濃度は、例えば、２未満とすることができる。例えば、光吸収性樹脂層１、３の透過測定による光学濃度が、１μｍの単位膜厚あたり０．４から１．８の範囲にあり、かつ、光吸収性樹脂層１、３の膜厚が０．１μｍから０．７μｍの範囲にあることが好ましい。

【0060】

なお、例えば、カーボンのみを色材として用いて形成された光吸収性樹脂層１、３の場合、光吸収性樹脂層１、３の光学濃度が２、あるいは３以上になると、透明基板１０と光吸収性樹脂層１、３との界面で生じる光の反射率が２％を超えることがある。例えば、カーボンを色材として用いて形成され、光学濃度が２で、膜厚が１μｍである黒色樹脂層（光吸収性樹脂層）の、透明基板と黒色樹脂層との界面の反射率は、ほぼ２％である。つまり、カーボンなど黒色色材の樹脂に添加する量は、多すぎると反射率の増加となるため、光吸収性樹脂層１、３が低反射となるように、黒色色材の添加量を比較的に低くしてもよい。本発明に関わる低反射電極は、少なくとも、光吸収性樹脂層１の裏面にはアルカリ耐性を有する金属膜を有する構成であるため、光吸収性樹脂層の黒色色材の添加量が少なさ過ぎると金属膜から反射された光が生じてしまう。金属膜からの光反射を抑えるため、光吸収性樹脂層の実効の光学濃度は、０．１以上必要となる。実効の光学濃度とは、１μｍの単位膜厚あたりの光学濃度の値と、光吸収性樹脂の膜厚を積算した値である。光吸収性樹脂層の光学濃度は、０．４から１．８［／μｍ］の範囲内にすることができ、光吸収性樹脂層の膜厚で透明基板から観察した反射率を０．９％以下に調整できる。本発明に関わる低反射電極において、表示装置の外部から入射する入射光は、透明基板と第１の光吸収性樹脂層とを、一度、通過し、金属膜と第１の光吸収性樹脂層との界面で反射し、再度、第１の光吸収性樹脂層と透明基板とを通過する。第１の光吸収性樹脂層を２回通過するため、入射光及び反射光を含む光の強度が大きく減衰し、光強度が減衰された反射光とすることができる。

【0061】

光吸収性樹脂層１、３の光学濃度は、カーボンなどの黒色色材、あるいは、カーボンに複数の有機顔料を樹脂に加える量で調整できる。光吸収性樹脂層１、３のパターンは、感光性の黒色塗布液を、透明基板１０に塗布して所望のパターンに露光、現像し、さらに熱処理などで硬膜して得ることができる。感光性の黒色塗布液は、例えば、有機溶剤と光架橋可能なアクリル樹脂と開始剤とを混合した混合物にカーボンを分散して作製される。

【0062】

第１の光吸収性樹脂層１には熱硬化タイプの樹脂を用い、第２の光吸収性樹脂層３にはアルカリ現像可能な感光性樹脂と黒色色材とを有機溶剤に分散した黒色塗布液として用いることができる。これら用いる樹脂の屈折率は低いことが好ましい。用いる樹脂の屈折率と、カーボンなど黒色色材の含有量、および、第１の光吸収性樹脂層１の膜厚を調整することで、透明基板１０から見た第１の光吸収性樹脂層１と透明基板１０との界面における反射率を、０．９％以下とすることができる。しかしながら、用いる樹脂の屈折率に限度があることから、反射率は０．２％が下限となる。黒色塗布液に含まれるアクリル樹脂などの樹脂の固形分が、例えば、１４質量％であるとき、黒色塗布液でのカーボン量をおよそ６質量％から２５質量％の範囲内とすると、光吸収性樹脂層１、３の光学濃度を、１μｍの単位膜厚あたり０．４から１．８とすることができる。光吸収性樹脂層１、３の膜厚が、０．３μｍであるとき、実効の光学濃度は０．１２から０．５４となる。光吸収性樹脂層１、３の膜厚が、０．７μｍであるとき、実効の光学濃度は０．２８から１．２６となる。

【0063】

（金属膜）
金属膜２を形成する金属は、銅合金である。銅合金薄膜の場合、金属膜２の膜厚を１００ｎｍ以上、あるいは１５０ｎｍ以上とすると、金属膜２は、可視光をほとんど透過しなくなる。したがって、本実施形態に関わる低反射電極４は、金属膜２の膜厚が、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であれば十分な遮光性を得ることができる。なお、後述するように、金属膜２の膜厚の一部を、酸素を含む金属膜として形成することができる。

【0064】

金属膜２は、アルカリ耐性を有する金属膜であってもよい。アルカリ耐性が必要な場合とは、例えば、後工程でアルカリ現像液を用いる現像工程がある場合である。具体的には、例えば、カラーフィルタやブラックマトリクスなどのパターン形成をする工程がある場合などである。この場合、アルカリ現像液に耐える金属膜２である必要がある。

【0065】

アルカリ現像液に耐えるという観点では、アルミニウムやアルミニウム合金は適用が難しい。なお、クロムはアルカリ耐性があり低反射電極４の金属膜２として適用できる。しかし、抵抗値が大きく、製造工程で生じるクロムイオンが有害であり実際の生産への適用は難しい。

【0066】

アルカリ耐性を有する金属は、例えば、銅、銀、金、ニッケル、チタン、モリブデンなど種々あるが、抵抗値とコストの観点から、銅、あるいは銅合金が好ましい。アルカリ耐性を有する金属に単体金属としてのニッケルも適用できるが、ニッケルは、強磁性体であるため、スパッタリング成膜での成膜レートが低く、やや生産性で劣る。なお、ニッケルについては、ニッケルを４ａｔ％以上含む銅−ニッケル合金を本発明に適用できる。例えば、ニッケルを４ａｔ％以上含む銅−ニッケル合金を、まず、５ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で酸素を５ａｔ％以上意図的に含ませた薄膜として形成する。さらに、銅−ニッケル合金を酸素を実質含まない１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚で、上記銅−ニッケル合金の薄膜上に積層する。このように積層された積層薄膜を、３０％以下の反射率のタッチセンシング用の電極として適用できる。銅−ニッケル合金に酸素を５ａｔ％以上含有させることで黒い反射色となる。第１の光吸収性樹脂層１を透明基板１０と、銅−ニッケル合金である金属膜２との界面に挿入することで、０．９％以下の反射率とすることができる。

【0067】

ガラス基板や樹脂との密着を得るため、金属膜２を形成する金属は、銅にマグネシウム、カルシウム、チタン、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、ベリリウム、ニッケルから選択される１以上の金属元素を添加した銅合金であることが好ましい。すなわち、銅は、耐アルカリ性に優れ、電気抵抗の小さい優れた導体であるが、ガラスや樹脂に対する密着性が十分でない。これに対し、上記材料を含む銅合金を用いることで、ガラスや樹脂に対する密着性を改善できる。

【0068】

金属元素を添加する量は、３ａｔ％以下であれば、銅合金の抵抗値を大きく下げることがないので好ましい。金属元素を添加する量は、０．２ａｔ％以上であれば、銅合金の薄膜の密着性向上に寄与する。本実施形態を含み、以下の実施形態の金属膜２を形成する金属は、以下の記載において特に説明をしない場合は、マグネシウム１ａｔ％の銅合金（残部は銅）としている。マグネシウム１ａｔ％の銅合金の抵抗値は、銅単体の場合と大きく変わらない。銅合金の成膜は、例えば、スパッタリングでの真空成膜によって実施することができる。添加する合金元素の分布には、銅合金の膜厚方向に濃度勾配があっても良い。金属膜２の厚み方向の中央部分は、９９．８ａｔ％以上、銅であっても良い。金属膜２の厚み方向の光吸収性樹脂層と接触する面、あるいは、その面と相対する反対側の面に関し、金属膜２の厚み方向の中央部分よりも金属膜２の面における合金元素の量が高くなるような濃度勾配があっても良い。また、銅合金の成膜は、第１の光吸収性樹脂層と接触する面上の、銅合金の、例えば、２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚部分の成膜において、酸素を導入して酸素を含む銅合金とすることができる。成膜時の酸素導入量は、アルゴンなどのベースガスの導入量に対して、例えば、１０％とすることができる。この２ｎｍ〜２０ｎｍの部分の合金膜は、例えば、５ａｔ％以上の酸素を含むことで銅合金である金属膜２の密着性を向上できる。酸素の含有量は、１５ａｔ％で密着性向上への寄与が飽和する。この２ｎｍ〜２０ｎｍの部分の合金膜を含み、銅合金である金属膜２の合計膜厚は、例えば、１０２ｎｍから３２０ｎｍとすることができる。酸素を含む銅合金膜を、金属膜２の表面に形成することで、金属膜２自体の反射率も低下させることができ、低反射電極としての低反射効果を増長できる。

【0069】

なお、表示装置用基板の製造工程で、強いアルカリ液を用いない場合、金属膜２の金属にアルミニウム合金を用いることができる。後述するように、本実施形態では、アルカリ現像液を使うカラーフィルタの形成工程がないため、アルミニウム合金を採用しやすい。アルミニウム合金は、アルミニウムに０．２ａｔ％〜３ａｔ％の範囲内の合金元素を添加した合金とすることができる。合金元素は、マグネシウム、カルシウム、チタン、インジウム、錫、亜鉛、ネオジウム、ニッケル、銅などから１以上選択できる。

【0070】

（表示装置用基板の製造方法）
図３に、第１の実施形態の表示装置用基板の製造方法における主要な工程を図示した。
第１の光吸収性樹脂層１の塗布形成では、上記した黒色塗布液を用い、形成する膜厚は、０．５μｍとしている。第２の光吸収性樹脂層３の塗布形成では、後工程のドライエッチングでの膜減りを考慮し、形成する膜厚は、０．８μｍとしている。第２の光吸収性樹脂層３を金属膜２に直接積層しない構成では、第１の光吸収性樹脂層１の膜厚を０．７μｍとしてもよい。第１の光吸収性樹脂層１の膜厚とカーボン色材の濃度を調整することで、透明基板６と第１の光吸収性樹脂層１との界面に生じる光反射を調整できる。

【0071】

前記したように、第２の光吸収性樹脂層３には感光性でアルカリ現像可能な黒色塗布液を用いる。第２の光吸収性樹脂層３のパターン形成のとき、最終的な低反射電極４のパターン形状で、露光、現像、硬膜する。図３の工程フローに示すように、第２の光吸収性樹脂層３のパターン形成後、金属膜２（銅合金膜）をエッチングし、第２の光吸収性樹脂層３と同一のパターンを有する金属膜２を形成する。

【0072】

金属膜２のエッチングは、ウエットエッチングの手法でも、あるいはドライエッチングの手法でも可能である。ウエットエッチングでは、例えば、酸化性のアルカリエッチャントを用いることができる。ドライエッチングの場合、塩素ガスなどハロゲンガスを用いたドライエッチング、あるいは、酸素ガスと有機酸蒸気を交互に用いるドライエッチングなどが可能である。

【0073】

次に、酸素ガス、アルゴンガス、フロンガスなどを用いてドライエッチングの手法で、金属膜２のパターン外の第１の光吸収性樹脂層１の厚み０．５μｍを除去して、低反射電極４としてのパターンを形成する。このときのドライエッチングは、第１の光吸収性樹脂層１を対象とするアッシングといえる。第２の光吸収性樹脂層３は、第１の光吸収性樹脂層１と同様、０．５μｍ膜減りして差し引き０．３μｍの第２の光吸収性樹脂層３となる。金属膜２の膜厚は０．１５μｍ（１５０ｎｍ）としたので、低反射電極４の全体膜厚は合計０．９５μｍとなる。金属膜２の膜厚０．１５μｍのうち、第１の光吸収性樹脂層１に接する側の０．０１μｍの膜厚を、酸素を含む銅合金膜として形成した。この０．０１μｍ膜厚の銅合金膜形成時のみ、酸素ガスを導入して成膜した。それぞれガスの流量比率は、酸素ガスとアルゴンガスの流量比率で１：１０の割合とした。

【0074】

以上により低反射電極４が形成される。なお、ドライエッチングやアッシングのあとは、次工程までに対象の基板をよく洗浄し乾燥させることが望ましい。また、金属膜２の表面に生じる酸化銅は、例えば、有機酸蒸気を用いたドライエッチングで除去できる。
その後、透明基板１０に、第１の透明樹脂層５、透明電極６、第２の透明樹脂層７を積層することで、表示装置用基板１２が形成される。

【0075】

なお、本実施形態では、低反射電極４の形成工程に並行して、図４に示すように、低反射電極４の部分パターンを延線して金属膜２が露出されたベース端子６１ａを形成する。ここで、図４は、透明電極６のパターンおよび第２の透明樹脂層７の積層を行っていない製造工程途中の平面図に相当する。低反射電極４を形成するとき、低反射電極４の部分パターンを、端子部の領域Ｄに延線しておく。

【0076】

つまり、第１の光吸収性樹脂層１の塗布形成、金属膜２の形成、第２の光吸収性樹脂層３の塗布形成において、全体矩形の表示部のみならず、端子部の領域Ｄにも、光吸収性樹脂層１、３および金属膜２を形成しておく。また、第２の光吸収性樹脂層３のパターン形成時には、光吸収性樹脂層３のうち、ベース端子６１ａとなる部分上に位置する部分も除去しておく。さらに、金属膜２のエッチング時および第１の光吸収性樹脂層１のドライエッチング時には、ベース端子６１ａとなる部分を残して金属膜２および光吸収性樹脂層１を除去しておく。

【0077】

ベース端子６１ａ上に第１の透明樹脂層５を塗布形成した後には、この透明樹脂層５をドライエッチング（アッシング）などの手法で除去して金属膜２を肌出しする。そして透明電極６を形成するときにあわせて、図２に示すように、ベース端子６１ａを、ＩＴＯなどの導電性酸化物である透明導電膜（カバー端子）６１ｂのパターンで覆う。この透明導電膜６１ｂは、透明電極６に用いられる導電膜と同一である。換言すれば、透明電極６は、透明導電膜を用いて形成され、周知のフォトリソグラフィの手法でパターン形成される。

【0078】

これらのベース端子６１ａおよび透明導電膜６１ｂによって、端子部６１が構成される。透明導電膜６１ｂはベース端子６１ａを囲う形状に形成されている。透明導電膜６１ｂはガラスである透明基板１０に直付けされており、信頼性ある実装を可能としている。なお、透明導電膜６１ｂのパターン幅が広い場合は、実装も容易となるため、透明導電膜６１ｂの下地に透明樹脂層５や光吸収性樹脂層１、３があっても良い。

【0079】

（反射率の測定例）
本実施形態の低反射電極４と透明基板１０との界面での反射率は、０．８％であった。反射率は、アルミニウム蒸着膜の反射率を１００％としている。測定では、顕微分光光度計（例えば、大塚電子社製 ＬＣＦ−１１００）を用いた。

【0080】

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態の表示装置用基板１２をＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）あるいはＩＰＳと呼称される液晶駆動方式の液晶表示装置に適用した事例である。

【0081】

（表示装置の概略構成）
第２の実施形態の液晶表示装置の部分断面図を図５に示した。表示装置Ａ１は、前記表示装置用基板１２と、アレイ基板２３と、を備えている。表示装置用基板１２は、液晶層２４を介してアレイ基板２３と向かい合うように、アレイ基板２３に貼り合わせている。この表示装置用基板１２では、低反射電極４が、表示装置の表示面から見れば低反射のブラックマトリクスの役目を担う。

【0082】

アレイ基板２３は、図示を省略したアクティブ素子（ＴＦＴ、薄膜トランジスタ）を備えている。なお、アクティブ素子は、シリコン半導体をチャネル層とするトランジスタであっても良いが、酸化物半導体をチャネル層に用いるトランジスタであることが望ましい。アレイ基板２３側の金属配線は銅配線であることが望ましい。酸化物半導体として、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛の複合酸化物（ＩＧＺＯ、登録商標）が例示できる。
更に、酸化物半導体の材料として、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を用いてもよい。アレイ基板での薄膜トランジスタを電気的に係属する金属配線には、銅や銅合金を、チタンやモリブデンなどの高融点金属との２層以上の多層構成を採用できる。
加えて、ＩＧＺＯなど酸化物半導体をチャネル層に用いるトランジスタは、電子移動度が高く、例えば、２ｍｓｅｃ以下の短時間で必要な駆動電圧を画素電極２５に印加できる。例えば、倍速駆動（１秒間の表示コマ数が１２０フレームである場合）であっても、１フレームは約８．３ｍｓｅｃであり、例えば、６ｍｓｅｃ以上（約８ｍｓｅｃ−２ｍｓｅｃ）をタッチセンシングに割り当てることができる。また、酸化物半導体をチャネル層に用いるトランジスタは、リーク電流が少ないため、画素電極２５に印加した駆動電圧を長い時間保持できる。アクティブ素子の信号線や走査線、補助容量線などを、アルミニウム配線より配線抵抗の小さい銅配線で形成し、さらに、アクティブ素子として短時間で駆動できるＩＧＺＯを用いることで、タッチセンシングの走査での時間的マージンが広がり、発生する静電容量の変化を高精度で検出できる。ＩＧＺＯなど酸化物半導体をアクティブ素子に適用することで液晶などの駆動時間を短くでき、従って、表示画面全体の映像信号処理の中で、タッチセンシングに適用できる時間に十分な余裕ができる。本発明に関わる表示装置には、酸化物半導体をチャネル層に用いるトランジスタと銅配線を備えたアレイ基板を適用できる。

【0083】

アレイ基板２３には、透明基板２０上に画素電極２５と共通電極２６とが絶縁膜２８を介して具備されている。液晶層２４の液晶分子（配向膜、液晶分子の図示を省略）は、アレイ基板２３および表示装置用基板１２のそれぞれの面に平行に配向されている。液晶分子は、画素電極２５と共通電極２６との間に駆動電圧が印加されることで、アレイ基板２３上で回転し、表示のオン、オフを行う。

【0084】

ＦＦＳ方式の液晶表示装置では、第２の透明樹脂層７上には配向膜のみ形成され、透明導電膜を第２の透明樹脂層７上に形成する必要がない。図５では、配向膜および偏光板、位相差板などの図示を省略している。

【0085】

（第２の透明樹脂層の作用）
この表示装置Ａ１によれば、液晶の駆動方式が、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の場合でも、第２の透明樹脂層７の膜厚を、例えば、０．３μｍから６μｍの膜厚、あるいは６μｍ以上とすることで、この表示装置Ａ１の透過率の低下を防ぐことができる。

【0086】

具体的に説明すると、例えば、第２の透明樹脂層７を形成しない構成では、液晶を駆動させる電圧を印加した時に、画素電極２５と共通電極２６との間に形成される電気力線に歪が生じる。つまり、電気力線の形状が、導電体である透明電極６に閉じこめられるように小さく変形するため、透過率が低下してしまう。

【0087】

これに対して、第２の透明樹脂層７を透明電極６上に積層することで、第２の透明樹脂層７の厚み方向に均一に広がる電気力線を形成することができる。これにより、液晶セル内の液晶分子を、前述の厚み方向に十分に活用できる。換言すれば、第２の透明樹脂層７を透明電極６上に積層することで、実効的に透過率を向上させるために活用できる液晶分子が増えるため、透過率の改善につなげることができる。なお、第２の透明樹脂層７の比誘電率は、液晶分子の比誘電率に近く、同等であるか、あるいは低いことが望ましい。

【0088】

（低反射電極の作用）
また、この表示装置Ａ１によれば、低反射電極４をタッチセンシング時のいわば検出電極として用い、透明電極６を、低反射電極４に一定の周波数での電圧を印加する駆動電極（走査電極）として用いることができる。

【0089】

具体的に説明すると、図６に示すように、タッチセンシングのための静電容量は、低反射電極４と透明電極６との間に保持されている。通常状態では、低反射電極４と透明電極６との間に一定の周波数での定電圧が印加され、低反射電極４の近傍に均一な電気力線が形成されている。

【0090】

図７に示すように、例えば、低反射電極４に、指などポインターが表示画面に近づくか、あるいは接触すると電気力線の分布が崩れるとともに、指などポインター方向に静電容量が流れ、低反射電極４と透明電極６との間の静電容量が減少する。指などポインターのタッチの有無は、こうした静電容量の変化で検知する。

【0091】

本実施形態に関わる低反射電極４は、抵抗値の低い銅合金の金属膜２を含み、タッチセンシング時の検出電極とすることができる。本実施形態に関わる透明電極６は、低抵抗化のためにそのパターン幅を広くし、加えて、透明電極６上に低抵抗化のために後述する補助導体１６を具備させることができる。ゆえ、本実施形態による静電容量方式における２組の複数の電極群は、これらに付随する時定数を大幅に低減でき、タッチセンシング時の検出精度を大きく向上できる。図６、図７は、タッチセンシング時の前後での静電容量変化を示すための説明図であり、通常、指などポインターは、一度に複数の検出電極に作用する。

【0092】

（第３の実施形態）
図８は、本実施形態に関わる表示装置用基板の第２の例を示す断面図である。具体的には、図８は、本実施形態に係り、赤色と緑色と青色のカラーフィルタを具備する表示装置用基板の一例を示す断面図である。

【0093】

例えば、有機ＥＬ表示装置に本発明の表示装置用基板を適用する場合であれば、少なくとも赤色と緑色と青色の発光成分を含む白色有機ＥＬを用い、赤色と緑色と青色のカラーフィルタを合せて具備することでカラー表示を行う有機ＥＬ表示装置が実現される。例えば、液晶表示装置に本発明の表示装置用基板を適用する場合であれば、赤色と緑色と青色の発光成分を含む白色ＬＥＤ素子をバックライトに備え、赤色と緑色と青色のカラーフィルタを合せて具備することでカラー表示を行う液晶表示装置が実現される。

【0094】

（表示装置用基板の概略構成）
表示装置用基板２２は、透明基板１０と、低反射電極４のパターンと、青画素Ｂと、赤画素Ｒと、緑画素Ｇと、第１の透明樹脂層５と、透明電極６のパターンと、ブラックマトリクス８と、第２の透明樹脂層７と、共通電極９と、で構成される。
低反射電極４は、本実施形態では、０．７μｍ膜厚の第１の光吸収性樹脂層１、０．２μｍ膜厚の金属膜２の２層構成であり、第１の光吸収性樹脂層１と金属膜２とは、平面視で同一の形状となる。金属膜２の０．２μｍ膜厚のうち、０．０１５μｍ膜厚を、酸素を８ａｔ％含む銅合金膜とした。第１の光吸収性樹脂層１の膜厚とカーボン色材の濃度を調整することで、透明基板６と第１の光吸収性樹脂層１との界面に生じる光反射を調整できる。

【0095】

図９は、第３の実施形態に関わる表示装置用基板を透明基板１０側から見た平面図である。画素開口部１１には、赤画素Ｒ、緑画素Ｇ、青画素Ｂのいずれかが隙間なく配設されている。低反射電極４は、前記の実施形態１と同様、Ｘ方向に並列して複数配置されるとともに互いに電気的に独立した部分パターンの配列（並び）を有する。

【0096】

図１０に、図９でのＡ−Ａ’方向の部分断面図を示した。透明基板１０上および低反射電極４上には、赤画素Ｒ、緑画素Ｇ、青画素Ｂのいずれかがカラーフィルタとして隙間なく配設されている。青画素Ｂ、赤画素Ｒ、緑画素Ｇは、アクリル樹脂などの透明樹脂にそれぞれ複数の有機顔料を分散して、周知のフォトリソグラフィの手法で形成した。

【0097】

カラーフィルタ上には、第１の透明樹脂層５が積層されている。第１の透明樹脂層５上には更に、透明電極６、ブラックマトリクス８、第２の透明樹脂層７および共通電極９がこの順で積層されている。透明電極６および共通電極９は、異なるレイヤーに形成されているものの、同じ材料で、例えば、ＩＴＯと呼ばれる導電性金属酸化物などの透明導電膜で形成することができる。

【0098】

図１１に、図９でのＢ−Ｂ’方向の部分断面図を示した。前記しているように、低反射電極４の部分パターンは、電気的に独立している。各低反射電極４の部分パターンのＸ方向の間には、それぞれ離間部１５が設けられている。離間部１５上には、ブラックマトリクス８が配設されている。バックライトユニットから表示装置用基板２２に入射する光Ｌは、ブラックマトリクス８で遮光される。あるいは、ブラックマトリクス８を形成しなくても、後述するアレイ基板２３に配設されるソース線４１、ゲート線４２、補助容量線４３のいずれかを用いて、平面視、離間部１５を塞ぐ（重なる）ように金属配線が配置される配線レイアウトを採用することで、バックライトユニットから光が漏れることを防ぐことができる。

【0099】

（補助導体）
図１２に、表示装置用基板２２を、図９を逆の面から、透明電極６側から見た平面図を示した。図１２では、共通電極の図示を省略している。透明電極６は、透明電極６の抵抗値を下げる目的で補助導体１６を具備することができる。補助導体１６の抵抗率は、透明電極６の抵抗率よりも小さい。補助導体１６は、アルカリ耐性を有する金属、あるいは金属の合金で形成できる。なお、補助導体１６の形成工程の後工程にアルカリを使う工程がなければ、アルミニウム合金を補助導体１６に用いることができる。後工程にアルカリを使う工程があれば、アルミニウム合金に代えて銅合金を用いることができる。

【0100】

補助導体１６は、開口率の低下を防ぐように、他の構成要素と重畳して配置されていることが好ましい。

【0101】

図１３に、アレイ基板２３に形成されるＴＦＴ４５（薄膜トランジスタ）やソース線４１（信号線）、ゲート線４２（走査線）および補助容量線４３を含む画素の平面図を示している。このＴＦＴ４５は、ソース線４１、ゲート線４２、及び補助容量線４３等の金属配線と、ソース電極４８と、ドレイン電極４７と、酸化物半導体であるチャネル層４６とを備える。金属配線の構造としては、チタンとチタンの上に積層された銅とによって構成された２層構成が用いられている。ドレイン電極４７は、チャネル層４６から画素中央まで延線され、コンタクトホール４４を介して、透明電極である画素電極２５と電気的に接続されている。ソース電極４８は、ソース線４１に接続されている。チャネル層４６を挟むようにドレイン電極４７及びソース電極４８が設けられている。画素電極２５と補助容量線４３との間に、補助容量が形成されている。
表示装置用基板２２を表示装置に適用する場合、例えば、補助導体１６を、図１３に示すような補助容量線４３と、平面視で同じ位置に形成することで、余分な開口率の低下を防ぐことができる。なお、ソース線４１およびゲート線４２は、チタン上に銅が積層された２層構成、あるいはモリブデン上に銅が積層された２層構成で、さらにこの銅の上にチタン合金や銅合金が積層された３層構成で形成することができる。また、補助容量線４３は、ゲート線４２と同一材料で、同一レイヤーに形成することができる。

【0102】

図１４に、本発明に関わる表示装置用基板の変形例を示した。図１４に示すように、補助導体１６を、ブラックマトリクス８の形成位置および線幅に合わせて形成し、ブラックマトリクス８に重畳させてもよい。この場合、補助導体１６とブラックマトリクス８とのパターン位置を整合させることで、余分な開口率の低下を防ぐことができる。

【0103】

（ブラックマトリクス）
図８に示すように、ブラックマトリクス８は、第１の透明樹脂層５上に透明電極６を介して設けられている。ブラックマトリクス８は、平面視で低反射電極４のパターンに重畳している。ブラックマトリクス８において画素開口部１１の間に位置する部分の線幅は、低反射電極４の幅とほぼ同じに設定できる。ブラックマトリクス８に用いる黒色色材や樹脂は、第１の実施形態での光吸収性樹脂層１、３と同様な材料を用いることができる。ブラックマトリクス８は、第１の実施形態で用いた黒色塗布液を用いて形成してもよい。

【0104】

本実施形態に関わる表示装置用基板２２を液晶表示装置に適用する場合、画素電極と共通電極との間に印加される駆動電圧の等電位線の分布を乱さないように、ブラックマトリクス８に用いる黒色色材を複数種類の有機顔料とすることが好ましい。比誘電率の高いカーボンを主たる黒色色材とするブラックマトリクスを液晶層２４に近い位置にもってくる構成では、このブラックマトリクスが等電位線の分布を乱し、光漏れが生じることがある。複数種類の有機顔料を黒色色材として用いた場合は、カーボン比較で比誘電率が１／３から１／５となりこうした光漏れを抑制できる。

【0105】

（表示装置用基板の製造方法）
図１５に、第３の実施形態に関わる表示装置用基板の製造工程を示した。第１の実施形態との差異は、例えば、低反射電極４が第２の光吸収性樹脂層を形成していない点や、カラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を新たに低反射電極４と第１の透明樹脂層５との間に挿入した構成である点などである。

【0106】

また、本実施形態では、図１６および図１７に示すような透明電極６の端子部６ａを形成する。端子部６ａは、補助導体１６を端子部の領域Ｄに延線したベース端子１６ａと、ベース端子１６ａに重畳された透明導電膜（カバー端子）９ａと、を備えている。透明導電膜９ａは、共通電極９と同じ材料で同時に形成される。透明導電膜９ａは、透明基板１０に直付けされることが好ましい。前記したように、透明導電膜９ａのパターン幅が広い場合は、実装も容易となるため、透明導電膜９ａの下地に透明樹脂層５、７などがあっても良い。

【0107】

（低反射電極の作用）
本実施形態に関わる低反射電極４は、図１８に示すような透明基板１０上に形成される周知のカラーフィルタのブラックマトリクスＢＭとほほ同じ位置に配設される。周知のブラックマトリクスＢＭは、高い光学濃度を要求されるため、およそ１〜１．５μｍの膜厚で形成されることが多い。このとき、図１８に示すように透明基板１０上に形成される赤画素Ｒ、緑画素Ｇおよび青画素Ｂのうち、ブラックマトリクスＢＭに重畳する部分に、高さが１μｍ前後の突起６３が形成される。突起６３は、図１８に示すカラーフィルタを液晶表示装置に適用するときに、液晶の配向不良の原因となり表示品位を大きく低下させる。

【0108】

これに対して本実施形態に関わる低反射電極４は、金属膜２を備えているので、膜厚を抑えつつも十分な遮光性を得ることができる。したがって、低反射電極４上に、赤画素Ｒ、緑画素Ｇ、青画素Ｂを形成したときに、表示品位に影響を生じさせるような突起が形成されるのを抑えることができる。本発明に関わる低反射電極４は、可視光の反射率を０．９％以下に抑えることができ、かつ、バックライトユニットから出射された透過光を完全に遮光できるので、視認性を大きく向上できる。

【0109】

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第３の実施形態に関わる表示装置用基板を液晶表示装置に適用した一例である。図１９は、適用事例である液晶表示装置の部分断面図ある。

【0110】

表示装置Ａ２では、液晶層３４が初期垂直配向となっていて、画素電極３５と共通電極９との間に電圧を印加することで表示を行う。図１９では、配向膜、偏光板、アクティブ素子（ＴＦＴ）およびバックライトユニットなどの記載を省略している。バックライトユニットは、アレイ基板３３の透明基板２０の下部に位置する。

【0111】

（ブラックマトリクスの作用）
ここで、図２０を用いて、黒色色材を複数種類の有機顔料としたブラックマトリクスＢＭが液晶層３４から離れている従来の表示装置１００の問題を説明する。
例えば、２００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）、さらには３００ｐｐｉといったより高精細な液晶表示装置１００では、画素サイズが小さいため、画素間に位置する液晶の配向不良の部分５１から漏れてくる光５２が液晶表示に悪影響を与える。

【0112】

そこで、図２１に示す本実施形態の表示装置Ａ２のように、複数種類の有機顔料を黒色色材で形成されるブラックマトリクス８を液晶層３４に近い位置に配置することで、光漏れを抑制できる。しかも、複数種類の有機顔料として黒色色材を用いてブラックマトリクス８を形成する場合、周知のブラックマトリクスＢＭよりカーボンが低濃度で済み、ブラックマトリクス８の比誘電率が小さいため、液晶層３４に近づけても駆動電圧の等電位線の分布を乱し難い。

【0113】

なお、図２０、図２１では、低反射電極、透明電極、カラーフィルタ、配向膜、偏光板などの図示を省略した。図２０、図２１に示す液晶表示装置の液晶は、ＦＦＳ方式の液晶であってもよい。

【0114】

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、低反射電極４の構成である金属膜２の構成を除いて、第３の実施形態と同様であるため、図８〜図１４を緩用する。ただし、重複する説明は省略し、差異のある金属膜２につき、説明を行う。
図８に示す金属膜２は、０．０１５μｍ膜厚の酸素を含む銅合金膜と、０．１８μｍ膜厚の酸素を実質的に含まない銅合金膜との２層の銅合金膜上に、さらに銅とインジウムの銅合金膜を０．０１５μｍ膜厚にて積層した合計膜厚０．２１μｍの金属膜２である。酸素を実質的に含まないことは、銅合金膜の成膜時に酸素ガスを導入しないことを意味する。

【0115】

先に形成した２層の銅合金膜は、０．５ａｔ％のマグネシウムと０．５ａｔ％のアルミニウム（残部は銅）の銅合金を用いた。銅とインジウムの銅合金膜は、７８ａｔ％の銅に２２ａｔ％のインジウムを含む銅合金とした。なお、微量の不可避不純物がこれら銅合金に含まれている。インジウムの銅合金への添加量は、０．５％〜４０ａｔ％とすることができる。インジウムは、融点が低い。インジウムの含有量が５０ａｔ％を超えている銅合金には、耐熱性の懸念がある。

【0116】

２２ａｔ％のインジウムなどインジウムリッチな銅合金の薄膜を備える金属膜２は、成膜後の熱処理工程や経時変化で酸化銅の形成に先立って酸化インジウムを形成し、酸化銅の形成を抑制する。酸化銅の形成が少ない場合、カバー端子部での透明導電膜との電気的接続を容易にし、製造工程や実装に関わる信頼性を向上できる。また、インジウムリッチな銅合金の薄膜表面の反射色は、白に近い色となり、銅単体に起因する赤い呈色を回避できる。反射色をニュートラルにするには、銅合金におけるインジウムの添加量を制御することに限らず、上記に例示した合金元素でも添加割合を調整することで可能である。本発明で開示した、これら銅合金に関わる技術は、アレイ基板２３での金属配線に適用することができる。

【0117】

（低反射電極が担いうる役目）
上記した各実施形態に関わる低反射電極は、例えば、タッチセンシング時のいわば検出電極として機能することが可能である。透明電極は、低反射電極に一定の周波数での電圧を印加する駆動電極（走査電極）の役目を果たすことができる（なお、駆動電極に印加する電圧は、反転駆動方式であっても良い）。ここで、低反射電極は抵抗値が低く、かつ、透明電極も、例えば、補助導体を具備させること等により低い抵抗を実現することができ、タッチセンシングで発生する静電容量の変化を高い精度で検出することができる。加えて、良導体である低反射電極を検出電極として細い線幅でマトリクス状に配設できる。透明電極上に配設される、細い線幅の低反射電極のパターンのフリンジ効果により、パターンエッジ近傍での静電容量（フリンジ容量）が増え、静電容量を大きくすることができる。換言すれば、指などポインターのタッチの有無での静電容量の差を大きくでき、Ｓ／Ｎ比を向上させ、検出精度を高くすることができる。
また、低反射電極は、例えば、表示装置の表示面から見れば低反射のブラックマトリクスの役目を担い、視認性を向上できる。加えて、低反射電極構成に用いる銅合金膜は可視光を完全に遮断でき、バックライトからの光漏れを解消できる。さらに、本発明の低反射電極は、金属膜、あるいは、第２の光吸収性樹脂層を母型（マスク）として第１の光吸収性樹脂層のパターンをドライエッチングにて加工するため、第１の光吸収性樹脂層の画線幅と金属膜の画線幅や形状がほぼ同じである特徴を持つ。第１の光吸収性樹脂層の画線幅と金属膜の画線幅がほぼ同じであるため、画素の開口率を落とすことがない。

【0118】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
例えば、図１に示す表示装置用基板１２においては、低反射電極４は、第１の光吸収性樹脂層１、金属膜２、及び第２の光吸収性樹脂層３の３層で構成されている。本発明は、３層構造の低反射電極４を限定せず、図８及び図１９に示すように、第１の光吸収性樹脂層１及び金属膜２の２層によって低反射電極４が構成された構造が採用されてもよい。

【符号の説明】

【0119】

１ ・・・ 第１の光吸収性樹脂層
２ ・・・ 金属膜
３ ・・・ 第２の光吸収性樹脂層
４ ・・・ 低反射電極
５ ・・・ 第１の透明樹脂層
６ ・・・ 透明電極
６ａ、６１ ・・・ 端子部
７ ・・・ 第２の透明樹脂層
８ ・・・ ブラックマトリクス
９、２６ ・・・ 共通電極
９ａ、６１ｂ・・・ 透明導電膜（カバー端子）
１０ ・・・ 透明基板
１１ ・・・ 画素開口部
１２、２２ ・・・ 表示装置用基板
１６ ・・・ 補助導体
１６ａ、６１ａ・・ ベース端子
２４ ・・・ 液晶層
２５ ・・・ 画素電極
２８ ・・・ 絶縁層
Ｒ ・・・ 赤画素
Ｇ ・・・ 緑画素
Ｂ ・・・ 青画素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】