CN112189181B - 黑色矩阵基板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的黑色矩阵基板具备：具有第一、第二面的透明基板；所述第二面上的黑色电介质层；第一绝缘层；在该第一绝缘层上、且包含具有合金层等被导电性氧化物层夹持的第一导电图案的第一导电层；在其上的第二绝缘层；该第二绝缘层上的氧化物半导体层；在它们上、且包含与该第一导电图案相同结构的第二导电图案的第二导电层；该第二导电层上的透明树脂层；该树脂层上的光吸收层；以及薄膜晶体管。黑色电介质层等包含碳，在俯视下将第一及第二导电图案覆盖，第一导电图案的一部分构成薄膜晶体管的栅电极、驱动薄膜晶体管的扫描线及连接于所述栅电极的电容器图案，第二导电图案的一部分构成薄膜晶体管的源电极、漏电极、第一薄膜晶体管的输出线，氧化物半导体层的一部分构成薄膜晶体管的沟道层，所述电容器图案具备多个开口部，第二绝缘层的一部分构成栅绝缘层。

Description

黑色矩阵基板及显示装置
技术领域
本发明涉及具备触摸传感功能的黑色矩阵基板及使用了该黑色矩阵基板的显示装置。
背景技术
具备利用静电电容方式的触摸传感功能的智能手机或平板电脑终端等可以通过手指或指针直接在显示画面中进行输入的显示装置逐渐变得普通。作为触摸传感功能，已知在液晶、微型LED(微小的LED芯片排列成矩阵状的LED显示器)、有机EL(有机电致发光)等显示器表面上贴合有触摸面板的On-cell方式；在液晶或有机EL的显示装置的内侧带有触摸传感功能的In-cell方式。近年来，正在从On-cell方式向In-cell方式转变。
利用手指或笔等指针进行的触摸传感中，除了移动终端设备等中的一般的触摸传感之外，还可以进行利用指纹的凹凸形状的检测所进行的指纹认证、笔输入、轻触式输入(接近于非接触的较轻的接触输入)、对基板施加较大按压力的接触输入等各种检测，且要求对基板的按压力的允许范围宽的触摸传感。
触摸传感的方式中已知有自电容型的触摸传感方式和互电容型的触摸传感方式。自电容型的触摸传感方式是使用由ITO等透明导电膜形成的多个电极等电独立地形成的各个电极图案、对各电极中产生的静电电容进行检测的方式。互电容型的触摸传感方式是在X方向及Y方向上排列触摸传感布线(以下简称为触摸布线)、对X方向布线与Y方向布线之间产生的静电电容进行检测的方式。
In-cell方式与外置于显示装置的触摸面板不同，具有在靠近液晶层等显示功能层的位置上形成有触摸布线的结构。In-cell方式由于不需要触摸面板那样的多余构件，因此可以提供薄且轻量的显示装置或电子设备。特别是，在具备TFT(薄膜晶体管)的阵列基板上贴合有触摸布线的In-cell方式中，触摸布线设置在靠近液晶层等显示功能层的位置上。因此，在构成对显示功能层进行驱动的薄膜晶体管的栅极布线或源极布线等布线与触摸布线之间容易产生寄生电容，薄膜晶体管易受到噪音的影响。
除了利用手指进行触摸输入之外，为了能够实现利用笔进行的触摸输入或指纹认证，例如需要在X方向及Y方向上分别延伸的多个触摸布线的布线密度有所提高的结构。此时，与高精细的液晶显示装置同程度地、例如2400像素×1200像素的像素数变为必要。另外，如上所述，为了实现可利用笔进行触摸输入的触摸屏，需要在X方向及Y方向上分别延伸的多个触摸布线的布线密度有所提高的结构。该结构可以适用于增加有效显示画面的面积的窄边框结构。
另外，就笔输入的触摸传感而言，例如在显示装置内配设电磁感应传感器基板、使用具备电池的手写笔在显示装置的显示面上进行笔输入的平板电脑终端等在市场中有售。但是，电磁感应方式的笔输入中，具有需要电磁感应传感器基板或手写笔等多余构件的问题。
静电电容方式的触摸传感技术作为指纹认证技术很早之前就进行了探讨。专利文献1中公开了使用配置成格子状的MOS-FET的指纹输入装置。但是，专利文献1中并未公开形成于透明基板上的触摸面板构成。
专利文献2公开了适用使用了多个晶体管的触摸传感技术的液晶显示装置。但是，专利文献2中，如段落[0026]～[0030]及图2所示，传感器电路45具有晶体管M3和电容元件CS1。电极ECS与电极COM重叠，电极CS1由电极ECS、电极COM及绝缘层65构成。电极ECS及电极COM是具有透光性的导电膜，构成复杂。进行液晶驱动的显示装置中电极ECS及电极COM由具有透光性的导电膜形成时，具有其它问题。对于该方面，在后进行叙述。
专利文献3中，如权利要求3及段落[0040]～[0043]公开的那样，通过第一线路与第二线路之间的静电电容耦合来进行触摸传感。另外，如段落[0066]所记载的那样，作为第一线路的主要部的第一模块及作为第二线路的主要部的第二模块分别通过对透明导电层进行布图来形成。作为透明导电层，示例了ITO、IZO、ITZO。专利文献3中公开的技术可以换而言之为对第一线路与第二线路之间的静电电容的变化进行检测的互电容方式的触摸传感技术。专利文献3公开的方法中，需要第一线路及第二线路的图案形成工序和第二电桥的图案形成，形成工序复杂。另外，第一线路及第二线路的主要部由于是具有较高电阻值的透明导电层，因此进行时间常数较大的触摸传感，因而不优选。触摸信号的响应变迟缓、且难以期待较高的S/N比(信号与噪音之比)。第一模块和第二模块为透明导电层(或具有透光性的导电膜)时，具有其它问题。对于该方面，在后进行叙述。
专利文献4中，如权利要求17公开的那样，公开了一对布线中的一个作为检测布线发挥功能、另一个作为驱动布线发挥功能的触摸传感技术。专利文献4的图4、图5及段落[0108]公开的是代表性的布线事例。换而言之，专利文献3及专利文献4均公开了互电容方式的触摸传感技术。但是，专利文献4并未公开具有铜层或铜合金层被导电性氧化物夹持的构成的导电图案，未公开在具有1个以上开口部的电容器图案中使用了导电图案的结构，且也未公开电容器图案延线而构成薄膜晶体管的栅电极的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3418479号公报
专利文献2：日本特开2015-215606号公报
专利文献3：日本特开2013-222202号公报
专利文献4：日本特开2017-54926号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明鉴于上述技术问题而作出，其提供具备除了利用手指或笔等指针进行的一般触摸传感之外、还能够利用指纹的凹凸形状的检测进行指纹认证等触摸传感功能的黑色矩阵基板，使用了该黑色矩阵基板的显示装置。另外，还提供不使用透明导电膜(透明电极)、且不使用多余构件、具有简单构成的黑色矩阵基板。
用于解决技术问题的手段
本发明第一方式的黑色矩阵基板具备：
具有第一面和第二面的透明基板；
设置在所述第二面上的黑色电介质层；
设置在所述黑色电介质层上的第一绝缘层；
设置在所述第一绝缘层上、且包含具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成的第一导电图案的第一导电层；
设置在所述第一导电图案上的第二绝缘层；
设置在所述第二绝缘层上的氧化物半导体层；
设置在所述氧化物半导体层及所述第二绝缘层上、且包含具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成的第二导电图案的第二导电层；
设置在所述第二导电图案上的透明树脂层；
设置在所述透明树脂层上的光吸收层；以及
具有第一栅电极、第一源电极、第一漏电极、第一沟道层及栅绝缘层的第一薄膜晶体管，
其中，所述黑色电介质层包含碳，且具有从所述第一面观察的俯视下将所述第一导电图案及所述第二导电图案覆盖的构成，
所述光吸收层包含碳，且具有从所述第二面观察的俯视下将所述第一导电图案及所述第二导电图案覆盖的构成，
所述第一导电图案的一部分构成所述第一栅电极，
所述第二导电图案的一部分构成所述第一源电极及所述第一漏电极，
所述氧化物半导体层的一部分构成所述第一沟道层，
所述第一导电图案的一部分构成对所述第一薄膜晶体管进行驱动的扫描线，
所述第二导电图案的一部分构成所述第一薄膜晶体管的输出线，
所述第一导电图案的一部分构成连接于所述第一栅电极的电容器图案，
所述电容器图案在俯视下具备1个以上的第一开口部，
所述第二绝缘层的一部分构成所述栅绝缘层。
本发明第一方式的黑色矩阵基板可以：具备第二薄膜晶体管，该第二薄膜晶体管具有电连接于所述第一栅电极的第二栅电极、第二源电极、电连接于所述第二栅电极的第二漏电极、第二沟道层及栅绝缘层，所述第一导电图案的一部分构成所述第二栅电极，所述第二导电图案的一部分构成所述第二源电极及所述第二漏电极，所述氧化物半导体层的一部分构成所述第二沟道层，所述第二绝缘层的一部分构成所述第二薄膜晶体管的所述栅绝缘层。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：在俯视下，所述扫描线平行于第一方向地延伸，所述输出线平行于垂直于所述第一方向的第二方向地延伸，所述电容器图案配设在由所述扫描线和所述输出线划分的区域内。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述第一开口部是具有矩形或平行四边形的形状的开口部，所述黑色电介质层及所述光吸收层分别具有为与所述第一开口部相似的矩形或平行四边形的第二开口部，所述第二开口部的中心位置与所述第一开口部的中心位置重叠。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述黑色电介质层是包含碳和至少由金属氧化物构成的电介质的微粒的树脂分散体。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：由所述金属氧化物构成的电介质至少包含选自镁橄榄石、氧化铝及氧化钛中的1个以上的顺电体的微粒。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述黑色电介质层包含碳和至少选自氧化钛、氮化钛及氧氮化钛中的1个以上的微粒。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述黑色电介质层由碳浓度不同的2层的树脂分散体构成，所述2层的树脂分散体中的至少任一层的树脂分散体包含由金属氧化物构成的电介质。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述导电性氧化物层包含氧化铟。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述氧化物半导体层包含：氧化铟；和氧化锑及氧化铋中的至少任一者。
本发明第一方式的黑色矩阵基板中可以：所述氧化物半导体层包含氧化铈及氧化锡中的至少任一者。
本发明第二方式的显示装置具备：
第一方式的黑色矩阵基板；
具有配置有薄膜晶体管阵列的基板面的阵列基板；以及
显示功能层，
所述显示装置是隔着所述显示功能层将所述黑色矩阵基板的第二面与所述阵列基板的所述基板面彼此相向地贴合而成的。
发明效果
根据本发明的方式，提供具备除了利用手指或笔等指针进行一般的触摸传感之外、还能够利用指纹的凹凸形状的检测进行指纹认证等触摸传感功能的黑色矩阵基板，使用了该黑色矩阵基板的显示装置。另外，还可以提供不使用透明导电膜(透明电极)、且不使用多余构件、具有简单构成的黑色矩阵基板。
附图说明
图1为表示本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的构成的部分放大图，为表示包含电容器图案及薄膜晶体管(第一薄膜晶体管)的传感器单元(单位单元)的电路图。
图2为表示沿着图1所示A-A’线的传感器单元的截面图。
图3为表示本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的构成的部分放大图，为表示配设于黑色电介质层上的第一导电层的第一导电图案及第二导电层的第二导电图案的配置的俯视图。
图4为表示沿着图3所示B-B’线的传感器单元的截面图。
图5为表示沿着图3所示C-C’线的传感器单元的截面图。
图6为表示本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的部分放大图，为表示在黑色电介质层上配设于第一绝缘层上的导电层的结构的截面图。
图7为表示本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的构成的部分放大图，为说明手指等指针接触于黑色矩阵基板的第一面时的状况的截面图。
图8为表示本发明第一实施方式的变形例的黑色矩阵基板的图，为说明在将碳浓度不同的树脂分散体的层***到第二面与黑色电介质层之间时的可见光的反射状况的截面图。
图9为表示构成本发明第一实施方式的变形例的黑色矩阵基板的传感器单元的电路图。
图10为表示构成本发明第一实施方式的变形例的黑色矩阵基板的传感器单元的电路图。
图11为表示本发明第一实施方式的变形例的黑色矩阵基板的部分放大图，为表示配设于黑色电介质层上的第一导电层的第一导电图案及第二导电层的第二导电图案的配置的俯视图。
图12为表示本发明第二实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的微型LED显示装置的截面图。
图13为表示本发明第二实施方式的显示装置的图，为搭载有微型LED的阵列基板的部分截面图。
图14为表示本发明第二实施方式的显示装置的图，为图13中符号C所示区域的放大截面图。
图15为表示本发明第二实施方式的显示装置的图，为图13中所示第一薄膜晶体管的放大截面图。
图16为适用于本发明第二实施方式的显示装置的具备驱动微型LED的薄膜晶体管的代表性电路图。
图17为表示本发明第三实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了黑色矩阵基板的有机EL显示装置的截面图。
图18为表示本发明第三实施方式的显示装置的图，为搭载有有机EL层的阵列基板的部分截面图。
图19为表示本发明第四实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了黑色矩阵基板的液晶显示装置的截面图。
图20为适用于本发明第四实施方式的显示装置的具备驱动液晶层的薄膜晶体管的代表性电路图。
图21为部分地表示采用了以往的水平取向液晶(FFS模式)的液晶显示装置的截面图，为说明在像素电极与通用电极之间施加液晶驱动电压时的等势线的状况的截面图。
图22为部分地表示采用了以往的水平取向液晶(FFS模式)的液晶显示装置的截面图，为说明在基板的透明树脂层上配设有透明电极时的等势线的状况的截面图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。
以下的说明中，相同或实质上相同的功能及构成要素带有相同的符号，将其说明省略或简化或者仅在必要时进行说明。各图中，为了使各构成要素成为能够在图面上识别的程度的大小，适当地使各构成要素的尺寸及比率与实际不同。根据需要省略了难以图示的要素、例如形成半导体的沟道层的多层构成、以及形成导电层的多层构成等的图示或部分的图示。
另外，为了易于理解地说明本发明的实施方式，有时将电路要素、显示功能层等的图示简化。
在以下叙述的各实施方式中，对特征性部分进行说明，对于例如在通常的电子设备中使用的构成要素与本实施方式的电子设备没有差异的部分，有时省略说明。
此外，说明书中，语句“从第一面观察的俯视”是指观察者从第一面对层叠在透明基板的第二面(背面)上的黑色电介质层、导电图案及光吸收层进行观察的俯视。另外，语句“从第二面观察的俯视”是指从第二面(与观察者的视认面相反的面)对层叠在透明基板的第二面上的导电图案及黑色电介质层进行观察的俯视。语句“从第一面观察的俯视”和“从第二面观察的俯视”实质上等价时，仅称作“俯视”。
另外，说明书中“第一”或“第二”等序数词是为了避免构成要素的混同而附加的，并不是限定数量。第一导电图案和第二导电图案有时仅称作导电图案或导电层。此外，上述导电层(导电图案)均具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的3层构成。
本发明的实施方式中，显示装置所具备的“显示功能层”中可以使用被称作LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的多个发光二极管元件、被称作OLED的多个有机EL(有机电致发光)元件或液晶层中的任一种。
(第一实施方式)
(黑色矩阵基板的电路构成)
图1为表示本发明第一实施方式的黑色矩阵基板的构成的部分放大图，是表示包含电容器图案及薄膜晶体管(第一薄膜晶体管)的传感器单元(单位单元)的电路图。在图1所示的电路图中，为了使说明易于理解，作为划分区域19的构成，示出了最少的元件构成。即，图1示例了在划分区域19内仅包含1个第一薄膜晶体管31的最小的元件构成。
此外，图1示出了电路图，但为了使之后的说明易于理解，示出了由3个开口部9构成电容器图案12的实际的形状、即传感器单元的概略构成。电容器图案12配设在由扫描线和输出线划分的划分区域19(区域)内。
(划分区域)
划分区域19是由驱动薄膜晶体管的扫描线13和从薄膜晶体管赋予输出信号的输出线21区分出的区域。此外，如后所述，如果限定于显示区域的最外周，则还存在未配置有扫描线13或输出线21中的一者的传感器单元，但本发明的实施方式中，这种传感器单元也同样作为“传感器单元”来看待。另外，传感器单元还可以称作“与触摸传感有关的检测单元”。
另外，如后所述，将由黑色电介质层、金属层或合金层被导电性氧化物夹持的导电层(导电图案)、光吸收层、薄膜晶体管、1个电容器图案等构成的传感器单元定义为单位单元。在黑色矩阵基板上，多个单位单元排列成矩阵状。以下的说明中，有时将传感器单元或单位单元作为说明的技术用语进行使用。传感器单元或单位单元与形成电容器的区域、即由扫描线和输出线划分的区域含义相同。
在俯视下，扫描线平行于第一方向地延伸，输出线平行于垂直于第一方向的第二方向地延伸。
(传感器单元)
如图1所示，传感器单元SU包含第一导电图案10、第二导电图案20及第一薄膜晶体管31。
第一薄膜晶体管31具有第一栅电极11、第一源电极22、第一漏电极23、第一沟道层16(后述的氧化物半导体层)及栅绝缘层(后述的第二绝缘层48)。第一源电极22介由接触孔29连接于扫描线13。第一漏电极23与输出线21相连。
第一漏电极23与输出线21连接。输出线21、第一源电极22及第一漏电极23构成第二导电图案20。换而言之，第二导电图案20由第二导电层形成，第一导电图案10由第一导电层形成。
第一导电图案10、第二导电图案20有时仅称作导电图案。第一导电层及第二导电层有时仅称作导电层。导电层如后所述是指金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成。
(第一导电层)
第一栅电极11、电容器图案12(电容器电极)及扫描线13构成具有第一导电图案10的第一导电层。电容器图案12在俯视下具备1个以上的开口部9(第一开口部)。
开口部9的形状不限于图1所示的矩形，还可以是平行四边形。
电容器图案12与第一栅电极11连接。电容器图案12将手指等指针接触或接近第一面1时的静电电容的变化作为信号供至第一薄膜晶体管31。由此意义来说，也可以将电容器图案12换而言之为电容器电极。
图1中，符号R、G、B在将黑色矩阵基板适用于进行彩色显示的显示装置中时分别对应于与黑色矩阵基板相向(与黑色矩阵基板贴合)的阵列基板的红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B。即，电容器图案12具有与显示中使用的1个以上的像素的大小相对应的大小。例如，利用红绿蓝的3个像素进行图像显示时，电容器图案的大小只要是3的整数倍即可。例如，在利用红绿蓝白的4个像素进行图像显示时，可以使电容器图案的大小为4的整数倍。在后述的第四实施方式中，示例了在黑色矩阵基板的开口部9配置有包含红色像素、绿色像素、蓝色像素的滤色器的构成。
(第二导电层)
输出线21、第一源电极22及第一漏电极23构成具有第二导电图案20的第二导电层。此外，扫描线及输出线的作用(功能)也可以互换。另外，源电极及漏电极的作用(功能)也可以互换。即，图1中，也可以是符号13是输出线、符号21是扫描线、符号22是第一漏电极、符号23是第一源电极。
(第一导电层及第二导电层的结构)
第一导电层及第二导电层具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成。
构成第一导电层的第一栅电极11、电容器图案12、扫描线13及构成第二导电层的输出线21由于由导电性优异的金属或合金构成，因此可以改善静电电容检测的响应性、S/N比。作为如上所述具有较高导电率的金属，可举出银、铜、铝等。考虑到可靠性，也可以采用银合金、铜合金、铝合金。作为电容器图案12、扫描线13及输出线21的构成，通过使用金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的导电层(导电图案)，可获得以下所示的多个优点。
第一优点：
例如作为导电层的结构采用具有铜合金的单层的布线(铜合金布线)时(不使用导电性氧化物的构成时)，根据手指等指针所具有的静电电容的大小，有发生静电破坏、发生铜合金布线的欠缺或剥落的情况。进而，银、铜或铜合金对于树脂或玻璃的密合力不足。
与此相对，本实施方式中采用金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的导电层。导电性氧化物对于银、铜或铜合金等的密合性极高，并且对于树脂或玻璃的密合性极高。因此，几乎不会发生因静电破坏导致的铜合金布线的欠缺或剥落。
第二优点：
例如作为导电层的结构采用银合金布线或铜合金布线时(不使用导电性氧化物的构成时)，银或铜向树脂或玻璃基材进行扩散，有时会引起可靠性的降低。特别是制造工序具有超过250℃的处理工序时，铜或铜合金易于氧化。
与此相对，当如本实施方式那样采用金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的导电层时，导电性氧化物层抑制银或铜向玻璃基材的扩散、并抑制铜的氧化。
第三优点：
银、铜或铜合金是比较柔软的金属。因此，由银、铜或铜合金构成的布线在触摸面板端部上的电安装时易于划伤。
与此相对，当如本实施方式那样采用金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的导电层时，由于导电性氧化物也是陶瓷材料的一种，因此通过导电性氧化物层夹持铜、银合金或铜合金，较硬且可靠的安装成为可能。
第四优点：
本实施方式中，介由接触孔29将第一源电极22电连接于扫描线13。通过导电性氧化物层，可获得接触孔29的良好电连接。如上所述，铜或铜合金的表面上易于形成铜的氧化物。铜氧化物经时地增加厚度、使电安装变得不稳定。同样，在银的表面上易于形成氧化物或硫化物。在铜或铜合金被导电性氧化物层夹持的构成中，在导电层(导电图案)的表面上形成导电性氧化物层，欧姆接触变为可能。同样，将具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成的导电层适用于薄膜晶体管的构成也是有效的。换而言之，本发明实施方式的导电层可以适用于各种TFT(薄膜晶体管)的源极布线、源电极、漏电极、栅电极、栅极布线、以及触摸传感布线等中。
(导电性氧化物层)
作为导电性氧化物层的材料，可以适用包含50原子％以上的氧化铟的混合氧化物。作为形成铜层或铜合金层被2层的导电性氧化物层夹持的3层构成的方法，首先例如在玻璃等基板上成膜由“混合氧化物层A/铜合金层B/混合氧化物层C”构成的3层。之后，通过湿式刻蚀工序，按照3层具有相等线宽的方式进行加工。或者通过湿式刻蚀工序，需要按照依次形成于玻璃基板表面上的混合氧化物层A、铜合金层B及混合氧化物层C的线宽满足条件“混合氧化物层A的线宽>铜合金层B的线宽>混合氧化物层C的线宽”的方式、按照线宽依次减小的方式进行加工。
通常，ITO(包含氧化铟及氧化锡的混合氧化物)的氧化物比铜或铜合金贵(noble)。因此，铜被选择性地刻蚀，3层的线宽不满足上述条件。于是，通过在氧化铟中添加氧化锌、氧化镓、氧化锑等易溶性的氧化物来调整腐蚀电位，获得腐蚀电位一致的混合氧化物层。
(金属层、合金层)
以下具体地对金属层或合金层进行说明。
本发明实施方式的导电层(第一导电层、第二导电层)如上所述具有金属层或合金层被导电性氧化物夹持的3层构成。作为金属层或合金层，可以适用导电性优异的银、铜、铝、锌等金属或上述金属的合金层。以下，将铜、铜合金作为典型例进行说明，但本发明实施方式的基本技术手段也可适用于银或锌等金属。
作为添加在铜中的合金元素，可以选择铜合金层的比电阻上升率为1μΩcm/原子％以下的合金元素。铜合金层的比电阻(电阻率)可以设为1.9μΩcm～6μΩcm的范围内。
作为添加在铜合金中的元素，作为对铜合金的电阻率的影响较小的电阻率小的添加元素(铜的合金元素)可举出钯(Pd)、镁(Mg)、铍(Be)、金(Au)、钙(Ca)、镉(Cd)、锌(Zn)、银(Ag)。相对于纯铜添加1原子％的这种元素时的电阻率的增加约为1μΩcm以下。相对于纯铜添加钙(Ca)、镉(Cd)、锌(Zn)、银(Ag)时的电阻率的增加为0.4μΩcm/原子％以下。因此，优选使用钙(Ca)、镉(Cd)、锌(Zn)、银(Ag)作为合金元素。考虑到经济性及环境负荷时，优选使用锌及钙作为合金元素。锌及钙可以作为铜中的合金元素添加至分别为5原子％。
当使铜层或铜合金层的膜厚为100nm以上或150nm以上时，导电层变得几乎不会透过可见光。因此，构成本实施方式的导电层的铜层或铜合金层只要具有例如100nm～500nm的膜厚，则可获得充分的遮光性。铜合金层的膜厚还可以超过500nm。此外，如后所述，上述导电层的材料也可适用于设置于后述阵列基板上的布线或电极。另外，本实施方式中，作为与有源元件(薄膜晶体管)进行电协作的布线的结构，例如作为栅电极或栅极布线的结构，可以采用铜合金层被导电性金属氧化物层夹持的层叠结构。换而言之，本发明实施方式的导电层(导电图案)可以采用铜合金层被导电性金属氧化物层夹持的层叠结构。
(黑色矩阵基板的截面结构)
图2为表示沿着图1所示A-A’线的传感器单元SU(单位单元)的截面图。图2可以换而言之为表示本发明实施方式的黑色矩阵基板100的截面图。
黑色矩阵基板100具有具备第一面1和第二面2的透明基板102(第一基板)。
能够适用于黑色矩阵基板100的透明基板102的具体基板材料只要是在可见区域内为透明的材料，则无特别限定。可以使用蓝宝石基板、铝硅酸盐玻璃制等的基板、丙烯酸系基板、聚酯膜、聚酰亚胺膜或偏振片中使用的TAC膜、IC卡中使用的层压有氯乙烯的树脂基板等各种透明基板。但是，当将黑色矩阵基板100用于进行指纹认证的装置中时，优选如玻璃基板那样刚性的、具有平面性或平坦度的精度高的表面的基板。
在透明基板102的第二面2上按顺序层叠有黑色电介质层3和第一绝缘层17。即，在第二面2上设置有黑色电介质层3，按照将第二面2的露出面(表面)和黑色电介质层3的表面覆盖的方式在黑色电介质层3上设置有第一绝缘层17。进而，在第一绝缘层17上设置有第一导电图案10。
作为第一导电图案10，在黑色电介质层3上形成有第一栅电极11、电容器图案12及扫描线13。按照将第一导电图案10(包含第一栅电极11、电容器图案12、扫描线1)及第一绝缘层17的露出面(表面)覆盖的方式层叠有第二绝缘层48。即，在第一导电图案10上设置有第二绝缘层48。
在第二绝缘层48上配设有第一透明树脂层37(透明树脂层)。即，在第二导电图案20(第二导电层)上设置有透明树脂层。在第一透明树脂层37上层叠有光吸收层8、第二透明树脂层38(树脂层、粘接层)。第二透明树脂层38将第一透明树脂层37的露出面(表面)和光吸收层8覆盖。
(第一绝缘层)
作为第一绝缘层17的材料，如后所述可以适用二氧化硅、氮化硅或高介电常数的透明无机氧化物、透明氮化物。作为第一透明树脂层37或第二透明树脂层38的材料，可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂等。或者，可以使用低介电常数材料(low-k材料)。还可以在第一透明树脂层37与光吸收层8的界面中***在俯视下具有与第一透明树脂层37相同图案的导体层。该导体层可以根据需要进行接地，在导体层与电容器图案12之间形成辅助电容。
第一绝缘层17例如可具有1nm～1000nm的膜厚。作为第一绝缘层17的材料，可以是包含二氧化硅、氧化氮化硅、氧化铈或氧化钛中的1个以上的氧化物层。还可以在电容器图案12与第一绝缘层17之间的界面中用具有较高相对介电常数的材料形成第一绝缘层17。
构成第一绝缘层17的材料无需特别限定，可以示例氧化硅、氧化氮化硅、氮化硅等。第一绝缘层17的厚度也无需限定，例如可以示例1nm～1000nm的范围。
(黑色电介质层)
本发明实施方式的黑色电介质层3包含碳。具体地说，黑色电介质层3由树脂中分散有碳的分散体或相对于碳进一步分散有为金属氧化物等的微粒的电介质的分散体所构成。即，黑色电介质层3可以由包含碳、和至少由金属氧化物构成的电介质的微粒的树脂分散体构成。黑色电介质层3具有在俯视下将第一导电图案10及所述第二导电图案20覆盖的构成。此外，在以下记载中，有时将微粒仅称为粉末。
通过调整黑色电介质层3中的碳等的分散状态、浓度、组成、膜厚等，例如可以按照具有10～700这样的较高相对介电常数的方式来调整黑色电介质层3的电特性。通过调整碳的分散状态、或将铁电体的微粒或顺电体的微粒添加在黑色电介质层3中，可以使黑色电介质层3的相对介电常数为150以上。
但是，当在因黑色电介质层3的介电损耗(tanδ)而使耗电增加成为问题的电子设备中适用本实施方式的黑色矩阵基板时(例如移动设备)，也可以将黑色电介质层3的相对介电常数抑制在15～100的范围。
本发明实施方式的黑色矩阵基板100具有在透明基板102的第二面2与电容器图案12之间***有黑色电介质层3的构成。作为构成本发明实施方式的黑色电介质层3的材料，可以使用将作为黑色颜料的碳分散在丙烯酸、环氧、聚酰亚胺等树脂中而成的分散体。进而，还可以将碳纳米管、碳纳米角、碳纳米刷等混合分散在树脂中。或者，还可以将黑色电介质层3的构成的一部分替换为碳，使碳纳米管分散在树脂中。以下，有时将黑色电介质层3仅称作黑色电介质。
本发明实施方式的黑色电介质层3中，除了碳以外，还可以出于调整碳的分散状态的目的和相对介电常数的调整等目的，将氧化钙、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、高岭土、粘土等体质颜料添加到黑色电介质层3中。或者，还可以使用除了碳以外还添加有氧化钛、钛酸钡、钛黑、锆酸钡、钛酸镁、硫酸钙等具有高介电常数的电介质的粉末的树脂的分散体。
进而，还可以使用除了碳以外还添加有具有氧化钛、氮化钛及氧氮化钛中的任一者的电介质粉末的树脂的分散体。
就上述电介质而言，出于黑色电介质层3中的碳的分散状态的改善和不使介电损耗变大的目的，优选采用顺电体。顺电体是在不施加电场的状态下没有电极化、介电损耗小的电介质。可以将作为顺电体的镁橄榄石(MgSiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)等金属氧化物添加在上述黑色电介质中。
在树脂中添加铁电体并使其分散而成的黑色电介质的介电常数增高，但在进行触摸检测的触摸驱动中会增加耗电。树脂中添加并分散有顺电体的黑色电介质可以增大静电电容的变化量(复位时电容与触摸时电容之差)、且可以抑制耗电。此外，本发明的实施方式中，顺电体的金属氧化物定义为相对介电常数为110以下、介电损耗为0.00001～0.1的范围内的金属氧化物或金属氧化物的粉末。这里，这些电特性的测定频率是以下说明的触摸传感频率，是在20℃的室温下测定的频率。
本发明实施方式的黑色电介质层3由在树脂中分散有碳或氧化钛等金属氧化物的微粒、具有10～700或15～100的相对介电常数的分散体所构成。黑色电介质层3的分散体(固体)的介电损耗(tanδ)只要是例如在200Hz～500KHz范围的触摸传感频率下为0.005～0.2范围内即可。进而，介电损耗的值优选为0.08以下。还可以按照在后述电容器图案12的复位时、复位结束的方式来调整黑色电介质层3的电阻率。换而言之，为了设定成接地电位等复位电位，例如将黑色电介质的电阻率设定为小于1×1013Ωcm，可以缩短弛豫时间(或时间常数)。
另外，出于保持触摸造成的静电电容的目的，例如还可以使黑色电介质的电阻率为1×1013Ωcm以上。
但是，当使黑色电介质的电阻率为1×1014Ωcm以上时，有可能对上述弛豫时间造成不良影响。因此，使黑色电介质的电阻率为1×1014Ωcm以上的技术价值很低。黑色电介质的电特性可以如上所述根据触摸传感的内容进行各种调整。此外，上述微粒是平均粒径处于0.02～2μm范围的微粒。
(光吸收层)
本发明实施方式的光吸收层8例如只要是光学浓度具有1～4的范围的吸收层即可。例如，作为光吸收层8使用在丙烯酸树脂等透明树脂中分散有碳等黑色颜料的分散体即可。光吸收层的介电常数等电特性与上述黑色电介质层3可以不同、也可以相同。光吸收层8具有在俯视下将第一导电图案10及上述第二导电图案20覆盖的构成。
在将黑色矩阵基板100适用于具有阵列基板的显示装置的构成中，图2所示的光吸收层8是出于防止来自作为金属层的导电图案的反射光向设置于阵列基板的薄膜晶体管的沟道层或二极管等发光元件入射的目的而配设的。
由于沟道层或发光元件由对光进行感知的半导体构成，因此出于防止沟道层或发光元件的误动作的目的而配设光吸收层8。光吸收层8包含碳或有机颜料等光吸收剂。为了减少寄生电容，优选在光吸收层的构成中不包含铁电体。
如图2所示，黑色电介质层3及光吸收层8按照具有具备多个开口部OP(第二开口部)的开口图案的方式形成。开口部OP具有与开口部9相似的形状。即，本实施方式中，开口部OP与开口部9同样地具有矩形形状。若开口部9的形状为平行四边形，则开口部OP的形状也变成平行四边形。开口部OP的中心位置与开口部9的中心位置重叠。
(第一薄膜晶体管)
第一薄膜晶体管31与第一栅电极11(参照图1)一起形成于第一绝缘层17上。在第一栅电极11(第一导电图案10)上设置有作为栅绝缘层发挥功能的第二绝缘层48。
在第二绝缘层48上设置有第一沟道层16、第一源电极22(第二导电图案20)及第一漏电极23(第二导电图案20)。第一源电极22及第一漏电极23不仅形成于第二绝缘层48上、还形成于第一沟道层16上。具体地说，第一源电极22及第一漏电极23按照将位于第一沟道层16两侧的部位覆盖的方式形成。图2所示的例子中，第一源电极22将第一沟道层16的左端覆盖、第一漏电极23将第一沟道层16的右端覆盖。第一沟道层16由氧化物半导体形成。
图2所示的第一薄膜晶体管31具有底栅结构，但也可具有顶栅结构。第一薄膜晶体管31的形成工序中，通过改变形成第一导电图案10或第二导电图案20等的顺序，可以形成具有顶栅结构的第一薄膜晶体管。
(第一沟道层)
能够适用于构成氧化物半导体层的第一沟道层16的氧化物半导体中有选自氧化铟、氧化锌、氧化镓、氧化硅、氧化锑、氧化铋、氧化铈、氧化锡等中的2个以上的氧化物半导体。例如，氧化物半导体层可以包含氧化铟；和氧化锑及氧化铋中的至少任1个。另外，氧化物半导体层也可以包含氧化铈及氧化锡中的至少任一个。
在氧化铟中添加有氧化锑及氧化铋中的至少任一个的氧化物半导体具有在340℃以下的低温退火中能够结晶化的优点。在超过350℃的热处理中，存在发生上述导电层(导电图案)的构成中所含铜的扩散的问题。铜的扩散有铜布线的电阻值增加的问题或者有损薄膜晶体管的特性。因此，优选采用在350℃以下的退火下发生结晶化的氧化物半导体。
第一薄膜晶体管31使用可以在低温下对第一沟道层16进行成膜而形成的氧化物半导体。因此，可以将上述的耐热性差的树脂基板适用于透明基板102。另一方面，当第一沟道层16由多晶硅半导体构成时，由于半导体的形成工序中包含在600℃前后进行加热的激光退火工序，因此难以适用树脂基板。
此外，一般来说，作为薄膜晶体管的构成，已知沟道层由无定形硅半导体构成的结构、或者由多晶硅半导体构成的结构。为使用无定形硅半导体的结构时，电子迁移率低，作为触摸传感器用途的半导体是不足的。为使用多晶硅半导体的结构时，虽然多晶硅半导体具有较高的电子迁移率，但作为晶体管的性能来说具有漏电流增大、难以保持触摸传感时的静电电容的缺点。特别是，无定形硅半导体、多晶硅半导体均有以下缺点：电耐压低，根据触摸传感时的静电电容的变化的程度会破坏晶体管。
与此相对，本实施方式的氧化物半导体的电耐压比硅系半导体高100倍以上、电子迁移率也高。氧化物半导体作为驱动触摸传感器的薄膜晶体管的沟道层是优选的。
(黑色矩阵基板的平面结构)
图3为表示黑色矩阵基板100的构成的部分放大图，为表示构成层叠于黑色电介质层3上的第一导电图案10的电容器图案12及扫描线13、和构成第二导电图案的输出线21的俯视图。图3为从透明基板102的第二面2进行观察的俯视图，但省略了光吸收层8及第一薄膜晶体管31的图示。
图3所示的多个开口部9相当于适用了黑色矩阵基板100的显示装置的光的射出部分。具体地说，在将本发明实施方式的黑色矩阵基板100隔着显示功能层与TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)等形成有有源元件的阵列基板贴合而构成的显示装置中，多个开口部9是光的射出部分。
电容器图案12形成于由扫描线13和输出线21划分的划分区域19内。此外，位于显示装置中显示有效区域的最外周部的电容器图案12’也可以不完全由扫描线13和输出线21划分。
图4为表示沿着图3所示B-B’线的传感器单元SU的截面图。图5为表示沿着图3所示C-C’线的传感器单元SU的截面图。
图4及图5分别示出了具有宽Px及长Py的1个显示单元。图4中例如显示单元包含3个开口部9。
如上所述，电容器图案12所含的开口部9的数量例如可以为3或4的倍数。另外，开口部9的数量只要是1个以上即可，也可以如后述变形例所示那样，在1个划分区域19内设置2个开口部9。电容器图案12的静电电容由于与电容器图案12的面积成比例，因此可以设定为2个以上、进而可以以3或4的倍数设定开口部9的数量。
通常，显示装置中的彩色显示多是由RGB(红色像素、绿色像素、蓝色像素)的3个像素或RGBW(红色像素、绿色像素、蓝色像素、进而白色像素)的4个像素构成1个显示单元。因此，以3或4的倍数设定开口部9的数量从显示单元与电容器图案12的关系来说是优选的。或者，也可以如后所述，根据减少进行触摸传感的扫描线13与电容器图案12的寄生电容的必要性(换而言之，调整布线间距离的必要性)而使开口部9的数量为1个以上或2个以上。
此外，本发明实施方式的黑色矩阵基板100中，通过在多个开口部9中分别加入红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的滤色器，可以实现滤色器基板。
另外，还可以在图4所示的黑色矩阵基板100上隔着第二透明树脂层38(粘接层)层叠保护玻璃(盖玻璃)，将黑色矩阵基板100作为触摸面板进行使用。
另外，在电容器图案12的整体中可以进一步适用将ITO等透明导电性氧化物作为透明电极进行层叠的技术手段。但是，由于ITO所含的铟昂贵，进而用于ITO的成膜和对ITO膜进行布图的工序数増加，因此会成为导致制造成本增加的原因。
一般来说，作为支撑ITO等透明电极的支撑体的玻璃或树脂的基材的相对介电常数多是约为3～6的范围内。例如，专利文献2的图2中公开的的电极ECS(具有透光性的导电膜)如段落[0054]记载的那样，与玻璃或树脂的基板62接触。将ITO等透明电极作为静电电容检测元件的电容器电极(电容器图案)进行使用时，作为配置于该透明电极附近的基材，优选使用具有较高介电常数的基材。但是，玻璃或树脂的相对介电常数小，并不是优选的材料。另外，因ITO等透明电极的形成中所需成本的增加，难以获得优点。另外，ITO具有约2×10-4Ωcm前后的电阻率。
与此相对，作为金属的铜例如具有1.6×10-6Ωcm的电阻率、具有优于ITO的100倍的导电性。因此，作为静电电容检测元件的电容器电极(电容器图案)、扫描线、输出线的材料，优选使用银、铜、铝、锌等金属或包含上述材料的合金。
使用图6，对本发明实施方式的导电层7(第一导电层)的构成进行说明。
图6为表示黑色矩阵基板100的部分放大图，为表示在透明基板102上按顺序层叠有黑色电介质层3、第一绝缘层17、导电层7的构成的部分截面图。导电层7具有金属层5被导电性氧化物层4夹持的3层构成。图6所示的金属层5还可以是合金层。如上所述，金属层5或合金层可以是铜层或铜合金层。位于导电性氧化物层4上下的2层的膜厚可以不同。
此外，导电层7的构成可以适用于上述第二导电层。
(触摸检测过程)
图7为表示黑色矩阵基板100的构成的部分放大图，为说明手指F等指针接触黑色矩阵基板100的第一面1时的状况的截面图。以下参照图1～图7，对触摸检测过程进行说明。
首先，在图7所示的黑色矩阵基板100中，当手指F等指针接触或接近第一面1时，电容器图案12与黑色电介质层3一起检测静电电容的变化。电容器图案12介由第一薄膜晶体管31向输出线21输送触摸检测信号。具体地说，被电容器图案12检测到的静电电容的变化(静电电容的变化量、电位的变化值)被输入到第一薄膜晶体管31的第一栅电极11中。扫描线13(扫描线可以换而言之为电源线)向设于传感器单元SU中的第一薄膜晶体管31输送选择信号。被输入到第一栅电极11中的静电电容的变化量通过第一薄膜晶体管31被放大、并输出到输出线21中。由此，连接于输出线21的控制部(未图示)检测触摸检测信号，进行触摸传感。
一般来说，手指指纹的密度为3根/mm左右。例如，若为10根/mm～100根/mm左右分辨率的触摸面板，则能够进行指纹认证。本实施方式的黑色矩阵基板100可以具有100根/mm以上的分辨率。为笔输入时，只要相当于笔尖的数十微米的分辨率即可。当将本实施方式的黑色矩阵基板100适用于相当于超过400ppi的像素分辨率的智能手机或平板电脑终端等时，超过100根/mm的触摸分辨率成为可能。
例如，如图3及图4所示，当使红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的各个像素间距为15μm时，对应于这三个像素的电容器图案12的宽度Px相当于3个像素量的45μm。触摸传感器的单位单元宽度(与单位单元的间距或上述显示单元的大小含义相同)若为45μm，则可以充分地进行指纹认证或笔输入。由于指纹的凹凸(指纹的脊线、谷线)间距约为3根/mm，因此电容器图案12例如只要具有10根/mm～100根/mm左右的分辨率即可。由此，可进行指纹认证。
如图7所示，当手指F等指针接触或接近第一面1时，黑色电介质层3蓄积电荷、作为静电电容器(电容)元件发挥功能。若指针为笔尖时，在接近笔尖面积的尺寸的黑色电介质层3中发生静电电容的变化。当手指F以较强压力按压第一面1时，在对应于手指F的接触面积的个数的黑色电介质层3中发生静电电容的变化。手指F的指纹对应指纹的凹凸(谷线：valleyline、脊线：ridgeline)、二维地检测出指纹图案。
图7所示的从黑色电介质层3至手指F的距离Pz实用上只要是0.1mm～1.5mm左右的范围即可。该距离Pz中例如也可以包含用于保护的盖玻璃的厚度、偏振片或相位差板的厚度。通过本发明实施方式的带有较高相对介电常数的黑色电介质层3和带有较高导电率的金属层5(或合金层)的构成，即便透明基板102为超过0.4mm的厚度，指纹认证也是可能的。最代表性的金属层5(或合金层)的材料为铜及铜合金。
(第一实施方式的变形例)
接着，对上述第一实施方式的变形例1～4进行说明。
在以下说明的变形例中，与上述第一实施方式相同的构件带有相同符号，其说明省略或简化。
(变形例1)
图8为表示构成第一实施方式变形例的黑色矩阵基板的黑色电介质层3的截面图，为说明在将碳浓度不同的树脂分散体的层***到第二面2与黑色电介质层3之间时的可见光的反射状况的截面图。
本变形例1中，黑色电介质层由碳浓度不同的2层树脂分散体(黑色电介质层3、低浓度碳层6)构成。2层树脂分散体中的至少任一层的树脂分散体包含由金属氧化物形成的电介质。
无需严格地规定低浓度碳层6及黑色电介质层3的碳浓度。低浓度碳层6的实效光学浓度例如设定为0.05～0.4的范围内。只要将低浓度碳层6的膜厚设定为0.1μm～0.7μm的范围内即可。黑色电介质层3的实效光学浓度例如设定为0.5以上且小于3的范围内。只要将黑色电介质层3的膜厚设定为0.5μm～2μm的范围内即可。虽然也可以使黑色电介质层3的光学浓度为超过3的值，但将与金属层或合金层接触的黑色电介质层3的光学浓度设定为3以上并没有技术上的意义。虽然也可以使低浓度碳层6的膜厚比0.8μm厚，但增大低浓度碳层6的膜厚在技术上的意义很小。
通过设置图8所示的低浓度碳层6，可以使从第一面1(视认方向)观察的第二面2与黑色电介质层3之间的可见光的反射率为0.4％以下。该0.4％以下的低反射率是在光的波长400nm～700nm之间略平稳的反射率，与通常的光学多层的低反射膜不同。具有层叠了SiO2/TiO2等的构成的光学多层的低反射膜中，难以在宽波长区域内获得平稳的较低反射率。
这里，反射率是指反射光34与来自外部的入射光33的比率。反射光34是入射光33在低浓度碳层6与第二面2的界面处发生反射的光。反射率的测定可以使用显微分光器进行。此外，在黑色电介质层3与第二面2之间观察到的色度以及在低浓度碳层6及黑色电介质层3的2层之间观察到的色度(即，同样在第二面2上观察到的色度)落在±2.0以下的较小数值内，成为没有颜色不均的中性色。此外，黑色电介质层3的单层与第二面的界面处的反射率可以设定为约3％。
作为黑色电介质层3的构成，可以采用相对介电常数或电阻率等电特性不同的多层构成。或者还可以在自手指F等指针的法线方向、即黑色电介质层3的膜厚方向上改变相对介电常数或电阻率等电特性。可以在其膜厚方向上提高位于电容器图案12附近的黑色电介质的相对介电常数、降低位于远离电容器图案的位置上的黑色电介质的相对介电常数。由这些观点出发，可以在黑色电介质层3的厚度方向上调整黑色电介质层3所含的碳浓度。进而，还可以沿着黑色电介质层3的厚度方向改变碳的分散状态。
黑色电介质层3还可以沿着厚度方向具有介电常数的梯度。在电容器图案12与第一绝缘层17之间的界面附近，黑色电介质层3可以部分地具有较高的相对介电常数。
作为透明基板102，可以使用相对介电常数较低的基板、相对介电常数为8以下的材料。透明基板102的相对介电常数例如可以是相对介电常数为5以下。另外，优选位于透明基板102与电容器图案12的界面的构件的相对介电常数较高。换而言之，位于透明基板102与电容器图案12的界面上的黑色电介质层3的相对介电常数较高为好。
此外，例如当黑色电介质层具有1×1014Ωcm以上、进而1×1015Ωcm以上的电阻率时，在利用手指F等指针进行触摸传感后的复位期间内，有时难以完全地进行复位(例如返回至接地电位)。通过使黑色电介质层3的电阻率为108Ωcm以上且小于1013Ωcm，可以缩短复位期间。当黑色电介质层具有小于107Ωcm的电阻率时，有可能无法确保充分的静电电容而降低触摸传感精度。
(变形例2)
图9为表示构成第一实施方式变形例2的黑色矩阵基板的传感器单元的电路图。如图9所示，本变形例2的黑色矩阵基板具备传感器单元SU1。传感器单元SU1除了具备图1所示第一薄膜晶体管31的传感器单元SU的构成之外，还具备复位晶体管32(第二薄膜晶体管)。
复位晶体管32具备与第一栅电极11电连接的第二栅电极27、第二源电极25、与第二栅电极27电连接的第二漏电极26(短路于第二栅电极27的第二漏电极26)、第二沟道层24A及栅绝缘层24B。
第一导电图案10的一部分构成第二栅电极27。第二导电图案20的一部分构成第二源电极25及第二漏电极26。氧化物半导体层的一部分构成第二沟道层24A。第二绝缘层48的一部分构成第二薄膜晶体管的栅绝缘层24B。第二沟道层24A在形成第一沟道层16时同时地形成。同样，栅绝缘层24B在形成第二绝缘层48时同时地形成。
本变形例2中，扫描线13不仅向第一薄膜晶体管31的第一源电极22供给扫描信号，还向复位晶体管32供给复位信号(例如接地电位)。这种扫描信号的供给及复位信号的供给分时地进行。
复位晶体管32从扫描线13接受复位信号、将电容器图案12的电位复位。
(变形例3)
图10为表示构成第一实施方式变形例3的黑色矩阵基板的传感器单元的电路图。图10中，与图9所示传感器单元SU1相同的构件带有相同符号，将其说明省略或简化。
如图10所示，本变形例3的黑色矩阵基板具备传感器单元SU2。传感器单元SU2除了具备图1所示第一薄膜晶体管31的传感器单元SU的构成之外，还具备图9所示的复位晶体管32、将复位晶体管32的第二源电极25延伸而成的源极延线28、以及复位线15。
复位线15介由第二源电极25及源极延线28，将复位信号供给至复位晶体管32。
源极延线28不连接于扫描线13，而是介由接触孔29与复位线15连接。在图10所示的电路图中，传感器单元SU2可以与来自扫描线13的扫描信号独立地接受来自复位线15的复位信号。
传感器单元SU2中，无需分时地进行图9所示的扫描信号及复位信号的供给。与图1所示的传感器单元SU同样，扫描线13只要仅将扫描信号供给至第一薄膜晶体管31即可。
图1是1个传感器单元具备1个薄膜晶体管的电路图。图9及图10是1个传感器单元具备2个薄膜晶体管的电路图。但是，1个传感器单元中的薄膜晶体管的个数可以根据需要增加。
(变形例4)
图11为表示第一实施方式变形例4的黑色矩阵基板的部分放大图，是表示配设于黑色电介质层3上的第一导电图案10及第二导电图案20的配置的俯视图。另外，图11示出图3所示电容器图案12的变形例，示出在划分区域19内形成有2个开口部9的情况。
构成电容器图案12的一部分的导电线B1、B2、B3的线宽可以各自不同。
(第二实施方式)
(微型LED显示装置)
图12为表示本发明第二实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了第一实施方式的黑色矩阵基板100的微型LED显示装置200的截面图。
图12中，上述第一实施方式的黑色矩阵基板100的形成有传感器单元SU的第二面2与第二阵列基板201相向。在相向于第二面2的第二阵列基板201的面上排列有发光元件CHIP。介由为透明树脂的粘接层108，将黑色矩阵基板100与第二阵列基板201贴合。
此外，黑色矩阵基板100中，采用静电电容检测方式，使用上述的黑色电介质层3。黑色矩阵基板100的传感器单元SU(单位单元、参照图1)具备电容器图案12和第一薄膜晶体管31，采用分别读取方式。使用这种分别读取方式的技术是接近于自电容方式的技术。
作为显示装置的现有技术示例的专利文献3、专利文献4所公开的技术均采用使用了X方向的布线和Y方向的布线的互电容方式，在利用触摸传感进行静电电容的检测方式的方面，与第二实施方式有很大不同。另外，在专利文献2公开的技术中，静电电容的电容元件CS1由作为具有透光性的导电膜的电极ECS、电极COM及绝缘层构成。专利文献2中没有公开在铜布线上层叠有黑色电介质的构成。
(第二阵列基板)
接着，参照图13～图15，对微型LED显示装置200所具备的第二阵列基板201的结构进行说明。
图13为部分地表示第二实施方式的微型LED显示装置200所具备的第二阵列基板201的放大图、为部分地表示第三薄膜晶体管68的截面图。
图14为表示搭载于第二实施方式的微型LED显示装置200上的发光元件(微型LED)的截面图、为部分地表示图13的符号C的区域的放大图。
图15为表示第二实施方式的微型LED显示装置200的放大截面图、为说明层叠于图13所示第三薄膜晶体管68的第三沟道层58上的第三源电极54和第三漏电极56的层叠结构的图。
构成第二阵列基板201的第二基板202的材料无需限定为透明基板。例如，作为能够适用于第二基板202的基板，可举出玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、蓝宝石基板、硅、碳化硅或硅锗等半导体基板、或者塑料基板等。第二基板202可以是透明基板，也可以是不透明的基板或经着色的基板。
在第二基板202的表面43上形成有第四绝缘层47。在第四绝缘层47上按顺序层叠有：按照将第三薄膜晶体管68、第四绝缘层47及第三薄膜晶体管68覆盖的方式而形成的第三绝缘层148；按照与第三薄膜晶体管68的第三沟道层58相向的方式形成于第三绝缘层148上的第三栅电极55；按照将第三绝缘层148及第三栅电极55覆盖的方式而形成的第六绝缘层49；及按照将第六绝缘层49覆盖的方式而形成的第一平坦化层96。
在第一平坦化层96、第六绝缘层49及第三绝缘层148上，在对应于第三薄膜晶体管68的第三漏电极56的位置上形成有接触孔93。另外，在第一平坦化层96上，在对应于第三沟道层58的位置上形成堤坝94(参照图13)。在截面视图中彼此相邻的堤坝94之间的区域中、即在俯视下被堤坝94包围的区域中，按照将第一平坦化层96的上表面、接触孔93的内部及第三漏电极56覆盖的方式形成有反射电极89(像素电极)。此外，反射电极89也可不形成在堤坝94的上表面。反射电极89介由导电性的接合层77与发光元件CHIP的下部电极88电连接。
按照将接触孔93的内部填埋的方式、且将反射电极89及发光元件CHIP覆盖的方式形成有第二平坦化层95。在第二平坦化层95上形成有被称为ITO的透明导电膜76，在透明导电膜76(与第2电源线52含义相同)上连接有构成发光元件CHIP的上部电极87。进而，在透明导电膜76上形成有辅助导体75，透明导电膜76与辅助导体75电连接。另外，在透明导电膜76的表面上，按照将辅助导体75覆盖的方式形成有密封层109(粘接层)。辅助导体75是在俯视下用于减小透明导电膜76的电阻值的导体。
作为堤坝94的材料，可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛清漆酚醛树脂等有机树脂。还可以在堤坝94上进一步层叠氧化硅、氧氮化硅等无机材料。
作为第一平坦化层96及第二平坦化层95的材料，可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂等。还可以使用低介电常数材料(low-k材料)。
此外，为了提高视认性，第一平坦化层96、第二平坦化层95、密封层109中的任一者还可具有光散射的功能。
在图13及图15所示的接触孔93中，反射电极89与第三漏电极56(第四布线)相接触。反射电极89具备导电性金属氧化物层作为上层，第三漏电极56与导电性金属氧化物层相接触。
如图15所示，反射电极89具有银合金被导电性金属氧化物层夹持的3层构成。反射电极89的导电性金属氧化物层及第三漏电极56的导电性金属氧化物层分别由导电性金属氧化物形成，能够进行欧姆接触。
假设在图15所示的构成中，在接触孔93内与反射电极89相接触的面为被氧化的铜表面或者为铝时，难以获得欧姆接触。铝对于ITO等导电性金属氧化物的物理密合性不足。在第二实施方式的微型LED显示装置200中采用的构成可以提供如此能够进行欧姆接触的布线结构。
(发光元件CHIP的结构)
本实施方式中，发光元件CHIP是作为显示功能层发挥功能的垂直型发光二极管，设置于位于第二基板202上的多个像素的各自中。
发光元件CHIP具有按顺序层叠有上部电极87、n型半导体层90、发光层92、p型半导体层91及下部电极88的结构。换而言之，发光元件CHIP具有在下部电极88上按顺序层叠有p型半导体层91、发光层92、n型半导体层90及上部电极87的构成。如图13所示，在LED发光中使用的电极形成在不同的面上，形成在相互间相向的面上。另外，在与按照相互间达到平行的方式层叠的n型半导体层90及p型半导体层91分别相向的面的外侧上配置有上部电极87及下部电极88。在本实施方式中将具有这种结构的发光元件CHIP称作垂直型发光二极管。在截面视图中，当LED结构为角锥形状等异型时，不包含在本发明的垂直型发光二极管中。LED结构中，将按照电极在单侧的面上排列的方式形成的结构或按照电极在水平方向上排列的方式形成的结构称作水平型发光二极管。
如图14所示，在发光元件CHIP上，透明导电膜76与上部电极87重叠、进行电连接。发光元件CHIP的角部74被第二平坦化层95覆盖。在发光元件CHIP上，形成有第二平坦化层95与上部电极87重叠的重叠部71。由于在上部电极87的两端形成有重叠部71，因此在上部电极87上，第二平坦化层95具有凹部形状。
图14中，出于减少透明导电膜76的断线的风险的目的，形成于上部电极87上的第二平坦化层95具有角度为θ的锥度。沿着第二平坦化层95的锥面形成有透明导电膜76。
具体地说，重叠部71在角部74中位于透明导电膜76与上部电极87之间，例如以5°～70°的角度θ相对于上部电极87的面倾斜。如此通过重叠部71具有倾斜，可以防止透明导电膜76的断线。
在发光元件CHIP的上表面78(表层)自第二平坦化层95突出、成为不与第二平坦化层95重叠的状态下，即未形成有重叠部71的状态下，透明导电膜76变得易于断线、有可能发生发光元件CHIP的开灯故障。
作为形成具有上述凹部形状的第二平坦化层95的方法或形成重叠于发光元件CHIP的重叠部71的方法，可采用周知的光刻法。进而，除了周知的光刻法的手法之外，还可以适用干式刻蚀技术。
发光元件CHIP的形状例如可以使用在俯视下、1边的长度为3μm～500μm的正方形形状。但是也可以适用正方形或矩形以外的形状。或者还可以使1边的大小为500μm以上。另外，可以将1个或2个以上的发光元件安装于在俯视下、由第三栅极布线69和第三源极布线66(参照图16)划分的像素上。在发光元件CHIP的安装中，例如可以使正方形形状的发光元件CHIP的朝向以90度单位无规地旋转来进行安装。通过无规安装，可以减轻因LED晶体生长的稍微不均所导致的画面整体的色不均、亮度不均。
作为下部电极88的构成材料，可以适用银、银合金、铝、铝合金。进而，作为下部电极88的构成，如后所述，还可以适用银或银合金层被导电性金属氧化物层夹持的构成。还可以向下部电极88的构成的一部分导入Ti层、Cr层、Pt层、AuGe层、Pd层、Ni层、TiW层、Mo层等金属层或包含上述导电性金属氧化物层的多层构成。此外，通过减少俯视下下部电极88的面积比例，可以实现半透过型或透过型的显示装置。
上部电极87优选包含由导电性金属氧化物形成的层的构成。特别优选至少上部电极87的表层由导电性金属氧化物形成。进而，构成上部电极87的表层的导电性金属氧化物优选与由导电性金属氧化物构成的导电层电连接。
接合层77例如可以适用在150℃～340℃的温度范围内使发光元件CHIP的下部电极88与反射电极89熔融粘合、能够电连接的导电性材料。该导电性材料中，可以将银、碳、石墨等导电性骨材(conductive filler)分散在热流动性树脂中。或者，可以使用In(铟)、InBi合金、InSb合金、InSn合金、InAg合金、InGa合金、SnBi合金、SnSb合金等或这些金属的3元系、4元系的低熔点金属来形成接合层77。
这些低熔点金属由于对上述导电性金属氧化物的润湿性良好，因此在进行下部电极88与反射电极89的大致对准后，可以自行对准地使下部电极88与反射电极89熔融粘合。作为熔融粘合所需的能量，可使用热、加压、电磁波、激光或它们与超声波的并用等各种能量。此外，垂直型发光二极管具有在发生接合故障时易于进行修理的优点。在熔融粘合时，通过减小下部电极88及反射电极89与进行加热熔融的接合层77的接触角(润湿性)，利用自行对准(自对准)可以进行发光二极管(发光元件CHIP)的对位。下部中，电极在同一方向上排列的水平型发光二极管具有各个二极管的接合检查难以操作、在修理(故障二极管的更换等)时电极易于短路的不良问题。从此观点来看，优选使用垂直型发光二极管。接合层77可以在真空成膜等膜形成之后、利用周知的光刻法的方法或剥离的手段来进行图案形成。
(第三薄膜晶体管)
图13及图15表示作为连接于反射电极89(像素电极)的第三薄膜晶体管68使用的具有顶栅结构的薄膜晶体管(TFT)结构之一例。第三薄膜晶体管68的结构也适用于后述的第四薄膜晶体管67。
第三薄膜晶体管68具有在第三沟道层58上层叠有第三源电极54及第三漏电极56的构成。具体地说，第三薄膜晶体管68具备：连接于第三沟道层58的一端(图15中的第三沟道层58的左端)的第三漏电极56；连接于第三沟道层58的另一端(图15中的第三沟道层58的右端)的第三源电极54、以及隔着栅绝缘层(第三绝缘层148)与第三沟道层58相向配置的第三栅电极55。
第三栅电极55具有与图6所示导电层7同样的构成。即，第三栅电极55具有金属层5(合金层)被导电性氧化物层4夹持的3层构成。
第三薄膜晶体管68的构成中，形成有作为第三沟道层58与第三源电极54相接触的界面的重叠部161、及作为第三沟道层58与第三漏电极56相接触的界面的重叠部162。由于第三沟道层58与导电性氧化物层4的界面上的接触电阻小、可获得欧姆接触。由于导电性氧化物层4的导电率较高，因此在第三沟道层58上形成有实质上高迁移率的导电性金属氧化物。结果可以提高晶体管特性。图15中，导电性氧化物层4发挥第三沟道层58的高迁移率半导体层的作用。
如后所述，第三沟道层58由氧化物半导体构成，与作为栅绝缘层的第三绝缘层148接触。第三薄膜晶体管68对发光元件CHIP进行驱动。
另外，在分别图示了图13或图15所示第三沟道层58的重叠部161、162的截面、第三源电极54、第三漏电极56及第三栅电极55的截面图中并未形成有锥面。出于避免断线等目的，优选在构成第三薄膜晶体管68的电极或沟道层中形成有锥面(倾斜面)。
图13示出了构成第三薄膜晶体管68的第三沟道层58、第三源电极54及第三漏电极56形成于第四绝缘层47上的结构，但本发明并不限于这种结构。也可不设置第四绝缘层47、在第二基板202上直接形成第三薄膜晶体管68。另外，还可以使用底栅结构的薄膜晶体管。
图13所示的第三源电极54及第三漏电极56在同一工序中同时地形成。另外，第三源电极54及第三漏电极56具备具有相同构成的导电层。即，第二实施方式中，作为第三源电极54及第三漏电极56的结构，均采用利用导电性氧化物层夹持铜或铜合金层的3层构成。此外，作为第三源电极54及第三漏电极56的结构，可以采用钛/铝合金/钛、钼/铝合金/钼等3层结构。这里，铝合金中铝-钕为代表性的合金。
为了获得第三薄膜晶体管68的阈值电压(Vth)的稳定化或稳定的常闭状态的晶体管特性，还可以设置背栅电极。背栅电极可以如下形成：按照相向于图13所示第三栅电极55的方式，在第三沟道层58的相反侧、例如第四绝缘层47与第二基板202的界面上对金属膜进行布图，从而形成背栅电极。通过利用金属膜形成背栅电极，可以防止朝向第三沟道层58的外部光的入射、获得稳定的“正(plus)”的Vth。此外，对背栅电极通常施加负的电压。通过形成于第三栅电极55与背栅电极之间的电场，可以将第三沟道层58电环绕。通过该电场，可以增大第三薄膜晶体管68的漏极电流，可以进一步减小第三薄膜晶体管68的作为断态电流的泄露电流。因此，可以减小相对于第三薄膜晶体管68所要求的漏极电流、第三薄膜晶体管68的相对大小，可以提高作为半导体电路的集成度。
具备由氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管由于泄露电流极少，因此扫描信号或影像信号的输入后的稳定性较高。具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管与氧化物半导体的晶体管相比，泄露电流大2位数以上。该泄露电流少会有助于高精度的触摸传感，因此优选。
可以将作为氧化物半导体的代表性复合氧化物的IGZO(氧化铟和氧化锌和氧化镓)适用于本实施方式的薄膜晶体管的沟道层。被称作IGZO的氧化物半导体利用溅射等真空成膜一次性地形成。成膜氧化物半导体之后，TFT等的布图后的热处理也一次性地进行。因此，与沟道层有关的电特性(例如Vth)的不均极小。对于LED的驱动，为了抑制其亮度不均，需要将薄膜晶体管的Vth的不均抑制在较小的范围内。但是，被称作IGZO的氧化物半导体为了确保结晶化带来的可靠性，多在400℃～700℃的温度范围(高温退火)内进行热处理。液晶显示装置等的制造工序中，在该热处理时，多发生铜的扩散、铜布线的导电率大幅度恶化。
超过350℃的退火有增长铜的扩散、根据情况使氧化物半导体的特性劣化的可能。铜布线为Mo/Cu、Ti/Cu的现有构成中，在超过400℃的热处理下，有时会发生铜与钛等的相互扩散、使铜布线的电阻率恶化。
可以适用以在180℃～340℃温度范围内能够进行低温退火的氧化铟和氧化锑这两种氧化物为中心的复合氧化物的氧化物半导体。进而，构成第三沟道层58的氧化物半导体可以在氧化物半导体中包含氧化铈。此时，当将不计算氧的元素的合计设为100原子％时(金属元素换算)，达到0.2原子％以上且10原子％以下的铈的量。更具体地说，氧化物半导体是包含氧化铟、氧化锑、具有比氧化铟及氧化锑的各自量更少的量的氧化铈的复合氧化物，且当将不计算氧的元素的合计设为100原子％时，铟及锑的各自量达到40原子％以上。例如，在该氧化物半导体中，当将不计算氧的元素的合计设为100原子％时，使铟及锑的各自的量为48原子％、使铈的量为4原子％。此外，氧化锑或氧化铈与氧化镓或氧化铟不同，可以廉价地获得，因此产业价值高。
为了调整氧化物半导体的电特性或迁移率，还可以在第三沟道层58的厚度方向上改变例如氧化铟的浓度或氧化铈的浓度。或者还可以使用氧化铈的浓度不同的多个层来形成第三沟道层58。或者，为了扩大源电极等的湿式刻蚀加工性，可以通过使第三沟道层58的表面层的组成变为富含氧化铈来提高第三沟道层58的耐酸性。还可以在第三沟道层58上层叠蚀刻终止层，但包含氧化铈的复合氧化物薄膜由于在180℃以上的退火下成为耐酸性高的膜，因此不需要蚀刻终止层的积极的***，可以省略蚀刻终止层形成工序。该耐酸性也可通过提高复合氧化物膜中的氧化铈的浓度来获得。
氧化物半导体层包含氧化锡时，与上述是同样的。作为主材包含氧化铟的复合氧化物中，通过提高氧化锡的浓度，复合氧化物的耐酸性提高。与氧化物半导体层包含氧化铈时同样，通过进行180℃以上的退火，可以进一步提高耐酸性。即便是在作为主材包含氧化铟的复合氧化物中添加氧化铈和氧化锡这两者时，同样地也可以提高耐酸性、不需要蚀刻终止层。
此外，该退火温度可以是180℃～340℃的范围，更优选是高于200℃的温度。在形成源电极等的图案之前，例如通过实施220℃前后的预退火，可以提高氧化物半导体层(复合氧化物膜)对蚀刻剂的耐受性。该预退火还可以在用于形成源电极的导电层的成膜前实施。
(发光二极管元件的驱动)
图16为具备驱动微型LED的薄膜晶体管的代表性电路图。第二实施方式中，作为发光二极管元件示例了发光元件CHIP。多个像素PX配置为矩阵状。以下，有时将像素PX记为像素开口部PX。
此外，图16所示的电路图也可适用于后述第三实施方式的有机EL显示装置300中。此时，作为发光二极管元件，使用有机EL层。
图16中，示意地示出了多个像素PX，各像素PX是由作为影像信号线的源极布线66(第三源极布线)和作为扫描线的栅极布线69(第三栅极布线)划分出的像素开口部PX。
第三薄膜晶体管68介由第三源电极54与第一电源线51连接。第一电源线51是向发光元件86(发光元件CHIP)供电的电源线。第2电源线52介由透明导电膜76及辅助导体75与构成发光元件86的上部电极87连接。将第2电源线52维持在恒定电位，例如可以接地于地(筐体等)。辅助导体75可以使用导电性良好的金属布线，可以形成于避开像素开口部(像素PX)的位置上。图13所示的辅助导体75为导电性金属氧化物与铜合金与导电性金属氧化物的层叠构成。通过在辅助导体75的构成的一部分中使用导热性较高的铜或铜合金，可以有助于发光二极管元件的散热、获得稳定的发光。
如图16所示，在由源极布线66和栅极布线69划分的像素PX(像素开口部)内配置有第三薄膜晶体管68、第四薄膜晶体管67、发光元件86、电容元件79等。
第四薄膜晶体管67与源极布线66和栅极布线69电协作。第三薄膜晶体管68与第四薄膜晶体管67及第一电源线51电协作。第三薄膜晶体管68接受来自第四薄膜晶体管67的信号，对作为垂直型发光二极管的发光元件86进行驱动。第三薄膜晶体管68的第三栅电极55介由电容元件79与第一电源线51连接。第三薄膜晶体管68及第四薄膜晶体管67构成薄膜晶体管阵列。
图16表示包含第一电源线51在内的配设于第二基板202的表面43上的主要电要素。排列成矩阵状的多个像素PX形成显示装置的有效显示区域。除了图16所示的薄膜晶体管67、68以外，还可以进一步另外设置进行电容的复位处理的薄膜晶体管等作为开光元件。此时，将进行复位处理的开关元件连接于形成于第二基板202的表面43上的复位信号线。
栅极布线69连接于包含移位寄存器的扫描驱动电路82(栅信号开关电路)。源极布线66连接于包含移位寄存器、视频线路、模拟开关的源信号电路81(源信号开关电路)。源信号电路81及扫描驱动电路82接受来自显示控制部的信号，对作为显示功能层的发光元件86进行控制。
本实施方式中，第一电源线51及源极布线66在Y方向(第二方向)上延伸。栅极布线69在X方向(第一方向)上延伸。
此外，本实施方式中，并不限定源极布线66、栅极布线69、第一电源线51及第2电源线52的位置关系。
也可以通过1个像素PX内的薄膜晶体管个数或辅助导体75的朝向来改变透明导电膜76的图案的朝向。
在各个多个像素PX中，当接受来自栅极布线69的栅信号及来自源极布线66的影像信号、第四薄膜晶体管67打开时，来自作为开关晶体管发挥功能的第四薄膜晶体管67的信号(来自漏电极的输出)被输出至第三栅电极55。即，将打开的信号输入到向像素PX供电的第三薄膜晶体管68的第三栅电极55。作为驱动晶体管发挥功能的第三薄膜晶体管68接受来自第三栅电极55的信号、并从第一电源线51电源供给至发光元件86。此时，介由第三薄膜晶体管68的第三沟道层58，电流从第一电源线51供给至发光元件86，根据其电流量，像素PX(发光元件86)进行发光。
(第三实施方式)
(有机EL显示装置)
图17为表示本发明第三实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了第三黑色矩阵基板303的有机EL显示装置300的截面图。
图18为在第三实施方式的有机EL显示装置300中搭载有有机EL层的第三阵列基板301的部分截面图。
有机EL显示装置300按照将第三黑色矩阵基板303与具备有机EL层80的第三阵列基板301面对面的方式贴合。第三黑色矩阵基板303具备包含红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的滤色器。将红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B设置在光吸收层8的开口部中。
第三黑色矩阵基板303的其它构成与第一实施方式中说明过的黑色矩阵基板100相同。对于包含发光层92的有机EL层80，在后详细地叙述。
接着，对有机EL显示装置300的结构进行说明。
作为第三阵列基板301的第三基板302，无需限定为透明基板，例如作为能够适用的基板，可举出玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、蓝宝石基板、硅、碳化硅或硅锗等半导体基板、或者塑料基板等。
在第三阵列基板301的第三基板302上形成有第四绝缘层47。在第四绝缘层47上，依次层叠有：按照将第五薄膜晶体管70、第四绝缘层47及第五薄膜晶体管70覆盖的方式形成的第五绝缘层248；按照与第五薄膜晶体管70的第三沟道层58相向的方式形成于第五绝缘层248上的第五栅电极155；按照将第五绝缘层248及第五栅电极155覆盖的方式形成的第六绝缘层49；及形成于第六绝缘层49上的第一平坦化层96。
在第一平坦化层96、第六绝缘层49及第五绝缘层248上，在对应于第五薄膜晶体管70的第五漏电极156的位置上形成有接触孔93。另外，在第一平坦化层96上，在对应于第三沟道层58的位置上形成有堤坝94。在截面视图中彼此相邻的堤坝94之间的区域中，即，在俯视下被堤坝94包围的区域中，按照将第一平坦化层96的上表面、接触孔93的内部及第五漏电极156覆盖的方式形成有下部电极189(像素电极)。此外，下部电极189也可不形成于堤坝94的上表面。
进而，按照将下部电极189、堤坝94及第一平坦化层96覆盖的方式形成有空孔注入层191。在空孔注入层191上依次层叠有发光层92、上部电极87及密封层195。
下部电极189如后所述，具有银或银合金层被导电性氧化物层夹持的构成。
上部电极87例如是膜厚为11nm的银合金层被膜厚为40nm的复合氧化物夹持的透明导电膜。下部电极88具有膜厚为250nm的银合金层被膜厚为30nm的复合氧化物夹持的构成。此外，优选使用将上述复合氧化物层适用于导电性金属氧化物层、将银合金层的膜厚设定为例如9nm～15nm的范围、利用导电性金属氧化物层夹持银合金层而成的3层层叠结构。此时，可以实现高透射率的透明导电膜。
另外，还可以采用将上述复合氧化物层适用于导电性金属氧化物层、将银合金层的膜厚设定为例如100nm～250nm的范围或300nm以上的膜厚、利用导电性金属氧化物层夹持银合金层而成的3层层叠结构。此时，可以实现对于可见光具有高反射率的反射电极。
作为堤坝94的材料，可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛清漆酚醛树脂等有机树脂。还可以在堤坝94上进一步层叠氧化硅、氧氮化硅等无机材料。
作为第一平坦化层96的材料，还可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂等。还可以使用低介电常数材料(low-k材料)。
此外，为了提高视认性，第一平坦化层96、密封层109或第三基板302中的任一者可以具有光散射的功能。或者还可以在第三基板302的上方形成光散射层。
第五薄膜晶体管的结构由于与第二实施方式相同，将说明省略。
(第四实施方式)
(液晶显示装置)
图19为表示本发明第四实施方式的显示装置的图，为部分地表示适用了第四黑色矩阵基板403的液晶显示装置400的截面图。
图20为具备对适用于第四实施方式的显示装置的液晶层进行驱动的薄膜晶体管的代表性电路图。
图21为部分地表示采用了以往的水平取向液晶(FFS模式)的液晶显示装置的截面图，为说明在像素电极与通用电极之间施加液晶驱动电压时的等势线的状况的截面图。
图22为部分地表示采用了以往的水平取向液晶(FFS模式)的液晶显示装置的截面图，为说明在相向的基板的透明树脂层上配设有透明电极时的等势线的状状况的截面图。
液晶显示装置400具有隔着液晶层60将第四黑色矩阵基板403的形成有传感器单元SU的第二面2与第四阵列基板401贴合而成的构成。
图19中，包含偏振片的光学膜、取向膜、背光单元等的图示省略。另外，通常的液晶显示装置中，薄膜晶体管等有源元件是周知的，因此薄膜晶体管的图示也省略。
第四黑色矩阵基板403具有与第三实施方式的第三黑色矩阵基板303相同的构成。在光吸收层8的各个开口部上配设有红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的滤色器。
本实施方式中，液晶层60使用被称作FFS方式的水平取向液晶，但本实施方式并不限于水平取向或FFS驱动。还可以采用垂直取向的液晶，以纵电场(施加于液晶层的厚度方向上的驱动电压)对该液晶进行驱动。
驱动液晶层60的像素电极及通用电极均通过将透明导电膜布图为电极形状来形成。
如图20所示，有源元件作为第六薄膜晶体管171在红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的各自上分别配设1个。液晶在图20中记为电容63。第六薄膜晶体管171被从扫描信号电路72延伸的栅极布线164、从影像信号电路73延伸的源极布线165所驱动。
然而，上述专利文献2或专利文献3公开了使用透明导电性氧化物或具有透光性的导电膜(以下称为透明电极)作为触摸传感器的液晶显示装置。专利文献2或专利文献3中所示的触摸传感器中，通过按照与触摸传感器面对面的方式所配置的阵列基板，液晶层进行驱动。换而言之，触摸传感器中使用的透明电极成为稍微与液晶层接触的结构。
近年来，作为液晶方式，从视野角、对比度、响应性的观点出发，主要采用被称作FFS(或IPS)的水平取向的液晶方式。
作为通常的构成，已知有如图21所示那样的FFS方式的液晶显示装置700。液晶显示装置700具有液晶层607被阵列基板605和滤色器基板500夹持的结构。
阵列基板605具备形成于基板606上的绝缘层604、形成于绝缘层604上的通用电极602、形成于通用电极602上的绝缘层603及形成于绝缘层603上的像素电极601。
在与阵列基板605相向的滤色器基板500中，在透明基板501上层叠有由电不流过的材料(非导体)形成的滤色器CF或透明树脂层614等。此外，在图21所示的例子中，将取向膜的图示省略。
液晶显示装置700的阵列基板605中，通过施加于像素电极601与通用电极602之间的电压，驱动液晶层607。此时，如图21所示，表示由像素电极601产生的电场的等势线609按照贯穿液晶层607的方式，从像素电极601向滤色器CF延伸，液晶层607的水平取向的液晶以等势线609为中心、水平地旋转，液晶显示装置700进行标准的显示。
另一方面，如图22所示，作为FFS方式的液晶显示装置，还已知具备按照将透明树脂层614覆盖而具有透明电极612的滤色器基板500的液晶显示装置800。透明电极612作为触摸传感的驱动电极或检测电极进行使用。
液晶显示装置800中，在透明电极612与像素电极601之间配置有液晶层607。此外，在滤色器基板500上形成有透明电极612，就这一点来说，液晶显示装置800与液晶显示装置700是不同的。液晶显示装置800具备的其它构成与液晶显示装置700相同。
如图22所示，在滤色器基板500上形成有透明电极612的构成中，在FFS方式的液晶驱动中产生阻碍。朝向滤色器基板500、从像素电极601延伸的等势线610无法通过作为导电膜的透明电极612。因此，如图22所示，等势线610的形状成为按照等势线610被关在滤色器基板500与阵列基板605之间的方式而变形了的形状。具有这种形状的等势线610中，无法进行图21中说明的那样以等势线609为中心、水平地旋转的标准的液晶旋转，作为液晶显示装置无法确保充分的透射率。
进而，当手指等具有电荷的指针接触滤色器基板500的显示面时，水平取向的液晶分子有时会朝向指针地立起。液晶分子在分子的长轴方向(立起方向)与短轴方向上的介电常数不同，显示像素的容量会发生变化。因此，当将具有包含显示像素的大小的透明电极作为触摸传感的电容元件(驱动电极或检测电极)进行使用时，该显示像素的容量变动成为触摸的容量变动(噪音)。
上述专利文献2或专利文献3中公开的技术伴有这种发生噪音的风险。因此，专利文献2或专利文献3所示的触摸传感器在适用于FFS方式的液晶显示装置时存在上述问题。
与此相对，在第四实施方式的第四黑色矩阵基板403中，不在开口部9上设置相当于像素大小的透明电极的结构是可能的。因此，如上所述，液晶分子不会朝向透明电极立起。进而，也不会发生专利文献2或专利文献3中可成为问题的显示像素的容量变动。第四实施方式的第四黑色矩阵基板403不仅适用于FFS方式的液晶显示装置、还可以适用于其它的显示装置。进而，上述实施方式中，作为触摸的容量元件，未使用透明电极。
第四实施方式中，在红色像素R、绿色像素G及蓝色像素B的各个滤色器的接触于液晶层60的面上，不存在透明电极等导电性的构件(导体)，因此不会对以FFS方式被驱动的液晶层60的透射率造成大的不良影响，能够进行高透射率的液晶显示。
上述实施方式的黑色矩阵基板或具备该黑色矩阵基板的显示装置可以进行各种应用。作为上述实施方式的显示装置能够适用的电子设备，可以举出手机、便携式游戏机、便携信息终端、笔记本电脑、电子书、数码相机、数码静像摄影机、头戴显示器、导航***、音频再生装置(车辆音响、电子音频播放器等)、复印机、传真、打印机、打印复印一体机、自动贩卖机、自动取款机(ATM)、个人认证设备、光通信设备、IC卡等电子设备等。上述各实施方式可以自由地组合使用。
对本发明的优选实施方式进行说明，上述中已经说明完全了，但这些是本发明的示例，应该理解为并非是为了进行限定。追加、省略、置换及其它变更在不脱离本发明范围的情况下是可以进行的。因此，本发明不应该被看做被上述的说明所限定，而是通过权利要求书进行规定。
符号说明
1第一面、2第二面、3黑色电介质层、4导电性氧化物层、5金属层、6低浓度碳层、7导电层、8光吸收层、9开口部(第一开口部)、10第一导电图案、11第一栅电极、12、12’电容器图案、13扫描线、15复位线、16第一沟道层、17第一绝缘层、19划分区域、20第二导电图案、21输出线、22第一源电极、23第一漏电极、24A第二沟道层、24B栅绝缘层、25第二源电极、26第二漏电极、27第二栅电极、28源极延线、29、93接触孔、31第一薄膜晶体管、32复位晶体管、33入射光、34反射光、37第一透明树脂层、38第二透明树脂层、43表面、45传感器电路、47第四绝缘层、48第二绝缘层、49第六绝缘层、51第一电源线、52第2电源线、54第三源电极、55第三栅电极、56第三漏电极、58第三沟道层、60、607液晶层、62、606基板、63电容、65、603、604绝缘层、66、165源极布线(第三源极布线)、67第四薄膜晶体管(薄膜晶体管)、68第三薄膜晶体管(薄膜晶体管)、69、164栅极布线(第三栅极布线)、70第五薄膜晶体管、71重叠部、72扫描信号电路、73影像信号电路、74角部、75辅助导体、76透明导电膜、77接合层、78上表面、79电容元件、80有机EL层、81源信号电路、82扫描驱动电路、86、CHIP发光元件、87上部电极、88、189下部电极、89反射电极、90n型半导体层、91p型半导体层、92发光层、94堤坝、95第二平坦化层、96第一平坦化层、100黑色矩阵基板、102、501透明基板、108粘接层、109、195密封层、148第三绝缘层、155第五栅电极、156第五漏电极、161、162重叠部、171第六薄膜晶体管、191空孔注入层、200微型LED显示装置、201第二阵列基板、202第二基板、248第五绝缘层、300有机EL显示装置、301第三阵列基板、302第三基板、303第三黑色矩阵基板、400、700、800液晶显示装置、401第四阵列基板、403第四黑色矩阵基板、500滤色器基板、601像素电极、602通用电极、605阵列基板、609、610等势线、612透明电极、614透明树脂层、B蓝色像素、B1、B2、B3导电线、CF滤色器、F手指、G绿色像素、OP开口部(第二开口部)、PX像素(像素开口部)、R红色像素、SU、SU1、SU2传感器单元。

Claims (12)

1.一种黑色矩阵基板，其具备：
具有第一面和第二面的透明基板；
设置在所述第二面上的黑色电介质层；
设置在所述黑色电介质层上的第一绝缘层；
设置在所述第一绝缘层上、且包含具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成的第一导电图案的第一导电层；
设置在所述第一导电图案上的第二绝缘层；
设置在所述第二绝缘层上的氧化物半导体层；
设置在所述氧化物半导体层及所述第二绝缘层上、且包含具有金属层或合金层被导电性氧化物层夹持的构成的第二导电图案的第二导电层；
设置在所述第二导电图案上的透明树脂层；
设置在所述透明树脂层上的光吸收层；以及
具有第一栅电极、第一源电极、第一漏电极、第一沟道层及栅绝缘层的第一薄膜晶体管，
其中，所述黑色电介质层包含碳，且具有从所述第一面观察的俯视下将所述第一导电图案及所述第二导电图案覆盖的构成，
所述光吸收层包含碳，且具有从所述第二面观察的俯视下将所述第一导电图案及所述第二导电图案覆盖的构成，
所述第一导电图案的一部分构成所述第一栅电极，
所述第二导电图案的一部分构成所述第一源电极及所述第一漏电极，
所述氧化物半导体层的一部分构成所述第一沟道层，
所述第一导电图案的一部分构成对所述第一薄膜晶体管进行驱动的扫描线，
所述第二导电图案的一部分构成所述第一薄膜晶体管的输出线，
所述第一导电图案的一部分构成连接于所述第一栅电极的电容器图案，
所述电容器图案在俯视下具备1个以上的第一开口部，
所述第二绝缘层的一部分构成所述栅绝缘层。
2.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，
其具备第二薄膜晶体管，该第二薄膜晶体管具有电连接于所述第一栅电极的第二栅电极、第二源电极、电连接于所述第二栅电极的第二漏电极、第二沟道层及栅绝缘层，
所述第一导电图案的一部分构成所述第二栅电极，
所述第二导电图案的一部分构成所述第二源电极及所述第二漏电极，
所述氧化物半导体层的一部分构成所述第二沟道层，
所述第二绝缘层的一部分构成所述第二薄膜晶体管的所述栅绝缘层。
3.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
在俯视下，所述扫描线平行于第一方向地延伸，所述输出线平行于垂直于所述第一方向的第二方向地延伸，
所述电容器图案配设在由所述扫描线和所述输出线划分的区域内。
4.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
所述第一开口部是具有矩形或平行四边形的形状的开口部，
所述黑色电介质层及所述光吸收层分别具有为与所述第一开口部相似的矩形或平行四边形的第二开口部，
所述第二开口部的中心位置与所述第一开口部的中心位置重叠。
5.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
所述黑色电介质层是包含碳和至少由金属氧化物构成的电介质的微粒的树脂分散体。
6.根据权利要求5所述的黑色矩阵基板，其中，
所述由金属氧化物构成的电介质至少包含选自镁橄榄石、氧化铝及氧化钛中的1个以上顺电体的微粒。
7.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
所述黑色电介质层包含：
碳；和
至少选自氧化钛、氮化钛及氧氮化钛中的1个以上的微粒。
8.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
所述黑色电介质层由碳浓度不同的2层的树脂分散体构成，
所述2层的树脂分散体中的至少任一层的树脂分散体包含由金属氧化物构成的电介质。
9.根据权利要求1所述的黑色矩阵基板，其中，
所述导电性氧化物层包含氧化铟。
10.根据权利要求1或2所述的黑色矩阵基板，其中，
所述氧化物半导体层包含：
氧化铟；和
氧化锑及氧化铋中的至少任一者。
11.根据权利要求10所述的黑色矩阵基板，其中，
所述氧化物半导体层包含氧化铈及氧化锡中的至少任一者。
12.一种显示装置，其具备：
权利要求1或2所述的黑色矩阵基板；
具有配置有薄膜晶体管阵列的基板面的阵列基板；以及
显示功能层，
所述显示装置是隔着所述显示功能层将所述黑色矩阵基板的第二面与所述阵列基板的所述基板面彼此相向地贴合而成的。
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