TWI511018B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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Yukihiro Kimura
Kenzo Fukuyoshi
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Description

液晶顯示裝置
本發明係有關於一種將觸控感應(touch sensing)功能內建於液晶面板，且開口率高以及視認性優良的液晶顯示裝置。再者，本發明可提供一種採用對用於觸控感應之電極屬合適的低電阻金屬層圖案，且具備穿透光的遮光性優良、金屬層圖案的反射色幾近黑色的觸控感應電極的液晶顯示裝置。換言之，本發明係有關於將電容方式觸控感應功能內建於液晶胞內、所稱「內嵌式(in cell)」的液晶顯示裝置。
近年來，對於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置，為達明亮顯示或低耗電，而要求高開口率。此等顯示裝置中，為分割畫素來提高顯示的對比，通常使用在感光性樹脂中分散有作為黑色色材的碳等所形成的黑矩陣。
(黑矩陣的遮光性)
以確保顯示的對比為目的而以包圍畫素的形式配設的黑矩陣，為了獲得高遮光性，通常係在玻璃等透明基板上，以樹脂中分散有碳等色材的黑色樹脂形成1μm(微米)以上之較厚的膜厚。特別是，位於將複數個畫素配置 成矩陣狀之顯示面周圍四邊的邊框部，亦即邊框狀之黑矩陣，以穿透測定中的光學濃度計，係要求5以上、或者6以上的高遮光性。由於背光單元的光易從邊框部漏洩，邊框部係要求較形成於顯示面之黑矩陣更高的光學濃度。
(黑矩陣的細線化)
在行動電話等小型行動式裝置用之顯示裝置中，隨著200ppi(pixel per inch)以上，甚而300ppi以上的高精細化，漸要求高遮光性，同時要求黑矩陣之細線化。藉由將黑矩陣高精細化，使畫素寬度縮小至30μm以下，由此便顯現出黑矩陣的膜厚所致之彩色濾光片平坦性的惡化。300ppi以上之高精細之顯示裝置的黑矩陣其細線寬度需為4μm以下。
此外，舉例來說，由於黑矩陣的遮光性高，而不易以光微影術之手法來穩定製造4μm以下之細線的黑矩陣圖案。黑矩陣的遮光性較高時，於曝光時足夠的光線無法朝黑矩陣的膜厚方向射入，因此，在顯像等製程中黑矩陣容易剝離。
又，以提升遮光性為目的，以光微影術的2次製程，即以2層形成細線寬度為4μm以下的黑矩陣，由對準觀點而言實屬困難。以2次製程形成黑矩陣，因對準誤差之故而容易導致線寬變化或產生顯示不均。
在彩色濾光片等的一般製程中，為了在大型透明基板上形成複數個畫面，通常需要±2μm等的對準邊限(alignment margin)。因此，以光微影術的2次製程形成 黑矩陣實屬困難。
(顯示裝置中的觸控感應功能)
此外，作為對液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置直接輸入之手段，係有對此等顯示裝置貼合電容方式之觸控面板的手段、或在顯示裝置之例如與液晶層相接的部位設置對應觸控感應的元件的手段等。設置對應觸控感應的元件的手段係稱為內嵌式。該內嵌式有電容方式或使用光感測器的方式等。
顯示裝置本身可藉手指或筆等指示器輸入的內嵌式之觸控感應技術係大多適用電容方式。就該電容方式而言，需有複數個專利文獻1至5所揭示用來檢測電容的2組電極群。在以下說明中，專利文獻1為日本國專利第2653014號公報、專利文獻2為日本國特表2009-540375號公報、專利文獻3為日本國專利第4816668號公報、專利文獻4為國際公開第2013/089019號、專利文獻5為國際公開第2013/018736號。
於此，專利文獻1至5存有以下所述問題。
在專利文獻1中，如段落[0018]、[0019]所揭示，揭示有可利用Al(鋁)、Cr(鉻)等金屬所產生的電容耦合來輸入空間座標的2組電極群。
然而，專利文獻1之技術存有諸多缺點。例如，段落[0019]記載2組遮光性電極可發揮作為黑矩陣之功能。具遮光性之導電體係記載為Al、Cr等金屬，惟此等金屬由於具有高光反射率，在明亮的室內或有太陽光的戶外反射光過於明顯，使顯示品質大幅降低。而且，專 利文獻1中並未揭示為獲得顯示裝置的對比而使用適用於多數顯示裝置的黑色色材之黑色層的圖案及彩色濾光片、與前述2組電極相關的在顯示裝置之厚度方向的位置關係，對於包含穿透‧反射的彩色顯示亦無充分記載。
再者，Al(鋁)不具耐鹼性，不易取得與例如形成紅畫素、綠畫素、及藍畫素之光微影術製程(有使用鹼顯像液之製程)的整合。
更具體而言，在使用著色感光性樹脂對紅畫素等著色圖案進行鹼顯像的一般的彩色濾光片製程中，由於Al會溶解於鹼顯像液，而不易應用於彩色濾光片製程。就Cr而言，為了形成圖案，若採用濕式蝕刻製程時，會有Cr離子引起環境汙染之虞。而採用乾式蝕刻製程時，則有使用之鹵素氣體的危險性等。
在專利文獻2中，如專利文獻2之請求項1至3、請求項35、請求項45、請求項60等所記載，其提案在作為第1基板的TFT平板之與第2基板相對向的面配置至少1個觸控要素之構成。專利文獻2之請求項4記載在黑矩陣之背側配置的複數個金屬觸控感測電極之構成。
專利文獻2之技術的要點係某種程度記載於專利文獻1之請求項1~3，在明確表示觸控感應相關之觸控要素的具體構成方面，專利文獻2之技術係屬重要的技術。此外，除專利文獻1之段落[0015]外，其亦記載：供利用電荷檢測之筆式輸入方式用的電極手段係兼有AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display)之構成要素的作用。
然而，專利文獻2之技術未考量到液晶顯示裝置的最佳化，尤其是未考量到穿透率。又，缺乏減少觸控感應時之雜訊相關技術的考量、或從觀察者觀看液晶顯示裝置時之視認性的改善。
加之，關於在黑矩陣之背側配置的複數個金屬觸控感測電極，未有黑矩陣的圖案與複數個金屬觸控感測電極的圖案的詳細敘述。由專利文獻2之第57圖或第72圖可判斷，以黑矩陣與符號M1表示之金屬等的圖案其大小相異。專利文獻2中未揭示以相同線寬形成黑矩陣與金屬等的圖案的技術。舉例而言，無就300ppi以上畫素之高精細化的具體記述。
又，供保持此等以符號M1表示之金屬等的圖案與用於觸控感應之ITO2 等對向電極之電容的方法、及用於降低觸控感應時之雜訊或提升S/N比的具體對策，在專利文獻2中幾乎未予揭示。再者，例如在第36圖所示之構成中，來自ITO或金屬BM的光反射入射至觀察者的眼中、第57圖所示之降低黑矩陣的反射率來實現低反射率之視認性改善的技術，在專利文獻2中並未考量到。由第57圖之符號M1之液晶反射的反射光(液晶胞內的再反射)亦未考量到。
專利文獻2之技術，基於用以作為液晶顯示裝置發揮功能的穿透率、觀察者的視認性、觸控感應時的雜訊降低或S/N比觀點來看，未屬充分之技術。
專利文獻3中揭示一種將對配置於液晶顯示裝置之液晶層附近的共同電極所施加的顯示用驅動電壓 作為觸控感測器用驅動訊號使用的技術。如專利文獻3之第4圖、第5圖、第7圖及第8圖所揭示，共同電極係配置於距檢測電極，遠離手指等指示器的位置，並對共同電極施加驅動訊號(驅動電極)。
專利文獻3中未揭示將配置於距手指等指示器較近的位置的電極作為觸控感應之驅動電極使用的構成。再者，亦未揭示對觸控之驅動電極，自靠近觀察者的位置依序積層光吸收性樹脂層、及銅合金而構成的技術。專利文獻3之技術，基於用以作為液晶顯示裝置發揮功能的穿透率、觀察者的視認性、觸控感應時的雜訊降低或S/N比觀點，尚未達最佳化。
在專利文獻4中，如專利文獻4之請求項1所示，其揭示一種在同一平面上相鄰配設的第1單元電極與第2單元電極之電容方式的觸控面板基板。舉例而言，專利文獻4之第3圖(a)、(b)揭示一種在絕緣性遮光層6上積層導電層7的構成。
再者，其揭示：如屬第3圖(a)之A-A’剖面圖的第1圖、及如屬第3圖(a)之B-B’剖面圖的第2圖所示，分別包含未形成有絕緣性遮光層6的部分、及在絕緣性遮光層6上形成有導電層7的部分。
在專利文獻4的第2圖中，有因絕緣性遮光層6的寬度較大而使畫素之開口部的開口率下降的問題。反之，在第1圖中，則有因導電層7經由透明絕緣基板被視認，導電層7的反射光射入觀察者的眼中，而使視認性大幅降低的問題。又，如專利文獻4之段落[0071]所記載， 導電層7係具有經由接觸孔與可使可見光穿透的位置檢測電極9電性連接的作用，但導電層7不具有利用電容進行檢測的作用。
專利文獻4中未揭示在透明絕緣性基板之與液晶相接的面例如經由透明樹脂層等絕緣層，使作為位置檢測電極9的感測電極與驅動電極正交而積層的構成。加之，其未揭示由俯視觀之呈同一形狀及同一尺寸形成絕緣性遮光層6與導電層7的技術。
專利文獻4所揭示之技術亦包含接觸孔的形成，存有構成極為複雜的問題。由開口率觀點來看，亦不可謂專利文獻4中已提案視認性良好的觸控面板基板。
專利文獻5中揭示一種顯示裝置，其係將包含選自In、Ga、Zn中之元素的氧化物層作為主動元件的半導體層使用，並具備一框期間(frame period)，其包含寫入影像資料的第1期間、及進行檢測對象位置之檢出感測的第2期間。
位置檢測部係以複數個第1電極與複數個第2電極交叉的方式設置。如專利文獻5之第4圖或者第24圖所示，由俯視觀之，複數個第1電極及複數個第2電極係彼此相鄰，在如專利文獻5之請求項3所記載的相鄰部位，係以容量耦合。
第2圖示出專利文獻5之技術相關的TFT基板之俯視朝水平方向與垂直方向排列的畫素配列，第4圖及第24圖揭示朝約45度方向以狹縫分割的菱形第1電極、第2電極。
在專利文獻5之技術中，畫素電極形狀、與上述菱形形狀之第1電極、第2電極之俯視位置整合的狀態不明。再者，其未有將朝約45度方向以狹縫分割的第1電極、第2電極作為共同電極Com使用時的最佳之液晶的揭示。若假設垂直配向的液晶時，約45度方向之狹縫經判斷為會對例如液晶配向或液晶的穿透率造成不良影響。如專利文獻5之段落[0143]、[0144]、及第13圖所示，導電層27與橋電極7係由相同金屬層所形成。然而，其未揭示以金屬層與黑矩陣之2層構成第1電極或者第2電極任一者之技術。例如，未揭示積層具有同一形狀及同一尺寸之光吸收性樹脂層圖案與金屬層圖案的觸控感應用驅動電極。
茲鑒於如上所述之情況，具有觸控感應功能的液晶顯示裝置期望具有例如以下所示之性能。即，為減少手指或筆等指示器觸控感應時的雜訊，期望有電容方式之上述2組複數個電極群較低的電阻值。尤其是，複數個電極群係位於更靠近手指等指示器的位置，而且，為防止驅動電壓波形變圓(rounding)，涉及觸控感應之驅動電極(掃描電極)的電阻值係要求較低值。又，與驅動電極正交之檢測電極的電阻值亦為愈低愈佳。
又，用於顯示裝置之前述複數個電極群的表面其反射率需較低。當太陽光等明亮的外光入射至顯示裝置的顯示面時，若前述複數個電極群的光反射率高(反射率不低)，則會使顯示品質大幅降低。舉例而言，以鋁或鉻的單層、或者此等金屬與氧化鉻的2層構造形成1 組電極群時，外光的反射率較大，而損及顯示的視認性。為減少來自液晶顯示裝置之陣列基板的背面所具備之背光單元的再反射光，複數個電極群表面的反射率愈低愈理想。
在以下所示本發明實施形態之構成中，係藉由在其厚度方向的全體範圍活用開口率高的驅動電極、可確保穿透率的檢測電極(透明電極)、與以縱向電場驅動之垂直配向的液晶層，來提高液晶顯示的穿透率。
本發明係鑒於上述問題而完成者，本發明第1目的在於提供一種內建有觸控感應功能，同時可提升開口率、具有外觀呈黑色且為低電阻的驅動電極、視認性良好，且穿透率(開口率)高的液晶顯示裝置。
又本發明第2目的在於以簡單的構成，並以高精確度提供一種對於手指等指示器之位置檢測的高性能的液晶顯示裝置。
為解決上述課題，本發明提案以下手段。
本發明一形態之液晶顯示裝置，其具備：顯示部，依序積層有顯示基板、液晶層與陣列基板；及控制部，用以控制前述顯示部及觸控感應功能；前述顯示基板在第1透明基板之與前述液晶層相對向的面依序積層有：形成有開口部的複數個第1光吸收性樹脂層圖案、形成有開口部的複數個金屬層圖案、形成有開口部的複數個第2光吸收性樹脂層圖案、透明樹脂層、及電性獨立的複數個透明電極圖案；複數個前述第1光吸收性樹脂層 圖案、複數個前述金屬層圖案及複數個前述第2光吸收性樹脂層圖案，在朝積層有前述顯示基板、前述液晶層及前述陣列基板的積層方向觀看時係形成為同一形狀並重疊，複數個前述金屬層圖案係以彼此絕緣的狀態在與前述積層方向正交的第1方向並列配置，複數個前述透明電極圖案係以彼此絕緣的狀態在分別與前述積層方向及前述第1方向正交的第2方向並列配置；各前述金屬層圖案係具有以銅為主材料之合金層及銅層的至少一種，前述陣列基板在第2透明基板之與前述液晶層相對向的面具有畫素電極、薄膜電晶體、金屬配線、及複數層絕緣層，前述觸控感應功能係至少包括設複數個前述透明電極圖案為固定電位，並對複數個前述透明電極圖案與複數個前述金屬層圖案之間施加觸控驅動電壓，來檢測前述金屬層圖案與前述透明電極圖案之間的電容變化的功能，在前述液晶層的驅動中，係設複數個前述透明電極圖案為固定電位，並對複數個前述透明電極圖案與前述畫素電極之間施加液晶驅動電壓來驅動前述液晶層，且前述觸控驅動電壓的頻率與前述液晶驅動電壓的頻率相異。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為前述陣列基板具備：前述畫素電極；及輔助容量電極，隔著與前述畫素電極相接的前述絕緣層配置於前述液晶層的相反側；前述輔助容量電極，由俯視觀之，形成：與前述畫素電極的重疊部、及前述輔助容量電極之從前述畫素電極的突出部，前述重疊部與前述突出部係與平 分前述開口部的中央線呈線對稱地配置，且對前述輔助容量電極施加與前述液晶驅動電壓相異的電壓。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為前述薄膜電晶體具備包含鎵、銦、鋅、錫、鍺中的2種以上之金屬氧化物的通道層。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為各前述金屬層圖案係以複數層構成，且複數個前述層的至少1者為前述合金層。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為各前述金屬層圖案具有前述合金層，且前述合金層所含之合金元素為選自鎂、鈣、鈦、鉬、銦、錫、鋅、鋁、鈹、鎳中1種以上的元素。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為各前述金屬層圖案係以複數層構成，且複數個前述層中最靠近前述第2透明基板的層為銅銦合金層。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為在複數個前述透明電極圖案上具備電阻率小於前述透明電極圖案之電阻率的輔助導體。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為在前述第1光吸收性樹脂層圖案的前述開口部、前述金屬層圖案的前述開口部及前述第2光吸收性樹脂層圖案的前述開口部具備紅色層所形成的紅畫素、綠色層所形成的綠畫素、及藍色層所形成的藍畫素任一種，且此等紅畫素、綠畫素及藍畫素係在前述積層方向***至複數個前述金屬層圖案與前述透明樹脂層之間，且朝前述積層 方向觀看時彼此相鄰地配設。
在本發明一形態之液晶顯示裝置中，較佳為前述液晶層所具有的液晶分子具有負介電率各向異性，且初始配向方向為垂直方向。
以下，茲將涉及觸控感應之電極，與檢測電極及驅動電極合稱為「觸控電極」。
驅動電極係如以下所詳述，具有第1光吸收性樹脂層、金屬層與第2光吸收性樹脂層此3層構成。在以下記載中，有將上述3層構成的驅動電極稱為「黑色電極」，並將黑色電極的圖案稱為「黑色圖案」。
本發明一形態，藉由提升開口率，可提供一種例如穿透率提升、視認性提升的液晶顯示裝置。又根據本發明一形態，可提供一種例如具備對於手指等指示器之位置檢測的性能極高，且電阻值小、反射率低的黑色電極的液晶顯示裝置。
又，本發明一形態，由於在金屬層圖案上具備第2光吸收性樹脂層圖案，可防止光在液晶胞內的再反射。舉例言，當位於陣列基板之第2透明基板的複數個金屬配線(含源極線、閘極線等)為銅或鋁等的金屬配線時，可防止光在配設於第1透明基板之金屬層圖案間的再反射或漫反射。當薄膜電晶體對光具有感度時，可緩和由該薄膜電晶體再反射的光的入射。
又，本發明一形態，提出一種及至高精細化之畫素大小皆可彈性地因應的觸控電極，其與外接式觸控面板不同，亦可因應筆式輸入。
1‧‧‧第1光吸收性樹脂層圖案
1a、2a、3a‧‧‧畫素開口部(開口部)
2‧‧‧金屬層圖案
3‧‧‧第2光吸收性樹脂層圖案
5‧‧‧透明樹脂層
6‧‧‧透明電極圖案
10‧‧‧第1透明基板
10a‧‧‧主面(面)
16‧‧‧輔助導體
22、22A、22B‧‧‧液晶顯示裝置用基板(顯示基板)
23、23B‧‧‧陣列基板
24‧‧‧液晶層
25、25a、25b‧‧‧畫素電極
28、28a‧‧‧絕緣層
40‧‧‧金屬配線
45‧‧‧薄膜電晶體
46‧‧‧通道層
56a、56b‧‧‧輔助容量電極
100‧‧‧液晶顯示裝置
110、111、112‧‧‧顯示部
120‧‧‧控制部
B‧‧‧藍畫素
G‧‧‧綠畫素
R‧‧‧紅畫素
R6、R8‧‧‧重疊部(一部分)
R7、R9‧‧‧突出部(其餘部分)
X‧‧‧第1方向
Y‧‧‧第2方向
Z‧‧‧積層方向
第1圖為本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的方塊圖。
第2圖為本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的顯示部之側面的剖面圖。
第3圖為本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的黑色電極的俯視圖。
第4圖為本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的黑色電極及透明電極圖案的俯視圖。
第5圖為將本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的陣列基板的一畫素放大表示的俯視圖。
第6圖為將習知之液晶顯示裝置的顯示部與電力線共同示意的剖面圖。
第7圖為將習知之液晶顯示裝置的顯示部與等電位線共同示意的剖面圖。
第8圖為將習知之液晶顯示裝置的顯示部與等電位線共同示意之變形例的剖面圖。
第9圖為表示本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的主要部位的位置關係的俯視圖。
第10圖為表示本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的主要部位的位置關係的俯視圖。
第11圖為表示本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的液晶顯示裝置用基板之製造方法的流程圖。
第12圖為用以說明本發明第1實施形態之液晶顯示 裝置的觸控電極的作用的剖面圖。
第13圖為用以說明本發明第1實施形態之液晶顯示裝置的觸控電極的作用的剖面圖。
第14圖為本發明第2實施形態之顯示部之側面的剖面圖。
第15圖為本發明第2實施形態之顯示部的俯視圖。
第16圖為第15圖中之切割線A1-A1的剖面圖。
第17圖為第15圖中之切割線A2-A2的剖面圖。
第18圖為本發明第4實施形態之顯示部之側面的剖面圖。
第19圖為用以說明本發明第4實施形態之顯示部的作用的剖面圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之實施形態加以說明。另外，在以下說明中，茲對相同或實質上相同的功能及構成要素附加相同符號，省略說明或僅於必要時進行說明。
在各實施形態中，係對特徵性的部分加以說明，例如對與一般顯示裝置之構成要素無差異的部分等省略其說明。又，各實施形態中，係以液晶顯示裝置為主例進行說明，惟，在各實施形態亦有對於有機EL顯示裝置等的其他顯示裝置之部分性地記載，對此，亦可同樣地適用。
(第1實施形態)
以下，一面參照第1圖至第13圖一面對本發明之液晶 顯示裝置的第1實施形態加以說明。另，在以下所有的圖式中，為使圖式便於觀看，各構成要素的厚度及尺寸比率係予適當變更。
如第1圖所示，本實施形態之液晶顯示裝置100係具備：顯示部110；及控制部120，用以控制顯示部110及觸控感應功能。
如第2圖所示，顯示部110中的液晶顯示裝置用基板(顯示基板)22、液晶層24與陣列基板23係依液晶顯示裝置用基板22、液晶層24、陣列基板23之順序積層而構成，以常黑模式(normally black mode)進行顯示。亦即，顯示部110係以使液晶顯示裝置用基板22之後述的第1透明基板10、與陣列基板23之後述的第2透明基板20隔著液晶層24相對向的方式貼合而構成。
此外，「相對向」係指各透明基板10、20之形成有後述之金屬層圖案2等觸控電極的面、與形成有後述之畫素電極25或薄膜電晶體45等功能元件等的面呈對向之意。茲以積層有液晶顯示裝置用基板22、液晶層24及陣列基板23的方向作為積層方向Z(垂直方向)。
(液晶顯示裝置用基板的概略構成)
液晶顯示裝置用基板22係在其第1透明基板10之與液晶層24相對向的主面(面)10a，以複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、透明樹脂層5、及複數個透明電極圖案6依複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、透明樹脂層5、及複 數個透明電極圖案6之順序積層而構成。如前述，係以由光吸收性樹脂層圖案1、3、及光吸收性樹脂層圖案1、3所夾持的金屬層圖案2構成黑色電極4。
作為第1透明基板10，係使用如玻璃基板。
如第3圖所示，複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2及複數個第2光吸收性樹脂層圖案3在朝著與積層方向Z平行觀看時(由俯視觀之)係形成為同一形狀，任一部分均未偏離地完全重疊。
亦即，複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2及複數個第2光吸收性樹脂層圖案3係具有同一尺寸。
由於複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、及複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2與複數個第2光吸收性樹脂層圖案3重疊而成的複數個黑色電極4的形狀彼此相等，以下，以複數個金屬層圖案2的形狀為代表來進行說明。
(金屬層圖案)
在一金屬層圖案2中，在與積層方向Z正交的第1方向X並列形成有6個畫素開口部(開口部)2a，在分別與積層方向Z及第1方向X正交的第2方向Y，例如並列形成有480個畫素開口部2a。此等第1方向X、第2方向Y係為沿著第1透明基板10之主面10a的方向。複數個金屬層圖案2係以彼此電性絕緣的狀態在第1方向X並列配置。各金屬層圖案2係朝第2方向Y延伸。
畫素開口部2a可作成例如至少兩邊呈平行的多邊形。
作為兩邊呈平行的多邊形，可列示長方形、六邊形、V字形(折線形；doglegged shape)等。作為包圍此等多邊形畫素周圍的邊框形狀，可作成呈電性封閉的形狀。由於此等圖案形狀，由俯視觀之係呈電性封閉的圖案、或呈一部分敞開(外觀上設置未相連的部分)的圖案，使液晶顯示裝置周邊之電雜訊的收集方式發生變化。或者，由於金屬層圖案2的圖案形狀或面積，使液晶顯示裝置周邊之電雜訊的收集方式發生變化。
各金屬層圖案2係具有以銅為主材料之合金層及銅層的至少一種。此處所稱「以銅為主材料的合金層」，係指在合金層中以重量比計含有多於50%的銅的合金層。又，銅層指的是使用純銅所形成的層。
使用合金層薄膜形成金屬層圖案2時，若將膜厚(厚度、積層方向Z之長度)作成100nm(奈米)以上、或者150nm以上，則金屬層圖案2幾乎無法使可見光穿透。因此，本實施形態之金屬層圖案2的膜厚，只要為例如100nm至200nm左右，即可獲得充分的遮光性。此外，如後述，可將金屬層圖案2之積層方向Z的一部分作為含氧金屬層而形成。
各金屬層圖案2亦能以複數層構成。此時，複數層的至少1者為合金層。此外，金屬層圖案2也能以單一的層構成。
當各金屬層圖案2具有合金層時，合金層所含 之銅以外的合金元素較佳為選自鎂、鈣、鈦、鉬、銦、錫、鋅、鋁、鈹、鎳中1種以上的元素。藉由如此構成，可提高金屬層圖案2、與玻璃基板或樹脂(例如光吸收性樹脂層)的密接性。銅為耐鹼性優良、電阻小的良導體，但對玻璃或樹脂的密接性不充分。藉由將銅合金化作成以銅為主材料的合金層，可改善金屬層圖案2與玻璃基板或樹脂的密接性。
合金層中對銅添加合金元素的量若為3at%以下，則合金層的電阻值不會大幅上升而較佳。對銅添加合金元素的量若為0.2at%以上，則合金層薄膜與玻璃基板等的密接性係提升。包含本實施形態，形成以下實施形態之金屬層圖案2的金屬，若在以下記載中未特別說明時，係採用鎂1at%的合金層(鎂以外為銅)。鎂1at%的合金層的電阻值與銅單質的電阻值大致相同。
合金層可採例如使用濺鍍法的真空成膜來形成。為了在合金層之積層方向Z產生濃度梯度，亦可對銅添加合金元素。合金層之積層方向Z的中央部分的99.8at%以上可為銅。又可在金屬層圖案2之積層方向Z產生一濃度梯度，其係使與第1光吸收性樹脂層圖案1接觸的面之合金元素的量、或者使與第1光吸收性樹脂層圖案1接觸的面之相反側的面(與第2光吸收性樹脂層圖案3接觸的面)之合金元素的量高於金屬層圖案2之積層方向Z的中央部分之合金元素的量。
又，在合金層的成膜製程中，以合金層之與第1光吸收性樹脂層圖案1接觸的面為起點，在例如積層 方向Z之2nm至20nm之範圍的接觸層，可於成膜時導入氧，而作成含氧層。成膜時之氧的導入量，相對於氬氣等基本氣體的導入量，可設為例如10%。該接觸層透過含有例如5at%以上的氧，可提升具有接觸層之金屬層圖案2的密接性。
即使將基本氣體中的氧含量設為15at%至大於15at%的值，亦無法提升密接性。包含該合金層之接觸層的金屬層圖案2的總膜厚可作成例如102nm至320nm。藉由將含氧的接觸層形成於金屬層圖案2的表面，亦可使金屬層圖案2自身的反射率降低，並可增加作為黑色電極4的低反射效果。
此外，就鎳而言，含有4at%以上的鎳的銅鎳合金，亦可適用於本發明之實施形態。例如，首先以5nm至20nm的膜厚，刻意使其含有5at%以上的氧而形成含有4at%以上的鎳的銅鎳合金。進而，將銅鎳合金以實質上不含氧的100nm至300nm左右的膜厚積層，即可形成反射率為30%以下的觸控感應用電極。
使銅鎳合金含有5at%以上的氧，在銅鎳合金表面的反射光即成為黑色。將第1光吸收性樹脂層圖案1***至第1透明基板10、與銅鎳合金的金屬層圖案2的界面，即可使黑色電極4的反射率成為2%以下。
在液晶顯示裝置用基板22中，由顯示面側，即第1透明基板10觀之，黑色電極4係擔負低反射之黑矩陣的作用。
此外，在本發明之實施形態的構成中，金屬 層圖案2由於係以細線形成為包圍各畫素之周圍的邊框形狀、或者矩陣形狀，因此可增加金屬層圖案2邊緣所伴隨的電容(邊緣電容；茲參照第12圖)。此時，與金屬層圖案2正交的寬幅條帶(stripe)形狀的透明電極圖案6可設為固定電位。固定電位係包含0(零)伏特、接地時的電位、或者使正負任一偏移的恆固定電位。對固定電位之透明電極圖案6與金屬層圖案2間施加矩形波或交流電壓下的檢測驅動電壓來檢測每個金屬層圖案2的邊緣電容(邊緣電容的變化)。藉由手指等指示器P的觸控，邊緣電容(伴隨邊緣部分所產生的電容)便如第13圖之示意圖所示大幅減少。亦即，藉由對手指等觸控前後的電容進行減算(檢測變化)，可獲得大的邊緣電容差(電容變化)，可大幅提升觸控感應下的S/N比。本發明中，由於檢測出之邊緣電容的變化極大，例如設成低驅動電壓，與高驅動電壓情況相比，可減小浮遊容量的影響。
此外，對交流電壓或矩形波等產生的電壓施加偏壓(施予偏電壓)時，固定電位可設為交流電壓等的中央值之電壓。因此，固定電位非限定於0(零)伏特。藉由設成低驅動電壓，可減少耗電。
舉例而言，可使用2種金屬層圖案2(黑色電極4)進行觸控感應時的電容的演算(減算)，來進行雜訊補償。譬如，對2種金屬層圖案2，變更2種金屬層圖案2其各邊緣的長度，並使金屬層圖案2的面積相等。藉由減算算出此2種金屬層圖案2中之邊緣電容的差，可消除伴隨金屬層圖案2而生之雜訊。各金屬層圖案2的面積可按例如 顯示部外側之表框(bezel)部分(邊框部分)等的形狀來調整。金屬層圖案2的形狀，由於可減少對液晶顯示裝置自外部混入之干擾雜訊(interference noise，以下稱外部雜訊)的影響，故可調整圖案的大小或形狀。亦可將金屬圖案2的一部分作成開放系統(設置以俯視之圖案未相連的部分)。較佳將觸控感應的驅動頻率設為與主要外部雜訊的平均頻率相異的頻率。
舉例而言，在上述專利文獻4之第11圖所示的彼此相鄰且配設在同一平面上的2組觸控電極構造中，不易如本發明之實施形態一樣可獲得大的邊緣電容差、或者觸控感應前後之電容的變化，且不易因應高精細畫素下的筆式輸入。
各金屬層圖案2係如第3圖所示，例如在第1方向X以6個畫素開口部2a為單元作分割。各金屬層圖案2係以形成彼此電性絕緣的狀態的方式，亦即，以彼此電性獨立的方式在第1方向X並列配置而形成圖案。在第1方向X相鄰的金屬層圖案2之間，形成有作為間隙的隔離部15。
藉由使金屬層圖案2，例如在第1方向X並列320個，液晶顯示裝置用基板22的畫素數即成為1920×480。擬分割之畫素單元可依照觸控感應的精確度或使用目的等來調整。
金屬層圖案2可作為檢測由觸控感應所產生之電容的變化的檢測電極、或者可作為觸控感應的驅動電極(掃描電極)使用。此外，以下，就主要作為驅動電 極使用的情況加以說明。
複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、複數個黑色電極4均與金屬層圖案2相同，分別形成畫素開口部(開口部)1a、畫素開口部(開口部)3a、畫素開口部4a。在第1方向X相鄰的第1光吸收性樹脂層圖案1、第2光吸收性樹脂層圖案3、黑色電極4之間分別形成有隔離部15。在第1方向X相鄰的第1光吸收性樹脂層圖案1、第2光吸收性樹脂層圖案3、黑色電極4彼此呈電絕緣。
在畫素開口部4a，畫素開口部1a、畫素開口部2a及畫素開口部3a係在積層方向Z重疊。
複數個黑色電極4係如第2圖所示配置於第1透明基板10與透明樹脂層5的界面。
(光吸收性樹脂層圖案)
第1光吸收性樹脂層圖案1及第2光吸收性樹脂層圖案3例如電性上為絕緣體。作為光吸收性樹脂層圖案1、3所具有的光吸收性之主要黑色色材，可使用碳、奈米碳管(以下稱為「CNT」)、金屬微粒子等。亦可沿第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚方向改變碳或CNT的濃度。亦可將第1光吸收性樹脂層圖案1作成以碳為主要光吸收材料的光吸收樹脂層、與以CNT為主要光吸收材料的光吸收性樹脂層的2層構造。對於黑色色材，為進行色調整，亦可添加各種有機顏料。將碳作為「主要光吸收材料」使用，係指以黑色色材之顏料的重量比例，碳為51%以上之意。第1光吸收性樹脂層圖案1係用來防止光反射至觀 察者。在觀察者的眼中，第1光吸收性樹脂層圖案1係視覺辨識為「黑」色。
第1光吸收性樹脂層圖案1在穿透測定下的光學濃度可調成例如小於2。譬如，較佳為第1光吸收性樹脂層圖案1之穿透測定的每厚度1μm的光學濃度為0.4以上1.8以下，且第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚為0.1μm以上0.8μm以下。視需求，光學濃度或膜厚可設定在前述之數值範圍以外，且較佳為調整第1光吸收性樹脂層圖案1之每厚度1μm的碳量，以使第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面處的光反射率小於2%。
界面處的光反射率大於2%時，會產生常黑之液晶顯示裝置的顯示螢幕的黑色、與邊框(表框)的顏色(通常為黑色)之目視上的色差。基於設計性觀點，較理想為調整黑色色材的顏色或碳量，以使第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面處的光反射率小於2%。又，可沿光吸收性樹脂層的膜厚方向改變黑色色材的濃度，亦可以黑色色材濃度相異的複數層形成光吸收性樹脂層。此外，還可以折射率互為不同之樹脂所構成的複數層形成光吸收性樹脂層。較理想為光吸收性樹脂層所使用之樹脂的折射率屬低。
第1光吸收性樹脂層圖案1的光學濃度或色調可依碳等黑色色材、或者對碳添加複數種有機顏料的量來調整。在不增加來自金屬層圖案2的反射光的範圍內，減少第1光吸收性樹脂層圖案1所含的碳量，可減少第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面處的反射 光，而提升視認性。
舉例而言，第2光吸收性樹脂層圖案3可藉由將感光性之黑色塗布液塗布於形成有金屬層的第1透明基板10後曝光成所欲之圖案，並進行顯像，進而以熱處理等予以硬化而獲得。第2光吸收性樹脂層圖案3之塗布時的膜厚係事先慮及後述之乾式蝕刻製程中的膜損耗，而形成成比目標膜厚更厚者。
感光性之黑色塗布液係例如將碳等分散於混有有機溶劑、可進行光交聯之丙烯酸樹脂與起始劑、及/或藉由加熱硬化之硬化劑的混合材料而製作。
不摻入光起始劑，僅添加藉由加熱硬化的硬化劑，即可製作熱硬化型黑色塗布液。本發明實施形態中以碳為主的黑色色材，係指以總顏料比率計，以碳大於51重量%之比率添加的黑色塗布液。
第2光吸收性樹脂層圖案3同第1光吸收性樹脂層圖案1，可沿膜厚方向改變其濃度、或改變層構造。
第2光吸收性樹脂層圖案3，較佳為在例如屬第4圖所示端子部61一部分的區域C，僅將端子部61之部分去除。端子部61處之第2光吸收性樹脂層圖案3的去除可與透明樹脂層5同時以乾式蝕刻去除，並進一步積層透明電極圖案6(ITO等的導電膜)而積層端子蓋。
黑色電極4的膜厚，即第1光吸收性樹脂層圖案1、金屬層圖案2及第2光吸收性樹脂層圖案3此3層的合計膜厚係愈薄愈理想。當黑色電極4的膜厚較薄時，可縮小表面之凹凸或突起，可抑制例如液晶之配向不良等。 例如，可設第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚為700nm、設金屬層圖案2的膜厚180nm、設第2光吸收性樹脂層圖案3的膜厚為400nm。此時之黑色電極4整體的膜厚成為1280nm(1.28μm)。黑色電極4的厚度愈薄，積層有後述之紅色層、綠色層、及藍色層等著色層的彩色濾光片愈易呈平坦。
本發明之黑色電極4由於在其構造使用遮光性高的金屬層圖案2，故可減薄光吸收性樹脂層的膜厚、或者降低光學濃度。若為膜厚較薄的光吸收性樹脂層時、或者為光學濃度較低的光吸收性樹脂層時，由於光微影術中的解析度獲提升，能以例如1μm~4μm等的細線形成。
(黑色電極、透明電極所擔負的作用)
上述黑色電極可作為例如液晶顯示裝置100之觸控感應時的驅動電極(掃描電極)。以黑色電極為觸控感應之驅動電極、以透明電極圖案6為檢測電極時，可使觸控感應的驅動條件與液晶的驅動條件(頻率、電壓等)相異。透過使觸控感應的驅動頻率與液晶的驅動頻率相異，可降低觸控感應驅動及液晶驅動彼此的影響。譬如，可設觸控感應的驅動頻率為數KHz~數十KHz、設液晶驅動的頻率為60Hz~240Hz。再者，亦能以時間分割進行觸控感應驅動與液晶驅動。
將黑色電極用於驅動電極(掃描電極)時，可配合所要求之觸控輸入的速度來任意調整電容檢測的掃描頻率。再者，為獲得更快速的響應性，亦可掃描由全 部黑色電極中選出的黑色電極(選出之黑色電極的個數係少於全部黑色電極的個數)(細化掃描)，而非掃描複數個黑色電極全體。
或者，黑色電極可作為施加一定頻率下之電壓的驅動電極(掃描電極)。此外，對掃描電極所施加的電壓(交流訊號)亦可為將正負電壓反轉的反轉驅動方式。
或者，作為觸控驅動電壓，藉由縮小施加之交流訊號的電壓寬度(電壓高低之寬度，峰至峰)，可減少對液晶顯示的影響。亦可調換掃描電極與檢測電極的作用。
夾持金屬層圖案的黑色電極的電阻值低，就透明電極圖案6而言，例如藉由使其具備輔助導體等，亦可降低電阻值。由此，能以高精確度檢測出由觸控感應所產生的電容變化。由於屬良導體之銅合金膜所製成的黑色電極為例如1~4μm等的低電阻值，故可將黑色電極以較細的線寬配設成矩陣狀。
藉由在透明電極圖案6上配設的細線寬之黑色電極圖案的邊緣效果，圖案邊緣附近處之電容(邊緣電容)增加，可使電容增大。換言之，可增大手指等指示器有無碰觸所產生的電容差，可提高液晶顯示裝置100之觸控感應所涉及的S/N比，而提升檢測精確度。
又，黑色電極，例如由顯示部110的顯示面觀之係擔負低反射之黑矩陣的作用，可提升視認性。藉由調整第1光吸收性樹脂層圖案1所含之黑色色材的濃度、 光吸收性樹脂層的膜厚、光吸收性樹脂層所含之樹脂的折射率，可降低第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面處所生成的光的反射率。加之，黑色電極所使用的金屬層圖案2縱使為薄膜，仍可將可見光完全遮斷，而解決來自背光的漏光。
再者，本發明實施形態之黑色電極由於係以金屬層或者第2光吸收性樹脂層為母模(遮罩)對光吸收性樹脂層圖案1、3以乾式蝕刻進行加工，因此光吸收性樹脂層圖案1、3的畫線寬或形狀等與金屬層圖案2的畫線寬或形狀具有大致相同的特徵。
由於光吸收性樹脂層圖案1、3的畫線寬與金屬層圖案2的畫線寬大致相同，故不會降低畫素的開口率。由於可藉乾式蝕刻形成光吸收性樹脂層圖案1、3及金屬層圖案2，故能以較其他形成方法更細的線寬形成此等。例如，能以TFT(薄膜電晶體)所使用之金屬配線同等的細線形成之。
透明樹脂層5可使用具有熱硬化性的丙烯酸樹脂等形成。於此例中，透明樹脂層5的膜厚係設為1.5μm。透明樹脂層5的膜厚可在金屬層圖案2與透明電極圖案6呈電絕緣的範圍內任意設定。前述之第1光吸收性樹脂層圖案1或透明樹脂層5可構成為例如積層折射率等光學特性互為不同的複數層。
如第2圖及第4圖所示，複數個透明電極圖案6係在透明樹脂層5上，例如在第2方向Y以形成彼此絕緣的狀態的方式，亦即，以彼此電性獨立的方式並列配置。 透明電極圖案6係形成為在透明樹脂層5上，朝與金屬層圖案2正交的第1方向X延伸的條帶形狀。
此外，例如在300ppi以上之高精細的液晶顯示裝置中，朝第4圖所示積層方向Z觀看時，各透明電極圖案6係以在第2方向Y與金屬層圖案2之3個以上的畫素開口部2a重疊為佳。透明電極圖案6其在第2方向Y重疊之畫素開口部2a的個數，除3以外亦可為6或9等。
藉由如此構成，由於在第2方向Y對3個以上的畫素開口部2a一併進行掃描，可縮短掃描顯示部110全體所需的時間。
透明電極圖案6係以稱為「ITO」的導電性金屬氧化物所形成，於此例中，透明電極圖案6的膜厚為140nm，惟非限定於此膜厚。透明電極圖案6為與金屬層圖案2成對的另一觸控電極。
再者，對於透明電極圖案6，如後述，為降低電阻值，可使其具備朝圖案之長度方向(條帶之長度方向、第1方向X)延伸的金屬膜細線作為輔助導體。
透明電極圖案6可作為觸控感應時的檢測電極使用。
本發明實施形態中，涉及觸控感應之黑色電極4、透明電極圖案6均具備於第1透明基板10之與液晶層24相接的面(主面10a)。將上述電極任一者形成於第1透明基板10的表面(主面10a之相反側的面)，會影響第1透明基板10的厚度，並對黑色電極4與透明電極圖案6之間的邊緣電容的形成造成不良影響。形成之邊緣電容若小 ，則可降低觸控檢測時的S/N比。
如第3圖及第4圖所示，在複數個金屬層圖案2及複數個透明電極圖案6，可設置作為電極取出部的端子部61。此等端子部61較理想為配置於位處複數個畫素開口部4a所規定之全體矩形之顯示區域以外的端子部61的區域D。
複數個金屬層圖案2，無需將其全部作為觸控訊號的驅動電極使用，例如可使用在第1方向X每隔3條的金屬層圖案2(可掃描3條中抽除(空除)2條金屬層圖案2的1條金屬層圖案2)等，對金屬層圖案2進行細化驅動(掃描)。非作為驅動電極使用的金屬層圖案2可作成以電方式浮起的形狀(浮動圖案；floating pattern)。
透明電極圖案6在液晶驅動時可作為固定電位之共同電位。或者，可使所有的透明電極圖案6經由高電阻體而接地。
藉由增加金屬層圖案2的細化數而減少掃描線數，可降低驅動頻率並可進行耗電量的削減。反之，在高密度下的掃描中，為確保高精確度並達成高精細化，例如可活用於指紋認證等。觸控感應中的掃描線數可藉其控制部調整。固定電位未必意指「0(零)」伏特，亦可設為驅動電壓高低的中間值；尚可設為偏移之驅動電壓。透明電極圖案6由於為固定電位，亦能以與供驅動液晶的畫素電極之驅動頻率相異的頻率來驅動觸控電極(黑色電極)。
液晶驅動與用於觸控感應的驅動亦可採時間 分割，惟因透明電極圖案6為固定電位，液晶驅動與用於觸控感應的驅動無需採用時間分割驅動，也能以互為不同的頻率來驅動。然，如後述，當薄膜電晶體45之通道層46採用IGZO(註冊商標)等氧化物半導體時，可容易地採時間分割驅動。
陣列基板23係如第2圖及第5圖所示，在第2透明基板20之與液晶層24相對向的主面(面)20a，具有複數個畫素電極25、複數個薄膜電晶體45、金屬配線40、及絕緣層28。更具體而言，在第2透明基板20的主面20a上，隔著複數個絕緣層28設有複數個畫素電極25及複數個薄膜電晶體45。此外，在第2圖中未顯示出薄膜電晶體45、在第5圖中未顯示出絕緣層28。
金屬配線40係具有複數條訊號線(源極線)41、掃描線(閘極線)42、及輔助容量線43。訊號線41、掃描線42及輔助容量線43均具有鈦與銅之2層構造。此外，在後述第4實施形態之第18圖中顯示出訊號線41及遮光圖案73。
各畫素電極25係具有眾所周知之構造，配置成在絕緣層28之與液晶層24相對向的面與黑色電極4的畫素開口部4a相對向。
金屬配線40能以具有複數層的多層構造形成。此時，複數層的至少1層可為銅層或銅合金層，其他層為鈦或鉬等高熔點金屬的層。又，亦可將金屬配線40構成為，在水平配向之CNT上積層銅等良導電率的金屬。
各薄膜電晶體45之通道層46能以多矽等矽系 半導體、或者氧化物半導體形成。薄膜電晶體45其通道層46較佳為IGZO等包含鎵、銦、鋅、錫、鍺中2種以上之金屬氧化物的氧化物半導體。此類薄膜電晶體45由於記憶性高(漏電流少)，易於保持施加液晶驅動電壓後的畫素容量。因此，可作成省略輔助容量線43的構造。
使用氧化物半導體作為通道層的薄膜電晶體係具有例如底部閘極型構造。薄膜電晶體亦可採用頂部閘極型、或雙閘極型電晶體構造。亦可作成使光感測器、或其他主動元件具備氧化物半導體通道層的薄膜電晶體。
將IGZO等氧化物半導體用於通道層46的薄膜電晶體45可在電子遷移率高，例如2msec(毫秒)以下的短時間內將所需的驅動電壓施加至畫素電極25。舉例而言，倍速驅動(1秒之顯示格數為120框時)的1框為約8.3msec，可將例如6msec分配至觸控感應。作為透明電極圖案6的驅動電極由於為固定電位，不對液晶驅動與觸控電極驅動進行時間分割驅動亦無妨。可使供驅動液晶之畫素電極的驅動頻率與觸控電極的驅動頻率相異。
又，將氧化物半導體用於通道層46的薄膜電晶體45，由於如前述般漏電流較少，可長時間保持對畫素電極25施加的驅動電壓。將主動元件的訊號線或掃描線、輔助容量線等以比鋁配線的配線電阻較小的銅配線形成，進而使用可在短時間內驅動的IGZO作為主動元件，觸控感應之掃描下的時間容限(time margin)變大，而能夠以高精確度檢測出所產生的電容變化。將IGZO等氧 化物半導體應用於主動元件，可縮短液晶等的驅動時間，在顯示螢幕全體的影像訊號處理中，可使應用於觸控感應的時間有充分的餘裕。
汲極36係從薄膜電晶體45延伸至畫素中央，經由接觸孔44與作為透明電極的畫素電極25電性連接。源極35係從薄膜電晶體45延伸而與訊號線41電性連接。
液晶層24所具有的液晶分子(省略配向膜、液晶分子之圖示)係用於其初始配向方向為與液晶顯示裝置用基板22及陣列基板23各者的面垂直的垂直配向，亦即為積層方向Z，即所謂VA方式(Vertically Alignment方式：使用垂直配向之液晶分子的縱向電場方式)的液晶驅動方式。
以下所說明之實施形態中，均朝液晶層24的厚度方向，即積層方向Z，對透明電極圖案6與畫素電極25之間施加液晶驅動電壓。
一般而言，係將對液晶層的厚度方向施加驅動電壓的形態稱之為「縱向電場方式」。縱向電場方式中的液晶層，相較於稱為「橫向電場方式(IPS：In Plane Switching)或FFS(Fringe Field Switching)」之使液晶朝水平配向、水平方向旋轉的方式，正面穿透率高達約20%。該正面穿透率係指由相對於其顯示面的法線方向(本實施形態之積層方向Z)觀察液晶顯示裝置時的輝度。
於此，茲利用第6圖至第8圖簡單說明FFS方式之液晶顯示裝置之顯示部的穿透率較低的理由。
第6圖為表示稱為IPS或者FFS之橫向電場驅 動方式的習知顯示部200的示意剖面圖。液晶層206其初始配向為與透明基板207的面平行的水平配向。藉由以液晶層206下部的畫素電極208、與隔著絕緣層209位於畫素電極208下部的共同電極210之間所施加的液晶驅動電壓來驅動液晶層206。其結果，在畫素電極208與共同電極210之間形成電力線L1。
此外，在液晶層206上部，依序配置有透明樹脂層213、彩色濾光片214、及透明基板215。
屬液晶層206之厚度方向一部分的有效厚度R1主要會影響液晶層206的穿透率。在本發明實施形態所述之縱向電場的驅動方式中，相對於液晶層24(例如參照第2圖)之幾乎整體的厚度會影響穿透率，在橫向電場驅動方式之FFS液晶顯示方式中，僅一部分有效厚度R1會影響液晶層206的穿透率。因此，在橫向電場驅動方式中，正面輝度(穿透率)係低於縱向電場驅動方式。
第7圖為表示對顯示部200施加液晶驅動電壓時之等電位線L2的示意圖。在透明基板215側不存在透明電極或導電膜時，等電位線L2便貫穿透明樹脂層213、彩色濾光片214、及透明基板215而朝上部延伸。當等電位線L2朝液晶層206的厚度方向延伸時，由於可某種程度確保液晶層206的有效厚度，故可確保橫向電場驅動方式之顯示部200原本的穿透率。
如第8圖所示之習知顯示部200A，除前述之顯示部200的各構成外尚考量在液晶層206與透明樹脂層213之間具備對向電極221的情況。此時，由於等電位線 L3未貫穿對向電極221，等電位線L3的形狀即由前述之等電位線L2的形狀發生變形。
此時，液晶層206的有效厚度比起顯示部200之液晶層206的有效厚度變薄，致顯示部200A的輝度(穿透率)大幅降低。
因此，前述專利文獻2之請求項1至5所記載的觸控螢幕由於有穿透率的問題，對於橫向電場驅動方式之顯示部難以應用。從而，專利文獻2之請求項1至5所涉及之觸控螢幕的主要對象的顯示部經推定為縱向電場驅動方式之液晶顯示裝置。然，專利文獻2中無縱向電場驅動下的液晶層相關之詳細敘述，且在專利文獻2中亦未有對觸控螢幕構造之顯示部的輝度(穿透率)的影響之探討。
再次進行對液晶顯示裝置100的說明。
液晶層24之未圖示的液晶分子係具有負介電率各向異性。液晶顯示裝置100係具備未圖示之偏光板。該偏光板係屬正交尼科耳稜鏡(Nicol crossed)、常黑型。液晶胞的間隙設為3.6μm，惟不在此限。
液晶分子係，藉由對透明電極圖案6與畫素電極25之間朝積層方向Z施加電壓，初始配向朝積層方向Z配向的液晶分子便倒向與積層方向Z交叉的方向，而進行開顯示(“on”display，白顯示)。
此外，亦可使液晶分子具有正介電率各向異性同時以常黑模式進行顯示，惟，此時需實施水平配向處理。較簡便的是使用負介電率各向異性之液晶，且採 用便於實施配向處理的垂直配向。
配向膜之配向處理可採用光配向。
(輔助導體)
在複數個透明電極圖案6上，為了降低電極的電阻，可形成輔助導體。輔助導體可使用與金屬層圖案2相同的材料來形成、或者使用鋁合金薄膜來形成。鋁合金可採用對鋁添加0.2at%~3at%之範圍內的合金元素的合金。合金元素可由鎂、鈣、鈦、銦、錫、鋅、釹、鎳、銅等選出1種以上。輔助導體的電阻率較佳為小於透明電極圖案6的電阻率。
在第9圖所示之俯視圖中，可將輔助導體16以朝第1方向X延伸，同時通過畫素開口部4a在第2方向Y的中央部的線狀(條帶狀)圖案形成。此時，例如朝積層方向Z觀看時，較理想為將輔助導體16形成於與陣列基板23之輔助容量線43重合的位置。藉由如此構成，可抑制開口率下降。
在第10圖所示之俯視圖中，可將輔助導體16形成於光吸收性樹脂層圖案1、3與金屬層圖案2所構成之觸控電極的圖案位置，換言之為黑矩陣的位置。在黑矩陣的下部(黑矩陣中較第1透明基板10更靠近第2透明基板20的位置)，通常配置有陣列基板23之訊號線(源極線)41、掃描線(閘極線)42、及作為輔助容量線43的金屬配線40。因此，藉由在配置有金屬配線40的位置形成輔助導體16，朝積層方向Z觀看時輔助導體16便與金屬配線40重合，可抑制開口率的下降。
在本實施形態中，透明電極圖案6，例如在觸控感應時，係作為觸控感應的檢測電極使用；在液晶驅動時，則作為在畫素電極25與透明電極圖案6之間施加供驅動液晶之電壓的共同電極使用。由於觸控感應與液晶驅動為不同的時序(timing)，可依時間分割進行，亦可以不同的頻率驅動。
如第1圖所示，控制部120係具有眾所周知之構成，具備影像訊號時序控制部121(第一控制部)、觸控感應‧掃描訊號控制部122(第二控制部)、及系統控制部123(第三控制部)。
影像訊號時序控制部121係將複數個透明電極圖案6設為固定電位，同時向陣列基板23之訊號線41及掃描線42傳送訊號。藉由在透明電極圖案6與畫素電極25之間朝積層方向Z對畫素電極25施加顯示用液晶驅動電壓，來進行驅動液晶層24之液晶分子的液晶驅動。藉此，使影像在陣列基板23上顯示。
觸控感應‧掃描訊號控制部122係將複數個透明電極圖案6設為固定電位，並對複數個金屬層圖案2(黑色電極4)施加檢測驅動電壓，檢測金屬層圖案2與透明電極圖案6之間的電容(邊緣電容)變化，來進行觸控感應。
系統控制部123係控制影像訊號時序控制部121及觸控感應‧掃描訊號控制部122，可交互(亦即以時間分割)進行液晶驅動與電容的變化的檢測。
(液晶顯示裝置用基板之製造方法的實例)
以下，就如上述構成之顯示部110中的液晶顯示裝置用基板22之製造方法加以說明。第11圖為表示液晶顯示裝置用基板22之製造方法的流程圖。
在第1光吸收性樹脂層之塗布形成(步驟S11)，係使用上述具有熱硬化性的黑色塗布液。該第1光吸收性樹脂層為將前述第1光吸收性樹脂層圖案1其形狀圖案化前的樹脂層。第1光吸收性樹脂層在250℃之熱處理後的膜厚為0.7μm。黑色色材係使用碳微粒子。
可將第1光吸收性樹脂層以0.7μm以外的膜厚形成。藉由調整第1光吸收性樹脂層的膜厚與碳，即黑色色材的濃度，可調整第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面處所生成的光反射。換言之，藉由調整第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚與黑色色材的濃度，可使其界面處所生成的光反射成為1.8%以下。
對經塗布形成之第1光吸收性樹脂層進行250℃的熱處理，使第1光吸收性樹脂層硬化成膜。
在第1光吸收性樹脂層硬化成膜後，利用濺鍍裝置成膜1at%鎂的金屬層(步驟S12)。該金屬層為將前述金屬層圖案2其形狀圖案化前的層。此外，在金屬層之成膜製程的初期，係以氬氣導入氣體為基底，在加入10vol%氧氣的氣體條件下，成膜0.01μm之含有氧的第1金屬層，其後，僅以氬氣導入氣體為基底，成膜0.17μm之第2金屬層，作成總膜厚為0.18μm的金屬層。
其次，使用黑色塗布液，塗布形成第2光吸收性樹脂層(步驟S13)。其黑色塗布液係將可進行鹼顯像的 感光性樹脂與碳之黑色色材與有機溶劑共同分散而形成者。在80℃下乾燥後，對黑色電極的圖案形狀進行曝光‧顯像，進而，於250℃進行熱處理，作成1.1μm膜厚的黑色圖案。如後所記述，該黑色圖案經過後述之乾式蝕刻(步驟S16)後最終形成第2光吸收性樹脂層圖案3。
藉由對黑色圖案以濕式蝕刻進行處理，而形成第2光吸收性樹脂層圖案3(步驟S14)。
利用濕式蝕刻，作成在金屬層形成有畫素開口部2a的金屬層圖案2(步驟S15)。
接著，以氧氣與氟氯烷系氣體為導入氣體，利用乾式蝕刻裝置進行各向異性乾式蝕刻(步驟S16)。乾式蝕刻係將第1光吸收性樹脂層，以在其膜厚方向，由俯視觀之形成與金屬層圖案2同樣的線寬、形狀的方式幾近垂直地加工至使第1透明基板10的表面露出。於此製程，由第1光吸收性樹脂層中形成第1光吸收性樹脂層圖案1。
此時，因乾式蝕刻而使金屬層圖案2上之第2光吸收性樹脂層圖案3的厚度變薄。使第2光吸收性樹脂層圖案3以0.4μm之薄的膜厚殘留。
進行清洗及乾燥而形成金屬層圖案2後，在該金屬層圖案2上塗布鹼可溶性感光性丙烯酸樹脂，而形成1.6μm膜厚的透明樹脂層5(步驟S17)。透明樹脂層5僅形成於顯示區域，顯示區域的週邊則藉由顯像去除，形成為使金屬層圖案2所構成之端子部61的區域露出。
透明樹脂層5形成後，利用濺鍍裝置在透明樹 脂層5上成膜所稱「ITO」的透明導電膜(步驟S18)。將透明導電膜，使用周知之光微影術之手法，形成為透明電極圖案6(步驟S19)。透明電極圖案6與金屬層圖案2為彼此電性獨立的複數圖案之行列，隔著透明樹脂層5朝彼此正交的方向排列。此外，在端子部61之區域亦積層有ITO的透明導電膜(透明電極之膜)。
第1光吸收性樹脂層所使用之樹脂的折射率係較佳為低。藉由調整樹脂的折射率、碳等黑色色材的含量、及第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚，可使由第1透明基板10觀看之從第1透明基板10與第1光吸收性樹脂層圖案1之界面反射的光的反射率成為1.8%以下。
然而，由於樹脂的折射率有其限度，前述從界面反射的光的反射率係以0.2%為其下限。當黑色塗布液所含之丙烯酸樹脂等樹脂的固體含量為例如14質量%時，如將黑色塗布液中的碳量設於約6質量%至25質量%的範圍內，則可使第1光吸收性樹脂層圖案1之每厚度1μm的光學濃度成為0.4至1.8。
當第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚為0.3μm時，有效之光學濃度成為0.12至0.54。當第1光吸收性樹脂層圖案1的膜厚為0.7μm時，有效之光學濃度則處於0.28至1.26的範圍內。
顯示部110之液晶顯示裝置用基板22在其第1透明基板10的主面10a，複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、透明樹脂層5、及複數個透明電極圖案6係依複數個第1 光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2、複數個第2光吸收性樹脂層圖案3、透明樹脂層5、及複數個透明電極圖案6之順序積層而構成。
在如此構成的顯示部110，例如係藉由第2光吸收性樹脂層圖案3來降低液晶胞內之光的再反射或漫反射。舉例來說，可防止從未圖示的背光射出並從第2透明基板20入射的光在金屬層圖案2的表面再反射，而減少對TFT等主動元件的入射。加之，可避免銅合金之帶有紅色的反射色對液晶顯示造成不良影響。
透過以上程序，即製成液晶顯示裝置用基板22。
(觸控電極的作用)
以下，就如以上構成之顯示部110的，特別是觸控電極的作用加以說明。
根據該顯示部110，將透明電極圖案6作為觸控感應時的檢測電極使用，且黑色電極4可作為施加一定頻率下之電壓的掃描電極使用。
具體說明之，如第12圖所示，用於觸控感應的電容係保持於黑色電極4與透明電極圖案6之間。在一般狀態下，係對黑色電極4與透明電極圖案6之間施加一定頻率下的檢測驅動電壓，而在黑色電極4附近形成邊緣電場。
如第13圖所示，例如使手指等指示器P靠近或接觸黑色電極4的顯示螢幕時，電力線L6的分布被破壞，同時電容流向指示器P，使黑色電極4與透明電極圖案6 之間的電容減少。指示器P碰觸之有無係以此種電容的變化來檢測。一般而言，由於相鄰的黑色電極4的間隔較小，指示器P會一次作用於複數個觸控電極。
本實施形態之黑色電極4係包含以電阻值低的銅為主材料的合金層及銅層至少一者所形成的金屬層圖案2，可作為觸控感應時的掃描電極。本實施形態之透明電極圖案6，為使電極的電阻降低，可加寬其圖案幅度，而且，在透明電極圖案6上，為使電極的電阻降低，可使其具備前述之輔助導體16。故，本實施形態之電容方式的2組複數個電極群，可大幅降低伴隨此等而生之時間常數，而能夠大幅提升觸控感應時的檢測精確度。
如以上所說明，根據本實施形態之液晶顯示裝置100，複數個第1光吸收性樹脂層圖案1、複數個金屬層圖案2及複數個第2光吸收性樹脂層圖案3在朝積層方向Z觀看時係形成為同一形狀並重疊。因此，可增大畫素開口部1a、畫素開口部2a及畫素開口部3a當中朝積層方向Z貫穿之部分的面積，而能夠提升開口率。
由於在各畫素的周圍設有第1光吸收性樹脂層圖案1，因此，畫素的周圍被辨識為黑色，可提升顯示的對比而提高視認性。
由於在液晶顯示裝置用基板22之相鄰的黑色電極4之間未設有畫素電極25，可提升觸控電極的電容而提高指示器P之位置檢測的精確度。
由於透明電極圖案6在黑色電極4與畫素電極25為共有，可減少顯示部110所具備之電極的數量而能夠 簡化顯示部110的構成。
可設定不依存液晶的驅動頻率或時序，作為觸控電極之黑色電極的驅動頻率、或者驅動或訊號檢測的時序。
當液晶顯示為「關(off)」，即「黑」時，藉由將黑色電極的驅動電壓，細化性地對複數個框施加1次來進行觸控位置檢測，而非供給至各觸控感應之電極驅動的全部的框，可減少液晶顯示裝置100的耗電。
譬如，可將觸控電極的驅動頻率設為高於液晶驅動之頻率的驅動頻率。
在本實施形態中，黑色電極4，即金屬層圖案2係朝第2方向Y延伸，且透明電極圖案6係朝第1方向X延伸。惟，亦可構成為黑色電極4朝第1方向X延伸，且透明電極圖案6朝第2方向Y延伸。
在本實施形態之液晶顯示裝置中，使其具備例如紅色發光、綠色發光、藍色發光之3色LED所構成的背光單元，且藉由採用使各3色發光與液晶顯示同步的場序(field sequential)法之手法，可進行彩色顯示。
若使用包含紅色發光、綠色發光、藍色發光之3波長成分的白色LED時，可透過使用例如以下實施形態之具備彩色濾光片的液晶顯示裝置用基板來進行彩色顯示。
(第2實施形態)
以下，對本發明第2實施形態一面參照第14圖至第17圖一面進行說明，惟對與前述實施形態同樣的部位賦予 同樣的符號並省略其說明，僅就不同點加以說明。
如第14圖所示，本實施形態之顯示部111係具備液晶顯示裝置用基板22A來替代第1實施形態之顯示部110的液晶顯示裝置用基板22。液晶顯示裝置用基板22A係在液晶顯示裝置用基板22之黑色電極4的各畫素開口部4a具備紅色層所形成之紅畫素R、綠色層所形成之綠畫素G、及藍色層所形成之藍畫素B任一者而構成。此等紅畫素R、綠畫素G及藍畫素B在積層方向Z***至金屬層圖案2與透明樹脂層5之間，且朝積層方向Z觀看時彼此相鄰地配設。液晶層24係與第1實施形態同樣地採用垂直配向之液晶。
換言之，顯示部111係藉由具備包含紅色、綠色與藍色之發光成分的白色LED元件作為背光，並一併具備紅色、綠色與藍色的彩色濾光片來進行彩色顯示。
第15圖為由第1透明基板10觀看顯示部111的俯視圖。在畫素開口部4a，無間隙地配設有紅畫素R、綠畫素G及藍畫素B任一者。
如第16圖所示，在第1透明基板10上及黑色電極4上，無間隙地配設有紅畫素R、綠畫素G及藍畫素B任一者作為彩色濾光片。紅畫素R、綠畫素G及藍畫素B係分別將複數種有機顏料分散於丙烯酸樹脂等透明樹脂，並使用周知的光微影術之手法來形成。
在彩色濾光片上積層有透明樹脂層5。在透明樹脂層5上，進一步積層有透明電極圖案6。透明電極圖案6可使用例如稱為「ITO」的導電性金屬氧化物等的透 明導電膜形成，並以周知的光微影術之手法進行圖案形成。
在本實施形態中，透明電極圖案6，例如在觸控感應時，即電容變化的檢測時係作為觸控感應的檢測電極使用；在液晶驅動時，則作為在與畫素電極25之間施加供驅動液晶之電壓的共同電極使用。液晶驅動與電容變化的檢測係交互進行。亦即，以不同的時序，依時間分割方式來進行檢測。
可將由複數條訊號線供給的源極訊號，以例如奇數列與偶數列交互且正極性訊號與負極性訊號交替的方式提供，來進行相鄰畫素的點反轉驅動。
或者，透明電極圖案6亦可作為驅動電極(掃描電極)，進行使正負極性反轉的共同電極反轉驅動。
如第17圖所示，作為黑色電極4之部分圖案的各第1光吸收性樹脂層圖案1、金屬層圖案2及第2光吸收性樹脂層圖案3係藉隔離部15達電性獨立。在隔離部15上配設有彩色濾光片的色重疊部26，藉由2種顏色的重疊來抑制從背光單元射出的光的穿透。在色重疊部26，較佳為重疊有紅畫素R與藍畫素B。
雖未圖示，在如此設有隔離部15的位置，由俯視觀之，陣列基板23所具備的訊號線(源極線)41、掃描線(閘極線)42、及輔助容量線43任一者、或者與此等相同之金屬配線的圖案均以填塞隔離部15的方式配設。藉此，可消除來自背光單元的漏光。
如此構成的顯示部111，可藉由在第1實施形 態之液晶顯示裝置用基板之製造方法中，於金屬層圖案2形成後，通過複數個畫素開口部4a向金屬層圖案2與透明樹脂層5之間***紅畫素R、綠畫素G、及藍畫素B來製造。
此時，在第11圖所示流程圖中，可在步驟S16之第1光吸收性樹脂層圖案的乾式蝕刻製程、與步驟S17之透明樹脂層的塗布形成製程之間***彩色濾光片(R、G、B)的形成製程。
(第3實施形態)
以下，對本發明第3實施形態進行說明，惟對與前述實施形態同樣的部位賦予同樣的符號並省略其說明，僅就不同點加以說明。
本實施形態，除屬黑色電極4之構成的金屬層圖案2之構成外均與第1實施形態相同，故援用第2圖。惟，重複說明予以省略，僅就有差別的金屬層圖案2進行說明。此外，本實施形態之黑色電極4可作為前述第2實施形態及後述第4實施形態之黑色電極使用。
第2圖所示金屬層圖案2，在本實施形態中，係以在0.015μm膜厚之含有氧的銅合金的第1金屬層(層)、與0.18μm膜厚之實質上不含氧的銅合金的第2金屬層(層)此2層上，進一步以0.015μm膜厚積層屬銅與銦之銅合金層的銅銦合金層之總膜厚0.21μm的層所形成。亦即，金屬層圖案2係以複數層構成，複數層當中最靠近第2透明基板20的層為銅銦合金層。
「實質上不含氧」，係指在銅合金的成膜時 不導入氧氣之意。含有氧的銅合金，係指在此部分的成膜時，例如對氬氣基底氣體導入10at%的氧氣而成膜者。
先形成的2層金屬層(第1金屬層及第2金屬層)係使用0.5at%的鎂與0.5at%的鋁(其餘部分為銅)的銅合金。
銅銦合金層係採用在78at%的銅中含有22at%的銦的銅合金。
此外，微量之不可避免的雜質係含於此等銅合金中。銦對銅合金的添加量可設為0.5at%~40at%。單質下的銦其熔點較低，含有以大於50at%之添加量所添加的銦的銅合金有耐熱性之顧慮。
具備22at%的銦等富含銦之銅銦合金層的銅合金膜，因成膜後的熱處理製程或歷時變化而在氧化銅形成前先形成氧化銦，可抑制氧化銅的形成。由於氧化銦可形成良好的導電膜，幾乎不會損及電性接觸。當氧化銅較少形成時，可使蓋端子部處之與透明導電膜的電性連接更為容易，而提升製造製程或安裝相關之可靠度。
又，銅銦合金層表面的反射色係呈現接近白色的顏色，可避免銅單質所帶來之紅色的呈色。反射色的中性化，不限於銦，對於上述所列示的合金元素亦可調整其添加比例。本發明實施形態所揭示之此等銅合金相關技術可應用於陣列基板23之金屬配線40。
「富含銦之銅銦合金」係指含有10~40at%的銦的銅銦合金。藉以使其富含銦，可抑制氧化銅在表 面部位形成，如上述使電性接觸更為容易。
舉例而言，在以銅鈦合金為表面層，且在銅合金內部採用稀薄合金(合金元素為3at%以下的銅合金)的2層構成之銅合金膜中，相對於銅，鈦大於10at%時，濕式蝕刻時的蝕刻率變慢。此時，富含鈦的表面部位之銅合金膜便以簷狀(eave shape)殘留而導致蝕刻不良。
在銅銦合金中，以沿其銅合金膜之膜厚方向變化合金元素的量的方式分布，不易發生此種蝕刻不良。銦對銅合金的添加量為0.5at%~40at%的銅銦合金由於具備及至約500℃的耐熱性，對於例如具備以IGZO為通道層的薄膜電晶體之陣列基板的、350℃至500℃之範圍的退火處理可充分因應之。可將陣列基板23之金屬配線40以銅銦合金形成。
在本實施形態中，透明電極圖案6，在觸控感應時，係作為檢測電極使用；在液晶驅動時，則作為在與畫素電極25之間施加供驅動液晶之電壓的共同電極使用。於觸控感應時，各檢測電極可設為屬同電位的共同電位，例如與導電性之殼體連接而成「接地電位」。觸控感應驅動與液晶驅動能以不同的時序，依時間分割方式分別進行。
(第4實施形態)
以下，對本發明第4實施形態一面參照第18圖至第19圖一面進行說明，惟對與前述實施形態同樣的部位賦予同樣的符號並省略其說明，僅就不同點加以說明。
如第18圖所示，本實施形態之顯示部112係具 有：具備彩色濾光片(R、G、B)的液晶顯示裝置用基板22B、液晶層24、及陣列基板23B。
在液晶顯示裝置用基板22B所具有的透明電極圖案6之與第2透明基板20相對向的面形成有凹部6a。凹部6a，在朝積層方向Z觀看的俯視下，係形成於與畫素開口部4a在第1方向X之中央部重疊的透明電極圖案6的位置。凹部6a係朝第2方向Y延伸；凹部6a能以例如透明樹脂層5之形成所使用的樹脂材料為鹼可溶性感光性樹脂，並採用周知光微影術之手法來形成。配置於與凹部6a相對向位置的液晶層24之液晶分子24a~24l係用以使響應高速化。
液晶顯示裝置用基板22B在透明電極圖案6與液晶層24之間具有配向膜71。
省略符號的畫素，由俯視觀之，係與形成為多邊形的畫素開口部2a側邊平行，且與平分畫素的中央線M呈線對稱。
陣列基板23B係具備：與各畫素對應的一對畫素電極25a、25b、輔助容量電極56a、56b、及配向膜72而替代陣列基板23之畫素電極25。
畫素電極25a、25b、及輔助容量電極56a、56b係與中央線M分別呈線對稱地配置。輔助容量電極56a、56b係配置於複數個液晶層24當中最靠近液晶層24的絕緣層28，即絕緣層28a之與畫素電極25a、25b相反的一側。亦即，輔助容量電極56a、56b係在積層方向Z，在較畫素電極25a、25b更遠離液晶層24的位置隔著絕緣層28a 形成。
朝積層方向Z平行地觀看時，輔助容量電極56a的重疊部(一部分)R6係與畫素電極25a重疊，輔助容量電極56a的突出部(其餘部分)R7則未與畫素電極25a重疊。同樣地，朝積層方向Z平行地觀看時，輔助容量電極56b的重疊部(一部分)R8係與畫素電極25b重疊，輔助容量電極56b的突出部(其餘部分)R9則未與畫素電極25b重疊。輔助容量電極56a的突出部R7、及輔助容量電極56b的突出部R9在第1方向X的長度(突出量)亦可縮小至如約1μm至6μm等。突出部R7、R9的突出量可依據液晶材料、驅動條件、液晶層24的厚度等來適當調整。
相較於畫素電極25a，輔助容量電極56a更偏離中央線M。亦即，比起輔助容量電極56a的重疊部R6，突出部R7更偏離中央線M。
輔助容量電極56a、56b可設為屬與液晶顯示裝置用基板22B所具備之透明電極圖案6相同的固定電位的共同電位或者接地。或者，對畫素電極25a、25b施加液晶驅動電壓時，可將輔助容量電極56a、56b作為與該液晶驅動電壓不同的電位、或者反方向(正、負為相反)的電位。
由於透明電極圖案6為固定電位，藉由對輔助容量電極56a、56b在短時間施加不同的電位，可防止液晶的烙印、或者利用於液晶響應的高速化。
在畫素電極25a與輔助容量電極56a的重疊部R6之間、及畫素電極25b與輔助容量電極56b的重疊部R8 之間，分別形成有輔助容量。
朝絕緣層28之間的積層方向Z觀看時，在與凹部6a重疊的位置係設有遮光圖案73。遮光圖案73係以與訊號線41同樣的材料形成。
輔助容量電極56a、56b及畫素電極25a、25b均以ITO等透明導電膜形成。畫素電極25a、25b係與未圖示之薄膜電晶體45電性連接，經由薄膜電晶體45施加液晶驅動電壓。
液晶層24的液晶分子24a~24l係使其具有負介電率各向異性。在第18圖中，液晶分子24a~24l係顯示未對畫素電極25a、25b施加電壓的初始配向狀態。
配向膜71、72係以使液晶分子24a~24l的長度方向從積層方向Z朝輔助容量電極56a、56b與畫素電極錯開的方向(以靠近第1透明基板10的端部偏離中央線M的方式)傾斜的方式對液晶分子賦予預傾角θ。
顯示部112係與一般的顯示部同樣地具備偏光板、相位差板等，惟在第18圖中係省略其圖示。
此外，顯示部112亦可使其具備貼合於偏光板的1片至3片相位差板。
在本實施形態之以下記載中，茲說明將輔助容量電極56a、56b作為與透明電極圖案6相同電位的共同電極使用的情況。
配向膜71、72係以使液晶分子24a~24l從積層方向Z朝輔助容量電極56a、56b由畫素電極25a、25b突出的方向傾斜的方式，並以與中央線M呈線對稱的方 式賦予預傾角θ。配向膜72係至少形成於畫素電極25a、25b的表面與液晶層24之間。
本實施形態之顯示部112係例如藉由將液晶顯示裝置用基板22B與陣列基板23B隔著液晶層24貼合而形成。在配向處理中，可以一面對畫素電極25a、25b施加液晶驅動電壓(例如1V至20V的交流或直流電壓)，一面對垂直配向之配向膜71、72照射光等的電磁波，來賦予預傾角θ。配向處理所使用的光可為偏光或非偏光。
在本實施形態中，預傾角θ係表示設基板面的法線方向(積層方向Z)為0°時，與該法線方向所夾的角度。此外，預傾角θ可藉由例如Journal of Applied Physics,Vol.48 No.5,p.1783-1792(1977)所記載的旋轉晶體法等來測定。
對畫素電極25a、25b施加液晶驅動電壓，如第19圖所示，在畫素電極25a、25b與輔助容量電極56a、56b(更詳細為突出部R7、R9)之間即形成以電力線L9表示的電場；同時，在畫素電極25a、25b與透明電極圖案6之間形成以垂直方向或傾斜方向之電力線L10表示的電場。液晶分子24a~24f係根據此種傾斜方向之電場，朝屬第1方向X其中之一的作動方向D1傾斜。更詳述之，施加液晶驅動電壓後不久，液晶分子24a、24b、24f開始傾斜，一受到傾斜液晶分子24a、24b、24f的影響，液晶分子24c~24e隨即朝作動方向D1傾倒。
液晶分子24g~24l則朝與動作方向D1相反的作動方向D2傾斜。位處有效性較強之電場的液晶分子24a 、24l最快作動，成為供予使液晶顯示高速化的觸發點。位處斜電場的液晶分子24b~24f、24g~24k亦與液晶分子24a、24l同樣地高速作動。藉著液晶分子24b~24f、24g~24k與液晶分子24a、24l協調作動，可使液晶顯示高速化。
如本實施形態所述，藉由斜電場使液晶分子24a~24l傾斜，縱為具有較小預傾角θ的液晶分子24a~24l，亦能以具有實質上較大之預傾角的方式加以驅動。因此，藉由斜電場使液晶分子24a~24l傾斜，可實現液晶顯示之高速化。
舉例而言，藉由斜電場使液晶分子24a~24l傾斜，縱為約0.1°至0.9°之範圍的小預傾角θ，亦可使液晶分子24a~24l高速作動。此外，垂直配向之液晶顯示中，預傾角較大的液晶分子較容易傾倒，但由於具有大的預傾角，在黑顯示時仍有漏光，而有對比下降之傾向。
此外，在本實施形態中，使用作為觸控電極的黑色電極4與透明電極圖案6的觸控感應，對於其構成及驅動手段，由於係與前述第1實施形態等相同，故省略其說明。
以上，業已就本發明第1實施形態及第4實施形態參照圖示加以詳細敘述，惟具體的構成不限於此實施形態，不悖離本發明要旨範圍之構成的變更、組合、刪除等亦包含在內。再者，可分別適當組合利用各實施形態所示之構成。
舉例而言，在前述第1實施形態至第4實施形態中，薄膜電晶體45雖採用將氧化物半導體用於通道層的薄膜電晶體，惟亦可為將矽半導體用於通道層的薄膜電晶體。
液晶顯示裝置之液晶驅動方式係採用垂直配向(VA)方式，惟不在此限。液晶顯示裝置之液晶驅動方式，除此之外，尚可適當選擇使用例如HAN(Hybrid-aligned Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、TBA(Transverse Bent Alignment)等的縱向電場方式或斜電場方式。
使黑色電極4，即金屬層圖案2作為掃描電極、使透明電極圖案6作為檢測電極。
然，如所謂的透明電極圖案6為掃描電極、黑色電極為檢測電極，可交替使用驅動電極與檢測電極的作用。或者，亦可將各形成方向設為交替90度的正交配置。
1‧‧‧第1光吸收性樹脂層圖案
2‧‧‧金屬層圖案
3‧‧‧第2光吸收性樹脂層圖案
4‧‧‧黑色電極
5‧‧‧透明樹脂層
6‧‧‧透明電極圖案
10‧‧‧第1透明基板
10a‧‧‧主面(面)
20‧‧‧第2透明基板
20a‧‧‧主面(面)
22‧‧‧液晶顯示裝置用基板(顯示基板)
23‧‧‧陣列基板
24‧‧‧液晶層
25‧‧‧畫素電極
28‧‧‧絕緣層
110‧‧‧顯示部

Claims (8)

  1. 一種液晶顯示裝置，其具備：顯示部，依序積層有顯示基板、液晶層與陣列基板；及控制部，用以控制該顯示部及觸控感應功能；該顯示基板在第1透明基板之與該液晶層相對向的面依序積層有：形成有開口部的複數個第1光吸收性樹脂層圖案、形成有開口部的複數個金屬層圖案、形成有開口部的複數個第2光吸收性樹脂層圖案、透明樹脂層、及電性獨立的複數個透明電極圖案；複數個該第1光吸收性樹脂層圖案、複數個該金屬層圖案及複數個該第2光吸收性樹脂層圖案，在朝積層有該顯示基板、該液晶層及該陣列基板的積層方向觀看時係形成為同一形狀並重疊，複數個該金屬層圖案係以彼此絕緣的狀態在與該積層方向正交的第1方向並列配置，複數個該透明電極圖案係以彼此絕緣的狀態在分別與該積層方向及該第1方向正交的第2方向並列配置；各該金屬層圖案係具有以銅為主材料之合金層及銅層的至少一種，該陣列基板在第2透明基板之與該液晶層相對向的面具有畫素電極、薄膜電晶體、金屬配線、及複數層絕緣層，該液晶層所具有的液晶分子係具有負介電率各向異性，且初始配向方向為垂直方向， 該觸控感應功能係至少包括設複數個該透明電極圖案為固定電位，並對複數個該透明電極圖案與複數個該金屬層圖案之間施加觸控驅動電壓，來檢測該金屬層圖案與該透明電極圖案之間的電容變化的功能，在該液晶層的驅動中，係設複數個該透明電極圖案為固定電位，並對複數個該透明電極圖案與該畫素電極之間施加液晶驅動電壓來驅動該液晶層，且該觸控驅動電壓的頻率與該液晶驅動電壓的頻率相異。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中該陣列基板係具備：該畫素電極；及輔助容量電極，隔著與該畫素電極相接的該絕緣層配置於該液晶層的相反側；該輔助容量電極形成：由俯視觀之，與該畫素電極的重疊部、及該輔助容量電極之從該畫素電極的突出部，該重疊部與該突出部係與平分該開口部的中央線呈線對稱地配置，且對該輔助容量電極施加與該液晶驅動電壓相異的電壓。
  3. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中該薄膜電晶體係具備包含鎵、銦、鋅、錫、鍺中的2種以上之金屬氧化物的通道層。
  4. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中各該金屬層圖案係以複數層構成，且複數個該層的至少1者為該合金層。
  5. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中各該金屬層圖案係具有該合金層，且該合金層所含之合金元素為選自鎂、鈣、鈦、鉬、銦、錫、鋅、鋁、鈹、鎳中之1種以上的元素。
  6. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中各該金屬層圖案係以複數層構成，且複數個該層中最靠近該第2透明基板的層為銅銦合金層。
  7. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中在複數個該透明電極圖案上具備電阻率小於該透明電極圖案之電阻率的輔助導體。
  8. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中在該第1光吸收性樹脂層圖案的該開口部、該金屬層圖案的該開口部及該第2光吸收性樹脂層圖案的該開口部係具備紅色層所形成的紅畫素、綠色層所形成的綠畫素、及藍色層所形成的藍畫素之任一種，且此等紅畫素、綠畫素及藍畫素係在該積層方向***至複數個該金屬層圖案與該透明樹脂層之間，且朝前述積層方向觀看時彼此相鄰地配設。
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