液晶显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在液晶面板中内置有触摸传感功能且具有高开口率和良好的视觉辨认性的液晶显示装置。此外，本发明能够提供如下的具备触摸传感电极的液晶显示装置，该触摸传感电极使用适于触摸传感所使用的电极的低电阻的铜合金膜图案，并且透射光的遮光性优良，铜合金膜图案的反射色大体为黑色。换言之，本发明涉及在液晶单元中内置有静电容方式触摸传感功能的、被称作In-Cel I (内嵌)的液晶显示装置。
[0002]本申请以2013年11月11日在日本提交的特愿2013-233273号为基础并享受其优先权，其内容援引于此。
【背景技术】
[0003]近年来，对于液晶显示装置或有机EL显示装置，为了实现明亮的显示和低耗电化，要求高开口率。在这些显示装置中，为了划分像素而提高显示的对比度，通常使用在感光性树脂中作为黑色色材分散碳等而形成的黑矩阵。
[0004](黑矩阵的遮光性)
[0005]以确保显示的对比度为目的而以包围像素的方式配设的黑矩阵，为了得到高的遮光性，通常在玻璃等透明基板上用黑色树脂形成IMi以上的较厚的膜厚，该黑色树脂是在树脂中分散碳等色材而得到的。特别是，针对位于将多个像素配设成矩阵状的显示面的周围的4边的边框部、即边框状的黑矩阵，以透射测定的光学浓度来说，要求5以上或6以上的高遮光性。从边框部容易泄露背灯单元的光，对于边框部要求比显示面上形成的黑矩阵更高的光学浓度。
[0006](黑矩阵的细线化)
[0007]在便携电话等小型移动设备用的显示装置中，伴随着200ppi(pixel per inch)以上、甚至300ppi以上的高精细化，除了高遮光性，还要求黑矩阵的细线化。通过使黑矩阵高精细化，像素宽度缩窄到30μπι以下，所以因矩阵的膜厚而引起的、彩色滤光片(也称作滤色片)的平坦性变差的问题开始显现。300ppi以上的高精细的显示装置的黑矩阵，细线的宽度必须为4μηι以下。
[0008]另外，例如黑矩阵的遮光性较高，所以很难通过光刻的手法稳定地制造4μπι以下的细线的黑矩阵的图案。例如，为了提高遮光性而以两次光刻工序、即双层来形成细线宽度为4μπι以下的黑矩阵这一点，从对准的观点来说是非常困难的。通过两次工序来形成黑矩阵会由于对准的误差而容易导致产生线宽的变化或显示斑。
[0009]在彩色滤光片等的一般的工序中，为了在大型的透明基板上形成多个画面，通常需要±2μπι的对准余量，通过两次光刻工序来形成黑矩阵是非常困难的。
[00?0](显示装置中的触摸传感功能)
[0011]另外，作为向液晶显示装置和有机EL显示装置直接输入的手段，有在这些显示装置上粘贴静电容方式的触摸面板的手段、在显示装置的例如与液晶层相接的部位设置与触摸传感对应的元件的手段等。后者被称作In-Cell方式。该In-Cell方式中，有静电容方式、使用光传感器的方式等。
[0012]在能够通过显示装置自身用手指或笔等指示器进行输入的In-Cell方式的触摸传感技术中，大多应用静电容方式。在该静电容方式中，需要专利文献I?5所公开的、用于检测静电容的2组电极群。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本国专利第2653014号公报
[0016]专利文献2:日本国特开2010-197576号公报
[0017]专利文献3:国际公开第2012/073792号
[0018]专利文献4:国际公开第2013/089019号
[0019]专利文献5:国际公开第2013/018736号
【发明内容】
[0020]发明所要解决的技术课题
[0021 ]在此，专利文献I?5中存在以下的问题。
[0022]在专利文献I中，如段落〔0018〕、〔0019〕所示，公开了能够利用Al(铝)、Cr(铬)等金属的静电容耦合来输入空间坐标的2组电极群。
[0023]但是，专利文献I的技术存在诸多缺陷。在段落〔0019〕中，记载了2组遮光性的电极实现黑矩阵的功能。虽然记载了具有遮光性的导电体是Al、Cr等金属，但是这些金属具有高反射率，所以在明亮的室内或者有阳光的室外，反射光变得醒目，显示品质大大下降。而且，在专利文献I中并没有公开为了得到显示装置的对比度而将很多显示装置所采用的使用了黑色色材的黑色层的图案及彩色滤光片与前述的2组电极在显示装置的厚度方向上的位置关系，对于包含透射.反射的彩色显示并没有充分的记载。
[0024]此外，Al(铝)不具有耐碱性，很难与例如形成红像素、绿像素及蓝像素的光刻工序相匹配。更具体地说，在使用着色感光性树脂将红像素等的着色图案进行碱性显影的通常的彩色滤光片工序中，A1会溶解到碱性显影液中，所以难以应用到彩色滤光片工序。
[0025]关于Cr，为了形成图案而采用湿刻工序的情况下，可能会导致Cr离子的环境污染，采用干刻工序的情况下，所使用的卤素气体具有危险性。
[0026]在专利文献2中，如专利文献2的权利要求1所记载，公开了如下的显示装置，该显示装置包括与多个像素电极对置的驱动电极、与该驱动电极电容耦合的多个检测电极、以及多个浮动电极。如专利文献2的段落〔0023〕所记载，公开了该驱动电极是同时进行触摸传感器的扫描驱动和图像显示装置的VCOM驱动的兼用电极。例如在专利文献I的段落〔0014〕中记载了由驱动电极同时进行扫描驱动和VCOM驱动的兼用电极还兼用作信号写入用电极的功能。因此，专利文献2的技术主题如段落〔0009〕、〔0019〕所记载的那样是通过配设浮动电极来实现透明电极图案的不可视化。
[0027]此外，如专利文献2的段落〔0056〕所记载，记载了对置电极和检测电极由ITO(Indium Tin Oxide)或IZO(注册商标)、有机导电膜等形成，但并没有公开由例如遮光层和铜合金膜的双层构造来形成某一电极的技术。在专利文献2中没有公开TFT(Thin FilmTrans istor)的沟道材料和布线材料。
[0028]在专利文献3中，根据专利文献3的权利要求1或段落〔0009〕?〔0012〕的记载，公开了在能够实现共用电极的功能的第I电极设置有狭缝的技术。
[0029]从图l(a)、(b)、图4(a)、(b)或图5(a)、(b)、(c)可知，该狭缝作为第I电极的开口部形成在像素之间。从段落〔0013〕及〔0008〕的记载可知，狭缝的效果是改善像素间的不均匀性。
[0030]在专利文献3中，没有公开通过例如遮光层和铜合金膜的双层构造来形成上述的某一电极的技术。在专利文献3中，没有公开TFT的沟道材料和布线材料。在专利文献3中，没有公开在对置基板的与液晶相接的面上经由例如透明树脂层等的绝缘层在厚度方向上层叠第I电极和第2电极的构造。在专利文献3的段落〔0079〕中，虽然公开了IPS(In PlaneSwitching)和FFS(Fringe Field Switching)的液晶模式，但是没有公开VA方式(使用垂直取向的液晶分子的纵电场方式)的应用可能性。
[0031]在专利文献4中，如专利文献4的权利要求1所记载，公开了由在同一平面上相邻地配设的第I单元电极和第2单元电极形成的静电容方式的触摸面板基板。例如，专利文献4的图3(a)、(b)公开了在绝缘性遮光层6上层叠导电层7的构造。还公开了分别包含图3(a)的A-A’截面图即图1所示的未形成绝缘性遮光层6的部分和图3(a)的B-B’截面图即图2所示的在绝缘性遮光层6上形成有导电层7的部分。
[0032]在图2中，绝缘性遮光层6的宽度较大，所以存在像素的开口部的开口率变低的问题。相反，在图1中，由于能隔着透明绝缘基板看到导电层7，所以导电层7的反射光进入观察者的眼睛，存在视觉辨认性大大下降的问题。此外，如专利文献4的段落〔0071〕所记载，导电层7具有经由接触孔与使可视光透射的位置检测电极9电连接的作用，导电层7不具有检测静电容的作用。
[0033]在专利文献4中，没有公开在透明绝缘性基板的与液晶相接的面上隔着例如透明树脂层等绝缘层将作为位置检测电极9的传感电极和驱动电极正交地层叠的构造。此外，没有公开将绝缘性遮光层6和导电层7形成为俯视时同一形状且同一尺寸的技术。
[0034]专利文献4所公开的技术，包括接触孔形成在内，存在构造极其复杂的问题。从开口率来说，也不能说是视觉辨认性良好的触摸面板基板。
[0035]专利文献5公开了如下的显示装置，该显示装置将含有从In、Ga、Zn之中选择的元素的氧化物层作为有源元件的半导体层，具备由写入图像数据的第I期间和进行检测对象物位置的检测的传感的第2期间构成的I帧期间。在位置检测部交叉地设置有多个第I电极和多个第2电极。如图4或图24所示，在俯视时，多个第I电极及多个第2电极分别相邻，如权利要求3所记载，在相邻的部位通过电容而被耦合。
[0036]图2示出了专利文献5的技术所涉及的TFT基板的俯视时的、在水平方向和垂直方向上排列的像素排列，在图4及图24中，公开了在大约45度方向上被狭缝分割的菱形形状的第I电极和第2电极。
[0037]专利文献5的技术中，像素电极形状与上述菱形形状的第I电极、第2电极的俯视时的位置匹配的状态不明，并且没有公开将在大约45度方向上被狭缝分割的第I电极、第2电极用作共用电极Com时的最佳的液晶。设想了垂直取向的液晶时，大约45度方向的狭缝例如会给液晶取向及其透射率带来不良影响。如段落〔0143〕、〔0144〕或图13所示，导电层27和桥电极7由同一金属层形成。但是，没有公开由金属层和黑矩阵这双层构成第I电极或第2电极的一方的技术。
[0038]例如，没有公开光吸收性树脂层的图案和铜合金膜的图案以同一形状且同一尺寸层叠而成的黑色电极。
[0039]鉴于以上的情况，希望显示装置具有例如下述的性能。即希望静电容方式中的上述2组多个电极群构成为多个电极群的布线的电阻值较低，以减小手指或笔等指示器的触摸传感时的噪声。特别是，要求多个电极群处于更接近手指等指示器的位置，并且与触摸传感有关的扫描电极(驱动电极)的电阻值较低。此外，希望与扫描电极正交的检测电极的电阻值也较低。以下，将与触摸传感有关的电极和检测电极及扫描电极合称为触摸电极。
[0040]此外，用于应用于显示装置的所述多个电极群需要为“低反射率”或“高透射率”。要求“低反射率”的原因是，在阳光等明亮的外光入射到显示装置的显示面