液晶显示装置的制造方法_4

文档序号:9925232阅读:来源:国知局
8而构成。更具体地说,在第2透明基板20上隔着多个绝缘层28设置有多个像素电极25及多个薄膜晶体管45。另外,在图2中未示出薄膜晶体管45。
[0131]第2透明基板20可以与第I透明基板10同样地形成。
[0132]金属布线40具有信号线(源极线)41、扫描线(栅极线)42、以及辅助电容线43。信号线41、扫描线42及辅助电容线43均具有钛和铜的双层构造。
[0133]各像素电极25具有公知的构造,在绝缘层28的与液晶层24对置的面,以与黑色电极4的像素开口部4a对置的方式配置。金属布线40也可以由具有多个层的多层构造来形成。这种情况下,多个层的至少I个是铜层或铜合金层,其他层是钛或钼等高融点金属的层。
[0134]各薄膜晶体管45具有作为氧化物半导体的沟道层46。薄膜晶体管45优选为,沟道层46是包含IGZO(注册商标)等的镓、铟、锌、锡、锗之中的2种以上的金属氧化物的氧化物半导体。这样的薄膜晶体管45的存储性高(漏电流少),所以容易保持液晶驱动电压施加后的像素电容。因此,也可以省去辅助电容线43。
[0135]将IGZO等氧化物半导体用于沟道层46的薄膜晶体管45,电子迀移率高,例如能够以2msec(毫秒)以下的短时间将必要的驱动电压施加到像素电极25。例如,即使是倍速驱动(I秒钟的显示帧数为120帧的情况),I帧约为8.3msec,例如能够将6msec以上分配给触摸传感。
[0136]此外,将氧化物半导体用于沟道层46的膜晶体管45,如前述那样漏电流少,所以能够长时间保持向像素电极25施加的驱动电压。通过用布线电阻比铝布线更小的铜布线来形成有源元件的信号线或扫描线、辅助电容线等,进而作为有源元件使用能够在短时间内驱动的IGZO,触摸传感的扫描时的时间余量变大,能够高精度地检测所产生的静电容的变化。通过将IGZO等氧化物半导体应用到有源元件,能够缩短液晶等的驱动时间,因此,在显示画面整体的影像信号处理的过程中,可应用于触摸传感的时间有充分的富余。
[0137]漏电极36从薄膜晶体管45延伸到像素中央,经由接触孔44与作为透明电极的像素电极25电连接。源电极35从薄膜晶体管45延伸而与信号线41电连接。
[0138]液晶层24所具有的液晶分子(省略了取向膜、液晶分子的图示),其初始取向是与液晶显示装置用基板22及阵列基板23各自的面垂直的垂直取向、即层叠方向Z的取向,是所谓的VA方式(VerticaIly Alignmnet方式:使用垂直取向的液晶分子的纵电场方式)的液晶驱动方式。
[0139]在本实施方式中,液晶分子具有负的介电常数各向异性。未图不的偏振板以正交尼科尔方式成为常黑。对于液晶分子,通过向透明电极图案6和像素电极25之间沿着层叠方向Z施加电压,初始取向时沿着层叠方向Z取向的液晶分子倒向与层叠方向Z交叉的方向,进行接通显示(白显示)。
[0140]另外,液晶分子也可以具有正的介电常数各向异性。取向膜的取向处理可以使用光取向。
[0141](辅助导体)
[0142]可以在多个透明电极图案6上形成用于降低电阻的辅助导体。辅助导体可以由与所述铜合金膜图案2相同的材料形成,或者由铝合金的薄膜形成。铝合金可以采用在铝中添加了0.2at%?3at%的范围内的合金元素的合金。合金元素可以从镁、钙、钛、铟、锡、锌、钕、镍、铜等中选择I个以上。辅助导体的电阻率比透明电极图案6的电阻率更小。
[0143]在图6所示的俯视中,可以使辅助导体16沿着第I方向X延伸,并且由穿过像素开口部4a的第2方向Y的中央部的线状(条纹状)图案形成。这种情况下,例如优选为,沿着层叠方向Z观察时,将辅助导体16形成在与阵列基板23的辅助电容线43重叠的位置。通过像这样构成,抑制了开口率下降。
[0144]或者,在图7所示的俯视中,可以将辅助导体16形成在由光吸收性树脂层图案I和铜合金膜图案2形成的触摸电极的图案位置、即黑矩阵的位置。在黑矩阵的下部(第2透明基板20),通常配置有阵列基板23的信号线(源极线)41、扫描线(栅极线)42、以及作为辅助电容线43的金属布线40。因此,通过在配置有金属布线40的位置形成辅助导体16,沿着层叠方向Z观察时,辅助导体16与金属布线40重叠,抑制了开口率下降。
[0145]在本实施方式中,透明电极图案6例如在触摸传感时用作检测电极,在液晶驱动时,作为在与像素电极25之间施加驱动液晶的电压的共用电极使用。触摸传感和液晶驱动在不同的定时按照时间分割来进行。
[0146]如图1所示,控制部120具有公知的构造,具备影像信号定时控制部121、触摸传感.扫描信号控制部122、系统控制部123。
[0147]影像信号定时控制部121向阵列基板23的信号线41及扫描线42发送信号,并在透明电极图案6和像素电极25之间沿着层叠方向Z施加电压,从而进行驱动液晶层24所具有的液晶分子的液晶驱动。由此,在阵列基板23上显示图像。
[0148]触摸传感.扫描信号控制部122向作为扫描电极的黑色电极4发送信号,检测从作为检测电极的透明电极图案6发送的信号。由此,能够检测铜合金膜图案2和透明电极图案6之间的静电容的变化。
[0149]系统控制部123控制影像信号定时控制部121及触摸传感.扫描信号控制部122,交替地、即按照时间分割来进行液晶驱动和静电容的变化的检测。
[0150](液晶显示装置用基板的制造方法-1)
[0151]接着,说明如上那样构成的显示部110中的液晶显示装置用基板22的制造方法。图8是表示液晶显示装置用基板22的制造方法的流程图。
[0152]在光吸收性树脂层的涂覆形成时,使用上述的热固化型的黑色涂覆液。光吸收性树脂层的250°C热处理后的膜厚为0.7μπι。该光吸收性树脂层是前述的光吸收性树脂层图案I的形状被图案化之前的树脂层。光吸收性树脂层的膜厚也可以形成得比0.7μπι更厚。通过调整光吸收性树脂层的膜厚和作为碳的黑色色材的浓度,能够调整第I透明基板10与光吸收性树脂层图案I的界面处产生的光反射。换句话说,通过调整光吸收性树脂层图案I的膜厚和黑色色材的浓度,能够使得其界面处产生的光反射成为2%以下的低反射率。
[0153]该光吸收性树脂层形成后,通过溅射装置成膜出镁lat%的铜合金膜。该铜合金膜是前述的铜合金膜图案2的形状被图案化之前的膜。另外,在铜合金膜的成膜工序的初期,在氩气基础导入气体中加入了氧气1vol %的气体条件下,将含有氧的第I铜合金膜成膜出0.Ο?μπι,然后仅通过氩气基础导入气体成膜出0.17μπι的第2铜合金膜,得到合计膜厚为0.18ym的铜合金膜。
[0154]接着,使用碱性可溶的感光性抗蚀剂,形成图3所示的3.5μπι线宽的矩阵状的铜合金膜图案2的形状的抗蚀剂图案。通过湿刻,铜合金膜成为形成有像素开口部2a的铜合金膜图案2。感光性抗蚀剂通过下一工序的干刻而除去。
[0155]铜合金膜图案2的蚀刻可以是湿刻的手法,也可以是干刻的手法。在湿刻中,例如可以使用氧化性的碱性蚀刻剂。干刻的情况下,可以采用使用了氯气等卤素气体的干刻、或者交替地使用氧气和有机酸蒸气的干刻等。
[0156]使用通过湿刻形成的铜合金膜图案2,在氩气基础导入气体中导入含有氧的气体,进行各向异性的干刻,以俯视时以同一形状重叠的方式形成光吸收性树脂层图案I和铜合金膜图案2。光吸收性树脂层图案I和铜合金膜图案2成为同一尺寸。通过该各向异性蚀刻,上述的感光性抗蚀剂的图案被除去。
[0157]铜合金膜图案2形成后,通过在该铜合金膜图案2上涂覆碱性可溶的感光性丙烯酸树脂,形成1.6μπι膜厚的透明树脂层5。透明树脂层5仅形成在显示区域,显示区域的周边通过显影而被除去,形成为由铜合金膜图案2形成的端子部61的区域露出。
[0158]透明树脂层5形成后,使用溅射装置在透明树脂层5上成膜出被称作ITO的透明导电膜。使用周知的光刻手法,从透明导电膜形成透明电极图案6。透明电极图案6和铜合金膜图案2分别是电独立的多个图案的排列,经由透明树脂层5在彼此正交的方向上排列。
[0159]通过以上的步骤,制造液晶显示装置用基板22。
[0160](触摸电极的作用)
[0161]接下来说明如以上那样构成的显示部110的特别是触摸电极的作用。
[0162]根据该显示部110,能够将透明电极图案6用作触摸传感时的检测电极,黑色电极4能够作为施加一定频率的电压的扫描电极使用。
[0163]具体地说明,如图9所示,用于触摸传感的静电容被保持在黑色电极4和透明电极图案6之间。在通常状态下,黑色电极4和透明电极图案6之间被施加一定频率的恒定电压,在黑色电极4的附近形成电力线L。
[0164]如图10所示,例如手指等指示器P接近或接触到黑色电极4的显示画面时,电力线L的分布被破坏,同时静电容流向指示器P,黑色电极4和透明电极图案6之间的静电容减少。指示器P的触摸的有无通过这样的静电容的变化来检测。一般来说,相邻的黑色电极4的间隔较窄,所以指示器P—次作用于多个触摸电极。
[0165]本实施方式的黑色电极4包含由电阻值低的铜合金形成的铜合金膜图案2,能够作为触摸传感时的扫描电极。本实施方式的透明电极图案6为了降低电阻而扩大了其图案宽度,并且在透明电极图案6上为了降低电阻而具备前述的辅助导体16。因此,本实施方式的静电容方式中的2组多个电极群,能够大幅地减小其附随的时间常数,能够大大提高触摸传感时的检测精度。
[0166]如以上说明,根据本实施方式的液晶显示装置100,沿着层叠方向Z观察时,多个光吸收性树脂层图案I及多个铜合金膜图案2形成为同一形状而重叠。因此,能够增大像素开口部Ia及像素开口部2a中的沿着层叠方向Z贯通的部分的面积,能够提高开口率。
[0167]在各像素的周围设置有光吸收性树脂层图案I,所以像素的周围看起来是黑色,能够提尚显不的对比度,提尚视觉辨认性。
[0168]在液晶显示装置用基板22的相邻的黑色电极4之间不设置像素电极25,所以能够提尚触摸电极的静电容而提尚指不器P的位置检测。
[0169]透明电极图案6被黑色电极4和像素电极25共用,所以能够减少显示部110所具备的电极的个数,简化显示部110的构造。
[0170]在本实施方式中,黑色电极4、即铜合金膜图案2沿着第2方向Y延伸,并且透明电极图案6沿着第I方向X延伸。但是,也可以构成为黑色电极4沿着第I方向X延伸,并且透明电极图案6沿
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