液晶显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术的液晶显示装置(100)的特征在于，在第1透明基板(10)的与液晶层(24)对置的面上，多个光吸收性树脂层图案(1)、多个金属层图案(2)、透明树脂层(5)以及多个透明电极图案(6)以该顺序层叠，多个上述光吸收性树脂层图案(1)和多个上述金属层图案(2)形成有开口部，并在沿着层叠方向观察时形成为相同形状，多个上述金属层图案(2)以相互绝缘的状态在第1方向上排列配置，多个上述透明电极图案(6)以相互绝缘的状态在与上述第1方向正交的第2方向上排列配置，上述金属层图案(2)具有以铜为主材的合金层及铜层中的至少一方，上述液晶层(24)所具有的液晶分子具有负的介电常数各向异性且初始取向为垂直取向，显示部以常黑模式进行显示，而且触摸驱动电压的频率与液晶驱动电压的频率不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种液晶显示装置，将触摸传感功能内置于液晶面板，并且开口率较高、视觉确认性优良。此外，本专利技术能够提供一种具备触摸传感电极的液晶显示装置，该触摸传感电极为，使用适合于触摸传感中使用的电极的低电阻的金属层图案，并且透射光的遮光性优良，金属层图案的反射色几乎为黑色。换言之，本专利技术涉及一种将静电容方式触摸传感功能内置于液晶单元内的被称为内嵌(in-cell)的液晶显示装置。本申请基于2014年2月28日在日本申请的特愿2014-038821号并主张其优先权，将其内容援用于本申请。
技术介绍
近年来，对于液晶显示装置、有机EL显示装置，为了明亮的显示、低耗电化，而要求较高的开口率。在这些显示装置中，为了对像素进行划分使显示的对比度提高，通常，使用将作为黑色色材的碳等分散到感光性树脂中而形成的黑矩阵。(黑矩阵的遮光性)以确保显示的对比度为目的而以包围像素的形式配设的黑矩阵为，为了得到较高的遮光性，通常，利用通过使碳等色材分散到树脂中而成的黑色树脂在玻璃等透明基板上形成1μm(微米)以上的较厚的膜厚。特别是，对于处于将多个像素配置为矩阵状的显示面周围的4边的边框部、即边框状的黑矩阵，透射测定下的光学浓度中要求5以上或者6以上的较高的遮光性。背光灯单元的光容易从边框部漏出，对于边框部要求比形成于显示面的黑矩阵更高的光学浓度。(黑矩阵的细线化)在移动电话等小型便携设备用的显示装置中，随着200ppi(pixel per inch)以上、甚至300ppi以上的高精细化，在要求较高的遮光性的同时还要求黑矩阵的细线化。通过使黑矩阵高精细化，由此像素宽度变窄为30μm以下，因此由黑矩阵的膜厚引起的滤色器的平坦性的恶化呈现出来。300ppi以上的高精细的显示装置的黑矩阵，细线的宽度需要为4μm以下。此外，例如，由于黑矩阵的遮光性较高，因此难以通过光刻的方法来稳定地制造4μm以下的细线的黑矩阵的图案。遮光性较高的黑矩阵的材料为，曝光时的光难以完全透射其膜厚方向，因此，形成黑矩阵的薄膜在显影等工序中容易剥离。此外，以使遮光性提高为目的而通过光刻的2次工序、即以双层来形成细线的宽度为4μm以下的黑矩阵，从对准的观点来看是极其困难的。通过2次工序来形成黑矩阵时，由于对准的误差而容易导致线宽度的变化、显示不均的产生。在滤色器等的一般工序中，由于在大型透明基板上形成多个画面，因此通常需要±2μm这样的对准范围。因此，难以通过光刻的2次工序来形成黑矩阵。(显示装置中的触摸传感功能)然而，作为对液晶显示装置、有机EL显示装置进行直接输入的手段有：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相对应的元件的手段；等等。设置与触摸传感相对应的元件的手段被称为内嵌方式。在该内嵌方式中，存在静电容方式、使用光传感器的方式等。在能够通过手指、笔等指示器在显示装置本身上进行输入的内嵌方式的触摸传感技术中，应用静电容方式的情况较多。在该静电容方式中，需要多个专利文献1至6所公开的用于对静电容进行感测的2组电极群。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第2653014号公报专利文献2：日本特表2009-540375号公报专利文献3：日本专利第4816668号公报专利文献4：国际公开第2013/089019号专利文献5：国际公开第2013/018736号专利文献6：日本特开2012-98687号广报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在此，专利文献1至6具有以下所示那样的问题。在专利文献1中，如段落〔0018〕、〔0019〕所公开的那样，公开了能够利用基于Al(铝)、Cr(铬)等金属的静电容耦合对空间坐标进行输入的2组电极群。然而，专利文献1的技术具有较多的缺点。例如，在段落〔0019〕中记载了2组的遮光性的电极发挥作为黑矩阵的功能。作为具有遮光性的导电体记载了Al、Cr等金属，但这些金属具有较高的光的反射率，因此在明亮的室内、具有太阳光的户外反射光较明显，使显示品质大幅度降低。并且，在专利文献1中，并没有公开使用了为了得到显示装置的对比度而在多数显示装置中应用的黑色色材的黑色层的图案及滤色器与所述2组电极之间在显示装置的厚度方向上的位置关系，对于包括透射·反射在内的彩色显示也没有足够的记载。并且，Al(铝)不具有耐碱性，例如，难以与形成红色像素、绿色像素以及蓝色像素的光刻工序(使用碱性显影液的工序)取得整合。更具体地说，在使用着色感光性树脂对红色像素等的着色图案进行碱性显影的通常的滤色器工序中，Al溶解于碱性显影液，因此难以向滤色器工序应用。关于Cr，在为了图案形成而采用湿式蚀刻工序的情况下，担心Cr离子导致的环境污染。在采用干式蚀刻工序的情况下，存在所使用的卤素气体的危险性等。在专利文献2中，如专利文献2的权利要求1～权利要求3、权利要求35、权利要求45、权利要求60等所记载的那样，提出了在第1基板即TFT板的与第2基板对置的面上配置至少一个触摸要素的构成。在专利文献2的权利要求4中，记载了在黑矩阵的背面配置的多个金属触摸感测电极的构成。专利文献2的技术重点在专利文献1的权利要求1～3中记载了一定程度，但就明示了与触摸传感有关的触摸要素的具体构成这一点，专利文献2的技术为重要技术。此外，专利文献1的段落〔0015〕以外，还记载了基于电荷检测的笔输入方式用的电极构件兼备AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display：有源矩阵液晶显示器)的构成要素的作用。然而，专利文献2的技术未考虑液晶显示装置的最佳化，特别是未考虑透射率。此外，也几乎未提到与触摸传感时的噪声降低相关的技术的考虑、从观察者观察液晶显示装置的情况下的视觉确认性的改善。此外，关于在黑矩阵的背面配置的多个金属触摸感测电极，没有对黑矩阵的图案和多个金属触摸感测电极的图案进行详细记载。根据专利文献2的图57、图72，能够判断黑矩阵与由符号M1表示的金属等的图案之间大小是不同的。专利文献2未公开以相同的线宽度来形成黑矩阵和金属等的图案的技术。例如，没有对300ppi以上的像素的高精细化进行具体的详细记载。此外，在专利文献2中几乎没有公开：这些由符号M1表示的金属等的图案与触摸传感中使用的ITO2等的对置电极之间的静电容被保持的方法；以及用于触摸传感时的噪声降低、提高S/N比的具体对策。并且，例如，在专利文献2中未考虑到：在图36所示的构成中，来自ITO、金属BM的光反射会向观察者的眼入射的情况；以及降低图57所示的黑矩阵的反射率而实现低反射率的视觉确认性改善的技术。还没有考虑在图57的符号M1的液晶中反射的反射光(液晶单元内的再反射)。如图57、图58所示那样，黑矩阵的宽度比M1(金属1)的宽度更宽。其原因为，由于在通常的光刻工序中需要允许±2μm程度的对准精度，因此一般难以使黑矩阵的宽度与M1的宽度相等。在专利文献2的〔0150〕段落中记载有60fps这样的显示器·帧更新速率、以及120fps的触摸扫描速率。但是，120fps的触摸扫描速率的触摸扫描在60fps的显示器·帧更新速率内包含两次(120fps为60fps的2倍)。因此，与60fps的显示器·帧更新时的显示有关的噪声在该定时被包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示装置，具备：显示部，由显示基板、液晶层及阵列基板依次层叠而成，以常黑模式进行显示；以及控制部，对上述显示部以及触摸传感功能进行控制，在该液晶显示装置中，上述显示基板具有：第1透明基板；以及在上述第1透明基板的与上述液晶层对置的面上依次层叠的、形成有开口部的多个光吸收性树脂层图案、形成有开口部的多个金属层图案、透明树脂层、以及电气地独立的多个透明电极图案，在沿着上述显示基板、上述液晶层以及上述阵列基板层叠的层叠方向观察时，多个上述光吸收性树脂层图案及多个上述金属层图案具有相互相等的线宽度，而且形成为相同形状且重叠，多个上述金属层图案以相互绝缘的状态在与上述层叠方向正交的第1方向上排列配置，多个上述透明电极图案以相互绝缘的状态在与上述层叠方向及上述第1方向分别正交的第2方向上排列配置，各个上述金属层图案具有以铜为主材的合金层以及铜层中的至少一方，上述液晶层所具有的液晶分子具有负的介电常数各向异性并且初始取向为垂直取向，上述显示部以常黑模式进行显示，上述阵列基板具有：第2透明基板；以及在上述第2透明基板的与上述液晶层对置的面上层叠的、像素电极、薄膜晶体管、金属布线及绝缘层，上述控制部为，将多个上述透明电极图案设为定电位，对多个上述金属层图案施加触摸驱动电压，对上述金属层图案与上述透明电极图案之间的静电容的变化进行检测，将多个上述透明电极图案设为定电位，对上述像素电极施加显示用的液晶驱动电压，对上述液晶层进行驱动，并且，上述触摸驱动电压的频率与上述液晶驱动电压的频率相互不同。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 JP 2014-0388211.一种液晶显示装置，具备：显示部，由显示基板、液晶层及阵列基板依次层叠而成，以常黑模式进行显示；以及控制部，对上述显示部以及触摸传感功能进行控制，在该液晶显示装置中，上述显示基板具有：第1透明基板；以及在上述第1透明基板的与上述液晶层对置的面上依次层叠的、形成有开口部的多个光吸收性树脂层图案、形成有开口部的多个金属层图案、透明树脂层、以及电气地独立的多个透明电极图案，在沿着上述显示基板、上述液晶层以及上述阵列基板层叠的层叠方向观察时，多个上述光吸收性树脂层图案及多个上述金属层图案具有相互相等的线宽度，而且形成为相同形状且重叠，多个上述金属层图案以相互绝缘的状态在与上述层叠方向正交的第1方向上排列配置，多个上述透明电极图案以相互绝缘的状态在与上述层叠方向及上述第1方向分别正交的第2方向上排列配置，各个上述金属层图案具有以铜为主材的合金层以及铜层中的至少一方，上述液晶层所具有的液晶分子具有负的介电常数各向异性并且初始取向为垂直取向，上述显示部以常黑模式进行显示，上述阵列基板具有：第2透明基板；以及在上述第2透明基板的与上述液晶层对置的面上层叠的、像素电极、薄膜晶体管、金属布线及绝缘层，上述控制部为，将多个上述透明电极图案设为定电位，对多个上述金属层图案施加触摸驱动电压，对上述金属层图案与上述透明电极图案之间的静电容的变化进行检测，将多个上述透明电极图案设为定电位，对上述像素电极施加显示用的液晶驱动电压，对上述液晶层进行驱动，并且，上述触摸驱动电压的频率与上述液晶驱动电压的频率相互不同。2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，在沿着上述层叠方向观察时，上述透明电极图案在上述第2方向上与上述金属层图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村幸弘，福吉健蔵，
申请(专利权)人：凸版印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP