(57)【要約】  本発明の液晶表示装置（ＬＣＤ１、ＬＣＤ２、ＬＣＤ３）は、表示装置基板（１００）と、アレイ基板（２００）と、表示装置基板（１００）とアレイ基板（２００）との間に挟持された表示機能層（３００）と、制御部（１２０）とを備える。表示装置基板（１００）は、タッチセンシング配線（３）を備える。アレイ基板（２００）は、複数の画素開口部（１８）の各々に設けられている１以上の電極部（１７Ａ）を有する共通電極（１７）と、第２絶縁層（１２）の下において共通電極（１７）に電気的に接続されかつ複数の画素開口部（１８）を横断する導電配線（３０）と、第３絶縁層（１３）の下に設けられて画素電極（２０）に電気的に接続されているトップゲート構造の薄膜トランジスタであるアクティブ素子（２８）と、導電配線（３０）と同じ層構成を有して第２絶縁層と第３絶縁層との間において導電配線（３０）と同じ位置に形成されているとともに平面視において第２方向に延在してアクティブ素子に電気的に連携されたゲート配線（１０）と、電極部（１７Ａ）のパターンの長手方向の中央に設けられているとともに共通電極（１７）と導電配線（３０）とを電気的に接続するコンタクトホール（Ｈ）を備える。表示機能層（３００）の厚さ方向に対して傾斜する斜め方向において、タッチセンシング配線（３）と共通電極（１７）とは互いに向かい合っている。
2017195339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置であって、
第１透明基板と、前記第１透明基板上に設けられた第１方向に延在するタッチセンシング配線とを備えた表示装置基板と、
第２透明基板と、前記第２透明基板上の複数の多角形状の画素開口部と、前記複数の画素開口部の各々に設けられているとともに平面視において前記第１方向に延在する１以上の電極部を有する共通電極と、前記共通電極の下に設けられた第１絶縁層と、前記複数の画素開口部の各々において前記第１絶縁層の下に設けられた画素電極と、前記画素電極の下に設けられた第２絶縁層と、前記第２絶縁層の下において前記共通電極に電気的に接続されかつ前記第１方向に直交する第２方向に延在して前記複数の画素開口部を横断する導電配線と、前記導電配線の下に設けられた第３絶縁層と、前記第３絶縁層の下に設けられて前記画素電極に電気的に接続されているトップゲート構造の薄膜トランジスタであるアクティブ素子と、前記導電配線と同じ層構成を有して前記第２絶縁層と前記第３絶縁層との間において前記導電配線と同じ位置に形成されているとともに平面視において前記第２方向に延在して前記アクティブ素子に電気的に連携されたゲート配線と、平面視において前記第１方向に延在して前記アクティブ素子に電気的に連携されたソース配線と、前記電極部のパターンの長手方向の中央に設けられているとともに前記共通電極と前記導電配線とを電気的に接続するコンタクトホールを備えるアレイ基板と、
前記表示装置基板と前記アレイ基板との間に挟持された表示機能層と、
前記画素電極と前記共通電極との間に駆動電圧を印加することによって前記表示機能層を駆動させることにより映像表示を行い、前記共通電極と前記タッチセンシング配線との間の静電容量の変化を検知してタッチセンシングを行う制御部と、
を含み、
前記表示機能層の厚さ方向に対して傾斜する斜め方向において、前記タッチセンシング配線と前記共通電極とは互いに向かい合っている表示装置。
【請求項２】
前記共通電極は、平面視において前記タッチセンシング配線と平行な長尺方向に延在するストライプパターンを有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記アクティブ素子は、酸化物半導体で構成されたチャネル層を含み、前記チャネル層はゲート絶縁膜と接触している薄膜トランジスタである請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記酸化物半導体は、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、アルミニウム、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、セリウムのうち２種以上の金属酸化物を含む酸化物半導体である請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ゲート絶縁膜は、酸化セリウムを含む複合酸化物で形成されたゲート絶縁膜である請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示機能層は液晶層であって、
前記液晶層の液晶は、
前記アレイ基板に平行な初期配向を有し、
前記共通電極と前記画素電極との間に印加される液晶駆動電圧によって生じるフリンジ電界で駆動される請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記共通電極及び前記画素電極は、少なくとも、酸化インジウム、酸化錫を含む複合酸化物で構成されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記タッチセンシング配線は、銅合金層を含む金属層で構成されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記タッチセンシング配線は、銅合金層が導電性金属酸化物層で挟持された構造を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記導電配線は、銅合金層が導電性金属酸化物層で挟持された構造を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記導電性金属酸化物層は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫のうち２種以上を含む複合酸化物層である請求項９又は請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示装置基板は、前記第１透明基板と前記タッチセンシング配線との間に設けられたブラックマトリクスを具備し、
前記タッチセンシング配線は、前記ブラックマトリクスの一部と重畳している請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記表示装置基板は、複数の画素開口部に対応する位置に設けられたカラーフィルタを備える請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定したタッチセンシングが可能で、かつ、タッチセンシング感度が高い表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ等の大型ディスプレイ、タブレット、スマートフォン等に、表示機能層を備える表示装置が用いられている。表示機能層として液晶を用いている液晶表示装置は、大まかに、ガラス等の２枚の透明基板間に液晶層が挟持された構成を有する。こうした液晶表示装置における主要な液晶駆動方式は、縦電界方式として知られているＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードと、横電界方式として知られているＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、或いは、フリンジ電界スイッチングＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに大別することができる。【０００３】
表示機能層として有機発光ダイオードを用いている有機ＥＬ装置（ＯＬＥＤ：  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、表示装置の薄型化の観点で注目されている。電気要素と機械的要素とで構成されるＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、低消費電力化の観点で注目されている。ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、アクチュエータ、トランスデューサー、センサ、マイクロミラー、ＭＥＭＳスイッチ、及び光学フィルム等の光学部品、並びに光干渉変調器（ＩＭＯＤ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を含む。また、近年では、複数のマイクロＬＥＤが基板上に配列された表示機能層も知られている。【０００４】
ＩＰＳモード又はＦＦＳモードにおいては、液晶表示装置の基板面に対して液晶分子を水平配向させ、基板面に対して略平行な方向に電界を液晶分子に印加することによって、液晶駆動が行われる。ＩＰＳモード又はＦＦＳモードは、広い視野角を有する液晶表示装置において用いられる液晶駆動方式である。ＦＦＳモードが採用された液晶表示装置は、フリンジ電界を用いることで高速に液晶を駆動することができるといった大きなメリットを有する。【０００５】
液晶の駆動方式に関して、液晶表示の焼きつきを抑制するために、所定の映像表示期間が経過した後に液晶層に印加する電圧の正と負を反転させる極性反転駆動（交流反転駆動）が行われている。極性反転駆動の方法としては、複数の画素の各々の極性を個別に反転させるドット反転駆動、画面の横方向に沿って複数の画素が配列されている行単位で画素の極性を反転させる水平ライン反転駆動、画面の縦方向に沿って複数の画素が配列されている列単位で画素の極性を反転させるカラム反転駆動、一画面単位で画素の極性を反転させる、或いは、画面を複数のブロックで区画するとともにブロック単位で画素の極性を反転させるフレーム反転駆動等が知られている。こうした液晶駆動技術は、例えば、特許文献１〜５、７に記載、或いは、示唆されている。【０００６】
こうした液晶表示装置として、近時、静電容量を検知する手段を備えたタッチセンシング機能を有する液晶表示装置が多く利用されている。タッチセンシング方式としては、指やペン等のポインタが表示画面に接触或いは近接したときに発生する静電容量変化を、例えば、Ｘ方向とＹ方向に配列されたタッチセンシング配線（タッチ電極）によって検知する方式が、主に利用されている。
また、タッチセンシング機能を有する表示装置の構造としては、タッチセンシング機能を備えたタッチパネルを表示装置の表面に貼り付けたアウトセル方式と、表示装置自体がタッチセンシング機能を備えたインセル方式とが知られている。近年では、アウトセル方式よりも、多くの表示装置がインセル方式を採用している。【０００７】
特許文献２〜６は、インセル方式を用いたタッチセンシング技術が開示されている。しかしながら、インセル方式においては、これらの特許文献では明らかにされていないタッチセンシング技術の問題が出てきている。換言すれば、タッチパネル外付け方式では問題となりにくかった問題、即ち、タッチセンシング配線が、液晶セル内部に設けられたアクティブ素子に電気的に連携されたソース配線からのノイズの影響を受け易いといった新たな技術課題がある。【０００８】
特許文献１は、液晶駆動に関して、画面の縦方向に沿って複数の画素が配列されている列単位で画素の極性を反転させる技術を開示している。特許文献１は、タッチセンシング技術を含んでいない。
特許文献２は、ドット反転駆動に関する記載を含むとともに、タッチセンシング技術を開示している。特許文献２の開示においては、タッチセンシング機能を行う駆動電極及び検出電極が実質的に金属配線で構成されている。
特許文献３は、面内切り替え（ＩＰＳ）液晶ディスプレイに関し、タッチセンシング駆動電極が、タッチセンシング信号の検出及びディスプレイに使用される電極対を形成する技術を開示している。このような特許文献３の開示は、特許文献５に記載の請求項２の特徴点に類似している。【０００９】
特許文献４は、カラーフィルタ上にカウンタ電極が積層された縦電界方式の液晶表示装置に、タッチスクリーン技術が組み込まれた構造を開示している。このような構造は、例えば、特許文献４の請求項１及び実施例に示されている。また、特許文献４の請求項１に記載されているように、ディスプレイピクセルは、蓄積コンデンサを含む。更に、タッチ駆動電極は、表示動作の間、蓄積コンデンサのカウンタ電極として動作する。なお、特許文献４の段落０１５６以降には、面内切り替え（ＩＰＳ）の２種類の電極が単一面内で互いに平行になっている構成が開示されている。特許文献４の段落０１５７では、ＩＰＳディスプレイが、タッチ駆動又はタッチ感知に使用できるＶｃｏｍ層を欠いていることが示されている。
特許文献４が開示する構造においては、ｙＶｃｏｍをｘＶｃｏｍにクロスオーバーさせる必要がある（特許文献４の段落００３３、及び図５、図１Ｅ、図１Ｆ等）。【００１０】
特許文献５は、液晶セル内に直交する帯状導体を用いたタッチセンシング技術を開示している。
特許文献６は、透明材料で構成されて第１方向に延びる複数のタッチ駆動電極（ドライブ領域として相互接続導線ｘＶｃｏｍに接続される）と、第２方向に延びる複数のタッチ検出電極（センス領域としてｙＶｃｏｍで接続される）とを備え、タッチ駆動電極及びタッチ検出電極のうち一方が、液晶ディスプレイのカウンタ電極として機能することを開示している。
特許文献６は、複数のディスプレイピクセルの第１グループを含むドライブ線と、複数のディスプレイピクセルの第２グループを含むセンス線との間でタッチセンシングを行う技術を開示しており、第２グループの回路素子間にバイパストンネルが設けられた極めて複雑な構成になっている。【００１１】
特許文献７は、液晶駆動の線順次走査を行う場合の画質低下を抑える手段を開示している。特許文献７においては、液晶を駆動するアクティブ素子（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）にポリシリコン半導体が用いられている。更に、ラッチ部を含む転送回路を設けて電位保持を行うことで、オフリーク電流の多いポリシリコンのＴＦＴ固有の走査信号線の電位低下を防ぐとともに、液晶表示の画質低下を防いでいる。
また、特許文献７の図６、図７、及び段落００３５の記載から、タッチ検出電極及び画素信号線が平行であり、かつ、平面視において重畳するよう構成されている。本来、タッチ検出配線とタッチの駆動電極ＣＯＭＬとの距離を短くすることによってＳ／Ｎ比（特に、「Ｓ」、シグナルの値）を高くすることができる。しかしながら、タッチ検出電極と画素信号線とが平面視において画素の長手方向に延在するように長い線状に形成されかつ重畳する構成においては、タッチ検出電極と画素信号線とを近づけることにより上記２本の線間に生じる寄生容量が大きくなる。換言すれば、画素信号線から生じる「Ｎ」（ノイズ）がタッチ検出電極に加わり易く、結果としてＳ／Ｎ比を向上させにくい。【００１２】
特許文献８の段落００６４においては、薄膜トランジスタの信号線、走査線、及び液晶駆動に用いられる補助容量線の配線構造として、インジウム含有層／銅／インジウム含有層で構成される３層構造の金属配線を形成する技術が開示されている。
また、特許文献８は、後述するタッチセンシング空間内に信号線（ソース線）や画素電極が含まれている構成を開示している。信号線（ソース線）や画素電極は、ノイズ発生源となるため、タッチセンシングへの信号（映像信号）に起因のノイズの影響を減少させることを考慮していない。例えば、特許文献８の第４実施形態や図１１では、タッチセンシングに用いられ、かつ、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成された共通電極上に、画素電極が具備される構成が開示されている。画素電極には、ソース線を介して供給される映像表示のための信号を頻繁に書き換える液晶駆動電圧が印加される。このため、共通電極上に画素電極が具備される図１１に示される構成は好ましくない。また、特許文献８の第５実施形態や図１２では、タッチセンシング配線上に、画素電極の他にソース配線が具備される構成が開示されている。このため、図１１に示す構造よりも多くのノイズや寄生容量を拾い易く、この観点で、最も好ましくない構成が開示されている。図１２に示す例においては、ゲート線がＹ方向にて最下部に位置しており、薄膜トランジスタは、ボトムゲート構造を有する。【００１３】
特許文献１から特許文献８に開示された技術は、各々の映像表示を行うための映像信号が付与されるソース配線に起因するノイズを削減する手段が十分に考慮されておらず、高感度のタッチセンシング技術を提供し難い。更に、液晶駆動に係るノイズ発生を抑制するには不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】日本国特公平４−２２４８６号公報
【特許文献２】日本国特開２０１４−１０９９０４号公報
【特許文献３】日本国特許第４５８４３４２号公報
【特許文献４】日本国特許第５５１７６１１号公報
【特許文献５】日本国特開平７−３６０１７号公報
【特許文献６】日本国特許第５７４６７３６号公報
【特許文献７】日本国特開２０１４−１８２２０３号公報
【特許文献８】日本国特許５８０７７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
インセル方式を採用するとともにタッチセンシング機能を備えた表示装置において、センシング感度を向上させるには液晶駆動で発生するノイズ対策が不可欠である。
上述したように、電荷蓄積による表示の焼きつき（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）を避けるため、液晶駆動として極性反転駆動が一般的に採用されている。しかしながら、映像信号を伝達するソース配線は、極性反転に起因したノイズを発生させる発生源となっていた。加えて、ソース配線は、映像信号の極性反転に付随する寄生容量の変化を伴い易い。インセル方式を採用するとともにタッチセンシング機能を備えた表示装置においては、映像信号が伝達されるソース配線に起因するノイズの発生を抑制することが重要となっている。【００１６】
また、特許文献６に開示されているように、アレイ基板（ＴＦＴ基板）がタッチセンシング機能を有する方式では、アクティブ素子（ＴＦＴ）を駆動するソース配線やゲート配線等の信号配線に極めて近い位置に、かつ、これらの配線と平行にタッチセンシングに関わる配線（以下、タッチセンシング配線）が配設される。特に、様々な電圧により、かつ、高い頻度で映像信号を伝えるソース配線は、タッチセンシング配線に大きな悪影響を与える。
トランジスタのチャネル層としてポリシリコン半導体を用いるアクティブ素子においては、リーク電流が大きく、映像信号を頻繁に書き直すことが必要であり、ソース配線から生じるノイズがタッチセンシング配線に対して影響を与えることが懸念される。また、ＴＦＴ基板がタッチセンシング機能を有する構造において、センス線（タッチ信号の検出配線）、ドライブ線（タッチセンシングの駆動配線）、及びアクティブ素子を駆動するためのソース配線やゲート配線を一枚のアレイ基板に併設する場合には、ジャンパー線やバイパストンネル等を設ける必要がある。即ち、コスト高を招く複雑な構成が必要となる。
また、ポリシリコン半導体のリーク電流を減らすため、各画素において２個のＴＦＴを画素電極に接続するダブルゲート構造を採用する必要があるが、ダブルゲート構造はコスト高の要因となるとともに、画素の開口率を低下させてしまう。【００１７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ＦＦＳモードに代表される横電界方式である液晶表示装置において、タッチセンシングに影響を与えるノイズの影響を軽減した液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様に係る表示装置は、第１透明基板と、前記第１透明基板上に設けられた第１方向に延在するタッチセンシング配線とを備えた表示装置基板と、第２透明基板と、前記第２透明基板上の複数の多角形状の画素開口部と、前記複数の画素開口部の各々に設けられているとともに平面視において前記第１方向に延在する１以上の電極部を有する共通電極と、前記共通電極の下に設けられた第１絶縁層と、前記複数の画素開口部の各々において前記第１絶縁層の下に設けられた画素電極と、前記画素電極の下に設けられた第２絶縁層と、前記第２絶縁層の下において前記共通電極に電気的に接続されかつ前記第１方向に直交する第２方向に延在して前記複数の画素開口部を横断する導電配線と、前記導電配線の下に設けられた第３絶縁層と、前記第３絶縁層の下に設けられて前記画素電極に電気的に接続されているトップゲート構造の薄膜トランジスタであるアクティブ素子と、前記導電配線と同じ層構成を有して前記第２絶縁層と前記第３絶縁層との間において前記導電配線と同じ位置に形成されているとともに平面視において前記第２方向に延在して前記アクティブ素子に電気的に連携されたゲート配線と、平面視において前記第１方向に延在して前記アクティブ素子に電気的に連携されたソース配線と、前記電極部のパターンの長手方向の中央に設けられているとともに前記共通電極と前記導電配線とを電気的に接続するコンタクトホールを備えるアレイ基板と、前記表示装置基板と前記アレイ基板との間に挟持された表示機能層と、前記画素電極と前記共通電極との間に駆動電圧を印加することによって前記表示機能層を駆動させることにより映像表示を行い、前記共通電極と前記タッチセンシング配線との間の静電容量の変化を検知してタッチセンシングを行う制御部と、を含む。前記表示機能層の厚さ方向に対して傾斜する斜め方向において、前記タッチセンシング配線と前記共通電極とは互いに向かい合っている。【００１９】
本発明の一態様における「表示機能層」とは、光透過、遮光、光反射、或いは発光等の作用を電極間で行う機能を実現する層を意味する。このような表示機能層としては、例えば、液晶素子、有機ＥＬ素子、ＥＭＳ素子、ＭＥＭＳ素子、ＩＭＯＤ素子、マイクロＬＥＤ素子等が挙げられる。【００２０】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記共通電極は、平面視において前記タッチセンシング配線と平行な長尺方向に延在するストライプパターンを有してもよい。【００２１】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記アクティブ素子は、酸化物半導体で構成されたチャネル層を含み、前記チャネル層は、ゲート絶縁膜と接触している薄膜トランジスタであってもよい。【００２２】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記酸化物半導体は、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、アルミニウム、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、セリウムのうち２種以上の金属酸化物を含む酸化物半導体であってもよい。【００２３】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記ゲート絶縁膜は、酸化セリウムを含む複合酸化物で形成されたゲート絶縁膜であってもよい。【００２４】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記表示機能層は液晶層であって、前記液晶層の液晶は、前記アレイ基板に平行な初期配向を有し、前記共通電極と前記画素電極との間に印加される液晶駆動電圧によって生じるフリンジ電界で駆動されてもよい。【００２５】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記共通電極及び前記画素電極は、少なくとも、酸化インジウム、酸化錫を含む複合酸化物で構成されてもよい。【００２６】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記タッチセンシング配線は、銅合金層を含む金属層で構成されてもよい。【００２７】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記タッチセンシング配線は、銅合金層が導電性金属酸化物層で挟持された構造を有してもよい。【００２８】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記導電配線は、銅合金層が導電性金属酸化物層で挟持された構造を有してもよい。【００２９】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記導電性金属酸化物層は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫のうち２種以上を含む複合酸化物層であってもよい。【００３０】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記表示装置基板は、前記第１透明基板と前記タッチセンシング配線との間に設けられたブラックマトリクスを具備し、前記タッチセンシング配線は、前記ブラックマトリクスの一部と重畳してもよい。【００３１】
本発明の一態様に係る表示装置においては、前記表示装置基板は、複数の画素開口部に対応する位置に設けられたカラーフィルタを備えてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の一態様によれば、タッチセンシングに悪影響を与えるノイズを軽減し、かつ、タッチセンシングに関わる配線構造を簡略化した、液晶表示装置を提供することができる。また、映像信号が供給されるソース配線又は画素電極がタッチセンシング空間に含まれない構成を実現することができ、映像信号に係るノイズを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置を構成する制御部（映像信号制御部、システム制御部、及びタッチセンシング制御部）及び表示部を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図であり、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図であり、図２に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図であり、共通電極を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図であり、図２に示すＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る表示装置を部分的に示す平面図であり、図２に示すアレイ基板上に、液晶層を介して、カラーフィルタ及びタッチセンシング配線を具備する表示装置基板が積層された構造を示す平面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る表示装置基板を部分的に示す断面図であり、図６に示すＦ−Ｆ’線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る表示装置基板を部分的に示す断面図であり、タッチセンシング配線の端子部を説明する断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る表示装置基板を部分的に示す断面図であり、タッチセンシング配線の端子部を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るアレイ基板を部分的に示す平面図であり、アレイ基板の製造工程のうち一工程を説明する図であり、アクティブ素子の一構成要素のチャネル層のパターンを示す。図１０において、破線は、次工程以降で形成されるソース配線およびゲート配線の位置を示す。
【図１１】本発明の第１実施形態に係るアレイ基板を部分的に示す平面図であり、アレイ基板の製造工程のうち一工程を説明する平面図であり、チャネル層上に、ソース配線、ソース電極、及びドレイン電極の各々のパターンが形成された構造を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るアレイ基板を部分的に示す平面図であり、アレイ基板の製造工程のうち一工程を説明する平面図であり、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極、ゲート配線、及び導電配線の各々のパターンが形成された構造を示す平面図である。図１２において、ゲート電極、ゲート配線、及び導電配線の各々は、金属層等を含む複数層で形成された積層構造を有する。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るアレイ基板を部分的に示す平面図であり、アレイ基板の製造工程のうち一工程を説明する平面図であり、絶縁層を介して画素電極のパターンが形成された構造を示す平面図である。なお、図１３に示すアレイ基板上に絶縁層を介して共通電極が形成された積層構造は、上記図２に示す構造に相当する。
【図１４】本発明の実施形態に係る表示装置における液晶駆動とタッチセンシング駆動とを行う時分割駆動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第１実施形態に係る表示装置の画素を部分的に示す平面図であって、一画素における液晶の配向状態を示す平面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る表示装置の画素を部分的に示す平面図であって、画素電極と共通電極との間に液晶駆動電圧を印加した時の、液晶駆動動作を示す平面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態に係る表示装置において、タッチセンシング配線がタッチ駆動電極として機能し、かつ、共通電極がタッチ検出電極として機能した場合の、タッチセンシング配線と共通電極との間に電界が生成された状態を示す模式断面図である。
【図１８】本発明の第１実施形態に係る表示装置を示す模式断面図であり、指等のポインタが表示装置基板の観察者側の表面に接触或いは近接した時の電界の生成状態の変化を示す断面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態の変形例に係る表示装置を構成するアレイ基板の要部を部分的に示す断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図であり、図２０に示すＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
【図２２】本発明の第２実施形態に係る表示装置を部分的に示す平面図であり、アレイ基板上に、液晶層を介して、カラーフィルタ及びタッチセンシング配線を具備する表示装置基板が積層された構造を示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
【図２３】本発明の第２実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図であり、図２０に示すＥ−Ｅ’線に沿う断面図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る表示装置の画素を部分的に示す平面図であって、一画素における液晶の配向状態を示す平面図である。
【図２５】本発明の第２実施形態に係る表示装置の画素を部分的に示す平面図であって、画素電極と共通電極との間に液晶駆動電圧を印加した時の、液晶駆動動作を示す平面図である。
【図２６】ＦＦＳモードの液晶を採用した表示装置を部分的に示す断面図であって、画素電極と共通電極との間に液晶駆動電圧を印加した時の、フリンジ電界による液晶駆動動作を示す断面図である。
【図２７】本発明の第３実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す平面図である。
【図２８】本発明の第３実施形態に係る表示装置を部分的に示す平面図であり、アレイ基板上に、液晶層を介して、カラーフィルタ及びタッチセンシング配線を具備する表示装置基板が積層された構造を示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
【図２９】本発明の第３実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図である。
【図３０】従来の液晶表示装置の表示部を等電位線とともに模式的に示す断面図である。
【図３１】従来の液晶表示装置の表示部の変形例を等電位線とともに模式的に示す断面図である。
【図３２】ＦＦＳモードを利用する従来の液晶表示装置の一画素を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化し、或いは、必要な場合のみ説明を行う。各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、液晶表示装置を構成する絶縁層、バッファ層、半導体のチャネル層を形成する複数層の構成、また、導電層を形成する複数層の構成等の図示が省略されている。表示装置に用いることの可能な基板としては、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、シリコン、炭化シリコンやシリコンゲルマニウムなどの半導体基板、あるいはプラスチック基板等が適用できる。
【００３５】
以下に述べる各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の液晶表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略する。
以下の記載において、タッチセンシングに関わる配線、電極、及び信号を、単に、タッチ駆動配線、タッチ検出配線、タッチ電極、及びタッチ駆動信号と呼称することがある。タッチセンシング配線にタッチセンシングの駆動のために印加される電圧をタッチ駆動電圧と呼び、表示機能層である液晶層の駆動のために共通電極と画素電極間に印加される電圧を液晶駆動電圧と呼称する。導電配線はコモン配線と呼称することがある。
【００３６】
また、本発明の実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１は、インセル方式を用いている。ここで、「インセル方式」とは、タッチセンシング機能が液晶表示装置に内蔵された液晶表示装置、或いは、タッチセンシング機能を液晶表示装置と一体化した液晶表示装置を意味する。通常、液晶層を介して表示装置基板とアレイ基板（ＴＦＴ基板）を貼り合わせた液晶表示装置においては、表示装置基板及びアレイ基板の各々の外側の面に偏光フィルムが貼付されている。換言すれば、本発明の実施形態に係るインセル方式の液晶表示装置とは、互いに対向する２つの偏光フィルムの間に位置するとともに厚み方向において液晶表示装置を構成するいずれかの部位に、タッチセンシング機能を具備する液晶表示装置である。
【００３７】
（第１実施形態）
（液晶表示装置ＬＣＤ１の機能構成）
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を、図１から図１８を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１は、表示部１１０と、表示部１１０及びタッチセンシング機能を制御するための制御部１２０とを備えている。
制御部１２０は、公知の構成を有し、映像信号制御部１２１（第一制御部）と、タッチセンシング制御部１２２（第二制御部）と、システム制御部１２３（第三制御部）とを備えている。
【００３８】
映像信号制御部１２１は、アレイ基板２００に設けられた共通電極１７（後述）を定電位とするとともに、アレイ基板２００に設けられたゲート配線１０（後述、走査線）及びソース配線３１（後述、信号線）に信号を送る。映像信号制御部１２１が共通電極１７と画素電極２０（後述）との間に表示用の液晶駆動電圧を印加することで、アレイ基板２００上でフリンジ電界が発生し、フリンジ電界に沿って液晶分子が回転し、液晶層３００が駆動される。これにより、アレイ基板２００上に画像が表示される。複数の画素電極２０の各々には、ソース配線（信号線）を介して、例えば、矩形波の映像信号が個別に印加される。また、矩形波としては、正又は負の直流矩形波或いは交流矩形波でもよい。映像信号制御部１２１は、このような映像信号をソース配線に送る。
【００３９】
タッチセンシング制御部１２２は、タッチセンシング配線３（後述）にタッチセンシング駆動電圧を印加し、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間に生じる静電容量の変化を検出し、タッチセンシングを行う。
【００４０】
システム制御部１２３は、映像信号制御部１２１及びタッチセンシング制御部１２２を制御し、液晶駆動と静電容量の変化の検出とを交互に、即ち、時分割で行うことが可能である。また、システム制御部１２３は、液晶駆動周波数とタッチセンシング駆動周波数とを異なる周波数で、或いは、異なる電圧で、液晶を駆動する機能を有してもよい。
このような機能を有するシステム制御部１２３においては、例えば、液晶表示装置ＬＣＤ１が拾ってしまう外部環境からのノイズの周波数を検知し、ノイズ周波数とは異なるタッチセンシング駆動周波数を選択する。これによって、ノイズの影響を軽減することができる。また、このようなシステム制御部１２３においては、指やペン等のポインタの走査速度に合わせたタッチセンシング駆動周波数を選定することもできる。
【００４１】
図１に示す構成を有する液晶表示装置ＬＣＤ１において、共通電極１７は、共通電極１７と画素電極２０との間に表示用の液晶駆動電圧を印加して液晶を駆動する機能と、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間に生じる静電容量の変化を検出するタッチセンシング機能とを併せ持つ。本発明の実施形態に係るタッチセンシング配線は、導電率の良い金属層で形成することができるため、タッチセンシング配線の抵抗値を下げてタッチ感度を向上させることができる（後述）。
【００４２】
制御部１２０は、後述するように、映像表示の安定期間、及び、映像表示後の黒表示安定期間の少なくとも一方の安定期間で、タッチセンシング配線３及び共通電極１７によるタッチセンシング駆動を行う機能を有することが好ましい。
【００４３】
（液晶表示装置ＬＣＤ１の構造）
本実施形態に係る液晶表示装置は、後述する実施形態に係る表示装置基板を具備することができる。また、以下に記載する「平面視」とは、観察者が液晶表示装置の表示面（表示装置用基板の平面）を観察する方向から見た平面を意味する。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の形状、又は画素を規定する画素開口部の形状、液晶表示装置を構成する画素数は限定されない。ただし、以下に詳述する実施形態では、平面視、画素開口部の短辺の方向をＸ方向と規定し、長辺の方向（長手方向）をＹ方向と規定し、更に、透明基板の厚さ方向をＺ方向と規定し、液晶表示装置を説明する。以下の実施形態において、上記のように規定されたＸ方向とＹ方向を切り換えて、液晶表示装置を構成してもよい。
また、図２〜図１８においては、液晶層３００に初期配向を付与する配向膜、偏光フィルム、位相差フィルム等の光学フィルム、保護用のカバーガラス等は、省略されている。液晶表示装置ＬＣＤ１の表面及び裏面の各々には、光軸がクロスニコルとなるように、偏光フィルムが貼付されている。
【００４４】
図２は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を構成するアレイ基板２００を部分的に示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。図２においては、アレイ基板の構造を分かり易く説明するために、アレイ基板に対向する表示装置基板の図示が省略されている。
液晶表示装置ＬＣＤ１は、アレイ基板２００上に、複数のソース配線３１と、複数のゲート配線１０と、複数のコモン配線３０（導電配線）とを備える。ソース配線３１の各々は、Ｙ方向（第１方向）に延びる線状パターンを有するように形成されている。ゲート配線１０の各々及びコモン配線３０の各々は、Ｘ方向（第２方向）に延びる線状パターンを有するように形成されている。即ち、ソース配線３１は、ゲート配線１０及びコモン配線３０に直交している。コモン配線３０は、複数の画素開口部を横断するようにＸ方向に延在している。複数の画素開口部とは、透明基板２２上に定義された領域である。
【００４５】
更に、液晶表示装置ＬＣＤ１は、マトリクス状に配置された複数の画素電極２０と、画素電極２０に対応するように設けられ、かつ、画素電極２０に接続されている複数のアクティブ素子２８（薄膜トランジスタ）とを備える。画素電極２０は、複数の画素開口部の各々に設けられている。具体的に、複数の画素電極２０の各々にアクティブ素子２８が接続されている。図２に示す例では、画素電極２０の右上端の位置に、アクティブ素子２８が設けられている。
アクティブ素子２８は、ソース配線３１に接続されているソース電極２４（後述）と、チャネル層２７（後述）と、ドレイン電極２６（後述）と、絶縁膜１３（後述）を介してチャネル層２７に対向配置されたゲート電極２５とを備える。アクティブ素子２８のゲート電極２５は、ゲート配線１０の一部を構成しており、ゲート配線１０に接続されている。
【００４６】
本実施形態において、液晶表示装置ＬＣＤ１は、複数の画素を備えており、一つの画素電極２０が一つの画素を形成している。アクティブ素子２８によるスイッチング駆動により、複数の画素電極２０の各々に電圧（正負の電圧）が付与され、液晶が駆動される。以下の説明では、画素電極２０によって液晶駆動が行われる領域を、画素、画素開口部、或いは画素領域と称する場合がある。この画素は、平面視、ソース配線３１と、ゲート配線１０とで区画されている領域である。
【００４７】
更に、液晶表示装置ＬＣＤ１は、Ｚ方向において画素電極２０に対向する位置に共通電極１７を備えている。特に、一つの画素電極２０に対して２つのストライプパターンを有する共通電極１７が設けられている。共通電極１７は、複数の画素開口部の各々に設けられている。共通電極１７は、Ｙ方向において延在しており、画素電極２０の長手方向に平行である。Ｙ方向における共通電極１７の長さＥＬは、Ｙ方向における画素電極２０の長さよりも大きい。共通電極１７は、後述するスルーホール２０Ｓ、コンタクトホールＨを通じて、コモン配線３０と電気的に接続されている。コンタクトホールＨは、図２に示すように、共通電極１７の導電パターン（電極部１７Ａ、ストライプパターン）の長手方向における中央に位置している。
一画素内での共通電極１７の本数及びコンタクトホールの数は、例えば、画素幅（画素サイズ）により調整できる。
Ｘ方向において、共通電極１７の幅Ｗ１７Ａは、例えば、約３μｍである。互いに隣接する共通電極１７の間のピッチＰ１７Ａ（距離）は、例えば、約４μｍである。具体的には、一つの画素上だけでなく、互いに隣接する画素間においても、Ｘ方向にてピッチＰ１７Ａで、共通電極１７が互いに離間している。
図２に示す例では、一つの画素電極２０に対して２つのストライプパターンを有する共通電極１７が設けられているが、本発明は、この構成を限定しない。画素電極２０の大きさに応じて、共通電極１７の本数は、１本以上さらには３本以上であってもよい。この場合、共通電極１７の幅Ｗ１７Ａ及びピッチＰ１７Ａは、画素サイズ等や設計に応じて適宜変更可能である。
【００４８】
図３は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す断面図であり、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。特に、図３は、画素開口部の短辺方向に沿う断面図である。
図４Ａは、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す断面図であり、図２に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図４Ｂは、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す断面図であり、共通電極を拡大した拡大断面図である。
図５は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す断面図であり、図２に示すＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【００４９】
図３や図４Ａは、タッチセンシング配線３と共通電極１７との距離Ｗ１を示している。換言すれば、この距離Ｗ１は、透明樹脂層１６、カラーフィルタ５１（ＲＧＢ）、図示されていない配向膜、及び液晶層３００を含む空間におけるＺ方向の距離である。この空間には、アクティブ素子、ソース配線、及び画素電極は含まれていない。本実施形態において、距離Ｗ１で示されるこの空間をタッチセンシング空間と呼称する。アクティブ素子やソース配線などのノイズ源から生じるノイズは、一般に３次元の放射状に放出される。このため、ノイズの大きさは、距離Ｗ１の３乗分の１となる（距離が大きいほどノイズの影響が小さくなる。）
図３や図４Ａは、タッチセンシング配線３とソース配線３１との距離Ｗ２を示している。距離Ｗ２に示されるように、タッチセンシング配線３とソース配線３１とは大きく離間している。加えて、図２や図３に示されるように、共通電極１７とソース配線３１は平面視において重畳していないため、ソース配線３１に起因する寄生容量は極めて小さい。更に、タッチセンシング空間に最も近い位置に設けられている共通電極１７は、画素の長手方向において画素単位で細切れの形状を有する。このため、複数の画素を跨ぐように直線形状で延在している共通電極が設けられている場合と比較して、本実施形態に係る共通電極１７は、寄生容量を小さくすることができる。
図３や図４Ａに示す構造によれば、ソース配線３１に供給される映像信号に起因するノイズがタッチセンシング配線３に与える影響を抑制することができ、タッチセンシング配線３とソース配線３１との間に発生する寄生容量を減少させることができる。
【００５０】
液晶表示装置ＬＣＤ１は、表示装置基板１００（対向基板）と、表示装置基板１００に向かい合うように貼り合わされたアレイ基板２００と、表示装置基板１００及びアレイ基板２００によって挟持された液晶層３００とを備える。
液晶表示装置ＬＣＤ１に内部に光Ｌを供給するバックライトユニットＢＵは、液晶表示装置ＬＣＤ１を構成するアレイ基板２００の裏面（液晶層３００が配置されるアレイ基板２００の透明基板の面とは反対面）に設けられている。なお、バックライトユニットは、液晶表示装置ＬＣＤ１の側面に設けてもよい。この場合、例えば、バックライトユニットＢＵから出射された光を液晶表示装置ＬＣＤ１に内部に向けて反射させる反射板、導光板、或いは、光拡散板等がアレイ基板２００の透明基板２２の裏面に設けられる。
【００５１】
（表示装置基板１００）
表示装置基板１００は、透明基板２１（第１透明基板）と、透明基板２１上に設けられたタッチセンシング配線３と、タッチセンシング配線３を覆うように形成されたカラーフィルタ５１（ＲＧＢ）と、カラーフィルタ５１を覆うように形成された透明樹脂層１６とを備えている。
タッチセンシング配線３は、タッチ駆動電極（タッチ駆動配線）として機能する。液晶表示装置ＬＣＤ１においては、タッチセンシング配線３と共通電極１７間の静電容量の変化を検知することで、タッチセンシングの検出が行われる。
タッチセンシング配線３は、少なくとも黒色層８と、黒色層８の上方に形成された金属層５とを含む導電層から形成された積層構造を有する。さらに、導電層は、第１導電性金属酸化物層６、金属層５、及び第２導電性金属酸化物層４の３層構成を有する。また、第１導電性金属酸化物層６の表面（液晶層側）にさらに黒色層や光吸収層を積層してもよい。平面視、タッチセンシング配線３と黒色層８の、線幅の等しい部分があってもよい。
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４によって金属層５が挟持されている構成では、導電性金属酸化物のいずれか、或いは導電性金属酸化物の２層積層を省いた層構成が採用されてもよい。
【００５２】
（金属層５）
金属層５としては、例えば、銅層或いは銅合金層である銅含有層、或いは、アルミニウムを含有するアルミニウム合金層（アルミニウム含有層）を採用することができる。具体的に、金属層５の材料としては、銅、銀、金、チタン、モリブデン、アルミニウム、或いはこれらの合金を適用することができる。ニッケルは強磁性体であるため、成膜レートが落ちるものの、スパッタリング等の真空成膜で形成することができる。クロムは、環境汚染の問題や抵抗値が大きいというデメリットを有するが、本実施形態に係る金属層の材料として用いることができる。金属層５を形成する金属としては、透明基板２１や透明樹脂層１６に対する密着性を得るために、銅或いはアルミニウムに、マグネシウム、カルシウム、チタン、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、ネオジウム、ニッケル、アルミニウム、アンチモン、銀から選択される１以上の金属元素を添加した合金を採用することが好ましい。金属元素を金属層５に添加する量は、４ａｔ％以下であれば、銅合金やアルミニウムの抵抗値を大きく下げることがないので好ましい。銅合金の成膜方法としては、例えば、スパッタリング等の真空成膜法を用いることができる。
銅合金薄膜やアルミニウム合金薄膜を採用する場合、膜厚を１００ｎｍ以上、或いは１５０ｎｍ以上とすると、可視光をほとんど透過しなくなる。したがって、本実施形態に係る金属層５は、例えば、１００ｎｍ〜３００ｎｍの膜厚を有していれば、十分な遮光性を得ることができる。金属層５の膜厚は、３００ｎｍを超えてもよい。なお、後述するように、金属層５の材料は、コモン配線３０（導電配線）にも適用することができる。また、導電性金属酸化物層で金属層５を挟持する積層構造も、コモン配線３０（導電配線）に適用することができる。
【００５３】
（導電性金属酸化物層４、６）
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４は、金属層５を挟持する。第１導電性金属酸化物層６と金属層５との界面及び第２導電性金属酸化物層４と金属層５との界面には、ニッケル、亜鉛、インジウム、チタン、モリブデン、タングステン等、銅と異なる金属やこれら金属の合金層を挿入してもよい。
具体的に、第２導電性金属酸化物層４及び第１導電性金属酸化物層６の材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫から選択される２種以上の金属酸化物を含む複合酸化物を採用することができる。
第２導電性金属酸化物層４及び第１導電性金属酸化物層６に含まれるインジウム（Ｉｎ）の量は、８０ａｔ％より多く含有させる必要がある。インジウム（Ｉｎ）の量は、８０ａｔ％より多いことが好ましい。インジウム（Ｉｎ）の量は、９０ａｔ％より多いことがさらに好ましい。インジウム（Ｉｎ）の量が８０ａｔ％より少ない場合、形成される導電性金属酸化物層の比抵抗が大きくなり、好ましくない。亜鉛（Ｚｎ）の量が２０ａｔ％を超えると、導電性金属酸化物（混合酸化物）の耐アルカリ性が低下するので好ましくない。上記の第２導電性金属酸化物層４及び第１導電性金属酸化物層６においては、いずれも、混合酸化物中の金属元素でのアトミックパーセント（酸素元素をカウントしない金属元素のみのカウント）である。酸化アンチモンは、金属アンチモンが銅との固溶域を形成しにくく、積層構成での銅の拡散を抑制するため、上記導電性金属酸化物層に加えることができる。
【００５４】
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４に含まれる亜鉛（Ｚｎ）の量は、錫（Ｓｎ）の量より多くする必要がある。錫の含有量が亜鉛含有量を超えてくると、後工程でのウエットエッチングで支障が出てくる。換言すれば、銅或いは銅合金である金属層が導電性金属酸化物層よりもエッチングされ易くなり、第１導電性金属酸化物層６、金属層５、及び第２導電性金属酸化物層４との幅に差が生じ易くなる。
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４に含まれる錫（Ｓｎ）の量は、０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下の範囲内が好ましい。インジウム元素に対する比較で、０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下の錫を導電性金属酸化物層に添加することで、上記インジウム、亜鉛、及び錫との３元系混合酸化物膜（導電性の複合酸化物層）の比抵抗を小さくすることができる。錫の量が６ａｔ％を超えると、導電性金属酸化物層に対する亜鉛の添加も伴うため、３元系混合酸化物膜（導電性の複合酸化物層）の比抵抗が大きくなりすぎる。上記の範囲（０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下）内で亜鉛及び錫の量を調整することで、比抵抗をおおよそ、混合酸化物膜の単層膜の比抵抗として５×１０−４Ωｃｍ以上３×１０−４Ωｃｍ以下の小さな範囲内に収めることができる。上記混合酸化物中には、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム等の他の元素を少量、添加することもできる。ただし、本実施形態において、混合酸化物の比抵抗は、上記の範囲に限定されない。
【００５５】
金属層５が銅層或いは銅合金層である場合、上述した導電性金属酸化物層は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、及び酸化錫から選択される２種以上の金属酸化物を含む複合酸化物であることが望ましい。銅層或いは銅合金層は、カラーフィルタ５１を構成する透明樹脂層１６やガラス基板（透明基板２１）に対する密着性が低い。このため、銅層或いは銅合金層をこのまま表示装置基板に適用した場合、実用的な表示装置基板を実現することは難しい。しかし、上述した複合酸化物は、カラーフィルタ５１、ブラックマトリクスＢＭ（黒色層８）、及びガラス基板（透明基板２１）等に対する密着性を十分に有しており、かつ、銅層や銅合金層に対する密着性も十分である。このため、複合酸化物を用いた銅層或いは銅合金層を表示装置基板に適用した場合、実用的な表示装置基板を実現することが可能となる。
【００５６】
銅、銅合金、銀、銀合金、或いはこれらの酸化物、窒化物は、ガラス等の透明基板２１やブラックマトリクスＢＭ等に対する十分な密着性を一般的に有していない。そのため、導電性金属酸化物層を設けない場合、タッチセンシング配線３とガラス等の透明基板２１との界面、或いは、タッチセンシング配線３と黒色層８の界面で剥がれが生じる可能性がある。細い配線パターンを有するタッチセンシング配線３として銅或いは銅合金を用いる場合、金属層５（銅或いは銅合金）の下地層として導電性金属酸化物層が形成されていない表示装置基板においては、剥がれによる不良以外にも、表示装置基板の製造工程の途中でタッチセンシング配線３に静電破壊による不良が生じる場合があり、実用的ではない。このようなタッチセンシング配線３における静電破壊は、カラーフィルタ５１を透明基板２１上に積層するといった後工程や、表示装置基板とアレイ基板とを貼り合わせる工程や、洗浄工程等によって配線パターンに静電気が蓄積され、静電破壊によりパターン欠け、断線等を生じる現象である。
加えて、銅層や銅合金層の表面には、導電性を有しない銅酸化物が経時的に形成され、電気的なコンタクトが困難となることがある。その一方、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫等の複合酸化物層は、安定したオーミックコンタクトを実現することができ、このような複合酸化物層を用いる場合では後述するトランスファ等の電気的実装を容易に行うことができる。また、表示装置基板とアレイ基板とが貼り合わされるシール部において、表示装置基板１００からアレイ基板２００への導通の転移（トランスファ）を、シール部の厚み方向に行うことも可能である。異方性導電膜、微小な金属球、或いは金属膜で覆った樹脂球等から選ばれる導体をシール部に配置することで、表示装置基板１００とアレイ基板２００とを導通することができる。
【００５７】
本発明の実施形態に適用可能な導電性金属酸化物層４、６と金属層５での金属酸化物の層構成としては、以下の構成が挙げられる。例えば、中心基材として酸化インジウムを含有するＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、Ｚは酸化亜鉛）において酸素が不足した状態で、例えば、銅合金層の上に金属層を成膜することによって得られる層構成、或いは、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ニッケルと酸化銅の混合酸化物、酸化チタン、等をアルミニウム合金や銅合金の上に金属層を積層することによって得られる層構成等が挙げられる。導電性金属酸化物層と金属層とによって得られる層構成は、スパッタ装置等の真空成膜装置で、連続成膜できるというメリットがある。
【００５８】
（黒色層８）
黒色層８は、液晶表示装置ＬＣＤ１のブラックマトリクスＢＭとして機能する。黒色層は、例えば、黒色の色材を分散させた着色樹脂で構成されている。銅の酸化物や銅合金の酸化物は、十分な黒色や低い反射率を得られないが、本実施形態に係る黒色層とガラス等の基板との間の界面における可視光の反射率はほぼ３％以下に抑えられ、高い視認性が得られる。
【００５９】
黒色の色材としては、カーボン、カーボンナノチューブ或いは、複数の有機顔料の混合物が適用可能である。例えば、色材全体の量に対して５１質量％以上の割合で、即ち、主な色材としてカーボンを用いる。反射色を調整するため、青もしくは赤等の有機顔料を黒色の色材に添加して用いることができる。例えば、出発材料である感光性黒色塗布液に含まれるカーボンの濃度を調整する（カーボン濃度を下げる）ことにより、黒色層の再現性を向上させることができる。
【００６０】
液晶表示装置の製造装置である大型露光装置を用いた場合であっても、例えば、１〜６μｍの幅（細線）を有するパターンを有する黒色層を形成することができる（パターニング）。なお、本実施形態におけるカーボン濃度の範囲は、樹脂や硬化剤と顔料とを含めた全体の固形分に対して、４以上５０以下の質量％の範囲内に設定している。ここで、カーボン量として、カーボン濃度が５０質量％を超えてもよいが、全体の固形分に対してカーボン濃度が５０質量％を超えると塗膜適性が低下する傾向がある。また、カーボン濃度を４質量％未満に設定した場合、十分な黒色を得ることができず、黒色層下に位置する下地の金属層で生じる反射光が大きく視認され、視認性を低下させることがあった。
【００６１】
後工程であるフォトリソグラフィにおいて露光処理を行う場合、露光対象の基板と、マスクとの位置合わせ（アライメント）が行われる。この時、アライメントを優先し、例えば、透過測定による黒色層の光学濃度を２以下とすることができる。カーボン以外に、黒色の色調整として複数の有機顔料の混合物を用いて黒色層を形成してもよい。ガラスや透明樹脂等の基材の屈折率（約１．５）を考慮し、黒色層とそれら基材との間の界面における反射率が３％以下となるように、黒色層の反射率が設定される。この場合、黒色色材の含有量、種類、色材に用いられる樹脂、膜厚を調整することが望ましい。これらの条件を最適化することで、屈折率がおよそ１．５であるガラス等の基材と黒色層との間の界面における反射率を、可視光の波長領域内で３％以下にすることができ、低反射率を実現することができる。バックライトユニットＢＵから出射された光に起因する反射光が再度反射することを防止する必要性、観察者の視認性の向上を配慮して、黒色層の反射率は、３％以下とすることが望ましい。なお、通常、カラーフィルタに用いられるアクリル樹脂、また、液晶材料の屈折率は、おおよそ１．５以上１．７以下の範囲である。
また、タッチセンシング配線３や導電配線（コモン配線３０）上に、光吸収性を有する金属酸化物を形成することで、タッチセンシング配線３に用いられる金属層５による光反射を抑制することができる。
【００６２】
図３に示す表示装置基板１００においては、カラーフィルタ５１が設けられた構造が用いられているが、カラーフィルタ５１が省略された構造、例えば、透明基板２１上に設けられたタッチセンシング配線３と、タッチセンシング配線３を覆うように形成された透明樹脂層１６とを備えた構造を用いてもよい。
カラーフィルタ５１を含まない表示装置基板を用いる液晶表示装置においては、赤色発光、緑色発光、及び青色発光の各々のＬＥＤをバックライトユニットに設け、フィールドシーケンシャルの手法でカラー表示を行う。図３に示す透明基板２１上に設けられたタッチセンシング配線３の層構成は、後述するアレイ基板２００に形成されるコモン配線３０（導電配線）の層構成やゲート電極２５（ゲート配線１０）の層構成と同じにすることができる。
【００６３】
（アレイ基板２００）
図３、図４Ａ、及び図４Ｂに示すように、アレイ基板２００は、透明基板２２（第２透明基板）と、透明基板２２の表面を覆うように形成された第４絶縁層１４と、第４絶縁層１４上に形成されたソース配線３１と、ソース配線３１を覆うように第４絶縁層１４上に形成された第３絶縁層１３と、第３絶縁層１３上に形成されたゲート配線１０と、第３絶縁層１３上に形成されたコモン配線３０と、ゲート配線１０及びコモン配線３０を覆うように第３絶縁層１３上に形成された第２絶縁層１２と、第２絶縁層１２上に形成された画素電極２０と、画素電極２０を覆うように第２絶縁層１２上に形成された第１絶縁層１１と、共通電極１７を備えている。
【００６４】
第１絶縁層１１、第２絶縁層１２、第３絶縁層１３、及び第４絶縁層１４を形成する材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、或いはこのような材料を含む混合材料が採用される。あるいは、これら絶縁層の一部に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂や低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）を用いてもよい。また、このような絶縁層１１、１２、１３、１４の構成としては、単一層からなる層構成が採用されてもよいし、複数の層が積層された多層構成が採用されてもよい。このような絶縁層１１、１２、１３、１４は、プラズマＣＶＤやスパッタリング等の成膜装置を用いて形成することが可能である。
ソース配線３１は、第３絶縁層１３と第４絶縁層１４との間に配設される。ソース配線３１の構造としては、多層の導電層を採用することができる。第１実施形態では、ソース配線３１の構造として、チタン／アルミニウム合金／チタンの３層構成を採用している。ここで、アルミニウム合金は、アルミニウム−ネオジウムの合金である。
コモン配線３０の形成材料としては、上述した金属層５と同じ材料が採用される。また、同様に、コモン配線３０の構造としては、上述した金属層５と同じ構造が採用される。
【００６５】
画素電極２０は、複数の画素開口部１８の各々に設けられており、ＴＦＴであるアクティブ素子（後述）に接続されている。アレイ基板２００においては、アクティブ素子がマトリクス状に配置されていることから、画素電極２０も同様に、アレイ基板２００上においてマトリクス状に配置されている。画素電極２０は、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。
【００６６】
アクティブ素子を構成するチャネル層或いは半導体層は、ポリシリコン半導体で形成されてもよく、酸化物半導体で形成されてもよい。アクティブ素子を構成するチャネル層或いは半導体層の層構成は、ポリシリコン半導体と酸化物半導体とが積層された積層構成であってもよい。アレイ基板上の同一面に、２種の半導体で形成される素子、例えば、ポリシリコン半導体であるチャネル層を備えるアクティブ素子と、酸化物半導体であるチャネル層を備えるアクティブ素子が形成された構成であってもよい。さらには、ポリシリコン半導体のＴＦＴアレイ上に、絶縁層を介して、酸化物半導体で形成されたＴＦＴアレイが２層に積層された構成が採用されてもよい。表示機能層が有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層である場合、酸化物半導体で形成されたＴＦＴは、ポリシリコン半導体で形成されたＴＦＴに信号を供給する（ＴＦＴ素子を選択する）機能を有し、ポリシリコン半導体で形成されたＴＦＴは、表示機能層を駆動する機能を有する。この構成により、表示機能層として有機ＥＬ層が採用された表示装置を実現することができる。キャリア移動度が高いポリシリコン半導体を備えるとともにチャネル層としてポリシリコン半導体を有するＴＦＴは、有機ＥＬ素子への電流注入（有機ＥＬ素子の駆動）に適している。
【００６７】
（共通電極１７の構造）
図４Ｂを参照し、共通電極１７の構造と、共通電極１７の周辺に位置するアレイ基板２００の構成部材とを説明する。特に、コモン配線３０、共通電極１７、画素電極２０、第１絶縁層１１、及び第２絶縁層１２で構成される積層構造について具体的に説明する。図４Ｂは、アレイ基板２００を構成する画素の要部を示しており、一つの画素における、一つの共通電極１７の構造を示している。図４Ｂに示す共通電極１７の構造は、アレイ基板２００における全ての画素においても適用されている。
【００６８】
第２絶縁層１２は、第１絶縁層１１の下に設けられており、コモン配線３０上に形成されており、後述するコンタクトホールＨの一部を形成する貫通孔１２Ｈを有する。第１絶縁層１１は、共通電極１７の上部（電極部１７Ａ）の下に設けられており、画素電極２０上に形成されており、後述するコンタクトホールＨの一部を形成する貫通孔１１Ｈを有する。貫通孔１２Ｈの位置（中心位置）と、貫通孔１１Ｈの位置（中心位置）とは一致している。貫通孔１１Ｈの直径（Ｘ方向における幅）は、第１絶縁層１１の上面１１Ｔからコモン配線３０に向かう方向（Ｚ方向）において、徐々に小さくなっている。同様に、貫通孔１２Ｈの直径（Ｘ方向における幅）は、第２絶縁層１２の上面１２Ｔからコモン配線３０に向かう方向（Ｚ方向）において、徐々に小さくなっている。貫通孔１１Ｈ及び貫通孔１２Ｈは、連続する内壁を有しており、コンタクトホールＨを形成している。コンタクトホールＨは、テーパ形状を有する。
【００６９】
画素電極２０は、第１絶縁層１１の下に形成されており、スルーホール２０Ｓを有する。スルーホール２０Ｓは、透明導電膜の存在しない開口部である。スルーホール２０Ｓは、コンタクトホールＨに対応する位置に設けられている。
図２に示す例では、各画素に２つのコンタクトホールＨ、即ち、左側コンタクトホールＬＨ（Ｈ、第１コンタクトホール）及び右側コンタクトホールＲＨ（Ｈ、第２コンタクトホール）が設けられており、２つのコンタクトホールＨの各々に対応する位置にスルーホール２０Ｓが設けられている。
以下の説明では、左側コンタクトホールＬＨ及び右側コンタクトホールＲＨを、単に、コンタクトホールＨと称することがある。
【００７０】
スルーホール２０Ｓは、画素電極２０に設けられた内壁２０Ｋの内側領域に相当する。スルーホール２０Ｓの直径Ｄ２０Ｓは、コンタクトホールＨの直径よりも大きい。貫通孔１１Ｈ（コンタクトホールＨの一部）は、スルーホール２０Ｓの内部に設けられている。スルーホール２０Ｓの内部には第１絶縁層１１が充填されており、スルーホール２０Ｓの内壁を埋めている第１絶縁層１１の充填部１１Ｆを貫通するように貫通孔１１Ｈは形成されている。更に、スルーホール２０Ｓの下方の位置においても、貫通孔１１Ｈに連続するように貫通孔１２Ｈ（コンタクトホールＨの一部）が形成されている。なお、画素電極２０に形成されているスルーホール２０Ｓの数は、コンタクトホールＨの数と同じであり、平面視、同じ位置に形成されている。スルーホール２０Ｓの直径Ｄ２０Ｓは、例えば、３μｍから６μｍである。スルーホール２０Ｓの直径は、共通電極１７の幅Ｗ１７Ａより大きくしてもよい。
【００７１】
共通電極１７は、電極部１７Ａ（導電部）と、導電接続部１７Ｂとを備える。
電極部１７Ａは、第１絶縁層１１の上面１１Ｔに形成されており、Ｚ方向から見て、画素電極２０のスルーホール２０Ｓと重なるように配置されている。電極部１７Ａは、液晶層３００に最も近いアレイ基板２００の面に設けられている。具体的には、液晶層３００とアレイ基板２００との間には配向膜が形成されており、この配向膜の下に第１絶縁層１１が設けられている。
電極部１７Ａの幅Ｗ１７Ａは、例えば、約３μｍであり、導電接続部１７Ｂの上端（電極部１７Ａと導電接続部１７Ｂとの接続部）よりも大きく、スルーホール２０Ｓの直径Ｄ２０Ｓ（例えば、２μｍ）よりも大きく形成してもよい。あるいは、電極部１７Ａの幅Ｗ１７Ａよりも、スルーホール２０Ｓの直径Ｄ２０Ｓが大きくてもよい。スルーホール２０Ｓの直径Ｄ２０Ｓを、例えば、４μｍとすることもできる。電極部１７Ａの中心（Ｚ方向に平行な電極部１７Ａの中心線）から電極部１７Ａの外側に向けた方向（Ｘ方向）において、電極部１７Ａの壁部１７Ｋは、画素電極２０の内壁２０Ｋの位置よりも突出している。
導電接続部１７Ｂは、コンタクトホールＨ（貫通孔１１Ｈ、１２Ｈ）の内部に設けられており、コンタクトホールＨを通じて、コモン配線３０に電気的に接続されている。
第１絶縁層１１及び第２絶縁層１２に上述したコンタクトホールが形成されている状態で、第１絶縁層１１上に成膜工程及びパターニング工程を施すことで、電極部１７Ａ及び導電接続部１７Ｂは、一体的に形成されている。共通電極１７は、画素電極２０と同様に、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。
【００７２】
上述した積層構造においては、電極部１７Ａと画素電極２０との間に第１絶縁層１１が配置され、かつ、コモン配線３０と画素電極２０との間に第２絶縁層１２が配置された状態で、共通電極１７及びコモン配線３０は互いに導通しており、コモン配線３０の電位と共通電極１７の電位とが同じとなっている。
【００７３】
コモン配線３０（あるいは共通電極１７）の電位は、液晶駆動とタッチセンシング駆動（静電容量の変化の検出）とを交互に行う際に、即ち、時分割で、変えることができる。また、コモン配線３０（あるいは共通電極１７）に付与される信号の周波数は、液晶駆動とタッチセンシング駆動（静電容量の変化の検出）とを交互に行う際に、即ち、時分割で、変えることができる。また、液晶駆動時、かつ、フレーム反転駆動時には、コモン配線３０（あるいは共通電極１７）の電位の極性を、フレーム毎に正極性と負極性とに入れ替えて、例えば、±２．５Ｖの液晶駆動電圧で液晶を駆動することができる。
【００７４】
液晶駆動をカラム反転駆動やドット反転駆動とする場合、共通電極１７の電位は一定（定電位）としてもよい。この場合の「定電位」とは、例えば、液晶表示装置の筐体等に、高抵抗を介して接地された共通電極１７の電位であって、前記フレーム反転駆動に用いる±２．５Ｖ等の定電位を意味しない。液晶の閾値Ｖｔｈ以下の電圧以下の範囲で、略０Ｖ（ゼロボルト）に固定された定電位である。換言すれば、Ｖｔｈの範囲内であれば、「定電位」は、液晶駆動電圧の中間値からオフセットさせた定電位であってもよい。なお、上記の「高抵抗」とは、５００メガオームから５０テラオームの範囲内から選択可能な抵抗値である。このような抵抗値としては、例えば、代表的に５００ギガオームから５テラオームを採用することができる。液晶駆動方式としてカラム反転駆動やドット反転駆動を採用する場合、コモン配線３０は、例えば、１テラオームの高抵抗を介して接地され、およそ０Ｖ（ゼロボルト）の定電位とすることができる。この場合、コモン配線３０に接続されている共通電極１７もおよそ０Ｖ（ゼロボルト）の定電位となり、蓄積された静電容量のリセットを行うことができる。共通電極１７の電位を定電位とする場合、タッチセンシング時にタッチ駆動電圧はタッチセンシング配線に印加される。共通電極１７の電位を「定電位」とする場合、液晶駆動とタッチ駆動を時分割駆動しなくてもよい。
【００７５】
なお、液晶表示装置のアクティブ素子（薄膜トランジスタ）のチャネル層を形成する材料として、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体を用いる場合、液晶表示装置の画素の焼きつきが生じ易い状態を緩和するため、上述した高抵抗として１テラオームより低い抵抗を用いてもよい。
後述する黒表示時に、上記高抵抗を介してゲート配線やソース配線を接地してもよい。この場合、画素の焼きつきを防ぐことができる。
また、タッチセンシングに関わる時定数を調整する目的で上記高抵抗を調整することができる。ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をアクティブ素子のチャネル層に用いる表示装置では、タッチセンシング制御における、上記の種々の工夫が可能となる。以下の記載において、酸化物半導体を単にＩＧＺＯと呼称することがある。
【００７６】
（アクティブ素子２８）
次に、図５を参照して、画素電極２０に接続されているアクティブ素子２８の構造について説明する。
図５は、トップゲート構造を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の一例を示す。
アクティブ素子２８は、チャネル層２７と、チャネル層２７の一端（第一端、図５におけるチャネル層２７の左端）に接続されたドレイン電極２６と、チャネル層２７の他端（第二端、図５におけるチャネル層２７の右端）に接続されたソース電極２４と、第３絶縁層１３を介してチャネル層２７に対向配置されたゲート電極２５とを備える。図５は、アクティブ素子２８を構成するチャネル層２７、ドレイン電極２６、及びソース電極２４が第４絶縁層１４上に形成されている構造を示しているが、本発明はこのような構造に限定されない。第４絶縁層１４に設けずに、透明基板２２上にアクティブ素子２８を直接形成してもよい。
ソース配線３１には高い頻度で映像信号が供給され、ソース配線３１からノイズが発生し易い。トップゲート構造においては、ノイズ発生源でもあるソース配線３１を、前述したタッチセンシング空間から遠ざけることができるメリットがある。
図５に示すソース電極２４とドレイン電極２６は、同じ工程において、同じ構成の導電層で形成される。第１実施形態では、ソース電極２４とドレイン電極２６の構造として、チタン／アルミニウム合金／チタンの３層構成を採用している。ここで、アルミニウム合金は、アルミニウム−ネオジウムの合金である。
ゲート電極２５の下部に位置する絶縁層１３は、ゲート電極２５と同じ幅を有する絶縁層であってもよい。この場合、例えば、ゲート電極２５をマスクとして用いたドライエッチングを行い、ゲート電極２５の周囲の絶縁層１３を除去する。これによって、ゲート電極２５と同じ幅を有する絶縁層を形成することができる。ゲート電極２５をマスクとして用いて絶縁層をドライエッチングにて加工する技術は、一般に自己整合と呼称される。
【００７７】
チャネル層２７の材料としては、例えば、ＩＧＺＯと呼称される酸化物半導体を用いることができる。チャネル層２７の材料としては、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、アルミニウム、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス、セリウムのうちの２種以上の金属酸化物を含む酸化物半導体を用いることができる。本実施形態では、酸化インジウム、酸化ガリウム、及び酸化亜鉛を含む酸化物半導体を用いている。酸化物半導体で形成されるチャネル層２７の材料は、単結晶、多結晶、微結晶、微結晶とアモルファスとの混合体、或いは、アモルファスのいずれでもよい。酸化物半導体の膜厚としては、２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の膜厚とすることができる。なお、チャネル層２７は、ポリシリコン半導体で形成してもよい。
【００７８】
酸化物半導体もしくはポリシリコン半導体を、例えば、ｐ／ｎ接合をもつ相補型のトランジスタの構成に用いることができ、あるいは、ｎ型接合のみを有する単チャネル型トランジスタの構成にて用いることができる。酸化物半導体の積層構成として、例えば、ｎ型酸化物半導体と、このｎ型の酸化物半導体と電気的特性が異なるｎ型酸化物半導体とが積層された積層構成が採用されてもよい。積層されるｎ型酸化物半導体は、複数層で構成されてもよい。積層されるｎ型酸化物半導体においては、下地のｎ型半導体のバンドギャップを、上層に位置するｎ型半導体のバンドギャップとは異ならせることができる。
チャネル層の上面が、例えば、異なる酸化物半導体で覆われた構成を採用してもよい。
あるいは、例えば、結晶性のｎ型酸化物半導体上に、微結晶の（非晶質に近い）酸化物半導体が積層された積層構成を採用してもよい。ここで微結晶とは、例えば、スパッタリング装置にて成膜された非晶質の酸化物半導体を、１８０℃以上４５０℃以下の範囲で熱処理した微結晶状の酸化物半導体膜を言う。あるいは、成膜時の基板温度を２００℃前後に設定した状態で成膜された微結晶状の酸化物半導体膜を言う。微結晶状の酸化物半導体膜は、ＴＥＭなどの観察方法により、少なくとも１ｎｍから３ｎｍ前後、或いは、３ｎｍより大きい結晶粒を観察することができる酸化物半導体膜である。
酸化物半導体は、非晶質から結晶質に変化させることで、キャリア移動度の改善や信頼性の向上を実現することができる。酸化インジウムや酸化ガリウムの酸化物としての融点は高い。酸化アンチモンや酸化ビスマスの融点はいずれも１０００℃以下で、酸化物の融点が低い。例えば、酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化アンチモンの３元系複合酸化物を採用した場合、融点の低い酸化アンチモンの効果で、この複合酸化物の結晶化温度を低くすることができる。換言すれば、非晶質状態から、微結晶状態などに結晶化させ易い酸化物半導体を提供できる。
半導体の積層構成として、ｎ型のポリシリコン半導体上に、ｎ型の酸化物半導体を積層してもよい。このポリシリコン半導体を下地層として用いる積層構造を得るに方法としては、レーザーアニールによるポリシリコン結晶化工程の後、真空状態を維持したまま、酸化物半導体をスパッタリングなどで成膜することが好ましい。この方法に適用される酸化物半導体としては、後工程のウエットエッチングにおいて易溶性が求められることから、酸化亜鉛リッチな複合酸化物を用いることができる。例えば、スパッタリングに用いるターゲットの金属元素の原子比としては、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：２：２を例示することができる。この積層構成において、ポリシリコンのチャネル層上のみ、酸化物半導体を積層しない（例えば、ウエットエッチングで除去する）構成を採用してもよい。
さらに、同一画素にｎ型酸化物半導体のチャネル層を有する薄膜トランジスタ（アクティブ素子）と、ｎ型シリコン半導体のチャネル層を有する薄膜トランジスタ（アクティブ素子）を１つずつ配設し、薄膜トランジスタの各々のチャネル層の特性を活かすように、液晶層やＯＬＥＤといった表示機能層を駆動することもできる。表示機能層として液晶層やＯＬＥＤを用いる場合、表示機能層に電圧（電流）を印加する駆動トランジスタとしてｎ型のポリシリコン薄膜トランジスタを採用し、このポリシリンコン薄膜トランジスタに信号を送るスイッチングトランジスタとしてｎ型酸化物半導体の薄膜トランジスタを採用することができる。
【００７９】
ドレイン電極２６及びソース電極２４（ソース配線３１）の各々としては、同じ構造を採用することができる。例えば、多層の導電層をドレイン電極２６及びソース電極２４に用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、或いはこれらの合金層を、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、導電性の金属酸化物膜等で挟持する電極構造を採用することができる。第４絶縁層１４上に、先にドレイン電極２６及びソース電極２４を形成し、これら２つの電極に積層するようにチャネル層２７を形成してもよい。トランジスタの構造は、ダブルゲート構造等のマルチゲート構造であってよい。
半導体層あるいはチャネル層は、その厚み方向に移動度や電子濃度を調整してもよい。半導体層あるいはチャネル層は、異なる酸化物半導体が積層された積層構成であってもよい。ソース電極とドレイン電極の最小の間隔によって決定されるトランジスタのチャネル長は、１０ｎｍ以上１０μｍ以下、例えば、２０ｎｍから１μｍとすることができる。
【００８０】
第３絶縁層１３は、ゲート絶縁膜として機能する。このような絶縁膜材料としては、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化ハフニウム、酸化セリウム、あるいはこれらを混合した絶縁膜等が採用される。酸化セリウムは、誘電率が高く、かつ、セリウムと酸素原子の結びつきが強固である。このため、ゲート絶縁膜を、酸化セリウムを含む複合酸化物とすることは好ましい。複合酸化物を構成する酸化物の１つとして酸化セリウムを採用した場合にも、非晶質状態で高い誘電率を保持し易い。酸化セリウムは、酸化力を備えている。このため、酸化物半導体と酸化セリウムとが接触する構造で、酸化物半導体の酸素欠損を避けることができ、安定した酸化物を実現することができる。窒化物をゲート絶縁膜に用いる構成では、上記のような作用が発現しない。また、ゲート絶縁膜の材料は、セリウムシリケート（ＣｅＳｉＯｘ）に代表されるランタノイド金属シリケートを含んでもよい。
【００８１】
第３絶縁層１３の構造としては、単層膜、混合膜、或いは多層膜であってもよい。混合膜や多層膜の場合、上記絶縁膜材料から選択された材料によって混合膜や多層膜を形成することができる。第３絶縁層１３の膜厚は、例えば、２ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内から選択可能な膜厚である。チャネル層２７を酸化物半導体で形成する場合、酸素が多く含まれる状態（成膜雰囲気）で、チャネル層２７と接触する第３絶縁層１３の界面を形成することができる。
【００８２】
薄膜トランジスタの製造工程において、トップゲート構造を有する薄膜トランジスタでは、酸化物半導体を形成した後、酸素を含む導入ガスの中で、酸化セリウムを含むゲート絶縁膜を形成することができる。このとき、ゲート絶縁膜下の酸化物半導体の表面を酸化させることができ、かつ、その表面の酸化度合いを調整することができる。ボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁膜の形成工程が酸化物半導体の工程より先に行われるため、酸化物半導体の表面の酸化度合いを調整することが難しい。トップゲート構造を有する薄膜トランジスタにおいては、酸化物半導体の表面の酸化をボトムゲート構造の場合よりも促進させることができ、酸化物半導体の酸素欠損が生じにくい。
【００８３】
第１絶縁層１１、第２絶縁層１２、第３絶縁層１３、及び酸化物半導体の下地の絶縁層（第４絶縁層１４）を含む複数の絶縁層は、無機絶縁材料または有機絶縁材料を用いて形成することができる。絶縁層の材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シルコン、酸化アルミニウムを用いることができ、絶縁層の構造としては、上記材料を含む単層や複数層を用いることができる。異なる絶縁材料で形成された複数の層が積層された構成であってもよい。絶縁膜の上面を平坦化する効果を得るため、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂などを一部の絶縁層に用いてもよい。低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）を用いることもできる。
【００８４】
チャネル層２７の上には、第３絶縁層１３を介して、ゲート電極２５が配設される。ゲート電極２５（ゲート配線１０）は、上述したコモン配線３０と同じ材料を用いて、同じ層構成を有するように、同じ工程で形成することができる。また、ゲート電極２５は、上述したドレイン電極２６及びソース電極２４と同じ材料を用いて、同じ層構成を有するように形成してもよい。ゲート電極２５を多層の導電性材料を用いて形成する場合、銅層或いは銅合金層を導電性金属酸化物で挟持する構成を採用することができる。
ゲート電極２５の端部に露出する金属層５の表面は、インジウムを含む複合酸化物で覆うこともできる。あるいは、窒化珪素や窒化モリブデンなどの窒化物でゲート電極２５の端部を含むようゲート電極２５全体を覆ってもよい。あるいは、上述したゲート絶縁膜と同じ組成を有する絶縁膜を５０ｎｍより厚い膜厚で積層してもよい。
【００８５】
ゲート電極２５の形成方法としては、ゲート電極２５の形成に先立って、アクティブ素子２８のチャネル層２７の直上に位置する第３絶縁層１３のみにドライエッチング等を施し、第３絶縁層１３の厚さを薄くすることもできる。
第３絶縁層１３と接触するゲート電極２５の界面に、電気的性質の異なる酸化物半導体を更に挿入してもよい。あるいは、第３絶縁層１３を酸化セリウムや酸化ガリウムを含む絶縁性の金属酸化物層で形成してもよい。
具体的に、ソース配線３１に供給される映像信号に起因するノイズがコモン配線３０に乗ることを抑制するために、第３絶縁層１３を厚くする必要がある。その一方、第３絶縁層１３は、ゲート電極２５とチャネル層２７との間に位置するゲート絶縁膜としての機能を有しており、アクティブ素子２８のスイッチング特性を考慮した適切な膜厚が要求される。このように相反する２つの機能を実現するために、コモン配線３０とソース配線３１との間における第３絶縁層１３の膜厚を大きく維持したまま、チャネル層２７の直上に位置する第３絶縁層１３の厚さを薄くすることで、ソース配線に供給される映像信号に起因するノイズがコモン配線３０に乗ることを抑制することができるとともに、アクティブ素子２８において所望のスイッチング特性を実現することができる。
また、チャネル層２７の下部には、遮光膜を形成してもよい。遮光膜の材料としては、モリブデン、タングステン、チタン、クロム等の高融点金属を用いることができる。
【００８６】
ゲート配線１０は、アクティブ素子２８と電気的に連携されている。具体的に、ゲート配線１０に接続されているゲート電極２５とアクティブ素子２８のチャネル層２７とは、第３絶縁層１３を介して対向している。映像信号制御部１２１からゲート電極２５に供給される走査信号に応じてアクティブ素子２８においてスイッチング駆動が行われる。
【００８７】
ソース配線３１には、映像信号制御部１２１から映像信号としての電圧が付与される。ソース配線３１には、例えば、±２．５Ｖから±５Ｖの正あるいは負の電圧の映像信号が付与される。共通電極１７に印加される電圧としては、例えば、フレーム反転毎に変化する±２．５Ｖの範囲とすることができる。また、共通電極１７の電位を、液晶駆動の閾値Ｖｔｈ以下から０Ｖの範囲の定電位としてもよい。この共通電極を後述する定電位駆動に適用する場合、チャネル層２７に酸化物半導体を用いることが望ましい。酸化物半導体で構成されたチャネル層の電気的な耐電圧は高く、酸化物半導体を用いたトランジスタにより、±５Ｖのレンジを越えた高い駆動電圧を電極部１７Ａに印加し、液晶の応答を高速化することが可能である。液晶駆動には、フレーム反転駆動、カラム反転（垂直ライン）反転駆動、水平ライン反転駆動、ドット反転駆動など種々の駆動方法を適用することができる。本実施形態に係る液晶駆動については、図１４を参照して後述する。
【００８８】
ゲート電極２５の構成の一部に銅合金を採用する場合、銅に対し０．１ａｔ％以上４ａｔ％以下の範囲内の金属元素或いは半金属元素を添加することができる。このように元素を銅に添加することによって、銅のマイグレーションを抑制することができるという効果が得られる。特に、銅層の結晶（グレイン）内で銅原子の一部と置換することによって銅の格子位置に配置できる元素と、銅層の結晶粒界に析出して銅のグレイン近傍の銅原子の動きを抑制する元素とを共に銅に添加することが好ましい。或いは、銅原子の動きを抑制するためには銅原子より重い（原子量の大きな）元素を銅に添加することが好ましい。加えて、銅に対し０．１ａｔ％から４ａｔ％の範囲内の添加量で、銅の導電率が低下しにくい添加元素を選択することが好ましい。さらに、スパッタリング等の真空成膜を考慮すると、スパッタリング等の成膜レートが銅に近い元素が好ましい。上述したように元素を銅に添加する技術は、仮に、銅を銀やアルミニウムに置き換えた場合にも適用することができる。換言すれば、銅合金に代えて、銀合金やアルミニウム合金を用いてもよい。
【００８９】
銅層の結晶（グレイン）内で銅原子の一部と置き換わって銅の格子位置に配置できる元素を銅に添加することは、言い換えると、常温付近で銅と固溶体を形成する金属や半金属を銅に添加することである。銅と固溶体を形成し易い金属は、マンガン、ニッケル、亜鉛、パラジウム、ガリウム、金（Ａｕ）等が挙げられる。銅層の結晶粒界に析出して銅のグレイン近傍の銅原子の動きを抑制する元素を銅に添加することは、言い換えると、常温付近で銅と固溶体を形成しない金属や半金属を添加することである。銅と固溶体を形成しにくい或いは銅と固溶体を形成しにくい金属や半金属には種々の材料が挙げられる。例えば、チタン、ジルコニウム、モリブデン、タングステン等の高融点金属、シリコン、ゲルマニウム、アンチモン、ビスマス等の半金属と呼称される元素等を挙げることができる。
銅は、マイグレーションの観点で信頼性面に問題がある。上記の金属や半金属を銅に添加することで信頼性面を補うことができる。銅に対し、上記金属や半金属を０．１ａｔ％以上添加することでマイグレーションを抑制する効果が得られる。しかし、銅に対し、上記金属や半金属を４ａｔ％を超えて添加する場合では、銅の導電率の悪化が著しくなり、銅或いは銅合金を選定するメリットが得られない。
【００９０】
上記導電性金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモンから２以上選択される複合酸化物（混合酸化物）を採用することができる。この複合酸化物には、さらに、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウムを少量、添加してもよい。酸化インジウムと酸化錫の複合酸化物は、ＩＴＯと呼称される低抵抗の透明導電膜として一般的である。酸化インジウム、酸化亜鉛、及び酸化錫の三元系の複合酸化物を用いる場合、酸化亜鉛及び酸化錫の混合割合を調整することで、ウエットエッチングにおけるエッチングレートを調整することができる。酸化インジウム、酸化亜鉛、及び酸化錫の三元系の複合酸化物によって合金層が挟持された３層構成においては、複合酸化物のエッチングレートと銅合金層のエッチングレートと調整することができ、これら３層のパターン幅を略等しくすることができる。
【００９１】
一般に、階調表示を行うために、階調表示に応じた種々の電圧がソース配線に印加され、かつ、種々のタイミングで映像信号がソース配線に付与される。このような映像信号に起因するノイズは、共通電極１７に乗り易く、タッチセンシングの検出精度を低下させる恐れがある。そこで、図５に示すように、ソース配線３１と、タッチセンシング配線３との距離Ｗ２を大きくする構造を採用することで、ノイズを低減することができるという効果が得られる。
【００９２】
本実施形態においては、アクティブ素子２８としては、トップゲート構造を有するトランジスタが採用されている。トップゲート構造に代えて、ボトムゲート構造を有するトランジスタが採用されてもよいが、トップゲート構造のトランジスタを採用する場合では、Ｚ方向におけるソース配線３１の位置をタッチセンシング配線３から離間させることができる。換言すれば、トップゲート構造を有するトランジスタの場合、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間に静電容量が生成される空間から、ソース配線を離間することができる。このように静電容量が生成される空間からソース配線を離間させることで、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間で検出されるタッチ信号へのノイズの影響、即ち、ソース配線から生じる種々の映像信号に起因するノイズがタッチ信号に与える影響を低減することができる。本実施形態においては、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間の物理的な空間にソース配線３１や画素電極２０を含まないことが重要である。以下の説明において、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間の物理的な空間をタッチセンシング空間と呼称することがある。また、図１３に例示されているゲート配線１０とコモン配線３０（導電配線）との距離Ｗ４と、上述した距離Ｗ２とを合わせて考慮されたタッチセンシング空間を形成することが望ましい。距離Ｗ４を得ることで、ゲート配線１０に供給されるゲート信号に起因するノイズがコモン配線３０に与える影響を緩和できる。
【００９３】
（表示装置基板１００の具体的な構造）
次に、図６〜図９を参照し、表示装置基板１００の具体的な構造について説明する。図６は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す平面図であり、透明基板２１を通じて観察者側から見た図である。
図７は、本発明の第１実施形態に係る表示装置基板１００を部分的に示す断面図であり、図６に示すＦ−Ｆ’線に沿う断面図である。図８は、本発明の第１実施形態に係る表示装置基板１００を部分的に示す断面図であり、タッチセンシング配線３の端子部３４を説明する断面図である。図９は、本発明の第１実施形態に係る表示装置基板１００を部分的に示す断面図であり、タッチセンシング配線３の端子部３４を説明する断面図である。
図６に示すように、図２に示すアレイ基板２００上に、液晶層を介して、表示装置基板１００が積層されている。これによって、液晶層３００を介してアレイ基板２００に表示装置基板１００が貼り合わされた液晶表示装置ＬＣＤ１が得られている。
なお、図６においては、アレイ基板２００を構成するソース配線３１、及びコモン配線３０が示されており、アレイ基板２００を構成する他の部材（電極、配線、アクティブ素子等）は省略されている。
【００９４】
表示装置基板１００は、カラーフィルタ５１（ＲＧＢ）、タッチセンシング配線３、及びブラックマトリクスＢＭを備える。ブラックマトリクスＢＭは、複数の画素開口を備えた格子パターンを有している。複数の画素開口部の各々には、カラーフィルタ５１を構成する赤フィルタ（Ｒ）、緑フィルタ（Ｇ）、及び青フィルタ（青）が設けられている。ブラックマトリクスＢＭは、Ｘ方向に延在するＸ方向延在部と、Ｙ方向に延在するＹ方向延在部とを有しており、上述した黒色層８を構成する材料で形成されている。また、Ｙ方向延在部は、黒色層８に相当する。ブラックマトリクスＢＭのＹ方向延在部（ブラックマトリクスの一部）に重なるように、タッチセンシング配線３が表示装置基板１００に設けられている（図７参照）。
また、タッチセンシング配線３は、ブラックマトリクスＢＭ上に形成され、Ｙ方向に延線されている。表示装置基板１００とアレイ基板２００との平面視での位置関係において、タッチセンシング配線３は、ソース配線３１に重なるように配置されており、タッチセンシング配線３の延在方向は、コモン配線３０の延在方向に対して直交している。
【００９５】
図７に示すように、ブラックマトリクスＢＭを構成する黒色層８上に、第１導電性金属酸化物層、銅合金層、及び第２導電性金属酸化物層の３層構成のタッチセンシング配線３が積層されている。
導電性金属酸化物層の材料としては、酸化インジウムや酸化錫を基材とする導電性金属酸化物を適用することができる。例えば、酸化インジウムに、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化アンチモン等を添加した複合酸化物を用いることができる。少なくとも、酸化亜鉛を混合する複合酸化物系を用いる場合では、酸化インジウムに対する酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ガリウムの添加量に応じてウエットエッチングでのエッチングレートを調整することができる。
【００９６】
上記のような第１導電性金属酸化物層、銅合金層、及び第２導電性金属酸化物層の３層構成のタッチセンシング配線或いは導電配線（アレイ基板２００上に形成されたコモン配線３０）を形成する際には、導電性金属酸化物と銅合金のエッチングレートを合わせ、略同じ幅でエッチングすることが重要である。酸化インジウムと酸化亜鉛の２元系材料を主材料とし、さらに他の必要な要素、例えば、導電性改善や信頼性改善を実現できる他の金属酸化物を主材料に添加することで、上記３層構成を有する配線を実現することができる。
例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化錫等の複合金属酸化物による複合酸化物は、高い導電性を有するとともに、銅合金、カラーフィルタ、及びガラス基板等に対する強い密着性を有する。さらに、この複合金属酸化物は、硬いセラミックスでもあり、かつ、電気的な実装構造において、良好なオーミックコンタクトが得られる。このような複合酸化物を含む導電性金属酸化物層を、上記第１導電性金属酸化物層、銅合金層、及び第２導電性金属酸化物層の３層構成に適用すれば、例えば、ガラス基板上で極めて強固な電気的実装を行うことができる。
【００９７】
図７に示すように、ブラックマトリクスＢＭ上に、酸化インジウムと酸化亜鉛と酸化錫を含む３元系混合酸化物膜（導電性金属酸化物層）である第２導電性金属酸化物層４、金属層５、及び第２導電性金属酸化物層４と同様の第１導電性金属酸化物層６とを連続成膜することで、３層を形成することができる。成膜装置として、例えば、スパッタリング装置を用い、真空雰囲気を維持したまま、連続成膜を行う。
例えば、第２導電性金属酸化物層４及び第１導電性金属酸化物層６のそれぞれにおいて、酸化インジウムと酸化亜鉛と酸化錫、及び、銅合金である金属層の組成は、下記の通りである。いずれの場合も、混合酸化物中の金属元素でのアトミックパーセント（酸素元素をカウントしない金属元素のみのカウント。以下、ａｔ％で表記）である。
・第１導電性金属酸化物層；  Ｉｎ：Ｚｎ：Ｓｎ  ⇒  ９０：８：２
・第２導電性金属酸化物層；  Ｉｎ：Ｚｎ：Ｓｎ  ⇒  ９１：７：２
・金属層  ；  Ｃｕ：Ｚｎ：Ｓｂ  ⇒  ９８．６：１．０：０．４
第１導電性金属酸化物層６と第２導電性金属酸化物層４とに含まれるインジウム（Ｉｎ）の量は、８０ａｔ％より多く含有させる必要がある。インジウム（Ｉｎ）の量は、８０ａｔ％より多いことが好ましい。インジウム（Ｉｎ）の量は、９０ａｔ％より多いことがさらに好ましい。インジウム（Ｉｎ）の量は、８０ａｔ％よりも少ない場合、形成される導電性金属酸化物層の比抵抗が大きくなり好ましくない。亜鉛（Ｚｎ）の量は、２０ａｔ％を超えると導電性金属酸化物（混合酸化物）の耐アルカリ性が低下するので好ましくない。
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４に含まれる亜鉛（Ｚｎ）の量は、錫（Ｓｎ）の量より多くする必要がある。錫の含有量が亜鉛含有量を超えてくると、後工程でのウエットエッチングで支障が出てくる。換言すれば、銅或いは銅合金である金属層が導電性金属酸化物層よりもエッチングされ易くなり、第１導電性金属酸化物層６、金属層５、及び第２導電性金属酸化物層４との幅に差が生じ易くなる。
第１導電性金属酸化物層６及び第２導電性金属酸化物層４に含まれる錫（Ｓｎ）の量は、０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下の範囲内が好ましい。インジウム元素に対する比較で、０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下の錫を導電性金属酸化物層に添加することで、上記インジウム、亜鉛、及び錫との３元系混合酸化物膜（導電性の複合酸化物層）の比抵抗を小さくすることができる。錫の量が７ａｔ％を超えると、導電性金属酸化物層に対する亜鉛の添加も伴うため、３元系混合酸化物膜（導電性の複合酸化物層）の比抵抗が大きくなりすぎる。上記の範囲（０．５ａｔ％以上６ａｔ％以下）内で亜鉛及び錫の量を調整することで、また、成膜条件やアニール条件等を調整することで、比抵抗をおおよそ、混合酸化物膜の単層膜の比抵抗として５×１０−４Ωｃｍ以上３×１０−４Ωｃｍ以下の小さな範囲内に収めることができる。上記混合酸化物中には、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム等の他の元素を少量、添加することもできる。
【００９８】
ブラックマトリクスＢＭは、表示面（表示部１１０）内でのマトリクス領域（矩形状の表示領域と表示画面）を囲う額縁領域を有する。タッチセンシング配線３を、透明基板２１の外側に向けて額縁領域から延びるように透明基板２１上に形成し、額縁領域の外側に位置するタッチセンシング配線３に端子部３４を形成することが好ましい。この場合、タッチセンシング配線３の端子部３４は、ブラックマトリクスＢＭと重畳せずに額縁領域から延出する位置に設けられている。この構成においては、ガラス板である透明基板２１のガラス面に、実装に用いられる端子部３４を直接形成することが可能である。
図８は、透明基板２１の外側に向けて額縁領域のブラックマトリクスＢＭから延出するタッチセンシング配線３を示す断面図であって、Ｘ方向に沿う図である。タッチセンシング配線３の端子部３４は、ガラス板である透明基板２１上に直接配設される。図９は、端子部３４を示す断面図であって、Ｙ方向に沿う図である。
【００９９】
端子部の平面視の形状は図８や図９に限定されない。例えば、透明樹脂層１６で端子部３４上を覆った後に、ドライエッチング等の方法で端子部３４の上部を除去し、円形又は矩形の形状を有する端子部３４を形成し、端子部３４の表面に導電性金属酸化物層を露出させてもよい。この場合、表示装置基板１００とアレイ基板２００とを貼り合わせるシール部、或いは液晶セルの内部において、表示装置基板１００からアレイ基板２００への導通の転移（トランスファ）を、シール部の厚み方向に行うことも可能である。異方性導電膜、微小な金属球、或いは金属膜で覆った樹脂球等から選ばれる導体をシール部に配置することで、表示装置基板１００とアレイ基板２００とを導通することができる。
【０１００】
表示装置基板１００とアレイ基板２００との間の導通構造においては、表示装置基板１００のみに第１導電性金属酸化物層６、銅合金層（金属層５）、及び第２導電性金属酸化物層４の３層を配設させるのではなく、アレイ基板２００にも、同様に、第１導電性金属酸化物層、銅合金層、及び第２導電性金属酸化物層の３層で形成された端子部を形成することが好ましい。このようにアレイ基板２００に形成された端子は、表示装置基板１００に対する導通の転移（トランスファ）用の端子として用いられる。具体的には、アレイ基板２００に形成されているゲート配線１０を構成する導電層のレイヤの構造、或いは、ソース配線３１を構成する導電層のレイヤの構造のいずれかを、第１導電性金属酸化物層、銅合金層、及び第２導電性金属酸化物層の３層構造にする。これによって、表示装置基板１００とアレイ基板２００との間の導通のための引き回し配線や端子部をアレイ基板２００に形成することができる。
【０１０１】
（液晶層３００）
図３に戻り、液晶層３００（表示機能層）について説明する。
液晶層３００は、正の誘電率異方性を有する液晶分子３９を含む。液晶分子の初期配向は、表示装置基板１００或いはアレイ基板２００の基板面に対して水平である。液晶層３００を用いた第１実施形態に係る液晶駆動は、平面視、液晶層を横断するように駆動電圧が液晶分子に印加されるため、横電界方式と呼称されることがある。液晶分子３９の動作については、図１５及び図１６を参照して後述する。液晶層３００を構成する液晶は、負の誘電率異方性をもつ液晶であっても、正の誘電率異方性の液晶であってもよい。液晶表示装置に用いられる液晶や配向膜、さらには表示装置基板に具備される透明樹脂層の抵抗率は高いことが好ましく、これら部材の抵抗率は１×１０１３Ω・ｃｍ以上あることが好ましい。
【０１０２】
（液晶表示装置ＬＣＤ１の製造方法）
次に、図２〜図５に示す画素構造を有するアレイ基板２００を備えた液晶表示装置ＬＣＤ１の製造方法について、図１０〜図１３を用いて説明する。
まず、透明基板２２を準備し、透明基板２２の表面を覆うように第４絶縁層１４を形成する。
次に、図１０に示すように、第４絶縁層１４上に、アクティブ素子２８を構成するチャネル層２７を形成する。チャネル層２７の材料としては、酸化物半導体が採用される。本実施形態では、一つの画素に１つのチャネル層２７を配置するように、チャネル層２７のパターニングが行われる。図１０においては、破線１３１、９０が示されている。破線１３１は、チャネル層２７を形成した後に第４絶縁層１４上に形成されるソース配線の位置を示している。破線９０は、ソース配線３１を形成した後に第３絶縁層１３上に形成されるゲート配線の位置を示している。
【０１０３】
次に、図１１に示すように、ソース電極２４及びドレイン電極２６をチャネル層２７上に形成するとともに、ソース電極２４に電気的に連携されるソース配線３１を形成する。ソース配線３１は、Ｙ方向に延在する線状パターンを有する。
【０１０４】
次に、チャネル層２７、ソース電極２４、ドレイン電極２６、及びソース配線３１を覆うように、透明基板２２上に、即ち、第４絶縁層１４上に、第３絶縁層１３を形成する。この第３絶縁層１３は、２つの配線層の間に位置する層間絶縁膜としての機能と、ゲート絶縁膜としての機能とを有する。
次に、図１２に示すように、第３絶縁層１３を形成した後、チャネル層２７の形成位置に一致するように、第３絶縁層１３上に、ゲート電極２５を形成する。更に、ゲート電極２５の形成と同時に、ゲート電極２５に電気的に連携されるゲート配線１０と、コモン配線３０を形成する。ゲート電極２５、ゲート配線１０、及びコモン配線３０は、上述したように導電性材料で構成される導電層であり、同じ工程で形成される。
【０１０５】
次に、ゲート電極２５、ゲート配線１０、及びコモン配線３０を覆うように、透明基板２２上に、即ち、第３絶縁層１３上に、第２絶縁層１２を形成する。第２絶縁層１２を成膜した後、第２絶縁層１２の全面に透明導電膜を成膜する。
その後、透明導電膜をパターニングすることで、図１３に示すように画素毎に画素電極２０が形成される。画素電極２０をパターニングする際に、スルーホール２０Ｓも形成する。即ち、スルーホール２０Ｓは、透明導電膜が除去された開口部になっている。
図１３は、アクティブ素子２８、ソース配線３１、ゲート配線１０、及びコモン配線３０等を覆う第２絶縁層１２が形成された構造を示している。第２絶縁層１２上には、パターニングによって画素電極２０が形成されている。画素電極２０は、コンタクトホール２９を介して、アクティブ素子２８の各々のドレイン電極２６と電気的に接続されている。また、画素電極２０に形成されているスルーホール２０Ｓの直径は、後の工程で形成されるコンタクトホールＨの直径よりも大きい。スルーホール２０Ｓは、コンタクトホールＨの内部で共通電極１７とコモン配線３０との電気的リークが生じないような十分な大きさ（直径）を有する。図１３には、コモン配線３０とゲート配線１０との距離Ｗ４が示されている。距離Ｗ４が得られているため、コモン配線３０に起因するノイズが、ゲート配線１０に影響しにくい構造となっている。
【０１０６】
次に、透明基板２２上に、即ち、第２絶縁層１２上に、第１絶縁層１１を形成する。これにより、第１絶縁層１１は、スルーホール２０Ｓを埋設し、画素電極２０の全面を覆う。その後、スルーホール２０Ｓに対応する位置に、コンタクトホールＨを第１絶縁層１１及び第２絶縁層１２に形成する。第１絶縁層１１及び第２絶縁層１２にエッチングを施すことによって、アレイ基板２００の全面において複数のコンタクトホールＨは、一括して形成される。
その後、共通電極１７の構成材料である透明導電膜を、コンタクトホールＨを覆うように、かつ、第１絶縁層１１上に成膜する。その後、透明導電膜にパターニングを施すことによって、図４Ｂに示す電極部１７Ａが第１絶縁層１１上に形成され、コンタクトホールＨの内部に導電接続部１７Ｂが埋設され、共通電極１７が形成される。これによって、共通電極１７とコモン配線３０とが導通する。上記の工程を経て、図２に示すアレイ基板２００が得られる。
【０１０７】
図２に示す例では、画素電極２０を覆うように形成された第１絶縁層１１上に、共通電極１７が形成されている。また、一つの画素に２本のストライプパターン形状を有する共通電極１７、画素の長手方向に配設されている。共通電極１７のパターン形状や本数はこれに限定されず、画素サイズや画素の大きさによって増減できる。共通電極１７は、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成されている。また、共通電極１７は、画素の長手方向における中央位置において、コンタクトホールＨを通じてコモン配線３０と電気的に接続されている。共通電極１７と画素電極２０とが重畳する部分は、液晶表示を行う際の補助容量として用いてもよい。
【０１０８】
上述した液晶表示装置ＬＣＤ１の製造方法によれば、アクティブ素子を駆動するためのソース配線やゲート配線を一枚のアレイ基板に併設する場合にであっても、ジャンパー線やバイパストンネル等を設ける必要がなく、低コストで液晶表示装置ＬＣＤ１を製造することができる。
【０１０９】
（液晶駆動とタッチセンシング駆動の時分割）
図１４は、第１実施形態及び後述する実施形態に適用可能な液晶駆動とタッチセンシング駆動の時分割駆動の一例を示すタイミングチャートである。
なお、以下に記載の第１パルス信号や第２パルス信号の序数表現に関し、例えば、クロック周波数として供給されるパルス信号Ｖｃの奇数番目を仮に第１パルス信号と称し、偶数番目を第２パルス信号と称し、連続している信号を表現しているにすぎず、パルス信号Ｖｃを特定していない。
図１４に示された表示期間は、例えば、１フレームを６０Ｈｚとする表示期間である。この１フレームの期間において、例えば、画素の一表示単位期間は、白表示期間と黒表示期間とを含む。
クロック信号である第１パルス信号の入力によって白表示が行われる。具体的に、第１パルス信号の入力に伴い、ソース配線３１に映像信号が供給され、画素電極２０にドレイン電極２６を介して液晶駆動電圧Ｖｄが供給される。液晶駆動電圧Ｖｄは、画素電極２０と共通電極１７との間で保持され、液晶層を駆動する。チャネル層として酸化物半導体を用いるアクティブ素子（薄膜トランジスタ）２８は、チャネル層としてポリシリコン半導体を用いるアクティブ素子よりも液晶駆動電圧の保持能力が高く、それぞれ画素の高い透過率を長い期間、保持できる。
【０１１０】
次に、第２パルス信号の入力によって、白表示から黒表示に移行する。黒表示は、例えば、第２パルス信号をトリガーとして、画素電極２０と共通電極１７との間で保持されている電圧を０Ｖあるいは接地電位にすることで実現される。例えば、白表示期間でソース配線に供給された映像信号とは逆極性の電圧を、前記パルス信号幅の短い印加時間で、当該ソース配線に供給することで、ソース配線の電圧を加速的に０Ｖに戻すことが可能となる。この逆極性の電圧は、液晶駆動の閾値電圧Ｖｔｈ付近の低い電圧でよい。黒表示への移行のため、ゲート配線を接地させることは好ましい。チャネル層としてポリシリコン半導体を用いるアクティブ素子の場合は、第２パルス信号の入力の後、ゲート配線１０やソース配線３１を単に接地させてもよい。なお、黒表示とは、液晶層の液晶分子が初期配向状態に戻り、クロスニコルでの黒の状態であることを意味する。
【０１１１】
タッチセンシング期間Ｔｔｏｕｃｈは、透過率が安定している白表示安定期間Ｗｒ、あるいは黒表示安定期間Ｅｒの期間に設けられており、この期間においてタッチセンシングを実施することができる。映像信号やゲート信号がソース配線３１やゲート配線１０に供給される期間、例えば、電圧Ｖｄが印加されている印加時間Ｄｔにおいては、ソース配線やアクティブ素子から発生するノイズをタッチセンシング配線３が拾い易くなり、好ましくない。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置には、フレーム反転駆動、カラム反転駆動（垂直ライン反転駆動）、水平ライン反転駆動、ドット反転駆動など種々の液晶駆動方式を採用できる。液晶駆動方式毎に、例えば、下記のようなタッチセンシング期間のタイミングをとることができる。
（１） １画素、あるいは、２画素など複数画素での映像書き込みが行われた後（表示単位期間のでの映像表示の後）のタイミング
（２） 一垂直ラインの映像書き込みが行われた後のタイミング
（３） 一水平ラインの映像書き込みが行われた後のタイミング
（４） １フレームや１／２フレームでの映像書き込みが行われた後のタイミング
（１）から（４）の「映像書き込み行われた後」の期間は、図１４に示す白表示安定期間Ｗｒと同義である。加えて、上記（１）から（４）の「映像書き込み行われた後」は、図１４に示す黒表示安定期間Ｅｒに置き換えることができる。前記したように、白表示安定期間Ｗｒと黒表示安定期間Ｅｒの２つの期間にタッチセンシング期間を設けてもよい。
【０１１２】
図１４のタイミングチャートに示すように、黒表示安定期間Ｅｒにおいて、高い周波数のタッチセンシング駆動電圧Ｖｔｏｕｃｈがタッチ駆動配線（後述するタッチセンシング配線３又はコモン配線３０）に印加される。
また、黒表示安定期間Ｅｒでは、ＬＥＤ等のバックライトユニットＢＵの発光を停止し、バックライトユニットＢＵの駆動に起因して発生するノイズの影響を無くすことができる。黒表示安定期間を３Ｄ表示（立体画像表示）での、色ずれを軽減するための「黒挿入」として用いることもできる。
【０１１３】
タッチセンシング期間Ｔｔｏｕｃｈにおいて、タッチ駆動電圧は、タッチセンシング配線３あるいはコモン配線３０のいずれかに印加できる。換言すれば、タッチセンシング配線３を駆動電極として機能させる場合には、共通電極１７が検出電極として機能することができる。反対に、タッチセンシング配線３を検出電極として機能させる場合には、共通電極１７が駆動電極として機能することができる。即ち、タッチセンシング配線３と共通電極１７とにおいて、駆動電極と検出電極の機能を入れ替えることができる。
また、液晶駆動とタッチ駆動との時分割駆動において、タッチ駆動電圧Ｖｔｏｕｃｈの矩形波をタッチセンシング配線３と共通電極１７のいずれかに常時印加し、クロック周波数のパルス（第１パルス信号、第２パルス信号）が印加される時のみ、タッチ検出信号を検出させない方式を採用することができる。即ち、実質的に、分割駆動の方法を採用することも可能である。
【０１１４】
（チャネル層として酸化物半導体を用いるトランジスタ）
例えば、チャネル層２７としてメモリ性の良好なＩＧＺＯ、或いは酸化亜鉛を酸化アンチモンに置き換えたＩＧＡＯなどの酸化物半導体を用いたトランジスタ（アクティブ素子）を採用すると、共通電極１７を一定の電圧（定電位）とするときの、定電圧駆動に必要な補助容量（ストーレッジキャパシタ）を省くことも可能である。チャネル層２７としてＩＧＺＯやＩＧＡＯを用いたトランジスタは、シリコン半導体を用いたトランジスタと異なり、リーク電流が極めて小さいので、例えば、先行技術文献の特許文献４に記載されているようなラッチ部を含む転送回路を省くことができ、単純な配線構造を採用することができる。また、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をチャネル層として用いたトランジスタを具備するアレイ基板２００を用いた液晶表示装置ＬＣＤ１においては、トランジスタのリーク電流が小さいため、画素電極２０に液晶駆動電圧を印加した後に電圧を保持することができ、液晶層３００の透過率を維持することができる。
【０１１５】
ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をチャネル層２７に用いる場合、アクティブ素子２８での電子移動度が高く、例えば、２ｍｓｅｃ（ミリ秒）以下の短時間で、必要な映像信号に対応する駆動電圧を画素電極２０に印加することができる。例えば、倍速駆動（１秒間の表示コマ数が１２０フレームである場合）の１フレームは約８．３ｍｓｅｃであり、例えば、６ｍｓｅｃをタッチセンシングに割り当てることができる。チャネル層２７としてＩＧＺＯ等の酸化物半導体を用いる薄膜トランジスタは、高い耐電圧を有する。このため、例えば、液晶駆動電圧として５Ｖ以上の高電圧を用いることで、液晶の応答性を改善できる。
透明電極パターンを有する共通電極１７が、定電位であるときには、液晶駆動とタッチ電極駆動とを時分割駆動しなくてもよい。液晶の駆動周波数とタッチ金属配線の駆動周波数とは、異ならせることができる。例えば、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をチャネル層２７に用いたアクティブ素子２８においては、画素電極２０に液晶駆動電圧を印加した後に透過率保持（或いは電圧保持）が必要なポリシリコン半導体を用いたトランジスタとは異なり、透過率を保持するために映像をリフレッシュ（再度の映像信号の書き込み）する必要がなく、フリッカーが少ない。従って、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体を採用した液晶表示装置ＬＣＤ１においては、低周波数での駆動や低消費電力駆動が可能となる。
前述した２層構造のＴＦＴアレイを用いることで、低周波数から高周波数の広い領域で、低消費電力駆動が可能となる。
【０１１６】
ＩＧＺＯ等の酸化物半導体は、電気的な耐圧が高いので、高めの電圧で液晶を高速駆動することができ、３Ｄ表示が可能な３次元映像表示に用いることが可能となる。ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をチャネル層２７に用いるアクティブ素子２８は、上述のようにメモリ性が高いため、例えば、液晶駆動周波数を０．１Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下程度の低周波数としてもフリッカー（表示のちらつき）を生じにくいメリットがある。ＩＧＺＯやＩＧＡＯをチャネル層とするアクティブ素子２８を用いて、低周波数によるドット反転駆動と、かつ、ドット反転駆動とは異なる周波数によるタッチ駆動とを共に行うことで、低消費電力で、高画質の映像表示と高精度のタッチセンシングをともに得ることができる。
【０１１７】
また、酸化物半導体をチャネル層２７に用いるアクティブ素子２８は、前述のようにリーク電流が少ないため、画素電極２０に印加した駆動電圧を長い時間保持することができる。アクティブ素子２８のソース配線３１やゲート配線１０（補助容量線）等をアルミニウム配線より配線抵抗の小さい銅配線で形成し、さらに、アクティブ素子として短時間で駆動できるＩＧＺＯやＩＧＡＯを用いることで、タッチセンシングの走査を行うための期間を十分設けることが可能となる。即ち、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体をアクティブ素子に適用することで液晶等の駆動時間を短くすることができ、表示画面全体の映像信号処理の中で、タッチセンシングに適用する時間に十分な余裕ができる。このことにより、発生する静電容量の変化を高精度で検出することができる。
さらに、チャネル層２７としてＩＧＺＯ等の酸化物半導体を採用することで、ドット反転駆動やカラム反転駆動でのカップリングノイズの影響を略解消することができる。これは、酸化物半導体を用いたアクティブ素子２８では、映像信号に対応する電圧を極めて短い時間（例えば、２ｍｓｅｃ）で画素電極２０に印加することができ、また、その映像信号印加後の画素電圧を保持するメモリ性が高く、そのメモリ性を活用した保持期間に新たなノイズ発生はなく、タッチセンシングへの影響を軽減できるためである。
【０１１８】
酸化物半導体としては、インジウム、ガリウム、亜鉛、錫、アルミニウム、ゲルマニウム、アンチモン、セリウムのうちの２種以上の金属酸化物を含む酸化物半導体を採用することができる。
ＩＧＺＯやＩＧＡＯなどの酸化物半導体は、高いエネルギーギャップを持つ。酸化物半導体の膜に含まれるインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎのインジウム原子数を１とするときのガリウム、亜鉛のそれぞれ原子数比を、１〜５とすることができる。酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛の金属酸化物としてのそれぞれ融点は、およそ１７００℃から２２００℃の範囲内にある。例えば、酸化アンチモンや酸化ビスマスは、上記の酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛の複合酸化物の中に添加することができる。また、複合酸化物においては、酸化ガリウムあるいは酸化亜鉛に置き換えて、酸化アンチモンや酸化ビスマスを用いてもよい。
酸化物半導体の膜厚方向におけるインジウムやガリウムなどの金属元素の濃度は変化してもよい。例えば、酸化物半導体と絶縁層との界面付近において酸化物半導体の酸化ガリウム量を大きくし、膜厚方向の中央部位について酸化インジウム量を大きくしてもよい。酸化物半導体の膜厚方向に金属元素の各々の濃度勾配があってよく、酸化物半導体の膜厚方向のキャリア移動度に差があってよい。
【０１１９】
（液晶配向と液晶駆動）
図１５及び図１６は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１の画素を部分的に示す平面図である。液晶分子３９の配向を分かり易く説明するために、一画素における液晶の配向状態を示している。図１５は、液晶表示装置ＬＣＤ１の画素を部分的に示す平面図であって、一画素における液晶の配向状態（初期配向状態）を示す平面図である。図１６は、液晶表示装置ＬＣＤ１の画素を部分的に示す平面図であって、画素電極２０と共通電極１７との間に液晶駆動電圧を印加した時の、液晶駆動動作を示す平面図である。
図１５及び図１６に示す例では、画素電極２０は矩形状に形成されており、画素電極２０の長手方向はＹ方向に一致している。このような矩形状の画素電極２０の延在方向（Ｙ方向）に対し、液晶層３００の液晶分子３９が角度θで傾斜する方向に向くように、配向処理が配向膜に施されている。
【０１２０】
特に、本実施形態においては、各画素が２つ領域に区画されており、即ち、各画素は、上部領域Ｐａ（第１領域）と下部領域Ｐｂ（第２領域）とを有する。上部領域Ｐａ及び下部領域Ｐｂは、画素中央ＣＬ（Ｘ方向に平行な中央線）に対し、線対称に配置されている。上部領域Ｐａ及び下部領域Ｐｂは、Ｙ方向に対し、液晶層３００の液晶分子３９に角度θのプレチルトを付与している。上部領域Ｐａにおいては、Ｙ方向に対して時計回りで角度θのプレチルトが液晶分子３９に付与されている。下部領域Ｐｂにおいては、Ｙ方向に対して反時計回りで角度θのプレチルトが液晶分子３９に付与されている。配向膜の配向処理としては、光配向処理或いはラビング処理を採用することができる。角度θを具体的に規定する必要はないが、例えば、角度θを３°〜１５°の範囲としてもよい。
【０１２１】
このように初期配向が付与されている液晶分子３９は、画素電極２０と共通電極１７との間に電圧が印加された際に、図１６の矢印に示すように画素電極２０と共通電極１７との間にフリンジ電界が生成し、フリンジ電界の方向に沿うように液晶分子３９は配向し、液晶分子３９が駆動される。より具体的には、図２６に示すように画素電極２０から共通電極１７に向かうフリンジ電界が発生し、フリンジ電界に沿って液晶分子３９が駆動され、平面視において回転する。
【０１２２】
図２６は、液晶表示装置ＬＣＤ１を部分的に示す断面図であり、液晶駆動電圧を共通電極１７と画素電極２０との間に印加したときの液晶駆動動作を示している。ＦＦＳと呼ばれる液晶駆動方式は、共通電極１７と画素電極２０との間に生じる電界、特に、フリンジと呼ばれる電極端部において生じる電界によって液晶分子３９が駆動される。図２６に示したように液晶層３００の厚み方向における一部Ｒ１における液晶分子３９が回転し、この液晶分子３９が主に透過率変化に寄与する。従って、観察者から見た垂直方向の透過率に関し、ＦＦＳ等の横電界駆動の液晶表示装置に比べて、液晶層３００の厚み方向における液晶分子を十分に活用できるＶＡ等の縦電界駆動の液晶表示装置において高い透過率が得られる。しかしながら、ＦＦＳ等の横電界駆動の液晶表示装置は視野角が広いという特性を有するため、この特性の観点で、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１は、横電界駆動方式を採用している。
【０１２３】
図３０は、従来の液晶表示装置２５０を示す断面図であり、液晶駆動電圧を印加した時の等電位線Ｌ２を示す模式図である。透明基板２１５側に透明電極や導電膜が存在しない場合には、等電位線Ｌ２は透明樹脂層２１３、カラーフィルタ２１４、および透明基板２１５を貫通して上部に延びる。等電位線Ｌ２が液晶層２０６の厚さ方向に延線される場合、液晶層２０６の実効厚さがある程度確保されるので、横電界駆動方式の液晶表示装置２５０の本来の透過率を確保できる。
図３１は、従来の液晶表示装置２５０Ａを示す断面図であり、前述の液晶表示装置２５０の各構成に加えて液晶層２０６と透明樹脂層２１３との間に対向電極２２１を備える場合を示している。この場合には、等電位線Ｌ３は対向電極２２１を貫通しないので、等電位線Ｌ３の形状は前述の等電位線Ｌ２の形状から変形する。このとき、液晶層２０６の実効厚さは液晶表示装置２５０の液晶層２０６の実効厚さに比べて薄くなり、液晶表示装置２５０Ａの輝度（透過率）は大きく低下する。
【０１２４】
本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１は、このような図３０及び図３１に示す従来の液晶表示装置とは異なる。本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１においては、画素電極２０の上方に共通電極１７が形成され、共通電極１７の電位が０Ｖに維持され、画素電極２０と共通電極１７との間に電圧を印加することで、画素電極２０から共通電極１７に向かうフリンジ電界を発生させ、このフリンジ電界によって液晶分子３９が駆動される。
【０１２５】
（タッチセンシング駆動）
図１７及び図１８は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１において、タッチセンシング配線３がタッチ駆動電極として機能し、かつ、共通電極１７がタッチ検出電極として機能した場合の構造を示している。
図１７及び図１８に示す構造に基づいて、以下の説明を行う。
なお、上述したように、タッチ駆動電極とタッチ検出電極の役割を入れ替えることができる。
【０１２６】
図１７は、タッチセンシング配線と共通電極との間に電界が生成された状態を示す模式断面図であり、図１８は、指等のポインタが表示装置基板１００の観察者側の表面に接触或いは近接した時の電界の生成状態の変化を示す断面図である。
図１７及び図１８においては、タッチセンシング配線３と共通電極１７を用いたタッチセンシング技術を説明する。図１７及び図１８は、タッチセンシング駆動を分かり易く説明するため、アレイ基板２００を構成する第１絶縁層１１及び共通電極１７と、表示装置基板１００とを示しており、その他の構成は、省略している。
【０１２７】
図１７及び図１８に示すように、液晶層３００の厚さ方向に対して傾斜する斜め方向において、タッチセンシング配線３と共通電極１７とが互いに向かい合っている。このため、斜め方向の電界が生成される状態の変化に対して検出信号のコントラストを容易に向上することが可能であり、タッチセンシングのＳ／Ｎ比を高くすることができるという効果（Ｓ／Ｎ比の改善効果）が得られる。更に、このように斜め方向にタッチセンシング配線３と共通電極１７とが互いに向かい合う配置においては、平面視においてタッチセンシング配線３と共通電極１７とが重なる重畳部が形成されないため、寄生容量を大きく減らすことができる。また、タッチ検出電極とタッチ駆動電極が、厚みの上下方向で重なりあう構成では、タッチ検出電極及びタッチ駆動電極が互いに重なる部分における静電容量が変化し難いため、タッチセンシングのＳ／Ｎ比にコントラストを与え難い。例えば、タッチ検出電極とタッチ駆動電極とが同一面上の平行な位置関係にある場合は、指等のポインタの位置によって静電容量が不均一に変化し易くなり、誤検出及び解像度の低下の恐れがある。
本発明の実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１においては、図２や図２０に示すように、共通電極１７は、検出電極として機能し、長さＥＬを有する。この共通電極１７は、駆動電極として機能するタッチセンシング配線３と、平面視、平行であり、長さＥＬを有する共通電極１７により、静電容量を十分かつ均一に確保することができる。
【０１２８】
図１７は、タッチセンシング配線３をタッチ駆動電極として機能させ、共通電極１７をタッチ検出電極として機能させた場合の、静電容量の発生状況を模式的に示している。タッチセンシング配線３には、所定周波数でパルス状の書き込み信号が供給される。この書き込み信号の供給は、液晶駆動とタッチ駆動との時分割で行ってもよい。書き込み信号によって、接地されている共通電極１７とタッチセンシング配線３との間に、電気力線３３（矢印）で示される静電容量が維持される。
【０１２９】
図１８に示すように、指等のポインタが表示装置基板１００の観察者側の表面に接触或いは近接すると、共通電極１７とタッチセンシング配線３との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化により、指等のポインタのタッチの有無が検出される。
図１７及び図１８に示されるように、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間には、液晶駆動に関わる電極や配線は設けられていない。更に、図３や図５に示されるようにソース配線３１が、タッチセンシング配線３及び共通電極１７（タッチ駆動配線及びタッチ検出配線）から離れている。このため、液晶駆動に関わるノイズを拾いにくい構造が実現されている。
【０１３０】
例えば、平面視において、複数のタッチセンシング配線３は、第１方向（例えば、Ｙ方向）に延在するとともに、第２方向（例えば、Ｘ方向）に並べて配設されている。複数のコモン配線３０（導電配線）は、Ｚ方向においてアレイ基板２００の内部における画素電極２０よりも下方に位置し、第２方向（例えば、Ｘ方向）に延在し、第１方向（例えば、Ｙ方向）に並んでいる。共通電極１７は、コモン配線３０と電気的に接続されており、共通電極１７とタッチセンシング配線３との間の静電容量の変化をタッチ有無の検出に用いる。
【０１３１】
本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ１において、タッチセンシング配線３と共通電極１７との間に、例えば、５００Ｈｚ以上５００ＫＨｚ以下の周波数で矩形波状のパルス信号が印加される。通常、このパルス信号の印加によって、検出電極である共通電極１７は一定の出力波形を維持する。指等のポインタが表示装置基板１００の観察者側の表面に接触或いは近接すると、その部位の共通電極１７の出力波形に変化が現れ、タッチの有無が判断される。指等のポインタの表示面までの距離は、ポインタの近接から接触するまでの時間（通常、数百μｓｅｃ以上数ｍｓｅｃ以下）や、その時間内にカウントされる出力パルス数等で測定できる。タッチ検出信号の積分値をとることで安定したタッチ検出を行うことができる。
【０１３２】
タッチセンシング配線３及びコモン配線３０（或いは導電配線に接続された共通電極）の全てをタッチセンシングに用いなくてもよい。間引き駆動を行ってもよい。次に、タッチセンシング配線３を間引き駆動させる場合について説明する。まず、全てのタッチセンシング配線３を複数のグループに区分する。グループの数は、全てのタッチセンシング配線３の数より少ない。一つのグループを構成する配線数が、例えば、６本であるとする。ここで、全ての配線（配線数は６本）のうち、例えば、２本の配線を選択する（全ての配線の本数よりも少ない本数、２本＜６本）。一つのグループにおいては、選択された２本の配線を用いてタッチセンシングが行われ、残りの４本の配線における電位がフローティング電位に設定される。液晶表示装置ＬＣＤ１は、複数のグループを有することから、上記のように配線の機能が定義されているグループ毎にタッチセンシングを行うことができる。同様に、コモン配線３０においても、間引き駆動を行ってもよい。
タッチに用いられるポインタが、指である場合とペンである場合とは、接触あるいは近接するポインタの面積や容量が異なる。こうしたポインタの大ききによって、間引く配線の本数を調整できる。ペンや針先など先端が細いポインタでは、配線の間引き本数を減らして高密度のタッチセンシング配線のマトリクスを用いることができる。指紋認証時も高密度のタッチセンシング配線のマトリクスを用いることができる。
【０１３３】
このようにグループ毎にタッチセンシング駆動を行うことで、走査或いは検出に用いられる配線数が減るため、タッチセンシング速度を上げることができる。さらに、上記の例では、一つのグループを構成する配線数が６本であったが、例えば、１０以上の配線数で一つのグループを形成し、一つのグループにおいて選択された２本の配線を用いてタッチセンシングが行ってもよい。即ち、間引かれる配線の数（フローティング電位となる配線の数）を増やし、これによってタッチセンシングに用いられる選択配線の密度（全配線数に対する選択配線の密度）を低下させ、選択配線によって走査或いは検出を行うことで、消費電力の削減やタッチ検出精度の向上に寄与する。逆に、間引かれる配線の数を減らし、タッチセンシングに用いられる選択配線の密度を高くし、選択配線によって走査或いは検出を行うことで、例えば、指紋認証やタッチペンによる入力に活用できる。こうしたタッチセンシングの間、ソース配線３１やゲート配線１０を、接地あるいはオープン（フローティング）として、これら配線に起因する寄生容量を減らすことができる。
【０１３４】
タッチセンシング駆動と液晶駆動を時分割で行うこともできる。要求されるタッチ入力の速さに合わせてタッチ駆動の周波数を調整してもよい。タッチ駆動周波数は、液晶駆動周波数より高い周波数を採用することができる。指等のポインタが表示装置基板１００の観察者側の表面に接触或いは近接するタイミングは不定期であり、かつ、短時間であることから、タッチ駆動周波数は高いことが望ましい。
【０１３５】
タッチ駆動周波数と液晶駆動周波数とを異ならせる方法は、いくつか挙げられる。例えば、ノーマリオフの液晶駆動にて、黒表示（オフ）のときにバックライトもオフとし、この黒表示の期間（液晶表示に影響のない期間）にタッチセンシングを行ってもよい。この場合、タッチ駆動の周波数を種々、選択できる。
また、負の誘電率異方性を有する液晶を用いる場合でも、液晶駆動周波数とは異なるタッチ駆動周波数を選択し易い。換言すれば、図１７及び図１８に示すようにタッチセンシング配線３から共通電極１７に向けて生じる電気力線３３は、液晶層３００の斜め方向或いは厚み方向に作用するが、負の誘電率異方性を有する液晶を用いれば、この電気力線３３の方向に液晶分子が立ち上がらないため、表示品質に対する影響が少なくなる。
さらには、タッチセンシング配線３やコモン配線３０の配線抵抗を下げて、抵抗の低下に伴ってタッチ駆動電圧を下げる場合も、液晶駆動周波数とは異なるタッチ駆動周波数を容易に設定できる。タッチセンシング配線３やコモン配線３０を構成する金属層に銅や銀等の導電率の良好な金属、合金を用いることで、低い配線抵抗が得られる。
【０１３６】
３Ｄ（立体映像）表示を行う表示装置の場合、通常の２次元画像の表示に加え、３次元的に手前の画像や奥にある画像を表示するために複数の映像信号（例えば、右目用の映像信号と左目用の映像信号）が必要となる。このため、液晶駆動の周波数に関し、例えば、２４０Ｈｚ或いは４８０Ｈｚ等の高速駆動及び多くの映像信号が必要となる。このとき、タッチ駆動の周波数を液晶駆動の周波数とは異ならせることによって得られるメリットは大きい。例えば、本実施形態により３Ｄ表示のゲーム機器において、高速及び高精度のタッチセンシングが可能となる。本実施形態では、ゲーム機器や現金自動支払機等の指等のタッチ入力頻度の高いディスプレイにおいても特に有用である。
【０１３７】
動画表示を典型として、画素の映像信号による書き換え動作は頻繁に行われる。これら映像信号に付随するノイズはソース配線から派生するため、本発明の実施形態のようにソース配線３１の厚み方向（Ｚ方向）の位置をタッチセンシング配線３遠ざけることは好ましい。本発明の実施形態によれば、タッチ駆動信号は、ソース配線３１から遠い位置にあるタッチセンシング配線３に印加されるため、タッチ駆動信号が印加される配線がアレイ基板に設けられた構造を開示する特許文献６よりも、ノイズの影響が少なくなる。
【０１３８】
一般に、液晶駆動の周波数は、６０Ｈｚ、或いは、この周波数の整数倍の駆動周波数である。通常、タッチセンシング部位は、液晶駆動の周波数に伴うノイズの影響を受ける。さらに、通常の家庭電源は、５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚの交流電源であり、こうした外部電源で動作する電気機器から生じるノイズを、タッチセンシング部位が拾い易い。従って、タッチ駆動の周波数として、５０Ｈｚや６０Ｈｚの周波数とは異なる周波数、或いは、これら周波数の整数倍から若干シフトさせた周波数を採用することで、液晶駆動や外部の電子機器から生じるノイズの影響を大きく低減することができる。或いは、時間軸で、液晶駆動信号の印加タイミングからタッチセンシング駆動信号の印加タイミングをシフトさせてもよい。シフト量は、若干量でよく、例えば、ノイズ周波数から±３％〜±１７％のシフト量でよい。この場合、ノイズ周波数に対する干渉を低減することができる。例えば、タッチ駆動の周波数は、例えば、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚの範囲から、上記液晶駆動周波数や電源周波数と干渉しない異なる周波数を選択することができる。液晶駆動周波数や電源周波数と干渉しない異なる周波数をタッチ駆動の周波数として選択することで、例えば、カラム反転駆動でのカップリングノイズ等のノイズの影響を軽減することができる。
また、タッチセンシング駆動において、駆動電圧を、タッチセンシング配線３の全てに供給するのでなく、上述したように間引き駆動によってタッチ位置検出を行うことで、タッチセンシングでの消費電力を低減できる。
【０１３９】
間引き駆動において、タッチセンシングに用いられない配線、即ち、フローティングパターンを有する配線については、スイッチング素子により、検出電極や駆動電極に切り替えて高精細なタッチセンシングを行ってもよい。或いは、フローティングパターンを有する配線は、グランド（筐体に接地）と電気的に接続するように切り替えることもできる。タッチセンシングのＳ／Ｎ比を改善するため、タッチセンシングの信号検出時にＴＦＴ等のアクティブ素子の信号配線を一時、グランド（筐体等）に接地してもよい。
【０１４０】
また、タッチセンシング制御で検出する静電容量のリセットに時間を要するタッチセンシング配線、即ち、タッチセンシングでの時定数（容量と抵抗値の積）が大きいタッチセンシング配線では、例えば、奇数行のタッチセンシング配線と偶数行のタッチセンシング配線とを交互にセンシングに利用し、時定数の大きさを調整した駆動を行ってもよい。複数のタッチセンシング配線をグルーピングして駆動や検出を行ってもよい。複数のタッチセンシング配線のグルーピングは、線順次とせず、そのグループ単位でセルフ検出方式とも呼称される、一括検出の手法をとってもよい。グループ単位での、並列駆動を行ってもよい。或いは寄生容量等のノイズキャンセルのため、互いに近接又は隣接するタッチセンシング配線の検出信号の差をとる差分検出方式を採用してもよい。
【０１４１】
上述した第１実施形態によれば、Ｓ／Ｎ比の高い、高解像度で、かつ、高速なタッチ入力に応えられる液晶表示装置ＬＣＤ１を提供することができる。更に、チャネル層として酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを採用することで、低消費電力でフリッカーの少なく、かつ、タッチセンシング機能を備えた液晶表示装置を実現することができる。
【０１４２】
（第１実施形態の変形例）
図１９は、本発明の第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の要部を示す拡大断面図である。図１９において、上述した実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図１９においては、アレイ基板２００に形成される第３絶縁層１３と、第３絶縁層１３上に形成される突起部１３Ａと、突起部１３Ａ上に形成されるコモン配線３０とが示されており、その他の絶縁層、配線、電極等は、省略されている。突起部１３Ａは、例えば、上述した絶縁層を形成する絶縁材料を用いて形成されている。
平面視において、突起部１３Ａのパターンとコモン配線３０のパターンとは一致している。突起部１３Ａの上面と、突起部１３Ａが形成されていない第３絶縁層１３の上面との間の高さはＷ３である。突起部１３Ａを形成する方法としては、上述した実施形態によって第３絶縁層１３を形成した後に、第４絶縁層１４上に先に形成された第３絶縁層１３上に突起部１３Ａを付加的に設ける方法が挙げられる。このような突起部１３Ａの形成方法は、公知の成膜工程やパターニング工程が用いられる。第３絶縁層１３の材料と突起部１３Ａの材料とは同じであってもよいし、異なってもよい。
【０１４３】
ソース配線３１に供給される映像信号に起因するノイズがコモン配線３０に乗ることを抑制する観点で、突起部１３Ａの高さＷ３を適切に設定することが可能である。
特に、図５に示すように、第３絶縁層１３は、ゲート電極２５とチャネル層２７との間に位置するゲート絶縁膜として機能し、アクティブ素子２８のスイッチング特性を考慮した適切な膜厚が要求される。このため、ソース配線に供給される映像信号に起因するノイズがコモン配線３０に乗ることを抑制すること、及び、アクティブ素子２８において所望のスイッチング特性を実現することの両方を考慮すると、第４絶縁層１４上において第３絶縁層１３の膜厚を部分的に異ならせる必要がある。
そこで、最初に、アクティブ素子２８におけるスイッチング特性を考慮した適切な膜厚で第３絶縁層１３を第４絶縁層１４上に形成し、その後、コモン配線３０に対するノイズの影響を考慮した高さＷ３を有する突起部１３Ａを第３絶縁層１３上に形成する。更に、突起部１３Ａ上にコモン配線３０を形成する。この構成によれば、コモン配線３０とソース配線３１との間における絶縁体の厚さ（第３絶縁層１３の膜厚と突起部１３Ａの膜厚の合計）を大きく維持したまま、チャネル層２７の直上に位置する第３絶縁層１３の厚さを薄くすることができる。これによって、ソース配線に供給される映像信号に起因するノイズがコモン配線３０に乗ることを抑制することができるとともに、アクティブ素子２８において所望のスイッチング特性を実現することができる。
【０１４４】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２を、図２０から図２５を用いて説明する。上述した第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図２０は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２を構成するアレイ基板２００を部分的に示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
図２１は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２を構成するアレイ基板２００を部分的に示す断面図であり、図２０に示すＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
図２２は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２を部分的に示す平面図であり、アレイ基板２００上に、液晶層を介して、カラーフィルタ及びタッチセンシング配線を具備する表示装置基板が積層された構造を示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。
図２３は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２を構成するアレイ基板２００を部分的に示す断面図であり、図２０に示すＥ−Ｅ’線に沿う断面図である。
図２４は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２の画素を部分的に示す平面図であって、一画素における液晶の配向状態を示す平面図である。
図２５は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２の画素を部分的に示す平面図であって、画素電極と共通電極との間に液晶駆動電圧を印加した時の、液晶駆動動作を示す平面図である。
【０１４５】
図２０に示すように、第２実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ２が備える画素は、くの字形状パターン（ｄｏｇ−ｌｅｇｇｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）を有する。
図２４及び図２５に示すように、共通電極１７及び画素電極２０は、Ｙ方向に対して角度θで傾斜する傾斜部を有している。具体的に、各画素における共通電極１７及び画素電極２０は、上部領域Ｐａ（第１領域）と下部領域Ｐｂ（第２領域）とを有する。上部領域Ｐａ及び下部領域Ｐｂは、画素中央（Ｘ方向に平行な中央線）に対し、線対称に配置されている。上部領域Ｐａにおいては、共通電極１７及び画素電極２０は、Ｙ方向に対して時計回りで角度θで傾斜している。下部領域Ｐｂにおいては、共通電極１７及び画素電極２０は、Ｙ方向に対して反時計回りで角度θで傾斜している。このように共通電極１７及び画素電極２０を傾斜させることで、Ｙ方向に平行な配向処理方向Ｒｕｂに沿ってラビング処理を配向膜に施すことで、液晶分子３９にＹ方向に初期配向を付与することができる。配向膜の配向処理としては、光配向処理或いはラビング処理を採用することができる。角度θを具体的に規定する必要はないが、例えば、角度θを３°〜１５°の範囲としてもよい。図２０において、共通電極１７は、ストライプパターンを有して形成されており、くの字形状に形成された２つの電極部１７Ａを有する。コンタクトホールＨは、共通電極１７の導電パターン（電極部１７Ａ、くの字形状パターン）の中央に位置している。
【０１４６】
図２２に示すように、ソース配線３１、黒色層８（ブラックマトリクスＢＭのＹ方向延在部）、タッチセンシング配線３、及びカラーフィルタ５１を構成する赤フィルタ（Ｒ）、緑フィルタ（Ｇ）、及び青フィルタ（青）も、くの字形状パターン（ｄｏｇ−ｌｅｇｇｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）を有する。
【０１４７】
図２３に示す例では、第４絶縁層１４上にチャネル層２７、ソース電極２４、及びドレイン電極２６が形成されている。上記第１実施形態では、ソース電極２４及びドレイン電極２６がチャネル層２７上に形成されていたが（図１１）、本実施形態では、ソース電極２４及びドレイン電極２６上にチャネル層２７が形成されている。
即ち、本実施形態では、第４絶縁層１４上に、先にソース電極２４とドレイン電極２６を形成している。第２実施形態でのソース電極２４とドレイン電極２６の構成としては、モリブデン／アルミニウム合金／モリブデンの３層構成を採用した。チャネル層２７の一部は、ソース電極２４及びドレイン電極２６に重畳している。チャネル層２７の材料としては、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛の複合酸化物半導体を採用している。酸化亜鉛は、酸化アンチモンに置き換えることができる。
【０１４８】
次に、画素形状が上記形状を有するメリットについて、図２４及び図２５を参照して説明する。
図２５は、共通電極１７と画素電極２０との間に液晶駆動電圧を印加したときの液晶駆動動作を示している。液晶駆動電圧は、画素電極２０から共通電極１７の矢印方向にかかり、図２６に示すように画素電極２０から共通電極１７に向かうフリンジ電界が発生し、フリンジ電界に沿って液晶分子３９が駆動され、平面視において矢印方向に沿って回転する。画素の上部領域Ｐａと画素の下部領域Ｐｂに位置する液晶分子３９は、図２５に示されるように互いに逆向きに回転する。具体的に、上部領域Ｐａにおける液晶分子３９は反時計回りに回転し、下部領域Ｐｂにおける液晶分子３９は時計回りに回転する。このため、光学的補償を実現することができ、液晶表示装置ＬＣＤ２の視野角を広げることができる。
【０１４９】
本実施形態においては、液晶分子３９としては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を採用している。負の誘電率異方性を有する液晶分子を採用する場合、液晶層３００の厚み方向に液晶分子が立ち上がりにくい。本実施形態においては、タッチ駆動電圧が、タッチセンシング配線３から共通電極１７に向けた方向、即ち、液晶の厚み方向に対して傾斜する斜め方向に印加されるため、負の誘電率異方性を有する液晶分子を採用することが好ましい。液晶材料としては、例えば、液晶層３００の固有抵抗率が１×１０１３Ωｃｍ以上の高純度材料であることが望ましい。
【０１５０】
本実施形態によれば、上述した第１実施形態よって得られる効果に加えて、Ｙ方向に平行な配向処理方向Ｒｕｂを施すことで、上部領域Ｐａと下部領域Ｐｂとにおける液晶分子３９に初期配向を付与することができる。
【０１５１】
図３２を参照し、本実施形態のメリットについてより具体的に説明する。
図３２は、ＦＦＳモードを利用する従来の液晶表示装置の一画素を示す拡大平面図であり、アレイ基板を示す平面図である。図３２では、画素電極５０がアレイ基板の上面に位置しており、絶縁層を介して画素電極５０の下方に共通電極４７が位置している。画素電極５０及び共通電極は、ＩＴＯなど透明導電膜で形成されている。コンタクトホール４８を介して、画素電極５０は薄膜トランジスタ４６のドレイン電極と電気的につながっている。画素電極５０の上端部に位置する薄膜トランジスタ４６に近い位置にコンタクトホール４８が配置される。
このような従来の液晶表示装置においては、コンタクトホール４８の位置から最大距離Ｐｄに達するように画素電極５０を延ばす必要がある。この場合、画素電極５０を形成する透明導電膜の抵抗値と画素電極５０の位置との関係により、コンタクホールに近い位置における液晶分子と、コンタクホールから離れた位置における（最大距離Ｐｄ離れた）液晶分子との間に、応答性の差が生じてしまう。
従来の液晶表示装置を構成する画素においてより大きな問題は、複数ストライプパターン（櫛歯状パターン）で形成された画素電極のコンタクトホールに近い位置において液晶のディスクリネーション領域Ｄが生じてしまうことである。ディスクリネーション領域Ｄでは、画素電極５０から共通電極４７への電気力線４９の方向が変わるため、十分な透過率が得られず、また、透過する光に変色が生じる場合がある。
【０１５２】
本実施形態は、図３２に示すような画素電極５０と薄膜トランジスタ４６とが接続される連携部の従来構成とは異なる。本実施形態においては、図２０に示されるように、いずれの共通電極１７は、画素の長尺方向における中央に位置するコンタクトホールＨ（ＬＨ、ＲＨ）を通じて導電配線（コモン配線３０）と電気的に繋がるため、共通電極１７を形成する透明導電膜の抵抗値の差は、従来構成より小さくなるメリットがある。上記した従来構成の画素電極の連携部が設けられていないため、液晶のディスクリネーション領域Ｄの悪影響は殆ど生じない。
【０１５３】
上述した実施形態においては、共通電極１７のパターンとして、Ｙ方向に延在するストライプパターン或いはくの字形状パターン（ｄｏｇ−ｌｅｇｇｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、正方形パターン、長方形パターン、平行四辺形パターン等を採用してもよい。
【０１５４】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤ３を、図２７から図２９を用いて説明する。
上述した第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図２７は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板を部分的に示す平面図である。図２８は、本発明の第３実施形態に係る表示装置を部分的に示す平面図であり、アレイ基板上に、液晶層を介して、カラーフィルタ及びタッチセンシング配線を具備する表示装置基板が積層された構造を示す平面図であり、観察者側から見た平面図である。図２９は、本発明の第３実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図である。
【０１５５】
第３実施形態における画素開口部１８は、平面視、角度の異なる平行四辺形形状で形成されており、Ｙ方向に並ぶ。画素の各々は、Ｘ方向に平行なゲート配線１０と、平行四辺形形状の画素に沿うソース配線３１でとによって、マトリクス状に区分されている。図２７においては、画素開口部１８の各々の右上端にアクティブ素子２８が設けられている。アクティブ素子２８は、ソース配線３１に接続されているソース電極２４と、チャネル層２７と、ドレイン電極２６と、絶縁膜を介してチャネル層２７に対向配置されたゲート電極２５とを備える。アクティブ素子２８のゲート電極２５は、ゲート配線１０の一部を構成しており、ゲート配線１０に接続されている。なお、薄膜トランジスタであるアクティブ素子の構成は、図５に示す構造と同様である。
【０１５６】
画素電極２０は、図２７に示すように画素電極２０の右上隅に位置するコンタクトホール２９を介してドレイン電極２６と電気的につながっている。
共通電極１７は、ストライプパターンを有して形成されている。具体的に、共通電極１７は、平行四辺形形状を有する画素のＹ方向に向いた延在方向（Ｙ方向に対して角度θで傾斜する方向）に平行に延在し、画素開口部１８の中央に位置している。
共通電極１７は、は、各画素に一つ設けられている。角度θは、平面視でのＹ方向に対する傾きである。共通電極１７の各々の下部においては、断面視、第１絶縁層１１の下部に位置する画素電極２０が設けられている。共通電極１７のＹ方向の中央には、第３コンタクトホール４３Ｈが設けられている。第３コンタクトホール４３Ｈを介して、共通電極１７は、コモン配線３０（導電配線）と接続されている。
なお、本実施形態においては、各画素には１つの共通電極１７が設けられており、第３コンタクトホール４３Ｈの数も各画素において１つである。第１実施形態及び第２実施形態において説明した第１コンタクトホールＬＨ及び第２コンタクトホールＲＨと区別するため、第３実施形態では、共通電極１７とコモン配線３０とが導通するコンタクトホールを第３コンタクトホール４３Ｈと呼称している。角度θは、第２実施形態と同様に、例えば、３°から１５°の角度に設定できる。
【０１５７】
液晶分子は、共通電極１７あるいは画素電極２０が具備される平面に平行に配向され、かつ、その長軸方向は、Ｙ方向に平行に配向されている。共通電極１７と画素電極２０間に印加される液晶駆動電圧により駆動される、いわゆるＦＦＳモードの液晶駆動となる。
タッチセンシングは、タッチセンシング配線３と共通電極１７間の静電容量変化を検知することで行われる。タッチセンシング配線３と共通電極１７は、いずれかをタッチ駆動電極とし、いずれかをタッチ検出電極とすることができる。
【０１５８】
図２９は、タッチセンシング配線３と共通電極１７との距離Ｗ１を示している。換言すれば、この距離Ｗ１は、透明樹脂層１６、カラーフィルタ５１（ＲＧＢ）、図示されていない配向膜、及び液晶層３００を含む空間におけるＺ方向の距離である。この空間には、アクティブ素子、ソース配線、及び画素電極は含まれていない。本実施形態において、距離Ｗ１で示されるこの空間をタッチセンシング空間と呼称する。
図２７に示すようにコモン配線３０とゲート配線１０との距離Ｗ４が確保できるため、ゲート信号のタッチセンシングへの影響を軽減できる。また、図２９に示すように、映像信号が供給されるソース配線３１とタッチセンシング配線３との距離Ｗ２が十分に確保できるため、映像信号に起因するノイズが与えるタッチセンシングへの影響を軽減できる。
【０１５９】
本実施形態の表示装置基板は、液晶層側に、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタ５１（ＲＧＢ）と、ブラックマトリクスＢＭと、ブラックマトリクスＢＭ上に設けられたタッチセンシング配線３とを具備する。なお、バックライトユニットに、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種のＬＥＤを用い、時分割駆動で順次３色を発光させ、液晶を同期させた多色表示の場合は、カラーフィルタ５１を省くことができる。
【０１６０】
本実施形態によれば、Ｙ方向に平行な配向処理方向を施すことで、Ｙ方向において互いに隣接する画素の液晶分子３９において互いに異なる初期配向を付与することができる。また、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６１】
例えば、上述の実施形態に係る液晶表示装置は、種々の応用が可能である。上述の実施形態に係る液晶表示装置が適用可能な電子機器としては、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤ等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、個人認証機器、光通信機器等が挙げられる。上記の各実施形態は、自由に組み合わせて用いることができる。
【０１６２】
本発明に適用可能な液晶駆動方法は、上述した実施形態で述べた液晶駆動方法に限定されない。例えば、以下に記載する液晶駆動方法を用いてもよい。
例えば、アクティブマトリクスでの信号電極（ソース配線）の極性をフレーム反転して液晶を駆動してもよい（例えば、特許第２９８２８７７号公報に記載）。
また、液晶のアクティブマトリクス駆動において、液晶駆動の水平期間毎に、第１の信号線（ソース配線）と第２の信号線と交互に入れ替えてドット反転駆動を行ってもよい（例えば、特開平１１−１０２１７４号公報に記載）。
また、液晶のアクティブマトリクス駆動において、データドライブ（ソース配線）として一画素あたり２本のソース配線を用い、このデータドライブにフレーム毎に極性の異なる画像信号を伝送して水平ライン駆動を行ってもよい（例えば、特開平９−１３４１５２号公報に記載）。
また、液晶のアクティブマトリクス駆動において、走査信号線（ゲート配線）として一画素あたり２本のゲート配線を用いてもよい。この場合、例えば、奇数行の走査信号線と偶数行の走査信号線には、逆極性のデータが書き込まれる。ある表示期間において、隣接する画素の奇数列と偶数列とに、それぞれ逆極性のデータを書き込み、次の表示期間でそれぞれ前の表示期間とは逆極性のデータを書き込んでもよい（例えば、特開平７−１８１９２７号公報に記載）。
上述した液晶駆動方法を本発明に適用する場合、いずれの方法においても、一画素あたりのアクティブ素子（ＴＦＴ）の個数は、１以上、複数であってもよい。本発明には、上記の液晶駆動技術を適用することができる。
【０１６３】
本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【符号の説明】
【０１６４】
３・・・タッチセンシング配線
４・・・第２導電性金属酸化物層（導電性金属酸化物層）
５・・・金属層
６・・・第１導電性金属酸化物層（導電性金属酸化物層）
８・・・黒色層
１０・・・ゲート配線
１１・・・第１絶縁層
１１Ｆ・・・充填部
１１Ｈ・・・貫通孔
１１Ｔ・・・上面
１２・・・第２絶縁層
１２Ｈ・・・貫通孔
１２Ｔ・・・上面
１３・・・第３絶縁層
１３Ａ・・・突起部
１４・・・第４絶縁層
１６・・・透明樹脂層
１７・・・共通電極
１７Ａ・・・電極部
１７Ｂ・・・導電接続部
１７Ｋ・・・壁部
１８・・・画素開口部
２０・・・画素電極
２０Ｋ・・・内壁
２０Ｓ・・・スルーホール
２１・・・透明基板（第１透明基板）
２２・・・透明基板（第２透明基板）
２４・・・ソース電極
２５・・・ゲート電極
２６・・・ドレイン電極
２７・・・チャネル層
２８・・・アクティブ素子
２９・・・コンタクトホール
３０・・・コモン配線（導電配線）
３１・・・ソース配線
３３・・・電気力線
３４・・・端子部
３９・・・液晶分子
４３Ｈ・・・第３コンタクトホール（コンタクトホール）
５１・・・カラーフィルタ
１００・・・表示装置基板
１１０・・・表示部
１２０・・・制御部
１２１・・・映像信号制御部
１２２・・・タッチセンシング制御部
１２３・・・システム制御部
２００・・・アレイ基板
２０６・・・液晶層
２１３・・・透明樹脂層
２１４・・・カラーフィルタ
２１５・・・透明基板
２２１・・・対向電極
２５０・・・液晶表示装置
２５０Ａ・・・液晶表示装置
３００・・・液晶層
ＢＭ・・・ブラックマトリクス
ＢＵ・・・バックライトユニット
Ｗ１７Ａ・・・幅
Ｄ２０Ｓ・・・直径
ＥＬ・・・長さ
Ｈ・・・コンタクトホール
Ｌ・・・光
Ｌ２・・・等電位線
Ｌ３・・・等電位線
ＬＨ・・・左側コンタクトホール（第１コンタクトホール）
ＲＨ・・・右側コンタクトホール（第２コンタクトホール）
ＬＣＤ１・・・液晶表示装置
ＬＣＤ２・・・液晶表示装置
ＬＣＤ３・・・液晶表示装置
Ｐ１７Ａ・・・ピッチ
Ｐａ・・・上部領域
Ｐｂ・・・下部領域
Ｒｕｂ・・・配向処理方向
Ｗ１・・・タッチセンシング配線と共通電極との距離
Ｗ２・・・タッチセンシング配線とソース配線との距離
Ｗ３・・・高さ
Ｗ４・・・タッチセンシング配線とゲート配線との距離
θ・・・角度（画素開口の長手方向Ｙからの傾き）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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2017195339.tif 000037
2017195339.tif 000038
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