CN102472937A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下显示装置:即使是使用铜配线的显示装置,也不妨碍像素的高开口率化,能防止由在显示装置的内面产生的外界光的反射光引起的显示画面的偏色,显示特性优良。本发明的显示装置具有多个像素区域,各像素区域具有含有铜或者其合金的铜配线(220、230)、红色的着色层(310R)以及其它颜色的着色层(320B、330G),反射从上述显示装置的显示面侧入射的入射光的上述铜配线的配线面积在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中小。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置。更详细地,涉及在像素区域内具备铜配线、进行彩色显示的显示装置。
背景技术
在液晶显示装置、有机EL显示器等显示装置的领域,伴随着对分辨率的提高、装置小型化的要求,像素的高精细化正在进展,更强烈地要求提高像素的开口率的技术。
例如,如果是有源矩阵型的液晶显示装置,正在进行SHA(Super High Aperture Ratio:超高开口率)结构的液晶显示面板的开发。SHA结构的液晶显示面板通过在形成于TFT(薄膜晶体管)阵列基板的配线上设置由特殊树脂形成的层间绝缘膜,在该层间绝缘膜上配置像素电极,能实现高开口率化,并且能实现明亮的显示。
在SHA结构的液晶显示面板中,伴随着像素的高精细化容易产生通过配线的信号的延迟,因此要求实现配线的低电阻化,配线材料使用由铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、银(Ag)等低电阻的金属形成的金属配线。因为这些金属配线具有遮光性,所以在SHA结构的液晶显示面板中,为了实现进一步的开口率的提高,在与TFT阵列基板相对配置的彩色滤光片基板中,在能由金属配线遮光的区域未形成遮光部。并且,根据这样的构成,能降低由于贴合的两基板的偏移而产生的开口率的增减。
上述金属配线也具有高的光反射率,因此使用金属配线的显示装置在例如明亮的室内等利用时,有时从显示装置的外部入射到内部的光在金属配线的表面进行反射而对显示特性赋予影响。因此,为了减少这样的外界光的反射光,提出了用更低反射率的膜覆盖配线(例如,参照专利文献1。)、或者在需要遮光的场所设置遮光部的(例如,参照专利文献2。)手法。另外,如果是液晶显示装置,在与TFT阵列基板相对配置的彩色滤光片基板的侧设置遮光部的构成也被广泛应用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开昭58-180053号公报
专利文献2:特开平9-211493号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,在专利文献1记载的方法中,为了进一步用膜覆盖配线,成膜次数增加,制造成本变高。另外,如专利文献2记载的那样,在形成有配线的基板形成遮光部的方法不仅制造工序繁杂,而且妨碍像素的高开口率化。而且,当在彩色滤光片基板侧设置遮光部时,有时由于上述的两基板的贴合的偏移而使像素的开口率产生增减,不适合于如SHA结构的液晶显示面板那样要求高开口率化的显示装置。
在要求高开口率化的显示装置中,在上述金属配线中也要求使用采用铜的配线(下面也称为铜配线。)。这是因为:铜与铝相比是低电阻的材质,电阻率低了约60%的程度,所以能良好地降低上述信号延迟。另外是因为:铜相对于当电流流过时由于电子碰撞而使金属原子移动的电迁移的抗性高,因此难以产生断线,能实现可靠性高的显示装置。
但是,在使用铜配线的显示装置中,如SHA结构的液晶显示面板那样,配线的表面不被遮光部等覆盖的显示装置有时由于上述外界光产生的反射光的影响,在显示画面产生红色的偏色。其理由如下。由铝、钛形成的金属配线在可见光区域(波长380nm~780nm)中具有大致均匀反射率,因此即使在显示装置内产生反射光,仅反射特定颜色的光而在显示画面上产生偏色的情况也少。但是,铜配线相对于长波长(600nm~780nm)侧的光具有高反射率,具有这样的波长的光是带红色的光,因此在显示画面上容易产生红色的偏色。
这样,在使用铜配线的液晶显示面板中,在维持像素的高开口率化并且抑制显示画面上的偏色的方面具有问题。
本发明是鉴于上述现状而完成的,其目的在于提供如下显示装置:其即使是使用铜配线的显示装置,也不妨碍像素的高开口率化,能防止由在显示装置的内表面产生的外界光的反射光引起的显示画面的偏色,显示特性优良。
用于解决问题的方案
本发明人对使用铜配线的显示装置进行各种研究的结果是,关注于:外界光在配线的表面反射,由此在显示画面产生红色的偏色。并且发现:该现象因为铜相对于长波长侧的光具有高反射率而产生,并且也受到设于显示装置的红色的着色层对于长波长侧的光具有高透射率的影响,并发现:对于反射外界光的铜配线的配线面积,通过使具有红色的着色层的像素中的配线面积比具有其它颜色的着色层的像素中的配线面积小,减少显示画面的偏色,得到显示特性良好的显示装置,想到能很好地解决上述问题,达成了本发明。
即,本发明是显示装置,其具有多个像素区域,各像素区域具有含有铜或者其合金的铜配线、红色的着色层以及其它颜色的着色层,反射从上述显示装置的显示面侧入射的入射光的上述铜配线的配线面积在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中小。
在本发明中,铜配线是在显示面侧包含由铜或者其合金形成的层的配线。作为铜的合金,可列举铜和镁(Mg)的合金、铜和锰(Mn)的合金等,优选镁、锰的含有率是几%至50%以下。另外,也能应用在由Cu形成的层上层叠有由氧化铜(CuO)、氮化铜(CuN)形成的层的层叠膜,在这样的情况下,外界光的反射在由CuO、CuN形成的层的表面产生。另外,铜配线可以形成于包括金(Au)、铂(Pt)等功函数高的金属的层的显示面侧。而且,可以是如下构成:在铜配线的显示面侧层叠有包括ITO(Indium-Tin-Oxide:铟锡氧化物)、IZO(Indium-Zinc-Oxide:铟锌氧化物)、IDIXO(氧化铟-铟锌氧化物;In2O3(ZnO)n)、SnO2等透明导电材料这样的光透射率高的导电性材料的层。
着色层用于进行彩色显示,在本发明中,如果包含红色的着色层,则其它颜色没有特别限定。一般,显示装置具有红、绿、蓝中的至少三种颜色的着色层,各着色层通过使具有规定的波长的可见光透射而能实现彩色显示。具体地,红色的着色层容易透射波长约620nm以上680nm以下的光,绿色的着色层容易透射波长约520nm以上580nm以下的光,蓝色的着色层容易透射波长约420nm以上480nm以下的光。
此外,在本发明中,显示画面的偏色不仅是在装置处于点亮状态时的黑显示时产生的偏色,也包含由于装置未点亮的状态下的映入而产生的偏色。由于能减少这样的偏色,从而能实现在感觉上得到确实感的黑显示。另外,所谓装置未点亮的状态是指:例如,如果是液晶显示装置,则背光源未点亮、液晶显示面板也未驱动的仅放置的状态。
在本发明中,所谓配线面积是指:能反射从显示装置的显示面侧入射的入射光使其向显示装置的外部出射的铜配线的面积。配线面积构成为在具有红色的着色层的像素区域(下面也称为红色的像素区域。)中比在具有除红色以外的着色层的像素区域(下面也称为其它颜色的像素区域。)中小。其它颜色的像素区域中的配线面积按每种颜色既可以相同也可以不同,但比红色的像素区域中的配线面积大。通过具有这样的构成,能减少在红色的像素区域产生的反射光的光量,并且能减少透射过红色的着色层的反射光的光量,因此能良好地减少显示画面中的红色的偏色。另外,在其它颜色的像素区域中,即使在铜配线的表面产生外界光的反射,因为该反射光为长波长而难以透射过着色层,因此,也难以产生显示画面中的红色的偏色。
作为本发明的一方式列举如下显示装置:上述像素区域在比上述铜配线靠显示面侧还具备对上述入射光进行遮光的遮光部,从法线方向观看显示面时与上述遮光部不重叠的上述铜配线的配线面积在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中小。但是,设置遮光部也会妨碍像素的高开口率化,因此优选遮光部尽量少。
另外,对于上述配线面积,当将具有其它颜色的着色层的像素区域中的上述配线面积设为1时,如果具有红色的着色层的像素区域中的上述配线面积为0.6~0.8的比例则能减少色差的偏差,因此更优选。
另外,作为本发明的其它方式列举如下构成:上述铜配线的平均宽度在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中窄。根据该构成也能与上述同样地减小红色的像素区域中的配线面积。
在本发明中列举如下构成:上述显示装置具备:阵列基板,其形成有上述铜配线;以及彩色滤光片基板,其形成有上述着色层和上述遮光部。具体地,列举上述铜配线是上述阵列基板具备的像素驱动用配线。作为这样的铜配线,例如可列举上述铜配线是保持电容配线、上述铜配线是栅极配线。
作为本发明的显示装置的构成,只要必须形成这样的构成要素,则其它构成要素没有特别限定。
上述的各方式可以在不脱离本发明的宗旨的范围内适当组合。
发明效果
根据本发明的显示装置,即使是使用铜配线的显示装置,也能不妨碍像素的高开口率化而抑制由于在显示装置的内面产生的外界光的反射光引起的显示画面的偏色,能实现显示特性良好的显示装置。
附图说明
图1是示出实施方式1的液晶显示装置的像素的构成的平面示意图。
图2是沿图1的A-B线的截面示意图。
图3是示出实施方式1的TFT阵列基板的构成的平面示意图。
图4是示出各颜色的彩色滤光片层中的光的波长和光的透射率的关系的坐标图。
图5是示出构成配线的每种金属的光的波长和光的反射率的关系的坐标图。
图6是示出实施方式1中具有与图1不同的遮光部的像素的构成的平面示意图。
图7是示出实施例1的铜配线和铝配线的色相的坐标图。
图8是示出实施例1的配线面积比和色差的关系的坐标图。
图9是示出比较例1的液晶显示装置的像素的构成的平面示意图。
图10示出比较例1的液晶显示装置的像素的构成,是示出沿图9的A-B线的截面示意图。
图11是示出实施方式2的液晶显示装置的像素的构成的平面示意图。
图12是示出实施方式3的液晶显示装置的像素的构成的平面示意图。
具体实施方式
下面揭示实施方式,参照附图更详细地说明本发明,本发明并不仅限于这些实施方式。
实施方式1
在本实施方式中,是具备红(R)、蓝(B)、绿(G)三种颜色的彩色滤光片(CF)层的液晶显示装置,使用图1~图6对利用遮光部调节铜配线的面积的方式进行说明。
图1是示出实施方式1的液晶显示装置的像素的构成的平面示意图,图2是沿图1的A-B线的截面示意图。图3是示出TFT阵列基板的构成的平面示意图,图4是示出各颜色的彩色滤光片层中的光的波长和光的透射率的关系的坐标图。图5是示出构成配线的每种金属的光的波长和光的反射率的关系的坐标图。图6是示出具有与图1不同的遮光部的像素的构成的平面示意图。
如图1、图2所示,液晶显示装置100具有:TFT阵列基板110,其具有含有铜或者其合金的铜配线;作为相对基板的CF基板120,其与TFT阵列基板110相对地配置;以及液晶层130,其夹持在两基板之间。此外,液晶显示装置100所具备的光源、框体等各种部件在此省略。
TFT阵列基板110具有配置于玻璃基板111的主面上的像素驱动用的铜配线200。如图3所示,铜配线200是源极线210、栅极线220以及辅助电容配线(Cs配线)230。源极线210和栅极线220在玻璃基板111的主面上配置成格子状,Cs配线230在相邻的栅极线220之间平行配置。在由源极线210和栅极线220划分的多个像素区域,在源极线210和栅极线220的交点附近形成有作为开关元件的TFT250。
CF基板120在玻璃基板121的主面上按每个像素区域配置有红(R)的CF层310R、蓝(B)的CF层320B以及绿(G)的CF层330G,各CF层310R、320B、330G之间由被称为黑矩阵的遮光部400隔开。
如上所述构成的液晶显示装置100如图2中箭头C所示,荧光灯等的外界光从显示面侧通过CF层310R、320B、330G入射到装置内。接着,通过液晶层130,由铜配线200的表面反射。反射光再次通过液晶层130,通过CF层310R、320B、330G向外部出射。
这样,入射光2次通过CF层310R、320B、330G,因此大大受到CF层310R、320B、330G的影响。如图4所示,CF层310R、320B、330G分别具有不同的光的透射率。具体地,CF层310R容易透射波长约620nm以上680nm以下的光,CF层330G容易透射波长约520nm以上580nm以下的光,CF层320B容易透射波长约420nm以上480nm以下的光。
另外,铜配线200示出与如铝、钛的金属材料不同的反射特性。如图5所示,铜配线200对于约340nm~540nm的波长的反射率低,在约540nm~590nm的范围内反射率逐渐变高,对于超过600nm的波长的反射率变高。即,在铜配线200的表面容易反射长波长侧的光、即带红色的光。与此相对,由铝、钛形成的配线从短波长侧直至长波长侧示出大致一定的反射率,因此并非反射特定颜色的光。
因此,因为CF层310R、320B、330G具有的特性和铜配线200具有的特性,在具有CF层310R的像素区域(下面也称为红色的像素区域R。),CF层310R容易透射长波长侧的光,透射的光容易在铜配线200的表面反射,而且反射光透射CF层310R,容易向装置的外部出射,由此,容易在画面上产生红色的着色。
在铜配线200的表面产生的反射光在当从法线方向观看显示面时与遮光部400不重叠的铜配线200的表面产生。如果是图1所示的液晶显示装置100,则源极线210全部被遮光部400覆盖,因此在栅极线220和Cs配线230的与遮光部400不重叠的铜配线200的表面产生。
在此,在本实施方式中构成为:反射外界光的铜配线的配线面积在红色的像素区域R中比具有CF层320B、330G的像素区域(下面也称为蓝色的像素区域B、绿色的像素区域G。)更小。
具体地,在从法线方向观看显示面时与平均宽度宽的栅极线220重叠的区域设置遮光部410来调整铜配线200的配线面积。遮光部410设于在CF基板120形成的相邻的遮光部400之间。这样,能以简单构成,使从法线方向观看显示面时铜配线200的配线面积在红色的像素区域R中比在蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中小。
另外,作为调整铜配线200的配线面积的遮光部410,可以如图6所示的液晶显示装置210那样设为如下构成:缩短设于红色的像素区域R的遮光部420的长度,使其面积比图1所示的遮光部410的面积小,并且在蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中还设置当从法线方向观看显示面时与栅极线220的一部分重叠的遮光部430。根据这样的构成,也能使红色的像素区域R中的配线面积比蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G小,能减少显示画面的偏色。
下面列举具体例对本实施方式进行说明。
实施例1
在本实施例中,作为图1所示的液晶显示装置100,使用53时的液晶显示装置。分辨率设为全高清晰的分辨率(横1920×纵1080),像素间距设为600μm×200μm。另外,将栅极线220的平均宽度d1设为30μm,将Cs配线230的平均宽度d2设为15μm。此外,在红色的像素区域R中,将覆盖栅极线220的遮光部410的平均宽度设为16.5μm。
由此,蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的配线面积为与遮光部400不重叠的栅极线220的配线面积(200μm×30μm=6000μm2)和Cs配线230的配线面积(200μm×15μm=3000μm2)之和,因此为9000μm2
另一方面,在红色的像素区域R中,在与栅极线220的一部分重叠的位置设有遮光部410,因此与蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G相比,遮光部增加13μm×200μm=2600μm2。由此,与遮光部400、410不重叠的铜配线200的配线面积成为6400μm2(9000μm2-2600μm2=6400μm2)。
根据上述结果,各像素区域中的铜配线200的配线面积之比为G∶B∶R=1∶1∶0.7。另外,目视液晶显示装置100的显示画面进行观察的结果是,不能识别红色的偏色。
另外,对于得到的液晶显示装置100的色相(CIE-y、CIE-x),和与本实施例同样的构成但配线由铝形成的液晶显示装置的色相进行比较。对于使用铝配线的液晶显示装置,使各像素区域中的铜配线200的配线面积之比按G∶B∶R=1∶1∶0.5~G∶B∶R=1∶1∶1变化,测定6个点。图7示出得到的测定结果。
图7是示出本实施例的铜配线和铝配线的色相的坐标图。在该坐标图中,CIE-x轴示出:值越小蓝色越浓,值越大红色越浓。另外,CIE-y轴示出:值越小绿色越浓,值越大蓝色越浓。
由图7所示的测定结果可确认如下情况:对于本实施例的液晶显示装置100,当将各像素区域中铜配线200的配线面积之比设为G∶B∶R=1∶1∶0.6~G∶B∶R=1∶1∶0.7时,得到接近于使用铝配线的液晶显示装置的反射光的颜色。
另外,对于上述的液晶显示装置100,针对使各像素区域中的铜配线200的配线面积之比按G∶B∶R=1∶1∶0.5~G∶B∶R=1∶1∶1变化时的色差(ΔEa*b*)测定6个点。图8示出得到的测定结果。
图8是示出本实施例的液晶显示装置100中的配线面积比和色差的关系的坐标图。如该坐标图所示,当红色的像素区域R中的铜配线200的配线面积相对于蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的铜配线200的配线面积的比为0.7时,色差为最小值。并且,色差处于0.6~0.8的范围的液晶显示装置100可抑制由反射光引起的显示画面的红色的偏色,得到良好的显示特性。
另外,色差为0.7时的液晶显示装置100例如在如起居室那样具有外界光的明亮场所中特别是黑显示时可抑制红色的偏色,能感到确实的黑色,外观性也优良。
此外,在图8中,当各像素区域中的铜配线200的配线面积之比为1、即G∶B∶R=1∶1∶1时,色差变大。该构成相当于本实施例的比较例1。使用图9和图10对该比较例1进行说明。
比较例1
图9和图10示出比较例1的液晶显示装置的像素的构成,图9是平面示意图,图10是沿图9的A-B线的截面示意图。在比较例1中,未不进行铜配线的配线面积调整的液晶显示装置500进行说明。
如图9、图10所示,从法线方向观看显示面时,在具有CF层330G、320B、310R的像素区域中,铜配线200的配线面积均相等,因此如上所述,由于在红色的像素区域R中产生的反射光,在显示画面上产生红色的偏色。这也被如下情况证实:在图7所示的坐标图中,铜配线200的配线面积比为G∶B∶R=1∶1∶1时的色相(CIE-x)的数值大,色相为红色侧。
实施方式2
在上述实施方式中,设置从法线方向观看显示面时与栅极线220重叠的遮光部来调整红色的像素区域R中的配线面积,但在本实施方式中,通过设置与Cs配线230重叠的遮光部来调整配线面积。
图11是示出本实施方式的液晶显示装置300的像素的构成的平面示意图。在图11中,在与红色的像素区域R中的铜配线中的Cs配线230重叠的位置设有遮光部440。
根据这样的构成,红色的像素区域R中的铜配线的配线面积也比蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的铜配线200的配线面积小,因此得到与上述实施方式1同样的效果。另外,可以在本实施方式的构成的基础上,还加入实施方式1的构成。即,可以在与Cs配线230和栅极线220两者重叠的位置设置遮光部。
此外,在上述各实施方式中,列举了在从法线方向观看显示面时与像素驱动用的铜配线200重叠的位置设置遮光部的例子进行说明,但本发明不限于此,在除像素驱动用的铜配线200以外也具有铜配线的情况下,可以通过在与该铜配线重叠的位置设置遮光部来调整配线面积。
实施方式3
在上述各实施方式中,在红色的像素区域R中通过设置与铜配线200重叠的遮光部而调整配线面积,但在本实施方式中,通过使铜配线200的形状变化来调整配线面积。
图12是示出本实施方式的液晶显示装置400的像素的构成的平面示意图。在图12中,红色的像素区域R中的铜配线中的栅极线220a的平均宽度d3比蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的栅极线220的平均宽度d1窄。栅极线220a的平均宽度d3没有特别限定。
由此,红色的像素区域R中的铜配线的配线面积比其它的蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的铜配线的配线面积小,根据这样的构成,也能减少红色的像素区域R的反射光,因此能抑制向显示画面上的偏色。
另外,对于栅极线220a的平均宽度d3,在使栅极线220形成图案时仅改变掩模图案,能容易调整其宽度。另外,由于缩窄配线宽度,会提高电阻值,但如上所述,铜与铝、钛等相比是电阻极低的材料,因此不会产生由信号的响应延迟引起的亮度的偏差等,能改善显示画面的偏色。而且,在本实施方式的构成中,不必增加遮光部,因此能实现像素的高开口率化。
在本实施方式中也与上述各实施方式同样,对于铜配线200的配线面积,优选当将蓝色的像素区域B和绿色的像素区域G中的铜配线的配线面积设为1时,红色的像素区域R中的配线面积为0.6~0.8的比例。
另外,在红色的像素区域R中,作为为了减小铜配线200的配线面积而缩窄配线宽度的构成,不限于使栅极线220a的配线宽度变细,也可以使源极线210和/或Cs配线230的配线宽度变细。
另外,也能将本实施方式的构成和上述实施方式1、2的构成组合,在红色的像素区域R中减小铜配线200的配线面积。
此外,在上述各实施方式中,举例说明了具备红(R)、蓝(B)、绿(G)三种颜色的彩色滤光片层的液晶显示装置,但本发明不限于此,只要是至少包含红(R)的2种颜色以上的彩色滤光片层就能应用。作为一例,可列举具备红(R)、蓝(B)、绿(G)、黄色(Y)四种颜色的彩色滤光片层的液晶显示装置。
另外,在上述各实施方式中,举例说明了液晶显示装置,但本发明不限于此,也能应用于使用铜配线的有机EL显示装置、等离子体显示装置、场致发射显示装置等。
上述的实施方式中的各方式可以在不脱离本发明的宗旨的范围内适当组合。
此外,本申请以在2009年8月20日申请的日本专利申请2009-191330号作为基础,基于巴黎公约乃至进入国的法规要求优先权。该申请的内容的全部编入到本申请中作为参照。
附图标记说明
100、210、300、500  液晶显示装置
111、121  玻璃基板
110  TFT阵列基板
120  CF基板
130  液晶层
200  铜配线
210  源极线
220、220a  栅极线
230  Cs配线
250  TFT
310R、320B、330G  CF层
400、410、420、430、440  遮光部

Claims (8)

1.一种显示装置,其特征在于,
具有多个像素区域,
各像素区域具有含有铜或者其合金的铜配线、红色的着色层以及其它颜色的着色层,
反射从该显示装置的显示面侧入射的入射光的该铜配线的配线面积在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中小。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,
上述像素区域在比上述铜配线靠显示面侧还具备对上述入射光进行遮光的遮光部,
从法线方向观看显示面时与该遮光部不重叠的上述铜配线的配线面积在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中小。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,
上述铜配线的平均宽度在具有红色的着色层的像素区域中比在具有其它颜色的着色层的像素区域中窄。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的显示装置,其特征在于,
对于上述配线面积,当将具有其它颜色的着色层的像素区域中的该配线面积设为1时,具有红色的着色层的像素区域中的该配线面积为0.6~0.8的比例。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的显示装置,其特征在于,
上述显示装置具备:阵列基板,其形成有上述铜配线;以及彩色滤光片基板,其形成有上述着色层和上述遮光部。
6.根据权利要求5所述的显示装置,其特征在于,
上述铜配线是上述阵列基板具备的像素驱动用配线。
7.根据权利要求6所述的显示装置,其特征在于,
上述铜配线是保持电容配线。
8.根据权利要求6所述的显示装置,其特征在于,
上述铜配线是栅极配线。
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