CN106605169A - 液晶显示装置以及显示装置用基板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶显示装置,具有:对置基板(100),具备第1透明基板(10)、具有黑色层(1)与第1金属层(2)的层叠构造的第1布线层(3)及多个端子部(11);液晶层(30);以及阵列基板(200),具有第2透明基板(20)、有源元件(51)、由第2金属层形成的第2布线层(23)及遮光图案(59),在对置基板(100)依次层叠第1布线层(3)、黑矩阵(4)及第1透明树脂层(6),黑矩阵(4)的线宽比第1布线层(3)的线宽(M1W)大,以将第1布线层(3)的图案包含在内的方式重叠于第1布线层(3),有源元件(51)隔着第1绝缘层被遮光图案(59)覆盖,通过检测在第1布线层(3)与第2布线层(23)之间产生的静电容的变化来进行触摸感测。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置,能够改善视觉确认性,并且具备低电阻的布线图案,且能够减少有源元件所产生的噪声。本发明涉及将静电容方式触摸感测功能内置于液晶单元内的、被称作内嵌(in-cell)的液晶显示装置。
背景技术
一般已知有在设置于智能手机或者平板等便携式设备的显示装置的显示面配置触摸面板的结构。触摸面板被用作检测手指或者指示器等与触摸面板的接触的输入机构。关于触摸面板中的对手指或者指示器等的位置的检测,主流的是通过检测触摸面板与手指或者指示器等的接触所产生的静电容的变化来进行检测的方式。
然而,将触摸面板设置于显示装置的构造会导致显示装置整体的厚度或者重量的增加,因此,可以说显示装置的构造中触摸面板是额外的部件。为了使具备触摸面板的显示装置轻量化,已知使用主要利用了有机膜的触摸面板,但即使是这种触摸面板的情况下,也难以避免显示装置整体的厚度的增加。而且,在显示装置具备上述触摸面板以及高精细像素的情况下,存在难以向触摸面板进行所需的输入(例如,笔输入)这一缺点。
具体来说,在显示装置具备300ppi(pixel per inch,每英寸像素)、进而400ppi以上的高精细像素的情况下,像素间距为10~30μm前后。这样,在显示装置具备上述触摸面板以及高精细像素的情况下,不仅是较多的触摸面板不能耐受笔的笔压,还存在难以实现充分应对了显示装置的高精细化的触摸面板的分辨率这一问题。因此,要求触摸面板中的触摸感测技术的高度化。
近年来,正在开发有不使用触摸面板、而是使液晶单元内或显示装置具有触摸感测功能的、被称作“内嵌”的触摸感测技术的(以下,称作内嵌显示装置)。
作为上述的显示装置的结构,一般已知有设置了规则地排列有多个着色层的滤色器基板、以及内设有TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)等有源元件的阵列基板的结构。
在内嵌显示装置中,尝试了对滤色器基板以及阵列基板中的某一方、或者滤色器基板以及阵列基板这双方设有一组触摸感测电极群的内嵌构造。根据该构造,通过检测触在摸感测电极群间产生的静电容的变化,能够实现检测手指或者指示器等的输入位置的触摸感测功能。
另外,在智能手机或者平板等便携式设备用途的液晶显示装置中,一般来说使用了利用在设置于阵列基板的像素电极与共用电极之间产生的边缘电场、使水平取向的液晶在横向电场方向上驱动的方式。该方式被称作FFS方式(Fringe Field Switching,边缘场开关)或IPS方式(In-Plane Switching,平面转换),相比于在纵向电场方向上使液晶驱动的方式(纵向电场方式),具有能够确保较宽的视场角这一特征。利用FFS方式的液晶显示装置的阵列基板所设置的像素电极的图案是梳齿状或具有狭缝的多个条状图案。在像素电极的下部配设有共用电极。
另外,作为以往的显示装置或者触摸面板,例如已知有专利文献1~5所记载的显示装置或者触摸面板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开平7-36017号公报
专利文献2:日本国特表2013-540331号公报
专利文献3:日本国特开2013-242432号公报
专利文献4:日本国特开2014-109904号公报
专利文献5:日本国特表2009-540375号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1公开了在具备作为对置电极而具有透明导电膜的绝缘性基板、液晶、以及有源元件基板的结构中,经由绝缘膜在上述绝缘性基板上正交的两组电极群。两组电极群如实施例或者图1所示那样构成,在利用了静电容结合方式的笔输入中使用。
然而,一般来说在使用透明导电膜作为对置电极的液晶显示装置中,多数的液晶显示装置通过纵向电场使液晶驱动,存在视场角较窄的问题。若考虑专利文献1的图1或者图3所示的像素电极形状,则能够推测专利文献1所公开的液晶显示装置为纵向电场方式。关于专利文献1的更重要的要点是,如段落[0020]所记载,从进行笔输入的输入面产生的输入信号将会被对置电极屏蔽。因此,即使在有源元件基板(阵列基板)形成有触摸感测用途的电极群,也难以确保触摸感测所需的足够的灵敏度。除此之外,在专利文献1所公开的技术中,未考虑对因外光或者从背光灯单元入射到装置内的入射光而在有源元件产生的噪声进行抑制的技术。由Al或者Cr等金属形成的触摸感测用电极将从背光灯单元出射的出射光反射,因此光容易向TFT等有源元件入射。TFT等有源元件受到入射光带来的影响,给显示带来较大的负面影响。而在专利文献1中中几乎未考虑到这种从由Al或者Cr等金属形成的电极群产生的反射光所引起的负面影响。
专利文献2公开了一种层叠有全反射率较低的吸光层与导电层的结构,而且公开了触摸面板(例如,专利文献2的权利要求25等)。然而,专利文献2未考虑到向液晶单元内组装一组触摸感测电极的内嵌技术,除此之外,未给出使触摸感测电极与滤色器一体化的启示。例如,在专利文献2的段落[0071]、[0096]以及实验例2中,例示了铝作为导电性图案(或导电层)的材料。在红色像素、绿色像素、蓝色像素、或者黑矩阵的制造工序中采用使用了碱性显影液的光刻的方法,而铝的金属布线容易被碱性显影液腐蚀,难以形成滤色器。例如,在专利文献2的权利要求14中,规定了在与基材接触的面的相反侧面具备吸光层的结构中的全反射率为3%以下。但是,在实验例1~7中,全反射率的测定波长为550nm。另外,如专利文献2的图11、图16、或者图18所公开,未具体公开在可见区400nm~700nm的光的波段实现3%以下的全反射率的结构。例如,由于图18的反射率在400nm~500nm的蓝色的区域的反射率较大,因此吸光层的颜色不会被观察为黑色,而会被观察为蓝色,视觉确认性降低。
在专利文献2的权利要求24或者实验例3中,公开了形成导电层的金属为铜(Cu)。但是,在将无碱性玻璃等玻璃、或者表面为树脂的基板用作基材的情况下,存在不可充分地获得基材相对于铜、铜氧化物、或铜酸氮化物的紧贴性这一问题。例如,在基材上利用这些材料形成铜膜,在铜膜上附着透明胶纸(Cellotape,注册商标)等,存在当剥离了透明胶纸时铜膜会被从基材上简单地剥离这种实用上的问题。因此,专利文献2未公开在将包含铜的导电层形成在基材上的结构中用来改善紧贴性的具体的技术。专利文献2公开了一种关于外设的触摸面板的技术。专利文献2公开了一种在显示装置内组装有触摸感测功能的内嵌构造。然而,未对抑制因从装置的外部向内部入射的外光导致在有源元件产生的噪声、或因从背光灯单元向装置内入射的入射光或者反射光导致在有源元件产生的噪声给出启示。
专利文献3公开了具备利用了静电容方式的接触传感器的液晶显示装置,该接触传感器为,在使像素电极间分离的边界区域形成第1电极,在与上述边界区域对置的区域形成第2电极,使这些电极中一个电极作为驱动电极发挥功能,使另一个电极作为检测电极发挥功能。另外,在专利文献3的段落[0050]中公开了使用金属形成检测电极。然而,如专利文献3所公开,在由金属形成检测电极等的构造中,未考虑抑制因从装置的外部向内部入射的外光导致在有源元件产生的噪声、或因从背光灯单元向装置内入射的入射光或者反射光导致在有源元件产生的噪声。在实现300ppi等高精细像素那样的液晶显示的高精细化中,为了确保像素的开口率而黑矩阵的线宽变细,因此,向有源元件入射的入射光或者反射光给显示品质带来的影响变大。在显示装置中的高精细化中,像素尺寸也变小,背光灯单元的亮度随之变高。特别是,需要避免从由金属形成的检测电极或者驱动电极反射的光入射到有源元件、以及作为有源元件的沟道层而被使用的半导体层向像素开口部露出。
例如,专利文献3的图7所示的TFT46的右侧端部相对于外光或者从背光灯单元向装置内入射的入射光而露出,倾斜光入射到作为沟道部的半导体48。在这样的结构中,可以想到对显示品质的负面影响。在专利文献3中,在实施方式中公开了IPS方式。在液晶分子在基板面上水平地旋转的IPS方式或者FFS方式这样的液晶驱动方式中,液晶分子的旋转动作所传播的距离较长。因此,在对液晶层施加了驱动电压的情况下,液晶分子的旋转动作所引起的影响会波及到未被施加驱动电压的相邻像素,在相邻像素的端部产生漏光。由于这样的理由,在使用了IPS方式或者FFS方式的液晶显示的观点中,存在容易产生在驱动对象的像素的颜色中混入相邻像素的颜色的混色的问题。特别是,这种混色的产生在实现300ppi以上的高精细像素的那种液晶显示的高精细化中成为较大的问题。如专利文献3的段落[0057]所记载,在玻璃基板面形成黑矩阵之后形成滤色器的结构中,难以消除该混色产生的问题。
在专利文献4中,公开了沿着用于使TFT驱动的信号线所延伸的方向使用金属布线等形成驱动电极的技术。专利文献4的主要部分与专利文献1类似。在专利文献4所公开的技术中,在利用金属布线形成了触摸检测电极或驱动电极等的构造中,未考虑对因外光、从背光灯单元向装置内入射的入射光、或者反射光而在有源元件产生的噪声进行抑制。在实现300ppi等高精细像素的那种液晶显示的高精细化中,为了确保像素的开口率而黑矩阵的线宽变细,因此,向有源元件入射的入射光或者反射光对显示品质带来的影响变大。在显示装置中的高精细化,像素尺寸也变小,背光灯单元的亮度随之而变高。特别是,未考虑到因从由金属形成的检测电极或者驱动电极反射的光向有源元件入射而导致的画质的降低。
在专利文献4中,公开了利用了FFS方式或者IPS方式的液晶驱动的多个实施方式。例如,在图20、图21、图22中,驱动电极COML作为段落[0051]所记载的液晶显示设备的共用电极发挥功能,并且也作为触摸检测的驱动电极发挥功能。此时,在检测电极TDL与驱动电极COML之间,在其厚度方向上较多地包含有如像素信号线SGL、扫描信号线GCL、像素电极22等这样的、会对触摸检测产生噪声的产生源,因此不能说是优选的结构。除此之外,如专利文献4的图20~图22、还有图9、图23所示,在检测电极TDL与驱动电极COML之间存在具有厚度的玻璃基板31,因此具有与检测电极TDL与驱动电极COML之间的触摸检测相关的静电容变小这一问题。因此,在这样的构造中,容易拾取浮游的噪声,并且,在能够检测的静电容较小的情况下,触摸检测的精度下降。
此外,在专利文献4的相当于图9的实施方式1中,如专利文献4的段落[0045]所公开,公开了通过VA方式(Vertical Alignment)以及ECB方式(Electrically ControlledBirefringence)驱动的液晶层6,而且,驱动电极COML配设于对置基板3。根据这样的公开,能够判断出专利文献4公开了未使用利用了FFS方式或者IPS方式的横向电场方式、而是使用了纵向电场方式的液晶显示装置。关于利用了作为纵向电场方式被知晓的VA方式以及ECB方式的液晶显示装置,若与利用了FFS方式或者IPS方式这样的横向电场方式的液晶显示装置相比较,则如上述那样具有倾斜视觉确认性较差这一特性。而且,在专利文献4的公开中,未提出为了提高视觉确认性而用黑色层以及黑矩阵夹持驱动电极COML等的金属布线的结构。
在专利文献5中,如专利文献5的权利要求1~权利要求3、权利要求33、权利要求45、权利要求60等所记载,提出了在作为第1基板的TFT板的与第2基板对置的面上配置至少一个触摸感测要素的结构。在专利文献5的权利要求4中,记载了设有配置于黑矩阵的背面的多个金属触摸感知电极的结构。
然而,在专利文献5中,未考虑液晶显示装置的最佳化,特别是未考虑透射率。另外,未考虑与触摸感测时的噪声减少相关的技术,而且,未考虑观察者观察液晶显示装置的情况下的视觉确认性的改善。
除此之外,关于配置于黑矩阵背面的多个金属触摸感知电极,未记载详细黑矩阵的图案和多个金属触摸感知电极的图案。在专利文献5的图57或者图72中,能够判断黑矩阵与由附图标记M1表示的金属等的图案的大小不同。在专利文献5中,未公开以相同的线宽形成黑矩阵以及金属等的图案的技术。例如,未具体地公开具备300ppi以上的像素的液晶显示装置的高精细化的技术。
另外,在专利文献5中几乎未公开对由附图标记M1表示的金属等的图案和触摸感测所使用的ITO等的对置电极之间的静电容进行保持的方法、以及触摸感测时的噪声降低或S/N比的提高所用的具体对策。而且,在专利文献5中未考虑到例如在图36所示的结构中对从ITO或者金属BM反射的光向观察者的眼入射的情况进行防止技术,或者降低图57所示的黑矩阵的反射率而实现低反射率这种视觉确认性改善的技术。也未考虑图57的附图标记M1的液晶所反射的反射光(液晶单元内的再反射)。如图57或者图58所示,黑矩阵的线宽比M1(金属1)的线宽宽。然而,在通常的光刻工序中,需要允许约±2μm的对准精度,一般难以相等地形成黑矩阵与M1的线宽。
在专利文献5的[0150]段落中记载有60fps这一显示器·帧更新速率和120fps的触摸扫描速率。然而,以120fps的触摸扫描速率进行的触摸感测扫描在60fps的显示器·帧更新速率内包含两次(120fps是60fps的两倍)。因此,在60fps的显示器·帧被更新时,与显示有关的噪声在该时刻被拾取。作为容易拾取液晶驱动的噪声的显示器·帧更新速率的整数倍的触摸扫描速率不为优选。出于用于作为液晶显示装置发挥功能的透射率、观察者的视觉确认性、触摸感测时的噪声降低、S/N比的观点,专利文献5具有较多的问题。
接下来,紧接着说明利用了FFS方式的液晶显示装置中容易产生的另一课题。图17是示意性表示利用了FFS方式的液晶显示装置的剖面图。如图17所示,在利用了FFS方式的液晶显示装置中,作为用于进行液晶驱动的电极,通常经由绝缘膜在阵列基板200上形成有梳齿状电极的像素电极21和共用电极22。为了不降低像素的开口率,使像素电极21以及共用电极12分别为由被称作ITO(Indium Tin Oxide)等的材料形成的透明电极。液晶层30的液晶分子通过在像素电极21与共用电极22之间产生的边缘电场被驱动。另外,在液晶层与滤色器16之间设有绝缘层6。在具备这种结构的显示装置用基板100中,在像素电极21与共用电极22之间形成的等电位线42由于滤色器16等为绝缘体,所以如图17所示那样大体上相对于显示装置用基板的面沿垂直方向延伸。如果等电位线42的形状无较大的畸变,则在液晶层30的基板面水平地取向的液晶分子就能够相对于与液晶层30的厚度方向正交的方向(水平方向)均匀且平行地旋转,且确保较高的透射率。
图18是示意地表示利用了FFS方式的液晶显示装置的剖面图,例如,示出了在透明基板10上设有滤色器16、在滤色器16上设有绝缘层6、在绝缘层6上设有透明电极17、且液晶层30位于透明电极17上的液晶显示装置。
图19是示意地表示利用了FFS方式的液晶显示装置的剖面图,例如,示出了在透明基板10上设有透明电极17、在透明电极17上设有滤色器16、在滤色器16上设有绝缘层6且液晶层30位于绝缘层6上的液晶显示装置。
在图18以及图19中,示出了利用作为导电膜的透明电极17使等电位线约束在液晶显示装置的内部的状况。特别是,在图18中,在与液晶层30相邻的位置设有透明电极17,在液晶层30内,等电位线变形,液晶分子的动作或者取向状态的变化变得不均匀。因此,液晶层30的液晶分子未对齐为相同的方向,光的透射率大大降低。
如专利文献3的图7或者图8所示,检测电极36配置于作为距液晶层60较远的位置的外侧的理由是,若将作为导电体的检测电极36配设于接近液晶层60的位置,则给液晶显示装置的透射率带来负面影响的可能性较高。
另外,由于有源元件(TFT)的信号线(源极布线)在显示动作的期间持续地将影像信号输送到有源元件,因此必然会在源极布线的周围产生附随着影像信号的供给而产生的噪声。因此,例如在专利文献3的图3~图6中,驱动电极48或者检测电极的布线被配设为与影像信号线Px重叠的网形的矩阵状,因此具有与影像信号线Px重叠的图案形状的构造容易拾取噪声。
此外,虽然在专利文献3的段落[0033]中记载了“也能够设为分时”,但在触摸感测驱动中,优选的是不受液晶驱动频率左右、且以比液晶驱动高的频率进行高速驱动。
在有源元件(TFT)中,需要考虑防止光向有源元件的沟道部的入射的对策、或者使开路漏电流减少的对策。其理由是,由于光入射或者开路漏电流,有时会导致驱动信号泄漏到未驱动的像素中,由于串扰或者闪烁等导致显示画质容易降低。在具备300ppi(pixelper inch)、进而400ppi以上的高精细像素的显示装置中,要求黑色矩阵等的细线化或者与有源元件连接的布线的细线化。因此,必须对防止因上述黑色矩阵或者有源元件的连接布线等的细线化所引起的向TFT的光入射、布线电阻的增大、画质降低的对策进行研究。在专利文献3或者专利文献4中,几乎未对这种高精细化所导致的问题进行考虑。
本发明鉴于上述问题而完成,提供一种实现300ppi以上的高精细像素的液晶显示装置以及显示装置用基板,不易拾取噪声,能够减少在驱动对象的像素的颜色中混入相邻像素的颜色这样的混色,确保液晶显示的透射率或者显示品质。
用于解决课题的手段
本发明的第一方式的液晶显示装置具备:对置基板,具有:第1透明基板,具有显示区域和位于上述显示区域的外侧的端子区域;和第1布线层,具有黑色层与第1金属层的层叠构造,并且设置于上述第1透明基板的第1面上;液晶层;以及阵列基板,具有:第2透明基板;有源元件,设置于上述第2透明基板上,且具有包含栅电极的晶体管构造;和第2布线层,与上述第1布线层正交,该阵列基板隔着上述液晶层与上述第1透明基板的上述第1面相面对地贴合,其中,在上述端子区域设有具有上述黑色层与上述第1金属层的层叠构造的多个端子部,在上述对置基板,在上述第1面上依次层叠有上述第1布线层、具有形成于上述显示区域内的多个开口部的黑矩阵、和覆盖上述黑矩阵的第1透明树脂层,上述黑矩阵具有比上述第1布线层的线宽大的线宽,且在俯视时以将上述第1布线层的图案包含在内的方式重叠于上述第1布线层,上述第2布线层由第2金属层形成,并且具有由上述第2金属层形成的遮光图案,上述有源元件隔着设置于上述有源元件上的第1绝缘层,被上述遮光图案覆盖,通过检测在上述第1布线层与上述第2布线层之间产生的静电容的变化来进行触摸感测。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述开口部具有长边和短边,在俯视时,上述第2布线层与上述开口部的上述短边平行地设置。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述阵列基板具有与上述栅电极电连接的栅极布线,在俯视时,上述第2布线层以沿着上述栅极布线平行地延伸的方式设置于上述第1绝缘层上。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述第2布线层的电位为恒电位。
本发明的第一方式的液晶显示装置也可以具备设置于上述第1金属层与上述第1透明树脂层之间的滤色器层。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述第1透明树脂层设置于上述黑矩阵与上述液晶层之间。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述有源元件是具备沟道层的晶体管,该沟道层包含由镓、铟、锌、锡、锗的各自的氧化物构成的两种以上的金属氧化物。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述阵列基板具有像素电极、设置于上述像素电极与上述第2透明基板之间的共用电极、以及设置于上述像素电极与上述共用电极之间的第2绝缘层,上述有源元件与上述像素电极电连接,上述液晶层通过施加于上述像素电极与上述共用电极之间的电压而被驱动。
在本发明的第一方式的液晶显示装置中,也可以是,上述液晶层的初始取向与上述第2透明基板的面平行。
本发明的第二方式的显示装置用基板包含:透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;以及第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
在本发明的第二方式的显示装置用基板中,也可以包含设置于上述金属层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
本发明的第三方式的显示装置用基板包含:透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;滤色器层,在上述显示区域内设置于上述金属层与上述黑矩阵之间;以及第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
在本发明的第三方式的显示装置用基板中,也可以包含设置于上述滤色器层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
在本发明的第二方式及第三方式的显示装置用基板中,也可以是,上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
发明效果
根据本发明的上述方式,能够提供一种液晶显示装置,不使用触摸面板那种具有厚度的部件,具备黑色层并获得较高的视觉确认性,能够实现300ppi以上的高精细化并且具备高精度的触摸感测功能。另外,根据本发明的上述方式,能够提供具有高精度的触摸感测功能的显示装置所使用的、具有较高的视觉确认性的显示装置用基板。
而且,根据本发明的上述方式,能够提供具有高精度的触摸感测功能的显示装置所使用的、具备滤色器层且具有较高的视觉确认性的显示装置用基板。除此之外,本发明的上述方式中的第1布线层与第2布线层的距离相当于液晶层的厚度与设置于液晶单元内的透明树脂层等绝缘体的厚度的合计的厚度,与以往的液晶显示装置相比更小。因此,可获得易于充分确保静电容这一效果。本发明的上述方式中的第1布线层与第2布线层均为直线形状,因此与弯曲图案或者网状图案相比较,不易拾取电噪声,能够使S/N比提高。
附图说明
图1是局部地表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置的剖面图,并且是沿着图7所示的A-A’线的剖面图。
图2是本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的显示装置用基板的从透明基板的面观察的俯视图。
图3是表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的第1布线层与第2布线层的一个例子的俯视图。
图4是局部地表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置的显示装置用基板的俯视图,是局部放大了图1所示的液晶显示装置的俯视图的平面,是说明黑矩阵与第1布线层的关系的图。
图5是局部放大了本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的阵列基板的俯视图,示出有源元件、栅极布线、以及源极布线的位置关系的一个例子,并示出与设置于图4所示的显示装置用基板上的黑矩阵的开口部的位置相匹配的阵列基板的开口部。
图6是局部放大了本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的阵列基板的俯视图,是表示在图5所示的阵列基板的开口部上层叠有像素电极的构造的图。
图7是局部放大了本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的阵列基板的俯视图,是表示在图6所示的阵列基板上层叠有第2布线层以及遮光层的构造的图。
图8是局部地表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的阵列基板的剖面图,是沿着图7所示的B-B’线的剖面图。
图9是局部地表示本发明的第1实施方式的液晶显示装置所具备的显示装置用基板的剖面图,是沿着图2所示的C-C’线的剖面图。
图10是局部地表示本发明的第2实施方式的显示装置用基板的剖面图。
图11是局部地表示本发明的第3实施方式的液晶显示装置的剖面图。
图12是局部地表示本发明的第3实施方式的液晶显示装置所具备的显示装置用基板的剖面图。
图13是局部地表示本发明的第3实施方式的显示装置用基板的端部的剖面图。
图14是本发明的实施方式的液晶显示装置的框图。
图15是用于说明通过本发明的实施方式的显示装置用基板所具备的黑矩阵获得的效果的示意剖面图。
图16是用于说明以往的显示装置用基板所具备的黑矩阵的问题的示意剖面图。
图17是用于说明使用了FFS方式的液晶显示装置中的等电位线的示意剖面图。
图18是用于说明在使用了FFS方式的液晶显示装置中,在滤色器与液晶层之间具备透明电极(导电膜)时的不良状况的示意剖面图。
图19是用于说明在使用了FFS方式的液晶显示装置中,在滤色器与透明基板之间具备透明电极(导电膜)时的不良状况的示意剖面图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。
此外,在以下的说明中,对相同或者实际上为相同的功能以及结构要素标注相同的附图标记,省略说明或者仅在需要的情况下进行说明。
在各图中,为了使各结构要素为可在附图上识别的程度的大小,适当地使各结构要素的尺寸以及比例与实际不同。
在各实施方式中,对特征性的部分进行说明,例如,对于通常的显示装置的结构要素与本实施方式的显示装置无差异的部分省略说明。另外,在各实施方式中,对液晶显示装置或显示装置用基板的例子进行说明,但本实施方式的显示装置用基板也能够应用于有机EL显示装置那种除液晶显示装置以外的显示装置。
此外,在以下的记载中,有时将作为触摸感测用的布线的第1布线层与第2布线层这双方或单方称作触摸感测布线或触摸感测电极。
[第1实施方式]
使用图1~图9对第1实施方式的液晶显示装置进行说明。此外,在本实施方式中说明的液晶显示装置具备本发明的实施方式的显示装置用基板。另外,以下所记载的“俯视”指的是观察者从观察液晶显示装置的显示面(显示装置用基板的平面)的方向看到的平面。本发明的实施方式的液晶显示装置的显示部的形状、或者规定像素的开口部的形状、构成液晶显示装置的像素数不被限定。但是,在以下详细叙述的实施方式中,将俯视时像素的短边的方向规定为X方向,将较长的边的方向规定为Y方向,而且将透明基板的厚度方向规定为Z方向,对液晶显示装置进行说明。在以下的实施方式中,也可以调换如上述那样规定的X方向与Y方向而构成液晶显示装置。
图1是局部地表示本实施方式的液晶显示装置LCD的剖面图。
本发明的第1实施方式的液晶显示装置LCD具备显示装置用基板100(对置基板)、与显示装置用基板100相面对地贴合的阵列基板200、以及被显示装置用基板100以及阵列基板200夹持的液晶层30。向液晶显示装置LCD的内部供给光的背光灯单元设置于构成液晶显示装置LCD的阵列基板200的背面(与阵列基板200的配置有液晶层30的面相反侧的面)。此外,背光灯单元也可以设置于液晶显示装置LCD的横面。在该情况下,在阵列基板200的背面设有例如使从背光灯单元出射的光朝向液晶显示装置LCD的内部反射的反射板、导光板或光扩散板等。
在图1中,省略了对液晶层30赋予初始取向的取向膜、偏振光膜等光学膜、保护用的护罩玻璃等。
(显示装置用基板)
如图1所示,显示装置用基板100(对置基板)具备透明基板10(第1透明基板),该透明基板10具有第1面10b和与第1面10b相反的一侧的第2面10a。第2面10a是朝向液晶显示装置LCD的外侧露出的面,作为触摸感测输入面发挥功能。第1面10b是与阵列基板200对置的面。显示装置用基板100具备形成在透明基板10的第1面10b上的第1布线层3、以覆盖第1布线层3的方式形成在透明基板10上的透明树脂层5(第2透明树脂层)、形成在透明树脂层5上的黑矩阵4、以及以覆盖黑矩阵4的方式形成在透明树脂层5上的透明树脂层6(第1透明树脂层)。换言之,透明树脂层6设置于黑矩阵4与液晶层30之间。即,在显示装置用基板100中,第1布线层3、黑矩阵4、以及透明树脂层6依次层叠在第1面10b上。在第1金属层2与黑矩阵4之间设有透明树脂层5。
第1布线层3(布线层)具有由形成在透明基板10的第1面10b上的黑色层1、以及形成在黑色层1上的第1金属层2(导电层、金属层)构成的层叠构造。
如图1或者图2所示,能够使第1布线层3的线宽与作为第1布线层3的结构要素的黑色层1以及第1金属层2的线宽相同。此外,黑色层1以及第1金属层2的线宽也可以互不相同,例如,黑色层1的线宽也可以比第1金属层2的线宽宽。出于使像素的开口率提高的观点,期望的是黑色层1的线宽与第1金属层2的线宽相同。第1金属层2能够由一层以上的金属的薄膜形成。在利用金属薄膜形成了第1金属层2的结构中,能够抑制光向有源元件51(后述)入射。
如图2所示,透明基板10具有有效显示区域15(显示区域)、位于有效显示区域15的外侧并且设置于第1面10b的端子区域11a、以及边框部Fx、Fy。如后述那样,在端子区域11a设有多个端子部11。
如图2所示,边框部Fx、Fy以包围有效显示区域15的方式设置于透明基板10的第1面10b上。也可以为了将从背光灯单元出射的光完全遮光而在边框部Fx、Fy配设遮光薄膜图案。在将这样的遮光薄膜图案形成于边框部Fx、Fy的情况下,例如使用与第1金属层2或遮光层59(后述)的形成所使用的相同的金属薄膜,以从第1金属层2电独立的方式将遮光薄膜图案形成于边框部Fx、Fy。
在有效显示区域15内设有具有所形成的多个开口部12的黑矩阵4。
参照图2以及图3,对配设于显示装置用基板100的第1布线层3、和配设于阵列基板200上的第2布线层23(后述)进行说明。此外,在图3中,为了易于理解第1布线层3与第2布线层23的位置关系,仅抽取第1布线层3与第2布线层23而进行记载。
配设于显示装置用基板100的第1布线层3在俯视时与配设于阵列基板200上的第2布线层23(后述)正交。第1布线层3以及第2布线层23作为对从液晶显示装置LCD的外侧接近显示装置用基板100的第2面10a的手指等的指示器进行检测的触摸感测电极发挥功能。
在图3所示的例子中,利用连接布线3b(3)将三根第1布线3a相互电连接。连接布线3b沿X方向延伸。第1布线3a沿Y方向延伸。利用连接布线3b以及三根第1布线3a形成了一个第1布线组G1。如图2所示,一个第1布线组G1经由布线3c电连接于一个端子部11。另外,多个第1布线组G1沿X方向等间隔地设置于透明基板10的第1面10b上。而且,与多个第1布线组G1的数量相应的数量的多个端子部11沿X方向等间隔地设置于端子区域11a。
另外,在显示装置用基板100设有与第1布线3a平行地向Y方向延伸的浮动图案27。该浮动图案27在形成第1布线层3时,同时形成在透明基板10上,并具有与第1布线层3相同的层叠构造。浮动图案27是电浮动的导电图案,且未电连接于第1布线层3。
在图3所示的例子中,利用连接布线23b(23)将三根第2布线23a相互电连接。连接布线23b沿Y方向延伸。第2布线23a沿X方向延伸。利用连接布线23b以及三根第2布线23a形成了一个第2布线组G2。一个第2布线组G2与设置于阵列基板200上的端子连接。与多个第2布线组G2的数量相应的数量的多个端子部设置于阵列基板200上。由此,通过端子部,能够由触摸感测控制部122(后述)检测出从第2布线组G2输出的检测信号,或由触摸感测控制部122向第2布线组G2供给驱动信号。
另外,在阵列基板200设有与第2布线23a平行地沿X方向延伸的浮动图案28。该浮动图案28在形成第2布线层23时,同时形成在透明基板20上,并具有与第2布线层23相同的构造。浮动图案28是电浮动的导电图案,且未电连接于第2布线层23。
构成第1布线层3的多个第1布线3a(3)与构成第2布线层23的多个第2布线23a(23)在多个交点处交叉。若指示器接近多个交点中的某一个交点,则在该交点相互交叉的第1布线3a与第2布线23a之间所产生的静电容变化。通过检测这样的静电容的变化来进行触摸感测驱动(后述)。
此外,在第1布线层3作为触摸感测驱动中的驱动电极发挥功能的情况下,如图3所示,通过使第2布线层23(第2布线23a)的线宽M2W大于第1布线层3(第1布线3a)的线宽M1W,能够增加在第1布线层3与第2布线层23之间产生的边缘电容(静电容)。而且,通过将第2布线层23形成在栅极布线52(后述)上,能够扩宽第2布线层23的宽度。
在俯视时,第1布线层3以及第2布线层23优选的是被黑矩阵4覆盖。即,第1布线层3的线宽以及第2布线层23的线宽优选的是比黑矩阵4的线宽小。具体地说,如图2~图4所示,黑矩阵4(第2遮光部4b)的线宽BMsW比第1布线层3的线宽M1W大,黑矩阵4(第1遮光部4a)的线宽BMgW比第2布线层23(第2布线23a)的线宽M2W大。即,在俯视时,黑矩阵4以将第1布线层3的图案(第1布线图案)包含在内的方式重叠于第1布线层3。
这样规定线宽的理由是为了在使用金属的薄膜等形成第1布线层3与第2布线层23的每一个的情况下防止从第1布线层3或者第2布线层23产生的反射光入射到观察者的眼睛或者有源元件51的沟道层50。通过用黑色层1与黑矩阵4夹持光反射性较高的金属的细线(第1金属层2),能够大幅度提高液晶显示的视觉确认性或者显示画质。
此外,在本发明的实施方式中,构成第1布线层3的第1布线3a的根数、构成第2布线层23的第2布线23a的根数、多个第1布线3a汇集为一组而成的组的数量(例如,将相互电连接的三根第1布线3a汇集而形成一个组,设有多个组)、多个第2布线23a汇集为一的组的数量(例如,将相互电连接的三根第2布线23a汇集而形成一个组,设有多个组)、形成这样的布线层组的方法、间隔驱动(不使全部的布线层驱动,而是使选择出的布线驱动)等驱动方法、第1布线3a的宽度、第2布线23a的宽度、浮动图案27、28的根数、浮动图案27、28的宽度等不被限定。
例如,也可以形成由构成第1布线层3的18根第1布线3a中的、除了12根第1布线3a(在12根第1布线3a中不进行信号供给,也不进行信号检测)之外的剩余6根规定为一个组的多个组(分组)。或者,也可以形成由构成第2布线层23的18根第2布线23a中的、除了12根第2布线23(在12根第2布线23a中不进行信号供给,也不进行信号检测)之外的剩余6根规定为一个组的多个组(分组)。在该情况下,使用这样分组后的第1布线3a以及第2布线23a进行触摸感测驱动或驱动信号的检测,由此能够实现触摸感测的速度的高速化。在图3中,图示了利用3根第1布线3a形成了一个组、且利用3根第2布线23a形成了一个组的结构例。
图4是局部放大了图2所示的显示装置用基板100的俯视图的俯视图,是说明黑矩阵4与第1布线层3的关系的图。图4示出与阵列基板200贴合的显示装置用基板100的像素构成。
黑矩阵4具有沿X方向延伸的第1遮光部4a和沿Y方向延伸的第2遮光部4b。第1遮光部4a与第2遮光部4b相互交叉,黑矩阵4具有由第1遮光部4a以及第2遮光部4b包围的开口部12。第1遮光部4a形成开口部12的短边,第2遮光部4b形成开口部12的长边。
此外,在图4所示的例子中,开口部12的Y方向(长边)的长度比X方向(短边)的长度大,但也可以是开口部12的X方向的长度比Y方向的长度大。在黑矩阵4设有与构成液晶显示装置LCD的显示面的多个像素的数量相应数量的多个开口部12。多个开口部12在有效显示区域15内沿X方向以及Y方向排列,即设为矩阵状。
第1遮光部4a在俯视时以重叠于栅极布线52(后述)的方式延伸,具有线宽BMgW(沿着Y方向的宽度)。第2遮光部4b在俯视时以重叠于源极布线54(后述)的方式延伸,具有线宽BMsW(沿着X方向的宽度)。
如图1以及图4所示,在俯视时,黑矩阵4的第2遮光部4b与第1布线层3重叠,第2遮光部4b的线宽BMsW比第1布线层3的线宽M1W大。此外,第1布线层3的线宽M1W的中心位置和黑矩阵4的第2遮光部4b的线宽BMsW的中心位置与中心线CW一致。另外,如图1所示,第1布线层3以及第2遮光部4b设置于像素的侧边部(例如,与源极布线54重叠的位置),相对于一个像素中的像素中心CL呈线对称地配置。
作为构成第1布线层3的第1金属层2的材料,能够应用铜、银、金、钛、钼、铝、或含有这些金属的合金。由于镍为强磁性体,因此在使用镍将第1金属层2成膜的工序中,成膜速率降低。作为使用镍将第1金属层2成膜的方法,能够采用溅射等的真空成膜法。此外,在显示装置用基板100等的制造工序中,在不形成滤色器的情况下,能够使用铝以及铝合金形成第1金属层2。铬虽然具有环境污染的问题或者电阻值较大这样的负面影响,但为了使紧贴性提高,能够被用作第1金属层2的基底膜。另外,为了使紧贴性提高,能够将包含氧化铟的金属氧化物用作第1金属层2的基底层或者表面层。同样,为了实现紧贴性的提高或者可靠性的提高,能够应用在上述的金属或者合金中进一步添加了从铜或铝、镁、钙、铍、钪、镓、钇、钛、钼、铟、锡、锌、钕、镍、铝中选择的一个以上的金属元素而得的合金。第1金属层2也可以由多层金属构成。
在采用铜合金薄膜或者铝合金薄膜作为第1金属层2的情况下,若使膜厚为100nm以上、或150nm以上,则几乎不会使可见光透射。因此,第1金属层2例如能够以100nm~300nm的膜厚获得足够的遮光性。第1金属层2也可以由铟铜合金/镁铜合金/铟铜合金这三层结构构成,也可以是分别为10nm/120nm/15nm的膜厚。在该情况下,例如,铟相对于铜的添加量为18at%,镁相对于铜的添加量为0.5at%。
对将第1金属层2成膜的方法进行说明。为了使透明基板10与第1金属层2的紧贴性、或者第1金属层2的基底膜与第1金属层2的紧贴性提高,可以在透明基板10与第1金属层2的界面、或者基底膜与第1金属层2的界面进行成膜时,导入氧气而将第1金属层2成膜。作为成膜装置,能够使用溅射装置等真空成膜装置。例如,也可以将具有约2nm~30nm的膜厚的较多地包含氧的金属层形成于第1金属层2的表面或者界面。
作为构成第1布线层3的黑色层1的材料,例如能够使用作为光吸收性的色材发挥功能的碳或者碳纳米管。也可以进一步在黑色层1中加入颜色调整所用的多种有机颜料。通过透射测定获得的黑色层1的光学浓度例如能够设为小于2。例如,通过透射测定获得的黑色层1的光学浓度优选的是每1μm的单位膜厚为0.4~1.8的范围,且黑色层1的膜厚为0.1μm~0.7μm的范围。
例如,在仅将碳用作色材而形成黑色层1的情况下,若光学浓度为2或3以上,则在透明基板10与黑色层1的界面产生的光的反射率有时会超过3%。通过适当地选择碳等的黑色色材、或者调整添加于碳的多个有机颜料或树脂的量,能够适当地设定黑色层1的光学浓度、反射色、或者透明基板10与黑色层1的界面上的反射率。例如,在可见区400nm~700nm的波段中,能够使透明基板10与黑色层1的界面上的反射率为3%以下。
接下来,对黑色层1的图案的形成方法进行说明。
首先,例如,将感光性的黑色涂覆液涂覆于透明基板10(第1面10b)。接下来,使用与黑色层1的图案对应的掩模,使涂覆在透明基板10上的黑色涂覆液曝光,形成图案化后的黑色层1。之后,进行显影工序、热处理工序等,获得成为硬膜的黑色层1。黑色涂覆液例如通过使碳分散于混合有机溶剂、能够光交联的丙烯酸树脂、以及引发剂而成的涂覆液来制作。此外,黑色层1的形成方法不限定于上述方法。
接下来,对形成黑色层1的其他方法进行说明。
首先,在透明基板10上涂覆黑色涂覆液,形成黑色膜。之后,使用上述成膜方法以及成膜装置,将含有第1金属层2的形成材料的金属薄膜成膜在黑色膜上。接下来,通过湿式蚀刻的方法,使金属薄膜图案化,由此形成第1金属层2。由此,在黑色膜上形成图案化后的第1金属层2,黑色膜从第1金属层2之间局部露出。之后,将形成在黑色膜上的第1金属层2的图案作为掩模而使用,对基底的黑色膜进行干式蚀刻,由此进行黑色层1的图案化。根据该方法,能够使第1金属层2的线宽与黑色层1的线宽大致相等,并加工成高精细化图案。作为黑色涂覆液,可使用在丙烯酸等感光性树脂或热固化性树脂中分散有固化剂、引发剂、单体、分散剂等、以及上述碳或者有机颜料而成的有机溶剂。通过将低折射率的树脂应用于黑色涂覆液,能够降低透明基板10与黑色层1的界面的反射率。
接下来,对端子部11的构造进行说明。
图9是沿着图2所示的C-C’线的剖面图,是表示形成于端子区域11a(有效显示区域15的外侧)的端子部11的剖面构造的图。端子部11与构成第1布线层3的第1金属层2以及黑色层1相同,具有第1金属层2以及黑色层1的层叠构造(双层)。在有效显示区域15的外侧,透明树脂层6将黑矩阵4的端部与透明树脂层5的端部覆盖,使构成端子部11的第1金属层2在端子区域11a露出。如图2所示,多个端子部11沿X方向配置。端子部11被使用于电安装。由于在显示装置用基板100设有这样的端子部11,因此在显示装置用基板100被组装于液晶显示装置LCD后的构造中,能够由触摸感测控制部122(后述)通过端子部11向第1布线组G1供给驱动信号,或由触摸感测控制部122通过端子部11检测出从第1布线组G1输出的检测信号。
本实施方式的黑矩阵4的相对介电常数优选的是3.0~4.4的范围。以下,对黑矩阵4的相对介电常数优选为3.0~4.4的范围的理由进行叙述。
在如图17所示那样利用了FFS方式的液晶显示装置中,例如,由形成在梳齿状的像素电极21与位于像素电极21下部的共用电极22之间的边缘电场,驱动液晶。期望的是边缘电场中的等电位线在从液晶层30朝向滤色器16的方向上均匀地形成。在接近液晶层30的层设有具有较高相对介电常数的图案的情况下,容易导致等电位线的分布畸变、漏光或者形成暗部等这样的画质降低。然而,分散有作为黑矩阵的黑色色材被广泛利用的碳的黑色膜(成为硬膜的黑矩阵)的相对介电常数约为10~20,极其高。在利用了被称作横向电场方式的IPS方式或者FFS方式的液晶分子的驱动中,具有较高相对介电常数的黑矩阵会给液晶驱动带来较大的影响。
因此,在本发明的实施方式的液晶显示装置或者显示装置用基板中,优选的是使用处于3.0~4.4的范围内的较低相对介电常数的黑矩阵。相对介电常数的测定是使用阻抗分析仪等测定器、在液晶的驱动频率即60Hz~480Hz的频率下进行的。在以丙烯酸等的透明树脂为母材的着色膜(包含黑色膜)中,为了确保有效的遮光性或者着色性,需要使具有某种程度的量的色材或者颜料分散于黑色膜或者着色膜。考虑到分散于着色膜的颜料的量的相对介电常数的下限值为3.0。在着色膜的相对介电常数为2.9以下的情况下,不能将可充分地着色或遮光的色材添加于着色膜。另外,在利用了使用初始取向为水平且介电常数各向异性为正的液晶的FFS方式的液晶显示装置中,从例如4.5~6.5这样稍高的介电常数各向异性的范围中选择Δε,并将具有选择出的介电常数各向异性的液晶应用于本实施方式。由此,可获得多个优点。具体地说,具有能够使与液晶驱动有关的阈值电压降低、以及能够改善液晶的响应性(立起)这一优点。换言之,通过使显示装置用基板或滤色器结构部件的相对介电常数的值为4.4以下,能够进一步减小液晶的相对介电常数的值,从而能够获得不会妨碍液晶驱动的条件。作为黑矩阵4,通过使用组合了多个有机颜料而成的混合色材的遮光性膜、或者使用在上述的多个颜料中按照色材固形比加入了10%以下的少量的碳而成的遮光膜,能够使黑矩阵4的相对介电常数为4.4以下。作为被用作黑矩阵4的分散母材的树脂,优选的是使用折射率较低的树脂。
另外,黑矩阵4(第2遮光部4b)设置于相互相邻的两个像素之间。具体地说,以与位于第1像素和第2像素之间的边界区域对置的方式配置黑矩阵4,该第1像素位于图1的中央,该第2像素位于第1像素的左侧。换言之,以与位于构成第1像素的像素电极21与构成第2像素的像素电极21之间的边界区域对置的方式设有黑矩阵4。在该边界区域中,在显示装置用基板100与阵列基板200之间存在液晶层30。另外,该边界区域相当于后述的由图15的附图标记40表示的取向不良区域。
同样,黑矩阵4的第1遮光部4a以与位于相互相邻的两个像素之间的边界区域对置的方式设置。
(阵列基板)
如图1以及图5~图8所示,阵列基板200隔着液晶层30与透明基板10的第1面10b相面对地贴合。阵列基板200具备:透明基板20(第2透明基板);形成在透明基板20上的栅极布线52以及栅电极53;以覆盖栅极布线52以及栅电极53的方式形成在透明基板20上的第3绝缘层26;形成在第3绝缘层26上的源极布线54、源电极55、漏电极56、以及沟道层50;以覆盖源极布线54、源电极55、漏电极56及沟道层50的方式形成在第3绝缘层26上的第2绝缘层25;形成在第2绝缘层25上的共用电极22;以覆盖共用电极22的方式形成在第2绝缘层25上的第1绝缘层24;以及形成在第1绝缘层24上的像素电极21。
在这样的阵列基板200中,设有具有由源极布线54、源电极55、漏电极56及沟道层50构成的晶体管构造的有源元件51(TFT,后述)。
图5是表示在阵列基板200上形成像素电极21之前的构造的俯视图,是说明有源元件51、源极布线54、栅极布线52、漏电极56、接触孔60、共用电极22等的位置关系的图。图6是表示形成经由接触孔60连接于漏电极56的像素电极21后的构造的俯视图,是表示形成第2布线层23以及遮光层59之前的构造的图。图7是表示形成第2布线层23以及遮光层59之后的构造的俯视图。图8是沿着图7所示的B-B’线的剖面图。
在图5~图7所示的局部放大图中,共用电极22配设于像素的开口部12内。有源元件51设置于从栅极布线52向Y方向延伸的栅电极53与从源极布线54向X方向延伸的源电极55重叠的位置。在图5所示的例子中,位于像素的右上的角部。如图8所示,有源元件51具有:经由接触孔60电连接于像素电极21的漏电极56;电连接于源极布线54的源电极55;在漏电极56与源电极55之间以局部地重叠于两电极55、56的方式设置的沟道层50;以及以隔着第3绝缘层26与沟道层50对置的方式配置的栅电极53。源极布线54与Y方向平行地排列,栅极布线52与X方向平行地排列。此外,在本实施方式中,在透明基板20上直接形成了栅极布线52(栅电极53),但也可以在透明基板20上预先形成绝缘层,并在该绝缘层上形成栅极布线52(栅电极53)。在有源元件51中,根据供给到栅电极53的信号,在沟道层50与栅电极53之间产生电场(电场效应),进行晶体管的开关动作。
像素电极21隔着第1绝缘层24与共用电极22对置地设置。像素电极21由作为氧化铟或者氧化锡的混合氧化物的ITO形成。像素电极21以与配设为矩阵状的多个开口部12的每一个对应的方式设置,形成为梳齿状(参照图6)。具体地说,在一个像素中,像素电极21具备三个梳齿电极部21a和电极基部21b。电极基部21b沿X方向延伸,设置于重叠于接触孔60的位置,并经由接触孔60与漏电极56电连接。三个梳齿电极部21a从电极基部21b向Y方向延伸。在相互相邻的梳齿电极部21a之间,如图1所示,第1绝缘层24向液晶层30露出(省略了取向膜),有源元件51在驱动时产生横向电场。
如图7所示,第2布线层23以及遮光层59并列地排列。第2布线层23(第2布线图案)设置于与栅极布线52对应的位置(重叠于栅极布线52的位置)、并且是栅极布线52的上方。第2布线层23具有线宽M2W,并与开口部12的短边平行地沿栅极布线52(与X方向平行地)延伸。
遮光层59设置于与有源元件51对应的位置,并如图8所示那样经由第1绝缘层24覆盖有源元件51地形成。另外,遮光层59如图6以及图7所示那样覆盖像素电极21的电极基部21b地形成。遮光层59使用作为与构成第2布线层23的材料相同的材料的金属形成。遮光层59与第2布线层23平行地沿X方向延伸。
遮光层59以及第2布线层23在相同的形成工序中使用相同的金属层而形成。作为形成方法,可使用公知的图案化技术。作为第2布线层23以及遮光层59的形成材料,可使用包含钕的铝合金(第2金属层)。在阵列基板200的层叠方向上,遮光层59以及第2布线层23也可以在位置上形成相同的层。即,第2布线层23由第2金属层形成,并且具有由第2金属层形成的遮光图案(遮光层59)。通过该遮光图案,经由第1绝缘层24覆盖了有源元件51。
虽然遮光层59以及第2布线层23电连接即可,但该情况下,容易拾取噪声。因此,遮光层59以及第2布线层23优选的是相互分离且电绝缘。
此外,遮光层59也可以位于第1绝缘层24的上方、并且直接形成在像素电极21(电极基部21b)上。或者,也可以在第1绝缘层24上且像素电极21(电极基部21b)的下方形成遮光层59。在本实施方式中,作为一个例子,在图8中示出了在像素电极21上设有遮光层59的构造。另外,遮光层59的平面图案根据需要防止光入射的部位而适当地决定。换言之,本发明的实施方式的遮光层59具有能够使用与第2布线层23相同的金属层、与第2布线层23同时形成、并且能够自由地设计以遮光为目的遮光图案这样的优点。
考虑将作为触摸感测布线的一个布线的第2布线层23不设置于栅极布线52的上方、而是设置于源极布线54的上方。然而,在该情况下,第2布线层23容易拾取影像信号所引起的噪声。为了减少影像信号所引起的噪声,优选的是将第2布线层23形成在第1绝缘层24上。另外,也可以增加设置于透明基板20上的绝缘层的层数或者厚度。也可以在第2布线层23的上表面或者下表面、以及遮光层59的上表面或者下表面另外形成绝缘层。这样以与第2布线层23以及遮光层59的面接触的方式设置的绝缘层也可以是被称作SOG(Spin OnGlass,旋涂玻璃)的无机绝缘层或丙烯酸树脂等有机绝缘层。在该情况下,无机绝缘层或有机绝缘层先于第2布线层23的形成地被层叠在第1绝缘层24上。
栅极布线52与源极布线54是由铜合金以及钛的双层构造形成的金属布线。在这样的金属布线的双层构造中,铜合金位于上层。沟道层50由InGaZnO类的氧化物半导体形成。但是,本发明的实施方式并不限定构成上述构造的材料。作为构成触摸感测布线的金属或者合金的材料,也可以使用上述各种的材料。另外,触摸感测布线的构造并不限定于单层构造,作为多层的金属层,也能够采用层叠有金属氧化物的层叠构造。
有源元件51的沟道层50能够由多晶硅等的硅类半导体、或氧化物半导体形成。沟道层50优选的是IGZO(注册商标)等包含镓、铟、锌、锡、锗中的两种以上的金属氧化物的氧化物半导体。例如,沟道层50由InGaZnO类的金属氧化物形成。
将IGZO等的氧化物半导体使用于沟道层50的有源元件51的电子迁移率较高,例如能够以2msec(毫秒)以下的短时间将所需的驱动电压施加于像素电极21。例如,倍速驱动(1秒钟的显示场景数为120帧的情况下)的1帧约为8.3msec。例如,在分时地进行液晶驱动与触摸感测驱动的情况下,能够将减去了液晶驱动的2msec所剩的约6msec分配给触摸感测驱动。
另外,将氧化物半导体使用于沟道层50的有源元件51如上述那样漏电流较少,因此能够长时间保持施加于像素电极21的驱动电压。在触摸感测驱动与液晶驱动为分时的情况下,例如能够由相比于铝布线布线电阻更小的铜布线形成有源元件的信号线、扫描线、辅助电容线等,而且作为有源元件的沟道层50的材料而使用能以短时间驱动的IGZO。在该情况下,在触摸感测驱动中的扫描中,时间范围扩大,能够以高精度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于有源元件,能够缩短液晶等的驱动时间,在显示画面整体的影像信号处理中,能够使应用于触摸感测的时间足够充裕。除此之外,将氧化物半导体使用于沟道层50的有源元件51几乎没有图像显示时的有源元件51的电泄漏,能够确保稳定的图像显示,并且能够与液晶驱动一并地进行触摸感测驱动。
而且,针对触摸感测的需求或者接口等多样化,例如,为了实现检测指纹等进行判定的个人认证或者微小笔尖的输入等,要求较高的精度。此时,有时要求扩大触摸感测驱动信号的振幅、即扩大信号的电压宽度(峰部间距(peak-to-peak))(高振幅化)。将氧化物半导体使用于沟道层50的有源元件51相比于硅类半导体,电耐压性更高,适合这样的高振幅化。
将氧化物半导体作为沟道层50而使用的薄膜晶体管例如具有底栅型构造。也可以在薄膜晶体管中使用顶栅型或者双栅型的晶体管构造。此外,作为薄膜晶体管的构造,在采用了顶级栅型构造的情况下,薄膜晶体管的沟道层面向接近背光灯单元的阵列基板的面。在该结构中,背光灯单元的光容易入射到沟道层,可以说是不利的构造。在剖面构造中,也能够以将面向背光灯单元的沟道层覆盖的方式,在透明基板20上形成遮光层(遮光图案)。在该情况下,遮光层形成为阵列基板200的层叠构造中的最下层。然而,在该结构中,作为与遮光层59相同的金属层而同时形成的第2布线层23也位于最下层。即,阵列基板200的厚度方向上的第2布线层23与第1布线层3之间的距离变长。因此,担心电噪声的增加等这种对触摸感测的影响。
作为光传感器、或者构成其他有源元件的有源元件,也可以采用具备氧化物半导体的沟道层的薄膜晶体管。具有这样的构造的有源元件因存储性较高(漏电流较少),因此容易保持施加液晶驱动电压之后的像素电容。
也可以在透明基板20上,在与设置于有效显示区域15外侧的边框部Fx、Fy对应的位置形成控制液晶驱动或者触摸驱动的驱动器电路。构成该驱动器电路的有源元件也可以具备由IGZO等氧化物半导体形成的沟道层50。通过以俯视时与边框部Fx、Fy重叠的方式在透明基板20上形成驱动器电路,由此能够减小被称作外圈的边框的面积,增加液晶显示装置LCD中的显示面积的比例。
(液晶层)
液晶层30配置于以相面对的方式贴合的显示装置用基板100与阵列基板200之间。液晶层30的液晶分子通过伴随着有源元件51的开关动作而在像素电极21与共用电极22之间产生的边缘电场而被驱动。液晶具有正的介电常数各向异性,液晶的初始取向为水平取向。此外,在正的介电常数各向异性的液晶的情况下,在俯视时,基于研磨或光取向而进行的取向处理的方向相对于梳齿状的像素电极的排列方向倾斜例如5°~20°的方向即可。
(液晶显示装置LCD的功能)
接下来,参照图14,为本实施方式的液晶显示装置LCD的框图。
图14是用于说明本实施方式的液晶显示装置的功能的框图。本实施方式的液晶显示装置LCD具备设置于与有效显示区域15对应的位置的显示部110、以及用于控制显示部110及触摸感测功能的控制部120。控制部120具有公知的结构,具备影像信号定时控制部121、触摸感测控制部122、以及系统控制部123。利用控制部120,控制液晶驱动与触摸感测驱动。系统控制部123控制影像信号定时控制部121以及触摸感测控制部122。
另外,在液晶显示装置LCD中,例如将发出红色发光、绿色发光、蓝色发光等的LED发光元件用作背光灯单元的光源。控制部120通过场序的方法控制彩色显示。
在具备上述控制部120的液晶显示装置LCD中,也可以进行向第1布线层3与第2布线层23的某一方和共用电极22之间、或第1布线层3以及第2布线层23的每一个与共用电极之间施加与液晶驱动电压不同的电压的控制。根据该控制方法,能够对液晶分子的立起(ON)以及倒下(OFF)的高速化或者取向控制等这样的液晶驱动进行辅助。
也可以对液晶驱动与触摸感测驱动进行分时驱动。例如,能够将第2布线层23使用于恒电位的检测电极,且将第1布线层3使用于触摸感测的驱动电极。在该情况下,触摸感测驱动相对于液晶驱动的干扰的程度变少,能够使驱动液晶的像素电极的驱动频率与触摸感测电极的驱动频率不同。通过将第2布线层23例如经由高电阻而接地的连接,能够使第2布线层23的电位为恒电位。另外,优选的是将触摸感测的驱动电压设定为例如不易影响液晶驱动的较低的电压,例如液晶的阈值Vth以下。由此,触摸感测驱动不再会给液晶驱动带来影响,能够减少耗电。
作为触摸感测的驱动频率,能够选择不易拾取外部噪声的频率。除此之外,控制部120也可以具有检测外部噪声频率的功能、以及将触摸感测的驱动频率的频带调整成与检测出的外部噪声频率不同的调整功能。例如,能够使触摸感测的驱动频率为几KHz~几十KHz,使液晶驱动的频率为60Hz~480Hz。而且,也能够分时地进行触摸感测驱动与液晶驱动。在使第1布线层3为驱动电极(触摸感测驱动扫描电极)的情况下,能够与所要求的触摸输入的速度配合而任意地调整用于检测静电容的扫描信号的频率。触摸感测的驱动频率期望的是如上述那样比液晶驱动频率更高的频率。除此之外,优选的是使触摸感测的驱动频率相对于从液晶显示装置的外部进入内部的外部噪声、或从液晶显示装置的内部产生的内部噪声的各自的频率是不同的。或者,也可以在触摸感测驱动中使第2布线层23作为驱动电极发挥功能,使第1布线层3作为检测电极发挥功能。在该情况下,例如第2布线层23是以一定的频率施加交流脉冲的驱动电极(扫描电极)。
此外,在触摸感测驱动以及液晶驱动中,向驱动电极施加的电压(交流信号)也可以是将正负的电压反转的反转驱动方式。另外,也可以是使用按照每个像素驱动像素电极的点反转驱动方式。
或者,关于触摸感测驱动电压,通过减小所施加的交流信号的电压宽度(峰部间距),能够减少触摸感测驱动电压对液晶显示的影响。
此外,作为触摸感测驱动电压(触摸感测驱动电压),在对基于交流电压或者矩形波的电压施加偏置(赋予偏置电压)的情况下,能够将设定为恒电位的电位(电压)设定成作为交流电压等的中央值的电压(平均值)。触摸感测驱动电压例如被施加于第1布线层3。与第1布线层3对置的第2布线层23的电位虽然为恒电位,但并不限定于0(零)伏特。只要在图像显示驱动的期间、或者触摸感测驱动的期间保持为一定电位即可。
能够使第1布线层3或第2布线层23在液晶驱动时或者触摸感测时为恒电位。或者,能够使全部的第2布线层23经由高电阻而接地。高电阻的值例如设为几千兆欧姆至几十亿兆欧姆的范围。代表性的是能够设为1万亿欧姆至50万亿欧姆。然而,在由IGZO等的氧化物半导体来形成液晶显示装置LCD的构成有源元件51的沟道层的情况下,为了减少液晶显示像素的烧灼的容易程度,也可以使用低于1千兆欧姆的电阻。另外,在触摸感测中,在未设置使静电容复位的复位电路的简易控制中,出于使静电容复位的目的,也可以使用低于1千兆欧姆的电阻。
此外,液晶驱动所使用的共用电极的电压Vcom,一般是包含用于进行液晶驱动中的帧反转动作的信号在内的交流矩形波信号,例如,对每帧施加±2.5V的交流电压。在本实施方式中,作为恒电位,未使用上述那种驱动所需的交流电压。本实施方式中的“恒电位”需要是至少比液晶驱动的阈值(Vth)小且允许在一定的范围以内产生的电压变动的电压。
例如,能够使施加于第1布线层3或者第2布线层23的触摸感测电极的驱动频率为与液晶驱动的频率不同的频率、或更高的驱动频率。
一般来说,液晶驱动的频率是60Hz、或以60Hz的整数倍定义的驱动频率。通常,被进行触摸感测的部位(触摸感测部位)受到液晶驱动的频率所伴有的噪声的影响。而且,通常的家庭电源为50Hz或者60Hz的交流电源,来自通过这种外部电源工作的电气设备产生的噪声容易被触摸感测部位拾取。因此,通过将触摸感测驱动的频率设定为从50Hz或者60Hz的频率偏移一些的、与50Hz或者60Hz不同的频率,由此能够大幅度减少因液晶驱动而产生的噪声、或者从外部的电子设备产生的噪声的影响。偏移量为稍许量即可,例如可以是从噪声频率偏移±3%~±17%的偏移量,由此能够减少噪声频率的干扰。例如,为了减少噪声,能够从几kHz~几百kHz的范围中选择与上述液晶驱动频率或者电源频率不干扰的不同频率作为触摸感测驱动的频率。
(液晶显示装置LCD的动作)
接下来,对具有上述结构的液晶显示装置LCD中的动作进行说明。
在利用控制部120驱动液晶显示装置LCD时,进行检测显示装置用基板100的第2面10a上的手指或者指示器等的输入位置的触摸感测。具体来说,触摸感测控制部122将第2布线层23设为恒电位,向第1布线层3施加检测驱动电压,检测出在第1布线层3及第2布线层23之间产生的静电容(边缘电容)的变化。例如,若手指或者指示器接近或者接触第2面10a,则在与手指或者指示器的平面位置对应的第1布线层3与第2布线层23的交点,第1布线层3及第2布线层23间的静电容变化。触摸感测控制部122检测该静电容的变化所产生的位置,确定手指或者指示器的位置。
另一方面,影像信号定时控制部121控制排列为矩阵状的多个像素的各自的显示。具体地说,影像信号定时控制部121向与构成有源元件51的源电极55连接的源极布线54输送影像信号,向与构成有源元件51的栅电极53连接的栅极布线52输送扫描信号。由此,栅极布线52被影像信号定时控制部121依次扫描,源极布线54从影像信号定时控制部121接收影像信号。伴随着扫描信号以及影像信号的接收,有源元件51驱动,使液晶驱动的液晶驱动电压被施加到共用电极22与像素电极21之间,进行驱动液晶层30的液晶分子的液晶驱动。由此,在显示部110上显示图像。
在这样进行液晶驱动的期间,从背光灯单元出射的光入射到阵列基板200。由于有源元件51被遮光层59覆盖,因此遮光层59能够防止从背光灯单元出射的光所引起的反射光入射到有源元件,能够防止从液晶显示装置LCD的外部入射到内部的光入射到有源元件。另外,从背光灯单元出射而朝向有源元件51的背面的光被栅电极53遮光。由于遮光层59能够与作为触摸感测电极的一个电极的第2布线层23同时地形成,因此能够实现遮光所带来的画质提高,能够不增加制造工序地将触摸感测功能赋予给液晶显示装置LCD。
另外,如图1所示,第1布线层3以及第2遮光部4b位于像素的侧边部,且相对于像素中心CL呈线对称地配置。在液晶层30的驱动时透射液晶层的光穿过开口部12,从形成于相互相邻的第1布线层3之间的开口部透射,且经由液晶显示装置的显示面向液晶显示装置的外部出射。即,能够相对于像素中心CL线对称地从各像素出射倾斜光,能够使视场角均匀。
在液晶显示装置LCD中,如图15所示,以与在位于显示装置用基板100与阵列基板200之间且是相互相邻的像素A与像素B之间的液晶层30中产生的取向不良区域40对置的方式设有黑矩阵4。以下,参照图15以及图16,对通过黑矩阵4获得的效果进行说明。
图16是表示利用了FFS驱动方式的以往的液晶显示装置600的结构的剖面图。在液晶显示装置600中,在透明基板70上形成黑矩阵9,在黑矩阵9上形成导电层8(金属层),以覆盖黑矩阵9以及导电层8的方式将透明树脂层7形成在透明基板70上。在液晶显示装置600中,黑矩阵9与阵列基板200的距离较大。液晶显示装置600具备相互相邻的像素A’以及像素B’。液晶显示装置600的像素电极21和共用电极22的结构与液晶显示装置LCD相同。
图15是局部地表示液晶显示装置LCD的剖面图。黑矩阵4设置于第1布线层3与阵列基板200之间。黑矩阵4与阵列基板200的距离比液晶显示装置600的黑矩阵9与阵列基板200的距离小。即,在液晶显示装置LCD中,在更靠近液晶层30的位置设有黑矩阵4。液晶显示装置LCD具备相互相邻的像素A以及像素B。
在液晶显示装置LCD以及液晶显示装置600这双方中,例如在像素A(A’)为ON状态并且像素B(B’)为OFF状态的液晶驱动时,因像素电极21与共用电极22之间的电场而产生液晶分子未被充分控制的取向不良区域40。
在图16所示的以往的液晶显示装置600的情况下,黑矩阵9设置于远离液晶层30的位置,因此从背光灯单元出射而穿过像素A’的倾斜光41容易进入像素B’。换言之,若驱动像素A’,则经由取向不良区域40漏光到未驱动的像素B’,产生像素A’的颜色混入像素B’的颜色的混色,对比度降低。如上述那样,在具备300ppi以上的高精细像素的液晶显示装置中,该混色成为较大的技术课题。而且,在以往的液晶显示装置600中利用金属薄膜形成了导电层8的情况下,有时从背光灯单元出射的光42在导电层8反射,反射光入射到未图示的有源元件的沟道部。若光向有源元件入射,则容易产生有源元件的误动作,给显示品质带来负面影响。
另一方面,在图15所示的液晶显示装置LCD中,由于黑矩阵4设置于接近液晶层30的位置,因此从背光灯单元出射而穿过像素A的倾斜光41被黑矩阵4截断,进入像素B的情况较少。即使使像素A为接通(白)状态,也能够减少对像素B的影响。另外,通过设置黑矩阵4,从第1金属层2产生的反射光几乎不会入射到有源元件,不会导致画质的降低。而且,在具有上述构造的液晶显示装置LCD中,能够减小液晶单元的厚度,能够抑制向相邻像素的漏光,能够减小黑矩阵的线宽。
[第2实施方式]
接下来,参照图10对本发明的第2实施方式的显示装置用基板进行说明。在第2实施方式中,对与上述第1实施方式相同的部件标注相同附图标记,省略或者简化其说明。
图10是局部地表示本发明的显示装置用基板的剖面图。
第2实施方式的显示装置用基板具备:第1布线层3,具有由黑色层1以及第1金属层2构成的层叠构造,并且设置于透明基板10上;黑矩阵4’,以覆盖第1布线层3的侧面以及表面的方式设置于透明基板10上;以及透明树脂层6,以覆盖黑矩阵4’的方式设置于透明基板10上。黑矩阵4’在有效显示区域15内具有多个开口部12。在该结构中,为了避免经由图15所示的取向不良区域40入射到相邻像素的倾斜出射光的影响,黑矩阵4’的线宽BMsW’比图1所示的黑矩阵4的线宽BMsW大。虽然通过增大线宽BMsW’,使得开口率降低,但由于能够省略形成图1所示的那种透明树脂层5的工序,因此能够减少制造工序数。另外,通过将第2实施方式的显示装置用基板应用于液晶显示装置LCD,可获得与第1实施方式相同的效果。
[第3实施方式]
接下来,参照图11~图13对本发明的第3实施方式的显示装置用基板以及液晶显示装置进行说明。在第3实施方式中,对与上述第2实施方式以及第1实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略或者简化其说明。
图12是局部地表示本发明的第3实施方式的显示装置用基板100A的剖面图。显示装置用基板100A被用于图11所示的液晶显示装置LCD’。在显示装置用基板100A中,在透明基板10上依次形成有第1布线层3、滤色器CF(滤色器层)、透明树脂层5、黑矩阵4、以及透明树脂层6。即,在第1金属层2与透明树脂层5之间设有滤色器CF。在滤色器CF中,构成红色像素的着色层R、构成绿色像素的着色层G、构成蓝色像素的着色层B沿X方向排列。多个着色层R、G、B设置于与进行全彩显示的液晶显示装置的像素排列相应的位置。
显示装置用基板100A并不局限于液晶显示装置,能够应用于有机EL显示装置等的显示装置。
构成第1布线层3的黑色层1与第1实施方式相同,是以碳为主色材的遮光层。第1金属层2具有与黑色层1相同的线宽,并且层叠在黑色层1上。第1金属层2例如由三层铜合金构成,具有含有0.5at%的镁的铜合金被含有18at%铟的铜合金夹持而成的构造。铟铜合金或者ITO等包含铟氧化物的含铟层相对于玻璃或者树脂的紧贴性较高,并且能够实现可靠性较高的电连接。
图13是局部地表示显示装置用基板100A的端部的剖面图。
如图13所示,显示装置用基板100A具备设置于有效显示区域15的外侧而、用于电安装的端子部11。端子部11为黑色层1与第1金属层2的双层结构。在端子部11的表层露出有作为金属层的第1金属层2。第1金属层2的最表面如上述那样由包含铟的金属合金形成。
图11是局部地表示本发明的第3实施方式的液晶显示装置LCD’的剖面图。在液晶显示装置LCD’中,应用了具备图12所示的滤色器CF的显示装置用基板100A。阵列基板200具有与第1实施方式相同的结构。液晶层30与阵列基板200的面平行地取向,并通过像素电极21与共用电极22间的边缘电场而被驱动。另外,根据第3实施方式的液晶显示装置LCD’,可获得与第1实施方式相同的效果。另外,由于具备滤色器CF,因此通过将出射白色光的背光灯单元使用于液晶显示装置LCD’,能够实现全彩显示。因此,无需使用场序的方法。
本实施方式的液晶显示装置能够进行各种应用。作为能够应用本实施方式的液晶显示装置的电子设备,可列举便携电话、便携式游戏设备、便携式信息终端、个人计算机、电子书籍、摄像机、数字静物照相机、头戴式显示屏、液晶投影仪、导航系统、音频再现装置(车载音响设备、数字音频播放器等)、复印机、传真、打印机、打印机复合机、自动贩卖机、自动柜员机(ATM)、个人认证设备、可佩带电子设备、车载用显示设备、光通信设备等。上述的各实施方式能够自由地组合来使用。
对本发明的优选实施方式进行了说明,虽然通过上述进行了说明,但这些是本发明的例示的实施方式,应理解为不应该认为限于此。能够不脱离本发明的范围地进行追加、省略、替换以及其他变更。因此,本发明不应该视为被上述说明限定,而应该由权利要求限定。
附图标记说明
1···黑色层,2···第1金属层,3···第1布线层,4’、4···黑矩阵,5···第2透明树脂层,6···第1透明树脂层,10···透明基板(第1透明基板),10a···第2面,10b···第1面,11···端子部,11a···端子区域,12···开口部,15···有效显示区域(显示区域),20···透明基板(第2透明基板),21···像素电极,22···共用电极,23···第2布线层,24···第1绝缘层,25···第2绝缘层,26···第3绝缘层,27、28···浮动图案,50···沟道层,51···有源元件,52···栅极布线,53···栅电极,54···源极布线,55···源电极,59···遮光图案(遮光层),60···接触孔,100、100A···显示装置用基板(对置基板),200···阵列基板,R···红色像素(着色层),G···绿色像素(着色层),B···蓝色像素(着色层),CF···滤色器,Fx、Fy···边框部。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种液晶显示装置,具备:
对置基板,具有:第1透明基板,具有显示区域和位于上述显示区域的外侧的端子区域;和第1布线层,具有黑色层与第1金属层的层叠构造,并且设置于上述第1透明基板的第1面上;
液晶层;以及
阵列基板,具有:第2透明基板;有源元件,设置于上述第2透明基板上,且具有包含栅电极的晶体管构造;和第2布线层,与上述第1布线层正交,该阵列基板隔着上述液晶层与上述第1透明基板的上述第1面相面对地贴合,其中,
在上述端子区域设有具有上述黑色层与上述第1金属层的层叠构造的多个端子部,
在上述对置基板,在上述第1面上依次层叠有上述第1布线层、具有形成于上述显示区域内的多个开口部的黑矩阵、和覆盖上述黑矩阵的第1透明树脂层,
上述黑矩阵具有比上述第1布线层的线宽大的线宽,且在俯视时以将上述第1布线层的图案包含在内的方式重叠于上述第1布线层,
上述第2布线层由第2金属层形成,并且具有由上述第2金属层形成的遮光图案,
上述有源元件隔着设置于上述有源元件上的第1绝缘层,被上述遮光图案覆盖,
通过检测在上述第1布线层与上述第2布线层之间产生的静电容的变化来进行触摸感测。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述开口部具有长边和短边,
在俯视时,上述第2布线层与上述开口部的上述短边平行地设置。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述阵列基板具有与上述栅电极电连接的栅极布线,
在俯视时,上述第2布线层以沿着上述栅极布线平行地延伸的方式设置于上述第1绝缘层上。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述第2布线层的电位为恒电位。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
具备设置于上述第1金属层与上述第1透明树脂层之间的滤色器层。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述第1透明树脂层设置于上述黑矩阵与上述液晶层之间。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述有源元件是具备沟道层的晶体管,该沟道层包含由镓、铟、锌、锡、锗的各自的氧化物构成的两种以上的金属氧化物。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述阵列基板具有像素电极、设置于上述像素电极与上述第2透明基板之间的共用电极、以及设置于上述像素电极与上述共用电极之间的第2绝缘层,
上述有源元件与上述像素电极电连接,
上述液晶层通过施加于上述像素电极与上述共用电极之间的电压而被驱动。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述液晶层的初始取向与上述第2透明基板的面平行。
11.(修改后)一种显示装置用基板,用于权利要求1所述的液晶显示装置,其中,包含:
透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;
布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;
多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;
黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;以及
第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
12.根据权利要求11所述的显示装置用基板,其中,
包含设置于上述金属层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
13.(修改后)一种显示装置用基板,用于权利要求1所述的液晶显示装置,其中,包含:
透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;
布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;
多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;
黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;
滤色器层,在上述显示区域内设置于上述金属层与上述黑矩阵之间;以及
第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
14.根据权利要求13所述的显示装置用基板,其中,
包含设置于上述滤色器层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
15.根据权利要求11或13所述的显示装置用基板,其中,
上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
修改后的权利要求11形式上引用权利要求1,该修改基于原始申请的说明书的段落【0044】。另外,修改后的权利要求13形式上引用权利要求1,该修改基于原始申请的说明书的段落【0044】。
Claims (15)
1.一种液晶显示装置,具备:
对置基板,具有:第1透明基板,具有显示区域和位于上述显示区域的外侧的端子区域;和第1布线层,具有黑色层与第1金属层的层叠构造,并且设置于上述第1透明基板的第1面上;
液晶层;以及
阵列基板,具有:第2透明基板;有源元件,设置于上述第2透明基板上,且具有包含栅电极的晶体管构造;和第2布线层,与上述第1布线层正交,该阵列基板隔着上述液晶层与上述第1透明基板的上述第1面相面对地贴合,其中,
在上述端子区域设有具有上述黑色层与上述第1金属层的层叠构造的多个端子部,
在上述对置基板,在上述第1面上依次层叠有上述第1布线层、具有形成于上述显示区域内的多个开口部的黑矩阵、和覆盖上述黑矩阵的第1透明树脂层,
上述黑矩阵具有比上述第1布线层的线宽大的线宽,且在俯视时以将上述第1布线层的图案包含在内的方式重叠于上述第1布线层,
上述第2布线层由第2金属层形成,并且具有由上述第2金属层形成的遮光图案,
上述有源元件隔着设置于上述有源元件上的第1绝缘层,被上述遮光图案覆盖,
通过检测在上述第1布线层与上述第2布线层之间产生的静电容的变化来进行触摸感测。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述开口部具有长边和短边,
在俯视时,上述第2布线层与上述开口部的上述短边平行地设置。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述阵列基板具有与上述栅电极电连接的栅极布线,
在俯视时,上述第2布线层以沿着上述栅极布线平行地延伸的方式设置于上述第1绝缘层上。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述第2布线层的电位为恒电位。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
具备设置于上述第1金属层与上述第1透明树脂层之间的滤色器层。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述第1透明树脂层设置于上述黑矩阵与上述液晶层之间。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述有源元件是具备沟道层的晶体管,该沟道层包含由镓、铟、锌、锡、锗的各自的氧化物构成的两种以上的金属氧化物。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述阵列基板具有像素电极、设置于上述像素电极与上述第2透明基板之间的共用电极、以及设置于上述像素电极与上述共用电极之间的第2绝缘层,
上述有源元件与上述像素电极电连接,
上述液晶层通过施加于上述像素电极与上述共用电极之间的电压而被驱动。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
上述液晶层的初始取向与上述第2透明基板的面平行。
11.一种显示装置用基板,包含:
透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;
布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;
多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;
黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;以及
第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
12.根据权利要求11所述的显示装置用基板,其中,
包含设置于上述金属层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
13.一种显示装置用基板,包含:
透明基板,具有第1面、与上述第1面相反侧的第2面、显示区域、以及位于上述显示区域的外侧并且设置于上述第1面的端子区域;
布线层,设置于上述第1面上,具有线宽彼此相等的黑色层与金属层的层叠构造;
多个端子部,设置于上述端子区域,具有上述黑色层与上述金属层的层叠构造;
黑矩阵,以覆盖上述布线层的方式设置,具有形成于上述显示区域内的多个开口部,在俯视时,具有比上述布线层的线宽大的线宽,并且在上述显示区域内以将上述布线层的图案包含在内的方式重叠于上述布线层;
滤色器层,在上述显示区域内设置于上述金属层与上述黑矩阵之间;以及
第1透明树脂层,覆盖上述黑矩阵。
14.根据权利要求13所述的显示装置用基板,其中,
包含设置于上述滤色器层与上述黑矩阵之间的第2透明树脂层。
15.根据权利要求11或13所述的显示装置用基板,其中,
上述黑矩阵的相对介电常数处于3.0~4.4的范围。
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