CN115202112B - 显示装置及显示装置的阵列基板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示装置，即使使像素高精细化也能够精密地控制开口率。显示装置具有：第一基板；设置于第一基板的至少一个像素；设置于第一基板的第一遮光层；第二基板；以及设置于第二基板的第二遮光层，第一遮光层在第一方向上延伸，第二遮光层在与第一方向相交的第二方向上延伸，至少一个像素由第一遮光层和第二遮光层划定开口部。
Description
技术领域
本发明一个实施方式涉及一种显示装置的像素的结构。
背景技术
液晶面板设置有遮光膜，以使从外部入射的光在内部反复进行多重反射而不会对开关元件(薄膜晶体管)的动作产生影响。设置于显示面板的遮光膜的结构及配置是各种各样的。例如，日本特开平10-206889号公报中公开了一种显示装置，该显示装置由金属膜及黑色化的透明导电膜形成设置于形成有开关元件的基板的遮光膜以及设置于对置基板的黑色矩阵。
显示面板通常与彩色显示对应，一个像素包括与红色对应的第一子像素、与绿色对应的第二子像素、与蓝色对应的第三子像素。各子像素的开口率不一定相同，考虑颜色平衡来调整开口比率。该开口比率的调整通过改变形成有滤色器的对置基板侧的遮光膜(也被称为黑色矩阵)的图案形状来进行。对置基板侧的遮光膜通常由包含黑色颜料的树脂材料形成。
如果将像素高精细化，则遮光膜的图案也需要微细化。但是，由树脂材料形成的遮光膜存在难以进行微细加工的问题。遮光膜根据子像素的配置而具有格子状的图案，但是难以以锐利的角度形成角部，形成开口部的角部成为弯曲的形状，存在实际的开口部相比设计值缩小的问题。
此外，由于将形成有遮光膜的对置基板与形成有像素阵列的阵列基板贴合时的对准误差，存在开口率受到影响的问题。由于这些问题，存在各子像素的开口率发生不一致，颜色平衡在每个面板中发生不一致的问题。
发明内容
本发明的一个实施方式是鉴于如上所述的问题而提出的，其目的之一在于提供显示装置，即使使像素高精细化也能够精密地控制开口率。
本发明的一个实施方式所涉及的显示装置具有：第一基板；设置于第一基板的至少一个像素；设置于第一基板的第一遮光层；第二基板；以及设置于第二基板的第二遮光层，第一遮光层在第一方向上延伸，第二遮光层在与第一方向相交的第二方向上延伸，至少一个像素由第一遮光层和第二遮光层划定开口部。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的第一基板侧的构成的剖视图。
图2是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素的构成的剖视图。
图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部的构成的俯视图。
图4是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的第一子像素、第二子像素及第三子像素的构成的俯视图。
图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部的构成的俯视图。
图6是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的第一遮光层的构成的俯视图。
图7是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的半导体层的构成的俯视图。
图8是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的扫描信号线的构成的俯视图。
图9是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的数据信号线的构成的俯视图。
图10是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的连接电极的构成的俯视图。
图11是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的像素电极的构成的俯视图。
图12是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的公共辅助电极的构成的俯视图。
图13是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的像素部处设置的公共电极的构成的俯视图。
图14是示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置的构成的图。
附图标记说明
100：显示装置，102：像素部，104：扫描信号线驱动电路，106：数据信号线选择电路，108：端子部，110：驱动IC，112：柔性印刷电路基板，BM：第二遮光层，CF：滤色器层，CF1：第一滤色器层，CF2：第二滤色器层，CMTL：公共辅助电极，CON1：第一接触区域，CON2：第二接触区域，CTCO：公共电极，DL：数据信号线，DL1：第一数据信号线，DL2：第二数据信号线，DL3：第三数据信号线，GII：栅极绝缘层，GI2：栅极绝缘层，GL1：栅电极，GL2：栅电极，IL1：第一绝缘层，IL2：第二绝缘层，IL3：第三绝缘层，IL4：第四绝缘层，IL5：第五绝缘层，LC：液晶层，LS、LS1a、LS1b：第一遮光层，OC：覆盖层，OS：半导体层，OSa：第一半导体层，OSb：第二半导体层，OSc：第三半导体层，OS1：第一半导体区域，OS2：第二半导体区域，PCON：开口部，PTCO：像素电极，PTCO1：第一像素电极，PTCO2：第二像素电极，PTCO3：第三像素电极，PX：像素，SPX1：第一子像素，SPX2：第二子像素，SPX3：第三子像素，S：半导体层，S1：第一半导体区域，S2：第二半导体区域，S3：第三半导体区域，SCL：扫描信号线，SP1：第一间隔件，SP2：第二间隔件，SUB1：第一基板，SUB2：第二基板，Tr1：第一晶体管，Tr2：第二晶体管，Tr2-1：p沟道型晶体管，Tr2-2：n沟道型晶体管，W1：第一布线，W2：第二布线，WCON：开口部，ZCON：开口部，ZTCO：连接电极，ZTCO1：第一连接电极，ZTCO2：第二连接电极，ZTCO3：第三连接电极。
具体实施方式
下面，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明能够以多种不同的方式实施，并不限定于以下示出的实施方式的记载内容来解释。为了使说明更明确，与实际方式相比，附图有时会示意性地示出各部分的宽度、厚度、形状等，但这仅仅是示例，并不限定本发明的解释。此外，在本说明书和各图中，对与已经出现的图中描述过的要素相同的要素标注相同的附图标记(或者在数字之后标注a、b等形成的附图标记)，有时适当省略详细的说明。此外，对各要素附加“第一”、“第二”的文字是为了区别各要素而使用的简便标识，只要没有特别的说明，就没有更多的含义。
在本说明书中，在某个部件或区域位于其他部件或区域“之上(或下)”的情况下，只要没有特别的限定，则不仅包括位于其他部件或区域的正上方(或正下方)的情况，还包括位于其他部件或区域的上方(或下方)的情况，即，还包括在其他部件或区域的上方(或下方)之间包括其他构成要素的情况。
在本发明的各实施方式中，在基板上依次层叠第一导电层、第一绝缘层、半导体层的情况下，将从第一导电层朝向半导体层的方向称为上或上方。相反，将从半导体层朝向第一导电层的方向称为下或下方。由此，为了便于说明，使用上方或下方的词语来进行说明，但是例如即使在图示时在基板的下侧依次层叠第一导电层、第一绝缘层、半导体层的情况下，也同样将从第一导电层朝向半导体层的方向称为上或上方。在以下的说明中，例如，基板上的半导体层这样的表述如上所述仅说明了基板与半导体层的上下关系，也可以在基板与半导体层之间配置有第一导电层及第一绝缘层之类的其他层。上方或下方是指层叠有多个层的结构中的层叠顺序，在表述为晶体管的上方的像素电极时，只要没有特别限定，也可以是在俯视时晶体管与像素电极不重叠的位置关系。另一方面，在表述为晶体管的铅垂上方的像素电极时，表示在俯视时晶体管与像素电极重叠的位置关系。
1.显示装置的构成(第一基板侧)
图1是示出构成本发明的一个实施方式所涉及的显示装置100的第一基板SUB1处设置的各层的概要的剖视图。如图1所示，在第一基板SUB1设置有第一晶体管Tr1、第二晶体管Tr2、数据信号线DL、第一布线W1、第二布线W2、连接电极ZTCO、像素电极PTCO、公共辅助电极CMTL及公共电极CTCO。另外，TCO这一记号没有特别的含义，但是在本说明书中有时在表示ITO、ZnO、IZO等透明导电性氧化物或与其类似的导电性氧化物时使用。第一晶体管Tr1是包含于显示装置100的像素PX的元件，第二晶体管Tr2是包含于驱动电路的元件。另外，驱动电路是驱动像素PX的电路，详细内容将在下文中说明。
1-1.第一晶体管
第一晶体管Tr1包括半导体层OS、栅极绝缘层GI1及栅电极GL1。半导体层OS例如是氧化物半导体层。此外，半导体层OS也可以是多晶硅层。栅电极GL1与半导体层OS对置。栅极绝缘层GI1设置于半导体层OS与栅电极GL1之间。图1示出在比栅电极GL1靠向基板SUB侧的位置设置有半导体层OS的顶栅型晶体管，但是也可以是栅电极GL1与半导体层OS的位置关系相反的底栅型晶体管。
半导体层OS包括第一半导体区域OS1及第二半导体区域OS2。第一半导体区域OS1是半导体层OS与栅电极GL1重叠的区域，相当于第一晶体管Tr1中被称为沟道的区域。第一晶体管Tr1根据施加于栅电极GL1的栅极电压，控制导通状态和非导通状态。第二半导体区域OS2相当于源极区域及漏极区域。第二半导体区域OS2是从第一半导体区域OS1连续形成且电导率比第一半导体区域OS1高的区域。
在栅电极GL1之上设置有第二绝缘层IL2。在第二绝缘层IL2之上设置有数据信号线DL。数据信号线DL经由设置于第二绝缘层IL2及栅极绝缘层GI1的开口部WCON与第二半导体区域OS2连接。数据信号线DL是传输与图像的灰度相关的数据信号的布线。在第二绝缘层IL2及数据信号线DL之上设置有第三绝缘层IL3。在第三绝缘层IL3之上设置有连接电极ZTCO。连接电极ZTCO经由设置于第三绝缘层IL3、第二绝缘层IL2及栅极绝缘层GI1的开口部ZCON与第二半导体区域OS2连接。连接电极ZTCO在开口部ZCON的底部与第二半导体区域OS2接触。连接电极ZTCO由透明导电膜形成。
将连接电极ZTCO与第二半导体区域OS2接触的区域称为第一接触区域CON1。在俯视时，连接电极ZTCO设置于与栅电极GL1及数据信号线DL不重叠的位置的第一接触区域CON1中与第二半导体区域OS2连接。
在连接电极ZTCO之上设置有第四绝缘层IL4。第四绝缘层IL4是还被称为平坦化层的绝缘层，缓和由设置于比第四绝缘层IL4靠向下层的半导体层OS、栅电极GL1等形成的凹凸。在第四绝缘层IL4之上设置有像素电极PTCO。像素电极PTCO经由设置于第四绝缘层IL4的开口部PCON与连接电极ZTCO连接。将连接电极ZTCO与像素电极PTCO接触的区域称为第二接触区域CON2。在俯视时，第二接触区域CON2与栅电极GL1重叠。像素电极PTCO由透明导电膜形成。
在像素电极PTCO之上设置有第五绝缘层IL5。在第五绝缘层IL5之上设置有公共辅助电极CMTL及公共电极CTCO。公共辅助电极CMTL与公共电极CTCO具有不同的平面图案。公共辅助电极CMTL是金属层。公共电极CTCO是透明导电层。公共辅助电极CMTL的电阻小于公共电极CTCO的电阻。公共辅助电极CMTL也作为遮光层发挥作用，例如，通过对来自相邻的像素的光进行遮光，能够抑制混色的产生。在公共电极CTCO之上设置有多个第一间隔件SP1。
多个第一间隔件SP1离散地设置于第一基板SUB1。第一间隔件SP1不是与所有像素都对应地设置，而是设置于一部分像素和与其相邻的像素的像素间的区域。第一间隔件SP1的高度是单元间隙的一半的高度。另外，在第二基板SUB2也设置有第二间隔件。第二基板SUB2的第二间隔件与第一基板SUB1的第一间隔件SP1设置成在俯视时重叠。
在第一基板SUB1设置有第一遮光层LS1。第一遮光层LS1设置于像素PX的区域。图1示出第一遮光层LS1a、LS1b作为第一遮光层LS1。但是，第一遮光层LS1也可以仅由第一遮光层LS1a形成或仅由第一遮光层LS1b形成。在俯视时，第一遮光层LS1至少设置于栅电极GL1与半导体层OS重叠的区域。换言之，第一遮光层LS1设置于在俯视时与半导体层OS重叠的区域。第一遮光层LS1抑制从第一基板SUB1侧入射的光到达第一半导体区域OS1。此外，第一遮光层LS1划定像素PX的开口范围。在第一遮光层LS1由导电性膜形成时，也可以向第一遮光层LS1施加电压。在向第一遮光层LS1施加电压时，第一遮光层LS1与栅电极GL1也可以电连接。另外，在俯视时，第一接触区域CON1设置于与第一遮光层LS1不重叠的区域。
1-2.第二晶体管
驱动电路包括第二晶体管Tr2(p沟道型晶体管Tr2-1及n沟道型晶体管Tr2-2)。p沟道型晶体管Tr2-1及n沟道型晶体管Tr2-2均包括栅电极GL2、栅极绝缘层GI2、半导体层S。半导体层S包括第一半导体区域S1、第二半导体区域S2、第三半导体区域S3。在半导体层S中，第一半导体区域S1相当于形成沟道的区域，第二半导体区域S2相当于形成源极区域及漏极区域的区域，第三半导体区域S3相当于形成低浓度漏极(LDD)的区域。栅电极GL2包括与第一半导体区域S1重叠的区域。栅极绝缘层GI2设置于半导体层S与栅电极GL2之间。图1示出在第二晶体管Tr2(p沟道型晶体管Tr2-1及n沟道型晶体管Tr2-2)中，栅电极GL2设置于半导体层S的第一基板SUB1侧的底栅型晶体管。但是，第二晶体管Tr2(p沟道型晶体管Tr2-1及n沟道型晶体管Tr2-2)也可以是半导体层S与栅电极GL2的位置关系相反的顶栅型晶体管。
p沟道型晶体管Tr2-1包括第一半导体区域S1、第二半导体区域S2。n沟道型晶体管Tr2-2包括第一半导体区域S1、第二半导体区域S2、第三半导体区域S3。第一半导体区域S1在俯视时与栅电极GL2重叠，作为p沟道型晶体管Tr2-1及n沟道型晶体管Tr2-2的沟道发挥作用，第二半导体区域S2作为源极区域及漏极区域发挥作用。n沟道型晶体管Tr2-2的第三半导体区域S3是电阻比第二半导体区域S2高的区域，也被称为低浓度漏极(LDD)，具有抑制热载流子劣化的功能。
在半导体层S之上设置有第一绝缘层IL1及栅极绝缘层GI1。对于p沟道型晶体管Tr2-1、n沟道型晶体管Tr2-2，栅极绝缘层GI1作为层间膜发挥作用。在这些绝缘层之上设置有第二布线W2。第二布线W2经由设置于第一绝缘层IL1及栅极绝缘层GI1的开口与第二半导体区域S2连接。在第二布线W2之上设置有第二绝缘层IL2。在第二绝缘层IL2之上设置有第一布线W1。第一布线W1经由设置于第二绝缘层IL2的开口与第二布线W2连接。
栅电极GL2与第一遮光层LS1b是同一层。第二布线W2与栅电极GL1是同一层。在此，同一层是指多个部件是通过对一个层进行图案化而同时形成(通过相同的蚀刻工艺形成)的。
2.像素的部分剖面结构
图2示出像素PX的部分剖面结构的一个例子。像素PX包括第一基板SUB1、第二基板SUB2及第一基板SUB1与第二基板SUB2之间的液晶层LC。如参照图1说明的那样，第一基板SUB1包括第一遮光层LS1、第一晶体管Tr1、连接电极ZTCO、像素电极PTCO、公共电极CTCO。第二基板SUB2包括第二遮光层BM、滤色器层CF(第一滤色器层CF1、第二滤色器层CF2)、覆盖层(overcoat layer)OC。如上所述，在第二基板SUB2中，在与第一间隔件SP1对应的位置设置有第二间隔件SP2。第一基板SUB1与第二基板SUB2的间隔(单元间隙)由第一间隔件SP1及第二间隔件SP2保持为固定的间隔。另外，不限于上述构成，也可以采用第一间隔件SP1与形成第二基板SUB2的最表面的层(例如取向膜)直接抵接的构成，或者也可以采用第二间隔件SP2与形成第一基板SUB1的最表面的层直接抵接的构成。另外，即使在这种情况下，也通过形成第一间隔件SP1的材料来填埋第二接触区域CON2，实现该第二接触区域CON2中的平坦化。
另外，如图2所示，有时将比液晶层LC靠向下层的构成、即包括第一基板SUB1及层叠于该第一基板SUB1的各个构成称为阵列基板。同样，有时将比液晶层LC靠向上层的构成、即包括第二基板SUB2及层叠于该第二基板SUB2的各个构成称为对置基板。
第二遮光层BM例如由包含黑色颜料的有机树脂材料形成。第二遮光层BM设置于像素PX的边界区域。此外，第二遮光层BM设置于第一滤色器层CF1与第二滤色器层CF2的边界区域。第一滤色器层CF1和第二滤色器层CF2是被着色为预定颜色且具有透光性的层，分别被着色为不同的色相。在滤色器层CF之上设置有覆盖层OC。液晶层LC设置于第一基板SUB1(阵列基板)与第二基板SUB2(对置基板)之间。换言之，液晶层LC设置于第一遮光层LS1与第二遮光层BM之间。另外，图2中对规定液晶层LC的初始取向状态的取向膜省略图示。
3.像素的平面布局
显示装置100具有排列有多个包括图2所示的要素的像素PX的像素部102。图3示出从第二基板SUB2侧观察像素部102时的平面示意结构。图3示出像素PX包括第一子像素SPX1、第二子像素SPX2、第三子像素SPX3的方式。例如，第一子像素SPX1是与蓝色对应的子像素，第二子像素SPX2是与绿色对应的子像素，第三子像素SPX3是与红色对应的子像素。此外，子像素的颜色也可以变更，例如，可以为第一子像素SPX1与红色对应，第三子像素SPX3与蓝色对应。
图3示出第一子像素SPX1、第二子像素SPX2、第三子像素SPX3在第一方向D1上排列的方式。包括与PX3相同构成的子像素的像素PX在第一方向D1及与第一方向D1相交的第二方向D2上排列。
第一子像素SPX1包括第一半导体层OSa、第一连接电极ZTCO1、第一像素电极PTCO1，第二子像素SPX2包括第二半导体层OSb、第二连接电极ZTCO2、第二像素电极PTCO2，第三子像素SPX3包括第三半导体层OSc、第三连接电极ZTCO3、第三像素电极PTCO3。第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3分别被第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM包围，在俯视时从这些遮光层露出的区域(未被遮光层包围的区域)为透光性区域。第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3由第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM划定开口部(透光性区域)。
在像素部102配置有在第一方向D1上延伸的扫描信号线SCL以及在第二方向D2上延伸的数据信号线DL(第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3)。扫描信号线SCL配置成与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc相交，其相交部分作为栅电极(GL1)发挥作用。与图2对比可知，图3所示的扫描信号线SCL及数据信号线DL(第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3)在从厚度方向观察时设置于第一遮光层LS1与第二遮光层BM之间。
第一遮光层LS1具有在第一方向D1上延伸的图案。第一遮光层LS1设置于与在第一方向D1上延伸的扫描信号线SCL重叠的位置。扫描信号线SCL的宽度小于第一遮光层LS1的宽度。扫描信号线SCL配置于第一遮光层LS1的图案内侧的区域。此外，遮光层LS1还配置成与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc相交。第一遮光层LS1、LS2也可以具有两层结构，可以由下层侧的第一遮光层LS1a及上层侧的第一遮光层LS1b构成。第一遮光层LS1b比第一遮光层LS1a宽度宽。第一遮光层LS1a及第一遮光层LS1b分别由金属膜形成，上层的第一遮光层LS1b的宽度设置成大于下层的第一遮光层LS1a的宽度。换言之，第一遮光层LS1具有层叠有至少两层金属膜的结构，上层的金属层的宽度优选大于下层的金属层的宽度。划定第一遮光层LS1的宽度的两侧端部与沿第一方向D1排列的第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3重叠。与第一遮光层LS1相邻的第一遮光层LS2也具有相同的图案(图3示出其一部分)，设置成宽度方向的端部与第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3重叠。换言之，第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3设置成与第一方向D1平行的两端与第一遮光层LS1、LS2重叠。
第二遮光层BM包括在第二方向D2上延伸的图案。第二遮光层BM具有在俯视时与在第二方向D2上延伸的第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3重叠的形状。此外，第二遮光层BM在与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的关系上，配置成在第二方向D2上延伸的部分与这些半导体层的一个端部重叠。此外，第二遮光层BM也可以包括在第一方向D1上延伸并与扫描信号线SCL重叠的图案。在第一方向D1上延伸的图案是从在第二方向D2上延伸的图案连续的图案，将相邻的在第二方向D2上延伸的图案相连。第二遮光层BM的在第一方向D1上延伸的部分(在第一方向D1上延伸的图案)与扫描信号线SCL及第一遮光层LS1、LS2重叠，并且具有比第一遮光层LS1、LS2窄的宽度。此外，第二遮光层BM设置成与第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3的平行于第二方向D2的两边重叠。
如上所述，第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3在俯视时与第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM部分地重叠并被第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM包围。在此，第一遮光层LS1、LS2与第一像素电极PTCO1重叠的区域的面积和与第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3重叠的区域的面积不同。具体地说，第一遮光层LS1、LS2与第一像素电极PTCO1重叠的面积大于第一遮光层LS1、LS2与第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3重叠的面积。第一遮光层LS1、LS2与第二像素电极PTCO2重叠的面积小于第一遮光层LS1、LS2与第一像素电极PTCO1重叠的面积，并且大于与第三像素电极PTCO3重叠的面积。此外，第一遮光层LS1、LS2与第三像素电极PTCO3重叠的面积小于第一遮光层LS1、LS2与第一像素电极PTCO1及第二像素电极PTCO2重叠的面积。
图4示出第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的放大图。第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3在俯视时与第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM部分地重叠且被第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM包围。并且，第一子像素SPX1具有从第一遮光层LS1、LS2露出的第一开口部OP1，同样，第二子像素SPX2具有第二开口部OP2，第三子像素SPX3具有第三开口部OP3。
在此，第一开口部OP1、第二开口部OP2及第三开口部OP3的大小(面积)由于在每个开口部中第一遮光层LS1、LS2的宽度发生变更而不同。即，第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的第一方向D1的宽度X1在三个像素中相同，而第二方向D2的宽度在第一子像素SPX1具有Y1的长度、第二子像素SPX2具有Y2的长度、第三子像素SPX3具有Y3的长度时，具有Y1＜Y2＜Y3的关系。在各子像素中，第二方向D2的长度差异是基于第一遮光层LS1、LS2的宽度(第二方向D2的长度)不同的。第一遮光层LS1、LS2在第一方向D1上与第一子像素SPX1对应的部分的宽度大，与第三子像素SPX3对应的部分的宽度小，与第二子像素SPX2对应的部分为其中间的宽度。
由此，通过使夹着第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的第一遮光层LS1及第一遮光层LS2的一方或双方的宽度在第一方向D1上不同，能够使各像素的开口部的面积不同。即，通过调整第一遮光层LS1及第一遮光层LS2宽度，能够使第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的开口率不同。另外，本实施方式表示使第一遮光层LS1、LS2的宽度不同的例子，但是除此以外，还可以同时使第二遮光层BM的宽度也不同。另外，开口率是指未被遮光层遮蔽的面积相对于一个像素(或子像素)所占的面积的比例。另外，一个像素PX(或子像素SPX)所占的面积是指例如由相邻的扫描信号线SCL及相邻的数据信号线DL各自的芯之间确定的面积，各子像素不依赖于颜色而具有共同的大小。
在第一子像素SPX1是与蓝色对应的像素、第二子像素SPX2是与绿色对应的子像素、第三子像素SPX3是与红色对应的子像素的情况下，通过第一遮光层LS1，能够使与红色对应的子像素的开口率(或开口部的面积)大于与蓝色对应的子像素及与绿色对应的子像素的开口率(或开口部的面积)。
第一遮光层LS1、LS2为了在第一方向D1上排列的每个像素电极中使与像素电极重叠的面积不同，图案宽度沿第一方向D1发生变化。
第一遮光层LS1还用于对设置有间隔件SP的区域进行遮光。图5示出设置有第一间隔件SP1的区域的第一遮光层LS1的图案。第一遮光层LS1具有宽度沿第一方向D1周期性变化的图案，但是在设置有第一间隔件SP1的区域中具有不规则的图案。即，为了对设置有第一间隔件SP1的区域进行遮光而具有比其他区域更宽的图案。
另一方面，第二遮光层BM在设置有第一间隔件SP1的区域中也不具有第一遮光层SL1那样的不规则的图案，而具有与其他区域相同的图案。第一间隔件SP1的一部分从第二遮光层BM露出，但是由于被第一遮光层LS1遮光，所以不会对图像的显示产生任何影响。第二遮光层BM由树脂材料形成，因此难以形成微细且精密的图案。假设要由第二遮光层BM对第一间隔件SP1进行遮光，则需要考虑余量将遮光部分的面积设计为较大。相对于此，在本实施方式中，通过第一遮光层LS1的精密的图案，能够确保第一间隔件SP1的遮光，能够使像素的开口率不会小到必要程度以上。因此，在本实施方式中，如图5中所示的那样，在以第二遮光层BM与第一间隔件SP1的关系观察的情况下，第一间隔件SP1的一部分未被第二遮光层BM遮光。即，第一间隔件SP1(在本实施方式中为由第一间隔件SP1和第二间隔件SP2形成的间隔件)的第一基板SUB1侧的下底侧与设置于第一基板SUB1的第一遮光层LS1、LS2在整体上重叠，另一方面，第二基板SUB2侧的上底侧从设置于第二基板SUB2的第二遮光层BM露出一部分。此外，如图5所示，第一间隔件SP1不仅设置在预定像素的第二接触区域CON2上，还与设置于该第二接触区域CON2的像素电极PTCO、与该像素电极PTCO连接的半导体层OS、以及在第二方向D2上与该像素电极PTCO相邻的像素电极重叠。由此，如果像素部102高精细化，则与像素PX的大小相比，间隔件相对变大。在本实施方式中，第一间隔件SP1的半径大于由数据信号线DL的各芯之间规定的像素PX的第一方向的长度，第一间隔件SP1与相邻的一对数据信号线DL2、DL3都重叠。
第一像素电极PTCO1从第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM露出的区域成为透光性区域。该透光性区域相当于第一子像素SPX1的开口部。即，第一子像素SPX1的开口率由第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM划定。同样，第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的开口率也由第一遮光层LS1、LS2及第二遮光层BM划定。第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3的开口率不同。各像素的开口率的差异由第一遮光层LS1、LS2与像素电极重叠的面积的差异来规定。
在此应注意的是，第一遮光层LS1、LS2设置于第一基板SUB1，第二遮光层BM设置于第二基板SUM2。如图1及图2所示，第一遮光层LS1设置于比扫描信号线SCL(及栅电极GL1)及像素电极PTCO靠向下层侧的位置。第一遮光层LS1在第一基板SUB1上形成金属膜，经过光刻工序形成上述那样的图案。第一遮光层LS1是在第一基板SUB1上最初被图案化的层，由后续工序形成的扫描信号线SCL(及栅电极GL1)及像素电极PTCO通过在与第一遮光层LS1相同的层形成的对准标记来划定位置。第一遮光层LS1对作为无机材料的金属膜进行干法蚀刻或湿法蚀刻而形成，因此能够以精细的图案形成。此外，像素电极PTCO将形成在第一基板SUB1上的透明导电膜经过光刻工序形成为预定形状。第一遮光层LS1与像素电极PTCO的相互位置取决于曝光装置中的光掩膜的对准精度，能够高精度地进行对位。另一方面，第二遮光层BM由包含黑色颜料的有机树脂材料形成。第二遮光层BM虽然不适合形成第一遮光层LS1那样的高精细图案，但是工序数少，能够在大面积的区域廉价地制造。
在此，如果仅通过形成于第二基板SUB2侧的第二遮光层BM来调整像素的开口率，则需要考虑将第一基板SUB1与第二基板SUB2贴合时的对准精度(贴合偏移)而确保余量。相对于此，本实施方式的显示装置100通过组合上述两种遮光层，精密地控制像素的开口率。即，不是仅通过第二基板SUB2侧的第二遮光层BM划定像素的开口率，而是通过使用形成于第一基板SUB1侧的第一遮光层LS1以及形成于第二基板SUB2侧的第二遮光层BM这双方，通过第一遮光层LS1进行开口的部分的调整(至少第二方向的划定)，从而能够精密地控制各像素的开口率。由此，即使在像素高精细化的情况下(即使在像素的尺寸缩小的情况下)，也能够精密地控制像素的开口率。
4.构成像素的各层的详细布局
下面说明构成像素PX的各层的详细布局。
4-1.第一遮光层
图6示出第一遮光层LS1、LS2、LS3。第一遮光层LS1、LS2、LS3具有在第一方向D1上延伸的图案。如参照图3说明的那样，第一遮光层LS1的图案宽度根据像素的配置而不同。即，第一遮光层LS1包括沿第一方向D1宽度宽的部分、以及宽度比该宽度宽的部分窄的部分。例如，在图3所示的第一子像素SPX1、第二子像素SPX2及第三子像素SPX3沿第一方向D1周期性地排列的情况下，第一遮光层LS1具有周期性地变化的图案。第一遮光层LS2、LS3也同样。
如图1所示，第一遮光层LS1也可以具有第一遮光层LS1a和第一遮光层LS1b的两层结构。通过将第一遮光层LS1作为金属膜的两层结构，能够提高遮光性。
4-2.半导体层
如图7所示，第一半导体层OSa、第二半导体层OSb、第三半导体层OSc具有在第二方向D2上延伸的岛状图案。第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc配置于第一遮光层LS1的上层侧。第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc设置成一部分与第一遮光层LS1重叠。
4-3.扫描信号线
图8示出扫描信号线SCL。扫描信号线SCL以与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc相交的方式在第一方向D1上延伸。扫描信号线SCL与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc相交的部分作为栅电极GL1发挥作用。扫描信号线SCL(栅电极GL1)的图案设置于第一遮光层LS1的图案的内侧。
4-4.数据信号线
图9示出第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3。第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2及第三数据信号线DL3在第二方向D2上延伸，设置成与扫描信号线SCL相交。如图9所示，开口部WCON设置于在第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的岛状图案的一个端部的附近处与第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3重叠的区域。第一半导体层OSa的主要部分配置于第一数据信号线DL1与第二数据信号线DL2之间，并且在第二方向D2上延伸。第一半导体层OSa的一个端部具有从被第一数据信号线DL1及第二数据信号线DL2夹着的部分向开口部WCON的方向弯折的图案。第一数据信号线DL1配置成与开口部WCON重叠。第一半导体层OSa在开口部WCON中与第一数据信号线DL1连接。第二半导体层OSb及第三半导体层OSc也同样。
4-5.连接电极
如图10所示，开口部ZCON设置成与第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的岛状图案重叠。开口部WCON设置于第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的一个端部侧，相对于此，开口部ZCON设置于第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的另一个端部侧。第一遮光层LS1或扫描信号线SCL通过这些第一半导体层OSa、第二半导体层OSb及第三半导体层OSc的一个端部与另一个端部之间。此外，开口部ZCON设置于与扫描信号线SCL不重叠的位置。
连接电极ZTCO配置于第一数据信号线DL1与第二数据信号线DL2之间，设置成与第一半导体层OSa重叠。连接电极ZTCO在开口部ZCON(第一接触区域CON1)中与第一半导体层OSa连接。第二半导体层OSb及第三半导体层OSc也同样地与连接电极ZTCO连接。连接电极ZTCO具有沿第二方向D2延伸的图案，设置成从形成有开口部ZCON的部分延伸到越过扫描信号线SCL的区域。
4-6.像素电极
图11示出第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3。第一像素电极PTCO1通过开口部PCON与第一连接电极ZTCO1连接，第二像素电极PTCO2通过开口部PCON与第二连接电极ZTCO2连接，第三像素电极PTCO3通过开口部PCON与第三连接电极ZTCO3连接。开口部PCON设置在第一连接电极ZTCO1、第二连接电极ZTCO2、第三连接电极ZTCO3的图案的上端附近、且与扫描信号线SCL(栅电极GL1)的图案重叠的区域。第一像素电极PTCO1设置成在第一数据信号线DL1与第二数据信号线DL2之间与扫描信号线SCL(栅电极GL1)、半导体层OS1a及第一连接电极ZTCO1重叠，并且在第二方向D2上延伸。第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3也同样。
4-7.公共辅助电极
图12示出公共辅助电极CMTL。公共辅助电极CMTL具有包围第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3的周围的格子状的图案。公共辅助电极CMTL包括以与第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2及第三数据信号线DL3重叠的方式在第二方向D2上延伸的纵向图案、以及与开口部PCON重叠且在第一方向D1上延伸的横向图案。公共辅助电极CMTL的在第一方向D1上延伸的横向图案的宽度比第一遮光层LS1的宽度窄。公共辅助电极CMTL遍及像素部102的整体设置。换言之，公共辅助电极CMTL具有使第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3露出的多个开口部。
公共辅助电极CMTL由金属膜形成。公共辅助电极CMTL用作降低在其上由透明导电膜形成于像素部102的大致整个表面的公共电极CTCO的电阻的辅助电极。
根据上述构成，通过调整公共辅助电极CMTL的宽度，能够划定第一像素PX1、第二像素PX2及第三像素PX3的第一方向D1的开口宽度。即，通过扩大公共辅助电极CMTL的宽度，能够形成与第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3重叠的区域，并且能够附加作为遮光层的功能。换言之，公共辅助电极CMTL能够代替设置于第二基板SUB2的第二遮光层BM的功能。
图3示出由第一遮光层LS1和第二遮光层BM划定像素的开口部的例子，但是也能够如图12所示由第一遮光层LS1和公共辅助电极CMTL划定像素的开口的大小(开口率)。更具体地说，公共辅助电极CMTL与各数据信号线重叠并在第二方向上延伸设置，代替第二遮光层BM而规定各像素PX的开口的第一方向的宽度。公共辅助电极CMTL与第一遮光层LS1同样地通过光刻被图案化，因此即使像素PX微细化，也能够精密地划定开口率。在上述构成中，有无对置基板侧(第二基板侧SUB2)的第二遮光层BM可以是任意的。此外，公共辅助电极CMTL的横向图案的第二方向的宽度相当于开口部PCON的宽度，虽然覆盖该开口部PCON，但是其宽度小于第一遮光层LS1、LS2的宽度。
4-8.公共电极
图13示出公共电极CTCO。公共电极CTCO对多个像素公共地设置。公共电极CTCO在与第一像素PX1、第二像素PX2及第三像素PX3的开口部对应的区域设置有狭缝SL。狭缝SL具有弯曲的形状(纵向长的S形)，具有越靠前端针对延伸方向的宽度越小的形状。如上所述，制作以IPS方式(In-Plane Switching，平面转换)或FFS方式(Fringe Field Switching，边缘场开关)驱动液晶的像素PX。
4-9.构成像素的各部件的材质
作为第一基板SUB1及第二基板SUB2能够使用玻璃基板、石英基板及蓝宝石基板等具有透光性且不具有挠性的刚性基板。另一方面，在第一基板SUB1及第二基板SUB2不需要具有挠性的情况下，作为基板材料能够使用聚酰亚胺基板、丙烯酸基板、硅氧烷基板或氟树脂基板等包含树脂且具有挠性的柔性基板。为了提高第一基板SUB1及第二基板SUB2的耐热性，也可以在上述树脂中导入杂质。
作为扫描信号线SCL(栅电极GL1)、栅电极GL2、数据信号线DL、第一布线W1、第二布线W2、第一遮光层LS1及公共辅助电极CMTL，可以使用金属材料。例如，作为这些部件，例如使用铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钼(Mo)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铋(Bi)、银(Ag)及它们的合金或化合物。作为上述部件，上述材料可以以单层使用，也可以层叠使用。
作为栅极绝缘层GI1、GI2及第一绝缘层IL1、第二绝缘层IL2、第三绝缘层IL3、第四绝缘层IL4、第五绝缘层IL5，可以使用绝缘性材料。例如，作为第一绝缘层IL1、第二绝缘层IL2、第三绝缘层IL3、第五绝缘层IL5，可以使用氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化硅(SixNy)、氧化铝(AlOx)、氮氧化铝(AlOxNy)、氮化铝(AlNx)等无机绝缘层。作为这些绝缘层可以使用缺陷少的绝缘层。作为第四绝缘层IL4，可以使用聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、氟树脂或硅氧烷树脂等有机绝缘材料。另外，作为栅极绝缘层GI1、GI2及第一绝缘层IL1、第二绝缘层IL2、第三绝缘层IL3、第五绝缘层IL5可以使用上述有机绝缘材料。作为上述部件，上述材料可以以单层使用，也可以层叠使用。
另外，作为绝缘层的一个例子，作为栅极绝缘层GI1使用厚度为100nm的SiOx。此外，作为第一绝缘层IL1使用总厚度为600nm～700nm的SiOx/SixNy/SiOx。作为栅极绝缘层GI2使用总厚度为60～100nm的SiOx/SixNy。作为第二绝缘层IL2使用总厚度为300nm～500nm的SiOx/SixNy/SiOx。作为第三绝缘层IL3使用总厚度为200nm～500nm的SiOx(单层)、SixNy(单层)或将它们层叠使用。作为第四绝缘层IL4使用厚度为2μm～4μm的有机层。作为第五绝缘层IL5使用厚度为50nm～150nm的SixNy(单层)。
作为半导体层OS，可以使用具有半导体特性的氧化金属(氧化物半导体)。半导体层OS具有透光性。例如，可以使用包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)的氧化物半导体。特别是可以使用具有In∶Ga∶Zn∶O＝1∶1∶1∶4的组成比的氧化物半导体。但是，在本实施方式中使用的包含In、Ga、Zn及O的氧化物半导体不限定于上述组成，可以使用与上述不同的组成的氧化物半导体。例如，为了提高迁移率，也可以使In的比率比上述大。此外，为了增大带隙、减小光照射的影响，也可以使Ga的比率比上述大。
也可以在包含In、Ga、Zn及O的氧化物半导体中添加其他元素。例如，可以在该氧化物半导体中添加Al、Sn等金属元素。除了上述氧化物半导体以外，包含In及Ga的氧化物半导体(IGO)、包含In及Zn的氧化物半导体(IZO)、包含In、Sn及Zn的氧化物半导体(ITZO)、以及包含In及W的氧化物半导体等也可以用作半导体层OS。半导体层OS可以是非晶的，也可以是结晶性的。半导体层OS也可以是非晶和结晶的混相。
作为连接电极ZTCO、像素电极PTCO(第一像素电极PTCO1、第二像素电极PTCO2及第三像素电极PTCO3)及公共电极CTCO，使用透明导电层。作为该透明导电层，可以使用氧化铟及氧化锡的混合物(ITO)及氧化铟及氧化锌的混合物(IZO)。作为该透明导电层，也可以使用上述以外的材料。
5.显示装置的构成
图14示出本发明的一个实施方式所涉及的显示装置100的构成。显示装置100包括第一基板SUB1、第二基板SUB2、驱动IC110及柔性印刷电路基板112。如本实施方式所示，在第一基板SUB1设置有包括第一遮光层LS1的像素PX，在第二基板SUB2设置有第二遮光层BM及滤色器层CF。在第一基板SUB1与第二基板SUB2之间设置有未图示的密封材料。第一基板SUB1和第二基板SUB2通过密封材料贴合。
第一基板SUB1包括排列有多个像素PX的像素部102与设置于像素部102的外侧区域的扫描信号线驱动电路104、数据信号线选择电路106及柔性印刷电路基板112形成连接的端子部108。在柔性印刷电路基板112安装有驱动IC110。像素PX包括第一子像素SPX1、第二子像素SPX2、第三子像素SPX3。扫描信号线SCL与扫描信号线驱动电路104连接，第一数据信号线DL1、第二数据信号线DL2、第三数据信号线DL3与数据信号线选择电路106连接。
图1所示的第一晶体管Tr1设置于第一子像素SPX1、第二子像素SPX2、第三子像素SPX3。第二晶体管Tr2应用于扫描信号线驱动电路104、数据信号线选择电路106。此外，由图3及图5所示的第一子像素SPX1、第二子像素SPX2、第三子像素SPX3形成像素部102。
作为本发明的实施方式，上述各实施方式只要不相互矛盾，就能够适当地组合实施。此外，以各实施方式的显示装置为基础，本领域技术人员适当进行了构成要素的追加、删除或设计变更而得到的装置、或者进行了工序的追加、省略或条件变更而得到的装置，只要具备本发明的主旨，就包含在本发明的范围内。
即使是与由上述各实施方式的方式带来的作用效果不同的其他作用效果，对于从本说明书的记载明确的作用效果、或者本领域技术人员能够容易预测的作用效果，当然也理解为是由本发明带来的作用效果。
Claims (12)
1.一种显示装置的阵列基板，其特征在于，具备：
第一基板；
设置于所述第一基板的多个像素；
第一遮光层，设置于所述第一基板并在第一方向上延伸；以及
多个数据信号线，在与所述第一方向相交的第二方向上延伸并与所述第一遮光层相交，
公共电极，在所述多个像素分别设置有像素电极，所述公共电极与所述像素电极重叠；
公共辅助电极，具有遮光性且层叠于所述公共电极；以及
扫描信号线，在所述第一方向上延伸，
所述多个像素中，由所述第一遮光层和所述公共辅助电极划定开口部，
所述第一遮光层与所述扫描信号线重叠，
所述第一遮光层的宽度大于所述扫描信号线的宽度，
在所述第一遮光层与所述扫描信号线之间具有至少一层的绝缘层，
所述第一遮光层设置于比所述扫描信号线靠向所述第一基板侧的位置，
所述公共辅助电极与所述数据信号线重叠并且在所述第二方向上延伸设置，
所述第一遮光层和所述公共辅助电极都由金属膜形成。
2.根据权利要求1所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述第一基板包括在所述第一方向上延伸的扫描信号线，
所述第一遮光层与所述扫描信号线重叠，所述第一遮光层的宽度大于所述扫描信号线的宽度，
所述公共辅助电极与所述扫描信号线、所述数据信号线以及所述第一遮光层重叠，
所述公共辅助电极的与所述扫描信号线重叠的区域的宽度小于所述第一遮光层的宽度。
3.根据权利要求1所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述多个像素包括在所述第一方向上排列的第一像素、第二像素及第三像素，
对于所述第一像素、所述第二像素及所述第三像素的每一个，所述第一遮光层的宽度按各个像素而不同。
4.根据权利要求3所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述第一像素是与蓝色对应的像素，所述第二像素是与绿色对应的像素，所述第三像素是与红色对应的像素，
所述第一遮光层的与所述第三像素对应的区域的宽度小于所述第一遮光层的与所述第一像素及所述第二像素对应的区域的宽度。
5.根据权利要求1所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
在所述第一基板与第二基板之间具有间隔件，
所述第一遮光层包括对与所述间隔件重叠的区域进行遮光的遮光图案。
6.根据权利要求5所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述间隔件在俯视时与所述第一遮光层完全重叠，并且一部分与所述公共辅助电极重叠，其余部分从公共辅助电极露出。
7.根据权利要求1所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述第一遮光层通过层叠至少两层的金属膜而形成，
上层的金属层的宽度大于下层的金属层的宽度。
8.根据权利要求1所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述显示装置的阵列基板具备在所述第一方向上延伸的多个扫描信号线，
所述多个扫描信号线和所述多个数据信号线在从厚度方向观察时设置于所述第一遮光层与所述公共辅助电极之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
在所述多个像素分别设置有半导体层，
所述半导体层在从厚度方向观察时设置于所述第一遮光层与所述公共辅助电极之间。
10.根据权利要求9所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述半导体层与所述第一遮光层相交。
11.根据权利要求9所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
所述半导体层的一个端部与所述公共辅助电极重叠。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置的阵列基板，其特征在于，
从厚度方向观察时，在所述第一遮光层与所述公共辅助电极之间设置有液晶层。
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