JP2018031977A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の劣化を抑制する。【解決手段】絶縁基板と、前記絶縁基板の上方に位置するカラーフィルタ層と、前記絶縁基板と前記カラーフィルタ層との間に位置する信号線と、前記カラーフィルタ層の上方に位置する金属配線と、前記金属配線の上に積層された第1遮光層と、前記第1遮光層の上方に位置する共通電極と、前記共通電極と対向する画素電極と、を備えた第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた表示装置。【選択図】 図5

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
近年、表示装置のインターフェース等として、指などの被検出物の接触あるいは接近を検出するセンサが実用化されている。例えば、静電容量式のセンサを備えた表示装置として、信号線の上にカラーフィルタ及び検知電極が設けられたアレイ基板を備える液晶表示装置が提案されている。
特開2014−74734号公報
本実施形態の目的は、表示品位の劣化を抑制することが可能な表示装置を提供することにある。
一実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上方に位置するカラーフィルタ層と、前記絶縁基板と前記カラーフィルタ層との間に位置する信号線と、前記カラーフィルタ層の上方に位置する金属配線と、前記金属配線の上に積層された第1遮光層と、前記第1遮光層の上方に位置する共通電極と、前記共通電極と対向する画素電極と、を備えた第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた表示装置が提供される。
一実施形態によれば、
表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域と、前記非表示領域に位置する中継電極と、前記中継電極の上方に位置する第1層間絶縁膜と、前記第1層間絶縁膜の上方において前記表示領域及び前記非表示領域に亘って延出した金属配線と、前記第1層間絶縁膜及び前記金属配線の上方に位置する第2層間絶縁膜と、前記第2層間絶縁膜の上方において前記表示領域及び前記非表示領域に亘って延出した共通電極と、を備え、前記第1層間絶縁膜は、前記中継電極まで貫通したコンタクトホールを有し、前記金属配線及び前記共通電極は、前記コンタクトホールにおいて前記中継電極に接触している、表示装置が提供される。
一実施形態によれば、
絶縁基板と、信号線と、前記信号線の上方に位置する第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜の上方に位置する金属配線と、前記金属配線の上に積層された絶縁物と、前記絶縁物を覆う第2有機絶縁膜と、前記第2有機絶縁膜の上方に位置する共通電極と、前記共通電極と対向する画素電極と、を備えた第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた表示装置が提供される。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの構成を示す図である。 図2は、図1に示した表示パネルPNLの基本構成及び等価回路を示す図である。 図3は、図1に示した第1基板SUB1を第2基板側から見たときの画素PXの構成例を示す平面図である。 図4は、図3のA−B線で切断した表示パネルPNLの一部の構造を示す断面図である。 図5は、図3のC−D線で切断した表示パネルPNLの一部の構造を示す断面図である。 図6は、金属配線Mと共通電極CEとの接続例を示す図である。 図7は、金属配線Mと共通電極CEとの他の接続例を示す図である。 図8は、図6及び図7に示した接続部Cの構造例を示す断面図である。 図9は、金属配線M及び第1遮光層BMSの他の断面形状を示す図である。 図10は、金属配線M及び第1遮光層BMSの他の断面形状を示す図である。 図11は、金属配線M及び第1遮光層BMSの他の断面形状を示す図である。 図12は、センサSSの一構成例を示す平面図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの構成を示す図である。第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していても良い。第1方向X及び第2方向Yは、表示装置DSPを構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第3方向Zは、表示装置DSPの厚さ方向に相当する。ここでは、第1方向X及び第2方向Yによって規定されるX−Y平面における表示装置DSPの平面図を示している。本実施形態においては、表示装置の一例として、液晶表示装置について説明する。なお、本実施形態にて開示する主要な構成は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等を有する自発光型の表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示装置、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を応用した表示装置、或いはエレクトロクロミズムを応用した表示装置などにも適用可能である。
表示装置DSPは、表示パネルPNL、表示パネルPNLを駆動するICチップ1などを備えている。表示パネルPNLは、例えば、液晶表示パネルであり、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、シールSEと、液晶層(後述する液晶層LC)と、を備えている。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、第3方向Zに対向している。以下の説明において、第1基板SUB1から第2基板SUB2に向かう方向を上方(あるいは、単に上)と称し、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かう方向を下方(あるいは、単に下)と称する。また、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かって見ることを平面視という。
シールSEは、第1基板SUB1と第2基板SUB2とを接着している。表示パネルPNLは、画像を表示する表示領域DA、及び、表示領域DAを囲む非表示領域NDAを備えている。表示領域DAは、シールSEによって囲まれた内側に位置している。シールSEは、非表示領域NDAに位置している。
ICチップ1は、非表示領域NDAに位置している。図示した例では、ICチップ1は、第2基板SUB2よりも外側に延出した第1基板SUB1の実装部MTに実装されている。ICチップ1は、例えば、画像表示に必要な信号を出力するディスプレイドライバを内蔵している。ここでのディスプレイドライバは、後述する信号線駆動回路SD、走査線駆動回路GD、及び、共通電極駆動回路CDの少なくとも一部を含むものである。なお、図示した例に限らず、ICチップ1は、別途表示パネルPNLに接続されるフレキシブル基板上に実装されていても良い。また、ICチップI1は、タッチパネルコントローラなどとして機能する検出回路を内蔵していても良い。
本実施形態の表示パネルPNLは、第1基板SUB1の背面側からの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型、第2基板SUB2の前面側からの光を選択的に反射させることで画像を表示する反射表示機能を備えた反射型、あるいは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型のいずれであっても良い。
図2は、図1に示した表示パネルPNLの基本構成及び等価回路を示す図である。
表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数の画素PXを備えている。ここで、画素とは、画素信号に応じて個別に制御することができる最小単位を示し、例えば、後述する走査線と信号線とが交差する位置に配置されたスイッチング素子を含む領域に存在する。複数の画素PXは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。また、表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数本の走査線G(G1〜Gn)、複数本の信号線S(S1〜Sm)、共通電極CEなどを備えている。走査線Gは、各々第1方向Xに延出し、第2方向Yに並んでいる。信号線Sは、各々第2方向Yに延出し、第1方向Xに並んでいる。なお、走査線G及び信号線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。共通電極CEは、複数の画素PXに亘って配置されている。
走査線G、信号線S、及び、共通電極CEは、それぞれ非表示領域NDAに引き出されている。非表示領域NDAにおいて、走査線Gは走査線駆動回路GDに接続され、信号線Sは信号線駆動回路SDに接続され、共通電極CEは共通電極駆動回路CDに接続されている。信号線駆動回路SD、走査線駆動回路GD、及び、共通電極駆動回路CDは、第1基板SUB1上に形成されても良いし、これらの一部或いは全部が図1に示したICチップI1に内蔵されていても良い。また、これらの駆動回路のレイアウトは、図示した例に限られるものではなく、例えば、走査線駆動回路GDは、表示領域DAを挟んだ両側に配置されても良い。
各画素PXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LC等を備えている。スイッチング素子SWは、例えば薄膜トランジスタ(TFT)によって構成され、走査線G及び信号線Sと電気的に接続されている。走査線Gは、第1方向Xに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと接続されている。信号線Sは、第2方向Yに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと接続されている。画素電極PEは、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。画素電極PEの各々は、共通電極CEと対向し、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって液晶層LCを駆動している。保持容量CSは、例えば、共通電極CEと画素電極PEとの間に形成される。
図3は、図1に示した第1基板SUB1を第2基板側から見たときの画素PXの構成例を示す平面図である。図示した例は、横電界を利用する表示モードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードが適用された例に相当する。
第1基板SUB1は、走査線G1及びG2、信号線S1及びS2、スイッチング素子SW、画素電極PE、金属配線M、第1遮光層BMSなどを備えている。なお、一例では、第1基板SUB1は共通電極を備えているが、ここでは共通電極の図示を省略する。
走査線G1及びG2は、第2方向Yに沿って間隔をおいて配置され、それぞれ第1方向Xに沿って延出している。信号線S1及びS2は、第1方向Xに沿って間隔をおいて配置され、それぞれ第2方向Yに沿って延出している。図示した例では、画素PXは、走査線G1及びG2と信号線S1及びS2とが成すマス目の領域に相当し、第1方向Xに沿った長さが第2方向Yに沿った長さよりも短い長方形状である。なお、画素PXの形状は、長方形状に限らず、適宜に変更することが可能である。
スイッチング素子SWは、走査線G2及び信号線S1と電気的に接続されている。図示した例のスイッチング素子SWは、ダブルゲート構造を有する薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子SWは、半導体層SC及び中継電極REを備えている。半導体層SCは、その一部分が信号線S1と重なるように配置され、他の部分が信号線S1及びS2の間に延出し、略U字状に形成されている。半導体層SCは、信号線S1と重なる領域において走査線G2と交差するチャネル領域SCC1、及び、信号線S1及びS2の間において走査線G2と交差するチャネル領域SCC2を有している。走査線G2において、チャネル領域SCC1及びSCC2とそれぞれ重畳する領域がゲート電極GE1及びGE2として機能する。半導体層SCは、その一端部SCAにおいて信号線S1と電気的に接続され、その他端部SCBにおいて中継電極REと電気的に接続されている。中継電極REは、島状に形成され、走査線G1及びG2の間であって且つ信号線S1及びS2の間に配置されている。なお、スイッチング素子SWは、シングルゲート構造を有する薄膜トランジスタによって構成されても良い。また、スイッチング素子SWは、一例では半導体層SCの上にゲート電極GEを備えたトップゲート構造であるが、半導体層SCの下にゲート電極GEを備えたボトムゲート構造であっても良い。
画素電極PEは、走査線G1及びG2の間であって、信号線S1及びS2の間に配置されている。画素電極PEは、主電極部PA及び副電極部PBを備えている。主電極部PA及び副電極部PBは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。図示した画素電極PEは、副電極部PBから走査線G1に向かって延出した2本の主電極部PAを備えている。主電極部PAは、それぞれ第2方向Yに沿って(あるいは、信号線S1及びS2とほぼ平行に)直線的に延出している。2本の主電極部PAは、間隔をおいて第1方向Xに並び、それぞれ第1方向Xに沿って略同一の幅を有する帯状に形成されている。副電極部PBは、中継電極REと重畳する位置に配置され、中継電極REと電気的に接続されている。これにより、画素電極PEは、スイッチング素子SWと電気的に接続される。なお、画素電極PEの形状は、図示した例に限定されるものではなく、画素PXの形状などに合わせて適宜変更することができる。
金属配線M及び第1遮光層BMSは、信号線S1及びS2と略平行に延出している。図示した例では、金属配線M及び第1遮光層BMSは、第2方向Yに延出している。
金属配線Mは、信号線S1及びS2の上に位置し、平面視で、信号線S1及びS2と重なっている。金属配線Mの各々の第1方向Xに沿った幅は、信号線S1及びS2のそれぞれの第1方向Xに沿った幅と同等以上であることが望ましい。
第1遮光層BMSは、金属配線Mの上に積層されている。第1遮光層BMSは、金属配線Mよりも低反射率の材料によって形成されている。第1遮光層BMSは、平面視で、金属配線Mと重なっている。第1遮光層BMSの第1方向Xに沿った幅は、金属配線Mの第1方向Xに沿った幅と同等以上であることが望ましい。このような、第1遮光層BMSは、第2基板SUB2側から信号線S1及びS2に向かう光、あるいは、信号線S1及びS2で反射した光を遮光する。また、第1遮光層BMSは、第2基板SUB2側から金属配線Mに向かう光を遮光することができ、金属配線Mにおける不所望な反射を抑制することができる。
また、図中に一点鎖線で示すように、第2遮光層BMGは、走査線G1及びG2と略平行に延出している。図示した例では、第2遮光層BMGは、第1方向Xに延出している。このような第2遮光層BMGは、後述するように、第2基板SUB2に設けられている。第2遮光層BMGは、平面視で、走査線G1及びG2と重なっている。第2遮光層BMGの第2方向Yに沿った幅は、走査線G1及びG2のそれぞれの第2方向Yに沿った幅と同等以上であることが望ましい。なお、図示した例では、第2遮光層BMGは、平面視で、画素電極PEとスイッチング素子SWとが接続されるコンタクト部CTとも重なっている。このような、第2遮光層BMGは、第2基板SUB2側から走査線G1及びG2に向かう光、あるいは、走査線G1及びG2で反射した光を遮光する。
図4は、図3のA−B線で切断した表示パネルPNLの一部の構造を示す断面図である。
第1基板SUB1は、第1絶縁基板10、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、第5絶縁膜15、第6絶縁膜16、カラーフィルタ層CF、下側遮光層US、半導体層SC、走査線G2、信号線S1、中継電極RE、金属配線M、第1遮光層BMS、共通電極CE、画素電極PE、第1配向膜AL1などを備えている。
第1絶縁基板10は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。下側遮光層USは、第1絶縁基板10の上に位置し、第1絶縁膜11によって覆われている。下側遮光層USは、バックライトユニットBLから半導体層SCに向かう光を遮光する。半導体層SCは、第1絶縁膜11の上に位置し、第2絶縁膜12によって覆われている。半導体層SCは、例えば、多結晶シリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体によって形成されていても良い。
走査線G2の一部であるゲート電極GE1及びGE2は、第2絶縁膜12の上に位置し、第3絶縁膜13によって覆われている。なお、図示しない走査線G1も、走査線G2と同一層に配置される。走査線G2は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であっても良いし、多層構造であっても良い。なお、下側遮光層USは、ゲート電極GE1及びGE2と対向する位置の半導体層SCの直下に位置していることが望ましい。
信号線S1及び中継電極REは、第3絶縁膜13の上に位置し、第4絶縁膜14によって覆われている。なお、図示しない信号線S2も、信号線S1と同一層に配置される。信号線S1及び中継電極REは、同一材料によって形成され、上記の金属材料が適用可能である。信号線S1は、第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13を貫通するコンタクトホールを介して半導体層SCにコンタクトしている。中継電極REは、第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13を貫通するコンタクトホールを介して半導体層SCにコンタクトしている。
カラーフィルタ層CFは、信号線S1、スイッチング素子SW、中継電極RE、及び、第3絶縁膜13の上に位置している。このようなカラーフィルタ層CFは、着色樹脂によって形成されている。
第4絶縁膜14は、カラーフィルタ層CFの上に位置している。第4絶縁膜14は、アクリル樹脂などの透明な有機絶縁材料によって形成されている。第4絶縁膜14は、カラーフィルタ層CFと金属配線Mとの間に位置する第1有機絶縁膜に相当する。また、別の観点では、カラーフィルタ層CF及び第4絶縁膜14は、第1層間絶縁膜に相当する。
金属配線Mは、第4絶縁膜14の上に位置している。金属配線Mは、上記の金属材料や、それらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であっても良いし、多層構造であっても良い。
第1遮光層BMSは、金属配線Mの上に積層されている。第1遮光層BMSは、黒色樹脂などの有機絶縁材料によって形成されても良いし、金属配線Mよりも低反射率の金属材料によって形成されても良い。また、第1遮光層BMSは、反射防止層を含んだものであっても良い。また、第1遮光層BMSは、遮光性及び低反射性を有する物体であれば良く、例えばインジウム・ティン・オキサイド(ITO)に代表されるような透明導電材料よりも導電性の低い絶縁物であっても良い。
第5絶縁膜15は、第4絶縁膜14、金属配線M、第1遮光層BMSの上に位置している。第5絶縁膜15は、アクリル樹脂などの透明な有機絶縁材料によって形成されている。第5絶縁膜15は、第1有機絶縁膜(第4絶縁膜14)の上に積層され、金属配線M及び第1遮光層BMSを覆う第2有機絶縁膜に相当する。また、別の観点では、第5絶縁膜15は、第2層間絶縁膜に相当する。
共通電極CEは、第5絶縁膜15の上に位置し、第6絶縁膜16によって覆われている。共通電極CEは、走査線G2、信号線S1、及び、スイッチング素子SWの直上に位置している。また、共通電極CEは、図示しない他の走査線G1や他の信号線S2の直上にも位置しており、コンタクト部CTと対応する位置に開口部APを有している。画素電極PEは、第6絶縁膜16の上に位置し、第1配向膜AL1によって覆われている。画素電極PEの一部は、第6絶縁膜16を介して共通電極CEと対向している。共通電極CE及び画素電極PEは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの透明な酸化物導電材料によって形成されている。画素電極PEは、共通電極CEの開口部APと重畳するコンタクト部CTにおいて、カラーフィルタ層CF、第4絶縁膜14、第5絶縁膜15、及び、第6絶縁膜16を貫通するコンタクトホールを介して中継電極REにコンタクトしている。
第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、及び、第6絶縁膜16は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの無機絶縁膜であり、単層構造であっても良いし、多層構造であっても良い。なお、第3絶縁膜13とカラーフィルタ層CFとの間、カラーフィルタ層CFと第4絶縁膜14との間、第4絶縁膜14と第5絶縁膜15との間には、他の絶縁膜が介在していても良い。
第2基板SUB2は、第2絶縁基板20、第2遮光層BMG、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
第2絶縁基板20は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。第2遮光層BMGは、第2絶縁基板20の第1基板SUB1と対向する側に位置している。第2遮光層BMGは、上記の通りストライプ状に形成され、走査線G及びスイッチング素子SWの直上に位置している。オーバーコート層OCは、第2遮光層BMGを覆っている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。
上述した第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。図示しないが、スペーサは、樹脂材料によって形成され、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に配置されている。スペーサは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2のうちの一方に形成され、他方の基板に接触している。これにより、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に所定のセルギャップが形成される。但し、スペーサとして、セルギャップを形成するものの他に、表示パネルに対して外部応力が加わっていない定常状態で他方の基板に接触していないサブスペーサが含まれていても良い。セルギャップは、例えば2〜5μmである。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、所定のセルギャップが形成された状態でシールによって貼り合わせられている。
液晶層LCは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に位置し、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に保持されている。液晶層LCは、液晶分子を含んでいる。このような液晶層LCは、ポジ型(誘電率異方性が正)の液晶材料、あるいは、ネガ型(誘電率異方性が負)の液晶材料によって構成されている。
上記のような構成の表示パネルPNLに対して、第1基板SUB1の下方には、第1偏光板PL1を含む第1光学素子OD1が配置されている。また、第2基板SUB2の上方には、第2偏光板PL2を含む第2光学素子OD2が配置されている。一例では、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、それぞれの吸収軸がX−Y平面において互いに直交するように配置されている。なお、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、必要に応じて、1/4波長板や1/2波長板などの位相差板、散乱層、反射防止層などを備えていても良い。
このような構成例においては、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されていないオフ状態において、液晶層LCに含まれる液晶分子は、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の間で所定の方向に初期配向している。このようなオフ状態では、バックライトユニットBLから表示パネルPNLに向けて照射された光は、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2によって吸収され、暗表示となる。一方、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されたオン状態においては、液晶分子は、電界により初期配向方向とは異なる方向に配向し、その配向方向は電界によって制御される。このようなオン状態では、バックライトユニットBLからの光の一部は、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2を透過し、明表示となる。
図5は、図3のC−D線で切断した表示パネルPNLの一部の構造を示す断面図である。
第1基板SUB1において、主要部分について説明する。カラーフィルタ層CFは、第1カラーフィルタCF1と、第2カラーフィルタCF2と、第3カラーフィルタCF3と、を備えている。第1乃至第3カラーフィルタCF1乃至CF3は、第1方向Xに並んでいる。一例では、第1カラーフィルタCF1は赤色カラーフィルタであり、第2カラーフィルタCF2は緑色カラーフィルタであり、第3カラーフィルタCF3は青色カラーフィルタである。なお、第1乃至第3カラーフィルタCF1乃至CF3の色の選択は上記の例に限らない。例えば、カラーフィルタ層CFは、第1乃至第3カラーフィルタCF1乃至CF3のいずれとも異なる色の第4カラーフィルタを備えていても良い。第4カラーフィルタとしては、例えば白色のカラーフィルタが配置されても良いし、無着色の樹脂材料が配置されても良いし、カラーフィルタを配置せずに透明ない第4絶縁膜14が配置されても良い。
信号線S1及びS2は、第1絶縁基板10とカラーフィルタ層CFとの間に位置している。第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2のそれぞれの端部は、信号線S1に重なっている。また、第2カラーフィルタCF2及び第3カラーフィルタCF3のそれぞれの端部は、信号線S2に重なっている。なお、信号線S1及びS2と、カラーフィルタ層CFとの間には、両者の接触による腐食を抑制するための保護膜が介在していても良い。
金属配線Mは、信号線S1及びS2のそれぞれの直上に位置している。図示した例では、金属配線Mと信号線S1及びS2との間に、カラーフィルタ層CF及び第4絶縁膜14が介在している。第4絶縁膜14は、カラーフィルタ層CFを覆っており、カラーフィルタ層CFからの不純物の漏出を抑制するとともに、異なる色のカラーフィルタ間での段差を緩和することができる。
第1遮光層BMSは、金属配線Mの上に直接積層されている。これらの第1金属層BMS及び金属配線Mは、一括して形成することができる。これらの製造方法について簡単に述べると、まず、第4絶縁膜14の上の略全面に、金属配線Mを形成するための金属材料を成膜する。その後、金属材料の上の全面に、第1遮光層BMSを形成するための遮光材料を成膜する。遮光材料としては、例えば、露光されることによって現像液に対して可溶性を呈するポジ型レジストが適用される。その後、遮光材料をパターニングして所望の形状(例えば、信号線のそれぞれの直上に位置するストライプ状)の第1遮光層BMSを形成する。その後、第1遮光層BMSをマスクとして、第1遮光層BMSから露出した金属材料をエッチングによって除去し、所望の形状の金属配線Mを形成する。なお、このようにして形成された金属配線M及び第1遮光層BMSの積層体の断面形状については、図示したように、それぞれの端面E1及びE2が揃う形状になるとは限らない。この点については後述する。このような金属配線M及び第1遮光層BMSの積層体が第1方向Xに隣接するカラーフィルタ間の境界に位置していることにより、例えば正面方向(図中の第3方向Z)から表示装置を観察した場合のみならず、正面方向から傾斜した斜め方向から表示装置を観察した場合であっても、隣接する他の色のカラーフィルタの透過光を遮光することができ、混色による表示品位の劣化を抑制することができる。
第5絶縁膜15は、金属配線M及び第1遮光層BMSを覆っており、第1遮光層BMSからの不純物の漏出を抑制するとともに、金属配線M及び第1遮光層BMSに起因した段差を緩和することができる。
共通電極CEは、第1遮光層BMSよりも上方に位置し、また、画素電極PEは、第6絶縁膜16を介して共通電極CEと対向している。画素電極PEは、共通電極CEと対向するスリットSTを有している。
第2基板SUB2においては、信号線S1及びS2の直上、あるいは、金属配線M及び第1遮光層BMSの積層体の直上において、図4に示した第2遮光層は配置されず、第2絶縁基板20とオーバーコート層OCとが接触している。
次に、金属配線Mと共通電極CEとを電気的に接続するための接続構造について説明する。
図6は、金属配線Mと共通電極CEとの接続例を示す図である。
金属配線Mは、それぞれ第2方向Yに延出し、第1方向Xに並んでいる。また、金属配線Mは、表示領域DAに配置されるとともに、非表示領域NDAに延出している。図示した例では、金属配線Mの両端部は、非表示領域NDAに位置している。
共通電極CEは、それぞれ第2方向Yに延出し、第1方向Xに並んでいる。また、共通電極CEは、表示領域DAに配置されるとともに、非表示領域NDAに延出している。図示した例では、共通電極CEの両端部は、非表示領域NDAに位置している。1つの共通電極CEは、平面視で、複数本の金属配線Mと重なっている。
これらの金属配線M及び共通電極CEは、非表示領域NDAに位置する接続部Cにおいて互いに電気的に接続されている。図示した例では、接続部Cは、表示領域DAを挟んだ両側の非表示領域NDAに位置しており、金属配線M及び共通電極CEは、それぞれの両端部において互いに電気的に接続されている。なお、金属配線M及び共通電極CEは、それぞれの一端部のみにおいて互いに電気的に接続されていても良い。
図7は、金属配線Mと共通電極CEとの他の接続例を示す図である。
図示した接続例は、図6に示した接続例と比較して、金属配線M及び共通電極CEがそれぞれ第1方向Xに延出し第2方向Yに並んでいる点で相違している。図示した例では、金属配線Mと共通電極CEとを接続する接続部Cは、表示領域DAを挟んだ両側の非表示領域NDAに位置しているが、非表示領域の一方の側のみに位置していても良い。
図8は、図6及び図7に示した接続部Cの構造例を示す断面図である。
上記の通り、接続部Cは、非表示領域NDAに位置している。第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、及び、第4絶縁膜14は、非表示領域NDAに延出している。接続部Cは、中継電極REMを備えている。中継電極REMは、第3絶縁膜13の上に位置している。このような中継電極REMは、図4及び図5を参照して説明した通り、信号線S1及びS2や、中継電極REなどと同一層に位置しており、中継電極REなどと同一材料によって形成されている。中継電極REMは、表示領域DAの中継電極REとは異なり、カラーフィルタ層CFを介することなく、第4絶縁膜14によって直接覆われている。第4絶縁膜14は、中継電極REMまで貫通したコンタクトホールCHを有している。
金属配線Mは、非表示領域NDAにおいても第4絶縁膜14の上に位置している。図示した例では、金属配線Mと一括して形成された第1遮光層BMSも、非表示領域NDAに延出しており、金属配線Mに積層されている。共通電極CEは、非表示領域NDAにおける図8の左側の領域においては、第5絶縁膜15を介することなく、第4絶縁膜14の上に位置している。金属配線M及び共通電極CEは、接続部CのコンタクトホールCHにおいて、中継電極REMにそれぞれ接触している。これにより、金属配線M及び共通電極CEは、互いに電気的に接続される。図示した例では、共通電極CEは、第1遮光層BMSに接触する第1部分CEAと、中継電極REMに接触する第2部分CEBと、を有している。第1部分CEAは、第1遮光層BMSの上にも重なっている。第2部分CEBは、コンタクトホールCHにおいて中継電極REMの上に重なっている。なお、共通電極CEは、少なくとも中継電極REMと接触していれば良い。但し、非表示領域NDAにおいて、ITOなどの酸化物導電材料によって形成された共通電極CEが第1遮光層BMS及び金属配線Mを覆うことにより、金属配線Mの腐食を抑制することができる。金属配線Mは、第1部分CEAと重畳する領域において、第4絶縁膜14の上面14T及びコンタクトホールCHに面した側面14Sにそれぞれ接触するとともに、中継電極REMに接触している。
共通電極CEは、表示領域DA内においては、図4及び図5に示したように、第5絶縁膜15上に位置している。一方で、非表示領域NDAにおける図8の右側に示したように、表示領域DAに位置する第5絶縁膜15が非表示領域NDAのコンタクトホールCHよりも手前まで延在している場合がある。このような場合において、共通電極CEの一部が第5絶縁膜15の上に位置する場合には、共通電極CEは、第5絶縁膜15上、第1遮光層BMS上、中継電極REM上にそれぞれ位置し、階段状に形成される構造を適用することが望ましい。例えば、第5絶縁膜15がコンタクトホールCHと重畳する領域まで延在している場合、コンタクトホールCHは第4絶縁膜14及び第5絶縁膜15を貫通しなければならず、コンタクトホールCHの径が大きくなってしまう。また、コンタクトホールCHが第4絶縁膜14及び第5絶縁膜15を貫通している場合、コンタクトホールCHの深さが増大するとともに、その傾斜が急峻となってしまう。このため、第5絶縁膜15上に位置する共通電極CEがコンタクトホールCHを通って中継電極REMと接触する場合に、中継電極REMと共通電極CEとの接触箇所において共通電極CEの傾斜が大きくなり過ぎ、結果として共通電極CEの一部が途切れてしまうおそれがある。したがって、図示したように、共通電極CEは、階段状の断面を有するように形成されることが望ましい。
本実施形態によれば、第1基板SUB1に備えられる金属配線Mの上には第1遮光層BMSが積層されている。このため、第2基板SUB2側から金属配線Mに向かう光を遮光することができ、金属配線Mにおける不所望な反射を抑制し、コントラスト比の低下を抑制することができる。
また、金属配線Mと共通電極CEとの間に第1遮光層BMS及び第5絶縁膜15が介在する構成において、金属配線M及び共通電極CEは、非表示領域NDAにおいて互いに電気的に接続されている。すなわち、金属配線M及び共通電極CEは、いずれも非表示領域NDAに延出し、非表示領域NDAにおいて金属配線M及び共通電極CEの下層に配置された中継電極REMに接触している。このため、表示領域DAにおいて、金属配線M及び共通電極CEを接続するためのコンタクトホールが不要となり、このようなコンタクトホールに起因した第1基板SUB1の表面での段差形成を防止することができる。したがって、第1基板SUB1の段差に起因した液晶分子の配向乱れを抑制することができ、表示品位の劣化を抑制することができる。
また、第1基板SUB1において、カラーフィルタ層CFと金属配線Mとの間には第4絶縁膜14が位置しているため、カラーフィルタ層CFからの不純物の漏出を抑制できるとともに、隣接するカラーフィルタの端部が重なることに起因した段差を緩和することができる。
金属配線及び第1遮光層BMSが第5絶縁膜15によって覆われているため、第1遮光層BMSからの不純物の漏出を抑制できるとともに、金属配線M及び第1遮光層BMSが配置されることに起因した段差を緩和することができる。
金属配線M及び共通電極CEがそれぞれの両端部で互いに電気的に接続されているため、たとえ一端部において接続不良が発生したとしても他端部において電気的に接続することができ、信頼性を向上することが可能となる。
次に、金属配線M及び第1遮光層BMSの他の断面形状について図9乃至図11を参照しながら説明する。なお、図9乃至図11に示したいずれの構成例においても、第1遮光層BMSは、金属配線Mの上面T1の全面を覆い、第1遮光層BMSの第1方向Xに沿った幅W2は、金属配線Mの第1方向Xに沿った幅W1より大きい。つまり、第1遮光層BMSの端面E2は、金属配線Mの端面E1の直上の位置よりも外側に位置している。なお、金属配線Mの幅W1、及び、第1遮光層BMSの幅W2は、それぞれの最外周端における第1方向Xに沿った長さに相当する。これにより、第1遮光層BMSは、金属配線Mの上面T1での反射を抑制するとともに、端面E1での反射も抑制することができる。
図9乃至図11に示した各構成例では、金属配線Mは、第3方向Zに沿って上方に向かうにしたがって第1方向Xに沿った幅W1が減少する順テーパ状の断面を有しているが、第3方向Zに沿って上方に向かうにしたがって第1方向Xに沿った幅W1が増加する逆テーパ状の断面を有していても良いし、他の断面形状を有していても良い。
図9に示した構成例では、第1遮光層BMSは、第3方向Zに沿って上方に向かうにしたがって第1方向Xに沿った幅W2が減少する順テーパ状の断面を有している。第1遮光層BMSの最外周端EOは、第1遮光層BMSの下面B2の外周端に略一致している。
図10に示した構成例では、第1遮光層BMSは、第3方向Zに沿って上方に向かうにしたがって第1方向Xに沿った幅W2が増加する逆テーパ状の断面を有している。第1遮光層BMSの最外周端EOは、第1遮光層BMSの上面T2の外周端に略一致している。
図11に示した構成例では、第1遮光層BMSは、その下面B2に近接する側において逆テーパ状の断面を有するとともに、その上面T2に近接する側においては順テーパ状の断面を有している。第1遮光層BMSの最外周端EOは、第1遮光層BMSの下面B2と上面T2との間に位置している。
次に、本実施形態の表示装置DSPに搭載可能なセンサSSの一構成例について説明する。以下に説明するセンサSSは、例えば相互容量方式の静電容量型であり、誘電体を介して対向する一対の電極間の静電容量の変化に基づいて、被検出物の接触あるいは接近を検出するものである。
図12は、センサSSの一構成例を示す平面図である。
図示した構成例では、センサSSは、センサ駆動電極Tx、及び、検出電極Rxを備えている。センサ駆動電極Txは、上記の共通電極CE及び金属配線Mを含み、画素電極PEとの間で電界を発生させる機能を有するとともに、検出電極Rxとの間で容量を発生させることで被検出物の位置を検出するための機能を有している。図示した例では、センサ駆動電極Txは、右下がりの斜線で示した部分に相当し、第1基板SUB1に設けられている。また、検出電極Rxは、右上がりの斜線で示した部分に相当し、第2基板SUB2に設けられている。一例では、検出電極Rxは、図4に示した第2絶縁基板20と第2光学素子OD2との間に配置される。
センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxは、図示したX−Y平面において、互いに交差している。図示した例では、センサ駆動電極Txは、それぞれ第2方向Yに延出した帯状の形状を有し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。検出電極Rxは、それぞれ第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。検出電極Rxは、第3方向Zにおいて、センサ駆動電極Txと対向している。なお、センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxの個数やサイズ、形状は特に限定されるものではなく種々変更可能である。
センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxは、表示領域DAに位置し、それらの一部が非表示領域NDAに延在している。検出電極Rxの各々は、配線WRを介して検出回路RCと電気的に接続されている。センサ駆動電極Txの各々は、配線WTを介して共通電極駆動回路CDと電気的に接続されている。
共通電極駆動回路CDは、表示領域DAに画像を表示する表示駆動時に、共通電極CEを含むセンサ駆動電極Txに対してコモン駆動信号を供給する。また、共通電極駆動回路CDは、センシングを行うセンシング駆動時に、センサ駆動電極Txに対してセンサ駆動信号を供給する。検出電極Rxは、センサ駆動電極Txへのセンサ駆動信号の供給に伴って、センシングに必要なセンサ信号(つまり、センサ駆動電極Txと検出電極Rxとの間の電極間容量の変化に基づいた信号)を出力する。検出電極Rxから出力された検出信号は、検出回路RCに入力される。検出回路RCは、検出電極Rxから出力された検出信号を読み取り、被検出物の接触あるいは接近の有無や、被検出物の位置座標などを検出する。
なお、上記した各構成例におけるセンサSSは、一対の電極間の静電容量(上記の例ではセンサ駆動電極Txと検出電極Rxとの間の静電容量)の変化に基づいて被検出物を検出する相互容量方式に限らず、検出電極Rxの静電容量の変化に基づいて被検出物を検出する自己容量方式であっても良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の劣化を抑制することが可能な表示装置を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
DSP…表示装置 PNL…表示パネル
DA…表示領域 NDA…非表示領域
SUB1…第1基板 SUB2…第2基板 LC…液晶層
CF…カラーフィルタ層 S…信号線 M…金属配線 BMS…第1遮光層
PE…画素電極 CE…共通電極 REM…中継電極 BMG…第2遮光層

Claims (15)

  1. 絶縁基板と、前記絶縁基板の上方に位置するカラーフィルタ層と、前記絶縁基板と前記カラーフィルタ層との間に位置する信号線と、前記カラーフィルタ層の上方に位置する金属配線と、前記金属配線の上に積層された第1遮光層と、前記第1遮光層の上方に位置する共通電極と、前記共通電極と対向する画素電極と、を備えた第1基板と、
    前記第1基板と対向する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えた表示装置。
  2. 前記金属配線、前記画素電極、及び、前記共通電極が配置される表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域と、前記非表示領域において前記絶縁基板の上方に位置する中継電極と、を備え、
    前記金属配線及び前記共通電極は、前記非表示領域に延出し、前記中継電極に接触し、互いに電気的に接続されている、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記カラーフィルタ層と前記金属配線との間に位置する第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜、前記金属配線、及び、前記第1遮光層を覆う第2有機絶縁膜と、を備えた、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第1有機絶縁膜は、前記非表示領域において、前記カラーフィルタ層を介することなく前記中継電極を直接覆うとともに、前記中継電極まで貫通したコンタクトホールを有し、
    前記金属配線及び前記共通電極は、前記コンタクトホールにおいて前記中継電極に接触している、請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記金属配線は、前記非表示領域に位置する両端部を有し、前記両端部がそれぞれ前記共通電極と電気的に接続されている、請求項2乃至4のいずれか1稿に記載の表示装置。
  6. 前記第1遮光層は前記金属配線の上面を覆い、前記第1遮光層の幅は前記金属配線の幅より大きい、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記カラーフィルタ層は、第1色の第1カラーフィルタと、第1色とは異なる第2色の第2カラーフィルタと、を備え、
    前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタのそれぞれの端部は、前記信号線に重なり、
    前記金属配線は、前記信号線の直上に位置している、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. 前記第1基板は、前記信号線と交差する走査線を備え、
    前記第2基板は、前記走査線と重なる第2遮光層を備えた、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 表示領域と、
    前記表示領域を囲む非表示領域と、
    前記非表示領域に位置する中継電極と、
    前記中継電極の上方に位置する第1層間絶縁膜と、
    前記第1層間絶縁膜の上方において前記表示領域及び前記非表示領域に亘って延出した金属配線と、
    前記第1層間絶縁膜及び前記金属配線の上方に位置する第2層間絶縁膜と、
    前記第2層間絶縁膜の上方において前記表示領域及び前記非表示領域に亘って延出した共通電極と、を備え、
    前記第1層間絶縁膜は、前記中継電極まで貫通したコンタクトホールを有し、
    前記金属配線及び前記共通電極は、前記コンタクトホールにおいて前記中継電極に接触している、表示装置。
  10. さらに、前記表示領域に位置し、前記第1層間絶縁膜によって覆われた信号線を備えた、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記第1層間絶縁膜は、前記表示領域に位置するカラーフィルタ層と、前記表示領域において前記カラーフィルタ層の上方に位置するとともに前記非表示領域に延出した第1有機絶縁膜と、を備え、
    前記コンタクトホールは、前記第1有機絶縁膜に形成された、請求項9または10に記載の表示装置。
  12. さらに、前記金属配線の上に積層され、前記第2層間絶縁膜によって覆われた遮光層を備えた、請求項9乃至11のいずれか1項に記載の表示装置。
  13. 絶縁基板と、信号線と、前記信号線の上方に位置する第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜の上方に位置する金属配線と、前記金属配線の上に積層された絶縁物と、前記絶縁物を覆う第2有機絶縁膜と、前記第2有機絶縁膜の上方に位置する共通電極と、前記共通電極と対向する画素電極と、を備えた第1基板と、
    前記第1基板と対向する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えた表示装置。
  14. 表示領域において、前記共通電極は、前記第2有機絶縁膜の上に位置し、
    前記表示領域を囲む非表示領域において、前記共通電極は、前記絶縁物に接触する第1部分と、前記信号線と同一層に位置する中継電極に接触する第2部分と、を有する請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記第1部分と重畳する領域において、前記金属配線は、前記第1有機絶縁膜の上面及び側面に接触するとともに前記中継電極に接触し、
    前記金属配線は、前記中継電極を介して前記共通電極と互いに電気的に接続されている、請求項14に記載の表示装置。
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