JP2018072669A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】水分侵入による悪影響を抑制する表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、複数の配線と複数のスイッチング素子が形成された画素基板２を有する。画素基板は、基板上に形成された有機絶縁膜ＩＦと、有機絶縁膜ＩＦ上に平行して配置された第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２と、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦに形成された溝ＴＲと、第１配線Ｗ１、第２配線Ｗ２および溝ＴＲを覆うように形成された保護膜ＰＦと、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、表示装置に関し、例えば、高温高湿環境条件に適合した表示装置に関する。
近年、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置は、様々な場所で用いられ、多様な状況で使用されている。
特に小型の表示装置では、いわゆるタッチパネルと呼ばれる、物体の近接または接触を検出可能なタッチ検出装置が、液晶表示装置等の表示装置上に装着または一体化されるタッチ検出機能付き表示装置が広く普及している。このタッチ検出機能付き表示装置は、表示装置に各種のボタン画像等を表示させることにより、タッチパネルを通常の機械式ボタンの代わりとして情報入力を可能としている。
このようなタッチパネルを有する表示装置の登場により、表示装置は、特にモバイル用途において、更に多種多様な状況で使用されるようになっている。
特開２０１５−７５６０５号公報
表示装置を組み込んだ機器は、この機器が使用される環境条件に適合するように、表示装置に対して、使用する環境状況に準じた高温高湿環境試験が行われる。表示装置は、複数の配線や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）などのスイッチング素子が形成される画素基板（ＴＦＴ基板等とも呼ぶ）と、液晶表示装置であれば、画素基板と対向配置された対向基板（カラーフィルタ基板等とも呼ぶ）と、を有する。
画素基板には、映像信号線やゲート信号線などの配線が複数形成されるが、近年は、高画素数化、高精細化が進み、配線数と配線密度が増加している。
また、近年は、表示装置の高温高湿環境試験において、より高温高湿の条件が課されることがある。このため、画素基板上に形成された絶縁膜を介して、表示装置内部に水分が侵入しやすくなっている。特に、絶縁膜が有機絶縁膜の場合に、水分が侵入しやすい。このため、画素基板上の端子部付近などの配線が密に形成されているところで、配線間に電位差が生じていると、この電位差により、配線間の絶縁膜内で電流のリークが生じ、絶縁膜内の水分が電流によって電気分解し、酸素と水素にガス化してしまうという現象が起こる。この様にガスが発生してしまうと、配線が酸化し、腐食する原因となる。さらには、液晶表示装置であれば、このガスが液晶層に混入し気泡となって表示に悪影響を与える場合もある。
本発明の目的は、上述のような従来技術の問題点を解決することができる表示装置を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明の一態様に係わる表示装置は、複数の配線と複数のスイッチング素子が形成された基板を有する。前記基板は、基板上に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜上において、平行して配置された第１配線および第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との間の前記有機絶縁膜に形成された溝と、前記第１配線、前記第２配線および前記溝を覆うように形成された保護膜と、を有する。
実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置に用いられる画素基板の一例を示す平面図である。 図２における表示領域の平面視における一部領域の模式図（ａ）と、その短辺方向に沿った断面構造を示す断面図（ｂ）である。 実施の形態に係わるタッチ検出機能付き表示部の概略断面構造の一例を示す断面図である。 実施の形態に係わる表示領域の画素配列の一例を示す回路図である。 実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置において、画素基板の配線構造の一例を示す平面図である。 図６における画素基板の配線構造の第１の例を示す平面図である。 図６における画素基板の配線構造の第１の例を示す断面図である。 図６における画素基板の配線構造の第２の例を示す平面図である。 図６における画素基板の配線構造の第２の例を示す断面図である。 実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置の比較例において、従来の画素基板の配線構造を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にしつつ説明する。なお、開示はあくまでも一例にすぎず、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、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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。
（実施の形態）
以下の実施の形態で説明する技術は、光学素子層が設けられた表示領域の複数の素子に、表示領域の周囲の周辺領域から信号を供給する機構を備える表示装置に広く適用可能である。上記のような表示装置には、例えば、光学素子層として、液晶、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッター等を含む種々の表示装置が例示できる。
以下の実施の形態では、表示装置として、液晶表示装置を取り上げて説明するが、その他の適用例として、有機ＥＬ表示装置、その他の自発光型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。
以下に、実施の一形態として、本発明を、タッチ検出機能付き液晶表示装置(インセルタッチパネルともいう)に適用した例について説明する。タッチ検出機能付き液晶表示装置には、一般に、画素基板（ＴＦＴ基板等とも呼ぶ）および対向基板（カラーフィルタ基板等とも呼ぶ）の双方にタッチ検出用の検出電極が設けられた構造と、対向基板の両面にタッチ検出用の検出電極が設けられた構造がある。
本実施の形態においては、前者の構造を例に説明する。この構造では、液晶を駆動するための画素電極とコモン電極のうち、コモン電極がタッチ検出用の検出電極を兼ねている。
＜タッチ検出機能付き液晶表示装置＞
まず、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置の構成を、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
タッチ検出機能付き液晶表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０と、制御部１１と、ゲートドライバ１２と、ソースドライバ１３と、ソースセレクタ部１４と、駆動電極ドライバ１５と、駆動信号セレクタ部１６と、タッチ検出処理部４０とを備えている。このタッチ検出機能付き液晶表示装置１は、タッチ検出機能付き表示部１０がタッチ検出機能を内蔵した表示装置である。
タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている表示領域２０と静電容量型のタッチ検出部３０とを一体化した、いわゆるインセルタイプの装置である。なお、タッチ検出機能付き表示部１０は、表示素子として液晶表示素子を用いている表示領域２０の上に、静電容量型のタッチ検出部３０を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であってもよい。
表示領域２０は、ゲートドライバ１２から供給される走査信号Ｖｓｃａｎに従って、１水平ラインずつ順次走査して表示を行う装置である。
制御部１１は、外部より供給された映像信号Ｖｄｉｓｐに基づいて、ゲートドライバ１２、ソースドライバ１３、駆動電極ドライバ１５、およびタッチ検出処理部４０に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらが互いに同期して動作するように制御する回路である。
ゲートドライバ１２は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、表示領域２０の表示駆動の対象となる１水平ラインを順次選択する機能を有している。
ソースドライバ１３は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、表示領域２０の、後述（図５）する各画素Ｐｉｘ（副画素ＳＰｉｘ）に画素信号Ｖｐｉｘを供給する回路である。ソースドライバ１３は、１水平ライン分の映像信号から、表示領域２０の複数の副画素ＳＰｉｘの画素信号Ｖｐｉｘを時分割多重化した画素信号を生成し、ソースセレクタ部１４に供給する。
また、ソースドライバ１３は、画像信号Ｖｓｉｇに多重化された画素信号Ｖｐｉｘを分離するために必要なスイッチ制御信号ＳＬＳを生成し、画素信号Ｖｐｉｘとともにソースセレクタ部１４に供給する。ソースセレクタ部１４は、後述（図４）するカラーフィルタ３２の各色に対応する副画素ＳＰｉｘ毎に、順次書き込みを行うように、画素信号Ｖｐｉｘを供給するマルチプレクサ駆動を行う。
駆動電極ドライバ１５は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて、タッチ検出機能付き表示部１０の、後述（図２）する駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｃｏｍを供給する回路である。駆動信号セレクタ部１６は、駆動電極ドライバ１５が生成するスイッチ制御信号ＣＭＳに応じて、駆動信号Ｖｃｏｍを供給する駆動電極Ｔｘを選択する。
タッチ検出部３０は、静電容量型タッチ検出の原理に基づいて動作し、タッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力する装置である。静電容量型タッチ検出には、いわゆる相互容量検出方式と、いわゆる自己容量検出方式とがある。相互容量検出方式は、後述（図４）する駆動電極Ｔｘと検出電極Ｒｘとの間の静電容量が使用者の指などの物体の近接または接触によって変化することを利用して、物体の近接または接触における座標を検出する方式である。自己容量検出方式は、検出電極Ｒｘの対地容量が使用者の指などの物体の近接または接触によって変化することを利用して、物体の近接または接触を検出する方式である。本実施の形態で説明する方式は、相互容量検出方式である。
タッチ検出部３０は、駆動信号セレクタ部１６を介して駆動電極ドライバ１５から供給される駆動信号Ｖｃｏｍをタッチ検出用の駆動信号Ｖｃｏｍ（以下、タッチ駆動信号Ｖｃｏｍともいう）として駆動電極Ｔｘに供給し、タッチ駆動信号Ｖｃｏｍに従って、１検出ブロックずつ順次走査してタッチ検出を行うようになっている。
タッチ検出部３０は、後述（図４）する複数のタッチ検出電極Ｒｘから、検出ブロックごとにタッチ検出信号Ｖｄｅｔを出力し、タッチ検出処理部４０に供給するようになっている。
タッチ検出処理部４０は、制御部１１から供給される制御信号と、タッチ検出機能付き表示部１０のタッチ検出部３０から供給されたタッチ検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、タッチ検出部３０に対するタッチ（近接状態または接触状態）の有無を検出し、タッチがある場合においてタッチ検出領域におけるその座標などを求める回路である。このタッチ検出処理部４０は、タッチ検出信号増幅部４２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、検出タイミング制御部４６とを備えている。
タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出部３０から供給されるタッチ検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。なお、タッチ検出信号増幅部４２は、タッチ検出信号Ｖｄｅｔに含まれる高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出してそれぞれ出力する低域通過アナログフィルタを備えていてもよい。
Ａ／Ｄ変換部４３は、駆動信号Ｖｃｏｍに同期したタイミングで、タッチ検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換する回路である。
信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に含まれる、タッチ駆動信号Ｖｃｏｍをサンプリングした周波数よりも高い周波数成分（ノイズ成分）を除去し、タッチ成分を取り出すデジタルフィルタを備えている。信号処理部４４は、Ａ／Ｄ変換部４３の出力信号に基づいて、タッチ検出部３０に対するタッチの有無を検出する論理回路である。
座標抽出部４５は、信号処理部４４においてタッチが検出されたときに、そのタッチパネル座標を求める論理回路である。検出タイミング制御部４６は、Ａ／Ｄ変換部４３と、信号処理部４４と、座標抽出部４５とが同期して動作するように制御する。座標抽出部４５は、タッチパネル座標を信号出力Ｖｏｕｔとして出力する。
＜画素基板構造＞
図２は、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置に用いられる画素基板の一例を示す平面図である。
図２に示すように、タッチ検出機能付き液晶表示装置１は、表示領域２０と、ゲートドライバ１２Ｌ、１２Ｒと、ソースセレクタ部１４と、駆動電極駆動回路ＣＤＲと、ドライバチップＩＣとを含む。
ゲートドライバ１２Ｌ、１２Ｒ、ソースセレクタ部１４、および、駆動電極駆動回路ＣＤＲは、ガラス基板であるＴＦＴ基板２１に形成されている。このうち、ソースセレクタ部１４と駆動電極駆動回路ＣＤＲは、平面視で、表示領域２０の下側（ＴＦＴ基板２１の短辺側）に形成されている。ゲートドライバ１２Ｌ、１２Ｒは、表示領域２０を挟んで、平面視で左右（ＴＦＴ基板２１の長辺側）に形成されている。ゲートドライバ１２Ｌは左側に形成され、ゲートドライバ１２Ｒは右側に形成されている。
ドライバチップＩＣは、ＴＦＴ基板２１に実装されたＩＣ（Integrated Circuit）チップであり、図１に示した制御部１１、ソースドライバ１３など、表示動作に必要な各回路を内蔵したものである。ドライバチップＩＣは、平面視で、駆動電極駆動回路ＣＤＲの下側に実装されている。ドライバチップＩＣが実装されるＴＦＴ基板２１の部分をパネルと呼ぶこともある。なお、タッチ検出機能付き液晶表示装置１は、ドライバチップＩＣにゲートドライバ１２などの回路を内蔵してもよい。また、対向基板３の端部は、図２で示すように、ドライバチップＩＣと駆動電極駆動回路ＣＤＲの間に位置する。このため、ドライバチップＩＣは、対向基板３が重複していないＴＦＴ基板２１上に配置されることになる。
駆動電極駆動回路ＣＤＲは、図１に示した駆動電極ドライバ１５と駆動信号セレクタ部１６を含む回路である。駆動電極駆動回路ＣＤＲは、駆動電極Ｔｘに対して、表示を行う際のコモン電極としての出力と、タッチ検出を行う際の駆動電極の出力を切り替える。タッチ検出時には、前述のように、駆動信号Ｖｃｏｍを出力する駆動電極Ｔｘをセレクトする。
ソースセレクタ部１４は、映像信号線ＳＬとドライバチップＩＣ内のソースドライバ１３との間を接続する回路である。ソースセレクタ部１４は、ソースドライバ１３から出力された映像信号を適切な映像信号線ＳＬを選択して時分割で出力する。これにより、ソースドライバ１３とソースセレクタ部１４間の配線数を、映像信号線ＳＬの数よりも、減らすことができる。
図３は、図２における表示領域２０の平面視における一部領域（図２のＤ部）の模式図（ａ）と、その短辺方向に沿った断面構造（（ａ）のＥ−Ｅ切断線）を示す断面図（ｂ）である。
このタッチ検出機能付き液晶表示装置１の表示領域２０は、ＴＦＴ基板２１の表面に対する垂直方向（平面視）において、駆動電極Ｔｘと、駆動電極Ｔｘと重複する領域に、複数の走査信号線ＧＬと映像信号線ＳＬが形成されている。駆動電極Ｔｘは、表示領域２０の長辺方向（縦方向）に延在し、短辺方向（横方向）に分割されて形成されている。駆動電極Ｔｘの短辺方向（幅方向）の大きさは、複数の画素領域に跨って形成されており、このため、駆動電極Ｔｘは複数の画素電極２２や複数の映像信号線ＳＬと重複する。尚、図３（ａ）の画素電極２２には、対応するカラーフィルタの色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））を示している。
後述（図４）するタッチ検出電極Ｒｘは、タッチ検出機能付き表示部１０の短辺方向に延在し、長辺方向に複数並列して形成されている。タッチ検出電極Ｒｘの出力は、フレキシブルプリント基板などにより構成された端子部を介して、このモジュールの外部に実装されたタッチ検出処理部４０（図１参照）と接続されている。
＜タッチ検出機能付き表示部＞
次に、上述したタッチ検出機能付き表示部１０の構成例を詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き表示部１０の長辺方向の概略断面構造の一例を示す断面図である。図５は、本実施の形態に係わる表示領域２０の画素配列の一例を示す回路図である。
図４に示すように、タッチ検出機能付き表示部１０は、画素基板２と、この画素基板２の表面に垂直な方向に対向して配置された対向基板３と、画素基板２と対向基板３との間に挿設された光学素子層としての液晶層６とを備えている。
液晶層６は、複数の液晶分子を備えて構成されており、電界の状態に応じてそこを通過する光を変調させる。なお、図４に示す液晶層６と画素基板２との間、および液晶層６と対向基板３との間には、それぞれ配向膜が配設されてもよい。
対向基板３は、ガラス基板３１と、このガラス基板３１の一方の面（液晶層６側）に形成されたカラーフィルタ３２とを含む。ガラス基板３１の他方の面には、タッチ検出部３０の検出電極であるタッチ検出電極Ｒｘが形成され、さらに、このタッチ検出電極Ｒｘの上には、偏光板３５Ａが配設されている。
画素基板２は、回路基板としてのＴＦＴ基板２１と、ＴＦＴ基板２１の液晶層６と反対側の面に、偏光板３５Ｂが張り付けられている。
ＴＦＴ基板２１の液晶層６側には、走査信号線ＧＬ、ＴＦＴからなるスイッチング素子、映像信号線ＳＬが形成される（図４ではこれらの図示は省略している）。これら走査信号線ＧＬ、ＴＦＴからなるスイッチング素子、映像信号線ＳＬが形成された層の上層には、有機絶縁膜ＩＦが形成される。有機絶縁膜ＩＦ上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透過性の導電膜からなる駆動電極Ｔｘが形成される。ＩＴＯは一般に抵抗値が高いため、抵抗値を下げる目的で、駆動電極Ｔｘ上には、金属からなる共通配線ＣＭＷが形成される。
共通配線ＣＭＷ上には、絶縁膜２４が形成され、その上にはＩＴＯからなる複数の画素電極２２が形成される。画素電極２２は、平面視で視て、走査信号線ＧＬと映像信号線ＳＬで囲まれた画素領域のそれぞれに形成される。
駆動電極Ｔｘは、液晶を駆動させる機能としては、基準電圧が印加されるコモン電極として作用する。本実施の形態では、画素電極２２と駆動電極Ｔｘとの間にフリンジ電界を発生させ、それによって液晶分子を回転させるＩＰＳ（In-Plane Switching）の一種であるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードが採用されている。
画素電極２２および駆動電極Ｔｘは、前述するようにＩＴＯ等の透過性の導電膜で形成されている。
ＴＦＴ基板２１には、図５に示す各副画素ＳＰｉｘの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）素子Ｔｒ、各画素電極２２に画素信号Ｖｐｉｘを供給する映像信号線ＳＬ、各ＴＦＴ素子Ｔｒを駆動する走査信号線ＧＬ等の配線が形成されている。図５に示す表示領域２０は、マトリックス状に配列した複数の副画素ＳＰｉｘを有している。副画素ＳＰｉｘは、ＴＦＴ素子Ｔｒ、液晶素子ＬＣおよび保持容量Ｃを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴで構成されている。ＴＦＴ素子Ｔｒのソースは映像信号線ＳＬに接続され、ゲートは走査信号線ＧＬに接続され、ドレインは液晶素子ＬＣの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端が駆動電極Ｔｘに接続されている。液晶素子ＬＣは、画素信号Ｖｐｉｘに基づいて画像表示機能を発揮する表示機能層である。保持容量Ｃは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端が駆動電極Ｔｘに接続されている。
副画素ＳＰｉｘは、走査信号線ＧＬにより、表示領域２０の同じ行に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。走査信号線ＧＬは、ゲートドライバ１２と接続され、ゲートドライバ１２より走査信号Ｖｓｃａｎが供給される。また、副画素ＳＰｉｘは、映像信号線ＳＬにより、表示領域２０の同じ列に属する他の副画素ＳＰｉｘと互いに接続されている。映像信号線ＳＬは、ソースドライバ１３と接続され、ソースドライバ１３より画素信号Ｖｐｉｘが供給される。駆動電極Ｔｘは、駆動信号セレクタ部１６を介して駆動電極ドライバ１５と接続され、駆動電極ドライバ１５より駆動信号Ｖｃｏｍが供給される。つまり、この例では、同じ一列に属する複数の副画素ＳＰｉｘが一本の駆動電極Ｔｘを共有するようになっている。
タッチ検出機能付き表示部１０が、映像を表示する場合には、図１に示すゲートドライバ１２は、走査信号Ｖｓｃａｎを、図５に示す走査信号線ＧＬを介して、副画素ＳＰｉｘのＴＦＴ素子Ｔｒのゲートに印加することにより、表示領域２０にマトリックス状に形成されている副画素ＳＰｉｘのうちの１行（１水平ライン）を表示駆動の対象として順次選択する。図１に示すソースドライバ１３は、画素信号Ｖｐｉｘを、図５に示す映像信号線ＳＬを介して、ゲートドライバ１２により順次選択される１水平ラインを構成する各副画素ＳＰｉｘにそれぞれ供給する。一方、図１に示す駆動電極ドライバ１５は、駆動信号セレクタ部１６を介して、図４および図５等に示す複数の駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｃｏｍを印加する。このような動作により、これらの副画素ＳＰｉｘでは、供給される画素信号Ｖｐｉｘに応じて、１水平ラインの表示が行われるようになっている。
また、タッチ検出機能付き表示部１０が、タッチ検出を行う際には、駆動電極ドライバ１５は、駆動信号セレクタ部１６を介して、複数の駆動電極Ｔｘのそれぞれに対して、タッチ検出用の電圧を順次印加する。
一方、検出電極Ｒｘに接続されたタッチ検出処理部４０では、駆動電極Ｔｘへのタッチ検出用の駆動電圧印加期間中の検出電極Ｒｘの電圧の変化を検出し、タッチ検出を行う。
このように、駆動電極Ｔｘは、表示領域２０の映像表示時の共通電極として機能するとともに、タッチ検出部３０のタッチ検出時の駆動電極としても機能する。
図４に示すカラーフィルタ３２は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、上述した図５に示す各副画素ＳＰｉｘにＲ、Ｇ、Ｂの３色の色領域３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂが１組として画素Ｐｉｘとして対応付けられている。このように、副画素ＳＰｉｘは、単色の色表示を行うことができる。カラーフィルタ３２は、ＴＦＴ基板２１と垂直な方向において、液晶層６と対向する。なお、カラーフィルタ３２は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。カラーフィルタ３２は、なくてもよい。このように、カラーフィルタが存在しない領域、すなわち透明な副画素があってもよい。
＜高温高湿環境試験＞
上述したタッチ検出機能付き液晶表示装置１は、この表示装置を使用する環境条件に適合するように、例えば高温高湿環境試験が行われる。表示装置は、上述（図４）したように、画素基板２と、画素基板２と対向配置された対向基板３と、を有する。画素基板２として、例えば図１１に示すような配線構造の基板がある。図１１は、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置の比較例として示す、従来の画素基板の配線構造の断面図である。図１１に示すように、本実施の形態に対する比較例に係わる画素基板２の配線構造は、ＴＦＴ基板２１（図２、図４等を参照）上の有機絶縁膜ＩＦ上に平行して配置された第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２である。これらの配線は、図２における共通配線ＣＭＷが相当する。
このような画素基板２を有する表示装置の高温高湿環境試験において、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の電位差によりパネル内に侵入した水分が化学反応を起こし、第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２が腐食する場合がある。また、発生したガスが液晶層中に溜まり、気泡となって表示に悪影響を及ぼす。
パネル内に周辺環境からの水分が伝わっていく経路としては、水分を含みやすい有機絶縁膜ＩＦの内部を伝わったり、あるいは有機絶縁膜ＩＦと第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２との界面を伝わると考えられる。
そこで、本実施の形態の目的は、上述のような比較例における配線構造の問題点を解決し、水分による化学反応を抑制することができる表示装置を提供することにある。以下、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置１において、画素基板２の配線構造について説明する。
＜画素基板の配線構造＞
図６は、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置１において、画素基板２の配線構造の一例を示す平面図である。
本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置１は、上述（図４）したように、画素基板２と、画素基板２と対向配置された対向基板３と、を有する。画素基板２はトランジスタ（ＴＦＴ）基板等とも呼ばれる第１基板であり、対向基板３はカラーフィルタ基板等とも呼ばれる第２基板である。
図６（上述した図２も参照）に示すように、画素基板２のＴＦＴ基板２１において、表示領域２０の下側には、駆動電極駆動回路ＣＤＲが形成されている。
駆動電極駆動回路ＣＤＲは、表示領域２０の駆動電極Ｔｘに、共通配線ＣＭＷを通じて接続されて形成されている。
本実施の形態においては、駆動電極Ｔｘに接続された共通配線ＣＭＷの表示領域外における配線間の有機絶縁膜ＩＦの構造に特徴がある。なお、本実施の形態は、駆動電極Ｔｘに接続された共通配線ＣＭＷに限らず、他の配線に適用してもよく、特に、有機絶縁膜ＩＦ上に互いに電位の異なる第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２とが平行して配置される場合に適用可能である。
図６においては、駆動電極Ｔｘに接続された共通配線ＣＭＷの一部を拡大した図も併せて示しており、この拡大して示した部分（Ａ部）の配線構造について、以下に第１の例と第２の例として詳細に説明する。
＜＜画素基板の配線構造の第１の例＞＞
上述した図６における画素基板２の配線構造の第１の例を、図７および図８を参照して説明する。図７は、図６のＡ部の拡大平面図を示している。また、図７では、第１配線Ｗ１、第２配線Ｗ２および溝ＴＲを覆う保護膜ＰＦを形成する前の状態を示している。図８は、図６における画素基板２の配線構造の第１の例を示す断面図である。図８では、図７におけるＢ−Ｂ切断線による拡大断面図を示している。
図７および図８に示すように、画素基板２（第１基板）は、ＴＦＴ基板２１（図２、図４等を参照）上に形成された有機絶縁膜ＩＦと、有機絶縁膜ＩＦ上に平行して配置された第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２と、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦに形成された溝ＴＲと、第１配線Ｗ１、第２配線Ｗ２および溝ＴＲを覆うように形成された保護膜ＰＦと、を有する。
第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２は、上述（図６）した駆動電極Ｔｘに接続された共通配線ＣＭＷである。例えば、駆動電極Ｔｘに接続された共通配線ＣＭＷである第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２は、３層の金属膜で形成されている。
図８に示すように、第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２のそれぞれは、有機絶縁膜ＩＦ上に形成された第１配線層Ｗ１１、Ｗ２１と、第１配線層Ｗ１１、Ｗ２１上に形成された第２配線層Ｗ１２、Ｗ２２と、第２配線層Ｗ１２、Ｗ２２上に形成された第３配線層Ｗ１３、Ｗ２３と、第３配線層Ｗ１３、Ｗ２３上に形成された第４配線層Ｗ１４、Ｗ２４と、を有する。
具体的には、第１配線層Ｗ１１、Ｗ２１はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）の透明導電膜であり、第２配線層Ｗ１２、Ｗ２２はモリブデン（Ｍｏ）の金属膜であり、第３配線層Ｗ１３、Ｗ２３はアルミニウム（Ａｌ）の金属膜であり、第４配線層Ｗ１４、Ｗ２４はモリブデン（Ｍｏ）の金属膜である。
また、保護膜ＰＦは窒化シリコン（ＳｉＮ）の保護膜である。
また、画素基板２において、例えば、有機絶縁膜ＩＦの厚さは３μｍであり、保護膜ＰＦの厚さは１２０ｎｍである。第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２のそれぞれにおいて、例えば、第１配線層Ｗ１１、Ｗ２１の厚さは５０ｎｍであり、第２配線層Ｗ１２、Ｗ２２の厚さは１０ｎｍであり、第３配線層Ｗ１３、Ｗ２３の厚さは１５０ｎｍであり、第４配線層Ｗ１４、Ｗ２４の厚さは１０ｎｍである。ここで言う厚さは、図８における縦方向の寸法である。
また、画素基板２において、例えば、第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２のそれぞれの幅は６μｍであり、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の幅は９μｍである。ここで言う幅は、図８における横方向の寸法である。
図８に示した配線構造において、溝ＴＲの深さは、有機絶縁膜ＩＦの厚さに対して、最低１／３以上の深さで形成する。具体的には、１／３〜２／３の範囲の寸法で設計する。例えば、有機絶縁膜ＩＦの厚さが３μｍである場合に、溝ＴＲの深さは１〜２μｍとなるように形成される。この場合に、有機絶縁膜ＩＦにおいて、溝ＴＲの下の残膜の厚さは２〜１μｍとなる。ここで言う深さおよび厚さは、図８における縦方向の寸法である。
図７および図８に示した配線構造の第１の例によれば、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦに溝ＴＲを形成することにより、パネル内に侵入した水分による化学反応を抑制することができる。本発明者によってこの構造のパネルを形成し、検証した結果、配線の腐食や気泡の発生は確認されなかった。これは、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦの厚さを他の領域に対して２／３以下の膜厚で形成することにより、有機絶縁膜ＩＦ内を伝わる水分量を大幅に減らすことができた。この結果、有機絶縁膜ＩＦの抵抗低下を軽減し、有機絶縁膜ＩＦ内に流れる電流を減らすことができるので、電気分解を抑えることが可能になるという効果がある。
また、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦに溝ＴＲを形成ことにより、有機絶縁膜ＩＦの界面を伝って侵入する水分の経路を長くすることができる。この結果、水分に対する耐性を向上させることが可能になるという効果がある。
図７および図８に示した配線構造の第１の例において、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２とは、互いに電位の異なる状態が発生する配線である。第１配線Ｗ１は、図６における駆動電極Ｔｘ１に電圧を供給する配線であり、第２配線Ｗ２は、図６における駆動電極Ｔｘ２に電圧を供給する配線である。各駆動電極Ｔｘは、タッチ検出期間に、物体の近接または接触を検出する電極として機能する。このタッチ検出期間には、各駆動電極Ｔｘは、順次駆動されるため、第１配線Ｗ１が駆動電極Ｔｘ１に電圧ＶＨを供給している間は、第２配線Ｗ２が駆動電極Ｔｘ２に電圧ＶＬが供給される。すなわち、タッチ検出期間中は、各駆動電極Ｔｘに接続される配線間では電位が異なる状態になっており、特に、接続される駆動電極Ｔｘが異なる隣接する配線間は、電位差が発生する。
具体的には、第１配線Ｗ１および第２配線Ｗ２のそれぞれは複数本からなり、複数本（図７では２本を図示）の第１配線Ｗ１および複数本（図７では２本を図示）の第２配線Ｗ２のそれぞれは有機絶縁膜ＩＦ上に平行して配置されている。この場合に、隣り合う第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦに溝ＴＲが形成されている。さらに、隣り合う第１配線Ｗ１と第１配線Ｗ１との間、および、隣り合う第２配線Ｗ２と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦにも溝ＴＲが形成されている。
このように、第１配線Ｗ１と第２配線Ｗ２との間に限らず、第１配線Ｗ１と第１配線Ｗ１との間、および、第２配線Ｗ２と第２配線Ｗ２との間の有機絶縁膜ＩＦにも溝ＴＲを形成することで、有機絶縁膜ＩＦ内の水分侵入の経路を小さく、且つ、有機絶縁膜ＩＦの界面においては水分伝達の経路をより長くできるため、より一層、水分による化学反応を抑制することができる。この結果、水分に対する耐性をさらに向上させることが可能となる。
＜＜画素基板の配線構造の第２の例＞＞
上述した図６における画素基板２の配線構造の第２の例を、図９および図１０を参照して説明する。図９は、図６における画素基板２の配線構造の第２の例を示す平面図である。図９では、図６において拡大して示した部分（Ａ部）の平面図を示している。図１０は、図６における画素基板２の配線構造の第２の例を示す断面図である。図１０では、図９におけるＣ−Ｃ切断線による拡大断面図を示している。ここでは、上述した第１の例と異なる点を主に説明する。
図９および図１０に示すように、第１配線Ｗ１ａおよび第２配線Ｗ２ａのそれぞれにおいて、第１配線層Ｗ１１ａ、Ｗ２１ａの幅は、第２配線層Ｗ１２ａ、Ｗ２２ａ、第３配線層Ｗ１３ａ、Ｗ２３ａおよび第４配線層Ｗ１４ａ、Ｗ２４ａの幅よりも広い。
例えば、第１配線Ｗ１ａと第２配線Ｗ２ａとの間の幅が９μｍである場合に、第１配線Ｗ１ａおよび第２配線Ｗ２ａのそれぞれにおいて、第１配線層Ｗ１１ａ、Ｗ２１ａの幅は１０μｍであり、第２配線層Ｗ１２ａ、Ｗ２２ａ、第３配線層Ｗ１３ａ、Ｗ２３ａおよび第４配線層Ｗ１４ａ、Ｗ２４ａの幅は６μｍである。この場合に、第１配線層Ｗ１１ａ、Ｗ２１ａの幅は、第２配線層Ｗ１２ａ、Ｗ２２ａ、第３配線層Ｗ１３ａ、Ｗ２３ａおよび第４配線層Ｗ１４ａ、Ｗ２４ａの幅よりも幅方向両側に２μｍずつ広くなっている。ここで言う幅は、図１０における横方向の寸法である。
図９および図１０に示した配線構造の第２の例によれば、第１の例と異なる効果として、第１配線Ｗ１ａおよび第２配線Ｗ２ａのそれぞれの配線断面を段々構造にすることにより、保護膜ＰＦの被覆状態を改善することができる。この結果、水分の侵入を防止し、より一層、水分に対する耐性を向上させることが可能になるという効果がある。
以上説明した第１の例（第２の例）の配線構造の画素基板２は、タッチ検出機能付き液晶表示装置１の製造方法において、例えば以下の工程を経て形成することができる。画素基板２を形成する工程では、ＴＦＴ基板２１上に有機絶縁膜ＩＦを形成した後、次工程で形成する第１配線Ｗ１（Ｗ１ａ）と第２配線Ｗ２（Ｗ２ａ）との間の有機絶縁膜ＩＦに溝ＴＲを形成する。さらに、有機絶縁膜ＩＦ上に第１配線Ｗ１（Ｗ１ａ）および第２配線Ｗ２（Ｗ２ａ）を並列して形成する。その後、第１配線Ｗ１（Ｗ１ａ）、第２配線Ｗ２（Ｗ２ａ）および溝ＴＲを覆うように保護膜ＰＦを形成することで、画素基板２を形成することができる。
そして、以上のようにして形成した画素基板２と、別工程で形成した対向基板３とを対向配置し、画素基板２の周縁部と対向基板３の周縁部とをシール材により接着固定する。これにより、タッチ検出機能付き液晶表示装置１が完成する。
以上説明した本実施の形態によれば、高温高湿環境条件に適合し、静電容量の変化に基づいて物体の近接または接触を検出可能なタッチ検出機能付き液晶表示装置１を提供することができる。例えば、本実施の形態に係わるタッチ検出機能付き液晶表示装置１の高温高湿環境試験においても、配線間の電位差によりパネル内に侵入した水分による化学反応を抑制することができる。この結果、配線が腐食することもなく、さらには、パネル内に気泡が発生することもない。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
前記実施の形態においては、開示例としてタッチ検出機能付きの液晶表示装置の場合を例示したが、有機絶縁膜上に複数の配線が形成される層構造があるものであれば、同様の課題が想定されるため、タッチ検出機能が付いていない液晶表示パネルでも本発明を適用することができる。また、その他の適用例として、有機ＥＬ表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例および修正例に想到し得るものであり、それら変形例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、本実施の形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１ タッチ検出機能付き液晶表示装置
２ 画素基板
３ 対向基板
６ 液晶層
１０ タッチ検出機能付き表示部
１１ 制御部
１２、１２Ｌ、１２Ｒ ゲートドライバ
１３ ソースドライバ
１４ ソースセレクタ部
１５ 駆動電極ドライバ
１６ 駆動信号セレクタ部
２０ 表示領域
２１ ＴＦＴ基板
２２ 画素電極
２４ 絶縁膜
３０ タッチ検出部
３１ ガラス基板
３２ カラーフィルタ
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ 色領域
３５Ａ、３５Ｂ 偏光板
４０ タッチ検出処理部
４２ タッチ検出信号増幅部
４３ Ａ／Ｄ変換部
４４ 信号処理部
４５ 座標抽出部
４６ 検出タイミング制御部
Ｃ 保持容量
ＣＤＲ 駆動電極駆動回路
ＣＭＷ 共通配線
ＣＭＳ スイッチ制御信号
ＧＬ 走査信号線
ＩＣ ドライバチップ
ＩＦ 有機絶縁膜
ＬＣ 液晶素子
ＰＦ 保護膜
Ｐｉｘ 画素
Ｒｘ 検出電極
ＳＬ 映像信号線
ＳＬＳ スイッチ制御信号
ＳＰｉｘ 副画素
ＴＲ 溝
Ｔｒ ＴＦＴ素子
Ｔｘ、Ｔｘ１、Ｔｘ２ 駆動電極
Ｖｃｏｍ 駆動信号
Ｖｄｅｔ タッチ検出信号
Ｖｄｉｓｐ 映像信号
Ｖｏｕｔ 信号出力
Ｖｐｉｘ 画素信号
Ｖｓｃａｎ 走査信号
Ｖｓｉｇ 画像信号
Ｗ１、Ｗ１ａ 第１配線
Ｗ２、Ｗ２ａ 第２配線
Ｗ１１、Ｗ１１ａ、Ｗ２１、Ｗ２１ａ 第１配線層
Ｗ１２、Ｗ１２ａ、Ｗ２２、Ｗ２２ａ 第２配線層
Ｗ１３、Ｗ１３ａ、Ｗ２３、Ｗ２３ａ 第３配線層
Ｗ１４、Ｗ１４ａ、Ｗ２４、Ｗ２４ａ 第４配線層

Claims (9)

  1. 複数の配線と複数のスイッチング素子が形成された基板、を有する表示装置であって、
    前記基板は、
    基板上に形成された有機絶縁膜と、
    前記有機絶縁膜上において、平行して配置された第１配線および第２配線と、
    前記第１配線と前記第２配線との間の前記有機絶縁膜に形成された溝と、
    前記第１配線、前記第２配線および前記溝を覆うように形成された保護膜と、
    を有する、表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記溝の深さは、前記有機絶縁膜の厚さの１／３以上の範囲の寸法である、表示装置。
  3. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記第１配線と前記第２配線とは、互いに電位の異なる配線である、表示装置。
  4. 請求項３に記載の表示装置において、
    前記第１配線は、第１電極に第１電位の電圧を供給する配線であり、
    前記第２配線は、第２電極に第２電位の電圧を供給する配線である、表示装置。
  5. 請求項４に記載の表示装置において、
    前記第１電極および前記第２電極は、物体の近接または接触を検出する電極として機能し、かつ、画像を表示する電極として機能する、表示装置。
  6. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記第１配線および前記第２配線のそれぞれは複数本からなり、
    複数本の前記第１配線および複数本の前記第２配線のそれぞれは前記有機絶縁膜上に平行して配置され、
    隣り合う前記第１配線と前記第２配線との間の前記有機絶縁膜に前記溝が形成されている、表示装置。
  7. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記第１配線および前記第２配線のそれぞれは、
    前記有機絶縁膜上に形成された第１配線層と、
    前記第１配線層上に形成された第２配線層と、
    前記第２配線層上に形成された第３配線層と、
    前記第３配線層上に形成された第４配線層と、
    を有する、表示装置。
  8. 請求項７に記載の表示装置において、
    前記第１配線および前記第２配線のそれぞれにおいて、前記第１配線層の幅は、前記第２配線層、前記第３配線層および前記第４配線層の幅よりも広い、表示装置。
  9. 請求項８に記載の表示装置において、
    前記第１配線層は、ＩＴＯで形成され、前記第２〜第４配線層は、金属で形成される、表示装置。
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