JP2020160393A - アクティブマトリクス基板及び液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス基板及び液晶表示装置 Download PDF

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徹夫 深海
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健一郎 西田
竜太 渡邉
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竜太 渡邉
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Abstract

【課題】端子の金属層が腐食することを抑制できるアクティブマトリクス基板等を提供する。【解決手段】複数の画素の各々に設けられた画素電極20と、1つ以上の画素電極20に対向する共通電極30と、画像表示領域1aに設けられた信号線(例えばデータ線50)と、額縁領域1bに設けられ、信号線と電気的に接続された端子(例えばソース端子500)とを備え、端子は、金属層510と、金属層510と電気的に接続された第1コンタクト層520と、第1コンタクト層520よりも積層方向の一側に位置する第1層間絶縁層540と、第1層間絶縁層540に形成された第1スルーホール540aを介して第1コンタクト層520と電気的に接続された第2コンタクト層530とを有し、第1コンタクト層520は、透明金属酸化物又は不純物がドープされた半導体材料によって構成されている。【選択図】図10

Description

本開示は、アクティブマトリクス基板及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置又は有機EL(Electro Luminescence)表示装置等の表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)が設けられた薄膜トランジスタ基板(以下、「TFT基板」と記載する)を備える。
特に、アクティブマトリクス駆動方式の表示装置では、TFT基板として、画像表示領域の画素毎にTFTが設けられたアクティブマトリクス基板が用いられている。例えば、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板であるTFT基板と、TFT基板に対向する対向基板と、TFT基板と対向基板との間に配置された液晶層とを備える。
TFT基板の画像表示領域には、TFT以外に、信号線としてゲート線及びデータ線が設けられている。また、TFT基板には、ゲート線にゲート信号を供給するゲートドライバと、データ号線に映像信号を供給するソースドライバとが実装される。
ゲートドライバ及びソースドライバの実装方法としては、ゲートドライバ及びソースドライバがフレキシブル配線基板に実装されたTCP(Tape Carrier Package)をTFT基板の額縁領域に接続するCOF(Chip On Film)方式、あるいは、ゲートドライバ及びソースドライバをTFT基板に直接実装するCOG(Chip On Glass )方式等が挙げられる。このため、TFT基板の額縁領域には、ゲートドライバと電気的に接続されるゲート端子と、ソースドライバと接続されるソース端子とが設けられている。ゲートドライバと接続されるゲート端子は、画像表示領域に設けられたゲート線と電気的に接続されている。同様に、ソースドライバと接続されるソース端子は、画像表示領域に設けられたデータ線と電気的に接続されている。
また、近年、表示機能だけではなくタッチ機能を有するインセル方式の液晶表示装置(インセルタッチパネル)の開発が進められている。インセルタッチパネルの画像表示領域には、信号線として、ゲート線及びデータ線に加えて、タッチ位置を検出するためのタッチ線が設けられている。このため、インセルタッチパネルのTFT基板の額縁領域には、タッチ線と電気的に接続されるタッチ端子も設けられている。
額縁領域に設けられたこれらの端子は、画像表示領域に設けられた信号線と電気的に接続された金属層を有する。金属層は、例えば銅等の金属材料によって構成されている。また、これらの端子は、ドライバと電気的に接続するために、外部に露出する露出部を有する。この場合、金属層を露出させると金属層が劣化するため、金属層を保護するために、画素電極と同層のITO膜を利用して金属層をITO膜で覆う技術が提案されている(例えば特許文献1)。
国際公開第2017/213180号
しかしながら、端子の金属層をITO膜で覆うだけでは金属層を十分に保護することができず、金属層が腐食するという課題がある。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、画像表示領域の信号線と電気的に接続された端子の金属層が腐食することを抑制できるアクティブマトリクス基板及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示に係るアクティブマトリクス基板の一態様は、複数の画素によって構成された画像表示領域及び前記画像表示領域を囲む額縁領域を有するアクティブマトリクス基板であって、前記複数の画素の各々に設けられた画素電極と、1つ以上の前記画素電極に対向する共通電極と、前記画像表示領域に設けられた信号線と、前記額縁領域に設けられ、前記信号線と電気的に接続された端子とを備え、前記端子は、金属層と、前記金属層よりも積層方向における一側に位置し、前記金属層と電気的に接続された第1コンタクト層と、前記第1コンタクト層よりも前記積層方向における一側に位置する第1層間絶縁層と、前記第1層間絶縁層よりも前記積層方向における一側に位置し、前記第1層間絶縁層に形成された第1スルーホールを介して前記第1コンタクト層と電気的に接続された第2コンタクト層とを有し、前記第1コンタクト層は、透明金属酸化物又は不純物がドープされた半導体材料によって構成されている。
また、本開示に係る液晶表示装置の一態様は、上記のアクティブマトリクス基板を備える。
本開示によれば、画像表示領域の信号線と電気的に接続された端子の金属層が腐食することを抑制できる。
実施の形態1に係る画像表示装置の概略構成を模式的に示す図である。 実施の形態1に係る画像表示装置に用いられる液晶表示装置の画素回路を示す図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置の画素の構成の一例を示す平面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置における共通電極の配置の一例を示す図である。 インセルタッチパネルにおける画像表示駆動とタッチ位置検出駆動との一例を示す図である。 インセルタッチパネルにおける画像表示駆動とタッチ位置検出駆動との他の一例を示す図である。 図3のVI−VI線における実施の形態1に係る液晶表示装置の断面図である。 図3のVII−VII線における実施の形態1に係る液晶表示装置の断面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置におけるソース端子部側の額縁領域周辺の構造を模式的に示す拡大平面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置のソース端子における1つのソース端子を示す拡大平面図である。 図9のX−X線における実施の形態1に係る液晶表示装置の断面図である。 図9のXI−XI線における実施の形態1に係る液晶表示装置の断面図である。 図9のXII−XII線における実施の形態1に係る液晶表示装置の断面図である。 タッチ端子を通る断面で切断したときの液晶表示装置における額縁領域周辺の断面図である。 ゲート端子を通る断面で切断したときの液晶表示装置における額縁領域周辺の断面図である。 比較例の液晶表示装置におけるソース端子の断面図である。 実施の形態1に係る液晶表示装置の他の構成を示す断面図である。 実施の形態1の変形例に係る液晶表示装置における1つのソース端子を示す拡大平面図である。 図17のXVIII−XVIII線における実施の形態1の変形例に係る液晶表示装置の断面図である。 図17のXIX−XIX線における実施の形態1の変形例に係る液晶表示装置の断面図である。 実施の形態2に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例1に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例2に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態2の変形例3に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 変形例に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係る液晶表示装置1を用いた画像表示装置2の概略構成について、図1〜図4を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る画像表示装置2の概略構成を模式的に示す図である。図2は、同画像表示装置2に用いられる液晶表示装置1の画素回路を示す図である。図3は、同液晶表示装置1の画素PXの構成の一例を示す平面図である。図4は、同液晶表示装置1における共通電極30の配置の一例を示す図である。なお、図2において、「G」はゲート線40を示し、「D」はデータ線50を示し、「T」はタッチ線60を示している。また、図4において、黒丸は、各共通電極30とタッチ線60とのコンタクト部を示している。
画像表示装置2は、静止画像又は動画像の画像(映像)を表示する表示装置の一例である。図1に示すように、画像表示装置2は、液晶表示装置1と、バックライト3と、画像処理部4とを備える。
液晶表示装置1は、画像が表示される液晶表示装置である。具体的には、液晶表示装置1は、液晶表示パネルであって、第1基板100と、第1基板100に対向する第2基板200と、第1基板100と第2基板200との間に配置された液晶層(不図示)とを含む液晶セルを備える。なお、液晶表示装置1は、一対の偏光板(不図示)を有する。一対の偏光板は、液晶セルに貼り合わされている。例えば、一対の偏光板の一方が第1基板100の外面に形成され、一対の偏光板の他方が第2基板200の外面に形成される。一対の偏光板は、偏光方向が互いに直交するように配置されている。また、一対の偏光板には、位相差板が貼り合わされていてもよい。
液晶表示装置1は、バックライト3の光出射側に配置される。したがって、液晶表示装置1には、バックライト3から出射した光が入射する。本実施の形態では、第1基板100がバックライト3側に位置し、第2基板200が観察者側に位置する。
液晶表示装置1の液晶駆動方式は、例えばIPS(In−Plane Switching)方式及びFFS(Fringe Field Switching)方式等の横電界方式である。また、液晶表示装置1は、例えば、ノーマリーブラック方式により電圧の制御が行われるが、電圧制御の方式は、ノーマリーブラック方式に限らない。
図1及び図2に示すように、液晶表示装置1は、画像表示領域1a(アクティブ領域)と、画像表示領域1aを囲む額縁領域1bとを有する。画像表示領域1aには、カラー画像又はモノクロ画像が表示される。
画像表示領域1aは、画像が表示される表示領域(有効領域)であり、例えば、第1方向と第1方向に交差する第2方向とに配列された複数の画素PXによって構成されている。本実施の形態において、第1方向と第2方向とは直交している。具体的には、第1方向は、行方向であり、第2方向は、行方向に直交する列方向である。したがって、画像表示領域1aは、行方向と列方向とに配列された複数の画素PXによって構成されている。つまり、複数の画素PXは、マトリクス状に配列されている。
額縁領域1bは、液晶表示装置1の周辺領域であって、画像表示領域1aの外側に位置する領域である。また、額縁領域1bは、画像が表示されない非表示領域(無効領域)である。本実施の形態において、液晶表示装置1の平面視形状は、矩形状である。したがって、画像表示領域1aの平面視形状は、矩形状であり、額縁領域1bの平面視形状は、矩形枠状である。
複数の画素PXは、行方向に沿って周期的に繰り返して配列された複数種の画素によって構成されている。具体的には、複数の画素PXは、赤色画素PXR、緑色画素PXG及び青色画素PXBの3種類の画素によって構成されている。この場合、本実施の形態では、赤色画素PXR、緑色画素PXG及び青色画素PXBの3つの画素がこの順で1組となって行方向に沿って繰り返して配列されている。また、列方向には、同一種類の画素PXが配列されている。なお、赤色画素PXR、緑色画素PXG及び青色画素PXBの配列順序はこれに限らない。
図2に示すように、液晶表示装置1は、複数の画素PXの各々に設けられたトランジスタ10及び画素電極20と、1つ以上の画素電極20に対向する共通電極30とを備える。
また、液晶表示装置1は、第1方向である行方向に延在する複数のゲート線40(走査線)と、第1方向に直交する第2方向である列方向に延在する複数のデータ線50(映像信号線)とを備える。各画素PXは、行方向に延在するゲート線40と列方向に延在するデータ線50とによって囲まれる領域である。
本実施の形態における液晶表示装置1は、表示機能だけではなく、タッチ機能を有するインセル型の液晶表示パネル(インセルタッチパネル)である。したがって、液晶表示装置1は、さらに、ユーザが液晶表示装置1をタッチしたときのタッチ位置を検出するための複数のタッチ線60を備える。複数のタッチ線60は、複数のデータ線50と同じ方向に延在している。具体的には、複数のタッチ線60は、列方向に延在している。
トランジスタ10は、薄膜トランジスタであり、図2に示すように、ゲート電極10G、ソース電極10S及びドレイン電極10Dを有する。なお、本明細書において、ソース電極10S及びドレイン電極10Dは、まとめてソースドレイン電極と記載することもあり、ソースドレイン電極とは、ソース電極10S及びドレイン電極10Dの少なくとも一方のこと、ソース電極10S及びドレイン電極10Dのいずれかのみのこと、あるいは、ソース電極10S及びドレイン電極10Dの両方のことを意味する。
画素電極20は、複数の画素PXの各々に設けられている。画素電極20は、例えば、ゲート線40とデータ線50との交差部に設けられる。画素電極20は、複数の画素PXの各々において、当該画素PXに対応するトランジスタ10を介して当該画素PXに対応するゲート線40及びデータ線50と接続されている。
本実施の形態において、トランジスタ10及び画素電極20は、各画素PXに1つずつ設けられている。なお、トランジスタ10及び画素電極20は、各画素PXに複数ずつ設けられていてもよい。
図3に示すように、各画素PXにおける画素電極20は、列方向にストライプ状に延在する複数本のライン電極を有する櫛歯状の電極である。各画素電極20において、全てのライン電極は、略平行に形成されており、隣り合う2本のライン電極の間隔(スリット幅)は一定である。また、画素電極20のライン電極は、各画素PX内において、行方向及び列方向に対して傾斜している。この場合、本実施の形態では、列方向に隣り合う2つの画素PXでライン電極の向きを反転させており、ライン電極は、列方向の2画素分で略「く」の字状となるように形成されている。つまり、列方向に配列された複数の画素電極20は、列方向に沿ってジグサグ状となるように形成されている。なお、ライン電極は、傾斜せずに、列方向と平行に形成されていてもよい。
共通電極30は、画素電極20に対向する対向電極である。図4に示すように、本実施の形態において、共通電極30は、複数設けられている。複数の共通電極30は、行方向及び列方向の各々に配列されている。つまり、複数の共通電極30は、マトリクス状に配列されている。複数の共通電極30の各々には、同一の共通電圧(Vcom)が印加される。
複数の共通電極30の各々は、矩形状であり、1つ以上の画素電極20に対向している。本実施の形態において、複数の共通電極30の各々は、複数の画素PXにわたって設けられた矩形状であり、矩形領域に存在する複数の画素PXに対応する複数の画素電極20に対向している。例えば、複数の共通電極30は、一辺が数十〜数十個の複数の画素PXからなる矩形状に形成されている。
本実施の形態における液晶表示装置1は、自己容量方式の一つである静電容量方式によるタッチセンシング機能を有する液晶表示パネルである。したがって、共通電極30は、画素電極20との間で容量を形成するタッチ電極でもある。つまり、共通電極30は、画素電極20と対になって、画像表示駆動の際に用いられるだけではなく、タッチ位置検出駆動の際にも用いられる。複数の共通電極30の各々は、タッチ位置を検出するための単位電極(タッチ電極)である。
例えば、1つの共通電極30のサイズは、40×40画素分である。つまり、1つの共通電極30の行方向及び列方向の長さが画素40個分の長さである。この場合、1つの共通電極30における1本のタッチ線60とのコンタクト部は、40ヵ所となる。なお、1つの共通電極30のサイズは、これに限るものではなく、32×32画素分であってもよし、また、正方形に限らず、長方形であってもよい。
行方向に延在する複数のゲート線40の各々は、複数の画素PXの各々におけるトランジスタ10にゲート信号を供給する信号線である。図2に示すように、複数のゲート線40の各々は、画像表示領域1a内において、列方向に隣り合う2つの画素PXの境界部に設けられている。具体的には、各ゲート線40は、列方向に隣り合う2の画素列の間に設けられている。図3に示すように、本実施の形態において、複数のゲート線40は、直線状に行方向に延在している。
各ゲート線40は、行方向に配列された複数の画素PXの各々のトランジスタ10と接続されている。つまり、各ゲート線40は、各画素PXにおいて、1つのトランジスタ10と接続されている。具体的には、図2に示すように、各ゲート線40は、各トランジスタ10のゲート電極10Gと接続されている。
本実施の形態において、液晶表示装置1は、デュアルゲート構造であり、2G1Dの配線接続構造を有している。したがって、複数のゲート線40は、列方向に隣り合う2つの画素PXの境界部ごとに2本ずつ設けられている。つまり、列方向に隣り合う2つの画素列の境界部ごとに、ゲート線40が2本ずつ設けられている。
列方向に延在する複数のデータ線50の各々は、複数の画素PXの各々におけるトランジスタ10にデータ信号(映像信号)を供給する信号線である。複数のデータ線50の各々は、画像表示領域1a内において、行方向に隣り合う2つの画素PXの境界部に設けられている。具体的には、各データ線50は、行方向に隣り合う2つの画素列の間に設けられている。
図3に示すように、本実施の形態において、複数のデータ線50は、画素電極20のライン電極の形状に沿って列方向に延在している。具体的には、各データ線50は、列方向に隣り合う2つの画素PXで向きを反転させており、列方向の2画素分で略「く」の字状となるように形成されている。つまり、各データ線50は、画素電極20と同様に、列方向に沿ってジグサグ状となるように形成されている。なお、複数のデータ線50は、直線状に列方向に延在していてもよい。
各データ線50は、列方向に配列された複数の画素PXの各々のトランジスタ10と接続されている。つまり、各データ線50は、各画素PXにおいて、1つのトランジスタ10と接続されている。具体的には、図2に示すように、各データ線50は、各トランジスタ10のドレイン電極10Dと接続されている。つまり、本実施の形態において、データ線50は、ドレイン線である。
列方向に延在する複数のタッチ線60の各々は、タッチ位置を検出するための信号線であり、データ線50と同様に、画像表示領域1a内において、行方向に隣り合う2つの画素PXの境界部に設けられている。具体的には、タッチ線60は、行方向に隣り合う2つの画素列の間に設けられている。
図4に示すように、複数のタッチ線60は、複数の共通電極30のうち列方向に配列された複数の共通電極30と一対一で接続されている。具体的には、列方向に配列された複数の共通電極30の各列における複数のタッチ線60(列タッチ線群)の各々は、当該列に含まれる複数の共通電極30の全てを横断するように設けられているが、当該列に含まれる複数の共通電極30のいずれか1つのみに接続されている。したがって、各共通電極30は、当該共通電極30を横断する複数のタッチ線60のうちのいずれか1つと接続されているが、他の残りのタッチ線60とは接続されておらず絶縁されている。詳細は後述するが、タッチ線60と共通電極30とは絶縁膜を介して形成されており、タッチ線60と当該タッチ線60に対応する共通電極30とは絶縁膜に形成されたスルーホール(コンタクトホール)を介して接続されている。
図3に示すように、本実施の形態において、複数のタッチ線60は、データ線50と同様に、画素電極20のライン電極の形状に沿って列方向に延在している。具体的には、各タッチ線60は、列方向に隣り合う2つの画素PXで向きを反転させており、列方向の2画素分で略「く」の字状となるように形成されている。つまり、各タッチ線60は、列方向に沿ってジグサグ状となるように形成されている。なお、複数のタッチ線60は、直線状に列方向に延在していてもよい。
図2及び図3に示すように、複数のデータ線50と複数のタッチ線60とは、行方向に隣り合う2つの画素PXの境界部ごとに1本ずつ交互に繰り返して設けられている。具体的には、データ線50及びタッチ線60の各々は、画素列ごとに間引いて設けられており、互い違いとなるように行方向に隣り合う2つの画素列ごと(2列ごと)に設けられている。例えば、データ線50が画素PXの奇数列に設けられている場合、タッチ線60は画素PXの偶数列に設けられる。逆に、データ線50が画素PXの偶数行に設けられている場合、タッチ線60は画素PXの奇数行に設けられる。
図1に示すように、液晶表示装置1は、入力された映像信号に応じた画像を表示するために、ゲートドライバ5及びソースドライバ6を有する。ゲートドライバ5及びソースドライバ6は、例えばドライバIC(ICパッケージ)である。ゲートドライバ5及びソースドライバ6は、液晶表示装置1の額縁領域1bに実装される。
具体的には、ゲートドライバ5は、第1基板100の額縁領域1bに設けられたゲート端子部GTPに実装される。ゲート端子部GTPは、ゲートドライバ5が実装される実装部である。ゲート端子部GTPは、額縁領域1bの1ヵ所に設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。
ゲート端子部GTPは、複数のゲート線40と電気的に接続された複数のゲート端子400を含む。各ゲート端子400は、少なくとも一部が外部に露出する露出部を有するパッド電極である。複数のゲート端子400の各々の露出部にゲートドライバ5が電気的に接続されることで、ゲートドライバ5からのゲート信号がゲート端子400を介してゲート線40に供給される。
ゲートドライバ5は、COF方式又はCOG方式によって第1基板100のゲート端子部GTPに実装される。例えば、COF方式によりゲートドライバ5をゲート端子部GTPに実装する場合、ICチップであるゲートドライバ5が実装されたフレキシブル配線基板を、異方性導電性フィルム(ACF;Anisotropic Conductive Film)を用いた熱圧着によって複数のゲート端子400に接続する。また、COG方式によりゲートドライバ5をゲート端子部GTPに実装する場合、ICチップであるゲートドライバ5の電極端子と複数のゲート端子400とを直接接続する。
また、ソースドライバ6は、第1基板100の額縁領域1bに設けられたソース端子部STPに実装される。ソース端子部STPは、ソースドライバ6が実装される実装部である。ソース端子部STPは、額縁領域1bの1ヵ所に設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。
ソース端子部STPは、複数のデータ線50と電気的に接続された複数のソース端子500を含む。各ソース端子500は、少なくとも一部が外部に露出する露出部を有するパッド電極である。複数のソース端子500の各々の露出部にソースドライバ6が電気的に接続されることで、ソースドライバ6からのデータ信号がソース端子500を介してデータ線50に供給される。ソースドライバ6は、ゲートドライバ5と同様に、COF方式又はCOG方式によって第1基板100のソース端子部STPに実装される。
本実施の形態において、ソース端子部STPは、さらに、複数のタッチ線60と電気的に接続された複数のタッチ端子600を含む。つまり、ソース端子部STPは、ソース端子500だけではなく、タッチ端子600を含む。各タッチ端子600は、少なくとも一部が外部に露出する露出部を有するパッド電極である。本実施の形態では、ソースドライバ6として、タッチ機能付きソースドライバを用いているので、複数のタッチ端子600の各々の露出部にソースドライバ6が電気的に接続される。タッチ機能付きソースドライバは、画像表示駆動を行う際に必要な画像表示回路とタッチ位置検出駆動を行う際に必要なタッチ位置検出回路とが共用化されたドライバである。
なお、タッチ端子600は、ソース端子部STPとは別に設けられた端子部に設けられていてもよい。また、ゲート端子部GTPとソース端子部STPとは、矩形状の液晶表示装置1の異なる辺に設けられているが、同じ辺に設けられていてもよい。また、ゲートドライバ5及びソースドライバ6の両方をCOF方式又はCOG方式によって実装することに限らず、ゲートドライバ5及びソースドライバ6の一方をCOF方式で実装し、他方をCOG方式によって実装してもよい。
図2に示すように、ゲートドライバ5は、画像表示領域1aに設けられたゲート線40と電気的に接続されている。ゲートドライバ5は、画像処理部4から入力されるタイミング信号に応じてデータ信号を書き込む画素PXを選択し、選択した画素PXのトランジスタ10をオンする電圧(ゲートオン電圧;Vgon)をゲート線40に供給する。これにより、選択された画素PXの画素電極20には、トランジスタ10を介してデータ電圧が供給される。
一方、ソースドライバ6は、画像表示領域1aに設けられたデータ線50と電気的に接続されている。ソースドライバ6は、ゲートドライバ5によるゲート線40の選択に合わせて、画像処理部4から入力される映像信号に応じた電圧(データ電圧)をデータ線50に供給する。
本実施の形態では、上述のように、ソースドライバ6として、タッチ機能付きソースドライバを用いている。したがって、複数のデータ線50だけではなく、複数のタッチ線60もソースドライバ6と電気的に接続されている。なお、ソースドライバ6は、共通電極30に共通電圧(Vcom)を供給する。
バックライト3は、図1に示すように、液晶表示装置1の背面側に配置されており、液晶表示装置1に向けて光を照射する。本実施の形態において、バックライト3は、LED(Light Emitting Diode)を光源とするLEDバックライトであるが、これに限るものではない。また、バックライト3は、液晶表示装置1に対面するようにLEDが基板上に二次元状に配列された直下型のLEDバックライトであるが、エッジ型のバックライトであってもよい。バックライト3は、平面状の均一な散乱光(拡散光)を照射する面発光ユニットである。なお、バックライト3は、光源からの光を拡散させるために拡散板(拡散シート)等の光学部材を有していてもよい。
画像処理部4は、CPU等の演算処理回路と、ROMやRAM等のメモリとを備える制御装置である。画像処理部4には、液晶表示装置1に表示するための映像データが入力される。画像処理部4は、CPUがメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより各種の処理を実行する。具体的には、画像処理部4は、外部のシステム(図示せず)から入力された映像データに対して色調整等の各種の画像信号処理を行って各画素PXの階調値を示す映像信号と、各画素PXに映像信号を書き込むタイミングを示すタイミング信号とを生成するタイミングコントローラ等を含む。画像処理部4は、映像信号をソースドライバ6に出力するとともにタイミング信号をゲートドライバ5に出力する。
本実施の形態における液晶表示装置1は、表示機能及びタッチ機能を有する。つまり、液晶表示装置1は、画像表示駆動とタッチ位置検出駆動とを行う。この場合、液晶表示装置1では、タッチ線60を利用して、時分割によって画像表示駆動とタッチ位置検出駆動とを行う。例えば、図5A及び図5Bに示すように、1フレーム期間(16.6ms)内に画像表示駆動とタッチ位置検出駆動とを交互に複数回繰り返して行う。この場合、タッチ位置検出駆動は、例えばブランキング期間を利用して行うことができる。
液晶表示装置1が画像表示駆動を行う際、ゲートドライバ5からゲートオン電圧がゲート線40に供給される。これにより、選択された画素PXのトランジスタ10がオンし、このトランジスタ10に接続されたデータ線50からデータ電圧が画素電極20に供給される。そして、画素電極20に供給されたデータ電圧と共通電極30に供給された共通電圧との差により液晶層に電界が生じる。この電界により各画素PXにおける液晶層の液晶分子の配向状態が変化し、液晶表示装置1を通過するバックライト3の光の透過率が画素PXごとに制御される。これにより、液晶表示装置1の画像表示領域1aに所望の画像が表示される。
また、液晶表示装置1がタッチ位置検出駆動を行う際は、タッチ機能付きソースドライバであるソースドライバ6によって、タッチ線60を介して複数の共通電極30の各々の静電容量の変化をタッチ検出信号として検出する。これにより、タッチされた位置の共通電極30を特定することができ、ユーザがタッチした位置を検知することができる。
なお、図5Bに示される制御は、図5Aに示される制御と比べて、画像表示駆動及びタッチ位置検出駆動の1回あたりの駆動期間が長い。本実施の形態では、図5Bに示される制御と図5Aに示される制御とのいずれを用いてもよい。ただし、図5Bに示される制御は、図5Aに示される制御と比べて、タッチ位置検出駆動中の画像データをメモリに蓄える量が多くなるため、ICドライバのチップサイズが大きくなる。
次に、液晶表示装置1の画像表示領域1aにおける断面構造について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、図3のVI−VI線における同液晶表示装置1の断面図である。図7は、図3のVII−VII線における同液晶表示装置1の断面図である。
図6及び図7に示すように、液晶表示装置1は、第1基板100と、第1基板100に対向する第2基板200と、第1基板100と第2基板200との間に配置された液晶層300とを備えている。液晶層300は、枠状の封止部材によって第1基板100と第2基板200との間に封止されている。
第1基板100は、トランジスタ10としてTFTを有するTFT基板である。具体的には、第1基板100は、複数のトランジスタ10がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板である。また、第1基板100には、トランジスタ10だけではなく、ゲート線40、データ線50及びタッチ線60等の各種信号線、これらの信号線間を絶縁する絶縁膜、画素電極20及び共通電極30等が設けられている。これらの部材は、第1透明基材110の上に形成される。第1透明基材110は、例えば、ガラス基板等の透明基板である。
図6に示すように、第1透明基材110に形成されたトランジスタ10は、ゲート電極10Gと、ソース電極10Sと、ドレイン電極10Dと、チャネル層となる半導体層10SCとによって構成されている。本実施の形態において、トランジスタ10は、ボトムゲート構造のTFTであり、第1透明基材110の上に形成されたゲート電極10Gと、ゲート電極10Gの上に形成されたゲート絶縁膜(GI)である第1絶縁膜121と、第1絶縁膜121を介してゲート電極10Gの上方に形成された半導体層10SCとを備える。ソース電極10S及びドレイン電極10Dは、半導体層10SCの一部を覆うように形成されている。第1絶縁膜121は、ゲート電極10Gを覆うように第1透明基材110の全面にわたって形成されている。
ゲート電極10Gは、例えば、モリブデン膜と銅膜との2層構造からなる金属膜によって構成されていてもよいし、銅膜等からなる1層の金属膜によって構成されていてもよい。第1絶縁膜121は、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との2層構造の絶縁膜によって構成されていてもよいし、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜の1層の絶縁膜によって構成されていてもよい。半導体層10SCは、例えば、i−アモルファスシリコン膜とn−アモルファスシリコン膜との2層構造からなる半導体膜によって構成されていてもよいし、i−アモルファスシリコン膜の1層のみの半導体膜によって構成されていてもよい。ソース電極10S及びドレイン電極10Dは、例えば、モリブデン膜と銅膜との2層構造からなる金属膜によって構成されていてもよいし、銅膜等からなる1層の金属膜によって構成されていてもよい。
なお、ゲート電極10G、ソース電極10S、ドレイン電極10D、半導体層10SC及び第1絶縁膜121の材料は、これらに限定されるものではない。例えば、半導体層10SCの材料としては、In−Ga−Zn−O系酸化物半導体等を用いてもよい。
図6に示すように、第1基板100には、ゲート線40及びデータ線50が形成されている。ゲート線40及びデータ線50は、第1透明基材110の上に形成される。
ゲート線40は、ゲート電極10Gと同層に形成されている。つまり、ゲート線40とゲート電極10Gとは、同じ金属膜をパターニングすることによって形成される。ゲート線40とゲート電極10Gとは、メタル層である第1配線層(GAL層)に形成されている。
データ線50は、ソース電極10S及びドレイン電極10Dと同層に形成されている。つまり、データ線50とソース電極10S及びドレイン電極10Dとは、同じ金属膜をパターニングすることによって形成される。データ線50とソース電極10S及びドレイン電極10Dとは、第1配線層の上のメタル層である第2配線層(SD層)に形成されている。
第1配線層(GAL層)と第2配線層(SD層)との間には、第1絶縁層(GI層)として第1絶縁膜121が形成されている。第1絶縁膜121は、ゲート線40及びゲート電極10Gを覆うように第1透明基材110の全面にわたって形成されている。第1配線層、第1絶縁膜121及び第2配線層は、TFTであるトランジスタ10が形成されたTFT層である。
なお、トランジスタ10のソース電極10Sは、スルーホール(コンタクトホール)を介して画素電極20に接続されている。一方、トランジスタ10のドレイン電極10Dは、データ線50に接続されている。具体的には、データ線50の一部がドレイン電極10Dとなっている。
また、第1絶縁膜121の上には、データ線50及びトランジスタ10のソースドレイン電極を覆うように、第2絶縁層(PAS層)として第2絶縁膜122が形成されている。つまり、データ線50及びトランジスタ10のソースドレイン電極は、第1絶縁膜121と第2絶縁膜122との間に形成されている。第2絶縁膜122は、第1絶縁膜121の全面にわたって形成されている。第2絶縁膜122は、例えば、窒化シリコン膜等の無機材料からなる無機絶縁膜によって構成されている。無機絶縁膜である第2絶縁膜122は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって成膜することができる。
さらに、第2絶縁膜122の上には、第3絶縁層(OPAS層)として第3絶縁膜123が形成されている。第3絶縁膜123は、第2絶縁膜122の全面にわたって形成されている。本実施の形態において、第3絶縁膜123の厚さは、第2絶縁膜122の厚さよりも厚い。具体的には、第3絶縁膜123の厚さは、第2絶縁膜122の厚さの10倍以上であり、一例として、3000nmである。これにより、ゲート線40及びデータ線50等の配線と共通電極30との間の厚み方向の距離を大きくすることができるので、ゲート線40及びデータ線50等の配線と共通電極30とで形成される寄生容量を軽減することができる。しかも、第3絶縁膜123を厚くすることで、トランジスタ10、ゲート線40及びデータ線50を形成することで生じるTFT層の凹凸差を軽減してTFT層を平坦化することもできる。これにより、表面が平坦化された第3絶縁膜123を形成することができるので、第3絶縁膜123の直上の共通電極30を平坦な平面状に形成することができる。つまり、第3絶縁膜123は、平坦化層として機能している。
また、第3絶縁膜123は、炭素を含む有機材料からなる有機絶縁膜によって構成されている。有機絶縁膜である第3絶縁膜123は、例えば液状の有機材料を塗布して硬化することによって形成することができる。これにより、第3絶縁膜123を容易に厚膜化することができるので、全ての画素PXにわたって第3絶縁膜123の表面を容易に平坦にすることができる。
第3絶縁膜123の上には、タッチ線60が形成されている。タッチ線60は、金属等の低抵抗材料によって構成されている。例えば、タッチ線60は、銅等によって構成された金属膜である。本実施の形態において、タッチ線60は、銅膜からなる銅線である。タッチ線60は、第2配線層の上のメタル層である第3配線層(CMT層)に形成されている。したがって、タッチ線60は、ゲート線40及びデータ線50とは異なる層に設けられている。
第3絶縁膜123及びタッチ線60の上には、第4絶縁層(TPS層)として第4絶縁膜124が形成されている。第4絶縁膜124は、タッチ線60を覆うように第3絶縁膜123の全面にわたって形成されている。したがって、タッチ線60は、第3絶縁膜123と第4絶縁膜124との間に形成されている。第4絶縁膜124は、例えば、窒化シリコン膜等の無機材料からなる無機絶縁膜によって構成されている。
第4絶縁膜124の上には、共通電極30が形成されている。共通電極30は、例えば、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)等の透明金属酸化物によって構成された透明電極である。本実施の形態において、共通電極30は、ITO膜であり、例えばスパッタによって成膜することができる。共通電極30は、第3配線層の上の第4配線層(MIT層)に形成されている。
本実施の形態において、共通電極30は複数形成されている。具体的には、図4に示すように、共通電極30は、行方向及び列方向に互いに分離した状態でマトリクス状に配置されている。この場合、列方向に隣り合う2つの共通電極30は、ゲート線40上を分離領域として互いに分離されている。また、行方向に隣り合う2つの共通電極30は、データ線50上を分離領域として互いに分離されている。
また、複数の共通電極30は、画像表示領域1a内の全ての画素PXにわたって形成されている。これにより、ゲート線40及びデータ線50等の配線が共通電極30によって覆われるので、ゲート線40及びデータ線50等の配線で発生する電界を共通電極30によって遮蔽することができる。つまり、TFT層で発生する電界を共通電極30によってシールドすることができる。したがって、共通電極30の上に形成される画素電極20の形状及び大きさの設計の自由度が向上するので、画素PXの光透過率及び開口率を容易に向上させることができる。
図7に示すように、共通電極30は、第4絶縁膜124に形成されたスルーホール(コンタクトホール)124aを介して1本のタッチ線60に接続されている。これにより、タッチ位置検出駆動を行う際に、ユーザがタッチした位置の共通電極30の容量変化を、当該共通電極30に接続されたタッチ線60を介して検出することができる。共通電極30とタッチ線60とを接続するスルーホール124aは、例えば、第4絶縁膜124にドライエッチング又はウェットエッチングを施すことで形成することができる。なお、このスルーホール124aには、共通電極30を構成する材料(本実施の形態ではITO)が埋め込まれる。
また、ITO膜は比較的に抵抗値が高いが、このように低抵抗の金属膜からなるタッチ線60を共通電極30に接続することによって、ITO膜からなる共通電極30を低抵抗化することができ、共通電極30の時定数を下げることができる。つまり、画像表示駆動を行う際に、タッチ線60をコモン線として利用することができる。
さらに、タッチ線60の上に共通電極30を設けることで、共通電極30によってタッチ線60を覆うことができる。これにより、共通電極30上にタッチ線60を設ける場合と比べて、腐食しやすい金属材料からなるタッチ線60の腐食を抑制することができる。
第4絶縁膜124及び共通電極30の上には、第5絶縁層(UPS層)として第5絶縁膜125が形成されている。第5絶縁膜125は、共通電極30を覆うように第4絶縁膜124の全面にわたって形成されている。第5絶縁膜125は、例えば、窒化シリコン膜等の無機材料からなる無機絶縁膜によって構成されている。
第5絶縁膜125の上には、画素電極20が形成されている。画素電極20は、第5絶縁膜125を介して共通電極30に対向している。画素電極20は、例えば、インジウム錫酸化物等の透明金属酸化物によって構成された透明電極である。本実施の形態において、画素電極20は、共通電極30と同様に、ITO膜であり、例えばスパッタによって成膜することができる。画素電極20は、第4配線層の上の第5配線層(PIT層)に形成されている。
なお、図示しないが、画素電極20を覆うように第5絶縁膜125の全面にわたって配向膜が形成されていてもよい。液晶分子の初期配向角度を一定方向に揃えるために、配向膜にはラビング処理が施されている。
次に、第2基板200について説明する。第2基板200は、第1基板100に対向する対向基板である。図7に示すように、第2基板200は、第2透明基材210と、第2透明基材210に形成されたブラックマトリクス220と、カラーフィルタ230とを有する。したがって、第2基板200は、カラーフィルタ230を有するカラーフィルタ基板(CF基板)となる。
第2透明基材210は、第1透明基材110と同様に、例えば、ガラス基板等の透明基板である。
ブラックマトリクス220は、黒色層の遮光層であり、例えばカーボンブラックによって構成されている。ブラックマトリクス220は、第2透明基材210の液晶層300側の面に形成される。ブラックマトリクス220は、ゲート線40を覆うように形成されている。なお、ブラックマトリクス220は、ゲート線40だけではなく、データ線50及びタッチ線60も覆うように形成されていてもよい。この場合、ブラックマトリクス220は、全体として格子状に形成される。
カラーフィルタ230は、複数の画素PXごとに形成されている。具体的には、カラーフィルタ230は、赤色画素PXR、緑色画素PXG及び青色画素PXBの各々に対応して、赤色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ及び緑色カラーフィルタが形成される。各カラーフィルタは、ブラックマトリクス220の間の領域(つまりブラックマトリクス220の開口部)に形成される。
また、第2基板200は、複数のスペーサ240を有する。スペーサ240は、第1基板100に向かって突出するように第2透明基材210に形成されている。スペーサ240は、第1基板100と第2基板200との間隔(セルギャップ)を一定に維持するための柱状部材である。スペーサ240を設けることで、液晶層300の厚さを容易に一定に維持することができる。一例として、スペーサ240は、円柱台形状であり、上端部及び下端部の平面視形状は円形である。スペーサ240は、アクリル樹脂等の樹脂材料によって構成されており、弾性変形することができる。スペーサ240は、例えばフォトリソグラフィ等によって所定のパターンに形成することができる。
次に、液晶表示装置1の額縁領域1bにおけるソース端子部STPの周辺部分の構成について、図8〜図13を用いて説明する。図8は、実施の形態1に係る液晶表示装置1におけるソース端子部STP側の額縁領域1b周辺の構造を模式的に示す拡大平面図である。図9は、同ソース端子部STPにおける1つのソース端子500を示す拡大平面図である。図10は、図9のX−X線における断面図であり、図11は、図9のXI−XI線における断面図である。図12は、図9のXII−XII線における断面図である。図13は、タッチ端子600を通る断面で切断したときの液晶表示装置における額縁領域1b周辺の断面図である。なお、図10〜図13と図6及び図7とでは、同じ符号の層であっても厚さが異なるように図示されているが、同じ符号の層の厚さは実際は互いに同じである。
図8に示すように、画像表示領域1aに設けられた複数のデータ線50及び複数のタッチ線60は、額縁領域1bにまで延ばされてソース端子部STPに接続される。複数のデータ線50及び複数のタッチ線60は、ソース端子部STPに集約されるので、シール部付近で斜め配線の中継配線となる。シール部は、図10に示すように、液晶層300を封止するために第1基板100と第2基板200とを貼り合わせる封止部材310が形成された領域である。
額縁領域1bに設けられたソース端子部STPには、複数のソース端子500が含まれている。複数のデータ線50の各々は、当該データ線50に対応するソース端子500に接続される。
また、本実施の形態では、上述のように、ソース端子部STPには、複数のタッチ端子600も含まれている。複数のタッチ線60の各々は、当該タッチ線60に対応するタッチ端子600に接続される。
各ソース端子500及び各タッチ端子600の各々における露出部は、導電部であり、図10に示すように、平面視において、長尺状である。本実施の形態において、各ソース端子500及び各タッチ端子600の各々の露出部は、画素PXの列方向に沿って延在している。
各ソース端子500は、図9〜図12に示すように、複数の層によって構成された層構造を有する。具体的には、ソース端子500は、金属層510と第1コンタクト層520と第2コンタクト層530との少なくとも3つの導電層(電極層)と、第1層間絶縁層540の少なくとも1つの絶縁層を有する。本実施の形態におけるソース端子500は、さらに、第2層間絶縁層550を有する。
金属層510は、画像表示領域1aに設けられたデータ線50と電気的に接続されている。図10に示すように、本実施の形態において、金属層510は、データ線50と同層に形成されている。つまり、金属層510は、トランジスタ10のソースドレイン電極と同層に形成されており、データ線50及びソースドレイン電極が形成される第2配線層(SD層)に形成されている。したがって、金属層510とデータ線50及びソースドレイン電極とは、同じ金属膜をパターニングすることによって形成される。具体的に、金属層510は、銅によって構成された銅配線であり、データ線50と連続して形成されている。なお、図9に示すように、額縁領域1bにおいて、金属層510は、ソース端子500の長手方向に沿って延在するように形成されている。
図10〜図12に示すように、第1コンタクト層520は、金属層510の上方に位置する。言い換えると、第1コンタクト層520は、金属層510よりも積層方向LDにおける一側に位置する。つまり、第1コンタクト層520は、積層方向LDにおける金属層510の一方側に位置している。第1コンタクト層520は、金属層510と第2コンタクト層530との間に位置している。具体的に、第1コンタクト層520は、第2層間絶縁層550の直上に設けられている。なお、積層方向LDとは、金属層510等の複数の導電層が積層された方向又は第1層間絶縁層540等の複数の層間絶縁層が積層された方向のことである。つまり、積層方向LDは、第1透明基材110の主面に対して垂直な方向である。
第1コンタクト層520は、ITO等の透明金属酸化物によって構成されている。本実施の形態において、第1コンタクト層520は、ITOによって構成された共通電極30と同層に形成されている。したがって、第1コンタクト層520と共通電極30とは、同じITO膜をパターニングすることによって形成される。図9に示すように、第1コンタクト層520は、ソース端子500の長手方向に沿って矩形帯状に延在するように島状に形成されている。
なお、第1コンタクト層520は、不純物がドープされた半導体材料によって構成されていてもよい。例えば、トランジスタ10が不純物がドープされた半導体材料からなるn層を有している場合、このn層を利用して、第1コンタクト層520をn+層とすることができる。つまり、第1コンタクト層520とトランジスタ10のn層とを同じ半導体膜をパターニングすることで形成することができる。
第2コンタクト層530は、第1コンタクト層520の上方に位置する。言い換えると、第2コンタクト層530は、第1コンタクト層520よりも積層方向LDにおける一側に位置する。つまり、第2コンタクト層530は、積層方向LDにおける第1コンタクト層520の一方側に位置している。具体的に、第2コンタクト層530は、第1コンタクト層520の上の第1層間絶縁層540の上方に位置する。より具体的には、第2コンタクト層530は、第1層間絶縁層540の直上に設けられている。本実施の形態において、第2コンタクト層530は、各ソース端子500の最上層であり、外部に露出している。つまり、第2コンタクト層530の表面は、ソース端子500における露出部である。例えばACFによりCOFを第1基板100に熱圧着する場合、COFは第2コンタクト層530に接続されることになる。
第2コンタクト層530は、ITO等の透明金属酸化物によって構成されている。本実施の形態において、第2コンタクト層530は、ITOによって構成された画素電極20と同層に形成されている。したがって、第2コンタクト層530と画素電極20とは、同じITO膜をパターニングすることによって形成される。図9に示すように、第2コンタクト層530は、ソース端子500の長手方向に沿って矩形帯状に延在するように島状に形成されている。
第1層間絶縁層540は、第1コンタクト層520の上方に位置する。言い換えると、第1層間絶縁層540は、第1コンタクト層520よりも積層方向LDにおける一側に位置する。つまり、第1層間絶縁層540は、積層方向LDにおける第1層間絶縁層540の一方側に位置している。具体的には、第1層間絶縁層540は、第1コンタクト層520の直上に設けられており、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530との間に位置している。
本実施の形態において、第1層間絶縁層540は、第5絶縁層(UPS層)として形成された第5絶縁膜125である。なお、第1層間絶縁層540は、1つの絶縁膜からなる単層構造であるが、複数の絶縁膜からなる複数構造であってもよい。
図9〜図11に示すように、第1層間絶縁層540には、第1スルーホール540aが形成されている。第1スルーホール540aは、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とを接続するためのコンタクトホールである。本実施の形態において、第1スルーホール540aは、複数設けられている。具体的には、複数の第1スルーホール540aは、ソース端子500の露出部の長手方向に沿って直線状に形成されている。一例として、図8及び図9に示すように、1つのソース端子500には、6個の第1スルーホール540aが形成されている。
第2層間絶縁層550は、金属層510の上方に位置する。具体的には、第2層間絶縁層550は、金属層510の直上に設けられており、金属層510と第1コンタクト層520との間に位置している。
本実施の形態において、第2層間絶縁層550は、積層された複数の絶縁膜によって構成されている。具体的には、第2層間絶縁層550は、2層構造であり、下絶縁膜551と、下絶縁膜551の上に積層された上絶縁膜552とによって構成されている。本実施の形態において、下絶縁膜551は、第2絶縁層(PAS)として形成された第2絶縁膜122であり、上絶縁膜552は、第4絶縁層(TPS層)として形成された第4絶縁膜124である。なお、第2層間絶縁層550は、複数の絶縁膜によって構成されているが、1つの絶縁膜からなる単層構造であってもよい。例えば、第2層間絶縁層550は、下絶縁膜551及び上絶縁膜552のいずれか一方のみによって構成されていてもよい。
また、図9、図10及び図12に示すように、第2層間絶縁層550には、第2スルーホール550aが形成されている。第2スルーホール550aは、金属層510と第1コンタクト層520とを接続するためのコンタクトホールである。第2スルーホール550aは、下絶縁膜551及び上絶縁膜552を貫通するように形成されている。本実施の形態において、第2スルーホール550aは、複数設けられている。具体的には、複数の第2スルーホール550aは、ソース端子500の露出部の長手方向に沿って直線状に設けられている。一例として、図8及び図9に示すように、1つのソース端子500には、6個の第2スルーホール550aが設けられている。
本実施の形態において、第1層間絶縁層540に形成された第1スルーホール540aと、第2層間絶縁層550に形成された第2スルーホール550aとは、同じ形状である。具体的には、図9に示すように、第1基板100の上面視において、各第1スルーホール540aと各第2スルーホール550aとは、同一半径の円形である。
また、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとは、第1基板100の上面視において、重なっていない。この場合、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとは、上面視において離間した位置に形成されており、部分的にも重なっていない。なお、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとは、ソース端子500の長手方向に沿って、1つずつ交互に形成されているが、これに限らない。このように、第1スルーホール540a及び第2スルーホール550aを複数ずつ設けることによって、ソース端子500における電気接続の信頼性を向上させることができる。
このように構成される積層構造のソース端子500においては、金属層510と第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とは、互いに電気的に接続されている。
具体的には、図10及び図11に示すように、金属層510と第1コンタクト層520とは、第2層間絶縁層550に形成された第2スルーホール550aを介して電気的に接続されている。本実施の形態において、第1コンタクト層520は、少なくとも第2スルーホール550aにおいて、金属層510と接触している。
また、図10及び図12に示すように、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530は、第1層間絶縁層540に形成された第1スルーホール540aを介して電気的に接続されている。本実施の形態において、第2コンタクト層530は、少なくとも第1スルーホール540aにおいて、第1コンタクト層520と接触している。
図10に示すように、第1コンタクト層520は、第2層間絶縁層550よりも薄い膜厚で、かつ、一定の膜厚で形成されている。また、第1コンタクト層520は、第2層間絶縁層550の上に形成されるとともに、第2層間絶縁層550の第2スルーホール550aにおける内側面及び底面に沿って形成されている。具体的には、第1コンタクト層520は、第2層間絶縁層550の上面と、第2スルーホール550aにおける第2層間絶縁層550の側面と、第2スルーホール550aの底面における金属層510の上面とに沿って、連続的に形成されている。また、第1コンタクト層520は、所定形状の1つのITO膜であり、複数の第2スルーホール550aの各々から露出する金属層510の表面を覆うようにソース端子500の長手方向に沿って連続的に形成されている。なお、図9及び図11に示すように、第1コンタクト層520の幅は、金属層510の幅よりも大きいが、第1コンタクト層520の幅は、金属層510の幅よりも小さくてもよい。
図10に示すように、第2コンタクト層530は、第1層間絶縁層540よりも薄い膜厚で、かつ、一定の膜厚で形成されている。また、第2コンタクト層530は、第1層間絶縁層540の上に形成されるとともに、第1層間絶縁層540の第1スルーホール540aにおける内側面及び底面に沿って形成されている。具体的には、第2コンタクト層530は、第1層間絶縁層540の上面と、第1スルーホール540aにおける第1層間絶縁層540の側面と、第1スルーホール540aの底面における第1コンタクト層520の上面とに沿って、連続的に形成されている。また、第2コンタクト層530は、所定形状の1つのITO膜であり、複数の第1スルーホール540aの各々から露出する第1スルーホール540aの表面を覆うようにソース端子500の長手方向に沿って連続的に形成されている。なお、図9及び図11に示すように、第2コンタクト層530の幅は、第1コンタクト層520の幅よりも大きいが、第2コンタクト層530の幅は、第1コンタクト層520の幅よりも小さくてもよい。
次に、タッチ端子600について説明する。図13に示すように、各タッチ端子600は、ソース端子500と同様に、複数の層によって構成された層構造を有する。具体的には、タッチ端子600は、ソース端子500と同じ層構造を有する。したがって、タッチ端子600は、金属層610と第1コンタクト層620と第2コンタクト層630との少なくとも3つの導電層と、第1層間絶縁層640と第2層間絶縁層650との2つの絶縁層とを有する。また、第1層間絶縁層640には、第1スルーホール640aが形成されており、第2層間絶縁層650には、第2スルーホール650aが形成されている。なお、第2層間絶縁層650は、下絶縁膜651と上絶縁膜652との2層構造である。
タッチ端子600における、金属層610、第1コンタクト層620、第2コンタクト層630、第1層間絶縁層640、第2層間絶縁層650、第1スルーホール640a及び第2スルーホール650aの構成は、ソース端子500における、金属層510、第1コンタクト層520、第2コンタクト層530、第1層間絶縁層540、第2層間絶縁層550、第1スルーホール540a及び第2スルーホール550aの構成と同じである。
各タッチ端子600は、当該タッチ端子600に対応するタッチ線60に接続される。具体的には、タッチ端子600の金属層610とタッチ線60とが接続される。ここで、タッチ端子600の金属層610は、トランジスタ10のソースドレイン電極が形成される配線層と同層に形成されるので、タッチ線60が形成される配線層とは異なる層に形成されている。したがって、図13に示すように、タッチ線60と金属層610とは、第2絶縁膜122及び第3絶縁膜123を貫通するスルーホールを介して接続されている。
なお、タッチ線60とタッチ端子600の金属層610との接続形態は、これに限るものではない。例えば、タッチ線60の上の第4絶縁膜124及び第5絶縁膜125に第1中継スルーホールを形成して画素電極20と同層に形成された第1中継配線とタッチ線60とを接続した上で、さらに、第2絶縁膜122、第3絶縁膜123、第4絶縁膜124及び第5絶縁膜125に別の第2中継スルーホールを形成して第1中継配線とタッチ端子600の金属層610とを接続してもよい。この第1中継スルーホール及び第2中継スルーホールは、第1基板100を製造する際の既存のフォトリソグラフィ工程で形成することができる。したがって、タッチ線60と金属層610とを接続するためだけのフォトリソグラフィ工程を別途追加することなく(つまり、マスク数を増加させることなく)、第1中継スルーホール及び第2中継スルーホールを形成することができる。
次に、図14を用いて、図2に示されるゲート端子400について説明する。図14は、ゲート端子400を通る断面で切断したときの液晶表示装置における額縁領域1b周辺の断面図である。
図14に示すように、各ゲート端子400は、ソース端子500と同様に、複数の層によって構成された層構造を有する。具体的には、ゲート端子400は、ソース端子500と同じ層構造を有する。したがって、ゲート端子400は、金属層410と第1コンタクト層420と第2コンタクト層430との少なくとも3つの導電層と、第1層間絶縁層440と第2層間絶縁層450との2つの絶縁層とを有する。また、第1層間絶縁層440には、第1スルーホール440aが形成されており、第2層間絶縁層450には、第2スルーホール450aが形成されている。なお、第2層間絶縁層450は、下絶縁膜451と上絶縁膜452との2層構造である。
ゲート端子400における、金属層410、第1コンタクト層420、第2コンタクト層430、第1層間絶縁層440、第2層間絶縁層450、第1スルーホール440a及び第2スルーホール450aの構成は、ソース端子500における、金属層510、第1コンタクト層520、第2コンタクト層530、第1層間絶縁層540、第2層間絶縁層550、第1スルーホール540a及び第2スルーホール550aの構成と同じである。
各ゲート端子400は、当該ゲート端子400に対応するゲート線40に接続される。具体的には、ゲート端子400の金属層410とゲート線40とが接続される。ここで、ゲート端子400の金属層410は、トランジスタ10のソースドレイン電極が形成される配線層と同層に形成されるので、ゲート線40が形成される配線層とは異なる層に形成されている。したがって、図14に示すように、ゲート線40と金属層610とは、第1絶縁膜121を貫通するスルーホールを介して接続されている。
なお、ゲート線40とゲート端子400の金属層410との接続方法は、これに限るものではなく、別の層に形成されたスルーホール及び中継配線を用いて、ゲート線40とゲート端子400の金属層410とを接続してもよい。
次に、本実施の形態における第1基板100(アクティブマトリクス基板)及び液晶表示装置1の作用効果について、図15の比較例を用いて説明する。図15は、比較例の液晶表示装置におけるソース端子500Xの断面図である。
図15に示すように、比較例の液晶表示装置におけるソース端子500Xは、金属層510Xと、金属層510Xの上に位置する層間絶縁層540Xと、層間絶縁層540Xの上のコンタクト層530Xとを有する。金属層510Xは、データ線と同層に形成さており、例えば銅によって構成されている。また、層間絶縁層540Xは、第2絶縁膜122と同層の第1絶縁層と、第4絶縁膜124と同層の第2絶縁層と、第5絶縁膜125と同層の第3絶縁層とによって構成されている。コンタクト層530Xは、ITO膜からなる画素電極20と同層に形成されている。
図15に示されるソース端子500Xでは、金属層510Xを保護するために、層間絶縁層540Xにスルーホール540Xaを形成して、ITO膜からなるコンタクト層530Xで金属層510Xを覆っている。つまり、金属層510Xの上にカバー層としてコンタクト層530Xが形成されている。コンタクト層530Xは、スルーホール540Xaにおける内側面及び底面に形成される。そして、金属層510Xとコンタクト層530Xとは、層間絶縁層540Xに形成されたスルーホール540Xaを介して接続されている。
しかしながら、図15に示されるソース端子500Xでは、ITO膜によって構成されたコンタクト層530Xの膜厚が層間絶縁層540Xの膜厚よりも薄いため、スルーホール540Xaにおける内側面と底面との境界部分である角部分(図15の破線円で囲まれる部分)で膜応力が集中し、コンタクト層530Xにクラックが発生する。このため、コンタクト層530Xのクラックの発生箇所から水や酸素が侵入する。金属層510Xを構成する銅は、単体では腐食しないが、水及び酸素が接触することで電池反応が生じる。この結果、銅が腐食する。つまり、コンタクト層530Xのクラックの発生箇所から水や酸素が侵入すると、金属層510Xが腐食する。
このように、図15に示されるソース端子500Xでは、コンタクト層530Xに生じたクラックから酸素及び水が侵入して、クラックの発生箇所から金属層510Xの腐食が生じる。そして、この腐食は、クラックの発生箇所を起点として金属層510Xの内部に等方的に拡大して進行することになる。この結果、ソース端子500Xにおける電気接続の信頼性が劣化する。
そこで、コンタクト層530Xにクラックが発生しないように、コンタクト層530Xの厚さを厚くすることが考えられるが、以下の理由により、コンタクト層530Xの厚さを単純に厚くすることができない。ITO膜によって構成されたコンタクト層530Xは例えばスパッタによって成膜されるが、成膜時にITO膜が結晶化してしまうと、ITO膜をウェットエッチングによってパターニングすることが難しくなる。このため、成膜後のITO膜はアモルファス状態であることが望ましい。この場合、コンタクト層530Xにクラックが発生しないようにITO膜を厚く成膜すると、ITO膜が結晶化してしまう。したがって、ITO膜をウェットエッチングによって容易にパターニングするためにアモルファス状態のITO膜を成膜するには、ITO膜を薄く成膜する必要がある。例えば、アモルファス状態のITO膜を成膜するには、ITO膜の膜厚を100nm以下にする必要がある。このように、コンタクト層530Xの厚さを厚くすることができず、コンタクト層530Xの厚さは、層間絶縁層540Xよりも薄くなってしまう。
また、コンタクト層530Xにクラックが発生しないように、スルーホール540Xaにおける内側面の傾斜角度を小さくすることが考えられる。つまり、スルーホール540Xaにおける内側面の傾斜角度を小さくして、スルーホール540Xaにおける内側面と底面との境界部分(角部分)での膜応力を緩和することが考えられる。しかしながら、スルーホール540Xaにおける内側面の傾斜角度を小さくすると、スルーホール540Xaの上端部での開口径が大きくなってしまうので、スルーホール540Xaにおける内側面の傾斜角度を単純に小さくすることもできない。
このように、比較例におけるソース端子500Xの構造では、金属層510Xの腐食を抑制することが難しい。なお、ソース端子500Xと同様の構成を有するタッチ端子及びゲート端子についても同様の課題がある。
これに対して、本実施の形態に係る第1基板100及び液晶表示装置1におけるソース端子500は、金属層510と、金属層510と電気的に接続された第1コンタクト層520と、第1コンタクト層520の上方に位置する第1層間絶縁層540と、第1層間絶縁層540に形成された第1スルーホール540aを介して第1コンタクト層520と電気的に接続された第2コンタクト層530とを有する。
つまり、本実施の形態におけるソース端子500は、比較例のソース端子500Xに比べて、金属層510と第2コンタクト層530との間に、第2コンタクト層510とは別にパターニングされた第1コンタクト層510が挿入されている。
金属層510と第2コンタクト層530との間に追加された第1コンタクト層520は、第1コンタクト層520の上に位置する第2コンタクト層530に対して、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530との間に位置する第1層間絶縁層540の第1スルーホール540aを介して電気的に接続されている。
この構成により、第1スルーホール540aにおける内側面と底面との境界部分(角部分)で第2コンタクト層530に膜応力が集中して、仮に第2コンタクト層530にクラックが発生してこのクラックから水及び酸素が内部に侵入したとしても、第2コンタクト層530と金属層510との間に位置する第1コンタクト層520によって水及び酸素をブロックすることができる。これにより、水及び酸素が金属層510に到達することを抑制することができるので、金属層510が腐食することを抑制できる。
また、本実施の形態において、ソース端子500は、さらに、金属層510と第1コンタクト層520との間に位置する第2層間絶縁層550を有している。そして、第1コンタクト層520は、第2層間絶縁層550に形成された第2スルーホール550aを介して金属層510と電気的に接続されている。
つまり、金属層510と第2コンタクト層530との間に位置する第1コンタクト層520は、第1コンタクト層520の下に位置する金属層510に対して、第1コンタクト層520と金属層510との間に位置する第2層間絶縁層550の第2スルーホール550aを介して電気的に接続されている。具体的には、第1コンタクト層520は、少なくとも第2スルーホール550aにおいて、金属層510と接触している。
この構成により、第1スルーホール540aを介して金属層510と第1コンタクト層520とが接続される部分と、第2スルーホール550aを介して第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが接続される部分とを、上下層で分けることができる。これにより、第1コンタクト層520にクラックが発生しうる箇所(第1スルーホール540aの角部)と第2コンタクト層530にクラックが発生しうる箇所(第2スルーホール550aの角部)とを上下層で異ならせることができる。したがって、水及び酸素が金属層510に到達することを一層抑制することができるので、金属層510の腐食の発生を遅らせることができる。したがって、金属層510が腐食することを効果的に抑制できる。
また、本実施の形態において、第2層間絶縁層550は、積層された複数の絶縁膜によって構成されている。
この構成により、水及び酸素が内部に侵入したとしても金属層510に水及び酸素が到達することを一層抑制することができる。したがって、金属層510が腐食することを一層抑制することができる。
また、本実施の形態では、第1基板100の上面視において、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとは重なっていない。
この構成により、第1スルーホール540aを介して金属層510と第1コンタクト層520とが接続される部分と、第2スルーホール550aを介して第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが接続される部分とを、第1基板100の水平面内で分けることができる。これにより、第1コンタクト層520にクラックが発生しうる箇所(第1スルーホール540aの角部)と第2コンタクト層530にクラックが発生しうる箇所(第2スルーホール550aの角部)とを水平面内で異なる位置に配置することができる。したがって、金属層510に水及び酸素が到達することを一層抑制することができ、金属層510が腐食することをさらに効果的に抑制することができる。
特に、第1基板100の水平方向においては、第1基板100の厚み方向と比べて距離を容易に稼ぐことができるため、金属層510と第1コンタクト層520とが接続される部分と、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが接続される部分とを、上下層で分ける場合と比べて、より大きく離すことができる。つまり、第1コンタクト層520にクラックが発生しうる箇所と第2コンタクト層530にクラックが発生しうる箇所との距離をより大きくすることができる。したがって、金属層510の腐食の発生を大きく遅らせることができるので、金属層510が腐食することを効果的に抑制することができる。
しかも、本実施の形態では、上記のように、第1スルーホール540aを介して金属層510と第1コンタクト層520とが接続される部分と、第2スルーホール550aを介して第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが接続される部分とが上下層で分けられているので、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとを第1基板100の上面視で重ならないように構成することで、図15に示されるソース端子500Xのスルーホール540Xaと比べて、第1スルーホール540aの深さと第2スルーホール550aの深さとを浅くすることができる。これにより、第1スルーホール540a及び第2スルーホール550aの各々における内側面と底面との境界部分(角部分)での膜応力を容易に緩和することができる。したがって、第1コンタクト層520及び第2コンタクト層530にクラックが発生すること自体を抑制することができるので、金属層510が腐食することを大幅に抑制できる。
なお、本実施の形態では、図10に示すように、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが互いに干渉しないように、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとを大きく離していたが、図16に示すように、第1スルーホール540aのエッジと第2スルーホール550aのエッジとが重なっていなければ、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが多少干渉していてもよい。
以上説明したように、本実施の形態における第1基板100及び液晶表示装置1によれば、画像表示領域1aのデータ線50と電気的に接続されたソース端子500の金属層510が腐食することを抑制できる。
なお、ソース端子500と同様の構造を有するタッチ端子600及びゲート端子400についても、ソース端子500と同様の効果を奏する。
(実施の形態1の変形例)
次に、実施の形態1の変形例について、図17〜図19を用いて説明する。図17は、実施の形態1の変形例に係る液晶表示装置1Aにおける1つのソース端子500Aを示す拡大平面図である。図18は、図17のXVIII−XVIII線における断面図であり、図19は、図17のXIX−XIX線における断面図である。
本変形例に係る液晶表示装置1Aと上記実施の形態1に係る液晶表示装置1とは、ソース端子500Aにおける第1スルーホール540a及び第2スルーホール550aのレイアウトが異なる。具体的には、上記実施の形態1に係る液晶表示装置1では、第1基板100の上面視において、ソース端子500における第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていなかったのに対して、本変形例に係る液晶表示装置1Aでは、図17〜図19に示すように、第1基板100の上面視において、ソース端子500Aにおける第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっている。
具体的には、図17に示すように、本変形例におけるソース端子500Aでは、第1基板100の上面視において、1つの第2スルーホール550aの中に、複数の第1スルーホール540aが含まれている。1つの第2スルーホール550a内に位置する複数の第1スルーホール540aは、ソース端子500Aの長手方向に並んでいる。なお、本変形例において、各ソース端子500Aにおいて、第2スルーホール550aは、1つのみであり、第1基板100の上面視において、ソース端子500Aの長手方向に沿って矩形帯状に形成されている。
また、本変形例では、第1基板100の断面視において、第2スルーホール550aの幅は、第1スルーホール540aの幅よりも大きくなっている。言い換えると、ソース端子500Aの長手方向に直交する方向における第2スルーホール550aの寸法は、ソース端子500Aの長手方向に直交する方向における第1スルーホール540aの寸法よりも大きくなっている。このため、図19に示すように、第2スルーホール550aの内側面に形成された第1コンタクト層520と第1スルーホール540aの内側面に形成された第2コンタクト層530との間には、第1層間絶縁層540が埋め込まれている。
また、本変形例では、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっている部分において、金属層510と第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが互いに接触して積層された構造になっている。
以上、本変形例における液晶表示装置1におけるソース端子500Aは、上記実施の形態1におけるソース端子500と同様の構成を有するので、上記実施の形態1と同様の効果を奏する。
特に、本実施の形態では、第1基板100の上面視において、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていても、第2スルーホール550aの幅が第1スルーホール540aの幅よりも大きくなっている。
この構成により、第1スルーホール540aを介して金属層510と第1コンタクト層520とが接続される部分と、第2スルーホール550aを介して第1コンタクト層520と第2コンタクト層530とが接続される部分とを、上下層で分けることができる。これにより、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていたとしても、第1コンタクト層520にクラックが発生しうる箇所(第1スルーホール540aの角部)と第2コンタクト層530にクラックが発生しうる箇所(第2スルーホール550aの角部)とを上下層で異ならせることができる。したがって、金属層510に水及び酸素が到達することを抑制することができる。したがって、金属層510の腐食の発生を遅らせることができるので、金属層510が腐食することを抑制することができる。
なお、本変形例については、タッチ端子及びゲート端子にも適用することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について、図20を用いて説明する。図20は、実施の形態2に係る液晶表示装置1Bの構成を示す断面図である。なお、図20は、上記実施の形態1の図10に対応する部分の断面を示している。
図20に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置1Bと上記実施の形態1に係る液晶表示装置1とは、タッチ線60Bの構成が異なる。具体的には、本実施の形態における液晶表示装置1Bにおいて、タッチ線60Bは、2層構造であり、第1導電膜61と、第1導電膜61の上に積層された第2導電膜62とを有する。第1導電膜61は、ITO等の透明金属酸化物によって構成されており、第2導電膜62は、銅等の金属材料によって構成されている。本実施の形態において、第1導電膜61は、ITO膜であり、第2導電膜62は、銅膜である。なお、第1導電膜61と第2導電膜62とは、同じ形状であり、同時にパターニングされる。
また、本実施の形態に係る液晶表示装置1Bと上記実施の形態1に係る液晶表示装置1とは、ソース端子500Bの構成も異なる。具体的には、本実施の形態に係る液晶表示装置1Bにおけるソース端子500Bは、上記実施の形態1に係る液晶表示装置1におけるソース端子500において、金属層510を第1金属層として、さらに、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530との間に第2金属層560を有する構成になっている。
第2金属層560は、少なくとも第1スルーホール540aにおいては、第2コンタクト層530と接触している。本実施の形態において、第2金属層560は、第1スルーホール540aにおいて、第2コンタクト層530だけではなく、第1コンタクト層520にも接触している。具体的には、第1スルーホール540aにおいて、第1コンタクト層520と第2金属層560と第2コンタクト層530とは、互いに接触する3層構造になっている。
また、第2金属層560は、少なくとも第2スルーホール550aにおいて、第1コンタクト層520と接触している。具体的には、第2スルーホール550aにおいて、金属層510と第1コンタクト層520と第2金属層560とは、互いに接触する3層構造になっている。なお、本実施の形態において、第2スルーホール550aは、第2層間絶縁層550における下絶縁膜551及び上絶縁膜552のうち下絶縁膜551のみに形成されている。また、第1コンタクト層520及び第2金属層560は、第1絶縁膜122である下絶縁膜551と第2絶縁膜124である上絶縁膜552との間に位置している。
そして、ソース端子500Bにおいて、第1コンタクト層520は、タッチ線60Bの第1導電膜61と同層に形成されており、第2金属層560は、タッチ線60Bの第2導電膜62と同層に形成されている。したがって、第1コンタクト層520及び第2金属層560は、第1導電膜61及び第2導電膜62と同時にパターニングされるので、第1コンタクト層520と第2金属層560とは、同じ形状となる。なお、本実施の形態では、第1導電膜61がITO膜で、第2導電膜62が銅膜であるので、第1コンタクト層520がITO膜で、第2金属層560が銅膜である。
以上、本実施の形態に係る液晶表示装置1Bにおけるソース端子500Bは、上記実施の形態1に係るソース端子500と同様に、金属層510と、金属層510と電気的に接続された第1コンタクト層520と、第1コンタクト層520の上方に位置する第1層間絶縁層540と、第1層間絶縁層540に形成された第1スルーホール540aを介して第1コンタクト層520と電気的に接続された第2コンタクト層530とを有する。
この構成により、膜応力が集中して第2コンタクト層530にクラックが発生して水及び酸素が侵入したとしても、第1コンタクト層520によって水及び酸素をブロックすることができる。これにより、金属層510に水及び酸素が到達することを抑制できるので、金属層510が腐食することを抑制することができる。
さらに、本実施の形態におけるソース端子500Bは、第1コンタクト層520と第2コンタクト層530との間に位置する第2金属層560を有しており、第2金属層560が、少なくとも第1スルーホール540aにおいては、第2コンタクト層530と接触しているとともに、少なくとも第2スルーホール550aにおいては、第1コンタクト層520と接触している。具体的には、本実施の形態におけるソース端子500Bは、金属層510(第1金属層)と第2コンタクト層530との間に、第1コンタクト層520と第2金属層560との積層構造が設けられた構成になっている。
このように、第2金属層560を設けることによって、ソース端子500Bを低抵抗化することができるので、信号遅延を抑制することができる。しかも、第2金属層560を設けたことで、第2金属層560の腐食によって金属層510が腐食するおそれがあるが、第2コンタクト層530が存在するので、金属層510の腐食を抑制することができる。つまり、第2コンタクト層530にクラックが発生して第2金属層560に腐食が発生したとしても、第2金属層560の下の第1コンタクト層520によって腐食の進行を抑制することができる。これにより、金属層510が腐食することを抑制することができる。つまり、第2金属層560の腐食の拡大を第1コンタクト層520によってブロックすることができるので、金属層510の腐食の発生を遅らせることができる。
なお、本実施の形態では、第1基板100Bの上面視において、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとは重なっていなかったが、上記実施の形態1の変形例のように、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていてもよい。具体的には、図21に示される液晶表示装置1Cのように、第2スルーホール550aの中に第1スルーホール540aが含まれていてもよい。この場合、上記実施の形態1の変形例のように、1つの第2スルーホール550aの中に、複数の第1スルーホール540aが含まれていてもよい。このように、図21に示される液晶表示装置1Cの構成であっても、上記実施の形態2に係る液晶表示装置1Bと同様の効果を奏する。なお、図21は、上記実施の形態1の図11及び図12に対応する部分の断面を示している。
また、本実施の形態では、第1コンタクト層520のITO膜として、タッチ線60Bの第1導電膜61を用いたが、これに限らない。例えば、上記実施の形態1のように、第1コンタクト層520のITO膜として、共通電極30を用いてもよい。つまり、第1コンタクト層520を共通電極30と同層に形成してもよい。ただし、本実施の形態のように、第1コンタクト層520及び第2金属層560をタッチ線60の第1導電膜61及び第2導電膜62と同層にすることで、フォトリソグラフィ工程を追加することなく(つまりマスク数を増加させることなく)、第1コンタクト層520及び第2金属層560の積層構造をソース端子500Cに追加することができる。
また、本実施の形態では、タッチ線60Bを有するインセルタッチパネルとしたが、これに限らない。具体的には、図22に示されるように、タッチ線60B及び第4絶縁膜124を有さない液晶表示装置1Dであってもよい。なお、図22は、上記実施の形態2の図20に対応する部分の断面を示している。
図22に示される液晶表示装置1Dでは、共通電極30が複数に分割されておらず、共通電極30は、複数の画素PXにわたって形成されたべた電極となっている。また、共通電極30の直上には、共通電極30を低抵抗するために、コモン電位が印加されるコモン線60Dが設けられている。コモン線60Dは、行方向又は列方向に画像表示領域全域にわたって複数本形成されている。そして、ソース端子500Dにおいて、第1コンタクト層520は、共通電極30と同層に形成され、第2金属層560は、コモン線60Dと同層に形成されている。この構成により、タッチ線を有さない液晶表示装置であっても、フォトリソグラフィ工程を追加することなく、第1コンタクト層520及び第2金属層560の積層構造をソース端子500Dに追加することができる。このように、図22に示される液晶表示装置1Dの構成であっても、上記実施の形態2に係る液晶表示装置1Bと同様の効果を奏する。なお、図22では、第4絶縁膜124が設けられていないので、ソース端子500Dの第2層間絶縁層550Dは、第2絶縁膜122のみによって構成されている。
また、図22では、第1基板100Dの上面視において、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていなかったが、上記実施の形態1の変形例のように、第1スルーホール540aと第2スルーホール550aとが重なっていてもよい。具体的には、図23に示される液晶表示装置1Eのソース端子500Eのように、第2スルーホール550aの中に第1スルーホール540aが含まれていてもよい。この場合、上記実施の形態1の変形例のように、1つの第2スルーホール550aの中に、複数の第1スルーホール540aが含まれていてもよい。このように、図23に示される液晶表示装置1Eの構成であっても、上記実施の形態2に係る液晶表示装置1Bと同様の効果を奏する。なお、図23は、上記実施の形態2の変形例1の図21に対応する部分の断面を示している。
また、本実施の形態及び変形例については、タッチ端子及びゲート端子にも適用することができる。
(その他の変形例)
以上、本開示に係るアクティブマトリクス基板及び液晶表示装置等について、実施の形態1、2及びそれらの変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態1、2及び変形例に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態1、2の液晶表示装置におけるソース端子は、第2層間絶縁層550を有していたが、これに限らない。具体的には、図24に示される液晶表示装置1Fにおけるソース端子500Fのように、第2層間絶縁層550を有していなくてもよい。図24は、上記実施の形態1の図11に対応する部分の断面を示している。また、図24に示されるソース端子500Fでは、第1層間絶縁層540Fが、積層された複数の絶縁膜によって構成されている。具体的には、第1層間絶縁層540Fは、下絶縁膜541と、下絶縁膜541の上に積層された中絶縁膜542と、中絶縁膜542の上に積層された上絶縁膜543との3層構造になっている。一例として、下絶縁膜541は、第2絶縁層(PAS)として形成された第2絶縁膜122であり、中絶縁膜542は、第4絶縁層(TPS層)として形成された第4絶縁膜124であり、上絶縁膜543は、第5絶縁層(UPS層)として形成された第5絶縁膜125である。なお、第1層間絶縁層540Fは、3つの絶縁膜によって構成される場合に限らず、1つ又は2つの絶縁膜によって構成されていてもよい。例えば、第1層間絶縁層540Fは、下絶縁膜541、中絶縁膜542及び上絶縁膜543の少なくとも1つによって構成されていてもよい。
図24に示される液晶表示装置1Fのソース端子500Fについても、上記実施の形態1に係るソース端子500と同様に、金属層510と、金属層510と電気的に接続された第1コンタクト層520と、第1コンタクト層520の上方に位置する第1層間絶縁層540Fと、第1層間絶縁層540Fに形成された第1スルーホール540aを介して第1コンタクト層520と電気的に接続された第2コンタクト層530とを有する。
この構成により、第2コンタクト層530に膜応力が集中してクラックが発生して水及び酸素が侵入したとしても、第1コンタクト層520によって水及び酸素をブロックすることができる。これにより、金属層510に水及び酸素が到達することを抑制できるので、金属層510が腐食することを抑制することができる。なお、本変形例については、タッチ端子及びゲート端子にも適用することができる。
また、上記実施の形態1、2において、第1層間絶縁層540及び第2層間絶縁層550は、第1絶縁膜121、第2絶縁膜122、第4絶縁膜124及び第5絶縁膜125の無機材料からなる無機膜のみによって構成されていたが、これに限らない。例えば、第1層間絶縁層540及び第2層間絶縁層550は、有機材料からなる有機膜である第3絶縁膜123を含んでいてもよい。また、第1層間絶縁層540及び第2層間絶縁層550は、第1絶縁膜121〜第5絶縁膜125以外の別の絶縁膜を含んでいてもよい。なお、上記実施の形態1、2において、第3絶縁膜123は、封止部材310が設けられたシール部まで形成されており、額縁領域1bには形成されていない。
また、上記実施の形態1、2では、データ線50とトランジスタ10のドレイン電極10Dとが接続され、画素電極20とトランジスタ10のソース電極10Sとが接続されていたが、これに限らない。例えば、データ線50とトランジスタ10のソース電極10Sとが接続され、画素電極20とトランジスタ10のドレイン電極10Dとが接続されていてもよい。
また、上記実施の形態1、2では、ゲート線40が行方向に延在し、データ線50及びタッチ線60が列方向に延在していたが、これに限らない。ゲート線40が列方向に延在し、データ線50及びタッチ線60が行方向に延在していてもよい。つまり、第1方向が列方向で、第1方向に直交する方向が行方向であってもよい。この場合、赤色画素PXR、緑色画素PXG及び青色画素PXBの3種の画素は、所定の配列で列方向に周期的に配列されていればよい。
また、上記実施の形態1、2における液晶表示装置は、タッチ機能及び表示機能の両方の機能を有するインセルタッチパネルであったが、これに限らず、タッチ機能及び表示機能のうち表示機能のみを有していてもよい。この場合、タッチ機能を有さない液晶表示装置は、タッチ線60を有しておらず、タッチ線60は、コモン線として利用することができる。また、この場合、共通電極30は、複数に分割されずに画像表示領域1a全体にわたって形成された1枚のべた電極であってもよい。
また、上記実施の形態1、2では、列方向に隣り合う2つの画素PXの間の境界部ごとにゲート線40が2本ずつ設けられたデュアルゲート構造としたが、これに限らない。例えば、列方向に隣り合う2つの画素PXの間の境界部ごとにゲート線40が1本ずつ設けられたシングルゲート構造であってもよい。
その他、上記各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 液晶表示装置
1a 画像表示領域
1b 額縁領域
2 画像表示装置
3 バックライト
4 画像処理部
5 ゲートドライバ
6 ソースドライバ
10 トランジスタ
10G ゲート電極
10S ソース電極
10D ドレイン電極
10SC 半導体層
20 画素電極
30 共通電極
40 ゲート線
50 データ線
60、60B タッチ線
60D コモン線
61 第1導電膜
62 第2導電膜
100、100B、100D 第1基板
110 第1透明基材
121 第1絶縁膜
122 第2絶縁膜
123 第3絶縁膜
124 第4絶縁膜
124a スルーホール
125 第5絶縁膜
200 第2基板
210 第2透明基材
220 ブラックマトリクス
230 カラーフィルタ
240 スペーサ
300 液晶層
310 封止部材
400 ゲート端子
410、510、610 金属層
420、520、620 第1コンタクト層
430、530、630 第2コンタクト層
440、540、540F、640 第1層間絶縁層
440a、540a、640a 第1スルーホール
450、550、550D、650 第2層間絶縁層
450a、550a、650a 第2スルーホール
451、541、551、651 下絶縁膜
542 中絶縁膜
452、543、552、652 上絶縁膜
560 第2金属層
500、500A、500B、500C、500D、500E、500F ソース端子
600 タッチ端子
PX 画素
PXR 赤色画素
PXG 緑色画素
PXB 青色画素
STP ソース端子部
GTP ゲート端子部

Claims (19)

  1. 複数の画素によって構成された画像表示領域及び前記画像表示領域を囲む額縁領域を有するアクティブマトリクス基板であって、
    前記複数の画素の各々に設けられた画素電極と、
    1つ以上の前記画素電極に対向する共通電極と、
    前記画像表示領域に設けられた信号線と、
    前記額縁領域に設けられ、前記信号線と電気的に接続された端子とを備え、
    前記端子は、
    金属層と、
    前記金属層よりも積層方向における一側に位置し、前記金属層と電気的に接続された第1コンタクト層と、
    前記第1コンタクト層よりも前記積層方向における一側に位置する第1層間絶縁層と、
    前記第1層間絶縁層よりも前記積層方向における一側に位置し、前記第1層間絶縁層に形成された第1スルーホールを介して前記第1コンタクト層と電気的に接続された第2コンタクト層とを有し、
    前記第1コンタクト層は、透明金属酸化物又は不純物がドープされた半導体材料によって構成されている、
    アクティブマトリクス基板。
  2. 前記端子は、さらに、前記金属層と前記第1コンタクト層との間に位置する第2層間絶縁層を有し、
    前記第1コンタクト層は、前記第2層間絶縁層に形成された第2スルーホールを介して前記金属層と電気的に接続されている、
    請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  3. 前記第1コンタクト層は、少なくとも前記第2スルーホールにおいて、前記金属層と接触している、
    請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。
  4. 前記端子は、さらに、前記第1コンタクト層と前記第2コンタクト層との間に位置する第2金属層を有し、
    前記第2金属層は、少なくとも前記第1スルーホールにおいて、前記第2コンタクト層と接触しており、
    前記第2金属層は、少なくとも前記第2スルーホールにおいて、前記第1コンタクト層と接触している、
    請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。
  5. 前記第2層間絶縁層は、積層された複数の絶縁膜によって構成されている、
    請求項2〜4のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  6. 前記アクティブマトリクス基板の上面視において、前記第1スルーホールと前記第2スルーホールとは重なっていない、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  7. 前記端子には、前記第1スルーホールが複数形成されており、
    前記アクティブマトリクス基板の上面視において、前記第2スルーホールの中に、複数の前記第1スルーホールが含まれている、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  8. 前記アクティブマトリクス基板の断面視において、前記第2スルーホールの幅は、前記第1スルーホールの幅よりも大きい、
    請求項7に記載のアクティブマトリクス基板。
  9. 前記第1層間絶縁層は、積層された複数の絶縁膜によって構成されている、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  10. 前記第2コンタクト層は、前記画素電極と同層に形成されている、
    請求項1〜9のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  11. 前記第1コンタクト層は、前記共通電極と同層に形成されている、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  12. 前記金属層は、前記信号線と同層に形成されている、
    請求項1〜11のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  13. さらに、前記複数の画素の各々に設けられたトランジスタを備え、
    前記金属層は、前記トランジスタのソースドレイン電極と同層に形成されている、
    請求項1〜12のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  14. 前記アクティブマトリクス基板は、前記信号線の一つとして、データ線を有し、
    前記端子は、ソース端子である、
    請求項1〜13のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  15. 前記アクティブマトリクス基板は、前記信号線の一つとして、ゲート線を有し、
    前記端子は、ゲート端子である、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  16. 前記共通電極は、複数に分離されており、
    複数の前記共通電極は、各々が1つ以上の前記画素電極に対向しており、
    前記アクティブマトリクス基板は、前記信号線の一つとして、複数の前記共通電極に接続されたタッチ線を有し、
    前記端子は、タッチ端子である、
    請求項1〜15のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  17. 複数の前記共通電極は、各々が1つ以上の前記画素電極に対向しており、
    前記アクティブマトリクス基板は、前記信号線の一つとして、複数の前記共通電極に接続されたタッチ線を有し、
    前記第2金属層は、前記タッチ線と同層に形成されている、
    請求項4に記載のアクティブマトリクス基板。
  18. 前記共通電極は、前記複数の画素にわたって形成されており、
    さらに、前記共通電極の直上に設けられ、コモン電位が印加されるコモン線を備え、
    前記第1コンタクト層は、前記共通電極と同層に形成され、
    前記第2金属層は、前記コモン線と同層に形成されている、
    請求項4に記載のアクティブマトリクス基板。
  19. 請求項1〜18のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板を備える、
    液晶表示装置。
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