JP5910796B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、光センサを具備する液晶表示装置に関し、特に光センサの赤外域の感度を向上できる液晶表示装置に関する。
本願は、2013年7月5日に日本に出願された特願2013−142043号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a liquid crystal display device including an optical sensor, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of improving the sensitivity in the infrared region of the optical sensor.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-142043 for which it applied to Japan on July 5, 2013, and uses the content here.
液晶表示装置の表示画面から選択情報などを直接入力する手段として、近時、タッチパネルを用いた静電容量方式が広く普及している。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示画面に貼付して用いる構成が一般的である。
しかしながら、タッチパネルは、表示画面から離れた観察者では操作しにくいという課題があった。また、タッチパネルの厚みと重みが表示装置に加わるため、携帯電話やタブレットなど小型の機器では、タッチパネルは、薄型化、軽量化を妨げていた。As a means for directly inputting selection information and the like from a display screen of a liquid crystal display device, a capacitive method using a touch panel has recently been widely used. Generally, the touch panel is used by being attached to a display screen of a liquid crystal display device or the like.
However, the touch panel has a problem that it is difficult for an observer away from the display screen to operate. In addition, since the thickness and weight of the touch panel are added to the display device, the touch panel has been obstructed to be thin and light in small devices such as mobile phones and tablets.
このため、表示画面から離れた位置にいる観察者からも操作が可能なように、液晶表示装置の内部に光センサを設け、光センサによるセンシングが検討されている。また、光センサを設けた液晶表示装置では、撮像、カラー複写、光通信などの分野において、正確な色分離を実現することが望まれている。 For this reason, an optical sensor is provided inside the liquid crystal display device so that an observer from a position away from the display screen can perform an operation, and sensing using the optical sensor is being studied. In addition, in a liquid crystal display device provided with an optical sensor, it is desired to realize accurate color separation in fields such as imaging, color copying, and optical communication.
例えば、特許文献1には、検出用フィルタを有するカラーフィルタ基板と光電センサを用い、かつ、第1の波長である可視光および第2の波長である非可視光を用いて画面から入力を行う入力技術が開示されている。具体的には、非可視光である赤外光を透過させる赤外線フィルタを別途設けることによって工程が増えるといった課題を解決するために、カラーフィルタの色を重ねることでこのような課題を解決する技術が記載されている。 For example,
しかしながら、特許文献1に記載されたカラーフィルタの色を重ねた構造においては、液晶配向に不適切な段差が生じてしまう虞があった。また、カラーフィルタの色を重ねた構造では、検出用フィルタ(赤外線フィルタ)の透過域が800nm以降となり、この構造は、赤色、緑色、青色の色分離には適していない。具体的には、680nm付近から800nm付近の波長域の光をうまく分離できないといった課題がある。 However, in the structure in which the colors of the color filters described in
また、例えば、特許文献2には、トランジスタをフォトダイオードに重なる位置に設ける技術が開示されている。しかしながら、特許文献2に記載された技術は、表示装置を安価に作製、あるいは、小型軽量化するための技術であって、光センサであるフォトダイオードの感度向上技術に関しては全く開示されておらず、トランジスタやフォトダイオードに関わる配線技術や酸化物半導体技術も開示されていない。 For example,
また、例えば、特許文献3には、薄膜トランジスタを備えるアクティブマトリクス型表示基板に関わる技術が開示されている。しかしながら、特許文献3では、光センサの感度向上技術や酸化物半導体技術は、いずれも開示されていない。また、特許文献3では、銅または銅を含む合金を、酸化剤を含むアルカリ水溶液を用いたウエットエッチングを行うことが記載されている。 Further, for example,
しかしながら、特許文献3に開示されているように、電界効果トランジスタ(TFT、Thin−Film Transistor)を構成するアモルファスシリコンにダメージを与えないようにウエットエッチングを行うことは困難である。また、銅または銅を含む合金に対してドライエッチングを行う場合、銅イオンによる汚染が著しく、アモルファスシリコンにダメージを与えないようにドライエッチングを行うことは一層困難である。さらに、アモルファスシリコンのチャネル層形成時のドライエッチングにおいても、チャネル部が汚染される虞があり、アモルファスリコン半導体のTFTプロセスにおける銅配線技術には実用化されていない。 However, as disclosed in
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、光センシングを用いつつ、感度に優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device excellent in sensitivity while using optical sensing.
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のような液晶表示装置を提供した。
本発明の第一態様の液晶表示装置は、第1透明基板を有し、前記第1透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有する。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。In order to solve the above problems, some embodiments of the present invention provide the following liquid crystal display device.
The liquid crystal display device according to the first aspect of the present invention includes a first transparent substrate, and at least a black matrix having a plurality of pixel openings and a transparent resin layer are stacked in this order on the first transparent substrate. A counter substrate, a second transparent substrate, and on the second transparent substrate, at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern And a liquid crystal cell formed by bonding the counter substrate and the array substrate so as to face each other through a liquid crystal layer, and the black matrix has a light wavelength of 680 nm or more. In the detection wavelength region of 800 nm or less, the transmittance is 50% or more, and the transmittance is such that the transmittance is higher on the longer wavelength side than the wavelength at which the transmittance is 50% or more. The sensor has a sensitivity range including the detection wavelength range, is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate. At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy, and the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the optical sensor when viewed in plan from the counter substrate. Yes.
本発明の第二態様の液晶表示装置は、第1透明基板を有し、前記第1透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有し、可視光域と赤外域の光を遮光する遮光層と、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、ブラックマトリクスと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持つ。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。 The liquid crystal display device according to the second aspect of the present invention has a first transparent substrate, has at least a plurality of pixel openings on the first transparent substrate, and shields light in the visible light region and infrared region. A counter substrate formed by laminating a light-shielding layer, a color filter having red, green, and blue colored pixels in each of the plurality of pixel openings, a black matrix, and a transparent resin layer in this order. And at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern on the second transparent substrate. An array substrate, and a liquid crystal cell formed by bonding the counter substrate and the array substrate so as to face each other through a liquid crystal layer, wherein the black matrix detects light having a wavelength of 680 nm to 800 nm. wavelength In addition, the transmittance is 50% or more, and the transmittance becomes higher on the longer wavelength side than the wavelength at which the transmittance is 50% or more, and the red layer, the green layer, or the blue layer. It has an overlapping part that overlaps. The sensor has a sensitivity range including the detection wavelength range, is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate. At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy, and the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the optical sensor when viewed in plan from the counter substrate. Yes.
本発明の第三態様の液晶表示装置は、第1透明基板を有し、前記第1透明基板上に、少なくとも、複数の画素開口部を有するブラックマトリクスと、前記複数の画素開口部に赤層、緑層、青層の着色画素をそれぞれ具備してなるカラーフィルタと、透明樹脂層とをこの順で積層してなる対向基板と、第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持つ。前記センサは、前記検出波長域を含む感度域を有し、前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成されている。少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている。 A liquid crystal display device according to a third aspect of the present invention includes a first transparent substrate, a black matrix having at least a plurality of pixel openings on the first transparent substrate, and a red layer on the plurality of pixel openings. A counter substrate formed by laminating a color filter having green and blue colored pixels and a transparent resin layer in this order, and a second transparent substrate, on the second transparent substrate An array substrate comprising at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern, and the counter substrate and the array substrate The black matrix has a transmittance of 50% or more in a detection wavelength region of light wavelength of 680 nm or more and 800 nm or less, and the liquid crystal cell is provided so as to face each other through a liquid crystal layer. And it has a transmission characteristic that excessive rate becomes higher transmittance than the wavelength of 50% or more longer wavelengths, the red layer, the green layer, having a superimposition unit that superimposes either of the blue layer. The sensor has a sensitivity range including the detection wavelength range, is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate. At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy, and the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the optical sensor when viewed in plan from the counter substrate. Yes.
本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記ブラックマトリクスは、主たる色材として複数の有機顔料を含むことが好ましい。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the present invention, it is preferable that the black matrix includes a plurality of organic pigments as main coloring materials.
本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記酸化物半導体は、ガリウム、インジウム、亜鉛、ハフニウム、錫、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、シリコンから2種以上選ばれる複合金属酸化物であることが好ましい。 In the liquid crystal display device of the above aspect of the present invention, the oxide semiconductor is preferably a composite metal oxide selected from two or more of gallium, indium, zinc, hafnium, tin, yttrium, titanium, germanium, and silicon. .
本発明の上記態様の液晶表示装置においては、前記カラーフィルタは、前記赤層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記緑層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置、前記青層と前記ブラックマトリクスとが重畳する位置のそれぞれに、前記重畳部を持つことが好ましい。更に、前記光センサが、平面視において、前記赤層、前記緑層、前記青層のそれぞれの着色画素の下部と、前記重畳部の下部に具備されることが好ましい。 In the liquid crystal display device according to the aspect of the present invention, the color filter includes a position where the red layer and the black matrix overlap, a position where the green layer and the black matrix overlap, and the blue layer and the black matrix. It is preferable to have the said superimposition part in each of the position where and overlap. Furthermore, it is preferable that the optical sensor is provided in a lower portion of each of the colored pixels of the red layer, the green layer, and the blue layer and in a lower portion of the overlapping portion in a plan view.
本発明の上記態様の液晶表示装置は、前記液晶セルの前記対向基板とは反対側に設けられ、少なくとも680nmよりも長い波長域の光を発光するバックライトユニットを更に備えることが好ましい。 The liquid crystal display device according to the aspect of the present invention preferably further includes a backlight unit that is provided on the opposite side of the liquid crystal cell from the counter substrate and emits light in a wavelength region longer than 680 nm.
本発明の上記態様の液晶表示装置は、前記対向基板から平面視した時に前記画素開口部と重なるように形成され、少なくとも可視光域に感度域を有する光センサを更に備えることが好ましい。 It is preferable that the liquid crystal display device according to the aspect of the present invention further includes an optical sensor that is formed so as to overlap the pixel opening when viewed in plan from the counter substrate and has a sensitivity range at least in the visible light range.
本発明の液晶表示装置によれば、光センシングを用いつつ、感度に優れた液晶表示装置を提供することが可能になる。 According to the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device with excellent sensitivity while using optical sensing.
以下、図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
各実施形態においては、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、説明を省略するか又は必要な場合のみ説明を行う。また、各実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、公知の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。Hereinafter, embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are specifically described for better understanding of the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual one. Not necessarily.
In each embodiment, the same or substantially the same function and component are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or only described when necessary. Moreover, in each embodiment, only a characteristic part is demonstrated and description is abbreviate | omitted about the part which is not different from the component of a well-known liquid crystal display device.
各実施形態においては、液晶表示装置の表示単位を、画素として説明する。画素は、ブラックマトリクスによって区画された、少なくとも2つの平行な辺を持つ多角形の最小表示単位である。各実施形態においては、画素は、ブラックマトリクスの開口部または遮光層の開口部とほぼ同義である。各実施形態においては、様々な液晶駆動方式を適用することができる。 In each embodiment, the display unit of the liquid crystal display device will be described as a pixel. A pixel is a minimum display unit of a polygon having at least two parallel sides and partitioned by a black matrix. In each embodiment, the pixel is substantially synonymous with the opening of the black matrix or the opening of the light shielding layer. In each embodiment, various liquid crystal driving methods can be applied.
例えば、IPS方式(In Plane Switching、水平配向の液晶分子を用いた横電界方式)、VA方式(Vertically Alignment:垂直配向の液晶分子を用いた縦電界方式)、HAN(Hybrid−aligned Nematic)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Bend)、CPA(Continuous Pinwheel Alignment)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、TBA(Transverse Bent Alignment)のような、液晶配向方式又は液晶駆動方式を用いることができる。液晶層は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むか、または、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含んでいればよい。 For example, an IPS method (In Plane Switching, a horizontal electric field method using horizontally aligned liquid crystal molecules), a VA method (Vertical Alignment: a vertical electric field method using vertically aligned liquid crystal molecules), a HAN (Hybrid-aligned Nematic), and TN (Twisted Nematic), OCB (Optically Compensated Bend), CPA (Continuous Pinwheel Alignment), ECB (Electrically Controlled Birefringence) or TBA (TransBend). The liquid crystal layer may include liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy or liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy.
液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向(動作方向)は、基板の表面に平行になる方向でもよく、基板の平面に垂直に立ち上がる方向でもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平方向でもよく、2次元又は3次元的に斜め方向でもよく、垂直方向でもよい。 The rotation direction (operation direction) of the liquid crystal molecules when the liquid crystal driving voltage is applied may be a direction parallel to the surface of the substrate or a direction rising perpendicular to the plane of the substrate. The direction of the liquid crystal driving voltage applied to the liquid crystal molecules may be a horizontal direction, a two-dimensional or three-dimensional oblique direction, or a vertical direction.
各実施形態の光センサに適用できる半導体として、可視域(例えば、光の波長400nm〜700nm)から赤外域に感度を持つアモルファスシリコン半導体、近視外域や青色の波長域に主な感度をもつ多結晶シリコン半導体、微結晶シリコン半導体、シリコンゲルマニウム(SiGe)半導体、IGZO(登録商標)やITZO(登録商標)に代表される酸化物半導体などが挙げられる。 As a semiconductor applicable to the optical sensor of each embodiment, an amorphous silicon semiconductor having sensitivity from the visible region (for example, a wavelength of light of 400 nm to 700 nm) to an infrared region, and a polycrystal having a main sensitivity in the near vision outside region and the blue wavelength region. Examples include a silicon semiconductor, a microcrystalline silicon semiconductor, a silicon germanium (SiGe) semiconductor, an oxide semiconductor typified by IGZO (registered trademark) and ITZO (registered trademark).
これら半導体を用いる場合、そのバンドギャップを調整して、目的とする波長域に光センサの感度域を付与させることが望ましい。SiGe半導体では、Geの添加比率でバンドギャップを連続的に変えられ、その受光素子の受光波長を調整でき、赤外域での感度を付与できる。Geの濃度勾配を持たせたSiGe半導体とすることもできる。例えば、GaAs、InGaAs、PbS、PbSe、SiGe、SiGeC等の半導体化合物を用いることによって、赤外光の検出に適した光センサを形成することができる。 When these semiconductors are used, it is desirable to adjust the band gap to give the sensitivity range of the optical sensor to the target wavelength range. In the SiGe semiconductor, the band gap can be continuously changed by the addition ratio of Ge, the light receiving wavelength of the light receiving element can be adjusted, and the sensitivity in the infrared region can be imparted. A SiGe semiconductor having a Ge concentration gradient can also be used. For example, by using a semiconductor compound such as GaAs, InGaAs, PbS, PbSe, SiGe, or SiGeC, an optical sensor suitable for infrared light detection can be formed.
光センサを内蔵する液晶表示装置は、温度の影響及びバックライトユニットの影響を受けやすい。バックライトユニットや外光に起因するノイズによる、指やレーザーなどの入力誤動作の発生を防止するために、光センサの補償を必要とする場合がある。光センサとして、ポリシリコン又はアモルファスシリコンによって形成されたチャネル層を備えるシリコンフォトダイオードを用いた場合、環境温度などの変化により暗電流が発生し、観測データに観測光以外のノイズが加わる場合がある。 A liquid crystal display device incorporating a photosensor is easily affected by temperature and a backlight unit. In order to prevent an input malfunction of a finger or a laser due to noise caused by the backlight unit or external light, compensation of the optical sensor may be required. When a silicon photodiode having a channel layer formed of polysilicon or amorphous silicon is used as an optical sensor, a dark current may be generated due to a change in environmental temperature or the like, and noise other than observation light may be added to observation data. .
液晶層や光センサを駆動するスイッチング素子としては、酸化物半導体をチャネル層として備える電界効果トランジスタ(アクティブ素子、TFT)を採用することができる。ここで酸化物半導体とは、インジウム、ガリウム、錫、亜鉛、ハフニウム、イットリウム、チタン、ゲルマニウム、ケイ素のうち、少なくとも2種以上の酸化物を含む酸化物半導体である。この酸化物半導体としては、IGZOと称されるインジウム、ガリウム、亜鉛の複合金属酸化物を例示することができる。酸化物半導体で形成されたチャネル層は、非晶質でも結晶化した材料でも良いが、トランジスタの電気特性(例えば、Vth)の安定性の観点から、結晶化した材料を用いることが好ましい。酸化物半導体のチャネル層の厚みは、例えば、2nm〜80nm程度に形成することが好ましい。 As a switching element for driving a liquid crystal layer or an optical sensor, a field effect transistor (active element, TFT) including an oxide semiconductor as a channel layer can be employed. Here, an oxide semiconductor is an oxide semiconductor containing at least two kinds of oxides of indium, gallium, tin, zinc, hafnium, yttrium, titanium, germanium, and silicon. As this oxide semiconductor, a composite metal oxide of indium, gallium, and zinc called IGZO can be exemplified. The channel layer formed using an oxide semiconductor may be either an amorphous material or a crystallized material, but a crystallized material is preferably used from the viewpoint of stability of electric characteristics (eg, Vth) of the transistor. The channel thickness of the oxide semiconductor is preferably about 2 nm to 80 nm, for example.
このようなTFTを具備するアレイ基板の金属配線は、銅あるいは銅合金を表層に用いた、少なくとも2層の金属配線とすることができる。金属配線は、例えば、銅に対して、マグネシウム、チタン、ニッケル、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、カルシウムなどから1以上選択される元素を添加した銅合金を採用することができる。銅に添加する元素は、上記元素に限定されず、銅に対する添加量は、銅の原子パーセントに対して3原子パーセント以下であることが好ましい。1原子パーセント以下であれば、金属配線の光の反射率を大きく低下させることがなく、高い光反射率を確保できる。1原子パーセント以下の添加量であれば更に好ましい。 The metal wiring of the array substrate having such a TFT can be at least two layers of metal wiring using copper or a copper alloy as a surface layer. As the metal wiring, for example, a copper alloy in which one or more elements selected from magnesium, titanium, nickel, molybdenum, indium, tin, zinc, aluminum, calcium, and the like are added to copper can be used. The element added to copper is not limited to the above elements, and the amount added to copper is preferably 3 atomic percent or less with respect to the atomic percent of copper. If it is 1 atomic percent or less, the light reflectance of the metal wiring is not greatly reduced, and a high light reflectance can be secured. An addition amount of 1 atomic percent or less is more preferable.
なお、ここでいう金属配線の表層とは、アレイ基板を厚み方向に沿った断面として見た時に、液晶層側(液晶層に近い位置、光センサ側、光センサに近い位置)にある金属層(第1金属層)を指す。表層の銅あるいは銅合金に対して、下部にある金属層(第2金属層)はアレイ基板側(アレイ基板に近い位置)に位置する。 The surface layer of the metal wiring referred to here is a metal layer on the liquid crystal layer side (position close to the liquid crystal layer, optical sensor side, position close to the optical sensor) when the array substrate is viewed as a cross section along the thickness direction. (First metal layer). The lower metal layer (second metal layer) is located on the array substrate side (position close to the array substrate) with respect to the surface copper or copper alloy.
第2金属層には、チタン、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属あるいはこれら材料を含む合金が好ましく採用できる。第1金属層の銅あるいは銅合金と、エッチングレートが近いチタン合金を第2金属層として選択できる。銅あるいは銅合金の膜厚及び第2金属層の膜厚は、例えば、それぞれ50nm〜500nmの範囲となるように形成することが好ましい。 For the second metal layer, a refractory metal such as titanium, molybdenum, tantalum or tungsten or an alloy containing these materials can be preferably employed. A copper alloy of the first metal layer or a titanium alloy having a similar etching rate can be selected as the second metal layer. The film thickness of the copper or copper alloy and the film thickness of the second metal layer are preferably formed to be in the range of 50 nm to 500 nm, for example.
酸化物半導体層、銅あるいは銅合金を表層に用いた第1金属層、第2金属層の成膜方法は限定されないが、スパッタリングによる真空成膜が生産効率の面で好ましい。スパッタリング成膜装置により、高いスループットで、大面積の透明基板に対して効率よく第1金属層、第2金属層からなる金属配線を成膜することができる。酸化物半導体上の銅あるいは銅合金からなる第1金属層は、例えば、酸化性アルカリエッチャントで選択的にエッチングされ、酸化物半導体にダメージを与えることなく金属配線としてのパターン形成ができる。シリコン系半導体のトランジスタでは困難であった銅あるいは銅合金を表層に用いた金属配線及び金属層を容易に加工でき、トランジスタ素子を形成することができる。 The method for forming the first metal layer and the second metal layer using the oxide semiconductor layer, copper or copper alloy as the surface layer is not limited, but vacuum film formation by sputtering is preferable in terms of production efficiency. With the sputtering film forming apparatus, a metal wiring composed of the first metal layer and the second metal layer can be efficiently formed on a transparent substrate having a large area with high throughput. The first metal layer made of copper or copper alloy on the oxide semiconductor is selectively etched with, for example, an oxidizing alkali etchant, and a pattern can be formed as a metal wiring without damaging the oxide semiconductor. A metal wiring and a metal layer using copper or a copper alloy as a surface layer, which has been difficult with a silicon-based semiconductor transistor, can be easily processed, and a transistor element can be formed.
銅あるいは銅合金からなる第1金属層は、例えば、図1に示すように、光の長波長側、特に600nm以上で高い反射率を示す。図2に示したように、第1光センサS1、および第2光センサS2と重なる(下部を埋める)ように金属配線を形成することによって、直接入射する光と、金属配線で反射した反射光とを受光することが可能になり、第1光センサS1、および第2光センサS2の受光感度を向上させることできる。なお、図2に示した実施形態では、酸化物半導体のチャネル層26を具備するトランジスタを、ボトムゲート構造で示したが、ボトムゲート構造に限定されない。例えば、トップゲート構造、ダブルゲート構造、デユアルゲート構造などのトランジスタを採用することもできる。 For example, as shown in FIG. 1, the first metal layer made of copper or a copper alloy exhibits a high reflectance on the long wavelength side of light, particularly 600 nm or more. As shown in FIG. 2, by forming a metal wiring so as to overlap (fill the lower part) with the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2, directly incident light and reflected light reflected by the metal wiring. Can be received, and the light receiving sensitivity of the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2 can be improved. In the embodiment shown in FIG. 2, the transistor including the oxide
<第1実施形態>
第1実施形態の液晶表示装置は、カラー表示を行う場合、例えば、赤色発光LED、緑色発光LED、青色発光LEDを具備するバックライトユニットを備える液晶表示装置を想定している。カラー表示を行わない場合は、白色発光のLEDや蛍光灯をバックライトユニットとして用いても良い。<First Embodiment>
When performing color display, the liquid crystal display device according to the first embodiment is assumed to be a liquid crystal display device including a backlight unit including, for example, a red light emitting LED, a green light emitting LED, and a blue light emitting LED. When color display is not performed, a white light emitting LED or a fluorescent lamp may be used as the backlight unit.
図3は、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置の複数の画素開口部を示す部分平面図である。なお、この図3では、8画素分だけを図示しているが、実際には多数の画素、例えば、X方向に1280画素、Y方向に768画素を配設した液晶表示装置の表示面の一部である。
複数の画素P,P…は、ブラックマトリクス2に形成された画素開口部20よって区画されている。光センサは、第1光センサ(光センサ)S1と第2光センサS2とからなり、それぞれ画素Pに配置されている。なお、第1光センサS1や第2光センサS2が配置される構造としては、複数画素に1組の光センサを設ける構造、即ち、全ての画素に1組の光センサを設けるのではなく複数画素のうち(所定間隔で)選択された一つの画素に1組の光センサを配置してもよい(間引き配置)。FIG. 3 is a partial plan view showing a plurality of pixel openings of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, only 8 pixels are shown, but in actuality, a display surface of a liquid crystal display device in which a large number of pixels, for example, 1280 pixels in the X direction and 768 pixels in the Y direction are arranged. Part.
The plurality of pixels P, P... Are partitioned by
第1光センサS1は、ブラックマトリクス2で覆われる位置(ブラックマトリクス2と重なる位置)に配置される。一方、第2光センサS2は、表示面の外部から内部に入射光が入るように、画素開口部20に配置される。第1光センサS1や第2光センサS2は、必ずしも同一画素P内に配置する必要はないが、受光データの演算のため、第1光センサS1及び第2光センサS2を互いに近い位置に設けることが好ましい。 The first photosensor S1 is disposed at a position covered with the black matrix 2 (position overlapping the black matrix 2). On the other hand, the second photosensor S2 is disposed in the
本実施形態では、第2光センサS2の受光データから第1光センサS1の受光データを減算すると、赤外領域を除いた可視域の受光データを抽出することができる。この減算の際に、例えば、第1光センサS1や第2光センサS2はがそれぞれ持つ暗電流を差し引くことができるので、高い精度の受光データを得ることができる。 In the present embodiment, by subtracting the light reception data of the first light sensor S1 from the light reception data of the second light sensor S2, it is possible to extract the light reception data in the visible region excluding the infrared region. At the time of this subtraction, for example, the first photosensor S1 and the second photosensor S2 can subtract the dark current that each has, so that highly accurate received light data can be obtained.
図4は、バックライトユニット13をアレイ基板300の裏面側(裏面に近い位置)に備えた液晶表示装置400を示す模式断面図である。液晶セル200の表面及び裏面には、光学制御素子として偏光板15を備え、液晶層6下部に第1光センサS1や第2光センサS2が配置される。例えば、観察者の指16などのポインタは、バックライトユニット13から出射される光18を反射し、入射光19として第1光センサS1や第2光センサS2に受光される。入射光19は、指16などのポインタからの反射光に限らず、例えば、レーザーポインタなどからの入射光であっても良い。また、入射光19の一部は、第1光センサS1の下部を埋めるように配設された金属配線24によって反射され、第1光センサS1に受光される。これによって、入射光19の検出感度が高められる。バックライトユニット13は、例えば、光源14として赤色発光LED、緑色発光LED、青色発光LED、赤外線発光LEDを具備する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a liquid
図2は、図3のB−B’線に沿った断面を示す断面図である。
第1光センサS1の下部には、ソース線やドレイン線などを構成する金属配線24、あるいは金属配線24が形成されない部位には金属層によるダミーパターン25が配設されている。例えば、ダミーパターン25は、その製造工程では、ゲート線と同じレイヤーに同時に形成することができる。図2には図示しないが、第2光センサS2の下部にも、ソース線やドレイン線などの金属配線24、あるいは金属配線24が形成されない部位には金属層によるダミーパターン25が配設されている。2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line BB ′ of FIG.
Below the first photosensor S1, a
第1光センサS1及び図示しない第2光センサS2は、液晶層6に近い位置から遠い位置に向けた方向において、順に、P型半導体のアモルファスシリコン35、真性半導体(I型)のアモルファスシリコン36、N型半導体のアモルファスシリコン37が積層された構成を有する。例えば、P型半導体のアモルファスシリコン35は5nm〜50nmの膜厚で、I型半導体のアモルファスシリコン36は膜厚100nm〜1000nmで、N型半導体のアモルファスシリコン37は20nm〜200nmの膜厚で形成できる。 The first photosensor S1 and the second photosensor S2 (not shown) are, in order, in a direction from a position close to the
P型半導体のアモルファスシリコン35の上面、N型半導体のアモルファスシリコン37の下面の各々には、光透過性の導電膜(透明導電膜)として機能する上部電極21及び下部電極22が配設されている。透明導電膜は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)と呼称される導電性金属酸化物などから形成される。上部電極21は、例えば、ジグザク形状の細線パターン、あるいは櫛歯状の細線パターンなどとすることができる。上部電極21のパターン形状を工夫することによって、下部電極22による集電効果を上げることができる An
第1光センサS1や第2光センサS2上に感度向上のため、例えば、透明樹脂などで柱状構造物、凹凸構造物、量子ドットなどを積層してもよい。これら構造物には、波長変換機能を有する粒子や染料などを添加することも好ましい。P型半導体とN型半導体の形成位置は入れ替えてもよく、あるいは、水平方向に並べて形成することもできる。アモルファスシリコンは、微結晶シリコンとすることもできる。 In order to improve sensitivity on the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2, for example, a columnar structure, a concavo-convex structure, a quantum dot, or the like may be laminated with a transparent resin or the like. It is also preferable to add particles or dyes having a wavelength conversion function to these structures. The formation positions of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor may be interchanged, or may be formed side by side in the horizontal direction. Amorphous silicon can also be microcrystalline silicon.
これら第1光センサS1や第2光センサS2は、図示されるように、予め酸化物半導体によるトランジスタを形成した基板上に、例えば、周知のアモルファスシリコン半導体工程を用いて形成される。 As shown in the drawing, the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2 are formed on a substrate on which a transistor made of an oxide semiconductor is formed in advance using, for example, a known amorphous silicon semiconductor process.
第1光センサS1は、下部電極22からコンタクトホール23及び金属配線24を介して、トランジスタの電極と電気的につながっている。第1光センサS1の上部電極21は、図示しないコンタクトホールを介して共通電極配線につながっている。これによって、リセット信号が付与されたときに、第1光センサS1の電位を共通電位とすることができる。絶縁層33は、例えば、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、これら材料を含む混合酸化物、あるいは、感光性でアルカリ現像可能なアクリル樹脂などから形成される。図2には図示しない第2光センサS2も、第1光センサS1と同様に形成することができる。 The
第1光センサS1や第2光センサS2の下部に複数のトランジスタを配設して、第1光センサS1や第2光センサS2の駆動を行うことができる。酸化物半導体による複数のトランジスタは、例えば、第1光センサS1や第2光センサS2の選択トランジスタや増幅用トランジスタ、リセット用トランジスタ、あるいは液晶駆動用トランジスタなどに用いることができる。第1光センサS1や第2光センサS2の容量が小さい場合は、それぞれキャパシタを補助的に配設できる。 A plurality of transistors can be provided below the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2, and the first optical sensor S1 and the second optical sensor S2 can be driven. The plurality of transistors made of an oxide semiconductor can be used as, for example, a selection transistor, an amplifying transistor, a resetting transistor, a liquid crystal driving transistor, or the like of the first photosensor S1 or the second photosensor S2. When the capacity of the first photosensor S1 or the second photosensor S2 is small, a capacitor can be provided in an auxiliary manner.
金属配線24を構成する銅あるいは銅合金の光の反射率は、図1に示すように、光の長波長側、特に600nm以上で高い反射率を示す。図2に示すように、第1光センサS1や第2光センサS2の下部を埋める、即ち、第1光センサS1や第2光センサS2と重なる領域に、金属配線24のパターンを配設することで、この金属配線24によって反射された反射光を第1光センサS1や第2光センサS2が受光することができる。これによって第1光センサS1や第2光センサS2受光効率を向上することが可能になる。 As shown in FIG. 1, the light reflectance of copper or copper alloy constituting the
本実施形態におけるブラックマトリクス2は、図5の波長選択透過特性を示す線BLK1に示すように、680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有し、可視光をおよそ透過せず赤外域の光を透過する。ブラックマトリクス2の半値波長は、有機顔料種の選択や組み合わせで、およそ680nmから800nmの範囲で調整できる。半値波長とは、ここでは、透過率が50%となる光の波長と定義される。なお、ブラックマトリクス2の材料構成は後ほど詳述する。 The
図6は、図3のA−A’線に沿った断面図であり、液晶表示装置としての構成を説明する。なお、液晶層の駆動用トランジスタや偏光板、配向膜などの図示は省略した。
図6の液晶層6の液晶分子は、アレイ基板300の一面に水平な初期配向を持ち、画素電極31と共通電極32との間に印加される電圧にて面上で回転する動作を行い、バックライトユニットから出射される光の透過率を制御することによって表示を行う。液晶分子の誘電率異方性は正であっても負であっても良い。対向基板100の透明樹脂層12(第1透明樹脂層)上にはITOなどの透明電極を形成しない。なお、透明樹脂層12上の配向膜は図示を省略した。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3, and a configuration as a liquid crystal display device will be described. Note that illustration of a driving transistor, a polarizing plate, an alignment film, and the like of the liquid crystal layer is omitted.
The liquid crystal molecules of the
<第2実施形態>
第2の実施形態は、図7、図8に示すように、液晶表示装置のブラックマトリクス2に形成された画素開口部20に対応する位置に、赤層R、緑層G、青層Bが配設されたカラーフィルタを具備する構成である(図7、8では緑層G部分を拡大して示している)。第1光センサS1や第2光センサS2は、第1実施形態と同様、複数の画素の各々に形成されている。液晶層6の液晶分子は、初期配向が垂直配向の液晶であり、対向電極(共通電極)52と画素電極51間に印加される電圧で駆動され、電圧印加時に水平方向に倒れ、光を透過する。偏光板は、クロスニコルでノーマリーオフとしている。Second Embodiment
In the second embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the red layer R, the green layer G, and the blue layer B are located at positions corresponding to the
図8は、図7のC−C’線に沿った断面図である。ブラックマトリクス2とほぼ同じ形状で遮光層3が所定パターンで配設され、さらにカラーフィルタ上に第2透明樹脂層4が形成されている。この第2透明樹脂層はその形成を省くこともできる。
例えば、遮光層3は、遮光性のカーボンを色材として用いて形成されており、実質的に、可視光と赤外域をともに透過させない。ブラックマトリクス2は、第1の実施形態と同じ複数の有機顔料を混ぜ合わせた可視域を実質透過せず、赤外域を透過する特性を持っている。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. A
For example, the light-
本発明の実施形態に関わるブラックマトリクス2は、図5の波長選択透過特性を示す線BLK1お及びBLK2に代表されるように、50%透過率の波長(半値波長)をおよそ680nmから800nmの範囲に設定できる。この半値波長の調整は、有機顔料の組み合わせや顔料比率、あるいはブラックマトリクス2の膜厚の調整で可能である。 The
本実施形態のブラックマトリクス2は、図9に示すように遮光層3および金属配線24のパターンのない領域に、カラーフィルタ(図9では緑層G)に重畳する重畳部を持つ。なお、図9は、図7のD−D’線に沿った断面図である。 As shown in FIG. 9, the
図10は、緑層Gのパターンの透過特性GLと、緑層Gのパターンとブラックマトリクス2の透過特性BLK1(図5及び図9参照)とを重ねた透過特性GLBLKの一例を示すグラフである。透過特性GLは、図9で示す第2光センサS2の受光データに相当する。透過特性GLBLKは、図9で示す第1光センサS1の受光データに相当する。 FIG. 10 is a graph illustrating an example of the transmission characteristic GLBLK in which the transmission characteristic GL of the green layer G pattern and the green layer G pattern and the transmission characteristic BLK1 of the black matrix 2 (see FIGS. 5 and 9) are overlapped. . The transmission characteristic GL corresponds to the light reception data of the second photosensor S2 shown in FIG. The transmission characteristic GLBLK corresponds to the light reception data of the first photosensor S1 shown in FIG.
可視光域の高精度の緑の検出データは、緑層Gのパターン経由で検出された光の検出データから、緑層Gのパターンとブラックマトリクス2とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部34で行われ、可視光域の緑の検出データのみを抽出することができる。 The high-precision green detection data in the visible light region is obtained by detecting the light detected by optically overlapping the green layer G pattern and the
図11は、赤層Rのパターンの透過特性RLと、赤層Rのパターンとブラックマトリクス2の透過特性BLK1(図5及び図9参照)とを重ねた透過特性RLBLKの一例を示すグラフである。透過特性RLは、図9で示す第2光センサS2の受光データに相当する。透過特性RLBLKは、図9で示す第1光センサS1の受光データに相当する。 FIG. 11 is a graph showing an example of the transmission characteristic RLBLK in which the transmission characteristic RL of the pattern of the red layer R and the transmission characteristic BLK1 of the black matrix 2 (see FIGS. 5 and 9) are superimposed. . The transmission characteristic RL corresponds to the light reception data of the second photosensor S2 shown in FIG. The transmission characteristic RLBLK corresponds to the light reception data of the first photosensor S1 shown in FIG.
可視光域の高精度の赤の検出データは、赤層Rのパターン経由で検出された光の検出データから、赤層Rのパターンとブラックマトリクス2とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部34で行われ、可視光域の赤の検出データのみを抽出することができる。 The high-precision red detection data in the visible light range is obtained by detecting the light detected by optically superimposing the red layer R pattern and the
図12は、青層Bのパターンの透過特性BLと、青層Bのパターンとブラックマトリクス2の透過特性BLK1とを重ねた透過特性BLBLKの一例を示すグラフである。透過特性BLは、図9で示す第2光センサS2の受光データに相当する。透過特性BLBLKは、図9で示す第1光センサS1の受光データに相当する。 FIG. 12 is a graph showing an example of the transmission characteristic BLBLK in which the transmission characteristic BL of the blue layer B pattern and the blue layer B pattern and the transmission characteristic BLK1 of the
可視光域の高精度の青の検出データは、青層Bのパターン経由で検出された光の検出データから、青層Bのパターンとブラックマトリクス2とを光学的に重ねて検出された光の検出データを減算して得られる。これらデータの演算処理は処理部34で行われ、可視光域の青の検出データのみを抽出することができる。 The high-precision blue detection data in the visible light range is obtained by detecting the light detected by optically overlapping the blue layer B pattern and the
第1光センサS1と第2光センサS2第1の受光データの減算は、その演算時に、前述した環境温度の変化などによる暗電流を補償することができるため、より高精度の受光データを抽出できる。入射光が太陽光のような外光あるいは暗い室内などの外光であれば、これら受光データをそれぞれの受光条件に合わせて液晶表示装置の輝度調整にフィードバックすることも可能である。 The subtraction of the first light sensor S1 and the second light sensor S2 first light reception data can compensate for the dark current due to the change in the environmental temperature, etc. at the time of the calculation, so that more accurate light reception data is extracted. it can. If the incident light is outside light such as sunlight or outside light such as in a dark room, it is possible to feed back the received light data to the brightness adjustment of the liquid crystal display device in accordance with each light receiving condition.
近赤外域の、例えば、680nmから800nmのみにおける受光データの取得を目的とする場合は、例えば、赤層Rのパターンとブラックマトリクス2が重畳する重畳部の下部に位置する第1光センサS1の受光データから、青層Bのパターンとブラックマトリクス2とが重畳する重畳部の下部に位置する第1光センサS1の受光データを引き算する。これによって、680nmから800nmの間の受光データを抽出できる。このとき、前記した暗電流の補償も同時に行うことができる。 For the purpose of acquiring light reception data in the near infrared region, for example, only from 680 nm to 800 nm, for example, the first photosensor S1 located below the overlapping portion where the pattern of the red layer R and the
また、図9において、図示を省略したバックライトユニットには、赤色・緑色・青色発光のそれぞれ固体発光素子(LED)を具備することができる。例えば、赤色LED、緑色LED、青色LEDを時分割(フィールドシーケンシャル)発光と、画素部の液晶との同期制御を行う。これにより、フルカラーの表示を行うことができる。さらに、赤色LED、緑色LED、青色LEDのほかに赤外線発光LEDを加えることで、赤外線発光LEDから出射される赤外線を、指などポインタに照射することが可能となり、このような構造をタッチセンシング用途に用いることができる。 In FIG. 9, the backlight unit (not shown) can be provided with solid light emitting elements (LEDs) for emitting red, green, and blue light. For example, a red LED, a green LED, and a blue LED perform time-division (field sequential) light emission and synchronization control with the liquid crystal in the pixel portion. Thereby, full color display can be performed. Furthermore, by adding an infrared light emitting LED in addition to a red LED, a green LED, and a blue LED, it is possible to irradiate a pointer such as a finger with infrared light emitted from the infrared light emitting LED. Can be used.
第1光センサS1を、赤外線受光のセンシングに適用できる。赤色・緑色・青色発光も併用し、受光データに反映すればカラーコピーや個人認証などに適用できる。例えば、300ppi以上の高精細化により、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置用基板を具備する液晶表示装置にて、指の認識など個人認証システムに応用することもできる。 The first optical sensor S1 can be applied to infrared light sensing. Red, green, and blue light emission are also used together and reflected in the received light data can be applied to color copying and personal authentication. For example, with high definition of 300 ppi or more, the liquid crystal display device including the liquid crystal display device substrate according to the embodiment of the present invention can be applied to a personal authentication system such as finger recognition.
なお、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置の光センサにシリコン系のフォトダイオードを用いる場合、PINダイオードを用いても良いし、PNダイオードを用いても良い。PINダイオードの場合は、P型領域/真性領域/N型領域の並びを透明基板の面の水平方向に並べて配設しても良いし、あるいは、透明基板の面の垂直方向に積層する構成でも良い。 In the case where a silicon photodiode is used for the optical sensor of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, a PIN diode or a PN diode may be used. In the case of a PIN diode, the arrangement of the P-type region / intrinsic region / N-type region may be arranged in the horizontal direction on the surface of the transparent substrate, or may be laminated in the direction perpendicular to the surface of the transparent substrate. good.
以上のように、本発明に関わる液晶表示装置に具備されるブラックマトリクス2と赤層Rのパターンとが重畳する位置、ブラックマトリクス2と緑層Gのパターンとが重畳する位置、ブラックマトリクス2と青層Bのパターンとが重畳する位置のそれぞれに設けられた重畳部を活用することで、高い精度の色分離が可能となる。
本発明の実施形態に関わる表示装置用基板を具備する液晶表示装置にて、例えば、カラーコピーや、カラーでの撮像やモーションセンサとしての活用、赤外域を利用したタッチセンシング、光通信などが可能となる。As described above, the position of the
With a liquid crystal display device having a display device substrate according to an embodiment of the present invention, for example, color copying, color imaging, use as a motion sensor, touch sensing using an infrared region, optical communication, etc. are possible. It becomes.
なお、遮光層3とブラックマトリクス2のそれぞれの近赤外域の透過率が異なるので、製造工程でのアライメント(位置合わせ)は、例えば、800nmの波長の光でアライメントできる。本実施形態の遮光層3の形成パターンは、複数の開口部を含む周囲の4辺を囲う、高い遮光性を有する額縁部として用いることができる。遮光層3にて位置合わせ用のマークを透明基板上に、予め形成しておくこともできる。 Since the light-
<第3実施形態>
第3の実施形態は、ブラックマトリクス2を、赤層Rのパターン、緑層Gのパターン、青層Bのパターンの形成に先立って形成する本発明の一実施形態である。
図13に、第3実施形態の液晶表示装置の部分断面図を示した。
第3実施形態の液晶層6の液晶分子は、初期配向が垂直配向の液晶であり、対向電極(共通電極)52と画素電極51間に印加される電圧で駆動され、電圧印加時に水平方向に倒れ、光を透過する。偏光板は、クロスニコルでノーマリーオフとしている。<Third Embodiment>
The third embodiment is an embodiment of the present invention in which the
FIG. 13 shows a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device of the third embodiment.
The liquid crystal molecules of the
色分離を目的とせず、赤外域を利用するタッチセンシングを目的とする場合は、第2光センサS2の配設を省くことができる。近赤外域を利用するタッチセンシングを目的とする場合は、赤層Rのパターン、緑層Gのパターン、青層Bのパターンのいずれかとブラックマトリクス2とが重畳する重畳部のみを第1光センサS1に配設すれば良い。この第1光センサS1は、例えば、1画素に一個、あるいは、3画素、6画素に一個といった形で、種々の密度で形成できる。 If the purpose is not color separation but touch sensing using the infrared region, the arrangement of the second photosensor S2 can be omitted. For the purpose of touch sensing using the near-infrared region, only the superimposing portion where the
<構成材料の例示>
以下に、上述した各実施形態に示された液晶装置の各部材における構成材料の一例を列記する。
(透明樹脂)
ブラックマトリクス2、遮光層3および赤層R、緑層G、青層Bの画素パターンで構成されるカラーフィルタの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体(以下ペーストと称する)に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば、本実施形態で用いられる感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような透明性の高い有機樹脂は、総称して透明樹脂と称される。<Examples of constituent materials>
Below, an example of the constituent material in each member of the liquid crystal device shown by each embodiment mentioned above is listed.
(Transparent resin)
The photosensitive coloring composition used for forming the color filter composed of the pixel pattern of the
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて生成されるとしてもよい。 As the transparent resin, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photosensitive resin can be used. Examples of the thermoplastic resin include butyral resin, styrene-maleic acid copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyurethane resin, and polyester resin. Acrylic resins, alkyd resins, polystyrene resins, polyamide resins, rubber resins, cyclized rubber resins, celluloses, polybutadiene, polyethylene, polypropylene, polyimide resins, and the like can be used. As the thermosetting resin, for example, epoxy resin, benzoguanamine resin, rosin-modified maleic acid resin, rosin-modified fumaric acid resin, melamine resin, urea resin, phenol resin and the like can be used. The thermosetting resin may be generated by reacting a melamine resin and a compound containing an isocyanate group.
(アルカリ可溶性樹脂)
本実施形態に係る遮光層3及びブラックマトリクス2、第1透明樹脂層12、第2透明樹脂層11,カラーフィルタの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これら透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いてもよく、他の樹脂を用いてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これら樹脂のうち、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。(Alkali-soluble resin)
For the formation of the
(アクリル樹脂)
本実施形態に用いることの可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示される。
アクリル系樹脂としては、単量体として、例えば、(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレートペンジル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)アクリレート;エトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエーテル基含有(メタ)アクリレート;及びシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレートなどを用いて得る重合体を用いることができる。(acrylic resin)
The following acrylic resin is illustrated as a representative of transparent resin which can be used for this embodiment.
As acrylic resin, as a monomer, for example, (meth) acrylic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate Alkyl (meth) acrylates such as pendyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; hydroxyl-containing (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxypropyl (meth) acrylate; ethoxyethyl (meth) acrylate and glycidyl Ether group-containing (meth) acrylates such as (meth) acrylate; and alicyclic (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and dicyclopentenyl (meth) acrylate It can be used a polymer obtained using such.
なお、例示されたこれら単量体は、単独で使用、又は、2種以上を併用することができる。 In addition, these illustrated monomers can be used independently or can use 2 or more types together.
さらに、アクリル樹脂は、これら材料の単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、又はフェニルマレイミドなどの化合物を含む共重合体を用いて生成されてもよい。また、例えば、(メタ)アクリル酸などのエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合して得られた共重合体と、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂を得てもよい。例えば、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリレートの重合体、又は、この重合体とその他の(メタ)アクリレートとの共重合体に、(メタ)アクリル酸などのカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂としてもよい。 Furthermore, the acrylic resin may be produced using a copolymer containing a compound such as styrene, cyclohexylmaleimide, or phenylmaleimide that can be copolymerized with the monomers of these materials. In addition, for example, a copolymer obtained by copolymerizing a carboxylic acid having an ethylenically unsaturated group such as (meth) acrylic acid, and a compound containing an epoxy group and an unsaturated double bond such as glycidyl methacrylate By reacting, a resin having photosensitivity may be generated to obtain an acrylic resin. For example, an epoxy group-containing (meth) acrylate polymer such as glycidyl methacrylate, or a copolymer of this polymer and another (meth) acrylate is added with a carboxylic acid-containing compound such as (meth) acrylic acid. Thus, a resin having photosensitivity may be generated and used as an acrylic resin.
(有機顔料)
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279などを用いることができる。(Organic pigment)
Examples of red pigments include C.I. I.
黄色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214などを用いることができる。 Examples of yellow pigments include C.I. I.
青色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80などを用いることができる。また、C.I.Pigment Blue 15:3は、赤外域での半値波長が760nm付近である。例えば、C.I.Pigment Blue 15:3の顔料のような半値波長が700nmから800nmの波長域にある顔料を少量添加することで、ブラックマトリクス2の半値波長を、例えば、680nmより長波長側に調整できる。 Examples of the blue pigment include C.I. I.
紫色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50などを用いることができ、これら顔料の中では、C.I.Pigment Violet 23が好ましい。 Examples of purple pigments include C.I. I.
緑色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58などを用いることができ、これら顔料の中では、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるC.I.Pigment Green 58が好ましい。緑色顔料としては、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン顔料を用いるとしてもよい。 Examples of the green pigment include C.I. I.
(遮光層及びブラックマトリクスの色材)
遮光層3及びブラックマトリクス2に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収性を持ち、遮光機能を備えた色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。光の赤外域透過性を重視するブラックマトリクス2の色材は、有機顔料を主体とすることが望ましい。遮光層3の色材として、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。遮光層3及びブラックマトリクス2に含めることの可能な染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、例えば、上記の有機顔料を適用してもよい。なお、これら遮光性の色材は、1種を用いてもよく、適当な比率で2種以上を組み合わせてもよい。(Light shielding layer and black matrix colorant)
The light-shielding color material contained in the light-
例えば、可視光波長域は、およそ光波長400nm〜700nmの範囲である。 For example, the visible light wavelength range is approximately in the range of 400 to 700 nm.
本実施形態に係るブラックマトリクス2の透過率が立ち上がる波長は、およそ光波長680nm〜およそ光波長800nmの領域にある。ここで、およそ光波長680nmでは、赤層の透過率が高く維持される。光波長800nmは、青層の透過率が高くなる立ち上がり部分である。 The wavelength at which the transmittance of the
(遮光層に適用される黒色レジストの例)
遮光層に用いられる黒色ペースト(分散体)の調製例について説明する。
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、ビーズミル分散機にて攪拌され、黒色ペーストが作製される。それぞれの組成は、質量部で表す。
カーボン顔料 20部
分散剤 8.3部
銅フタロシアニン誘導体 1.0部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 71部(Example of black resist applied to light shielding layer)
A preparation example of a black paste (dispersion) used for the light shielding layer will be described.
A mixture having the following composition is stirred and mixed uniformly, and stirred with a bead mill disperser to produce a black paste. Each composition is expressed in parts by mass.
上記黒色ペーストを用いて、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、5μmのフィルタで濾過され、額縁部1に適用される黒色レジストが調製される。本実施形態において、レジストとは、カーボン又は顔料を含む感光性着色組成物を指す。
黒色ペースト 25.2部
アクリル樹脂溶液 18部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサアクリレート 5.2部
光重合開始剤 1.2部
増感剤 0.3部
レベリング剤 0.1部
シクロヘキサノン 25部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 25部Using the black paste, the mixture having the following composition is stirred and mixed so as to be uniform, filtered through a 5 μm filter, and a black resist applied to the
Black paste 25.2 parts
本実施形態及び上記各実施形態において、黒色レジスト又はカラーレジストにおける主たる色材は、そのレジストに含まれる色材の全質量比(%)に対して50%以上を占める色材を意味する。例えば、黒色レジストは、カーボンが色材の100%を占め、カーボンが主たる色材となる。また、カーボンを主たる色材とする黒色レジストでは、その色調又は反射色を調整するため、全質量比にて10%以下を目安に、赤色、黄色、青色などの有機顔料を添加してもよい。 In the present embodiment and each of the above embodiments, the main color material in the black resist or the color resist means a color material that occupies 50% or more with respect to the total mass ratio (%) of the color materials included in the resist. For example, in black resist, carbon accounts for 100% of the color material, and carbon is the main color material. In addition, in a black resist whose main color material is carbon, organic pigments such as red, yellow, and blue may be added with a total mass ratio of 10% or less as a guide in order to adjust the color tone or reflected color. .
(ブラックマトリクスに用いられる黒色レジストの例)
ブラックマトリクス2に用いられる有機顔料の混合例を以下に示す。
C.I.ピグメントレッド254(以下、R254と略記する)
C.I.ピグメントイエロー185(以下、Y185と略記する)
C.I.ピグメントバイオレット23(以下、V23と略記する)
これら3種類の顔料のうち、Y139あるいはR254のいずれかの顔料は除かれてもよい。さらに、この3種類の顔料の他に、色(透過波長)調整用に微量の他の種類の顔料、例えば、上記の有機顔料、が30質量%以下の少量で添加されてもよい。例えば、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、ハロゲン化銅フタロシアニン顔料、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン顔料、あるいはC.Iピグメントブルー15:3を、光波長700nm付近の分光特性の立ち上がりの調整(分光カーブ形状の調整)のために、30%質量以下の量で用いることができる。(Example of black resist used for black matrix)
Examples of mixing organic pigments used in the
C. I. Pigment Red 254 (hereinafter abbreviated as R254)
C. I. Pigment Yellow 185 (hereinafter abbreviated as Y185)
C. I. Pigment Violet 23 (hereinafter abbreviated as V23)
Of these three types of pigments, either Y139 or R254 may be excluded. Further, in addition to these three types of pigments, a small amount of other types of pigments for adjusting the color (transmission wavelength), for example, the above organic pigments may be added in a small amount of 30% by mass or less. For example, halogenated zinc phthalocyanine pigment, halogenated copper phthalocyanine pigment, halogenated aluminum phthalocyanine pigment, or C.I. I Pigment Blue 15: 3 can be used in an amount of 30% by mass or less in order to adjust the rising of spectral characteristics in the vicinity of a light wavelength of 700 nm (adjustment of spectral curve shape).
ブラックマトリクス2は、可視域での透過率が5%以下であることが望ましい。可視域は、通常、およそ光波長400nm〜700nmである。ブラックマトリクス2の半値の波長を光波長670nm〜750nmの範囲に設定するためには、およそ光波長660nm付近から赤外線透過率特性が立ち上がり、長波長側で透過率特性が高くなる必要がある。ブラックマトリクス2の低透過率の波長範囲は、およそ光波長400nm〜650nmの範囲としてもよい。なお、ブラックマトリクス2の透過率をおよそ光波長400nm〜650nmの範囲で5%以下の低い値とすることは、有機顔料遮光層に含まれる顔料の量を増やす、又は、ブラックマトリクス2の膜厚を厚くすることで極めて容易に実現可能である。 The
半値波長の波長位置も、同様に、顔料の量、後述する紫色顔料、緑色顔料、黄色顔料、赤色顔料、青色顔料の組成比、ブラックマトリクス2の膜厚などに基づいて、容易に調整することができる。ブラックマトリクス2に適用される緑色顔料としては、後述する種々の緑色顔料を適用することができる。ブラックマトリクス2の半値波長を光波長680nm〜800nmの範囲に設定するために、緑色顔料や青色顔料としては、赤外線透過率の立ち上がり(例えば、半値波長)が、光波長680nm〜800nmの範囲にある顔料が好ましい。半値波長を光波長680nm〜800nmの範囲に設定するための調整は、主に紫色顔料と緑色顔料とに基づいて実現される。ブラックマトリクス2の分光特性を調節するために、青色顔料が添加されるとしてもよい。上記、有機顔料の混合例の紫色顔料に代えて、前記青色顔料を用いれば半値波長を、およそ800nmに調整できる。 Similarly, the wavelength position of the half-value wavelength can be easily adjusted based on the amount of pigment, the composition ratio of purple pigment, green pigment, yellow pigment, red pigment, blue pigment, the thickness of the
R254の質量比率(%)は、例えば、15〜40%の範囲に属するとしてもよい。 The mass ratio (%) of R254 may belong to a range of 15 to 40%, for example.
Y185の質量比率(%)は、例えば、10〜30%の範囲に属するとしてもよい。 The mass ratio (%) of Y185 may belong to a range of 10 to 30%, for example.
V23の質量比率(%)は、例えば、75〜30%の範囲に属するとしてもよい。
前記した緑色顔料や青色顔料をさらに加えることにより、V23の全体顔料での質量比率を下げることができる。The mass ratio (%) of V23 may belong to a range of 75 to 30%, for example.
By further adding the above-described green pigment or blue pigment, the mass ratio of the entire pigment of V23 can be lowered.
ブラックマトリクス2の膜厚、例えば、1μm前後の膜厚では、V23の紫色顔料を75〜30%の範囲のいずれかの値でブラックマトリクス2に添加する。これにより、ブラックマトリクス2は、光波長670nmより長波長側で半値波長を持つ。黄色の有機顔料を10〜30%のいずれかの添加量とし、さらに、赤色の有機顔料を15〜40%添加し、混合することにより、ブラックマトリクス2の光波長400nm〜660nmの透過率を十分に下げることができる。光波長400nm〜660nmの範囲において有機顔料遮光層の透過率が僅かに高くなることを防止する(分光特性における透過率0%のベースラインからブラックマトリクスBMの透過率が僅かに高くなることを防止する)ことにより、第1光センサS1の受光データから第2光センサS2の受光データの減算により、正確な色分離を行うことができる。また、半値波長やブラックマトリクス2の透過率は、ブラックマトリクス2の膜厚で調整できる。 When the thickness of the
通常、これら顔料に基づいてカラーレジスト(着色組成物)が生成される前に、顔料は、樹脂又は溶液に分散され、顔料ペースト(分散液)が生成される。例えば、顔料Y185単体を樹脂又は溶液に分散させるためには、顔料Y185の7部(質量部)に対して以下の材料が混合される。 Usually, before a color resist (coloring composition) is produced based on these pigments, the pigment is dispersed in a resin or a solution to produce a pigment paste (dispersion). For example, in order to disperse the pigment Y185 alone in a resin or solution, the following materials are mixed with 7 parts (mass part) of the pigment Y185.
アクリル樹脂溶液(固形分20%)40部
分散剤 0.5部
シクロヘキサノン 23.0部
なお、V23、R254などのような他の顔料についても、同じ樹脂又は溶液に分散され、黒色の顔料分散ペーストが生成されてもよい。Acrylic resin solution (
以下に、上記の顔料分散ペーストに基づいて黒色レジストを生成するための組成比を例示する。 Below, the composition ratio for producing | generating a black resist based on said pigment dispersion paste is illustrated.
Y139ペースト 14.70部
V23ペースト 20.60部
アクリル樹脂溶液 14.00部
アクリルモノマー 4.15部
開始剤 0.7部
増感剤 0.4部
シクロヘキサノン 27.00部
PGMAC 10.89部
上記の組成比によりブラックマトリクス2に用いられる黒色レジストが形成される。Y139 paste 14.70 parts V23 paste 20.60 parts Acrylic resin solution 14.00 parts Acrylic monomer 4.15 parts Initiator 0.7 parts Sensitizer 0.4 parts Cyclohexanone 27.00 parts PGMAC 10.89 parts A black resist used for the
ブラックマトリクス2の形成に用いられる顔料の主色材である黒色レジストは、全質量比に対し約58%を占める紫色顔料V23である。有機顔料の多くは、およそ光波長800nmより長波長領域で高い透過率を持つ。黄色顔料Y139も、光波長800nmよりも長波長領域で高い透過率を持つ有機顔料である。 The black resist which is the main colorant of the pigment used for forming the
例えば、黒色レジストの主たる色材は、100%の有機顔料としてもよい。あるいは、有機顔料を主色材とする黒色レジストでは、遮光性を調整するため、全質量の40%以下を目安にカーボンを添加してもよい。
上記した黒色レジストを含む着色レジストは、透明基板上に塗布し、周知のフォトリスグラフィのプロセスでパターン形成できる。あるいは、例えば、ノボラック系の感光性レジストを用いてドライエッチングの手法でパターン形成できる。For example, the main color material of the black resist may be 100% organic pigment. Or in the black resist which uses an organic pigment as a main color material, in order to adjust light-shielding property, you may add
The colored resist including the black resist described above can be applied on a transparent substrate and patterned by a well-known photolithography process. Alternatively, for example, a pattern can be formed by a dry etching method using a novolac photosensitive resist.
カーボンを主たる顔料とする黒色レジストでは、額縁部のほかにアライメントマークを合わせて形成し、このアライメントマークを用いて黒色レジストの塗布後のアライメントは可能である。アライメントマークは、図5に示すように、例えば、光の波長850nmでの透過率の差を利用し、赤外線カメラなどを用いて認識できる。 In the black resist whose main pigment is carbon, an alignment mark is formed in addition to the frame portion, and alignment after application of the black resist is possible using this alignment mark. As shown in FIG. 5, the alignment mark can be recognized using an infrared camera or the like using a difference in transmittance at a light wavelength of 850 nm, for example.
本発明の実施形態に関わる液晶表示装置は、種々の応用が可能である。本発明の液晶表示装置が対象とできる電子機器として、例えば、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、個人認証機器、光通信機器などが挙げられる。 The liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention can be applied in various ways. Examples of electronic devices that can be targeted by the liquid crystal display device of the present invention include a mobile phone, a portable game device, a portable information terminal, a personal computer, an electronic book, a video camera, a digital still camera, a head mounted display, a navigation system, and sound reproduction. Examples thereof include apparatuses (car audio, digital audio player, etc.), copying machines, facsimiles, printers, printer multifunction devices, vending machines, automatic teller machines (ATMs), personal authentication devices, optical communication devices, and the like.
2…ブラックマトリクス、3…遮光層、4、11…第2透明樹脂層、6…液晶層、10…第1透明基板、12…第1透明樹脂層(透明樹脂層)、13…バックライトユニット、14…光源、15…偏光板、16…ポインタ、20…開口部(画素開口部)、21…上部電極、22…下部電極、24…金属配線、25…ダミーパターン(金属層)、30…第2透明基板、33…絶縁層、34…処理部、35、36、37…アモルファスシリコン、31、51…画素電極、32…共通電極、52…対向電極(共通電極)、100…表示装置用基板(対向基板)、200…液晶セル、300…アレイ基板、400…液晶表示装置、R…赤層、G…緑層、B…青層、S1…第1光センサ、S2…第2光センサ
2 ... black matrix, 3 ... light shielding layer, 4, 11 ... second transparent resin layer, 6 ... liquid crystal layer, 10 ... first transparent substrate, 12 ... first transparent resin layer (transparent resin layer), 13 ... backlight unit , 14 ... light source, 15 ... polarizing plate, 16 ... pointer, 20 ... opening (pixel opening), 21 ... upper electrode, 22 ... lower electrode, 24 ... metal wiring, 25 ... dummy pattern (metal layer), 30 ... Second
Claims (8)
第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有し、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。A counter substrate comprising a first transparent substrate, and a black matrix having a plurality of pixel openings and a transparent resin layer laminated in this order on the first transparent substrate;
An array comprising a second transparent substrate, wherein at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern are disposed on the second transparent substrate. A substrate,
A liquid crystal cell formed by bonding the counter substrate and the array substrate so as to face each other through a liquid crystal layer,
The black matrix has a transmission characteristic such that the transmittance is 50% or more in the detection wavelength region of light wavelength 680 nm or more and 800 nm or less, and the transmittance is higher on the longer wavelength side than the wavelength where the transmittance is 50% or more. And
The sensor is
Having a sensitivity range including the detection wavelength range,
It is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate.
At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy,
The liquid crystal display device in which the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the photosensor when viewed from the counter substrate in plan view.
第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持ち、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。A first transparent substrate; at least a plurality of pixel openings on the first transparent substrate; a light-blocking layer that blocks light in a visible light region and an infrared region; and red in the plurality of pixel openings. A counter substrate formed by laminating a color filter having a colored pixel of each of a layer, a green layer, and a blue layer, a black matrix, and a transparent resin layer in this order;
An array substrate having a second transparent substrate, wherein at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern are disposed on the second transparent substrate. When,
A liquid crystal cell formed by bonding the counter substrate and the array substrate so as to face each other through a liquid crystal layer,
The black matrix has a transmission characteristic in which the transmittance is 50% or more in the detection wavelength region of light wavelength 680 nm or more and 800 nm or less, and the transmittance is higher on the longer wavelength side than the wavelength at which the transmittance is 50% or more. And having an overlapping portion that overlaps any one of the red layer, the green layer, and the blue layer,
The sensor is
Having a sensitivity range including the detection wavelength range,
It is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate.
At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy,
The liquid crystal display device in which the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the photosensor when viewed from the counter substrate in plan view.
第2透明基板を有し、前記第2透明基板上に、少なくとも、光センサと、酸化物半導体をチャネル層として備える複数のアクティブ素子と、金属配線と、ダミーパターンとを配設してなるアレイ基板と、
を有し、前記対向基板と前記アレイ基板とを、液晶層を介して向かい合うように貼り合わせてなる液晶セルを備え、
前記ブラックマトリクスは、光の波長680nm以上800nm以下の検出波長域において透過率が50%以上となり、前記透過率が50%以上となる波長より長波長側でさらに高い透過率となる透過特性を有するとともに、前記赤層、前記緑層、前記青層のいずれかと重畳する重畳部を持ち、
前記センサは、
前記検出波長域を含む感度域を有し、
前記アクティブ素子より前記液晶層に近い位置であって、前記対向基板から平面視した時に前記ブラックマトリクスと重なるように形成され、
少なくとも前記金属配線及び前記ダミーパターンの表層は、銅あるいは銅合金で構成され、
前記対向基板から平面視した時に、前記光センサと重なる領域を埋めるように前記金属配線及び前記ダミーパターンが形成されている液晶表示装置。A first transparent substrate, and a black matrix having at least a plurality of pixel openings on the first transparent substrate, and colored pixels of a red layer, a green layer, and a blue layer at the plurality of pixel openings, respectively. A counter substrate formed by laminating a color filter and a transparent resin layer in this order;
An array comprising a second transparent substrate, wherein at least a photosensor, a plurality of active elements including an oxide semiconductor as a channel layer, a metal wiring, and a dummy pattern are disposed on the second transparent substrate. A substrate,
A liquid crystal cell formed by bonding the counter substrate and the array substrate so as to face each other through a liquid crystal layer,
The black matrix has a transmission characteristic in which the transmittance is 50% or more in the detection wavelength region of light wavelength 680 nm or more and 800 nm or less, and the transmittance is higher on the longer wavelength side than the wavelength at which the transmittance is 50% or more. And having an overlapping portion that overlaps any one of the red layer, the green layer, and the blue layer,
The sensor is
Having a sensitivity range including the detection wavelength range,
It is located closer to the liquid crystal layer than the active element, and is formed so as to overlap the black matrix when viewed from the counter substrate.
At least the metal wiring and the surface layer of the dummy pattern are made of copper or a copper alloy,
The liquid crystal display device in which the metal wiring and the dummy pattern are formed so as to fill a region overlapping with the photosensor when viewed from the counter substrate in plan view.
前記光センサが、平面視において、前記赤層、前記緑層、前記青層のそれぞれの着色画素の下部と、前記重畳部の下部に具備される請求項2又は請求項3に記載の液晶表示装置。The color filter includes the overlapping unit at each of a position where the red layer and the black matrix overlap, a position where the green layer and the black matrix overlap, and a position where the blue layer and the black matrix overlap. Have
4. The liquid crystal display according to claim 2, wherein the optical sensor is provided in a lower portion of each colored pixel of the red layer, the green layer, and the blue layer and in a lower portion of the overlapping portion in a plan view. apparatus.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210296565A1 (en) * | 2019-05-03 | 2021-09-23 | May Sun Technology Co., Ltd. | Pseudo-piezoelectric d33 device and electronic device using the same |
WO2022173369A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Behind display proximity sensing |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI655568B (en) * | 2015-01-12 | 2019-04-01 | 薛英家 | Multi-function sensing display |
KR101797018B1 (en) | 2015-11-30 | 2017-11-13 | 엘지디스플레이 주식회사 | Organic light emitting display device and head mounted display including the same |
TWI576744B (en) * | 2016-01-19 | 2017-04-01 | Toppan Printing Co Ltd | Liquid crystal display device |
US10714552B2 (en) * | 2016-09-05 | 2020-07-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Active matrix substrate having plurality of circuit thin film transistors and pixel thin film transistors |
KR102317020B1 (en) | 2016-11-17 | 2021-10-27 | 한국전자통신연구원 | Liquid crystal device, Methods for manufacturing a liquid crystal device, and Methods for operating a liquid crystal device |
CN110573947A (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-13 | 日本宝来科技有限公司 | liquid crystal display device having a plurality of pixel electrodes |
JP2019012216A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | コネクテックジャパン株式会社 | Display device and manufacturing method thereof |
TWI663461B (en) * | 2018-02-12 | 2019-06-21 | 宏碁股份有限公司 | Brightness adjusting system and brightness adjusting method |
CN108735782B (en) * | 2018-04-19 | 2021-10-19 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | Vertical integrated structure of photoelectric sensor based on OLED |
KR102644037B1 (en) * | 2018-12-05 | 2024-03-07 | 도판 홀딩스 가부시키가이샤 | Black matrix substrate, and display device including the black matrix substrate |
JP7274284B2 (en) * | 2018-12-21 | 2023-05-16 | 株式会社ジャパンディスプレイ | detector |
CN110265453B (en) * | 2019-06-25 | 2021-11-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display panel, display device and display control method |
KR102109544B1 (en) * | 2019-10-16 | 2020-05-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | Color filter and liquid crystal display comprising the same |
CN110716337B (en) * | 2019-10-25 | 2022-08-02 | 武汉华星光电技术有限公司 | Liquid crystal display panel, liquid crystal display and driving method thereof |
KR20220090954A (en) | 2020-12-23 | 2022-06-30 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid Crystal Display Device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008287061A (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal device and electronic apparatus |
JP2009128686A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Sony Corp | Display apparatus and electronic device |
JP2011065133A (en) * | 2009-08-20 | 2011-03-31 | Toppan Printing Co Ltd | Liquid crystal display device, black matrix substrate and color filter substrate |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4780094B2 (en) * | 2007-11-28 | 2011-09-28 | ソニー株式会社 | Display device and manufacturing method of display device |
JP4661875B2 (en) * | 2008-01-15 | 2011-03-30 | ソニー株式会社 | Display device and brightness adjustment method for display device |
TWI559023B (en) * | 2011-03-25 | 2016-11-21 | 原相科技股份有限公司 | Optical sensor capable of detecting ir light and visible light simultaneously |
JP5915205B2 (en) * | 2012-01-30 | 2016-05-11 | 凸版印刷株式会社 | Liquid crystal display substrate and liquid crystal display device |
JP5622812B2 (en) * | 2012-08-23 | 2014-11-12 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
-
2014
- 2014-06-03 JP JP2015525105A patent/JP5910796B2/en active Active
- 2014-06-03 KR KR1020167000242A patent/KR101739240B1/en active IP Right Grant
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- 2014-07-04 TW TW103123093A patent/TWI595289B/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008287061A (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal device and electronic apparatus |
JP2009128686A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Sony Corp | Display apparatus and electronic device |
JP2011065133A (en) * | 2009-08-20 | 2011-03-31 | Toppan Printing Co Ltd | Liquid crystal display device, black matrix substrate and color filter substrate |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210296565A1 (en) * | 2019-05-03 | 2021-09-23 | May Sun Technology Co., Ltd. | Pseudo-piezoelectric d33 device and electronic device using the same |
US11545612B2 (en) * | 2019-05-03 | 2023-01-03 | May Sun Technology Co., Ltd. | Pseudo-piezoelectric D33 device and electronic device using the same |
WO2022173369A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. | Behind display proximity sensing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201514585A (en) | 2015-04-16 |
KR101739240B1 (en) | 2017-05-23 |
WO2015001896A1 (en) | 2015-01-08 |
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