JPWO2018221256A1 - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、前記接続材を覆う遮光材と、を備える、表示装置。
Description
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
近年、表示装置を狭額縁化するための技術が種々検討されている。一例では、樹脂製の第1基板の内面と外面とを貫通する孔の内部に孔内接続部を有する配線部と、樹脂製の第2基板の内面に設けられた配線部とが基板間接続部によって電気的に接続される技術が開示されている。
本実施形態の目的は、狭額縁化及び低コスト化が可能な表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、前記接続材を覆う遮光材と、を備える、表示装置が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
本実施形態において開示される表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。本実施形態にて開示する主要な構成は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の自発光型の表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示装置、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を応用した表示装置、或いはエレクトロクロミズムを応用した表示装置などに適用可能である。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの一構成例を示す平面図である。ここでは、表示装置DSPの一例として、センサSSを搭載した液晶表示装置について説明する。
また、第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していても良い。第1方向X及び第2方向Yは、表示装置DSPを構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第3方向Zは、表示装置DSPの厚さ方向に相当する。ここでは、第1方向X及び第2方向Yによって規定されるX−Y平面における表示装置DSPの平面を示している。
表示装置DSPは、表示パネルPNL、ICチップI1、配線基板SUB3などを備えている。表示パネルPNLは、液晶表示パネルであり、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、シールSEと、表示機能層(後述する液晶層LC)と、を備えている。第2基板SUB2は、第1基板SUB1に対向している。シールSEは、図1において右上がりの斜線で示した部分に相当し、第1基板SUB1と第2基板SUB2とを接着している。
なお、以下の説明において、第1基板SUB1から第2基板SUB2に向かう方向を上方(あるいは、単に上)と称し、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かう方向を下方(あるいは、単に下)と称する。また、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かって見ることを平面視という。
表示パネルPNLは、画像を表示する表示領域DA、及び、表示領域DAを囲む額縁状の非表示領域NDAを備えている。シールSEは、非表示領域NDAに位置している。
配線基板SUB3は、第1基板SUB1に実装されている。このような配線基板SUB3は、例えば可撓性を有するフレキシブル基板である。なお、本実施形態で適用可能なフレキシブル基板とは、その少なくとも一部分に、屈曲可能な材料によって形成されたフレキシブル部を備えていれば良い。例えば、本実施形態の配線基板SUB3は、その全体がフレキシブル部として構成されたフレキシブル基板であっても良いし、ガラスエポキシなどの硬質材料によって形成されたリジッド部及びポリイミドなどの屈曲可能な材料によって形成されたフレキシブル部を備えたリジッドフレキシブル基板であっても良い。
ICチップI1は、配線基板SUB3に実装されている。なお、図示した例に限らず、ICチップI1は、第2基板SUB2よりも外側に延出した第1基板SUB1に実装されていても良いし、配線基板SUB3に接続される外部回路基板に実装されていても良い。ICチップI1は、例えば、画像を表示するのに必要な信号を出力するディスプレイドライバDDを内蔵している。ここでのディスプレイドライバDDは、後述する信号線駆動回路SD、走査線駆動回路GD、及び、共通電極駆動回路CDの少なくとも一部を含むものである。また、図示した例では、ICチップI1は、タッチパネルコントローラなどとして機能する検出回路RCを内蔵している。なお、検出回路RCは、ICチップI1とは異なる他のICチップに内蔵されていても良い。
表示パネルPNLは、例えば、第1基板SUB1の下方からの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過表示機能を備えた透過型、第2基板SUB2の上方からの光を選択的に反射させることで画像を表示する反射表示機能を備えた反射型、あるいは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型のいずれであっても良い。
センサSSは、表示装置DSPへの被検出物の接触あるいは接近を検出するためのセンシングを行うものである。センサSSは、複数の検出電極Rx(Rx1、Rx2…)を備えている。検出電極Rxは、第2基板SUB2に設けられている。これらの検出電極Rxは、それぞれ第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔をおいて並んでいる。
図1では、検出電極Rxとして、検出電極Rx1乃至Rx4が図示されているが、ここでは、検出電極Rx1に着目してその構造例について説明する。すなわち、検出電極Rx1は、検出部RS及び接続部CNを備えている。
検出部RSは、表示領域DAに位置し、第1方向Xに延出している。検出電極Rx1においては、主として検出部RSがセンシングに利用される。また、1つの検出電極Rx1は、2本の検出部RSを備えているが、3本以上の検出部RSを備えていても良いし、1本の検出部RSを備えていても良い。接続部CNは、非表示領域NDAに位置し、複数の検出部RSを互いに接続している。
ここで、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の接続関係について説明する。なお、図1において、非表示領域NDAの一端側とは表示領域DAよりも左側に相当し、非表示領域NDAの他端側とは表示領域DAよりも右側に相当する。
第1基板SUB1は、配線基板SUB3と電気的に接続された第1端子部TM11及び配線W1を備えている。第1端子部TM11及び配線W1は、非表示領域NDAの一端側に位置し、平面視でシールSEと重なっている。配線W1は、第1端子部TM11に接続され、第2方向Yに沿って延出し、配線基板SUB3を介してICチップI1の検出回路RCと電気的に接続されている。
一方で、第2基板SUB2は、検出電極Rx1と電気的に接続された第2端子部TM21を備えている。第2端子部TM21は、非表示領域NDAの一端側に位置し、平面視で第1端子部TM11と重なっている。
なお、特に分ける必要がなければ、第1端子部TM11、TM12、…を第1端子部TM1とし、第2端子部TM21、TM22、…を第2端子部TM2とする。
接続用孔V1は、第1端子部TM11と第2端子部TM12とが対向する位置に形成されている。接続用孔V1は、第2端子部TM2を含む第2基板SUB2と、シールSEを貫通している。また、接続用孔V1は、第1端子部TM1を貫通していてもよい。後述するが、接続用孔V1には、導電性を有する接続材Cが設けられている。これにより、第1端子部TM11と第2端子部TM21とが電気的に接続される。つまり、第2基板SUB2に設けられた検出電極Rx1は、第1基板SUB1に接続された配線基板SUB3を介して検出回路RCと電気的に接続される。検出回路RCは、検出電極Rxから出力されたセンサ信号を読み取り、被検出物の接触あるいは接近の有無や、被検出物の位置座標などを検出する。
図示した例では、奇数番目の検出電極Rx1、Rx3…の各々に接続された第1端子部TM11、TM13…、第2端子部TM21、TM23…、配線W1、W3…、接続用孔V1、V3…は、いずれも非表示領域NDAの一端側に位置している。また、偶数番目の検出電極Rx2、Rx4…の各々に接続された第1端子部TM12、TM14…、第2端子部TM22、TM24…、配線W2、W4…、接続用孔V2、V4…は、いずれも非表示領域NDAの他端側に位置している。このようなレイアウトによれば、非表示領域NDAにおける一端側の幅と他端側の幅とを均一化することができ、狭額縁化に好適である。
図示したように、配線W1は、第1端子部TM13の内側(つまり、表示領域DAに近接する側)を迂回し、第1端子部TM13と配線基板SUB3との間で配線W3の内側に並んで配置されている。同様に、配線W2は、第1端子部TM14の内側を迂回し、第1端子部TM14と配線基板SUB3との間で配線W4の内側に並んで配置されている。
図2は、図1に示した表示装置DSPを線A−Bで切断した断面図である。
表示装置DSPは、表示パネルPNL、偏光板PL、カバー部材CG、接続材Cと、遮光材SH等を備えている。
表示装置DSPは、表示パネルPNL、偏光板PL、カバー部材CG、接続材Cと、遮光材SH等を備えている。
表示パネルPNLは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、有機絶縁膜OI、液晶層LC等を備えている。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、第3方向Zに対向している。
第1基板SUB1は、第1基体10と、第1端子部TM13と、配線W1と、を備えている。第1基体10は、第2基板SUB2と対向する主面10Aと、主面10Aとは反対側の主面10Bと、を有している。図示した例では、第1端子部TM13、配線W1は、主面10A側に位置している。配線W1は、第1端子部TM13と液晶層LCとの間に配置されている。なお、図示しないが、第1端子部TM13及び配線W1と、第1基体10との間や、第1端子部TM13及び配線W1の上には、各種絶縁膜や各種導電膜が配置されていても良い。また、第1端子部TM13及び配線W1は、絶縁膜等を介して互いに別の層に形成されていても良い。
第2基板SUB2は、第2基体20と、第2端子部TM23と、検出電極Rx3と、保護部材PTと、を備えている。第2基体20は、第1基板SUB1と対向する主面20Aと、主面20Aとは反対側の主面20Bと、を有している。主面20Aは、第1端子部TM13と対向し、且つ、第1端子部TM13から第3方向Zに離間している。上記したような第1基体10及び第2基体20は、例えば、無アルカリガラスによって形成されている。なお、第1基体10及び第2基体20は、例えば、樹脂によって形成されても良い。図示した例では、第2端子部TM23及び検出電極Rx3は、主面20B側に位置している。第2端子部TM23及び検出電極Rx3は、互いに電気的に接続されている。保護部材PTは、検出電極Rx3の上に配置されている。なお、保護部材PTは、第2端子部TM23の上にも配置されていても良い。また、図示しないが、第2端子部TM23及び検出電極Rx3と、第2基体20との間に、各種絶縁膜や各種導電膜が配置されていても良い。
有機絶縁膜OIは、第1基体10と第2基体20との間に位置している。ここで、有機絶縁膜OIは、例えば、後述する遮光層、カラーフィルタ、オーバーコート層、配向膜、シールの少なくとも一つを含んでいる。液晶層LCは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、及び、有機絶縁膜OIに囲まれた領域に位置している。
ここで、第1端子部TM13と第2端子部TM23との接続構造について詳述する。
第2基板SUB2において、第2基体20は、主面20Aと主面20Bとの間を貫通する孔(第1孔)VAを有している。図示した例では、孔VAは、第2端子部TM23も貫通している。
第2基板SUB2において、第2基体20は、主面20Aと主面20Bとの間を貫通する孔(第1孔)VAを有している。図示した例では、孔VAは、第2端子部TM23も貫通している。
第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間においては、有機絶縁膜OIは、孔VAに繋がった孔(第3孔)VBを有している。
一方、第1基板SUB1においては、第1端子部TM13は、孔VBに繋がった孔VCを有している。また、第1基体10は、孔VCと第3方向Zで対向する凹部CCを有している。凹部CCは、主面10Aから主面10Bに向かって形成されているが、図示した例では、主面10Bまで貫通していない。一例では、凹部CCの第3方向Zに沿った深さは、第1基体10の第3方向Zに沿った厚さの約1/5〜約1/2程度である。なお、第1基体10は、凹部CCの代わりに、主面10Aと主面10Bとの間を貫通する孔を有していても良い。孔VA、VB、VC、及び、凹部CCは、第3方向Zに沿って同一直線上に並んでおり、接続用孔V3を形成している。
なお、図示した例では、孔VBは、主面20Aにおける孔VAや孔VCと比較して、第1方向Xに拡張されているが、孔VBは、第1方向Xのみならず、X−Y平面内における全方位に亘って拡張されている。
接続材Cは、孔VA及びVBを通って第1端子部TM13及び第2端子部TM23を電気的に接続している。より具体的には、接続材Cは、孔VA、VB、VC、及び、凹部CCのそれぞれの内面に設けられている。図示した例では、接続材Cは、孔VA、VB、VC、及び、凹部CCにおいて途切れることなく設けられている。接続材Cは、金属材料を含み、より具体的には、粒径が数ナノメートルから数十ナノメートルのオーダーの当該金属材料の微粒子が溶剤に分散されたものであることが望ましい。接続材Cに用いられる金属は、例えば、銅、銀、及び、金などである。
図示した例では、接続材Cは、第2基板SUB2において、第2端子部TM23の上面LT2、第2端子部TM23の内面LS2、及び、第2基体20の内面20Sにそれぞれ接触している。これらの内面LS2及び20Sは、孔VAの内面を形成している。接続材Cは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間において、有機絶縁膜OIの内面OISに接している。内面OISは、孔VBの内面を形成している。また、接続材Cは、第1基板SUB1において、第1端子部TM13の内面LS1、及び、凹部CCにもそれぞれ接触している。内面LS1は、孔VCの内面を形成している。
なお、図示した例では、接続材Cは、孔VA、VB、VC、及び、凹部CCの内面に設けられているが、孔VA、VB、VC、及び、凹部CCを埋めるように充填されていても良い。この場合にも、接続材Cは、第1端子部TM13と第2端子部TM23との間において途切れることなく連続的に形成されている。
遮光材SHは、接続材C及び第2端子部TM23を覆っている。また、遮光材SHは、遮光性を有している。本実施形態において、OD(Optical Density)値が1以上の材料を、遮光性を有する材料とする。また、遮光材SHは、接続用孔V3の中空部分に充填されている。このように、遮光材SHが配置されることにより、接続用孔V3に中空部分が形成されたことに起因する第3方向Zの段差を緩和することができる。また、接続材Cを保護することができる。また接続材Cが金属を含んでいる場合、遮光材SHが接続材Cを覆うことにより、遮光材SHは接続材Cでの反射光を遮光する。これにより、接続材C起因のぎらつきを抑えることができる。
遮光材SHは、例えば、導電性を有している。遮光材SHが導電性を有している場合には、接続材Cが途切れたとしても、遮光材SHが第1端子部TM13及び第2端子部TM23を電気的に接続させることができ、信頼性を向上することができる。
また、遮光材SHは、非導電性を有していても良い。遮光材SHが導電性を有していない場合は、例えば、遮光材SHに含まれるフィラの種類や遮光材SHの着色に用いる顔料の種類等が導電性材料に限定されない。これによりフィラの種類や顔料の選択肢を広げることができる。また、後述するが、遮光材SHが非導電性を有する場合には、隣接する複数の接続用孔と重なる遮光材SHが連続して形成されても良い。
なお、本実施形態において、抵抗値が108Ω以上である材料を、非導電性を有する材料とする。また、本実施形態において、抵抗値が108Ωより小さい材料を、導電性を有する材料とする。
本実施形態において、遮光材SHはカーボンを含んでいる。このとき、遮光材SHは、導電性及び非導電性のどちらを有していても良い。遮光材SHがカーボンを含むことによって、遮光材SHに遮光性を付与することができる。また、遮光材SHに用いられる材料の詳細な特性については後述するが、遮光材SHが導通性を有する場合、本実施形態においては、例えば、遮光材SHは、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を有する。なお、遮光材SHが非導電性を有する場合には、遮光材SHは、カーボン、酸化チタン(例えばTiO2)、酸化鉄(例えば四酸化三鉄)、銅とクロムの複合酸化物の何れか1つを含む。また、遮光材は、さらに顔料を含んでいても良い。
偏光板PLは、接着剤GL1によって表示パネルPNLの上方に接着されている。偏光板PLは、第2基板SUB2と対向している。カバー部材CGは、接着剤GL2によって偏光板PLの上方に接着されている。カバー部材CGは、例えば、ガラスによって形成されている。また、カバー部材CGは、例えば印刷された額縁部FRを有している。額縁部FRは、例えば、表示領域を囲むように連続して形成されている。また、額縁部FRは、第3方向Zにおいて接続用孔V3と重なっている。また、遮光材SHは、接続材Cと重なる位置において、カバー部材CGの下面に配置されても良い。
本実施形態によれば、遮光材SHは、例えば金属材料を含む接続材Cを覆っている。そのため、接続材Cの反射が偏光板PLを通して視認されるのを遮光材SHによって抑制することができる。特に、表示装置DSPを法線方向に対して斜めから見たときに接続材Cの反射が視認されるのを抑制することができる。したがって、表示装置DSPの外観不良を抑制することができる。
また、遮光材SHは、接続用孔V3の中空部分に充填され、接続用孔V3の内部においても接続材Cを覆っている。そのため、接続材Cが酸化するのを抑制することが可能である。また、接続用孔V3を形成する各種絶縁膜や各種導電膜に対する接続材Cの密着性を向上することが可能である。したがって、接続材Cの電気的接続の信頼性を向上することが可能である。
また、本実施形態によれば、図1及び図2に示したように、第2端子部TM2は、接続材C及び第1端子部TM1などを介して配線基板SUB3と電気的に接続される。このため、検出電極Rxに対して信号を書き込んだり、検出電極Rxから出力された信号を読み取ったりするための制御回路は、配線基板SUB3を介して検出電極Rxと接続可能となる。つまり、検出電極Rxと制御回路とを接続するために、別の配線基板を第2基板SUB2に実装する必要がなくなる。
また、本実施形態によれば、第1基板SUB1に実装される配線基板SUB3の他に、第2基板SUB2に別の配線基板が実装される例と比較して、別の配線基板を実装するための端子部や、第2端子部TM2と別の配線基板とを接続するための引き回し配線が不要となる。このため、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX-Y平面において、第2基板SUB2の基板サイズを縮小することができるとともに、表示装置DSPの周縁部の額縁幅を縮小することができる。また、不要となる別の配線基板のコストを削減することができる。これにより、狭額縁化及び低コスト化が可能となる。
次に、本実施形態において遮光材に用いられる材料の特性について説明する。
図3は、遮光材のヤング率及び熱膨張係数と、接続材に係る応力との関係を示す図である。なお、本実施形態において接続材のヤング率は10〜90GPaであり、線膨張係数は10ppm以下である。
遮光材は、製造工程における温度変化や外気温変化を受けても接続材を保護する機能を維持するために、一定以上のヤング率及び一定以下の線膨張係数を有する必要がある。換言すると、遮光材に用いられる材料は、接続材保護の観点から、ヤング率が高いほど望ましく、熱膨張係数が低いほど望ましい。さらに、遮光材が導電性を有する場合には、遮光材は、一定以下の比抵抗を有する必要がある。上記のことから、遮光材に用いられる材料としては、これらのヤング率、熱膨張係数、及び、比抵抗の条件を満たす材料が適用される。
遮光材は、製造工程における温度変化や外気温変化を受けても接続材を保護する機能を維持するために、一定以上のヤング率及び一定以下の線膨張係数を有する必要がある。換言すると、遮光材に用いられる材料は、接続材保護の観点から、ヤング率が高いほど望ましく、熱膨張係数が低いほど望ましい。さらに、遮光材が導電性を有する場合には、遮光材は、一定以下の比抵抗を有する必要がある。上記のことから、遮光材に用いられる材料としては、これらのヤング率、熱膨張係数、及び、比抵抗の条件を満たす材料が適用される。
図3は、遮光材のヤング率、熱膨張係数、及び、温度を変化させ、接続材に生じる応力が60MPa以下になるときの遮光材のヤング率及び熱膨張係数を検証した結果を示している。ここでは、遮光材のヤング率を1〜700GPaの範囲で変化させ、遮光材の熱膨張係数を3〜100ppmの範囲で変化させ、温度を−40℃から85℃の間で変化させた。
図中の丸印は、接続材に生じる応力が60MPa以下であるときであり、図中のバツ印は、接続材に生じる応力が60MPaより大きいときを示している。すなわち、遮光材のヤング率が7〜700GPaであるとき、同時に、遮光材の熱膨張係数が3〜50ppmであるときに、接続材に生じる応力が60MPa以下であった。この結果を基に、本実施形態においては、ヤング率が7GPa以上であり、熱膨張係数が50ppm以下であることを遮光材の条件とする。
図4は、導電性を有する遮光材に用いられる材料の特性を示す図である。ここでは、比較例として、絶縁材料であるアクリル材料及び二酸化ケイ素(SiO2)の特性も示している。
図3に示したようなヤング率、熱膨張係数、及び、比抵抗の条件から、カーボン材料としては、例えば、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、及び、グラッシーカーボンが挙げられる。図4に示すように、アクリル材料及びSiO2と比較して、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、及び、グラッシーカーボンは、比抵抗が低く、ヤング率が高く、熱膨張係数が低い。本実施形態においては、例えば、これらのカーボン材料を含有した遮光材は、ヤング率が7GPa以上となり熱膨張係数が50ppm以下となるように、カーボン材料含有率が設定される。
図5は、遮光材の適正なカーボン含有率を検証するための図である。ここでは、エポキシ材料にカーボンナノチューブを含有させた遮光材を用いて検証する。
横軸は、遮光材に対するカーボンナノチューブの含有率である、カーボンナノチューブ比率を示している。カーボンナノチューブ比率は、0〜100%の範囲で示されている。また、左側の縦軸は、遮光材のヤング率を示している。ヤング率は、0〜1000GPaの範囲で示されている。右側の縦軸は、遮光材の反射率を示している。反射率は、0〜50%の範囲で示されている。図中の線L1は遮光材の反射率を示しており、線L2は遮光材のヤング率を示している。
遮光材のヤング率が7GPa以上となり、かつ、遮光材の反射率が30%以下となり、同時に、遮光材の密着性を確保することができるカーボンナノチューブ比率を検証した。ヤング率が7GPa以上となるのは、カーボンナノチューブ比率が約5%以上のときである。また、反射率が30%以下となるのは、カーボンナノチューブ比率が約20%以上のときである。ヤング率及び反射率の条件から、カーボンナノチューブ比率は20%以上であることが望ましい。しかし、カーボンナノチューブ比率が80%より大きいときには、遮光材のエポキシ材料の割合が小さいために、遮光材の密着性を確保することができない。したがって、カーボンナノチューブ比率は20〜80%であることが望ましい。
次に、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す。
図6は、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す断面図である。なお、ここでは、検出電極Rx3より上層の図示を省略している。図6は、図2に示した構成と比較して、表示装置DSPが中継層RLを備えている点で相違している。
図示した例では、中継層RLは、第2基板SUB2において、上面LT2、内面LS2、及び、内面20Sにそれぞれ接触している。中継層RLは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間において、内面OISに接している。また、中継層RLは、第1基板SUB1において、内面LS1、及び、凹部CCにそれぞれ接触している。すなわち、中継層RLは孔VAにおいて、接続材Cと第2電極TM23との間、及び、接続材Cと第2基体20との間に位置している。中継層RLは、孔VBにおいて接続材Cと有機絶縁膜OIとの間に位置している。中継層RLは、孔VCにおいて接続材Cと第1電極TM13との間に位置している。中継層RLは、凹部CCにおいて接続材Cと第1基体10との間に位置している。
図2に示したように、中継層RLが配置されていない場合、接続材Cは、無機膜である第1基体10及び第2基体20等に接し、有機膜である有機絶縁膜OI等に接し、金属膜である第1電極TM13及び第2電極TM23等に接する。つまり、接続材Cは、無機膜、有機膜、及び、金属膜に同時に接する。ここで、接続材Cに用いられる金属材料と、無機膜及び有機膜に含まれる窒素、酸素、炭素との間の電気陰性度の差は、接続材Cの密着力を確保できる程大きくない。また、接続材Cに用いられる金属材料は、安定な窒化物、安定な酸化物、及び、安定な炭化物を形成し難い。そのため、接続材Cが無機膜及び有機膜から剥がれてしまう恐れがある。
また、図2に示したように、中継層RLが配置されていない場合、接続材Cは、接続用孔V3内において、第2基体20との接触面積が最も大きい。しかし、接続材Cに用いられる金属材料(例えば、Cu、Ag、Au)と第2基体20に用いられる材料(例えば、ガラス)との間のヤング率の差が大きいために、温度変化によって接続材Cに局所的な熱応力がかかり、接続材Cが第2基体20から剥がれる恐れがある。
そこで、本実施例においては、中継層RLと無機膜及び有機膜との間の電気陰性度の差が、接続材Cと無機膜及び有機膜との間の電気陰性度の差よりも大きくなるように中継層RLを形成する。本実施例においては、中継層RLは遷移金属を含んでいる。後述するが、中継層RLは、遷移金属の中でも、特に、安定な酸化物、安定な窒化物、及び、安定な炭化物を形成することができる遷移金属を含んでいることが望ましい。このことから、中継層RLに含まれる遷移金属は、例えば、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)のうち少なくとも1つであることが望ましい。また、Ti、Zr、Hf、Taと、窒素、酸素、炭素との間の電気陰性度の差は、接続材Cに用いられる金属材料と窒素、酸素、炭素との間の電気陰性度の差より大きい。すなわち、接続材Cよりも中継層RLの方が、有機膜及び無機膜に対して高い密着力を得ることができる。
したがって、製造工程における温度変化や外気温変化が繰り返されたとしても、接続材Cと無機膜及び有機膜との間の密着力を中継層RLを介して維持することができる。中継層RLを形成することによって、−40℃から80℃の間の熱サイクル試験においても接続材Cが剥がれないことが確認された。また、接続材Cと中継層RLとの間の電気的接続も良好であった。また、中継層RLは、無機膜との間の密着力と、有機膜との間の密着力を同時に確保することができるので、図6に示すように、中継層RLが無機膜及び有機膜に同時に接する構成に用いることができる。
なお、中継層RLは、図示した例では、接続用孔V3の内面の全体に配置されているが、接続用孔V3の内面の一部に配置されていても良い。このとき、中継層RLは、少なくとも接続材Cと第2基体20との間には配置されていることが望ましい。
また、接続材と無機膜及び有機膜との間の密着性は、中継層RLによって確保することができたが、一方、接続材と遮光材との間の密着性は、遮光材に用いられる樹脂材料の密着性によって確保することができる。
図7は、接続材及び中継層に用いられる金属材料が、安定な酸化物、安定な窒化物、及び、安定な炭化物を形成するかを検証するための図である。図中の丸印は、金属材料が安定な化合物を形成できる場合であり、図中の罰印は、金属材料が安定な化合物を形成できない場合である。
図示した例では、Ag、Cu、Auが接続材に用いられる金属材料である。Agは、安定な酸化物を形成するが、安定な窒化物及び安定な炭化物を形成することができない。Cuは、安定な酸化物を形成するが、安定な窒化物及び安定な炭化物を形成することができない。Auは、安定な酸化物、安定な窒化物、及び、安定な炭化物の何れも形成することができない。すなわち、Ag、Cu、Auは、何れも安定な酸化物、安定な窒化物、及び、安定な炭化物を同時に形成することができない。したがって、接続材が有機膜及び無機膜に同時に接している場合、接続材の密着力を確保するのは困難である。
また、図示した例では、Ti、Hf、Zr、Taが中継層に用いられる金属材料である。Ti、Hf、Zr、Taは、それぞれ、安定な酸化物、安定な窒化物、及び、安定な炭化物を同時に形成することができる。したがって、中継層が有機膜及び無機膜に同時に接していても中継層の密着力を確保することができる。
図8乃至図10では、接続材と無機膜及び有機膜との間の密着性を中継層の有無によって検証する。ここでは、接続材と無機膜及び有機膜との間の密着性を、日本工業規格(JIS K 5600)で規定されるクロスカット法を用いて検証した。なお、図8乃至図10においては、無機膜及び有機膜を総称して下地とする。
図8は、接続材として銀の微粒子を用いた場合の接続材と下地との間の密着性を検証した図である。ここで、図中の罰印は接続材が下地から略全て剥がれたときを示しており、図中の三角印は接続材が下地から一部剥がれたときを示しており、図中の丸印は接続材が下地から剥がれなかったときを示している。図示した例では、酸化ケイ素膜及び窒化ケイ素膜が無機膜であり、アクリル膜、エポキシ膜、及び、ポリイミド膜が有機膜である。また、中継層に用いられる金属材料は、Ti、Hf、Zr、Taである。
図中の1行目(i)は、接続材と下地との間に中継層が配置されない場合を示しており、図中の2行目(ii)、3行目(iii)、4行目(iv)、5行目(v)は、接続材と下地との間にそれぞれTi、Hf、Zr、Taを含んだ中継層が配置される場合を示している。
1行目(i)に示すように、接続材と下地との間に中継層が形成されない場合には、接続材は、酸化ケイ素膜及び窒化ケイ素膜からは一部剥がれ、アクリル膜、エポキシ膜、及び、ポリイミド膜からは全て剥がれた。一方、2乃至5行目に示すように、接続材と下地との間に中継層が形成される場合には、接続材は、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、アクリル膜、エポキシ膜、及び、ポリイミド膜から剥がれなかった。
したがって、接続材が銀を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
したがって、接続材が銀を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
図9は、接続材として銅の微粒子を用いた場合の接続材と下地との間の密着性を検証した図である。
図8に示したのと同様に、接続材と下地との間に中継層が形成されない場合には、接続材は、無機膜からは一部剥がれ、有機膜からは全て剥がれた。一方、接続材と下地との間に中継層が形成される場合には、接続材は、無機膜及び有機膜から剥がれなかった。
したがって、接続材が銅を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
図8に示したのと同様に、接続材と下地との間に中継層が形成されない場合には、接続材は、無機膜からは一部剥がれ、有機膜からは全て剥がれた。一方、接続材と下地との間に中継層が形成される場合には、接続材は、無機膜及び有機膜から剥がれなかった。
したがって、接続材が銅を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
図10は、接続材として金の微粒子を用いた場合の接続材と下地との間の密着性を検証した図である。
図8に示したのと同様に、接続材と下地との間に中継層が形成されない場合には、接続材は、無機膜からは一部剥がれ、有機膜からは全て剥がれた。一方、接続材と下地との間に中継層が形成される場合には、接続材は、無機膜及び有機膜から剥がれなかった。
したがって、接続材が金を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
図6乃至図10に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図8に示したのと同様に、接続材と下地との間に中継層が形成されない場合には、接続材は、無機膜からは一部剥がれ、有機膜からは全て剥がれた。一方、接続材と下地との間に中継層が形成される場合には、接続材は、無機膜及び有機膜から剥がれなかった。
したがって、接続材が金を用いて形成されているときに、中継層を形成することで接続材と下地との間の密着性を確保することができることが分かった。
図6乃至図10に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図11は、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す断面図である。図11は、図2に示した構成と比較して、接続材Cが第2電極TM23から離間している点で相違している。
図11に示した例では、遮光材SHは導電性を有している。また、遮光材SHは、接続材C及び第2端子部TM23に接している。そのため、接続材Cが第2電極TM23から離間している場合にも、遮光材SHによって、接続材C及び第2電極TM23を電気的に接続することができる。なお、遮光材SHが非導電性を有する場合には、図2に示したように、接続材Cは第2電極TM23に接している。
図11に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図11に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12は、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す断面図である。図12は、図2に示した構成と比較して、遮光材SHの代わりに接続材Cが接続用孔V3に充填されている点で相違している。また、接続用孔V3内の内面に中継層RLが配置されている。
接続材Cは、第2電極EL23及び中継層RLを覆っている。図12に示した例では、接続材Cは遮光性を有している。すなわち、接続材Cは、図2に示した接続材Cと同等の機能を有するとともに、図2に示した遮光材SHとも同等の機能を有している。接続材Cは、上記したような金属材料を含む他に、カーボンを含んでいる。接続材Cがカーボンを含むことによって、接続材Cに遮光性を付与することができる。また、接続材Cは、例えば、カーボンとして導電性を有するグラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を用いて形成される。このような接続材Cは、上記した遮光材SHと同様に、ヤング率が7GPa以上であり、熱膨張係数が50ppm以下である。また、中継層RLは、第2基体20、有機絶縁膜OI、第1基体10、第1電極TM13、第2電極TM23と、接続材Cとの間に配置されている。これより、−40℃から80℃の間の熱サイクル試験においても接続材Cが剥がれないことが確認された。また、接続材Cと中継層RLとの間の電気的接続も良好であった。
図12に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図13は、図1に示した孔V3の周辺の拡大図である。
表示パネルPNLは、さらに、検査パッドTPD及びダミーパッドDMを有している。検査パッドTPDは、第2電極TM23と電気的に接続されている。ダミーパッドDMは、検査パッドTPDの第2方向Yに並んで配置されている。第2端子部TM23は、円環状に形成されている。接続用孔V3及び接続材Cは、第2端子部TM23の内側に形成されている。遮光材SHは、接続材C及び第2端子部TM23と重なっている。
表示パネルPNLの端部EGは、第2方向Yに延出している。また、保護部材の端部PTE及び偏光板の端部PLEは、第2方向Yに延出している。端部PLEは、端部EGと遮光材SHとの間に位置している。端部PTEは、端部PLEと検査パッドTPDとの間に位置している。
表示パネルPNLは、さらに、検査パッドTPD及びダミーパッドDMを有している。検査パッドTPDは、第2電極TM23と電気的に接続されている。ダミーパッドDMは、検査パッドTPDの第2方向Yに並んで配置されている。第2端子部TM23は、円環状に形成されている。接続用孔V3及び接続材Cは、第2端子部TM23の内側に形成されている。遮光材SHは、接続材C及び第2端子部TM23と重なっている。
表示パネルPNLの端部EGは、第2方向Yに延出している。また、保護部材の端部PTE及び偏光板の端部PLEは、第2方向Yに延出している。端部PLEは、端部EGと遮光材SHとの間に位置している。端部PTEは、端部PLEと検査パッドTPDとの間に位置している。
図14は、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す断面図である。図14は、図2に示した構成と比較して、偏光板PLが孔(第2孔)VDを有している点で相違している。
孔VDは、偏光板PLを貫通し、図示した例では、接着剤GL1も貫通している。孔VDは、孔VAとつながっている。遮光材SHは、接続用孔V3に充填されるとともに、孔VD内にも位置している。また、遮光材SHは、偏光板PLの上面PLUに接している。
孔VDは、偏光板PLを貫通し、図示した例では、接着剤GL1も貫通している。孔VDは、孔VAとつながっている。遮光材SHは、接続用孔V3に充填されるとともに、孔VD内にも位置している。また、遮光材SHは、偏光板PLの上面PLUに接している。
次に、上述した表示装置DSPの製造方法の一例について図15乃至図19を参照しながら説明する。
図15及び図16は、図6に示した表示装置DSPの製造工程を示す図である。
まず、図15(a)に示すように、表示パネルPNLを用意する。図示した表示パネルPNLは、少なくとも第1基体10及び第1端子部TM13を備えた第1基板SUB1と、少なくとも第2基体20及び第2端子部TM23を備えた第2基板SUB2と、を備えている。この表示パネルPNLにおいては、第2基体20が第1端子部TM13と対向し、且つ、第2基体20が第1端子部TM13から離間した状態で、第1基体10と第2基体20との間に有機絶縁膜OIが位置している。
まず、図15(a)に示すように、表示パネルPNLを用意する。図示した表示パネルPNLは、少なくとも第1基体10及び第1端子部TM13を備えた第1基板SUB1と、少なくとも第2基体20及び第2端子部TM23を備えた第2基板SUB2と、を備えている。この表示パネルPNLにおいては、第2基体20が第1端子部TM13と対向し、且つ、第2基体20が第1端子部TM13から離間した状態で、第1基体10と第2基体20との間に有機絶縁膜OIが位置している。
次に、図15(b)に示すように、保護部材PTにレーザー光LLを照射して、第2端子部TM23の内側に位置する保護部材PTを除去した後に、第2基板SUB2にレーザー光LLを照射して、接続用孔を形成する。レーザー光源としては、例えば炭酸ガスレーザー装置などが適用可能であるが、ガラス材料及び有機系材料に穴あけ加工ができるものであれば良く、エキシマレーザー装置なども適用可能である。
図15(c)は、レーザー光LLを照射した後の表示パネルPNLを示している。第2基板SUB2にレーザー光LLが照射されることにより、第2基体20及び第2端子部TM23を貫通する孔VAが形成される。また、図示した例では、孔VB、孔VC、及び、凹部CCも同時に形成される。これにより、第1端子部TM13と第2端子部TM23とを接続するための接続用孔V3が形成される。また、レーザー光LLが照射されたことにより、内面OISは、内面20S及びLS1に対して後退している。つまり、孔VBの径は、孔VCの径より大きく形成され、第1端子部TM13の上面が露出している。
次に、図16(a)に示すように、中継層RLを形成する。そして、孔VAを通って第1端子部TM13及び第2端子部TM23を電気的に接続する接続材Cを形成する。より具体的には、まず、チャンバー内に表示パネルPNLを設置した後に、チャンバー内の空気を排出し、真空中(大気圧より低い気圧の環境下)で孔VAに接続材Cを注入する。このとき、接続材Cが孔VB、VC、及び、凹部CCに達せず、接続用孔V3内に真空が残ることがある。チャンバー内に空気、不活性ガス等の気体を導入することで真空度を低下させ、真空と表示パネルPNLの周囲との気圧差により、接続材Cが孔VAから孔VB、VC、及び、凹部CCに流れ込む。これにより接続材Cが第1端子部TM13に接触する。接続材Cに含まれる溶剤を除去することにより、接続材Cの体積が減少し、中空部分HLが形成される。
なお、上述の接続材Cの形成方法は一例にすぎず、これに限定されるものではない。例えば、大気圧下で孔VAに接続材Cを注入した後に、接続材Cに含まれる溶剤を除去する手法であっても、上記と同様の接続材Cを形成することができる。また、例えば、中継層RLは、接続材Cと略同様の方法で形成される。
続いて、図16(b)に示すように、遮光材SHを形成する。図示した例では、遮光材SHは、接続材Cの中空部分HLに充填されている。また、遮光材SHは、接続材C及び第2端子部TM23を覆っている。遮光材SHは、例えば、エポキシ樹脂を用いて形成され、熱によって硬化される。遮光材SHの製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィー、スクリーン印刷、オフセット印刷、ディスペンサを用いた塗布、グラビア印刷などが用いられる。なお、遮光材SHの第3方向Zに沿った高さは、遮光材SHを削るなどの方法によって調整しても良い。
図17及び図18は、図14に示した表示装置DSPの製造工程を示す図である。
まず、図17(a)に示すように、表示パネルPNLを用意する。図17(a)に示す表示パネルPNLは、図15(a)に示した表示パネルPNLと同等である。
まず、図17(a)に示すように、表示パネルPNLを用意する。図17(a)に示す表示パネルPNLは、図15(a)に示した表示パネルPNLと同等である。
次に、図17(b)に示すように、偏光板PLを接着材GL1によって第2基板SUB2に貼付する。そして、偏光板PLにレーザー光LL1を照射する。
図17(c)に示すように、偏光板PLにレーザー光LL1が照射されたことにより、偏光板PLを貫通する孔VDが形成される。次に、接着剤GL1及び保護部材PTにレーザー光LL2を照射して、第2端子部TM23の内側に位置する接着剤GL1及び保護部材PTを除去する。そして、第2基板SUB2にレーザー光LL2を照射して、接続用孔を形成する。
図18(a)は、レーザー光LL2を照射した後の表示パネルPNLを示している。レーザー光LL2を照射することによって、孔VDと重なる位置に孔VA、孔VB、孔VC、及び、凹部CCが形成される。
次に、図18(b)に示すように、中継層RL及び接続材Cを形成する。中継層RL及び接続材Cは、図16(a)に示したのと同様の方法で形成される。
次に、図18(c)に示すように、遮光材SHを形成する。遮光材SHは、図16(b)に示したのと同様の方法で形成される。このとき、遮光材SHは、孔VD内にも形成される。また、遮光材SHは、偏光板PLの上面PLUに接するように形成される。
図17及び図18に示したように、孔VAを形成する前に、孔VDが形成されていない状態の偏光板PLを第2基板SUB2に貼付しても良い。
図17及び図18に示したように、孔VAを形成する前に、孔VDが形成されていない状態の偏光板PLを第2基板SUB2に貼付しても良い。
図19は、図14に示した表示装置DSPの他の製造工程を示す図である。
まず、図19(a)に示すように、表示パネルPNLを用意し、孔VDを有する偏光板PLを接着材GL1によって第2基板SUB2に貼付する。このとき、用意する表示パネルPNLは、図15(a)に示した表示パネルPNLと同等である。
まず、図19(a)に示すように、表示パネルPNLを用意し、孔VDを有する偏光板PLを接着材GL1によって第2基板SUB2に貼付する。このとき、用意する表示パネルPNLは、図15(a)に示した表示パネルPNLと同等である。
次に、図19(b)に示すように、接着剤GL1及び保護部材PTにレーザー光LL2を照射して、第2端子部TM23の内側に位置する接着剤GL1及び保護部材PTを除去する。そして、第2基板SUB2にレーザー光LL2を照射して、接続用孔を形成する。
図19(c)は、レーザー光LL2を照射した後の表示パネルPNLを示している。レーザー光LL2を照射することによって、孔VDと重なる位置に孔VA、孔VB、孔VC、及び、凹部CCが形成される。その後、図18(b)及び図18(c)と同様に、中継層RL、接続材C、及び、遮光材SHを形成する。
図19に示したように、孔VAを形成する前に、孔VDが形成された偏光板PLを第2基板SUB2に貼付しても良い。
図19に示したように、孔VAを形成する前に、孔VDが形成された偏光板PLを第2基板SUB2に貼付しても良い。
なお、図17乃至図19に示したように、偏光板PLを第2基板SUB2に貼付してから孔VAを形成することによって、孔VA形成時に偏光板PLの上面に付着する残渣を偏光板PLの上面に貼られたシートと一緒に除去することができる。また、偏光板PLをレーザー光に対する保護フィルムの代わりに用いることができる。
図20は、孔V1乃至V4と遮光材SH1乃至SH4との位置関係を示す平面図である。ここで、孔V1乃至V4のそれぞれと重なって配置される遮光材SHを遮光材SH1乃至SH4とする。
図20に示した例では、遮光材SH1乃至SH4は導電性を有している。そのため、非表示領域NDAの一端側で、遮光材SH1及び遮光材SH3は互いに離間している。また、非表示領域NDAの他端側で、遮光材SH2及び遮光材SH4は、互いに離間している。
図20に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図20に示した例では、遮光材SH1乃至SH4は導電性を有している。そのため、非表示領域NDAの一端側で、遮光材SH1及び遮光材SH3は互いに離間している。また、非表示領域NDAの他端側で、遮光材SH2及び遮光材SH4は、互いに離間している。
図20に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図21は、孔V1乃至V4と遮光材SHa及びSHbとの他の位置関係を示す平面図である。
図21に示した例では、遮光材SHa及びSHbは非導電性を有している。遮光材SHaは、非表示領域NDAの一端側で第2方向Yに延出し、孔V1及びV3と重なっている。また、遮光材SHbは、非表示領域NDAの他端側で第2方向Yに延出し、孔V2及びV4と重なっている。このように遮光材SHa及びSHbが非導電性を有しているため、1つの遮光材を2つ以上の孔に連続して配置することができる。
第2基板SUB2は、第1方向Xに沿って延出した端部SUB2a及び端部SUB2bを有している。図示した例では、遮光材SHa及びSHbは、端部SUB2aから端部SUB2bまで連続して形成されているが、端部SUB2aと端部SUB2bとの間で途切れていても良い。
図21に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図21に示した例では、遮光材SHa及びSHbは非導電性を有している。遮光材SHaは、非表示領域NDAの一端側で第2方向Yに延出し、孔V1及びV3と重なっている。また、遮光材SHbは、非表示領域NDAの他端側で第2方向Yに延出し、孔V2及びV4と重なっている。このように遮光材SHa及びSHbが非導電性を有しているため、1つの遮光材を2つ以上の孔に連続して配置することができる。
第2基板SUB2は、第1方向Xに沿って延出した端部SUB2a及び端部SUB2bを有している。図示した例では、遮光材SHa及びSHbは、端部SUB2aから端部SUB2bまで連続して形成されているが、端部SUB2aと端部SUB2bとの間で途切れていても良い。
図21に示したような実施例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
図22は、図1に示した表示パネルPNLの基本構成及び等価回路を示す図である。
表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数の画素PXを備えている。ここで、画素とは、画素信号に応じて個別に制御することができる最小単位を示し、例えば、後述する走査線と信号線とが交差する位置に配置されたスイッチング素子を含む領域に存在する。複数の画素PXは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。また、表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数本の走査線G(G1〜Gn)、複数本の信号線S(S1〜Sm)、共通電極CEなどを備えている。走査線Gは、各々第1方向Xに延出し、第2方向Yに並んでいる。信号線Sは、各々第2方向Yに延出し、第1方向Xに並んでいる。なお、走査線G及び信号線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。共通電極CEは、複数の画素PXに亘って配置されている。走査線G、信号線S、及び、共通電極CEは、それぞれ非表示領域NDAに引き出されている。非表示領域NDAにおいて、走査線Gは走査線駆動回路GDに接続され、信号線Sは信号線駆動回路SDに接続され、共通電極CEは共通電極駆動回路CDに接続されている。信号線駆動回路SD、走査線駆動回路GD、及び、共通電極駆動回路CDは、第1基板SUB1上に形成されても良いし、これらの一部或いは全部が図1に示したICチップI1に内蔵されていても良い。
表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数の画素PXを備えている。ここで、画素とは、画素信号に応じて個別に制御することができる最小単位を示し、例えば、後述する走査線と信号線とが交差する位置に配置されたスイッチング素子を含む領域に存在する。複数の画素PXは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配置されている。また、表示パネルPNLは、表示領域DAにおいて、複数本の走査線G(G1〜Gn)、複数本の信号線S(S1〜Sm)、共通電極CEなどを備えている。走査線Gは、各々第1方向Xに延出し、第2方向Yに並んでいる。信号線Sは、各々第2方向Yに延出し、第1方向Xに並んでいる。なお、走査線G及び信号線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。共通電極CEは、複数の画素PXに亘って配置されている。走査線G、信号線S、及び、共通電極CEは、それぞれ非表示領域NDAに引き出されている。非表示領域NDAにおいて、走査線Gは走査線駆動回路GDに接続され、信号線Sは信号線駆動回路SDに接続され、共通電極CEは共通電極駆動回路CDに接続されている。信号線駆動回路SD、走査線駆動回路GD、及び、共通電極駆動回路CDは、第1基板SUB1上に形成されても良いし、これらの一部或いは全部が図1に示したICチップI1に内蔵されていても良い。
各画素PXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LC等を備えている。スイッチング素子SWは、例えば薄膜トランジスタ(TFT)によって構成され、走査線G及び信号線Sと電気的に接続されている。より具体的には、スイッチング素子SWは、ゲート電極WG、ソース電極WS、及び、ドレイン電極WDを備えている。ゲート電極WGは、走査線Gと電気的に接続されている。図示した例では、信号線Sと電気的に接続された電極をソース電極WSと称し、画素電極PEと電気的に接続された電極をドレイン電極WDと称する。
走査線Gは、第1方向Xに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと接続されている。信号線Sは、第2方向Yに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと接続されている。画素電極PEの各々は、共通電極CEと対向し、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって液晶層LCを駆動している。保持容量CSは、例えば、共通電極CEと画素電極PEとの間に形成される。
図23は、センサSSの一構成例を示す平面図である。
図示した構成例では、センサSSは、センサ駆動電極Tx、及び、検出電極Rxを備えている。図示した例では、センサ駆動電極Txは、右下がりの斜線で示した部分に相当し、第1基板SUB1に設けられている。また、検出電極Rxは、右上がりの斜線で示した部分に相当し、第2基板SUB2に設けられている。センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxは、X−Y平面において、互いに交差している。検出電極Rxは、第3方向Zにおいて、センサ駆動電極Txと対向している。
図示した構成例では、センサSSは、センサ駆動電極Tx、及び、検出電極Rxを備えている。図示した例では、センサ駆動電極Txは、右下がりの斜線で示した部分に相当し、第1基板SUB1に設けられている。また、検出電極Rxは、右上がりの斜線で示した部分に相当し、第2基板SUB2に設けられている。センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxは、X−Y平面において、互いに交差している。検出電極Rxは、第3方向Zにおいて、センサ駆動電極Txと対向している。
センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxは、表示領域DAに位置し、それらの一部が非表示領域NDAに延在している。図示した例では、センサ駆動電極Txは、それぞれ第2方向Yに延出した帯状の形状を有し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。検出電極Rxは、それぞれ第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。検出電極Rxは、図1を参照して説明したように、第1基板SUB1に設けられた第1端子部TM1に接続され、配線を介して検出回路RCと電気的に接続されている。センサ駆動電極Txの各々は、配線WRを介して共通電極駆動回路CDと電気的に接続されている。なお、センサ駆動電極Tx及び検出電極Rxの個数やサイズ、形状は特に限定されるものではなく種々変更可能である。
センサ駆動電極Txは、上記の共通電極CEを含み、画素電極PEとの間で電界を発生させる機能を有するとともに、検出電極Rxとの間で容量を発生させることで被検出物の位置を検出するための機能を有している。
共通電極駆動回路CDは、表示領域DAに画像を表示する表示駆動時に、共通電極CEを含むセンサ駆動電極Txに対してコモン駆動信号を供給する。また、共通電極駆動回路CDは、センシングを行うセンシング駆動時に、センサ駆動電極Txに対してセンサ駆動信号を供給する。検出電極Rxは、センサ駆動電極Txへのセンサ駆動信号の供給に伴って、センシングに必要なセンサ信号(つまり、センサ駆動電極Txと検出電極Rxとの間の電極間容量の変化に基づいた信号)を出力する。検出電極Rxから出力されたセンサ信号は、図1に示した検出回路RCに入力される。
なお、上記した各構成例におけるセンサSSは、一対の電極間の静電容量(上記の例ではセンサ駆動電極Txと検出電極Rxとの間の静電容量)の変化に基づいて被検出物を検出する相互容量方式に限らず、検出電極Rxの静電容量の変化に基づいて被検出物を検出する自己容量方式であっても良い。
また、図示した例では、センサ駆動電極Txは、それぞれ第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいたが、センサ駆動電極Txがそれぞれ第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいても良い。また、このとき、検出電極Rxは、それぞれ第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。
図24は、図1に示した表示パネルPNLの表示領域DAの構造を示す断面図である。ここでは、表示装置DSPを第1方向Xに沿って切断した断面図を示す。
図示した表示パネルPNLは、主として基板主面にほぼ平行な横電界を利用する表示モードに対応した構成を有している。なお、表示パネルPNLは、基板主面に対して垂直な縦電界や、基板主面に対して斜め方向の電界、或いは、それらを組み合わせて利用する表示モードに対応した構成を有していても良い。横電界を利用する表示モードでは、例えば第1基板SUB1及び第2基板SUB2のいずれか一方に画素電極PE及び共通電極CEの双方が備えられた構成が適用可能である。縦電界や斜め電界を利用する表示モードでは、例えば、第1基板SUB1に画素電極PE及び共通電極CEのいずれか一方が備えられ、第2基板SUB2に画素電極PE及び共通電極CEのいずれか他方が備えられた構成が適用可能である。なお、ここでの基板主面とは、X−Y平面と平行な面である。
第1基板SUB1は、第1基体10、信号線S、共通電極CE、金属層M、画素電極PE、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第1配向膜AL1などを備えている。なお、ここでは、スイッチング素子や走査線、これらの間に介在する各種絶縁膜等の図示を省略している。
第1絶縁膜11は、第1基体10の主面10Aに位置している。図示しない走査線やスイッチング素子の半導体層は、第1基体10と第1絶縁膜11の間に位置している。信号線Sは、第1絶縁膜11の上に位置している。第2絶縁膜12は、信号線S、及び、第1絶縁膜11の上に位置している。共通電極CEは、第2絶縁膜12の上に位置している。金属層Mは、信号線Sの直上において共通電極CEに接触している。図示した例では、金属層Mは、共通電極CEの上に位置しているが、共通電極CEと第2絶縁膜12との間に位置していても良い。第3絶縁膜13は、共通電極CE、及び、金属層Mの上に位置している。画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に位置している。画素電極PEは、第3絶縁膜13を介して共通電極CEと対向している。また、画素電極PEは、共通電極CEと対向する位置にスリットSLを有している。第1配向膜AL1は、画素電極PE及び第3絶縁膜13を覆っている。
なお、第1基板SUB1の構成は、図示した例に限らず、画素電極PEが第2絶縁膜12と第3絶縁膜13との間に位置し、共通電極CEが第3絶縁膜13と第1配向膜AL1との間に位置していても良い。このような場合、画素電極PEはスリットを有していない平板状に形成され、共通電極CEは画素電極PEと対向するスリットを有する。また、画素電極PE及び共通電極CEの双方が櫛歯状に形成され、互いに噛み合うように配置されていても良い。
第2基板SUB2は、第2基体20、遮光層BM、カラーフィルタCF、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
遮光層BM及びカラーフィルタCFは、第2基体20の主面20Aに位置している。遮光層BMは、各画素を区画し、信号線Sの直上に位置している。カラーフィルタCFは、画素電極PEと対向し、その一部が遮光層BMに重なっている。カラーフィルタCFは、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタなどを含む。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFを覆っている。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。
なお、カラーフィルタCFは、第1基板SUB1に配置されても良い。カラーフィルタCFは、4色以上のカラーフィルタを含んでいても良い。白色を表示する画素には、白色のカラーフィルタが配置されても良いし、無着色の樹脂材料が配置されても良いし、カラーフィルタを配置せずにオーバーコート層OCを配置しても良い。
検出電極Rxは、第2基体20の主面20Bに位置している。検出電極Rxは、金属を含む導電層、ITOやIZO等の透明な導電材料によって形成されていても良いし、金属を含む導電層の上に透明導電層が積層されていても良いし、導電性の有機材料や、微細な導電性物質の分散体などによって形成されていても良い。
偏光板PL1を含む光学素子OD1は、第1基体10と照明装置BLとの間に位置している。偏光板PL2を含む光学素子OD2は、検出電極Rxの上に位置している。光学素子OD1及び光学素子OD2は、必要に応じて位相差板を含んでいても良い。なお、偏光板PL2は、図2及び図14に示した偏光板PLと同等である。
走査線、信号線S、及び、金属層Mは、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウムなどの金属材料によって形成され、単層構造であっても良いし、多層構造であっても良い。共通電極CE及び画素電極PEは、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。第1絶縁膜11及び第3絶縁膜13は無機絶縁膜であり、第2絶縁膜12は有機絶縁膜である。
図25は、本実施形態に係る表示装置DSPの実施例を示す断面図である。図25は、上記実施形態の接続材Cの構成を配線Wに応用した例を示している。
図示した例では、第1基板SUB1は、第1基体10と、無機絶縁膜111と、有機絶縁膜112と、中継層RLと、配線Wと、遮光材SHと、を備えている。
図示した例では、第1基板SUB1は、第1基体10と、無機絶縁膜111と、有機絶縁膜112と、中継層RLと、配線Wと、遮光材SHと、を備えている。
無機絶縁膜111は、第1基体10の上に配置されている。有機絶縁膜112は、無機絶縁膜111の上に配置されている。第1基板SUB1は、無機絶縁膜111及び有機絶縁膜112を貫通する溝DTを有している。中継層RLは、溝DTの内面に配置されている。配線Wは、溝DT内に充填されている。配線Wは、例えば、図2に示した接続材Cと同一の材料を用いて形成される。
遮光材SHは、配線W及び中継層RLを覆っている。そのため、配線W及び中継層RLの反射が視認されるのを抑制することができる。また、遮光材SHによって、配線Wが酸化するのを抑制することが可能である。
中継層RLは、配線Wと無機絶縁膜111及び有機絶縁膜112との間に位置している。そのため、配線Wと無機絶縁膜111との間の密着力、及び、配線Wと有機絶縁膜112との間の密着力を同時に維持することができる。また、中継層RLによって、−40℃から80℃の間の熱サイクル試験においても配線Wが剥がれないことが確認された。したがって、配線Wにクラックが生じて配線Wの抵抗が上昇するのを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、狭額縁化及び低コスト化が可能な表示装置を得ることができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。
(1)第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
前記接続材を覆う遮光材と、を備える、表示装置である。
(2)前記遮光材は導電性を有する、(1)に記載の表示装置である。
(3)前記遮光材は非導電性を有する、(1)に記載の表示装置である。
(4)前記遮光材はカーボン、酸化チタン、酸化鉄、銅とクロムの複合酸化物の何れか1つを含む、(3)に記載の表示装置である。
(5)前記遮光材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、(2)に記載の表示装置である。
(6)さらに、前記第2基板と対向する偏光板を備え、
前記偏光板は、前記第1孔とつながった第2孔を有し、
前記遮光材は、前記第2孔に位置する、(1)に記載の表示装置である。
(7)さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、(1)に記載の表示装置である
。
(8)さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、(
7)に記載の表示装置である。
(9)前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、(
7)に記載の表示装置である。
(1)第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
前記接続材を覆う遮光材と、を備える、表示装置である。
(2)前記遮光材は導電性を有する、(1)に記載の表示装置である。
(3)前記遮光材は非導電性を有する、(1)に記載の表示装置である。
(4)前記遮光材はカーボン、酸化チタン、酸化鉄、銅とクロムの複合酸化物の何れか1つを含む、(3)に記載の表示装置である。
(5)前記遮光材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、(2)に記載の表示装置である。
(6)さらに、前記第2基板と対向する偏光板を備え、
前記偏光板は、前記第1孔とつながった第2孔を有し、
前記遮光材は、前記第2孔に位置する、(1)に記載の表示装置である。
(7)さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、(1)に記載の表示装置である
。
(8)さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、(
7)に記載の表示装置である。
(9)前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、(
7)に記載の表示装置である。
(10)第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
を備え、
前記接続材は、前記第1孔に充填され、遮光性を有する、表示装置である。
(11)前記接続材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、(10)に記載の表示装置である。
(12)さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、(10)に記載の表示装置である。
(13)さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、(
12)に記載の表示装置である。
(14)前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、(12)に記載の表示装置である。
(15)第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備える第2基板と、を備えた表示装置の製造方法であって、
前記第2基板に第1レーザー光を照射して前記第2基体を貫通する第1孔を形成し、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材を形成し、
前記接続材を覆う遮光材を形成する、表示装置の製造方法である。
(16)前記第1孔を形成する前に、偏光板を前記第2基板に貼付し、
前記偏光板に第2レーザーを照射して前記偏光板を貫通する第2孔を形成し、
前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、(1
5)に記載の表示装置の製造方法である。
(17)第2孔を有する偏光板を前記第2基板に貼付した後に、前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、(15)に記載の表示装置の製造方法である。
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
を備え、
前記接続材は、前記第1孔に充填され、遮光性を有する、表示装置である。
(11)前記接続材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、(10)に記載の表示装置である。
(12)さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、(10)に記載の表示装置である。
(13)さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、(
12)に記載の表示装置である。
(14)前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、(12)に記載の表示装置である。
(15)第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備える第2基板と、を備えた表示装置の製造方法であって、
前記第2基板に第1レーザー光を照射して前記第2基体を貫通する第1孔を形成し、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材を形成し、
前記接続材を覆う遮光材を形成する、表示装置の製造方法である。
(16)前記第1孔を形成する前に、偏光板を前記第2基板に貼付し、
前記偏光板に第2レーザーを照射して前記偏光板を貫通する第2孔を形成し、
前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、(1
5)に記載の表示装置の製造方法である。
(17)第2孔を有する偏光板を前記第2基板に貼付した後に、前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、(15)に記載の表示装置の製造方法である。
Claims (17)
- 第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
前記接続材を覆う遮光材と、を備える、表示装置。 - 前記遮光材は導電性を有する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記遮光材は非導電性を有する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記遮光材はカーボン、酸化チタン、酸化鉄、銅とクロムの複合酸化物の何れか1つを含む、請求項3に記載の表示装置。
- 前記遮光材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、請求項2に記載の表示装置。
- さらに、前記第2基板と対向する偏光板を備え、
前記偏光板は、前記第1孔とつながった第2孔を有し、
前記遮光材は、前記第2孔に位置する、請求項1に記載の表示装置。 - さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、請求項1に記載の表示装置。 - さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、請求項7に記載の表示装置。 - 前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、請求項7に記載の表示装置。
- 第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備え、前記第2基体を貫通する第1孔を有する第2基板と、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材と、
を備え、
前記接続材は、前記第1孔に充填され、遮光性を有する、表示装置。 - 前記接続材は、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノバッド、カーボンブラック、グラッシーカーボンの少なくとも1つの材料を含む、請求項10に記載の表示装置。
- さらに、前記接続材と前記第2基体との間に位置する中継層を備え、
前記中継層は遷移金属を含む、請求項10に記載の表示装置。 - さらに、前記第1基体と前記第2基体との間に位置する有機絶縁膜を備え、
前記有機絶縁膜を貫通し前記第1孔とつながった第3孔を有し、
前記接続材は、前記第3孔を通り、
前記中継層は、前記第3孔において前記接続材と前記有機絶縁膜との間に位置する、請求項12に記載の表示装置。 - 前記遷移金属は、Ti、Zr、Hf、Taのうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の表示装置。
- 第1基体と、第1端子部と、を備えた第1基板と、
前記第1端子部と対向し且つ前記第1端子部から離間した第2基体と、第2端子部と、
を備える第2基板と、を備えた表示装置の製造方法であって、
前記第2基板に第1レーザー光を照射して前記第2基体を貫通する第1孔を形成し、
前記第1孔を通って前記第1端子部及び前記第2端子部を電気的に接続する接続材を形成し、
前記接続材を覆う遮光材を形成する、表示装置の製造方法。 - 前記第1孔を形成する前に、偏光板を前記第2基板に貼付し、
前記偏光板に第2レーザーを照射して前記偏光板を貫通する第2孔を形成し、
前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、請求項15に記載の表示装置の製造方法。 - 第2孔を有する偏光板を前記第2基板に貼付した後に、前記第1レーザー光を照射して前記第2孔と重なる位置に前記第1孔を形成する、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
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