WO2018173113A1 - 表示装置及び表示装置基板 - Google Patents

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WO2018173113A1
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conductive
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総平 門田
福吉 健蔵
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凸版印刷株式会社
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    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/40OLEDs integrated with touch screens

Definitions

  • the present invention relates to a display device and a display device substrate.
  • Display devices that can be directly input to a display screen with a finger or a pointer, such as smartphones and tablet terminals having a touch sensing function based on a capacitance method, are becoming common.
  • Known touch sensing functions include an on-cell method with a touch panel attached to the surface of a liquid crystal or organic EL (organic electroluminescence) display, or an in-cell method with a touch sensing function inside the liquid crystal or organic EL display device. It has been. In recent years, the on-cell method is shifting to the in-cell method.
  • Patent Document 1 As a representative technique of the in-cell method, there is a technique disclosed in Patent Document 1. As shown in claim 1 of Patent Document 1, a conductive path is formed across a specific area (third area), and the conductive path is formed so as to electrically bypass circuit elements in the area, and touch A first line segment and a second line segment used for the screen are electrically connected. Thus, in patent document 1, the very complicated structure is employ
  • the generation of parasitic capacitance causes a decrease in the S / N ratio as described above, and it becomes difficult to obtain a sufficient touch sensing resolution. For example, it becomes difficult to identify a “finger” having a large touch sensing area and a pen having a small touch sensing area.
  • the conventional in-cell technology cannot obtain sufficient resolution, there is a problem that it is difficult to apply the touch screen to personal authentication technology such as fingerprint authentication. Therefore, it is necessary to provide a device specializing in fingerprint authentication at a location different from the display screen.
  • Patent Document 2 discloses a technique for forming a metal layer pattern which is a touch wiring by using an alloy layer mainly composed of copper.
  • the liquid crystal seal portion of the array substrate is narrowed in order to expand the effective display area, and it is extremely difficult to connect the terminal portions of the metal layer pattern and the transparent electrode pattern to the liquid crystal seal portion.
  • touch input with a pen touch input with a pen, or fingerprint authentication
  • a structure in which the wiring density of a plurality of touch wirings extended in the X direction and the Y direction is increased is used. Necessary. In this case, the same number of pixels as that of a high-definition liquid crystal display device, for example, 2100 pixels ⁇ 3800 pixels is required. Further, in order to realize a touch screen that can perform touch input with a pen as described above, a structure in which the wiring density of a plurality of touch wirings extended in the X direction and the Y direction is increased is necessary. Furthermore, a structure applicable to the above-described narrow frame structure is also required.
  • a first substrate which is a flexible substrate has a first antenna
  • a third substrate which is a flexible substrate has a second antenna
  • the first antenna and the first antenna A configuration in which two antennas overlap with each other via a third substrate is disclosed.
  • the first substrate and the second substrate have a structure in which liquid crystal is sandwiched between the pixel portion and the counter electrode.
  • Patent Document 4 discloses a loop coil that is arranged on the outer periphery of a panel and detects the coordinate position of an object that approaches the panel, and a sensor matrix that detects the coordinate position of the object.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 do not disclose a technique for supplying power to a signal related to touch sensing or a touch sensing function unit with an antenna unit that fits within the width of the frame region.
  • Patent Documents 3 and 4 also disclose a configuration in which the first touch sensing wiring unit and the second touch sensing wiring unit are disposed only on one surface of the first substrate (counter substrate) on the entire surface of the display device. Absent.
  • Patent Document 5 discloses a technique for forming a touch panel drive circuit 250 with an oxide semiconductor TFT circuit on one surface of a substrate 210.
  • the paragraphs [0070] and [0071] of Patent Document 5 include an in-cell touch panel in which a color filter substrate on which an electrode group constituting the touch panel and a touch panel drive circuit 250 are formed, and a counter electrode 260 are stacked. Is disclosed as Example 3.
  • Patent Document 5 does not disclose a signal related to touch sensing or a technique for supplying power to the touch sensing function unit with an antenna unit that fits within the width of the frame area. Patent Document 5 does not disclose a technique of a conductive wiring having a three-layer structure in which a copper alloy layer is sandwiched between conductive metal oxide layers.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a display device and a display device substrate that realize high resolution capable of touch input with a finger and touch input with a pen. Furthermore, the present invention facilitates signal transmission / reception and power supply between a substrate having a touch sensing wiring unit and a substrate on which an active element for driving a display functional layer such as a liquid crystal layer or an organic EL layer is disposed. A display device and a display device substrate that can be realized without contact are provided.
  • the display device includes a first substrate having a first surface, a second substrate having a second surface opposite to the first surface, the first substrate, and the second substrate.
  • a black matrix having at least a rectangular effective display area and a frame area surrounding the effective display area on the first surface of the first substrate; ,
  • a first conductive wiring, a second conductive wiring, a plurality of first active elements, a first antenna unit, a second antenna unit, a first touch sensing wiring unit, and a second touch sensing wiring unit are provided.
  • On the second surface of the second substrate at least a third conductive wiring, a fourth conductive wiring, a plurality of second active elements for driving the display function layer, and a second active element are provided.
  • the first touch sensing wiring unit includes a plurality of parallel parallel extensions extending in the first direction.
  • the second touch sensing wiring unit includes a plurality of parallel sixth conductive lines extending in a second direction orthogonal to the first direction, and the fifth conductive wiring is The sixth conductive wiring is located in the same layer as the first conductive wiring, has the same layer configuration as the first conductive wiring, and the sixth conductive wiring is located in the same layer as the second conductive wiring.
  • the first conductive wiring, the first antenna unit, the second antenna unit, and the first touch sensing wiring unit have the same layer configuration as the wiring in the thickness direction of the first substrate.
  • the second conductive wiring is composed of a conductive layer having a three-layer structure in which a copper layer or a copper alloy layer is sandwiched between a first conductive metal oxide layer and a second conductive metal oxide layer, and is located in the same layer. Is laminated so as to cover the conductive layer of the three-layer structure through a first substrate side insulating layer, and a copper layer or a copper layer is formed by a third conductive metal oxide layer and a fourth conductive metal oxide layer.
  • Each of the first antenna unit and the second antenna unit includes one or more loop antennas, and the first antenna unit and the second antenna unit each have a first antenna inside the loop antenna.
  • a connection pad is provided; the first connection pad is connected to a part of the second conductive wiring through a through hole provided in the first substrate-side insulating layer; and the third conductive wiring;
  • the naunit is a conductive layer having a three-layer structure in which a copper layer or a copper alloy layer is sandwiched between a fifth conductive metal oxide layer and a sixth conductive metal oxide layer in the thickness direction of the second substrate.
  • the fourth conductive wiring is laminated so as to cover the conductive layer of the three-layer structure through a second substrate side insulating layer, and is formed as a seventh conductive metal oxide layer.
  • each of the third antenna unit and the fourth antenna unit includes one or more loops.
  • a second connection pad is provided inside the loop antenna, and the second connection pad is connected to the fourth conductive layer through a through hole provided in the second substrate side insulating layer.
  • the first antenna unit and the third antenna unit overlap with each other at a position accuracy within ⁇ 3 ⁇ m in the portion where the loop antenna is formed,
  • the second antenna unit and the fourth antenna unit overlap each other at a position where the loop antenna is formed with a positional accuracy within ⁇ 3 ⁇ m, and the first antenna unit overlaps the third antenna unit.
  • the unit has a function of transmitting and receiving a touch sensing signal
  • the second overlapping unit where the second antenna unit and the fourth antenna unit overlap has a function of receiving a power signal from the first substrate to the second
  • the first overlapping portion and the second overlapping portion are disposed in the frame region,
  • the part of the first conductive wiring, the part of the second conductive wiring, and the plurality of first active elements constitute a circuit that controls touch sensing.
  • the “circuit for controlling touch sensing” means that a touch drive voltage is applied to one of the first touch sensing wiring unit and the second touch sensing wiring unit, and touch detection is performed from the other wiring unit.
  • each of the loop antennas of the first antenna unit and the second antenna unit has a winding direction opposite to each other and a loop antenna having two or more windings.
  • a pair may be included, and each of the loop antennas of the third antenna unit and the fourth antenna unit may include a loop antenna pair having winding directions opposite to each other and having two or more windings.
  • the display device partially surrounds the first antenna unit and the second antenna unit, and the first conductive metal oxide layer and the second conductive metal oxide. You may have a conductor pattern by which the copper layer or the copper alloy layer was pinched
  • the display device partially surrounds the third antenna unit and the fourth antenna unit, and the third conductive metal oxide layer and the fourth conductive metal oxide. You may have a conductor pattern by which the copper layer or the copper alloy layer was pinched
  • the first active element may have a channel layer made of an oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor contains indium oxide and gallium oxide, and is further selected from the group consisting of antimony oxide, bismuth oxide, and zinc oxide. It may contain.
  • the copper alloy layer includes a first element that is solid-dissolved in copper, and a second element that has an electronegativity lower than that of the copper and the first element.
  • One element and the second element are elements having a specific resistance increase rate of 1 ⁇ cm / at% or less when added to copper, and the specific resistance of the copper alloy layer is in the range of 1.9 ⁇ cm to 6 ⁇ cm. Also good.
  • a display device substrate comprising a black matrix comprising at least a rectangular effective display region and a frame region surrounding the effective display region, a first conductive wiring, and a second conductive wiring
  • the first touch sensing wiring unit includes a plurality of parallel fifth conductive wires extending in the first direction
  • the second touch sensing wiring unit extends in a second direction orthogonal to the first direction.
  • a plurality of sixth conductive wirings extending in parallel to each other, wherein the fifth conductive wiring is located in the same layer as the first conductive wiring and is in the same layer as the first conductive wiring;
  • the sixth conductive wiring is located in the same layer as the second conductive wiring, has the same layer configuration as the second conductive wiring, and includes the first conductive wiring and the first antenna unit.
  • the second antenna unit and the first touch sensing wiring unit are formed of a copper layer or a copper layer depending on the first conductive metal oxide layer and the second conductive metal oxide layer in the thickness direction of the display device substrate. It is composed of a conductive layer having a three-layer structure in which an alloy layer is sandwiched, and is located in the same layer.
  • the second conductive wiring is laminated so as to cover the conductive layer having the three-layer structure through an insulating layer.
  • the first antenna unit and the second antenna include a conductive layer having a three-layer structure in which a copper layer or a copper alloy layer is sandwiched between a third conductive metal oxide layer and a fourth conductive metal oxide layer.
  • Each unit is one or more
  • a first connection pad is provided inside the loop antenna, and the first connection pad is a part of the second conductive wiring through a through hole provided in the insulating layer.
  • the first antenna unit and the second antenna unit are disposed in the frame region, and the first conductive wiring, the first antenna unit, the second conductive wiring, and the second antenna unit. In the first surface on which is formed, the effective display area is covered with a transparent resin layer.
  • the display device substrate according to a second aspect of the present invention partially surrounds the first antenna unit and the second antenna unit, and the first conductive metal oxide layer and the second conductive metal. You may have a conductor pattern by which the copper layer or the copper alloy layer was pinched
  • each of the loop antennas of the first antenna unit and the second antenna unit has a winding direction opposite to each other and a loop having two or more windings.
  • An antenna pair may be included.
  • the first touch sensing wiring unit includes a plurality of first touch sensing wirings extending in the first direction
  • the second touch sensing wiring unit includes the first touch sensing wiring unit.
  • a plurality of second touch sensing wires extending in two directions may be included.
  • a signal is transmitted from a first substrate provided with a touch sensing wiring unit having a large number of conductive wirings (touch sensing wiring) to a second substrate via an antenna unit.
  • Touch sensing signal / power signal can be transmitted and received.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the control part (a video signal control part, a system control part, and a touch sensing control part) and a display part which comprise the display apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows partially the display apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 It is a top view which shows circuits, such as a 3rd antenna unit, a 4th antenna unit, a source signal switching circuit, a gate signal switching circuit, formed in the array substrate which comprises the display apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the 1st conductive wiring formed in the 1st surface of the display apparatus board
  • FIG. 7 is a diagram showing a first antenna unit formed on a display device substrate constituting the display device according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 6. It is a perspective view which shows the overlap of the 1st antenna unit formed in the display apparatus board
  • elements that are difficult to illustrate for example, an insulating layer, a buffer layer, a multi-layer structure that forms a semiconductor channel layer, a multi-layer structure that forms a conductive layer, a liquid crystal Illustrations of an orientation film that imparts initial orientation to the layer, an optical film such as a polarizing film and a retardation film, a protective cover glass, and a backlight are omitted.
  • Examples of the substrate that can be used as the first substrate or the second substrate according to the embodiment of the present invention include a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, a semiconductor substrate such as silicon, silicon carbide, and silicon germanium, or A plastic substrate or the like can be applied.
  • a reflective display device can be formed using a transparent substrate such as a glass substrate as the first substrate and a silicon substrate or the like as the second substrate.
  • ordinal numbers such as “first” and “second” used for the first substrate and second substrate ordinal numbers such as “first” to “sixth” used for the first conductive wiring to sixth conductive wiring, the first The ordinal numbers such as “first” to “eighth” used for the conductive metal oxide layer to the eighth conductive metal oxide layer are attached to avoid confusion of the constituent elements, and the number is not limited. .
  • the first to sixth conductive wirings may be simply referred to as conductive wirings in the following description.
  • the first conductive metal oxide layer to the eighth conductive metal oxide layer may be simply referred to as a conductive metal oxide layer.
  • the display device may have a capacitive touch sensing function.
  • the conductive wiring such as the first conductive wiring and the second conductive wiring can be used as a touch sensing detection wiring and a touch sensing drive wiring.
  • conductive wiring, electrodes, and signals related to touch sensing may be simply referred to as touch wiring, touch drive wiring, touch detection wiring, touch electrode, and touch drive signal.
  • a voltage applied to the touch sensing wiring for driving the touch sensing is called a touch driving voltage
  • a voltage applied between the common electrode and the pixel electrode for driving the liquid crystal layer which is a display function layer is called a liquid crystal driving voltage. Call it.
  • a voltage for driving the organic EL layer is referred to as an organic EL driving voltage.
  • the conductive wiring connected to the common electrode may be referred to as common wiring.
  • a light emitting element called a micro LED can be adopted for the display function layer according to the embodiment of the present invention.
  • the display device DSP1 (Functional configuration of display device DSP1)
  • a display device DSP1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • characteristic parts will be described. For example, description of parts having no difference between components used in a normal liquid crystal display device and the display device according to the present embodiment will be omitted. To do.
  • the display function layer is a liquid crystal layer
  • the second active element is a thin film transistor (TFT), and drives the liquid crystal layer.
  • TFT thin film transistor
  • the display device uses an in-cell method.
  • the “in-cell method” means a display device in which a touch sensing function is built in a liquid crystal display device, or a display device in which the touch sensing function is integrated with the display device.
  • a polarizing film is bonded to the outer surface of each of the display device substrate and the array substrate.
  • the in-cell type liquid crystal display device is located between any two polarizing films facing each other and is touch-sensing at any part constituting the liquid crystal display device in the thickness direction.
  • “touch sensing” as an adjective may be simply abbreviated as “touch”.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a display device DSP1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the display device DSP1 according to the present embodiment includes a display unit 110 and a control unit 120 for controlling the display unit 110 and the touch sensing function.
  • the control unit 120 has a known configuration, and includes a video signal control unit 121 (first control unit), a touch sensing control unit 122 (second control unit), and a system control unit 123 (third control unit). I have.
  • Antenna units 11 to 14 are provided between the touch sensing control unit 122 and the system control unit 123.
  • the video signal control unit 121 sets the common electrode provided on the array substrate 200 to a constant potential, and applies to the gate wiring 33 (described later, scanning line) and the source wiring 31 (described later, signal line) provided on the array substrate 200. Send a signal.
  • the video signal controller 121 applies a liquid crystal driving voltage for display between the common electrode and the pixel electrode 49 (described later), an electric field is generated on the array substrate 200, and the liquid crystal molecules rotate along the electric field.
  • the liquid crystal layer 4 is driven.
  • an image is displayed on the array substrate 200.
  • a rectangular wave video signal is individually applied to each of the plurality of pixel electrodes 49 via a source wiring (signal line). Further, the rectangular wave may be a positive or negative DC rectangular wave or an AC rectangular wave.
  • the video signal control unit 121 sends such a video signal to the source wiring.
  • the touch sensing control unit 122 applies touch sensing driving voltage to the touch sensing driving wiring, detects a change in capacitance generated between the touch sensing driving wiring and the touch sensing detection wiring, and performs touch sensing.
  • the touch sensing control unit 122 includes a power receiving unit 15, a power control unit 16, a touch drive control unit 17, a touch drive switching circuit 18, a touch detection switching circuit 19, a touch signal transmission / reception control unit 20, and a detection / AD conversion unit which will be described later. 30 is included.
  • the system control unit 123 can control the video signal control unit 121 and the touch sensing control unit 122 to perform liquid crystal driving and capacitance change detection alternately, that is, in a time division manner. Further, the system control unit 123 may have a function of driving the liquid crystal at a frequency different from the liquid crystal drive frequency and the touch sensing drive frequency or at different voltages. In the system control unit 123 having such a function, for example, a frequency of noise from the external environment picked up by the display device DSP1 may be detected, and a touch sensing drive frequency different from the noise frequency may be selected. Thereby, the influence of noise can be reduced. Further, in such a system control unit 123, a touch sensing driving frequency can be selected in accordance with the scanning speed of a pointer such as a finger or a pen.
  • the control unit 120 applies a liquid crystal driving voltage for display to the pixel electrode 49 to drive the liquid crystal, and between the touch sensing driving wiring and the touch sensing detecting wiring. It also has a touch sensing function that detects changes in capacitance. Since the touch sensing wiring according to the embodiment of the present invention can be formed of a metal layer having good conductivity, the touch sensitivity can be improved by reducing the resistance value of the touch sensing wiring (described later).
  • control unit 120 has a function of performing touch sensing driving in at least one of the stable period of the video display and the black display stable period after the video display.
  • the liquid crystal display device according to the present embodiment can include a display device substrate according to an embodiment described later.
  • the “plan view” described below means a plan view seen from the direction from the first substrate toward the second substrate. That is, the observer views the display surface of the liquid crystal display device (the plane of the display device substrate). ) Means the plane seen from the direction of observation.
  • the shape of the display part of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, the shape of the pixel opening that defines the pixel, and the number of pixels constituting the liquid crystal display device are not limited.
  • the direction of the short side of the pixel opening is defined as the X direction
  • the direction of the long side is defined as the Y direction
  • the thickness of the transparent substrate The vertical direction is defined as the Z direction
  • the liquid crystal display device may be configured by switching the X direction and the Y direction defined as described above.
  • FIG. 2 is a sectional view partially showing the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • the display device DSP1 includes a display device substrate 100 (first substrate) including a first transparent substrate 1 having a first surface 101, and an array including a second transparent substrate 2 having a second surface 201 facing the first surface 101.
  • a substrate 200 (second substrate) and a liquid crystal layer 4 (display function layer) positioned between the first transparent substrate 1 and the second transparent substrate 2 are provided.
  • the display device DSP1 has a structure in which the display device substrate 100 and the array substrate 200 are bonded via the liquid crystal layer 4 so that the first transparent substrate 1 and the second transparent substrate 2 face each other.
  • the display device substrate 100 On the first surface 101 of the first transparent substrate 1, at least the black matrix 3, the lower insulating layer 41, the first conductive wiring 21, the first substrate side insulating layer 42 (gate insulating layer), The second conductive wiring 22, the upper insulating layer 43 (transparent resin layer), and the like are laminated.
  • a touch drive switching circuit 18 to be described later is provided on the outer periphery of the first transparent substrate 1.
  • a plurality of fifth conductive wirings 55 constituting the first touch sensing wiring unit and a plurality of sixth conductive wirings 56 constituting the second touch sensing wiring unit are provided.
  • the effective display area 71 On the first surface 101 on which the first conductive wiring 21, the first antenna unit 11, the second conductive wiring 22, and the second antenna unit 12 are formed, the effective display area 71 is covered with the upper insulating layer 43.
  • the fifth conductive wiring 55 formed on the first transparent substrate 1 is a wiring in which a part of the first conductive wiring 21 is applied as a touch sensing wiring.
  • the sixth conductive wiring 56 formed on the first transparent substrate 1 is a wiring in which a part of the second conductive wiring 22 is applied as a touch sensing wiring.
  • the plurality of parallel fifth conductive wires 55 are referred to as first touch sensing wiring units, and the plurality of parallel sixth conductive wires 56 are referred to as second touch sensing wiring units.
  • the “first touch sensing wiring unit” means a plurality of conductive wirings extending in parallel in the first direction.
  • the “second touch sensing wiring unit” in the present invention means a plurality of conductive wirings extending in parallel in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first touch sensing wiring unit and the second touch sensing wiring unit are used for touch sensing that detects the position of a pointer such as a finger due to a change in capacitance.
  • the plurality of fifth conductive wirings 55 are parallel to each other and extend in the X direction (first direction)
  • the plurality of sixth conductive wirings 56 are parallel to each other and extend in the Y direction (second direction) orthogonal to the X direction.
  • the capacitance C ⁇ b> 1 related to touch sensing is generated between the fifth conductive wiring 55 and the sixth conductive wiring 56.
  • the presence / absence of touch and the touch position are detected by the change in the capacitance C1. It is desirable that the touch wiring is grounded to the housing of the display device after touch detection or after a certain period of touch driving, and the capacitance related to the touch is reset.
  • a gate wiring 33 (gate electrode, third conductive wiring 23), a second substrate-side insulating layer 44 (gate insulating layer), and a source wiring 31 ( A fourth conductive wiring 24), insulating layers 45, 46, and the like are laminated (see FIG. 11).
  • a gate signal switching circuit 27 described later is provided on the outer peripheral portion of the second transparent substrate 2.
  • An FPC is provided at the outer end of the array substrate 200. Connected to the FPC are a CPU (control unit 120, see FIG. 1, not shown in FIG. 2) for controlling the entire display device including touch sensing, a battery for supplying power, and the like.
  • the display device substrate 100 and the array substrate 200 are bonded together via the liquid crystal layer 4 and an alignment film (not shown).
  • FIG. 3 is a plan view showing the display device substrate 100 constituting the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the display device substrate 100 viewed from the observer, but the components of the display device substrate 100 are shown so as to see through the black matrix 3 having light shielding properties.
  • the black matrix 3 As shown in FIG. 3, on the first surface 101 of the first transparent substrate 1 in the display device substrate 100, the black matrix 3, the first conductive wiring 21, the second conductive wiring 22, the first antenna unit 11, the second An antenna unit 12, a power receiving unit 15, a power control unit 16, a touch drive control unit 17, a touch drive switching circuit 18, a touch detection switching circuit 19, a touch signal transmission / reception control unit 20, and a detection / AD conversion unit 30 are provided.
  • the routing wiring for electrically connecting the first antenna unit 11, the second antenna unit 12, the touch drive switching circuit 18, the touch detection switching circuit 19, etc. is part of the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22. Part of is used.
  • the black matrix 3 includes a rectangular effective display area 71 and a frame area 72 surrounding the effective display area 71.
  • the power receiving unit 15 smoothes and constants the received voltage and outputs it to the power supply control unit 16 as a touch drive voltage.
  • the first conductive wiring 21, the second conductive wiring 22, the first antenna unit 11, the second antenna unit 12, the touch signal transmission / reception control unit 20, the touch drive switching circuit 18, the touch detection switching circuit 19, and the like are not necessarily black matrix. 3 does not have to be arranged.
  • the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 are formed as touch sensing wirings on the black matrix 3 in the effective display area, and the glass surface on which the black matrix 3 outside the frame is not formed (
  • the touch signal transmission / reception control unit 20, the touch drive switching circuit 18, the touch detection switching circuit 19 and the like can be formed on the first surface 101) of the first substrate.
  • a part of the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 may be applied to the two-layer conductive wiring structure of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 via the lower insulating layer 41. it can.
  • the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 include loop antenna pairs in which the winding directions are opposite to each other and the number of turns is two or more.
  • the black matrix 3 can be formed of, for example, a colored resin in which a black color material is dispersed. Alternatively, the black matrix 3 may be formed using a metal oxide or metal oxynitride having a low reflectance.
  • the black color material carbon, carbon nanotubes, carbon nanohorns, or a mixture of a plurality of organic pigments can be applied. For example, carbon is used at a ratio of 51% by mass or more with respect to the total amount of the color material, that is, as the main color material.
  • an organic pigment such as blue or red can be added to the black color material.
  • neutral black and low reflectance can be obtained by adjusting the concentration of carbon contained in the photosensitive black coating liquid as a starting material (lowering the carbon concentration).
  • the reflectance of visible light at the interface between the black matrix 3 and the first transparent substrate 1 such as glass is suppressed to about 3% or less, and high visibility can be obtained.
  • FIG. 4 is a plan view showing the array substrate 200 constituting the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • the third antenna unit 13, the fourth antenna unit 14, the source signal switching circuit 26, the gate signal switching circuit 27, power Circuits such as a power transmission unit 28, a signal transmission / reception unit 29, and an FPC are provided on the second surface 201 of the second transparent substrate 2 in the array substrate 200.
  • the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14 include a loop antenna pair in which the winding directions are opposite to each other and the number of turns is two or more.
  • the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13 are arranged so as to overlap in a plan view (first superimposing portion 51). Moreover, the 2nd antenna unit 12 and the 4th antenna unit 14 are arrange
  • the first superimposing unit 51 has a touch sensing signal transmission / reception function
  • the second superimposing unit 52 has a power signal receiving function.
  • the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13 that form the first superimposing portion 51, and the second antenna unit 12 and the fourth antenna unit 14 that form the second superimposing portion 52 are disposed in the frame region 72. ing.
  • the structure of the first conductive wiring 21, the second conductive wiring 22, the fifth conductive wiring 55, the sixth conductive wiring 56, and the third conductive wiring 23 and the fourth conductive wiring 24 described later will be described.
  • the structure of the conductive wiring will be described as a representative with reference to the first conductive wiring 21.
  • the structure and constituent materials of the first conductive wiring 21 can be applied to the second conductive wiring 22, the third conductive wiring 23, the fourth conductive wiring 24, the fifth conductive wiring 55, and the sixth conductive wiring 56.
  • the black matrix 3 is formed on the first transparent substrate 1, the lower insulating layer 41 is formed on the black matrix 3, and the first conductive wiring 21 is formed on the lower insulating layer 41.
  • the first conductive wiring 21 has a configuration in which a copper alloy layer 8 (or a copper layer) is sandwiched between a first conductive metal oxide layer 7 and a second conductive metal oxide layer 9.
  • the film thickness of each of the first conductive metal oxide layer 7 and the second conductive metal oxide layer 9 can be selected from a range of 10 nm to 100 nm, for example.
  • the film thickness of the copper alloy layer 8 can be selected from the range of 50 nm to 500 nm, for example.
  • a vacuum film formation method such as sputtering.
  • a plating method is used in combination with the formation of the copper alloy layer 8, it may be formed thicker than the above film thickness.
  • Such a wiring structure can be applied not only to the first conductive wiring 21 formed on the first transparent substrate 1 but also to various wirings formed on the second transparent substrate 2. Further, a gate wiring 33 (see FIGS. 2 and 11) corresponding to the third conductive wiring 23, a source wiring 31 (see FIGS. 2 and 11) corresponding to the fourth conductive wiring 24, a common wiring (not shown), or the like.
  • the same wiring structure as that described above can also be employed.
  • a copper alloy layer having the same composition as the copper alloy layer 8 described above is sandwiched between metal oxide layers formed of the same material as the first conductive metal oxide layer 7 and the second conductive metal oxide layer 9. It is possible to apply a wired structure.
  • the copper alloy layer 8 includes a first element that is solid-dissolved in copper and a second element that has a lower electronegativity than copper and the first element.
  • the first element and the second element are elements having a specific resistance increase rate of 1 ⁇ cm / at% or less when added to copper.
  • the specific resistance of the copper alloy layer is in the range of 1.9 ⁇ cm to 6 ⁇ cm.
  • the element that dissolves in copper is, for example, stable to copper in the temperature range of ⁇ (minus) 40 ° C. to + (plus) 80 ° C., which is the use range of electronic devices including those for vehicles.
  • the substitutional solid solution is an element that can be obtained.
  • the amount of element (or a plurality of types) added to copper may be in a range where the electrical resistivity (synonymous with specific resistance) of the copper alloy does not exceed 6 ⁇ cm.
  • the matrix base material is copper
  • the metal having a wide solid solution region with respect to copper is gold (Au), nickel (Ni), zinc (Zn), gallium (Ga), palladium (Pd), manganese ( Mn) can be exemplified.
  • Aluminum (Al) is not wide but has a solid solution zone in copper.
  • Elements with low electrical resistivity are palladium (Pd), magnesium (Mg), beryllium (Be), gold (Au), calcium (Ca), cadmium (Cd), zinc (Zn), silver (Ag).
  • Pd palladium
  • Mg magnesium
  • Be beryllium
  • Au gold
  • Ca calcium
  • Ca cadmium
  • Zn zinc
  • silver Ag
  • Zinc and calcium can each be added as alloying elements to copper up to 5 at%.
  • the addition amount of calcium may be increased, the addition amount of zinc may be decreased, or the addition amounts of zinc and calcium may be increased or decreased.
  • the effects resulting from the addition of zinc and calcium to copper significant effects can be obtained at an addition amount of 0.2 at% or more.
  • the electrical resistivity of a copper alloy to which zinc and calcium are added in total of 0.4 at% with respect to pure copper is about 1.9 ⁇ cm. Therefore, the lower limit of the electrical resistivity of the copper alloy layer 8 according to the embodiment of the present invention is 1.9 ⁇ cm.
  • the addition amount is at least 5 at% or less.
  • Zinc has a solid solution region of at least 30 at% with respect to copper at a temperature of 100 ° C. or lower. Zinc has a solid solution with copper and has the effect of suppressing copper movement in copper grains (crystal grains) and suppressing copper diffusion.
  • Electronegativity is a relative measure of the strength with which atoms (elements) attract electrons. Elements with a smaller value tend to be cations.
  • the electronegativity of copper is 1.9.
  • the electronegativity of oxygen is 3.5.
  • Elements having a low electronegativity include alkaline earth elements, titanium group elements, chromium group elements, and the like. Although the electronegativity of alkali elements is small, the diffusion of copper is increased when alkali elements and moisture are present near copper. For this reason, alkali elements such as sodium and potassium cannot be used as copper alloy elements.
  • Calcium electronegativity is as low as 1.0.
  • calcium is used as an alloying element for copper, calcium is oxidized prior to copper during heat treatment or the like to form calcium oxide, and copper diffusion can be suppressed.
  • calcium oxide is selectively applied to the exposed surface of the copper alloy layer that is not covered with the conductive metal oxide layer or to the interface between the copper alloy layer and the conductive metal oxide layer. Can be formed.
  • the formation of calcium oxide on the exposed surface of the copper alloy layer not covered with the conductive metal oxide layer contributes to suppression of copper diffusion and improvement of reliability.
  • the conductivity of the conductive wiring and the copper alloy layer according to the embodiment of the present invention is improved by annealing such as heat treatment.
  • the electronegativity described above is indicated by the value of Pauling's electronegativity.
  • the second element is oxidized prior to copper and the first element to form an oxide by a heat treatment step of the conductive wiring.
  • the “first element” may have an electronegativity smaller than that of copper.
  • the “second element” may have a solid solution region in copper.
  • the element with the lower electronegativity is selected from the two or more elements. “Second element”.
  • the first element is zinc and the second element is calcium.
  • the copper alloy layer 8 uses a copper alloy in which calcium is 2 at%, zinc is 0.5 at%, and the balance is copper.
  • the electrical resistivity of the copper alloy layer 8 is 2.6 ⁇ cm.
  • the electrical resistivity of the copper alloy layer 8 may vary around ⁇ 30% depending on the film forming method of the copper alloy layer 8 and annealing conditions.
  • the copper alloy layer is oxidized (forms CuO and copper oxide) by heat treatment during film formation, and further by heat treatment after film formation. Resistance value gets worse.
  • the grain of the copper alloy becomes too large as copper oxide is formed. For this reason, a coarse grain boundary (crystal grain boundary) having a gap is formed, and the surface of the copper alloy layer becomes rough, which may deteriorate the resistance value.
  • the electrical resistivity is often improved by heat treatment (annealing).
  • the surface oxidation of the copper alloy layer 8 is suppressed by covering the copper alloy layer 8 with the conductive metal oxide.
  • the grain of the copper alloy layer 8 is not excessively coarsened due to the restriction (anchoring) by the conductive metal oxide layer formed on the front surface and the back surface of the copper alloy layer 8. Does not become rough.
  • the copper alloy layer 8 to which the alloying elements constituting the copper alloy layer 8 are added at a low concentration for example, around 0.2 at%), the crystal grains (grains) are difficult to increase, and the grain boundaries are coarsened. Carrier scattering (deterioration of electrical resistivity) due to dally can be suppressed.
  • the case where the specific resistance increase rate of the alloy element added to copper is an element of 1 ⁇ cm / at% or less, and the copper alloy layer 8 is the first conductivity.
  • the copper alloy layer 8 is the first conductivity.
  • This embodiment is completely different from the case where the copper alloy layer is exposed to the air atmosphere, nitrogen atmosphere, oxygen atmosphere, hydrogen atmosphere, etc., and is regulated by the conductive metal oxide layer formed on the front and back surfaces of the copper alloy layer. By (anchoring), recrystallization by dense grains in the copper alloy layer proceeds, and the resistance of the copper alloy layer is easily reduced.
  • calcium oxide may be formed on the side surface of the copper alloy layer 8. Calcium oxide is often formed by low-temperature annealing or heat treatment described later. By the formation of calcium oxide at the surface of the copper alloy layer 8 or at the interface with the conductive metal oxide layer, copper diffusion is suppressed, contributing to improved reliability.
  • the copper alloy layer containing a large amount of oxygen may cause voids in the copper alloy layer due to the presence of water or alkali, for example, and may reduce the reliability of the copper alloy layer.
  • the three layers of the first conductive metal oxide layer, the copper alloy layer, and the second conductive metal oxide layer are continuously formed at a substrate temperature of, for example, room temperature (25 ° C.) to less than 200 ° C.
  • a subsequent step after forming the pattern of the channel layer for example, low temperature annealing at 200 ° C. to 300 ° C. is performed.
  • high temperature annealing exceeding 300 ° C. and up to 600 ° C. may be performed.
  • the copper alloy layer according to the embodiment of the present invention is a Cu—Ca alloy-based alloy.
  • calcium hardly dissolves in copper.
  • a sputtering target that is a starting material of a copper alloy layer, it is easily dispersed in the sputtering target as a precipitate such as Cu 5 Ca.
  • a Cu—Ca—Zn alloy calcium is hardly dissolved in copper.
  • the conductive metal oxide layer sandwiching the copper alloy layer is improved adhesion to the copper alloy thin film, improved ohmic contact in electrical mounting, improved scratch resistance, prevention of copper migration, It has functions such as improvement of reliability due to a laminated structure of a copper alloy layer and a conductive metal oxide layer.
  • the structures of the metal oxide layer and the sixth conductive metal oxide layer will be described.
  • the first to sixth conductive metal oxide layers are simply referred to as conductive metal oxide layers.
  • a material for the conductive metal oxide layer for example, a composite oxide containing two or more metal oxides selected from indium oxide, zinc oxide, antimony oxide, gallium oxide, and tin oxide can be employed.
  • the amount of indium (In) contained in the conductive metal oxide layer needs to be greater than 80 at%.
  • the amount of indium (In) is preferably greater than 80 at%. More preferably, the amount of indium (In) is greater than 90 at%.
  • the amount of indium (In) is less than 80 at%, the specific resistance of the conductive metal oxide layer to be formed increases, which is not preferable. If the amount of zinc (Zn) exceeds 20 at%, the alkali resistance of the conductive metal oxide (mixed oxide) decreases, which is not preferable.
  • Antimony oxide can be added to the conductive metal oxide layer because metal antimony hardly forms a solid solution region with copper and suppresses diffusion of copper in a laminated structure.
  • a small amount of other elements such as titanium, zirconium, magnesium, aluminum, and germanium can be added to the mixed oxide.
  • the copper layer or the copper alloy layer has low adhesion to a transparent resin or a glass substrate (applied to the first transparent substrate and the second transparent substrate). For this reason, when a copper layer or a copper alloy layer is applied to a display device substrate as it is, it is difficult to realize a practical display device substrate.
  • the above-described composite oxide has sufficient adhesion to a black matrix, a transparent resin, a glass substrate, and the like, and also has sufficient adhesion to a copper layer or a copper alloy layer. For this reason, when a copper layer or a copper alloy layer using the complex oxide is applied to a display device substrate, a practical display device substrate can be realized.
  • Copper, copper alloys, silver, silver alloys, or their oxides and nitrides generally do not have sufficient adhesion to transparent substrates such as glass, black matrix BM, and the like. Therefore, if the conductive metal oxide layer is not provided, peeling may occur at the interface between the conductive wiring and a transparent substrate such as glass, or at the interface between the conductive wiring and the insulating layer formed of black matrix or SiO 2. There is sex.
  • the display device substrate In the display device substrate in which the conductive metal oxide layer is not formed as the underlying layer of the conductive wiring, in addition to the defect due to peeling, the display device substrate Failure due to electrostatic breakdown may occur in the conductive wiring during the manufacturing process, which is not practical.
  • Static electricity is accumulated in the wiring pattern by post-processing such as stacking the color filter on the substrate, the step of bonding the display device substrate and the array substrate, or the cleaning step. This is a phenomenon that causes pattern chipping or disconnection.
  • non-conductive copper oxide may be formed over time on the surface of the copper layer or copper alloy layer, making electrical contact difficult.
  • a composite oxide layer such as indium oxide, zinc oxide, antimony oxide, gallium oxide, and tin oxide can realize a stable ohmic contact. When such a composite oxide is used, conduction transition ( Electrical mounting can be easily performed via a transfer) or contact hole.
  • FIG. 6 is an enlarged partial plan view showing the first antenna unit formed on the display device substrate 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an overlap between the first antenna unit 11 formed on the display device substrate 100 and the third antenna unit 13 formed on the array substrate 200.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the generation of eddy currents when a loop antenna is surrounded by a conductor.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view partially showing active elements formed on the display device substrate 100.
  • the structure of the first antenna unit 11 will be described as a representative of the first antenna unit 11, the second antenna unit 12, the third antenna unit 13, and the fourth antenna unit 14. A similar structure can be adopted in the unit. In the following description, it may be simply referred to as “antenna unit”.
  • the “antenna unit” in the present invention means a configuration in which one or more antennas are arranged on a substrate for the purpose of transmitting / receiving a touch sensing signal, receiving power and feeding power.
  • a configuration of the antenna unit when the antenna is a loop (coil formed in the same plane, spiral pattern) shape, a configuration in which two antennas wound in opposite directions are adjacent to each other is used for communication. It is preferable from the viewpoint of ensuring stability. It is also possible to use two or more antennas wound alternately in opposite directions, and select and use one set of antennas.
  • the first antenna unit 11 of the display device substrate 100 and the third antenna unit 13 of the array substrate 200 have the same loop antenna shape in plan view, are aligned and overlap (first Superimposing unit 51).
  • the second antenna unit 12 of the display device substrate 100 and the fourth antenna unit 14 of the array substrate 200 have the same loop antenna shape in plan view, are aligned in position, and overlap (second superimposing portion 52). .
  • the line width of the conductive wiring forming the antenna must be a thin line width of, for example, 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and the antenna unit needs to be accommodated in the narrow frame region 72. Therefore, the position accuracy of the antenna is preferably within ⁇ 3 ⁇ m. When the accuracy of position alignment is increased, it is possible to efficiently transmit and receive signals. By connecting two or more loop antennas in parallel, it is possible to reduce the size of the antenna and increase the speed of contactless data transfer.
  • capacitors for forming a resonance circuit between each of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 and each of the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14 are shown. The illustration of other parts is omitted.
  • a conductive wiring having a three-layer structure in which the copper alloy layer described above is sandwiched between conductive metal oxide layers can be used.
  • the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 can be formed in the same layer and in the same process as the first conductive wiring 21.
  • the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14 can be formed in the same layer and in the same process as the third conductive wiring 23 (or the fourth conductive wiring 24).
  • Each of the first antenna unit 11, the second antenna unit 12, the third antenna unit 13, and the fourth antenna unit 14 is composed of a pair of reversely wound loop antennas. Since the direction of magnetic field generation of the reverse-wound loop antenna is reversed, stable transmission and reception with less noise can be achieved. In other words, the reverse-wound loop antenna can obtain an external magnetic field shielding effect by forming magnetic fields in different directions, and the influence of external noise can be reduced.
  • the number of windings of the loop antenna is preferably 2 or more, or 3 or more.
  • the number of windings can be 3 or more and 20 or less.
  • the number of windings in the first embodiment was three.
  • the planar view shape of the loop antenna having two or more turns becomes a curve that approaches the center as it turns on the same plane.
  • a typical example is an Archimedean spiral in which the distance between the lines is approximately equal.
  • a loop antenna represented by RFID requires the following three points in order to obtain a long communication distance.
  • A Increasing the number of turns
  • b For example, securing a large antenna diameter such as a card size on the assumption of a frequency such as 13.56 MHz
  • c Ensuring the conductivity of the conductive wiring, etc. Is based on the average value of the major axis and the minor axis in plan view of the antenna.
  • the communication distance of the loop antenna according to the embodiment of the present invention is the thickness of the sealing layer used for the organic EL layer or the thickness of the liquid crystal layer, and may be a short distance of about 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, for example. The above limitations are almost eliminated.
  • the communication distance of the loop antenna according to the embodiment of the present invention may be a short distance of about 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, unlike a general RFID, the influence of noise on a driving circuit such as a liquid crystal layer is extremely small. Can be small.
  • the far-field radiation intensity of the loop antenna according to the embodiment of the present invention is small, and is hardly subject to legal restrictions on the resonance frequency of a normal antenna.
  • a frequency convenient for touch sensing can be selected as n times the touch sensing driving frequency (n is an integer of 1 or more).
  • n is an integer of 1 or more.
  • the antenna units 11, 12, 13, and 14 were planarly surrounded by 25B.
  • W electrically closed shape
  • the conductor patterns 25A and 25B it is preferable not to surround the antenna unit with an annular conductive pattern, but to partially surround the antenna unit (loop antenna) with a substantially U-shaped conductive pattern.
  • the conductor patterns 25A and 25B are preferably grounded to the housing or the like of the display device.
  • a configuration in which a copper layer or a copper alloy layer is sandwiched between the first conductive metal oxide layer and the second conductive metal oxide layer is preferable.
  • each of the antenna units 11, 12, 13, and 14 can be a pair of antennas in a plan view and a reverse winding direction.
  • Reverse winding can be defined as a winding direction in which the loop antennas 164 and 165 in the upper and lower arrangements (or left and right arrangements) shown in FIG.
  • the touch drive signal is received from the CPU or the touch signal transmission / reception control part 20 is sent from the touch detection switching circuit 19.
  • the touch detection signal output after that is transmitted.
  • the touch drive signal drives the touch drive switching circuit 18 via the touch drive control unit 17.
  • the first superimposing unit 51 of the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13 has a touch sensing signal transmission / reception function.
  • the second antenna unit 12 receives power generated by the generation of electromagnetic waves having a resonance frequency from the fourth antenna unit 14. To do.
  • the second superimposing unit 52 of the second antenna unit 12 and the fourth antenna unit 14 has a power signal receiving function. Note that the role of the overlapping portion of the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13 and the role of the overlapping portion of the second antenna unit 12 and the fourth antenna unit 14 can be interchanged.
  • the black matrix 3 is formed on the first transparent substrate 1, the lower insulating layer 41 is formed on the black matrix 3, and the first antenna unit 11 and the second antenna unit are formed on the lower insulating layer 41. 12 is formed.
  • the first conductive wiring 21, the fifth conductive wiring 55, the first antenna unit 11, and the second antenna unit 12 are formed on the lower insulating layer 41.
  • the first conductive wiring 21, the fifth conductive wiring 55, the first antenna unit 11, and the second antenna unit 12 are located in the same layer.
  • Layer is formed, and the conductive layer having a three-layer structure is patterned by a well-known photolithography technique, whereby the first conductive wiring 21, the fifth conductive wiring 55, the first antenna unit 11, and the second conductive layer are patterned.
  • Each pattern of the antenna unit 12 is formed.
  • “located in the same layer” means that after a conductive layer having a three-layer structure is formed on a substrate, each wiring layer (conductive wiring, antenna unit) is arranged as the same layer by patterning. This means that wirings, antennas, and the like are provided in the same layer with the same layer configuration and the same material.
  • Each of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 formed of conductive wirings (first conductive wirings 21) having the same layer configuration is connected to different conductive wirings (second wirings) via first connection pads 60 and 61. It is electrically connected to the conductive wiring 22).
  • the gate electrode 54 (gate wiring, see FIG. 10) constituting the first active element 38 is in the same layer as the conductive wiring (first conductive wiring) having the same layer configuration.
  • the source wiring 53 and the source electrode 58 that are configured are located in the same layer as the second conductive wiring 22.
  • the first touch sensing wiring unit is formed of a fifth conductive wiring 55 located in the same layer as the first conductive wiring
  • the second touch sensing wiring unit is formed of a sixth conductive wiring 56.
  • the two-layer wiring of the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 is used for the antenna and the active element.
  • the touch drive switching circuit 18 and the gate signal switching circuit 27 described later include an active element (thin film transistor) and a two-layer wiring of a first conductive wiring and a second conductive wiring. Details are omitted.
  • 30 includes a first active element 38 as a switching element.
  • the first active element 38 has a bottom gate structure and is formed in the frame region 72 of the first transparent substrate 1.
  • the first active element 38 is formed on the first surface 101 of the first transparent substrate 1 via the black matrix 3 and the lower insulating layer 41.
  • the first active element 38 may be formed on the lower insulating layer 41 without the underlying black matrix 3.
  • the gate electrode 54 is formed of a conductive wiring having the same configuration as the first conductive wiring 21, and is formed in the same process as the first conductive wiring 21.
  • a gate insulating layer 42 first substrate side insulating layer
  • a channel layer 59 channel layer 59
  • a drain electrode 57 drain electrode 57
  • a source electrode 58 source electrode 58
  • Capacitors necessary for the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 can be formed when the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 are formed.
  • the conductive layers having the same configuration as the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 and located in the same layer are patterned so as to have a desired size above and below the first substrate-side insulating layer 42.
  • a capacitor can be formed.
  • the channel layer 35 constituting the first active element 38 is made of an oxide semiconductor.
  • the oxide semiconductor contains at least indium oxide and gallium oxide, for example. Further, the oxide semiconductor contains one or more of antimony oxide, bismuth oxide, and zinc oxide. Such an oxide semiconductor can be crystallized and stabilized in semiconductor properties by low temperature annealing at 200 ° C. to 350 ° C. as described above. Such a low-temperature process improves compatibility with resin substrates such as color filters based on organic resins and organic pigments, and polyimide resins and aramid resins. For example, a black matrix in which carbon is dispersed in a resin is formed over a substrate, and an active element using an oxide semiconductor as a channel layer may be formed. Even in this case, the black matrix can be subjected to low-temperature annealing in the range of 200 ° C. to 300 ° C. with heat resistance, and there is an advantage that the reliability of the oxide semiconductor can be improved.
  • An oxide semiconductor can be improved in carrier mobility and reliability by being changed from amorphous to crystalline.
  • the melting point as an oxide of indium oxide or gallium oxide is high.
  • Antimony oxide (Sb 2 O 3 ) and bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) have a melting point of 1000 ° C. or lower, and the oxide has a low melting point.
  • the effect of antimony oxide having a low melting point causes crystallization of the composite oxide.
  • the temperature can be lowered.
  • an oxide semiconductor that can be easily crystallized from an amorphous state to a microcrystalline state can be provided.
  • An oxide semiconductor can improve carrier mobility by increasing its crystallinity.
  • a microcrystalline oxide semiconductor film is an oxide semiconductor film in which crystal grains of at least 1 nm to about 3 nm or larger than 3 nm can be observed by an observation method such as TEM.
  • a complex oxide rich in zinc oxide, gallium oxide, or antimony oxide can be used.
  • a complex oxide rich in zinc oxide, gallium oxide, or antimony oxide can be used.
  • a complex oxide rich in zinc oxide, gallium oxide, or antimony oxide can be used.
  • the In content may be further increased.
  • Sn may be added to the above complex oxide.
  • a composite oxide including a quaternary composition including In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , Sb 2 O 3 , and SnO 2 is obtained, or In 2 O 3 , Sb 2 O 3 , and A composite oxide containing a ternary composition containing SnO 2 is obtained, and the carrier concentration can be adjusted.
  • SnO 2 having a different valence from In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , Sb 2 O 3 , and Bi 2 O 3 serves as a carrier dopant.
  • An active element (thin film transistor) using an oxide semiconductor as a channel layer has an extremely high electrical breakdown voltage. It can withstand voltage fluctuations caused by noise between the third antenna unit and the fourth antenna unit, and further, voltage fluctuations caused by noise picked up by the touch wiring from the outside, and active using an oxide semiconductor as a channel layer Circuit formation related to touch sensing with an element (thin film transistor) is extremely preferable.
  • An n-type thin film transistor (active element) can be provided by using these oxide semiconductors as a channel layer and using a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode to which the conductive wiring according to the embodiment of the present invention is applied.
  • a p-type thin film transistor can be provided by making the channel layer p-type.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view partially showing the second active element 48 formed on the array substrate 200.
  • the second active element 48 has a bottom gate structure and includes a gate electrode 33 (gate wiring), a source wiring 31, a source electrode 32, a channel layer 35, and a drain electrode 37.
  • the gate wiring and the source wiring are electrically connected to the second active element 48.
  • the drain electrode 37 of the second active element 48 is electrically connected to the pixel electrode 49 through the contact hole 90 and drives the liquid crystal layer 4.
  • active elements having the same configuration as the second active element 48 are also formed in the frame region of the array substrate 200.
  • the gate signal switching circuit 27, the power transmission unit 28, and the signal transmission / reception unit 29 are configured.
  • the power transmission unit 28 drives the fourth antenna unit 14 and transmits power to the second antenna unit 12.
  • the signal transmission / reception unit 29 drives the third antenna unit 13 and transmits / receives a touch signal between the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13.
  • a frame with a light-shielding black matrix outside the effective display area.
  • the power sources of the source signal switching circuit 26, the gate signal switching circuit 27, the power transmission unit 28, and the signal transmission / reception unit 29 formed in the frame region of the array substrate 200 are a battery (not shown) via the FPC, Or it connects with external power supplies, such as 100V, via an adapter.
  • All of the touch sensing wirings included in the first touch sensing wiring unit and the second touch sensing wiring unit may not be used for touch sensing. Thinning driving may be performed. A case where the touch sensing wiring is driven to be thinned will be described.
  • all touch sensing wires are divided into a plurality of groups. The number of groups is less than the number of all touch sensing wires. Assume that the number of wires constituting one group is, for example, six.
  • out of all the wirings (the number of wirings is six), for example, two wirings are selected (the number smaller than the number of all the wirings, two ⁇ 6).
  • touch sensing is performed using two selected wirings, and the potentials of the remaining four wirings are set to floating potentials. Touch sensing can be performed for each group in which the function of touch sensing is defined.
  • the area and capacity of the pointer that is in contact with or close to each other differs depending on whether the pointer used for touching is a finger or a pen.
  • the number of wires to be thinned out can be adjusted by such a large pointer.
  • a pointer with a thin tip such as a pen or a needle tip can use a high-density touch sensing wiring matrix by reducing the number of thinning lines.
  • touch sensing can be performed as a high-density touch sensing wiring. By thinning driving, power consumption related to touch sensing can be reduced.
  • Touch sensing drive and liquid crystal drive can be performed in a time-sharing manner.
  • the frequency of touch driving may be adjusted according to the required speed of touch input.
  • the touch drive frequency can be higher than the liquid crystal drive frequency.
  • the timing at which a pointer such as a finger contacts or approaches the surface on the viewer side of the display device is irregular and short, so it is desirable that the touch drive frequency be high.
  • the resistance element can be formed by forming a conductive metal oxide layer or an oxide semiconductor film in a desired pattern. Further, after a matrix of thin film transistors (active elements) having a polysilicon semiconductor as a channel layer is formed on the array substrate 200, a through hole is formed in the insulating layer, and an oxide semiconductor is formed as the channel layer through the through hole. A matrix of used thin film transistors (active elements) can be stacked.
  • An inverter circuit or SRAM can be configured by a known technique using a resistance element or an n-type thin film transistor.
  • logic circuits such as a ROM circuit, a NAND circuit, a NOR circuit, a flip-flop, and a shift register can be formed. Since an oxide semiconductor has extremely small leakage current, a circuit with low power consumption can be formed. Further, since it has a memory property (voltage holding property) that is not found in a silicon semiconductor, a good memory element can be provided.
  • the array substrate 200 has a stacked structure in which a matrix of active elements using a polysilicon semiconductor as a channel layer is formed as a first layer, and a matrix of active elements using an oxide semiconductor as a channel layer is formed as a second layer.
  • the memory and the logic circuit can be formed.
  • the channel layer may be formed of a polysilicon semiconductor or an amorphous silicon semiconductor.
  • FIG. 12 is a sectional view partially showing a display device DSP2 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view partially showing an array substrate constituting the display device DSP2 according to the second embodiment of the present invention, and is an explanatory view of active elements and organic EL light emitting layers formed on the array substrate.
  • FIG. 14 is a perspective view showing the overlap of the first antenna unit formed on the display device substrate constituting the display device DSP2 according to the second embodiment of the present invention and the third antenna unit formed on the array substrate. .
  • the display device DSP2 is an organic electroluminescence (hereinafter, organic EL) display in which the first transparent substrate 1 and the second transparent substrate 2 are bonded together via a transparent resin layer 97 that is an adhesive layer.
  • the display functional layer is the light emitting layer 92 (organic EL layer) and the hole injection layer 91
  • the second active element is a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor), and the light emitting layer. 92 is driven. Since the structure of the display device DSP2 in plan view is the same as that of the first embodiment, illustration is omitted. Similar to the first embodiment, a color filter such as a red filter, a green filter, or a blue filter may be disposed in the pixel opening 10.
  • the black matrix 3 is not formed in the frame region of the first transparent substrate 1 in the display device substrate 100, and an active element (not shown) or the like is used, and a circuit such as the touch drive switching circuit 18 or the like is formed on the lower insulating layer 41. Is formed. Such circuit formation is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the first surface 101 of the first transparent substrate 1 has a first touch sensing wiring unit including a fifth conductive wiring 55 in the X direction (first direction) and a sixth conductive wiring 56 in the Y direction (second direction). And a second touch sensing wiring unit. Similar to the first embodiment, these touch sensing wiring units include a first active element 38, a first conductive wiring 21, and a second conductive wiring 22 as components of a circuit that controls touch sensing.
  • the first conductive wiring 21 and the fifth conductive wiring 55 have the same conductive wiring structure and are formed as the same layer.
  • the second conductive wiring 22 and the sixth conductive wiring 56 have the same conductive wiring structure and are formed as the same layer.
  • a first antenna unit 11 and a second antenna unit 12 are disposed on the first surface 101 of the first transparent substrate 1 at the back of the touch drive switching circuit.
  • the organic EL drive switching circuit, the third antenna unit 13, and the fourth antenna unit 14 not shown in FIG. 12 are arranged on the surface of the substrate 2 facing the first transparent substrate 1.
  • the number of windings of the loop antennas constituting the first antenna unit 11, the second antenna unit 12, the third antenna unit 13, and the fourth antenna unit 14 is all five.
  • substantially U-shaped conductor patterns 25A and 25B were formed on three sides of each antenna unit.
  • the first antenna unit 11 of the display device substrate 100 and the third antenna unit 13 of the array substrate 200 have the same loop antenna shape in plan view, are aligned in position, and overlap (first overlapping unit 51).
  • the second antenna unit 12 of the display device substrate 100 and the fourth antenna unit 14 of the array substrate 200 have the same loop antenna shape in plan view, are aligned in position, and overlap (second superimposing portion 52). .
  • the line width of the conductive wiring forming the antenna was 6 ⁇ m, and the positional accuracy (alignment accuracy) was within ⁇ 2 ⁇ m. Similar to the first embodiment, these conductive wirings have a three-layer structure in which a copper alloy layer is sandwiched between conductive metal oxide layers.
  • the overlapping portion (first overlapping portion 51) of the first antenna unit 11 and the third antenna unit 13 receives, for example, a touch drive signal from the CPU or the touch detection switching circuit 19.
  • the touch detection signal output via the touch signal transmission / reception control unit 20 is transmitted.
  • the touch drive signal drives the touch drive switching circuit 18 via the touch drive control unit 17.
  • the overlapping portion (second overlapping portion 52) between the second antenna unit 12 and the fourth antenna unit 14 for example, the second antenna unit 12 receives power generated by the generation of electromagnetic waves having a resonance frequency from the fourth antenna unit 14. To do.
  • the power receiving unit 15 smoothes and constants the received voltage and outputs it to the power supply control unit 16 as a touch drive voltage.
  • the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 have the same configuration as the first conductive wiring 21 and are located in the same layer.
  • First connection pads 60 and 61 are provided inside each of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12.
  • First connection pads 60 and 61 are formed inside each of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12.
  • Each of the first antenna unit 11 and the second antenna unit 12 has a second conductive wiring through a through hole provided in the insulating layer 42 (first substrate side insulating layer) on the first connection pads 60 and 61. 22 is connected to a part.
  • the first conductive wiring 21 and the second conductive wiring 22 constitute a two-layer conductive wiring structure with an insulating layer 42 (first substrate side insulating layer) interposed therebetween.
  • the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14 have the same configuration as the third conductive wiring 23 and are located in the same layer.
  • Second connection pads 62 and 63 are provided inside each of the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14.
  • Second connection pads 62 and 63 are formed inside each of the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14.
  • Each of the third antenna unit 13 and the fourth antenna unit 14 is connected to a fourth conductive wiring through a through hole provided in the insulating layer 113 (second substrate side insulating layer) on the second connection pads 62 and 63. 24 is connected to a part.
  • the third conductive wiring 23 and the fourth conductive wiring 24 form a two-layer wiring structure with an insulating layer interposed.
  • the substrate of the array substrate 300 need not be limited to a transparent substrate.
  • a transparent substrate for example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a semiconductor substrate such as silicon, silicon carbide, or silicon germanium, or a plastic substrate may be used.
  • a reflective display device can be configured by using a transparent substrate such as a glass substrate as the substrate of the display device substrate 100 and using a silicon substrate as the substrate of the array substrate 300.
  • a planarizing layer 96 formed on the upper insulating layer 112 is sequentially stacked on the substrate 2.
  • the channel layer 65 is formed of an oxide semiconductor.
  • a contact hole 93 is formed in the planarizing layer 96 at a position corresponding to the drain electrode 66 of the active element 68.
  • a bank 94 is formed on the planarizing layer 96 at a position corresponding to the channel layer 65. In a region between the banks 94 adjacent to each other in the cross-sectional view, that is, in a region surrounded by the banks 94 in the plan view, the upper surface of the planarization layer 96, the inside of the contact hole 93, and the drain electrode 66 are covered.
  • a lower electrode 88 (pixel electrode) is formed on the substrate.
  • the lower electrode 88 may not be formed on the upper surface of the bank 94. Further, a hole injection layer 91 is formed so as to cover the lower electrode 88, the bank 94, and the planarization layer 96. On the hole injection layer 91, a light emitting layer 92, an upper electrode 87, and a sealing layer 109 are sequentially stacked. As will be described later, the lower electrode 88 has a configuration in which a silver or silver alloy layer is sandwiched between conductive metal oxide layers.
  • the upper electrode 87 is, for example, a transparent conductive film in which a silver alloy layer having a thickness of 11 nm is sandwiched between complex oxides having a thickness of 40 nm.
  • the lower electrode 88 has a structure in which a silver alloy layer having a thickness of 250 nm is sandwiched between complex oxides having a thickness of 30 nm.
  • the composite oxide layer is applied to the conductive metal oxide layer, and the film thickness of the silver alloy layer is set, for example, in the range of 9 nm to 15 nm, and the silver alloy layer is sandwiched between the conductive metal oxide layers. It is preferable to use a three-layer structure. In this case, a transparent conductive film having a high transmittance can be realized.
  • the composite oxide layer is applied to the conductive metal oxide layer, and the film thickness of the silver alloy layer is set within a range of, for example, 100 nm to 250 nm, or 300 nm or more.
  • a three-layer structure in which a silver alloy layer is sandwiched between physical layers may be adopted. In this case, a reflective electrode having a high reflectance with respect to visible light can be realized.
  • an organic resin such as an acrylic resin, a polyimide resin, or a novolac phenol resin can be used.
  • the bank 94 may be further laminated with an inorganic material such as silicon oxide or silicon oxynitride.
  • an acrylic resin, a polyimide resin, a benzocyclobutene resin, a polyamide resin, or the like may be used.
  • a low dielectric constant material (low-k material) can also be used.
  • any of the planarization layer 96, the sealing layer 109, and the substrate may have a light scattering function. Alternatively, a light scattering layer may be formed above the substrate.
  • FIG. 13 is an enlarged view partially showing a display device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an example of a structure of a thin film transistor (TFT) having a top gate structure used as the active element 68 connected to the pixel electrode.
  • TFT thin film transistor
  • the active element 68 includes a channel layer 65, a drain electrode 66 connected to one end of the channel layer 65 (first end, the left end of the channel layer 65 in FIG. 13), and the other end (second end, FIG. 13 is connected to the right end of the channel layer 65) and a gate electrode 95 disposed to face the channel layer 65 with the insulating layer 113 interposed therebetween.
  • the channel layer 65 is made of an oxide semiconductor and is in contact with the gate insulating layer.
  • the active element 68 drives the light emitting layer.
  • FIG. 13 shows a structure in which the channel layer 65, the drain electrode 66, and the source electrode 64 constituting the active element 68 are formed on the lower insulating layer 114, but the present invention is not limited to such a structure.
  • the active element 68 may be formed directly on the substrate without providing the lower insulating layer 114.
  • a bottom-gate thin film transistor may be used.
  • the source wiring 67, the source electrode 64, and the drain electrode 66 are formed using a part of the third conductive wiring 23.
  • the source wiring 67, the source electrode 64, the drain electrode 66, and the third conductive wiring 23 are located in the same layer.
  • the gate wiring 69 and the gate electrode 95 are formed using the fourth conductive wiring 24.
  • the gate wiring 69, the gate electrode 95, and the fourth conductive wiring 24 are located in the same layer.
  • each of the third conductive wiring 23 and the fourth conductive wiring 24 has a three-layer configuration in which a copper layer or a copper alloy layer is sandwiched between conductive metal oxide layers.
  • the insulating layer 113 (second substrate side insulating layer) located below the gate electrode 95 may be an insulating layer having the same width as the gate electrode 95.
  • dry etching using the gate electrode 95 as a mask is performed, and the insulating layer 113 around the gate electrode 95 is removed.
  • an insulating layer having the same width as the gate electrode 95 can be formed.
  • a technique for processing an insulating layer by dry etching using the gate electrode 95 as a mask is generally called self-alignment.
  • An oxide semiconductor was used.
  • the display device according to the above-described embodiment can be applied in various ways.
  • Electronic devices to which the display device according to the above-described embodiments can be applied include mobile phones, portable game devices, portable information terminals, personal computers, electronic books, video cameras, digital still cameras, head mounted displays, navigation systems, sound Examples include playback devices (car audio, digital audio player, etc.), copiers, facsimiles, printers, printer multifunction devices, vending machines, automatic teller machines (ATMs), personal authentication devices, optical communication devices, and the like.
  • ATMs automatic teller machines

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Abstract

本発明の表示装置は、第1面を有する第1基板と、前記第1面に対向する第2面を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置する表示機能層とを備える。前記第1基板の前記第1面上には、少なくとも、有効表示領域と前記有効表示領域を囲む額縁領域とを具備するブラックマトリクスと、第1導電配線と、第2導電配線と、複数の第1アクティブ素子と、第1アンテナユニットと、第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットと、第2タッチセンシング配線ユニットとが設けられている。前記第2基板の前記第2面上には、少なくとも、第3導電配線と、第4導電配線と、前記表示機能層を駆動する複数の第2アクティブ素子と、前記第2アクティブ素子に電気的に接続されるゲート配線及びソース配線と、第3アンテナユニットと、第4アンテナユニットとが設けられている。前記第1アンテナユニットと前記第3アンテナユニットとが重なる第1重畳部は、タッチセンシング信号の送受信機能を有する。前記第2アンテナユニットと前記第4アンテナユニットとの重なる第2重畳部は、電力信号の受給機能を有する。前記第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視において、前記第1重畳部及び前記第2重畳部は、前記額縁領域内に配置されている。

Description

表示装置及び表示装置基板
 本発明は、表示装置及び表示装置基板に係る。
 静電容量方式によるタッチセンシング機能を備えたスマートフォンやタブレット端末等、指やポインタで、直接、表示画面に入力できる表示装置が一般的になりつつある。タッチセンシング機能として、液晶や有機EL(有機エレクトロルミネセンス)等のディスプレイ表面にタッチパネルを貼り付けたオンセル方式や、液晶や有機ELの表示装置の内側にタッチセンシング機能を持たせたインセル方式が知られている。近年では、オンセル方式からインセル方式に移行しつつある。
 インセル方式の代表的な技術として、特許文献1に開示された技術が挙げられる。特許文献1の請求項1に示されるように、特定領域(第3領域)を横切る導電性経路が形成され、導電性経路は前記領域における回路素子を電気的にバイパスするように形成され、タッチスクリーンに用いられる第1の線セグメント及び第2の線セグメントが電気的に接続されている。このように、特許文献1では、極めて複雑な構成が採用されている。
 このような複雑な構成を採用せざるを得ない理由は、タッチスクリーンが形成される基板の同一面に、マトリクス状に配置されるトランジスタ、及び、これらトランジスタを駆動する複数のゲート線や複数のソース線が設けられているためである。ゆえに、タッチスクリーンに用いられる配線の一部は、バイパス等の配線構造により、ゲート線やソース線に対して電気的な接触を避ける必要がある。
 また、液晶等を駆動する薄膜トランジスタの形成面に一部のタッチ配線を形成する従来のインセル技術においては、タッチ配線の周囲に想定しにくい寄生容量が生じ、タッチセンシングのS/N比が低下してしまうことが懸念される。換言すれば、トランジスタ形成面に存在するX方向及びY方向に延線されるゲート配線やソース配線と、X方向及びY方向に略平行に延線されるタッチ配線との間に寄生容量が発生しやすい。
 寄生容量の発生は、上述したようにS/N比の低下を招き、十分なタッチセンシング解像度を得ることが難しくなる。例えば、タッチセンシング面積が大きい“指”と、タッチセンシング面積が小さいペンとを識別し難くなる。加えて、従来のインセル技術は十分な解像度が得られないため、指紋認証等の個人認証技術にタッチスクリーンを適用し難いという問題がある。したがって、指紋認証専門のデバイスを表示画面とは異なる場所に設ける必要がある。
 タッチ配線と、トランジスタを駆動するゲート線及びソース線との間に生じる寄生容量を少なくするためには、第1タッチセンシングユニット及び第2タッチセンシングユニットが形成される面と、ゲート線及びソース線が形成される面との間の空間的な距離を確保することが好ましい。このような空間的な距離が確保された構成が、特許文献2に開示されている。特許文献2の図12や図13に示されるように、タッチセンシング機能を備える表示基板22と、薄膜トランジスタを備えるアレイ基板23とは、液晶層24で空間的に隔てられている。特許文献2には、銅を主材とする合金層を用いてタッチ配線である金属層パターンを形成する技術が開示されている。
 特許文献2が開示する構成では、表示基板22に設けられた複数の金属層パターン(第1のタッチセンシング配線に相当)の端子部61と、表示基板22に設けられた複数の透明電極パターン(第2のタッチセンシング配線に相当)の端子部とが、アレイ基板の液晶シール部に位置する接続端子に導通されている。しかしながら、有効表示領域の拡大のためにアレイ基板の液晶シール部は狭額縁化されており、金属層パターン及び透明電極パターンの端子部を液晶シール部に導通することは極めて難しい。
 金属球や金ビーズ等の導電粒子を用いて上記端子部をアレイ基板の液晶シール部の接続端子に導通させる場合、数百あるいは数千を超える本数の微細な端子部を、厚み方向に均一に、液晶シール部の接続端子に導通させることは困難である。表示装置の端子部が存在する辺のみ、基板を延長させてFPC等のフレキシブルな回路基板を使って導通を得ることは可能であるが、このような導通構造では狭額縁は得られない。近年、表示装置の有効表示領域の周囲に設けられた遮光性の額縁領域の幅としては、5mm以下の狭い幅であることが要求されている。
 指によるタッチ入力の他、ペンによるタッチ入力、或いは、指紋認証を実現可能とするには、例えば、X方向及びY方向のそれぞれに延線される複数のタッチ配線の配線密度を高めた構造が必要となる。この場合、高精細の液晶表示装置と同程度、例えば、2100画素×3800画素といった画素数が必要になってくる。また、上記したようにペンによるタッチ入力が可能なタッチスクリーンを実現するためには、X方向及びY方向のそれぞれに延線される複数のタッチ配線の配線密度を高めた構造が必要となる。さらに、上述した狭額縁構造に適用できる構造も必要となる。
 特許文献3においては、可撓性基板である第1の基板は第1のアンテナを有し、可撓性基板である第3の基板は第2のアンテナを有し、第1のアンテナと第2のアンテナとが第3の基板を介して重なる構成が開示されている。第1の基板及び第2の基板は、画素部と対向電極との間に液晶を挟む構成を有する。特許文献3においては、第1の基板側にタッチセンシング機能を備えることは、開示されていない。タッチセンシング配線に対してソース配線やゲート配線を近接させた場合における寄生容量の発生やタッチセンシングに係るS/N比低下等の悪影響は開示されていない。
 特許文献4においては、パネルの外周部に配置され、パネルに近づく物体の座標位置を検出するループコイルと、物体の座標位置を検出するセンサマトリクスとが開示されている。特許文献3及び特許文献4には、額縁領域の幅に収まるアンテナユニットで、タッチセンシングに関わる信号や、タッチセンシング機能部に対して電力を供給する技術は開示されていない。銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する3層構成の導電配線の技術も開示されていない。特許文献3及び特許文献4には、第1タッチセンシング配線ユニットと第2タッチセンシング配線ユニットを表示装置全面の第1基板(対向基板)の一方の面にのみ、配設する構成も開示されていない。
 特許文献5には、基板210の一方の面に、タッチパネル駆動回路250を酸化物半導体のTFT回路で形成する技術が開示されている。また、特許文献5の[0070]、[0071]段落には、タッチパネルを構成する電極群とタッチパネル駆動回路250とが形成されたカラーフィルタ基板と、さらに対向電極260が積層されたインセル構造のタッチパネルが、実施例3として開示されている。
 しかしながら、タッチパネルやタッチパネル駆動回路に対してタッチ駆動電圧もしくは電力をどのような手段で供給するのかについては明記されていない。タッチ位置検出の信号がどの経路を通り、実際のタッチ位置の検出がどこで処理されるか明記されていない。特許文献5の[0074]段落から[0077]段落には、実施例4として、TFTガラス基板310にタッチパネル駆動回路250を形成する例が開示されている。特許文献5の実施例5では[0077]段落に、シール材に金ビーズ等を混入することで、CFガラス基板215とTFTガラス基板310との電気的な接続(導通の転移)が実現できるとされている。
 しかしながら、上述したようなペンによるタッチ入力を実現する高密度タッチ配線構造において、シール材に金ビーズ等を混入することにより、多数本のタッチ配線の導通の転移を安定して行うことができるか否かは明記されていない。特許文献5には、額縁領域の幅に収まるアンテナユニットで、タッチセンシングに関わる信号や、タッチセンシング機能部に対して電力を供給する技術は開示されていない。特許文献5には、銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する3層構成の導電配線の技術も開示されていない。
日本国特許第6016286号 日本国特許第6020571号 日本国特許第5917748号 日本国特許第4915232号 国際公開2014/042248号パンフレット
 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、指によるタッチ入力及びペンによるタッチ入力も可能な高い解像度を実現する表示装置及び表示装置基板を提供する。さらに、本発明は、タッチセンシング配線ユニットを備える基板と、液晶層や有機EL層等の表示機能層を駆動するアクティブ素子が配設された基板との間で、信号の送受信及び電力供給を容易かつ非接触で実現できる表示装置及び表示装置基板を提供する。
 本発明の第1態様に係る表示装置であって、第1面を有する第1基板と、前記第1面に対向する第2面を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置する表示機能層とを備え、前記第1基板の前記第1面上には、少なくとも、矩形状の有効表示領域と前記有効表示領域を囲む額縁領域とを具備するブラックマトリクスと、第1導電配線と、第2導電配線と、複数の第1アクティブ素子と、第1アンテナユニットと、第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットと、第2タッチセンシング配線ユニットとが設けられ、前記第2基板の前記第2面上には、少なくとも、第3導電配線と、第4導電配線と、前記表示機能層を駆動する複数の第2アクティブ素子と、前記第2アクティブ素子に電気的に接続されるゲート配線及びソース配線と、第3アンテナユニットと、第4アンテナユニットとが設けられ、前記有効表示領域内において、前記第1タッチセンシング配線ユニットは、第1方向に延在する互いに平行な複数の第5導電配線を含み、前記第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向と直交する第2方向に延在する互いに平行な複数の第6導電配線を含み、前記第5導電配線は、前記第1導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第1導電配線と同じ層構成を有し、前記第6導電配線は、前記第2導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線と同じ層構成を有し、前記第1導電配線と、前記第1アンテナユニットと、前記第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットとは、前記第1基板の厚み方向において、第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線は、第1基板側絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第3導電性金属酸化物層と第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第1接続用パッドが設けられ、前記第1接続用パッドは、前記第1基板側絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第2導電配線の一部に接続され、前記第3導電配線と、前記第3アンテナユニットと、前記第4アンテナユニットとは、前記第2基板の厚み方向において、第5導電性金属酸化物層と第6導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、前記第4導電配線は、第2基板側絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第7導電性金属酸化物層と第8導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、前記第3アンテナユニット及び前記第4アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第2接続用パッドが設けられ、前記第2接続用パッドは、前記第2基板側絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第4導電配線の一部に接続され、前記第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視において、前記第1アンテナユニットと前記第3アンテナユニットとは、前記ループアンテナが形成されている部分において、±3μm以内の位置精度で重なり、前記第2アンテナユニットと前記第4アンテナユニットとは、前記ループアンテナが形成されている部分において、±3μm以内の位置精度で重なり、前記第1アンテナユニットと前記第3アンテナユニットとが重なる第1重畳部は、タッチセンシング信号の送受信機能を有し、前記第2アンテナユニットと前記第4アンテナユニットとの重なる第2重畳部は、電力信号の受給機能を有し、前記第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視において、前記第1重畳部及び前記第2重畳部は、前記額縁領域内に配置されており、前記第1導電配線の一部と、前記第2導電配線の一部と、前記複数の第1アクティブ素子は、タッチセンシングを制御する回路を構成する。
 ここで、「タッチセンシングを制御する回路」とは、第1タッチセンシング配線ユニット及び第2タッチセンシング配線ユニットのうちいずれか一方の配線ユニットにタッチ駆動電圧を印加し、他方の配線ユニットからタッチ検知に関わる信号を抽出する回路であって、第1基板の第1面に形成された回路を意味する。
 本発明の第1態様に係る表示装置においては、前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含んでもよく、前記第3アンテナユニット及び前記第4アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含んでもよい。
 本発明の第1態様に係る表示装置は、前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第1導電性金属酸化物層と前記第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有してもよい。
 本発明の第1態様に係る表示装置は、前記第3アンテナユニットと前記第4アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第3導電性金属酸化物層と前記第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有してもよい。
 本発明の第1態様に係る表示装置においては、前記第1アクティブ素子は酸化物半導体で構成されたチャネル層を有してもよい。
 本発明の第1態様に係る表示装置においては、前記酸化物半導体は、酸化インジウム、酸化ガリウムを含有し、さらに、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化亜鉛から構成される群より選択される1種以上を含有してもよい。
 本発明の第1態様に係る表示装置においては、前記銅合金層は、銅に固溶する第1元素と、銅及び前記第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含み、前記第1元素及び前記第2元素は、銅に添加する場合の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素であり、前記銅合金層の比抵抗は、1.9μΩcmから6μΩcmの範囲内にあってもよい。
 本発明の第2態様に係る表示装置基板であって、少なくとも、矩形状の有効表示領域と前記有効表示領域を囲む額縁領域とを具備するブラックマトリクスと、第1導電配線と、第2導電配線と、複数の第1アクティブ素子と、第1アンテナユニットと、第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットと、第2タッチセンシング配線ユニットとを、第1面上に備え、前記有効表示領域内において、前記第1タッチセンシング配線ユニットは第1方向に延在する互いに平行な複数の第5導電配線を含み、前記第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向と直交する第2方向に延在する互いに平行な複数の第6導電配線を含み、前記第5導電配線は、前記第1導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第1導電配線と同じ層構成を有し、前記第6導電配線は、前記第2導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線と同じ層構成を有し、前記第1導電配線と、前記第1アンテナユニットと、前記第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットとは、前記表示装置基板の厚み方向において、第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線は、絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第3導電性金属酸化物層と第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第1接続用パッドが設けられ、前記第1接続用パッドは、前記絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第2導電配線の一部に接続され、前記第1アンテナユニットと前記第2アンテナユニットとは、前記額縁領域内に配置され、前記第1導電配線、前記第1アンテナユニット、前記第2導電配線、及び前記第2アンテナユニットが形成された前記第1面において、前記有効表示領域が、透明樹脂層で覆われている。
 本発明の第2態様に係る表示装置基板は、前記第1アンテナユニットと前記第2アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第1導電性金属酸化物層と前記第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有してもよい。
 本発明の第2態様に係る表示装置基板においては、前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含んでもよい。
 本発明の第2態様に係る表示装置基板においては、第1タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向に延在する複数の第1タッチセンシング配線を含み、第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第2方向に延在する複数の第2タッチセンシング配線を含んでもよい。
 本発明の態様によれば、多数本の導電配線(タッチセンシング配線)を備えたタッチセンシング配線ユニットが設けられた第1基板から、第2基板に対し、アンテナユニットを介して非接触で信号(タッチセンシング信号・電力信号)の送受信を行うことができる。また、第1基板に形成された多数本の導電配線と第2基板との電気的接続に関し、例えば、金ビーズ等の導電性粒子を用いて接続するといった高難度の技術を用いる必要がない。
本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する制御部(映像信号制御部、システム制御部、及びタッチセンシング制御部)及び表示部を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成された、第1導電配線、第2導電配線、第1アンテナユニット、第2アンテナユニット、制御部等の回路を示す平面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板に形成された、第3アンテナユニット、第4アンテナユニット、ソース信号スイッチング回路、ゲート信号スイッチング回路等の回路を示す平面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板の第1面に形成された第1導電配線の断面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成された第1アンテナユニットを拡大して示す部分平面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成された第1アンテナユニットを示す図であって、図6のA-A’線に沿う断面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成された第1アンテナユニットと、アレイ基板に形成された第3アンテナユニットの重なりを示す斜視図である。 ループアンテナの周囲を導体で囲った場合において渦電流の発生を説明するための説明図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成されたアクティブ素子を部分的に示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板に形成されたアクティブ素子を部分的に示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第2実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図であり、アレイ基板に形成されたアクティブ素子及び有機ELの発光層の説明図である。 本発明の第2実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板に形成された第1アンテナユニットと、アレイ基板に形成された第3アンテナユニットの重なりを示す斜視図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
 以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化し、或いは、必要な場合のみ説明を行う。各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、表示装置を構成する絶縁層、バッファ層、半導体のチャネル層を形成する複数層の構成、また、導電層を形成する複数層の構成、液晶層に初期配向を付与する配向膜、偏光フィルム、位相差フィルム等の光学フィルム、保護用のカバーガラス、バックライト等の図示が省略されている。
 本発明の実施形態に係る第1基板や第2基板等に用いることの可能な基板としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、シリコン、炭化シリコン、シリコンゲルマニウム等の半導体基板、あるいはプラスチック基板等が適用できる。
 例えば、第1基板としてガラス基板等の可視域透明な基板を用い、第2基板としてシリコン基板等を用いて反射型の表示装置を構成することができる。
 第1基板や第2基板に用いられる「第1」及び~「第2」の序数詞、第1導電配線~第6導電配線に用いられる「第1」~「第6」等の序数詞、第1導電性金属酸化物層~第8導電性金属酸化物層等に用いられる「第1」~「第8」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付しており、数量を限定しない。第1導電配線~第6導電配線は、以下の記載で、単に導電配線と称することがある。第1導電性金属酸化物層~第8導電性金属酸化物層は、以下の記載で、単に導電性金属酸化物層と称することがある。
 本発明の実施形態に係る表示装置は、静電容量方式によるタッチセンシング機能を有することができる。後述するように、第1導電配線や第2導電配線等の導電配線は、タッチセンシング検出配線やタッチセンシング駆動配線として用いることができる。以下の記載において、タッチセンシングに関わる導電配線、電極、及び信号を、単に、タッチ配線、タッチ駆動配線、タッチ検出配線、タッチ電極、及びタッチ駆動信号と呼称することがある。タッチセンシング配線にタッチセンシングの駆動のために印加される電圧をタッチ駆動電圧と呼び、表示機能層である液晶層の駆動のために共通電極と画素電極間に印加される電圧を液晶駆動電圧と呼称する。有機EL層を駆動する電圧を有機EL駆動電圧と呼称する。共通電極に接続される導電配線はコモン配線と呼称することがある。本発明の実施形態に係る表示機能層には、マイクロLEDと呼称される発光素子を採用できる。
(第1実施形態)
(表示装置DSP1の機能構成)
 以下、本発明の第1実施形態に係る表示装置DSP1を、図1から図11を参照しながら説明する。
 以下に述べる各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の液晶表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略する。
 本発明の実施形態に係る表示装置DSP1において、表示機能層は液晶層であり、第2アクティブ素子は薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)であり、液晶層を駆動する。
 また、本発明の実施形態に係る表示装置は、インセル方式を用いている。ここで、「インセル方式」とは、タッチセンシング機能が液晶表示装置に内蔵された表示装置、或いは、タッチセンシング機能を表示装置と一体化した表示装置を意味する。通常、液晶層を介して表示装置基板とアレイ基板(TFT基板)を貼り合わせた液晶表示装置においては、表示装置基板及びアレイ基板の各々の外側の面に偏光フィルムが貼付されている。換言すれば、本発明の実施形態に係るインセル方式の液晶表示装置とは、互いに対向する2つの偏光フィルムの間に位置するとともに厚み方向において液晶表示装置を構成するいずれかの部位に、タッチセンシング機能を具備する液晶表示装置である。なお、本発明に用いる技術用語として、形容詞としての「タッチセンシング」を単に「タッチ」と略称することがある。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置DSP1を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る表示装置DSP1は、表示部110と、表示部110及びタッチセンシング機能を制御するための制御部120とを備えている。
 制御部120は、公知の構成を有し、映像信号制御部121(第一制御部)と、タッチセンシング制御部122(第二制御部)と、システム制御部123(第三制御部)とを備えている。タッチセンシング制御部122とシステム制御部123との間には、アンテナユニット11~14が設けられている。
 映像信号制御部121は、アレイ基板200に設けられた共通電極を定電位とするとともに、アレイ基板200に設けられたゲート配線33(後述、走査線)及びソース配線31(後述、信号線)に信号を送る。映像信号制御部121が共通電極と画素電極49(後述)との間に表示用の液晶駆動電圧を印加することで、アレイ基板200上で電界が発生し、電界に沿って液晶分子が回転し、液晶層4が駆動される。これにより、アレイ基板200上に画像が表示される。複数の画素電極49の各々には、ソース配線(信号線)を介して、例えば、矩形波の映像信号が個別に印加される。また、矩形波としては、正又は負の直流矩形波或いは交流矩形波でもよい。映像信号制御部121は、このような映像信号をソース配線に送る。
 タッチセンシング制御部122は、タッチセンシング駆動配線にタッチセンシング駆動電圧を印加し、タッチセンシング駆動配線とタッチセンシング検出配線との間に生じる静電容量の変化を検出し、タッチセンシングを行う。タッチセンシング制御部122は、後述する電力受電部15、電源制御部16、タッチ駆動制御部17、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19、タッチ信号送受信制御部20、及び検波・AD変換部30を含む。
 システム制御部123は、映像信号制御部121及びタッチセンシング制御部122を制御し、液晶駆動と静電容量の変化の検出とを交互に、即ち、時分割で行うことが可能である。また、システム制御部123は、液晶駆動周波数とタッチセンシング駆動周波数とを異なる周波数で、或いは、異なる電圧で、液晶を駆動する機能を有してもよい。
 このような機能を有するシステム制御部123においては、例えば、表示装置DSP1が拾ってしまう外部環境からのノイズの周波数を検知し、ノイズ周波数とは異なるタッチセンシング駆動周波数を選択してもよい。これによって、ノイズの影響を軽減することができる。また、このようなシステム制御部123においては、指やペン等のポインタの走査速度に合わせたタッチセンシング駆動周波数を選定することもできる。
 図1に示す構成を有する表示装置DSP1において、制御部120は、画素電極49に表示用の液晶駆動電圧を印加して液晶を駆動する機能と、タッチセンシング駆動配線とタッチセンシング検出配線との間に生じる静電容量の変化を検出するタッチセンシング機能とを併せ持つ。本発明の実施形態に係るタッチセンシング配線は、導電率の良い金属層で形成することができるため、タッチセンシング配線の抵抗値を下げてタッチ感度を向上させることができる(後述)。
 制御部120は、映像表示の安定期間、及び、映像表示後の黒表示安定期間の少なくとも一方の安定期間で、タッチセンシング駆動を行う機能を有することが好ましい。
(表示装置DSP1の構造)
 本実施形態に係る液晶表示装置は、後述する実施形態に係る表示装置基板を具備することができる。また、以下に記載する「平面視」とは、第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視を意味し、すなわち、観察者が液晶表示装置の表示面(表示装置基板の平面)を観察する方向から見た平面を意味する。本発明の実施形態に係る液晶表示装置の表示部の形状、又は画素を規定する画素開口部の形状、液晶表示装置を構成する画素数は限定されない。ただし、以下に詳述する実施形態では、平面視、画素開口部の短辺の方向をX方向と規定し、長辺の方向(長手方向)をY方向と規定し、更に、透明基板の厚さ方向をZ方向と規定し、液晶表示装置を説明する。以下の実施形態において、上記のように規定されたX方向とY方向を入れ替えて、液晶表示装置を構成してもよい。
 図2は、本発明の第1実施形態に係る表示装置を部分的に示す断面図である。
 表示装置DSP1は、第1面101を有する第1透明基板1を備える表示装置基板100(第1基板)と、第1面101に対向する第2面201を有する第2透明基板2を備えるアレイ基板200(第2基板)と、第1透明基板1と第2透明基板2との間に位置する液晶層4(表示機能層)を備える。換言すると、表示装置DSP1は、第1透明基板1と第2透明基板2とが向かい合うように、液晶層4を介して表示装置基板100とアレイ基板200とを貼り合わせた構造を有する。
 表示装置基板100において、第1透明基板1の第1面101上には、少なくとも、ブラックマトリクス3、下部絶縁層41、第1導電配線21、第1基板側絶縁層42(ゲート絶縁層)、第2導電配線22、上部絶縁層43(透明樹脂層)等が積層されている。第1透明基板1の外周部には、後述するタッチ駆動スイッチング回路18が設けられている。表示装置基板100においては、第1タッチセンシング配線ユニットを構成する複数の第5導電配線55と、第2タッチセンシング配線ユニットを構成する複数の第6導電配線56とが設けられている。第1導電配線21、第1アンテナユニット11、第2導電配線22、及び第2アンテナユニット12が形成された第1面101において、有効表示領域71が、上部絶縁層43で覆われている。
 第1透明基板1に形成された第5導電配線55は、第1導電配線21の一部をタッチセンシング配線として適用した配線である。第1透明基板1に形成された第6導電配線56は、第2導電配線22の一部をタッチセンシング配線として適用した配線である。平行な複数の第5導電配線55を、第1タッチセンシング配線ユニットと呼称し、平行な複数の第6導電配線56を、第2タッチセンシング配線ユニットと呼称している。
 本発明における「第1タッチセンシング配線ユニット」とは、第1方向に平行に延線された複数本数の導電配線を意味する。本発明における「第2タッチセンシング配線ユニット」とは、第1方向と直交する第2方向に平行に延線された複数本数の導電配線を意味する。第1タッチセンシング配線ユニット及び第2タッチセンシング配線ユニットは、静電容量変化による指等のポインタの位置を検出するタッチセンシングに用いられる。
 有効表示領域71内において、複数の第5導電配線55(第1タッチセンシング配線)は、互いに平行であり、X方向(第1方向)に延在しており、複数の第6導電配線56(第2タッチセンシング配線)は、互いに平行であり、X方向と直交するY方向(第2方向)に延在している。タッチセンシングに係る静電容量C1は、第5導電配線55と第6導電配線56との間に生じる。静電容量C1の変化でタッチの有無及びタッチ位置を検出する。タッチ配線は、タッチ検出の後、あるいは一定周期のタッチ駆動の後、表示装置の筐体に接地させ、タッチに係る静電容量をリセットすることが望ましい。
 アレイ基板200において、第2透明基板2の第2面201上には、ゲート配線33(ゲート電極、第3導電配線23)、第2基板側絶縁層44(ゲート絶縁層)、ソース配線31(第4導電配線24)、絶縁層45、46等が積層されている(図11参照)。第2透明基板2の外周部には、後述するゲート信号スイッチング回路27が設けられている。アレイ基板200の外端には、FPCが設けられている。FPCには、タッチセンシングを含む表示装置全体を制御するCPU(制御部120、図1参照、図2において不図示)、電源を供給するバッテリー等が接続されている。表示装置基板100とアレイ基板200とは、液晶層4及び配向膜(不図示)を介して貼り合わされている。
(表示装置基板100)
 図3は、本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成する表示装置基板100を示す平面図である。なお、図3は、観察者から表示装置基板100を見た平面図であるが、遮光性を有するブラックマトリクス3を透視するように表示装置基板100の構成要素が示されている。
 図3に示すように、表示装置基板100における第1透明基板1の第1面101上には、ブラックマトリクス3、第1導電配線21、第2導電配線22、第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、電力受電部15、電源制御部16、タッチ駆動制御部17、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19、タッチ信号送受信制御部20、及び検波・AD変換部30が設けられている。第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19等の回路を電気的に接続する引き回し配線は、第1導電配線21の一部及び第2導電配線22の一部が用いられている。ブラックマトリクス3は、矩形状の有効表示領域71と、有効表示領域71を囲む額縁領域72とを具備する。図3に示される電力受電部15、電源制御部16、タッチ駆動制御部17、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19、タッチ信号送受信制御部20、検波・AD変換部30等は、本発明の「タッチセンシングを制御する回路」を意味する。また、第1導電配線21の一部と、第2導電配線22の一部と、第1アクティブ素子は、タッチセンシングを制御する回路を構成する。電力受電部15は、受信電圧を平滑化、定電圧化し、タッチ駆動電圧として電源制御部16に出力する。
 なお、第1導電配線21、第2導電配線22、第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、タッチ信号送受信制御部20、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19等は、必ずしもブラックマトリクス3上に配設されなくてもよい。この場合、例えば、第1導電配線21及び第2導電配線22を、タッチセンシング配線として有効表示領域内のブラックマトリクス3上に形成し、額縁の外側のブラックマトリクス3が形成されていないガラス面(第1基板の第1面101)上にタッチ信号送受信制御部20、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19等を形成することができる。なお、第1導電配線21と第2導電配線22の一部は、下部絶縁層41を介して、第1アンテナユニット11や第2アンテナユニット12の、2層の導電配線構造に適用することができる。第1アンテナユニット11及び第2アンテナユニット12は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含む。
 ブラックマトリクス3は、例えば、黒色の色材を分散させた着色樹脂で形成することができる。あるいは、低反射率の金属酸化物や金属酸窒化物を用いてブラックマトリクス3を形成してもよい。黒色の色材としては、カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、或いは、複数の有機顔料の混合物が適用可能である。例えば、色材全体の量に対して51質量%以上の割合で、即ち、主な色材として、カーボンを用いる。反射色を調整するため、青もしくは赤等の有機顔料を黒色の色材に添加して用いることができる。例えば、出発材料である感光性黒色塗布液に含まれるカーボンの濃度を調整する(カーボン濃度を下げる)ことにより、ニュートラルな黒色及び低反射率を得ることができる。このような工夫を施すことにより、ブラックマトリクス3とガラス等の第1透明基板1との間の界面における可視光の反射率は略3%以下に抑えられ、高い視認性を得ることができる。
(アレイ基板200)
 図4は、本発明の第1実施形態に係る表示装置を構成するアレイ基板200を示す平面図である。
 図4に示すように、アレイ基板200における第2透明基板2の第2面201上には、第3アンテナユニット13、第4アンテナユニット14、ソース信号スイッチング回路26、ゲート信号スイッチング回路27、電力送電部28、信号送受信部29等の回路、及びFPCが設けられている。アレイ基板200において画素開口部10に相当する位置には薄膜トランジスタが設けられている。第3アンテナユニット13及び第4アンテナユニット14は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上であるループアンテナ対を含む。
 表示装置基板100とアレイ基板200とを貼り合わせる際には、第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13は、平面視において、重なるように配置される(第1重畳部51)。また、第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14は、平面視において、重なるように配置される(第2重畳部52)。第1重畳部51は、タッチセンシング信号の送受信機能を有し、第2重畳部52は、電力信号の受給機能を有する。第1重畳部51を形成する第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13、及び、第2重畳部52を形成する第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14は、額縁領域72内に配置されている。
(導電配線)
 次に、上述した第1導電配線21、第2導電配線22、第5導電配線55、及び第6導電配線56、及び、後述する第3導電配線23及び第4導電配線24の構造について説明する。これらの導電配線のうち、代表として、第1導電配線21を参照して導電配線の構造について説明する。第1導電配線21の構造及び構成材料は、第2導電配線22、第3導電配線23、第4導電配線24、第5導電配線55、及び第6導電配線56に適用することができる。
 図5に示すように、第1透明基板1上にブラックマトリクス3が形成され、ブラックマトリクス3上に下部絶縁層41が形成され、下部絶縁層41上に第1導電配線21が形成されている。第1導電配線21は、第1導電性金属酸化物層7と第2導電性金属酸化物層9とによって銅合金層8(あるいは銅層)が挟持された構成を有する。第1導電性金属酸化物層7及び第2導電性金属酸化物層9の各々の膜厚は、例えば、10nmから100nmの範囲から選択できる。銅合金層8の膜厚は、例えば、50nmから500nmの範囲から選択できる。これら導電性金属酸化物層7、9や銅合金層8の成膜方法としては、スパッタリング等の真空成膜法を用いることが好ましい。銅合金層8の形成にメッキ法を併用する場合、上記膜厚より厚く形成してもよい。
 このような配線構造は、第1透明基板1に形成されている第1導電配線21だけでなく、第2透明基板2上に形成された各種配線にも適用することができる。また、第3導電配線23に対応するゲート配線33(図2、図11参照)、第4導電配線24に対応するソース配線31(図2、図11参照)、あるいはコモン配線(不図示)等においても、上述した配線構造と同じ配線構造を採用することができる。例えば、第1導電性金属酸化物層7及び第2導電性金属酸化物層9と同じ材料で形成された金属酸化物層によって、上述した銅合金層8と同じ組成を有する銅合金層が挟持された配線構造を適用することができる。
 次に、銅合金層8について具体的に説明する。
 銅合金層8は、銅に固溶する第1元素と、銅及び第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含む。第1元素及び前記第2元素は、銅に添加する場合の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素である。銅合金層の比抵抗は、1.9μΩcmから6μΩcmの範囲内にある。本実施形態において、銅と固溶する元素とは、例えば、車載向けを含む電子機器の使用範囲である-(マイナス)40℃から+(プラス)80℃の温度領域で、銅に対して安定した置換型固溶が得られる元素であると言い換えることができる。また、元素(複数種でもよい)の銅への添加量は、その銅合金の電気抵抗率(比抵抗と同義)が6μΩcmを超えない範囲であればよい。マトリクス母材を銅とする場合に、銅に対し、広い固溶域を持つ金属は、金(Au)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、パラジウム(Pd)、マンガン(Mn)が例示できる。アルミニウム(Al)は広くはないが、銅への固溶域を持つ。
 電気抵抗率の小さい元素(銅の合金元素)は、パラジウム(Pd)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)、金(Au)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)が挙げられる。これら元素は、純銅に対し1at%添加したときに電気抵抗率の増加が、ほぼ1μΩcm以下となる。カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)はその電気抵抗率の増加が、0.3μΩcm/at%以下であるので、合金元素として好ましい。経済性及び環境負荷を考慮すると、亜鉛及びカルシウムを合金元素として用いることが好ましい。亜鉛及びカルシウムは、各々、5at%まで、銅への合金元素として添加できる。
 上記添加量の範囲に基づき、カルシウムの添加量を増やしたり、亜鉛の添加量を減らしたり、亜鉛及びカルシウムの添加量を増減してもよい。銅に対する亜鉛及びカルシウムの添加に起因する効果に関し、各々、0.2at%以上の添加量において、顕著な効果が得られる。
 純粋な銅に対して亜鉛及びカルシウムを合計0.4at%添加された銅合金の電気抵抗率は、約1.9μΩcmとなる。従って、本発明の実施形態に係る銅合金層8の電気抵抗率の下限は、1.9μΩcmとなる。なお、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)を合金元素として用いた場合において、銅に対する添加量が5at%を超えてくると、銅合金の電気抵抗率が顕著に増加するので、少なくとも5at%以下の添加量であることが好ましい。
 亜鉛は、100℃以下の温度で、銅に対し少なくとも30at%の固溶領域を有する。亜鉛は、銅と置換固溶し、銅のグレイン(結晶粒)の中で銅の動きを抑制し、銅の拡散を抑制する効果を有する。
 電気陰性度は、原子(元素)が電子を引き寄せる強さの相対尺度である。この値の小さい元素ほど、陽イオンになりやすい。銅の電気陰性度は、1.9である。酸素の電気陰性度は、3.5である。電気陰性度の小さい元素には、アルカリ土類元素、チタン族元素、クロム族元素等が挙げられる。アルカリ元素の電気陰性度も小さいが、銅の近くにアルカリ元素や水分が存在すると、銅の拡散が増長される。このため、ナトリウムやカリウム等のアルカリ元素は、銅の合金元素としては使えない。
 カルシウムの電気陰性度は、1.0と小さい。カルシウムを銅の合金元素として用いた場合、熱処理時などにおいてカルシウムが銅よりも先に酸化され、酸化カルシウムとなり、銅の拡散を抑えることが可能となる。本発明の実施形態に係る導電配線では、導電性金属酸化物層で覆われない銅合金層の露出面や、銅合金層と導電性金属酸化物層との界面に、選択的にカルシウム酸化物を形成させることが可能である。特に、導電性金属酸化物層で覆われない銅合金層の露出面にカルシウム酸化物を形成することが、銅の拡散の抑制、及び信頼性の向上に寄与する。本発明の実施形態に係る導電配線や銅合金層の導電率は、熱処理等アニーリングによって向上する。上述した電気陰性度は、ポーリングの電気陰性度の値で示した。本発明の実施形態に係る導電配線においては、導電配線の熱処理工程等によって、第2元素は、銅及び第1元素よりも先に酸化されて酸化物を形成することが好ましい。また、銅や銅合金に対する水素・酸素の混入を防ぐことが好ましい。
 なお、本発明の実施形態において、「第1元素」は、銅より電気陰性度が小さくてもよい。「第2元素」は、銅に固溶域を持っていてもよい。銅よりも電気陰性度が小さく、かつ、銅に固溶域を持っているという2つの性質を持つ2種以上の元素を用いる場合、2種以上の元素のうち電気陰性度の小さい元素を「第2元素」とする。
 例えば、第1元素は亜鉛であり、第2元素はカルシウムが挙げられる。銅合金層8の具体的な組成に関し、銅合金層8は、カルシウム2at%、亜鉛0.5at%、残部が銅である銅合金を用いる。銅合金層8の電気抵抗率は、2.6μΩcmである。
 銅合金層8の電気抵抗率は、銅合金層8の成膜方法やアニール条件によって、±30%前後の変化があり得る。例えば、ガラス基板等に銅合金層が直接形成された構成では、成膜時の熱処理で、さらには、成膜後の熱処理で、銅合金層が酸化され(CuO、酸化銅を形成する)、抵抗値が悪化する。また、銅合金層を構成する合金元素が低い濃度で添加されている銅合金、即ち、希薄合金においては、酸化銅の形成と共に、銅合金のグレインが大きくなり過ぎてしまう。このため、隙間を有する粗大なグレインバウンダリー(結晶粒界)が形成されてしまい、併せ銅合金層の表面が粗くなり、抵抗値を悪化させることがある。
 本発明の実施形態においては、銅合金層8が第1導電性金属酸化物層7と第2導電性金属酸化物層9によって挟持された構成を採用している。この構成では、熱処理(アニール)により電気抵抗率が改善されることが多い。換言すれば、本発明の実施形態において、銅合金層8が導電性金属酸化物で覆われることにより、銅合金層8の表面酸化が抑制される。また、銅合金層8の表面及び裏面に形成された導電性金属酸化物層による規制(アンカリング)によって、銅合金層8のグレインが極端に粗大化することがなく、銅合金層8の表面が粗くならない。銅合金層8を構成する合金元素が低い濃度(例えば、0.2at%前後)で添加されている銅合金層8であっても、結晶粒(グレイン)が大きくなりにくく、粗大化したグレインバウンダリーによるキャリア散乱(電気抵抗率の悪化)を抑制することができる。
 電気抵抗率の悪化を抑制する効果に関し、特に、銅に添加される合金元素の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素の場合であって、かつ、銅合金層8が第1導電性金属酸化物層7と第2導電性金属酸化物層9によって挟持された構成の場合に、顕著な効果が得られやすい。本実施形態は、銅合金層が大気雰囲気、窒素雰囲気、酸素雰囲気、水素雰囲気等に曝される場合とは全く異なり、銅合金層の表面及び裏面に形成された導電性金属酸化物層による規制(アンカリング)によって、銅合金層における緻密なグレインによる再結晶化が進み、銅合金層は低抵抗化しやすい。
 本発明の実施形態に係るタッチセンシング配線において、銅合金層8と第1導電性金属酸化物層7との界面に、及び、銅合金層8と第2導電性金属酸化物層9との界面に、また、銅合金層8の側面に、カルシウム酸化物が形成されることがある。カルシウム酸化物は、後述する低温アニーリングや熱処理にて形成されることが多い。銅合金層8の表面や導電性金属酸化物層との界面にカルシウム酸化物が形成されることにより、銅の拡散が抑制され、信頼性の向上に寄与する。
 また、本発明の実施形態に係る銅合金層においては、意図的に酸素(O)を含ませる必要はない。酸素を多く含む銅合金層は、例えば、水やアルカリの存在で、銅合金層にボイドを発生させ、銅合金層の信頼性を低下する懸念がある。
 そこで、第1導電性金属酸化物層と銅合金層と第2導電性金属酸化物層の3層を、例えば、室温(25℃)から200℃未満の基板温度で連続成膜を行う。更に、チャネル層のパターンを形成した後における後工程で、例えば、200℃~300℃の低温アニーリングを施す。あるいは、300℃を超え、600℃までの高温アニーリングを施してもよい。これにより、電気抵抗率を含む電気特性改善が可能である。
 本発明の実施形態に係る銅合金層は、Cu-Ca合金系の合金である。Cu-Ca合金系において、カルシウムは、銅に固溶しにくい。例えば、銅合金層の出発材料であるスパッタリングターゲットでは、CuCa等の析出物としてスパッタリングターゲット中に分散しやすい。Cu-Ca-Zn合金においても、同様に、カルシウムは銅に固溶しにくい。
 CuCaや、熱処理時において銅合金の表面又は導電性金属酸化物と銅合金との界面に形成されるCaO等は、銅の拡散を抑制し、銅配線の信頼性の向上に寄与する。
 亜鉛を銅合金に添加することによって、銅に亜鉛が固溶し、銅のグレインにおける格子位置に亜鉛を置換させて銅の動きが抑えられ、主として、銅のマイグレーションを防止することができる。
 カルシウムを銅合金に添加することによって、主として、CaOやCuCa等の析出物が形成されることによる銅の拡散を防止することができる。
 本発明の実施形態において、銅合金層を挟持する導電性金属酸化物層は、銅合金薄膜に対する密着性の向上、電気的実装におけるオーミックコンタクトの改善、耐擦傷性の向上、銅マイグレーションの防止、銅合金層及び導電性金属酸化物層の積層構造による信頼性の向上等、の機能を有する。
(導電性金属酸化物層)
 次に、上述した第1導電性金属酸化物層7及び第2導電性金属酸化物層9、及び後述する第3導電性金属酸化物層、第4導電性金属酸化物層、第5導電性金属酸化物層、及び第6導電性金属酸化物層の構造について説明する。以下、第1~第6導電性金属酸化物層を単に導電性金属酸化物層と呼称する。
 導電性金属酸化物層の材料としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ガリウム、酸化錫から選択される2種以上の金属酸化物を含む複合酸化物を採用することができる。
 導電性金属酸化物層に含まれるインジウム(In)の量は、80at%より多く含有させる必要がある。インジウム(In)の量は、80at%より多いことが好ましい。インジウム(In)の量は、90at%より多いことがさらに好ましい。インジウム(In)の量が80at%より少ない場合、形成される導電性金属酸化物層の比抵抗が大きくなり、好ましくない。亜鉛(Zn)の量が20at%を超えると、導電性金属酸化物(混合酸化物)の耐アルカリ性が低下するので好ましくない。上記の導電性金属酸化物層においては、いずれも、混合酸化物中の金属元素でのアトミックパーセント(酸素元素をカウントしない金属元素のみのカウント)である。酸化アンチモンは、金属アンチモンが銅との固溶域を形成しにくく、積層構成での銅の拡散を抑制するため、上記導電性金属酸化物層に加えることができる。混合酸化物中には、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム等の他の元素を少量、添加することもできる。
 銅層或いは銅合金層は、透明樹脂やガラス基板(第1透明基板、第2透明基板に適用)に対する密着性が低い。このため、銅層或いは銅合金層をこのまま表示装置基板に適用した場合、実用的な表示装置基板を実現することは難しい。しかし、上述した複合酸化物は、ブラックマトリクス、透明樹脂及びガラス基板等に対する密着性を十分に有しており、かつ、銅層や銅合金層に対する密着性も十分である。このため、上記複合酸化物を用いた銅層或いは銅合金層を表示装置基板に適用した場合、実用的な表示装置基板を実現することが可能となる。
 銅、銅合金、銀、銀合金、或いはこれらの酸化物、窒化物は、ガラス等の透明基板やブラックマトリクスBM等に対する十分な密着性を一般的に有していない。そのため、導電性金属酸化物層を設けない場合、導電配線とガラス等の透明基板との界面、或いは、導電配線とブラックマトリクスあるいはSiO等で形成される絶縁層との界面で剥がれが生じる可能性がある。細い配線パターンを有する導電配線として銅或いは銅合金を用いる場合、導電配線の下地層として導電性金属酸化物層が形成されていない表示装置基板においては、剥がれによる不良以外にも、表示装置基板の製造工程の途中で導電配線に静電破壊による不良が生じる場合があり、実用的ではない。このような静電破壊は、カラーフィルタを基板上に積層するといった後工程や、表示装置基板とアレイ基板とを貼り合わせる工程や、洗浄工程等によって配線パターンに静電気が蓄積され、静電破壊によりパターン欠け、断線等を生じる現象である。
 加えて、銅層や銅合金層の表面には、導電性を有しない銅酸化物が経時的に形成され、電気的なコンタクトが困難となることがある。その一方、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ガリウム、酸化錫等の複合酸化物層は、安定したオーミックコンタクトを実現することができ、このような複合酸化物を用いる場合では、導通転移(トランスファ)やコンタクトホールを介しての電気的実装を容易に行うことができる。
(アンテナユニット)
 次に、図6~図10を参照し、図3に示す第1アンテナユニット11の具体的な構造について説明する。
 図6は、本発明の第1実施形態に係る表示装置基板100に形成された第1アンテナユニットを拡大して示す部分平面図である。図7は、図6のA-A’線に沿う断面図である。図8は、表示装置基板100に形成された第1アンテナユニット11と、アレイ基板200に形成された第3アンテナユニット13の重なりを示す斜視図である。図9は、ループアンテナの周囲を導体で囲った場合において渦電流の発生を説明するための説明図である。図10は、表示装置基板100に形成されたアクティブ素子を部分的に示す断面図である。
 以下の説明では、第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、第3アンテナユニット13、及び第4アンテナユニット14のうち、代表として、第1アンテナユニット11の構造について説明するが、他のアンテナユニットにおいても、同様の構造を採用することができる。また、以下の説明では、単に「アンテナユニット」と称する場合がある。
 本発明における「アンテナユニット」とは、タッチセンシング信号の送受信や電力の受電及び給電等の目的で、1以上のアンテナが基板上に配置された構成を意味する。アンテナユニットの構成として、アンテナがループ(同一平面に形成されたコイル、螺旋状のパターン)形状のアンテナである場合、互いに逆向き方向に巻かれた2つのアンテナを隣接させた構成が、通信の安定性確保の観点で好ましい。逆向き方向に巻かれたアンテナを交互に2以上隣接させて、そのうち1組のアンテナを選択して用いることも可能である。
 図8に示すように、表示装置基板100の第1アンテナユニット11とアレイ基板200の第3アンテナユニット13は、平面視、同じループアンテナ形状であり、位置が整合され、重なっている(第1重畳部51)。同様に、表示装置基板100の第2アンテナユニット12とアレイ基板200の第4アンテナユニット14は、平面視、同じループアンテナ形状であり、位置が整合され、重なっている(第2重畳部52)。
 第1重畳部51及び第2重畳部52において、アンテナを形成する導電配線の線幅が例えば1μmから20μmといった細い線幅であること、及び、狭い額縁領域72内にアンテナユニットを収める必要があることから、アンテナの位置精度は、±3μm以内の精度が好ましい。位置整合の精度が高くなると、信号の送信や受信を効率の良く行うことが可能となる。2以上のループアンテナを並列に接続することで、アンテナの小型化と、非接触データ転送の高速化が可能となる。なお、図6~図8においては、第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12の各々と、第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14の各々のとの共振回路を形成するためのコンデンサや他の部品の図示は省略されている。
 アンテナを形成する導電配線の構造としては、上述した銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する3層構成の導電配線を用いることができる。例えば、第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12は、第1導電配線21と同じレイヤで同じ工程で形成することができる。第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14は、第3導電配線23(あるいは第4導電配線24)と同じレイヤで同じ工程で形成することができる。
 第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、第3アンテナユニット13、及び第4アンテナユニット14の各々は、逆巻きのループアンテナの対で構成されている。逆巻きのループアンテナの磁界の発生方向が逆方向となることで、ノイズ発生の少ない、安定した送受信が可能となる。換言すれば、逆巻きのループアンテナには、それぞれ方向の異なる磁界形成により外部磁界の遮蔽効果が得られ、外部ノイズの影響を低減できる。
 ループアンテナの巻き数は、2以上、あるいは3以上が好ましい。アンテナの外形が5mm以下と小さいサイズの場合、巻き線数を3以上20以下とすることができる。第1実施形態での巻き数は、3巻とした。ここで、巻き数が2以上のループアンテナの平面視形状は、同一平面上で旋回するに従い中心に近づく曲線となる。線間がほぼ等間隔となるアルキメデスの螺旋を典型的に例示できる。
 一般に、RFIDに代表されるループアンテナは、長い通信距離を得るため、次の3つ点が必要である。
(a)巻き数を増やすこと
(b)例えば、13.56MHz等の周波数を前提にカードサイズ等の大きなアンテナ径を確保すること
(c)導電配線の導電率を確保すること等
 なお、アンテナ径とは、アンテナの平面視、長軸と短軸との平均値を目安としている。その一方、本発明の実施形態に係るループアンテナの通信距離は、有機EL層に用いる封止層の厚みや液晶層の厚みであり、例えば、0.5μm~5μm程度の短い距離でよいため、上述した制限は、殆どなくなる。換言すれば、本発明の実施形態に係るループアンテナの通信距離は、一般的なRFIDと異なり、0.5μmから5μm程度の短い距離でよいため、液晶層等の駆動回路へのノイズ影響を極めて小さくできる。本発明の実施形態に係るループアンテナの遠方放射強度は小さく、通常のアンテナの共振周波数の法的制限を殆ど受けない。
 本発明の実施形態に係るループアンテナの共振周波数は、例えば、タッチセンシング駆動周波数のn倍(nは1以上の整数)としてタッチセンシングに都合のよい周波数を選択できる。
 逆に、液晶層等の駆動回路、バックライトユニット駆動、100V等の外部電源等から受けるノイズの影響を減らすため、本実施形態では図6や図8に示す略U字形状の導体パターン25A、25Bでアンテナユニット11、12、13、14を平面的に囲った。
 なお、導体パターンの形状として、例えば、図9に示すような電気的に閉じた形状W(電気的につながった形状)を採用する場合、ループアンテナを流れる電流とは逆向きに流れる電流が導体パターンに流れてしまい、ループアンテナの効率を低下させてしまう。このため、導体パターン25A、25Bの形状としては、環状の導電パターンでアンテナユニットを囲うのではなく、略U字形状の導電パターンによりアンテナユニット(ループアンテナ)の周囲を部分的に囲うことが好ましい。導体パターン25A、25Bは、表示装置の筐体等に接地することが好ましい。
 導体パターン25A、25Bの構造としては、上述したように、第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された構成が好ましい。
 例えば、アンテナユニット11、12、13、14の各々は、平面視、逆巻き方向のアンテナの対とすることができる。逆巻きとは、図6に示される上下の配置(あるいは左右の配置)のループアンテナ164、165が、中心166にて平面視、線対称となる巻き方向と定義できる。
 第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13との重なり部(第1重畳部51)では、例えば、CPUからのタッチ駆動信号の受信、あるいは、タッチ検知スイッチング回路19からタッチ信号送受信制御部20を経て出力されるタッチ検出信号の送信が行われる。タッチ駆動信号は、タッチ駆動制御部17を経てタッチ駆動スイッチング回路18を駆動する。換言すれば、第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13との第1重畳部51は、タッチセンシング信号の送受信機能を有する。
 第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14との重なり部(第2重畳部52)では、例えば、第4アンテナユニット14から共振周波数の電磁波の発生により生じた電力を第2アンテナユニット12が受電する。換言すれば、第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14との第2重畳部52は、電力信号の受給機能を有する。
 なお、第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13との重なり部の役割と、第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14との重なり部の役割は、入れ替えることができる。
 図7に示すように、第1透明基板1上にブラックマトリクス3が形成され、ブラックマトリクス3上に下部絶縁層41が形成され、下部絶縁層41上に第1アンテナユニット11及び第2アンテナユニット12が形成されている。図3、図5、及び図7を比較すると明らかなように、下部絶縁層41上に、第1導電配線21、第5導電配線55、第1アンテナユニット11、及び第2アンテナユニット12が形成されている。即ち、第1導電配線21、第5導電配線55、第1アンテナユニット11、及び第2アンテナユニット12は、同一のレイヤに位置する。
 より具体的に説明すると、下部絶縁層41上に、第1導電性金属酸化物層7、銅合金層8(あるいは銅層)、及び第2導電性金属酸化物層9(3層構成の導電層)が成膜された後、周知のフォトリソグラフィの手法で、3層構成の導電層をパターニングすることで、第1導電配線21、第5導電配線55、第1アンテナユニット11、及び第2アンテナユニット12の各々のパターンが形成される。即ち、本発明における「同一のレイヤに位置する」とは、3層構成の導電層を基板上に形成した後に、パターニングによって、各々の配線層(導電配線、アンテナユニット)を同一層として配設することを意味しており、配線やアンテナ等が、同じ層構成、同じ材料で、同一のレイヤに設けられていることを意味する。
 同じ層構成の導電配線(第1導電配線21)で形成された第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12の各々は、第1接続用パッド60、61を介して、異なる導電配線(第2導電配線22)に電気的に接続されている。また、例えば、第1アクティブ素子38を構成するゲート電極54(ゲート配線、図10参照)は、同じ層構成の導電配線(第1導電配線)と同一のレイヤにあり、第1アクティブ素子38を構成するソース配線53とソース電極58は第2導電配線22と同一のレイヤに位置する。また、第1タッチセンシング配線ユニットは第1導電配線と同一のレイヤに位置する第5導電配線55で形成されており、第2タッチセンシング配線ユニットは第6導電配線56で形成されている。上述したように、本発明の実施形態では、第1導電配線21と第2導電配線22の2層配線を、アンテナやアクティブ素子に活用している。
 後述するタッチ駆動スイッチング回路18やゲート信号スイッチング回路27等には、アクティブ素子(薄膜トランジスタ)や第1導電配線と第2導電配線との2層配線を含んでいるが、図2及び図12ではその詳細を省略している。
(第1アクティブ素子38)
 表示装置基板100に形成されている電力受電部15、電源制御部16、タッチ駆動制御部17、タッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19、タッチ信号送受信制御部20、及び検波・AD変換部30は、スイッチング素子として、第1アクティブ素子38を備えている。
 図10に示すように、第1アクティブ素子38は、ボトムゲート構造を有しており、第1透明基板1の額縁領域72に形成されている。第1アクティブ素子38は、ブラックマトリクス3と下部絶縁層41を介して第1透明基板1の第1面101に形成される。なお、第1アクティブ素子38を形成する部位は、下地のブラックマトリクス3を省き、下部絶縁層41上に形成してもよい。
 第1アクティブ素子38において、ゲート電極54は、第1導電配線21と同じ構成の導電配線で形成され、第1導電配線21と同じ工程で形成される。ゲート電極54上には、ゲート絶縁層42(第1基板側絶縁層)、チャネル層59及びドレイン電極57、ソース電極58が積層されている。ゲート電極54は、ゲート電極54に接続されているゲート配線と電気的につながり、ソース電極58はソース配線53と電気的につながっている。
 複数の第1アクティブ素子38と、導電性金属酸化物層あるいは酸化物半導体の膜のパターニングによって形成された抵抗素子とで、図3に示したタッチ駆動スイッチング回路18、タッチ検知スイッチング回路19、タッチ信号送受信制御部20、検波・AD変換部30、電力受電部15、電源制御部16、タッチ駆動制御部17等の回路が構成されている。第1アンテナユニット11や第2アンテナユニット12等に必要なコンデンサは、第1導電配線21及び第2導電配線22を形成する際に形成することができる。具体的に、第1導電配線21及び第2導電配線22と同じ構成を有すると共に同じレイヤに位置する導電層を、第1基板側絶縁層42の上下に所望の大きさを有するように、パターニングによって、コンデンサを形成することができる。第1アクティブ素子38を構成するチャネル層35は、酸化物半導体で構成されている。
(酸化物半導体)
 酸化物半導体は、例えば、酸化インジウム、酸化ガリウムを少なくとも含有する。さらに、酸化物半導体は、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化亜鉛のうちいずれか1種以上を含む。このような酸化物半導体は、上記と同様の200℃~350℃の低温アニーリングにより、結晶化を進め、半導体特性を安定化できる。このような低温プロセスは、有機樹脂や有機顔料をベースとするカラーフィルタや、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂等の樹脂基板への適合性を向上させる。例えば、基板上に、樹脂にカーボンが分散されたブラックマトリクスを形成し、更に、チャネル層として酸化物半導体を用いたアクティブ素子を形成する場合がある。この場合であっても、前記ブラックマトリクスが耐熱性を持つ200℃~300℃の範囲の低温アニーリングを実施でき、酸化物半導体の信頼性を向上できるメリットがある。
 酸化物半導体は、非晶質から結晶質に変化させることで、キャリア移動度の改善や信頼性の向上を実現することができる。酸化インジウムや酸化ガリウムの酸化物としての融点は高い。酸化アンチモン(Sb)や酸化ビスマス(Bi)の融点はいずれも1000℃以下で、酸化物の融点が低い。例えば、酸化インジウム(In)と酸化ガリウム(Ga)と酸化アンチモンの3元系複合酸化物を採用した場合、融点の低い酸化アンチモンの効果で、この複合酸化物の結晶化温度を低くすることができる。換言すれば、非晶質状態から、微結晶状態などに結晶化させ易い酸化物半導体を提供できる。酸化物半導体は、その結晶性を高めることで、キャリア移動度を向上させることができる。微結晶の酸化物半導体膜とは、TEMなどの観察方法により、少なくとも1nmから3nm前後、或いは、3nmより大きい結晶粒を観察することができる酸化物半導体膜である。
 酸化物半導体は、後工程のウエットエッチングにおいて易溶性が求められることから、酸化亜鉛、酸化ガリウムあるいは酸化アンチモンリッチな複合酸化物を用いることができる。例えば、スパッタリングに用いる金属酸化物ターゲットの金属元素の原子比(酸素をカウントしない原子比)としては、In:Ga:Sb=1:2:2、In:Ga:Sb=1:3:3、In:Ga:Sb=2:1:1、In:Ga:Sb=1:1:1、或いはIn:Ga:Sb=1:0.25:1を例示することができる。ここでSbは、例えば、Zn(亜鉛)やBi(ビスマス)に置き換えることができる。
 また、In:Sb=1:1の原子比で、酸化インジウム及び酸化アンチモンの2元系複合酸化物としてもよい。例えば、In:Bi=1:1の原子比で、酸化インジウム及び酸化ビスマスの2元系複合酸化物としてもよい。また、上記原子比においては、Inの含有量を更に増やしてもよい。
 例えば、上記の複合酸化物にさらにSnを添加してもよい。この場合、In、Ga、Sb、及びSnOを含む4元系の組成を含む複合酸化物が得られ、あるいは、In、Sb、及びSnOを含む3元系の組成を含む複合酸化物が得られ、キャリア濃度を調整することが可能となる。In、Ga、Sb、Biと価数の異なるSnOは、キャリアドーパントの役割を果たす。
 チャネル層として酸化物半導体を用いたアクティブ素子(薄膜トランジスタ)は、電気的な耐圧が極めて高い。第3アンテナユニットと第4アンテナユニットとの間のノイズに起因する電圧変動、さらには、タッチ配線が外部から拾うノイズに伴う電圧変動に耐えることができ、チャネル層として酸化物半導体を用いたアクティブ素子(薄膜トランジスタ)でのタッチセンシングに係る回路形成は、極めて好ましい。
 これら酸化物半導体をチャネル層として用い、本発明の実施形態に係る導電配線を適用したソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極を用いることで、n型の薄膜トランジスタ(アクティブ素子)を提供できる。チャネル層をp型とすることでp型の薄膜トランジスタを提供できる。
(第2アクティブ素子48)
 次に、アレイ基板200の有効表示領域71に形成された第2アクティブ素子48について説明する。図11は、アレイ基板200に形成された第2アクティブ素子48を部分的に示す断面図である。
 第2アクティブ素子48は、ボトムゲート構造を有しており、ゲート電極33(ゲート配線)、ソース配線31、ソース電極32、チャネル層35、ドレイン電極37を備える。ゲート配線及びソース配線は、第2アクティブ素子48に電気的に接続されている。第2アクティブ素子48のドレイン電極37は、コンタクトホール90を介して画素電極49に電気的に接続され、液晶層4の駆動を行う。アレイ基板200では、第2アクティブ素子48と同じ構成を有するアクティブ素子が、アレイ基板200の額縁領域にも形成されている。アレイ基板200の額縁領域において、複数の第2アクティブ素子48と、導電性金属酸化物層あるいは酸化物半導体の膜のパターニングにより形成された抵抗素子とによって、図4に示したソース信号スイッチング回路26、ゲート信号スイッチング回路27、及び電力送電部28、信号送受信部29が構成されている。電力送電部28は、第4アンテナユニット14を駆動し、第2アンテナユニット12に対する送電を行う。信号送受信部29は、第3アンテナユニット13を駆動し、第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13との間で、タッチ信号の送受信を行う。
 視認性向上のため、有効表示領域の外側に、遮光性のブラックマトリクスによって額縁を形成することが好ましい。しかし、額縁領域の全てに額縁を形成する必要はなく、タッチ駆動スイッチング回路等の第1アクティブ素子を形成する領域では、遮光性のブラックマトリクスによる額縁の形成を省いてもよい。また、観察面である第1透明基板1の表面に保護ガラスとして積層されるカバーガラスの裏面等に、額縁状の遮光パターンを形成してもよい。
 なお、アレイ基板200の額縁領域に形成された、ソース信号スイッチング回路26、ゲート信号スイッチング回路27、電力送電部28、信号送受信部29の電源は、FPCを経由して、図示されていないバッテリー、あるいはアダプターを介して100V等の外部電源と接続される。
 また、第1透明基板1の画素開口部10、もしくは、第2透明基板2の画素開口部10に、例えば、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ等のカラーフィルタを配設してもよい。
 なお、第1実施形態において、チャネル層35に用いる酸化物半導体は、In:Ga:Sb=1:0.25:1の元素比の複合酸化物を用い、280℃の低温アニールを行い、微結晶の酸化物半導体とした。第1実施形態での銅合金層には、In:Ca:Zn=97.5:2:0.5の元素比の銅合金を用いた。
(タッチセンシング)
 第1タッチセンシング配線ユニットや第2タッチセンシング配線ユニットに含まれるタッチセンシング配線の全てをタッチセンシングに用いなくてもよい。間引き駆動を行ってもよい。タッチセンシング配線を間引き駆動させる場合について説明する。まず、全てのタッチセンシング配線を複数のグループに区分する。グループの数は、全てのタッチセンシング配線の数より少ない。一つのグループを構成する配線数が、例えば、6本であるとする。ここで、全ての配線(配線数は6本)のうち、例えば、2本の配線を選択する(全ての配線の本数よりも少ない本数、2本<6本)。一つのグループにおいては、選択された2本の配線を用いてタッチセンシングが行われ、残りの4本の配線における電位がフローティング電位に設定される。タッチセンシングの機能が定義されているグループ毎にタッチセンシングを行うことができる。
 タッチに用いられるポインタが、指である場合とペンである場合とは、接触あるいは近接するポインタの面積や容量が異なる。こうしたポインタの大ききによって、間引く配線の本数を調整できる。ペンや針先などの先端が細いポインタでは、配線の間引き本数を減らして高密度のタッチセンシング配線のマトリクスを用いることができる。指紋認証時には高密度のタッチセンシング配線としてタッチセンシングを行うことができる。間引き駆動により、タッチセンシングに関わる消費電力を減らすことができる。
 タッチセンシング駆動と液晶駆動を時分割で行うこともできる。要求されるタッチ入力の速さに合わせてタッチ駆動の周波数を調整してもよい。タッチ駆動周波数は、液晶駆動周波数より高い周波数を採用することができる。指等のポインタが表示装置の観察者側の表面に接触或いは近接するタイミングは不定期であり、かつ、短時間であることから、タッチ駆動周波数は高いことが望ましい。タッチ駆動周波数と液晶駆動周波数とを異ならせる方法は、いくつか挙げられる。例えば、ノーマリオフの液晶駆動にて、黒表示(オフ)のときにバックライトもオフとし、この黒表示の期間(液晶表示に影響のない期間)にタッチセンシングを行ってもよい。この場合、タッチ駆動の周波数を種々、選択できる。
(アクティブ素子による回路形成)
 上述した実施形態においては、導電性金属酸化物層あるいは酸化物半導体の膜を所望のパターンに形成することで抵抗素子を形成することができる。また、アレイ基板200上にポリシリコン半導体をチャネル層とする薄膜トランジスタ(アクティブ素子)のマトリクスを形成した後、絶縁層にスルーホールを形成し、スルーホールを介して、前記チャネル層として酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタ(アクティブ素子)のマトリクスを積層することができる。
 抵抗素子やn型の薄膜トランジスタを用いた周知の技術で、インバーター回路やSRAMを構成することができる。同様、ROM回路、NAND回路、NOR回路、フリップフロップ、シフトレジスタ等の論理回路を構成することができる。酸化物半導体は、漏れ電流が極めて少ないため、低消費電力の回路を形成することができる。また、シリコン半導体にはないメモリー性(電圧保持性)を有するため、良好なメモリー素子を提供できる。あるいは、アレイ基板200において、ポリシリコン半導体をチャネル層とするアクティブ素子のマトリクスを1層目に形成し、チャネル層として酸化物半導体を用いたアクティブ素子のマトリクスを2層目に形成する積層構成にて、上記メモリーや論理回路を形成することもできる。必要に応じて、チャネル層をポリシリコン半導体やアモルファスシリコン半導体で形成することもできる。
(第2実施形態)
 以下、本発明の第2実施形態に係る表示装置DSP2を、図12から図14を参照しながら説明する。
 第2実施形態においては、第1実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
 図12は、本発明の第2実施形態に係る表示装置DSP2を部分的に示す断面図である。図13は、本発明の第2実施形態に係る表示装置DSP2を構成するアレイ基板を部分的に示す断面図であり、アレイ基板に形成されたアクティブ素子及び有機ELの発光層の説明図である。図14は、本発明の第2実施形態に係る表示装置DSP2を構成する表示装置基板に形成された第1アンテナユニットと、アレイ基板に形成された第3アンテナユニットの重なりを示す斜視図である。
 図12に示すように、表示装置DSP2は、接着層である透明樹脂層97を介して第1透明基板1と第2透明基板2とを貼り合わせた有機エレクトロルミネセンス(以下、有機EL)表示装置である。
 本発明の実施形態に係る表示装置DSP2において、表示機能層は発光層92(有機EL層)及びホール注入層91であり、第2アクティブ素子は薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)であり、発光層92を駆動する。
 平面視における表示装置DSP2の構造は、第1実施形態と同様であるので、図示を省略している。第1実施形態と同様に、画素開口部10に赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ等のカラーフィルタを配設してもよい。
 表示装置基板100における第1透明基板1の額縁領域には、ブラックマトリクス3は形成されておらず、アクティブ素子(不図示)等を用い、下部絶縁層41上にタッチ駆動スイッチング回路18等の回路が形成されている。このような回路形成は、第1実施形態と同様であるので説明を省く。
 第1透明基板1の第1面101には、X方向(第1方向)に第5導電配線55からなる第1タッチセンシング配線ユニットと、Y方向(第2方向)に第6導電配線56からなる第2タッチセンシング配線ユニットとが具備されている。これらタッチセンシング配線ユニットは、第1実施形態と同様、タッチセンシングを制御する回路の構成要素として、第1アクティブ素子38と第1導電配線21と第2導電配線22とを含む。なお、第1導電配線21と第5導電配線55とは、同じ導電配線の構造であり同一のレイヤとして形成される。第2導電配線22と第6導電配線56とは、同じ導電配線の構造であり同一のレイヤとして形成される。
 図12においてタッチ駆動スイッチング回路の紙面奥には、図示されていない第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12が、第1透明基板1の第1面101に配設されている。図12において図示されていない有機EL駆動スイッチング回路、第3アンテナユニット13、及び第4アンテナユニット14は、第1透明基板1と向かい合う基板2の面に配設されている。
 図14に示すように、第1アンテナユニット11、第2アンテナユニット12、第3アンテナユニット13、及び第4アンテナユニット14を構成するループアンテナの巻き数は、いずれも5巻とした。外部からのノイズ影響を緩和するため、各アンテナユニットの3方に、略U字形状の導体パターン25A、25Bを形成した。表示装置基板100の第1アンテナユニット11とアレイ基板200の第3アンテナユニット13は、平面視、同じループアンテナ形状であり、位置が整合され、重なっている(第1重畳部51)。同様に、表示装置基板100の第2アンテナユニット12とアレイ基板200の第4アンテナユニット14は、平面視、同じループアンテナ形状であり、位置が整合され、重なっている(第2重畳部52)。
 アンテナを形成する導電配線の線幅は、6μmであり、位置精度(アライメント精度)は、±2μm以内とした。これら導電配線の構造は、第1実施形態と同様、銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する3層構成である。
 第1実施形態と同様に、第1アンテナユニット11と第3アンテナユニット13との重なり部(第1重畳部51)では、例えば、CPUからのタッチ駆動信号の受信、あるいは、タッチ検知スイッチング回路19からタッチ信号送受信制御部20を経て出力されるタッチ検出信号の送信が行われる。タッチ駆動信号は、タッチ駆動制御部17を経てタッチ駆動スイッチング回路18を駆動する。
 第2アンテナユニット12と第4アンテナユニット14との重なり部(第2重畳部52)では、例えば、第4アンテナユニット14から共振周波数の電磁波の発生により生じた電力を第2アンテナユニット12が受電する。電力受電部15は、受信電圧を平滑化、定電圧化し、タッチ駆動電圧として電源制御部16に出力する。
 第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12は、第1導電配線21と同じ構成を有するとともに同じレイヤに位置する。第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12の各々の内側には第1接続用パッド60、61が設けられている。第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12の各々の内側には、第1接続用パッド60、61が形成されている。第1接続用パッド60、61上の絶縁層42(第1基板側絶縁層)に設けられたスルーホールを介して、第1アンテナユニット11と第2アンテナユニット12の各々は、第2導電配線22の一部に接続されている。第1導電配線21及び第2導電配線22は、絶縁層42(第1基板側絶縁層)を介した2層の導電配線構造を構成している。
 第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14は、第3導電配線23と同じ構成を有するとともに同じレイヤに位置する。第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14の各々の内側には第2接続用パッド62、63が設けられている。第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14の各々の内側には、第2接続用パッド62、63が形成されている。第2接続用パッド62、63上の絶縁層113(第2基板側絶縁層)に設けられたスルーホールを介して、第3アンテナユニット13と第4アンテナユニット14の各々は、第4導電配線24の一部に接続されている。第3導電配線23及び第4導電配線24は、絶縁層を介した2層配線構造を形成している。
 次に、第2実施形態の表示装置を構成する第2透明基板2の構造について、図12及び図13を用いて説明する。
 アレイ基板300の基板としては、透明基板に限定する必要はなく、例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、あるいはシリコン、炭化シリコンやシリコンゲルマニウム等の半導体基板、さらにはプラスチック基板等を適用できる。例えば、表示装置基板100の基板としてガラス基板等の透明基板を用い、アレイ基板300の基板としてシリコン基板を用い、反射型の表示装置を構成することができる。
 アレイ基板300において、下部絶縁層114、下部絶縁層114上に形成されたアクティブ素子68(第2アクティブ素子)、下部絶縁層114及びアクティブ素子68を覆うように形成された絶縁層(第2基板側絶縁層)113、アクティブ素子68のチャネル層65に対向するように絶縁層113上に形成されたゲート電極95、絶縁層113及びゲート電極95を覆うように形成された上部絶縁層112、及び上部絶縁層112上に形成された平坦化層96が、基板2上に、順に積層されている。チャネル層65は、酸化物半導体で形成されている。
 平坦化層96には、アクティブ素子68のドレイン電極66に対応する位置にコンタクトホール93が形成されている。また、平坦化層96上には、チャネル層65に対応する位置にバンク94が形成されている。断面視において互いに隣り合うバンク94の間の領域においては、即ち、平面視においてバンク94に囲まれた領域においては、平坦化層96の上面、コンタクトホール93の内部、及びドレイン電極66を覆うように下部電極88(画素電極)が形成されている。
 なお、下部電極88は、バンク94の上面には形成されていなくてもよい。
 更に、下部電極88、バンク94、及び平坦化層96を覆うようにホール注入層91が形成されている。ホール注入層91上には、順に、発光層92、上部電極87、及び封止層109が積層されている。
 下部電極88は、後述するように、銀あるいは銀合金層が導電性金属酸化物層によって挟持された構成を有する。
 上部電極87は、例えば、膜厚11nmの銀合金層が膜厚40nmの複合酸化物で挟持された透明導電膜である。下部電極88は、膜厚250nmの銀合金層が膜厚30nmの複合酸化物で挟持された構成を有する。なお、上記複合酸化物層を導電性金属酸化物層に適用し、銀合金層の膜厚を、例えば、9nmから15nmの範囲に設定し、導電性金属酸化物層によって銀合金層が挟持された3層積層構造を用いることが好ましい。この場合、高い透過率の透明導電膜を実現することができる。
 また、上記複合酸化物層を導電性金属酸化物層に適用し、銀合金層の膜厚を、例えば、100nmから250nmの範囲内、あるいは、300nm以上の膜厚に設定し、導電性金属酸化物層によって銀合金層が挟持された3層積層構造を採用してもよい。この場合、可視光に対して高い反射率を有する反射電極を実現することができる。
 バンク94の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラックフェノール樹脂等の有機樹脂を用いることができる。バンク94には、更に、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機材料を積層してもよい。
 平坦化層96の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。低誘電率材料(low-k材料)を用いることもできる。
 なお、視認性向上のため、平坦化層96や封止層109、あるいは、基板のいずれかが、光散乱の機能を有してもよい。あるいは、基板の上方に光散乱層を形成してもよい。
 図13は、本発明の第2実施形態に係る表示装置を部分的に示す拡大図である。また、図13は、画素電極に接続されているアクティブ素子68として用いられるトップゲート構造を有する薄膜トランジスタ(TFT)の構造の一例を示している。なお、図13においては、第1透明基板1と封止層109を省略している。
 アクティブ素子68は、チャネル層65と、チャネル層65の一端(第一端、図13におけるチャネル層65の左端)に接続されたドレイン電極66と、チャネル層65の他端(第2端、図13におけるチャネル層65の右端)に接続されたソース電極64と、絶縁層113を介してチャネル層65に対向配置されたゲート電極95とを備える。後述するように、チャネル層65は、酸化物半導体で構成され、ゲート絶縁層と接触している。アクティブ素子68は、発光層を駆動する。
 図13は、アクティブ素子68を構成するチャネル層65、ドレイン電極66、及びソース電極64が下部絶縁層114上に形成されている構造を示しているが、本発明はこのような構造を限定しない。下部絶縁層114を設けずに、基板上にアクティブ素子68を直接形成してもよい。また、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタを適用してもよい。
 第2実施形態では、第3導電配線23の一部を用いて、ソース配線67、ソース電極64、及びドレイン電極66が形成されている。ソース配線67、ソース電極64、ドレイン電極66、及び第3導電配線23は、同一のレイヤに位置する。
 また、第4導電配線24を用いて、ゲート配線69及びゲート電極95が形成されている。ゲート配線69、ゲート電極95、及び第4導電配線24は、同一のレイヤに位置する。
 上述したように、第3導電配線23及び第4導電配線24は、いずれも、銅層あるいは銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する3層構成を有する。
 ゲート電極95の下部に位置する絶縁層113(第2基板側絶縁層)は、ゲート電極95と同じ幅を有する絶縁層であってもよい。この場合、例えば、ゲート電極95をマスクとして用いたドライエッチングを行い、ゲート電極95の周囲の絶縁層113を除去する。これによって、ゲート電極95と同じ幅を有する絶縁層を形成することができる。ゲート電極95をマスクとして用いて絶縁層をドライエッチングにて加工する技術は、一般に自己整合と称される。
 なお、第2実施形態において、チャネル層65に用いる酸化物半導体は、In:Ga:Sb=1:1:1の元素比の複合酸化物を用い、280℃の低温アニールを行い、微結晶の酸化物半導体とした。第1実施形態での銅合金層には、In:Ca:Zn=97:2.5:0.5の元素比の銅合金を用いた。
 例えば、上述の実施形態に係る表示装置は、種々の応用が可能である。上述の実施形態に係る表示装置が適用可能な電子機器としては、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、光通信機器等が挙げられる。上記の各実施形態は、自由に組み合わせて用いることができる。
 本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
1 第1透明基板
2 第2透明基板(基板)
3 ブラックマトリクス
4 液晶層
7 第1導電性金属酸化物層
8 銅合金層
9 第2導電性金属酸化物層
10 画素開口部
11 第1アンテナユニット
12 第2アンテナユニット
13 第3アンテナユニット
14 第4アンテナユニット
15 電力受電部
16 電源制御部
17 タッチ駆動制御部
18 タッチ駆動スイッチング回路
19 タッチ検知スイッチング回路
20 タッチ信号送受信制御部
21 第1導電配線
22 第2導電配線
23 第3導電配線
24 第4導電配線
25A,25B 導体パターン
26 ソース信号スイッチング回路
27 ゲート信号スイッチング回路
28 電力送電部
29 信号送受信部
30 検波・AD変換部
31,53,67 ソース配線
32,58,64 ソース電極
33 ゲート配線(ゲート電極)
34,95,54 ゲート電極
35,59,65 チャネル層
37,57,66 ドレイン電極
38 第1アクティブ素子
41,114 下部絶縁層
42 第1基板側絶縁層(ゲート絶縁層)
43,112 上部絶縁層
44 第2基板側絶縁層(ゲート絶縁層)
45、46 絶縁層
48 第2アクティブ素子
49 画素電極
51 第1重畳部
52 第2重畳部
55 第5導電配線
56 第6導電配線
60,61 第1接続用パッド
62,63 第2接続用パッド
68 アクティブ素子(第2アクティブ素子)
69 ゲート配線
71 有効表示領域
72 額縁領域
87 上部電極
88 下部電極
90,93 コンタクトホール
91 ホール注入層
92 発光層
94 バンク
96 平坦化層
97 透明樹脂層
100 表示装置基板
101 第1面
109 封止層
110 表示部
113 絶縁層(第2基板側絶縁層)
120 制御部
121 映像信号制御部
122 タッチセンシング制御部
123 システム制御部
164,165 ループアンテナ
166 中心
200,300 アレイ基板
201 第2面
DSP1,DSP2 表示装置

Claims (11)

  1.  表示装置であって、
     第1面を有する第1基板と、
     前記第1面に対向する第2面を有する第2基板と、
     前記第1基板と前記第2基板との間に位置する表示機能層と
     を備え、
     前記第1基板の前記第1面上には、少なくとも、矩形状の有効表示領域と前記有効表示領域を囲む額縁領域とを具備するブラックマトリクスと、第1導電配線と、第2導電配線と、複数の第1アクティブ素子と、第1アンテナユニットと、第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットと、第2タッチセンシング配線ユニットとが設けられ、
     前記第2基板の前記第2面上には、少なくとも、第3導電配線と、第4導電配線と、前記表示機能層を駆動する複数の第2アクティブ素子と、前記第2アクティブ素子に電気的に接続されるゲート配線及びソース配線と、第3アンテナユニットと、第4アンテナユニットとが設けられ、
     前記有効表示領域内において、前記第1タッチセンシング配線ユニットは、第1方向に延在する互いに平行な複数の第5導電配線を含み、前記第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向と直交する第2方向に延在する互いに平行な複数の第6導電配線を含み、
     前記第5導電配線は、前記第1導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第1導電配線と同じ層構成を有し、
     前記第6導電配線は、前記第2導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線と同じ層構成を有し、
     前記第1導電配線と、前記第1アンテナユニットと、前記第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットとは、前記第1基板の厚み方向において、第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、
     前記第2導電配線は、第1基板側絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第3導電性金属酸化物層と第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、
     前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第1接続用パッドが設けられ、
     前記第1接続用パッドは、前記第1基板側絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第2導電配線の一部に接続され、
     前記第3導電配線と、前記第3アンテナユニットと、前記第4アンテナユニットとは、前記第2基板の厚み方向において、第5導電性金属酸化物層と第6導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、
     前記第4導電配線は、第2基板側絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第7導電性金属酸化物層と第8導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、
     前記第3アンテナユニット及び前記第4アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第2接続用パッドが設けられ、
     前記第2接続用パッドは、前記第2基板側絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第4導電配線の一部に接続され、
     前記第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視において、
     前記第1アンテナユニットと前記第3アンテナユニットとは、前記ループアンテナが形成されている部分において、±3μm以内の位置精度で重なり、
     前記第2アンテナユニットと前記第4アンテナユニットとは、前記ループアンテナが形成されている部分において、±3μm以内の位置精度で重なり、
     前記第1アンテナユニットと前記第3アンテナユニットとが重なる第1重畳部は、タッチセンシング信号の送受信機能を有し、
     前記第2アンテナユニットと前記第4アンテナユニットとの重なる第2重畳部は、電力信号の受給機能を有し、
     前記第1基板から前記第2基板に向かう方向から見た平面視において、
     前記第1重畳部及び前記第2重畳部は、前記額縁領域内に配置されており、
     前記第1導電配線の一部と、前記第2導電配線の一部と、前記複数の第1アクティブ素子は、タッチセンシングを制御する回路を構成する
     表示装置。
  2.  前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含み、
     前記第3アンテナユニット及び前記第4アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含む
     請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第1導電性金属酸化物層と前記第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有する
     請求項1に記載の表示装置。
  4.  前記第3アンテナユニットと前記第4アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第3導電性金属酸化物層と前記第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有する
     請求項1に記載の表示装置。
  5.  前記第1アクティブ素子は酸化物半導体で構成されたチャネル層を有する
     請求項1に記載の表示装置。
  6.  前記酸化物半導体は、酸化インジウム、酸化ガリウムを含有し、さらに、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化亜鉛から構成される群より選択される1種以上を含有する
     請求項5に記載の表示装置。
  7.  前記銅合金層は、銅に固溶する第1元素と、銅及び前記第1元素より電気陰性度が小さい第2元素とを含み、
     前記第1元素及び前記第2元素は、銅に添加する場合の比抵抗上昇率が1μΩcm/at%以下の元素であり、
     前記銅合金層の比抵抗は、1.9μΩcmから6μΩcmの範囲内にある
     請求項1に記載の表示装置。
  8.  表示装置基板であって、
     少なくとも、矩形状の有効表示領域と前記有効表示領域を囲む額縁領域とを具備するブラックマトリクスと、第1導電配線と、第2導電配線と、複数の第1アクティブ素子と、第1アンテナユニットと、第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットと、第2タッチセンシング配線ユニットとを、第1面上に備え、
     前記有効表示領域内において、前記第1タッチセンシング配線ユニットは第1方向に延在する互いに平行な複数の第5導電配線を含み、前記第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向と直交する第2方向に延在する互いに平行な複数の第6導電配線を含み、
     前記第5導電配線は、前記第1導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第1導電配線と同じ層構成を有し、
     前記第6導電配線は、前記第2導電配線と同一のレイヤに位置し、前記第2導電配線と同じ層構成を有し、
     前記第1導電配線と、前記第1アンテナユニットと、前記第2アンテナユニットと、第1タッチセンシング配線ユニットとは、前記表示装置基板の厚み方向において、第1導電性金属酸化物層と第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、同一のレイヤに位置し、
     前記第2導電配線は、絶縁層を介して、前記3層構成の前記導電層を覆うように積層され、第3導電性金属酸化物層と第4導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された3層構成の導電層で構成され、
     前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの各々は、1以上のループアンテナを有し、前記ループアンテナの内側には、第1接続用パッドが設けられ、
     前記第1接続用パッドは、前記絶縁層に設けられたスルーホールを介して前記第2導電配線の一部に接続され、
     前記第1アンテナユニットと前記第2アンテナユニットとは、前記額縁領域内に配置され、
     前記第1導電配線、前記第1アンテナユニット、前記第2導電配線、及び前記第2アンテナユニットが形成された前記第1面において、前記有効表示領域が、透明樹脂層で覆われている
     表示装置基板。
  9.  前記第1アンテナユニットと前記第2アンテナユニットの周囲を部分的に囲い、かつ、前記第1導電性金属酸化物層と前記第2導電性金属酸化物層とによって銅層あるいは銅合金層が挟持された導体パターンを有する
     請求項8に記載の表示装置基板。
  10.  前記第1アンテナユニット及び前記第2アンテナユニットの前記ループアンテナの各々は、巻き方向が互いに逆であり、かつ、巻き数が2以上のループアンテナ対を含む
     請求項8に記載の表示装置基板。
  11.  第1タッチセンシング配線ユニットは、前記第1方向に延在する複数の第1タッチセンシング配線を含み、
     第2タッチセンシング配線ユニットは、前記第2方向に延在する複数の第2タッチセンシング配線を含む
     請求項8に記載の表示装置基板。
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