CN109416598A - 显示装置及显示装置基板 - Google Patents
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Abstract
本发明的显示装置含有显示功能层、对所述显示功能层进行驱动的阵列基板、显示装置基板和进行触摸传感的控制部,所述显示装置基板具有在观察方向上按顺序层叠有黑色层和导电层的第一触摸传感布线和第二触摸传感布线、由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中相同的位置上的第一遮光导电图案、由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中相同的位置上的第二遮光导电图案,通过第一遮光导电图案及第二遮光导电图案构成包围显示部被的遮光性的边框。
Description
技术领域
本发明涉及能够减轻静电等外部噪音或者自驱动液晶层等显示功能层的控制体系等产生的内部噪音的显示装置及显示装置基板,特别是涉及具备触摸传感功能的显示装置以及该显示装置中使用的显示装置基板。
背景技术
近年来,液晶显示装置或以矩阵状排列有发光元件的显示装置(有机电致发光显示装置或LED矩阵显示装置)的分辨率提高,薄型化不断发展。另外,市售有具备具有5英寸或8英寸等画面尺寸且可实现高画质的显示装置的移动设备,例如智能手机、平板电脑。特别是,有机电致发光显示装置(以下称作有机EL)可以对这种移动设备的薄型化做出贡献。
有机EL显示装置中,有时使用具备白色有机EL的有机EL基板、和具备实现彩色显示的滤色器且与有机EL基板相向配置的对置基板。为了获得更高的画质,例如还开发了下述LED矩阵显示装置:在较小的发光单元上载置红色发光LED芯片、绿色发光LED芯片及蓝色发光LED芯片,在阵列基板上以矩阵状排列有多个发光单元。作为LED,已知发光效率高的蓝色发光二极管,有时使用在蓝色LED芯片上配置有绿色荧光体及红色荧光体的白色LED。
显示装置的显示功能层含有液晶层、有机EL层(Organic ElectrolumInescence)、LED芯片(Light EmittIng Diode,发光二极管)所形成的LED矩阵层、进而由电要素和机械要素构成的EMS(Electro Mechanical System,机电***)或MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微型机电***)。MEMS含有驱动器、转换器、传感器、微镜、MEMS开关及光学膜等光学部件、以及光干涉测量调制器(IMOD:Interferometric Modulation)。
这种显示装置中,具备能够用手指等指针进行输入的触摸传感功能的显示装置的普及正在进行。
进而,为了增大移动设备的显示画面,缩窄位于有效显示区域(显示画面)周围的边框部宽度的“窄边框技术”的开发正在发展。该边框部中,一般形成有由多晶硅TFT或氧化物半导体TFT(薄膜晶体管、以下为有源元件)所形成的周边电路。
但是,对于显示装置,由于上述的窄边框化或附加触摸传感功能等,电噪音产生源增加,产生了各种问题。例如,手或人体的静电易对具备触摸传感功能的显示装置造成不良影响。由于手或手指触摸显示装置,有时触摸传感会引起错误动作。进而,人体中蓄积的静电有时会落在与显示有关的控制体系的布线或位于边框部的驱动IC(IntegratedCircuit,集成电路)上,从而引起显示装置的显示故障。
专利文献1中公开了由透明导电材料形成的导电膜具备屏蔽功能、且具有地电位(接地)的构成。进而,通过并用第二导电膜,还实现了耐腐蚀性。但是,由于透明导电材料的电阻值高,因此易于形成由静电产生的电容,电荷易于落在驱动液晶的布线(特别是共用布线)或设于触摸面板的触摸传感布线上。另外,由于透明导电材料的电阻值高,因此以其电阻值不足以屏蔽高频率的噪音。
专利文献2提出了具备设置于第一基板的第一触摸驱动电极和设置于第二基板的第二触摸驱动电极及触摸检测电极的构成。作为噪音降低技术,如专利文献2的图8所示,将第二触摸驱动电极52远离作为噪音产生源的周边电路80地配置。但是,仅靠增加周边电路80至第二触摸驱动电极52的距离,作为噪音对策并不能说是充分的。例如,专利文献2中并未考虑到从手指或人体等产生的静电等外部噪音的影响。进而,对于面向车载的显示装置等要求高可靠性的显示装置来说,与静电的放电有关的耐压标准是严格的。专利文献2中未考虑这种外部噪音对策。此外,专利文献2中将含有与有源元件的驱动有关的开关元件等的周边电路设置在位于显示区域周围的边框部上,专利文献2公开了显示装置的窄边框化的技术。形成于周边电路上的晶体管等有源元件多是具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管。
专利文献3涉及触摸传感器与显示装置成为一体的液晶显示装置。专利文献3公开了使用旁通槽等在阵列基板上制出触摸屏的技术。
专利文献3中,不仅是连接于多晶硅晶体管的信号线(栅极线和源极线)或像素电极、还需要将与触摸传感有关的传感区域和驱动传感接地区域及旁通槽等配设在同一个阵列基板上。因此,专利文献3中阵列结构是极为复杂的,易于导致寄生电容的增加,且阵列基板的制造工序的负荷大。
专利文献4就面内切换(IPS)液晶显示装置而言公开了在同一平面内设置触摸驱动电极、用于触摸感知的电极对的技术。专利文献3及专利文献4中,在阵列基板(待形成有源元件的面)上配设有触摸传感用布线(以下记为触摸布线)。该构成中,在将影像信号或栅极信号传递至有源元件的TFT布线的附近配置触摸布线,有因影像信号引起的噪音易于落在该触摸布线上的问题。
专利文献5公开了具备输出将特定的栅极线切换为选择或非选择状态的选择信号的栅极线驱动部的结构。在显示区域内形成各个栅极线驱动部,例如可以根据控制信号以不同的驱动频率进行各种显示。在该显示区域内,可以部分地显示静止图像、或为了低耗电化而降低驱动频率。例如,显示静止图像或者以低的驱动频率显示图像时,按照在多个帧中的一部分帧之间使栅极线处于选择状态、而在其他帧之间使栅极线处于非选择状态的方式,对栅极线的选择状态进行切换,从而可以降低耗电、提高画质。根据这样的观点,专利文献5所记载的技术是优异的。但是,如专利文献5的图6A~图7等公开的那样,除了驱动像素(PIX)的有源元件TFT-PIX之外,还需要新追加TFT-D、TFT-E、TFT-F等开关元件。这些追加的开关元件中进一步设有布线13N。
专利文献6这种作为触摸传感布线,公开了用含有氧化铟和氧化锡的导电性金属氧化物夹持含铜层而成的铜布线。但是,并未考虑到在触摸传感中因手指等指针所引起的噪音(含有触摸传感的错误动作)或上述那样的由周边电路产生的噪音的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-95451号公报
专利文献2:日本特开2014-53000号公报
专利文献3:日本专利第5746736号公报
专利文献4:日本专利第4584342号公报
专利文献5:国际公开2014/142183小册子
专利文献6:日本专利第5807726号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
如上所述,显示装置中,因触摸传感功能的附加、窄边框化、低耗电化或用于画质提高的开关元件的追加等,阵列基板的结构变得复杂。伴随着阵列基板的结构的复杂化,噪音产生源增加,触摸传感中难以确保S/N比。
本发明鉴于上述技术问题而作出,提供实现高的触摸传感精度、具备触摸传感功能的显示装置及显示装置基板。
用于解决技术问题的手段
本发明第一方式的显示装置含有:
显示功能层;
阵列基板,其对所述显示功能层进行驱动;
显示装置基板;和
控制部,其检测第一触摸传感布线与第二触摸传感布线之间的静电电容的变化来进行触摸传感,
所述显示装置基板具备:
透明基板,其具有与所述阵列基板相向的第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
含有多个第一触摸传感布线的第一传感图案,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
含有多个第二触摸传感布线的第二传感图案,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;
显示部,其与所述显示功能层相向;以及
遮光性的边框部,其包围所述显示部,并且由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线形成在所述第二面上,在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述第一触摸传感布线形成在所述第二面上,所述第二触摸传感布线形成在所述第一面上。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:在所述第一面上,在所述观察方向上按顺序形成有所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线,在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:具有包围所述阵列基板及所述显示装置基板的筐体,所述第一遮光导电图案接地于所述筐体。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述第二遮光导电图案具有通过狭缝分割的多个遮光导电部。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述阵列基板具备有源元件,所述有源元件具有沟道层,并对所述显示功能层进行驱动,所述沟道层与栅极绝缘层接触,且由氧化物半导体构成。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述氧化物半导体含有:
含选自镓、铟、锌、锡、铝、锗及铈中的1种以上的金属氧化物;和
至少含锑、铋中的任一个的金属氧化物。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述栅极绝缘层由含氧化铈的复合氧化物形成。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:在电连接于所述有源元件的多个布线中,至少栅极布线具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的3层结构。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,所述显示功能层为发光二极管层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,所述显示功能层为有机电致发光层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述上部电极及所述下部电极中的至少一者具有银合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的结构。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:所述显示功能层为液晶层,所述阵列基板具备夹持所述液晶层的共用电极及像素电极,所述液晶层通过所述共用电极与所述像素电极之间的电位差被驱动。
本发明的第一方式的显示装置中,可以是:在截面视图中,所述共用电极设置在比所述像素电极更靠近所述显示装置基板的位置上。
本发明的第二方式的显示装置基板具备:
透明基板,其具有第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
第一传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第一触摸传感布线,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
第二传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第二触摸传感布线,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;以及
遮光性的边框部,其由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成。
本发明的第二方式的显示装置中,可以是:所述透明基板在俯视下具有短边和长边,所述第一遮光导电图案与所述长边平行地设置。
本发明的第二方式的显示装置中,可以是:所述第二遮光导电图案具有与所述第一触摸传感布线平行的多个狭缝,在俯视下形成有所述多个第一触摸传感布线与所述多个狭缝重叠的重叠部,所述重叠部构成所述边框部。
本发明的第二方式的显示装置中,可以是:所述第一导电层及所述第二导电层至少具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持的3层结构。
本发明的第二方式的显示装置中,可以是:具备在俯视下被所述多个第一触摸传感布线和所述多个第二触摸传感布线划分的多个像素,所述多个像素具备滤色器。
发明效果
根据本发明的方式,可以提供降低由周边电路产生的内部噪音或来自显示装置外部的外部噪音、具备实现高精度的触摸传感的功能的显示装置及显示装置基板。
附图说明
图1为表示构成本发明第一实施方式的显示装置的控制部(影像信号控制部、***控制部及触摸传感控制部)及显示部的模块图。
图2为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置的截面图。
图3为表示本发明第一实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是从观察者侧观察显示装置的俯视图。
图4为表示本发明第一实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是表示具有设置在对置基板上的多个第一触摸传感布线的第一传感图案和位于第一传感图案外侧的第一遮光导电图案的俯视图。
图5为表示本发明第一实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是表示具有设置在对置基板上的多个第二触摸传感布线的第二传感图案和位于第二传感图案外侧的第二遮光导电图案的俯视图。
图6为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置所具备的对置基板的边框部的俯视图,是说明由第二遮光导电图案的狭缝与第一触摸传感布线重叠的重叠部所获得的遮光性的图。
图7为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置所具备的液晶层和对置基板的边框部的图,是沿着图3的A-A’线的截面图。
图8为显示设置于本发明第一实施方式的对置基板上的第一触摸传感布线、绝缘层及第二触摸传感布线的图,是表示图2中符号W1所示部分的放大截面图。
图9为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置所具备的阵列基板的俯视图。
图10为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置所具备的阵列基板的截面图,是沿着图9所示的C-C’线的截面图。
图11为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置的电路图,是表示在利用列反转驱动对液晶显示装置进行驱动时、各像素的液晶驱动电压的状况的说明图。
图12为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置的电路图,是表示在利用点反转驱动对液晶显示装置进行驱动时、各像素的液晶驱动电压的状况的说明图。
图13为部分地显示本发明第二实施方式的显示装置的截面图。
图14为部分地显示本发明第二实施方式的显示装置所具备的液晶层和对置基板的边框部的截面图。
图15为表示设置在本发明第二实施方式的对置基板上的第二触摸传感布线的图,是表示图14中符号W2所示部分的放大截面图。
图16为表示本发明的第二实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是从观察者侧观察显示装置的俯视图。
图17为部分地显示本发明第三实施方式的显示装置的截面图。
图18为部分地显示本发明第三实施方式的显示装置所具备的对置基板的边框部的截面图。
图19为表示本发明的第三实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是从观察者侧观察显示装置的俯视图。
图20为部分地显示本发明第三实施方式的阵列基板的截面图。
图21为部分地显示构成本发明第三实施方式的阵列基板的像素电极的图,是表示图20中符号W3所示部分的放大截面图。
图22为部分地显示构成本发明的第三实施方式的阵列基板的栅电极的截面图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边说明本发明的实施方式。
以下的说明中,相同或实质上相同的功能及构成要素带有相同的符号,将其说明省略或简化,或者仅在必要时进行说明。各图中,由于是能够在附图上识别各构成要素的程度的大小,因此适当地使各构成要素的尺寸及比率与实际不同。另外,根据需要省略了难以图示的要素,例如形成半导体的沟道层的多层的构成、形成导电层的多层的构成等的图示或一部分的图示。
在以下所述的各实施方式中,对于特征性部分进行说明,对于例如通常的显示装置中使用的构成要素和与本实施方式的显示装置没有差异的部分则将说明省略。
以下的记载中,有时将与触摸传感有关的布线、电极及信号仅称作触摸驱动布线、触摸检测布线、触摸布线、触摸电极及触摸信号。另外,有时将第一触摸传感布线及第二触摸传感布线仅称作触摸传感布线。将为了进行触摸传感驱动而施加于触摸传感布线的电压称作触摸驱动电压。
有时将第一黑色层及第二黑色层仅称作黑色层,另外有时将第一导电层及第二导电层仅称作导电层。
在作为显示功能层使用液晶层的实施方式中,省略了背光单元、偏振片等光学功能膜、取向膜等的图示。另外,有时将为了驱动液晶层而施加于共用电极与像素电极之间的电压称作液晶驱动电压。有时将液晶驱动电压称作像素驱动电压。
在作为显示功能层使用发光层(有机EL或LED)的实施方式中,将为了驱动发光层(有机EL或LED)而施加在上部电极与下部电极(以下有时将下部电极称作像素电极或反射电极)之间的电压称作像素驱动电压。有时将发光层的驱动仅称作像素驱动。
(第一实施方式)
(显示装置DSP1的功能构成)
以下,一边参照图1~图12一边说明本发明第一实施方式的显示装置DSP1。
图1为表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1的模块图。如图1所示,本实施方式的显示装置DSP1具备显示部110、和用于控制显示部110及触摸传感功能的控制部120。
控制部120具有公知的构成,具备影像信号控制部121(第一控制部)、触摸传感控制部122(第二控制部)和***控制部123(第三控制部)。
影像信号控制部121在使设置于阵列基板200的共用电极17(后述)为恒定电位的同时,向设置于阵列基板200的栅极布线9、10(后述,为扫描线)及源极布线31、32(后述,为信号线)输送信号。影像信号控制部121通过在共用电极17与像素电极29(后述)之间施加显示用的液晶驱动电压(电位差),在阵列基板200上产生边缘电场,液晶分子沿着边缘电场旋转,液晶层300被驱动。由此,在阵列基板200上显示图像。对于多个像素电极29的各个,通过源极布线31、32(信号线)被分别施加例如具有矩形波的影像信号。另外,作为矩形波,还可以是正或负的直流矩形波或交流矩形波。影像信号控制部121将这种影像信号送至源极布线。
触摸传感控制部122将触摸传感驱动电压施加于第二触摸传感布线2(后述),检测第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2之间产生的静电电容的变化,进行触摸传感。
***控制部123控制影像信号控制部121及触摸传感控制部122,可以交替地、即分时地进行液晶驱动和静电电容变化的检测。
另外,***控制部123可以具有使液晶驱动及触摸传感驱动的频率相互间不同地进行上述驱动的功能,还可以具有使液晶驱动及触摸传感驱动的驱动电压相互间不同地进行上述驱动的功能。具有这种功能的***控制部123例如对显示装置DSP1所拾取的来自外部环境的噪音的频率进行检测,选择与噪音频率不同的触摸传感驱动频率。由此可以减轻噪音的影响。另外,这种***控制部123还可以选择与手指或笔等指针的扫描速度相匹配的触摸传感驱动频率。
具备上述控制部120的显示装置DSP1是兼具触摸传感功能和图像显示功能的触摸传感功能一体型的显示装置。显示装置DSP1利用的是使用了隔着绝缘层配置的2个布线组、即使用了多个第一触摸传感布线1和多个第二触摸传感布线2的静电电容方式的触摸传感技术。例如,在手指等指针接触或接近对置基板100(后述)时,检测在第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2的交点处产生的静电电容的变化,从而检测手指等指针的位置。另外,图1中的符号K表示本实施方式的显示装置DSP1的筐体K。阵列基板200及对置基板100被筐体K包围,将阵列基板200及对置基板100一体化。
(显示装置DSP1的结构)
图2为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置DSP1的截面图。
本实施方式的显示装置DSP1具备后述的实施方式的显示装置基板。另外,以下记载的“俯视”是指观察者从观察显示装置DSP1的显示面(显示装置基板的平面)的方向看到的平面。本发明实施方式的显示装置的显示部形状或规定像素的像素开口部的形状、构成显示装置的像素数并无限定。
以下详述的实施方式中,将沿着显示部短边的方向规定为X方向(第一方向)、将沿着显示部长边的方向规定为Y方向(第二方向)、将透明基板的厚度方向规定为Z方向来说明显示装置。
此外,以下的实施方式中,也可以对如上规定的X方向与Y方向进行切换,即将X方向定义为第二方向、且将Y方向定义为第一方向来构成显示装置。
如图2所示,显示装置DSP1具备:对置基板100(显示装置基板);按照与对置基板100相面对的方式贴合的阵列基板200;和夹持在对置基板100与阵列基板200之间的液晶层300。此外,图2所示的显示装置DSP1中,将具有各种光学功能的光学膜、保护对置基板100的盖玻璃等省略。
(对置基板100的结构)
如图2所示,对置基板100具备具有第一面MF和与第一面MF成相反侧的第二面MS的透明基板40(第一透明基板)。第一面MF是与阵列基板200相向的面。第二面MS是与观察者相向的面。
能够用于透明基板40的基板只要是在可见范围下为透明的基板即可,可以使用玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、蓝宝石基板、塑料基板等。
(传感图案及遮光导电图案)
图3为表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的对置基板100的图,是从观察者侧P观察显示装置DSP1的俯视图。即,是观察透明基板40的第二面MS的俯视图。
在透明基板40的第二面MS的上方设置有:含有多个第一触摸传感布线1的第一传感图案PT1;含有多个第二触摸传感布线2的第二传感图案PT2;第一遮光导电图案F21;和第二遮光导电图案F22。
在多个第一触摸传感布线1与多个第二触摸传感布线2之间设有绝缘层I(触摸布线绝缘层),第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2通过绝缘层I而相互间电绝缘。
第一遮光导电图案F21由与第一触摸传感布线1相同的材料形成,设置于在截面视图中与第一触摸传感布线1相同的位置上,且位于第一传感图案PT1的外侧。
第二遮光导电图案F22由与第二触摸传感布线2相同的材料形成,设置于在截面视图中与第二触摸传感布线2相同的位置上,且位于第二传感图案PT2的外侧。
第一遮光导电图案F21及第二遮光导电图案F22构成遮光性的边框部F,边框部F将与液晶层(显示功能层)相向的显示部110包围。
如后所述,第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2由于具有层叠有黑色层及导电层的构成,因此第一遮光导电图案F21的层构成与第一触摸传感布线1的层构成相同,第二遮光导电图案F22的层构成与第二触摸传感布线2的层构成相同。
具体地说,第一遮光导电图案F21及第一传感图案PT1在同一工序中同时地布图形成。第二遮光导电图案F22及第二传感图案PT2在同一工序中同时地布图形成。
图4为表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的对置基板100的图,是表示设置在对置基板100上的具有多个第一触摸传感布线1的第一传感图案PT1和位于第一传感图案PT1外侧的第一遮光导电图案F21的俯视图。
图4中省略了图3所示的第二遮光导电图案F22及第二传感图案PT2。
如图2及图4所示,多个第一触摸传感布线1位于第二面MS的上方,在X方向上排列,且相互平行地在Y方向上延伸。在Y方向上的第一触摸传感布线1的端部设有第一端子TM1。多个第一触摸传感布线1形成第一传感图案PT1。
在第一传感图案PT1的外侧配设有按照将第一传感图案PT1包围的方式形成为U字状的第一遮光导电图案F21。具体地说,第一遮光导电图案F21的长边部F21L位于X方向上的第一传感图案PT1的两侧。长边部F21L在Y方向上延伸。即,在透明基板40的长边及短边中,第一遮光导电图案F21的长边部F21L与透明基板40的长边平行地设置。第一遮光导电图案F21的短边部F21S位于Y方向上的第一传感图案PT1的端部(图4中的左侧)。短边部F21S在X方向上延伸。另外,使第一遮光导电图案F21接地于筐体K。
图5为表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的对置基板100的图,是表示设置在对置基板100上的具有多个第二触摸传感布线2的第二传感图案PT2和位于第二传感图案PT2外侧的第二遮光导电图案F22的俯视图。第二遮光导电图案F22分别电独立。
图5中省略了图3所示的第一遮光导电图案F21及第一传感图案PT1。
如图2及图5所示,多个第二触摸传感布线2位于多个第一触摸传感布线1与阵列基板200之间,本实施方式中位于第二面MS的上方。第二触摸传感布线2具有传感布线2A和引出布线2B。传感布线2A在Y方向上排列,相互平行地在X方向上延伸。传感布线2A在显示部110的外侧(边框部F)与引出布线2B相连。引出布线2B在X方向上排列,相互平行地在Y方向上延伸。在Y方向上的引出布线2B的端部设有第二端子TM2。多个第二触摸传感布线2形成第二传感图案PT2。
第二遮光导电图案F22具有在图5中位于对置基板100的左侧(Y方向上的基板前端)的多个第一遮光导电部F22A(遮光导电部)、和位于对置基板100的右侧(Y方向上的基板基端)的多个第二遮光导电部F22B(遮光导电部)。另外,相互间相邻的第一遮光导电部F22A及相互间相邻的第二遮光导电部F22B被狭缝S分割来划分。划分第二遮光导电部F22B的多个狭缝S与第一触摸传感布线1平行。另外,多个第一遮光导电部F22A中,任一个遮光导电部被十字型的狭缝CS分割。换而言之,第二遮光导电图案F22通过狭缝图案被分割成多个遮光导电部(多个图案),第二遮光导电图案F22具有多个大小的遮光导电部。
如此,第二遮光导电图案F22优选被划分第二遮光导电图案F22的狭缝分割成多个图案。如此被分割的遮光导电图案的种类或遮光导电图案的大小可以是多个种类。
通过按照在俯视下与第一遮光导电图案F21重叠的方式形成第二遮光导电图案F22,可以在第二遮光导电图案F22与第一遮光导电图案F21之间设置电疑似的电容器。通过形成该电容器,频率低的噪音(例如由驱动电路等产生的噪音)难以透过第二遮光导电图案F22与第一遮光导电图案F21的厚度方向。对于这种电容器,第二遮光导电图案F22优选具有多种特性、换而言之具备大小不同的遮光导电部。俯视下的遮光导电部的形状可任意地设定。此外,频率高的噪音介由接地的第一遮光导电图案F21逃至地面,难以通过导电图案。
由上述第二遮光导电图案F22和第一遮光导电图案F21获得的作用效果难以通过具有高电阻值的ITO等透明导电膜图案充分地获得。作为第二遮光导电图案F22或第一遮光导电图案F21的一部分,优选使用由铜、银、铜合金、银合金形成的薄膜。第二遮光导电图案F22及第一遮光导电图案F21由于可以在形成第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2的工序中同时地形成,因此具有可以在不增加制造工序的情况下形成第二遮光导电图案F22及第一遮光导电图案F21的优点。通过使用本实施方式的第二遮光导电图案F22和第一遮光导电图案F21,可以实现对包括静电噪音在内的各种噪音具有屏蔽效果的显示装置。
图6是部分地显示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的对置基板100的边框部F的俯视图,是说明通过第二遮光导电图案F22的狭缝S与第一触摸传感布线1重叠的重叠部所获得的遮光性的图。
图6(a)是部分地显示图4所示的第一端子TM1和从第一端子TM1向显示部110延伸的第一触摸传感布线1的一部分(符号1’)的俯视图。第一端子TM1是将后述的第一黑色层16除去而露出第一导电层15的露出部,是作为Pad(端子部)发挥功能的部位。
图6(b)是部分地显示图5所示的第二遮光导电部F22B的俯视图。相互间相邻的第二遮光导电部F22B(第二遮光导电图案F22)被狭缝S划分。图6(a)及图6(b)中,狭缝S的宽度WS与第一触摸传感布线1的宽度H1相同。配置多个狭缝S的X方向的配置间隔PS与配置第一触摸传感布线1的X方向的配置间隔P1相同。
因此,如图6(c)所示,当使图6(a)所示的第一触摸传感布线1的一部分与图6(b)所示的狭缝S重合时,第一触摸传感布线1的位置与狭缝S的位置一致,形成多个重叠部3。该重叠部3构成遮光性的边框部F。
另外,在对置基板100的整体结构中,如图3、图4及图6所示,由第一触摸传感布线1的一部分(重叠部3)、第一遮光导电图案F21(长边部F21L及短边部F21S)和第二遮光导电部F22B(第二遮光导电图案F22)构成边框部F。
这里,多个第二遮光导电部F22B被进行细分割化以使得不产生大的寄生电容。狭缝S的宽度WS只要是按照短于由图7所示的周边电路80产生的噪音的平均频率的波长的方式进行设定,则难以受到噪音的影响。
如上所述,通过构成第二遮光导电图案F22的多个第二遮光导电部F22B和多个第一触摸传感布线1的一部分而形成有重叠部3。重叠部3可以防止发生噪音泄露及发生自背光单元(未图示)的漏光。
优选第一遮光导电图案F21或第二遮光导电图案F22的电阻值低。在第一遮光导电图案F21或第二遮光导电图案F22的各自的层构成的一部分中,优选使用导电率高的金属。此外,虽然也可以在第一遮光导电图案F21中形成狭缝,但为了减少因静电引起的噪音的影响,优选使第一遮光导电图案F21接地。例如,优选如本实施方式所示,使第一遮光导电图案F21接地于筐体K。
在显示装置DSP1的使用中,有时自显示装置DSP1外部的静电等高的电位施加于显示装置DSP1,或者用手或手指等拿着显示装置DSP1时,自手指等的静电施加于显示装置DSP1。即便是这种情况,通过使第一遮光导电图案F21接地,也可减轻静电的影响。作为将第一遮光导电图案F21接地于构成显示装置DSP1的构件的结构,大多数情况下使用将第一遮光导电图案F21连接于显示装置DSP1的筐体K的结构,但也可以是将液晶驱动等显示时使用的地电位作为接地电位使用。
图7是部分地显示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的液晶层300和对置基板100的边框部F的图,是沿着图3的A-A’线的截面图。
如图7所示,在阵列基板200上形成有与液晶驱动有关的周边电路80。周边电路80位于图6所示的边框部F之下。周边电路80例如在阵列基板200的边框部分200F(俯视下与边框部F一致的区域)的表面上设置有驱动阵列基板200的有源元件的TFT、电容元件、电阻元件等。由周边电路80产生的电噪音被边框部F切断,可以减少噪音对作为触摸检测电极的第一触摸传感布线1的影响。液晶层300的单元间隙(厚度)通过垫片103来控制。在液晶层300的周围设置有密封层104。液晶层300被对置基板100、阵列基板200及密封层104所包围。
图3~图6所示的多个第一端子TM1及多个第二端子TM2连接于触摸传感控制部122。例如,如图7所示,第一触摸传感布线1的第一端子TM1介由各向异性导电膜101与设置在柔性印刷电路基板FPC上的端子电连接。此外,还可以代替各向异性导电膜101而使用微小的金属球、或被金属膜覆盖的树脂球等导体。触摸传感控制部122通过柔性印刷电路基板FPC、通过第一端子TM1及第二端子TM2而与第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2电连接。
多个第一触摸传感布线1的各自和多个第二触摸传感布线2的各自是电独立的。第一触摸传感布线1和传感布线2A在从观察者侧P观察的俯视下是垂直的。被多个第一触摸传感布线1和多个传感布线2A划分的区域是像素PX。多个像素PX在显示部110中配置成矩阵状。像素PX的开口部形状可以是正方形图案、长方形图案、平行四边形图案等。进而,像素PX的开口部的排列可以是施予了莫尔纹对策的排列、锯齿状的排列。
多个第一端子TM1及多个第二端子TM2连接于触摸传感控制部122。由此,触摸传感控制部122通过第一端子TM1及第二端子TM2与第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2电连接。
例如,可以将第一触摸传感布线1作为触摸检测电极使用、将第二触摸传感布线2作为触摸驱动电极使用。触摸传感控制部122对作为触摸信号的在第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2之间产生的静电电容C1的变化进行检测。
另外,还可以将第一触摸传感布线1的作用和第二触摸传感布线2的作用互换。具体地说,将第一触摸传感布线1作为触摸驱动电极使用,将第二触摸传感布线2作为触摸检测电极使用。
此外,也可以不将第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2全部用于触摸传感。可以是多个第一触摸传感布线1及多个第二触摸传感布线2中,除了触摸传感中使用的布线之外,将触摸传感中未使用的布线剔除。即也可进行剔除驱动。
接着,对使第一触摸传感布线1进行剔除驱动的情况进行说明。首先,将所有的第一触摸传感布线1分成多个组。组的数量少于所有的第一触摸传感布线1的数量。构成一组的布线数例如设为6根。这里,所有的布线(布线数为6根)中例如选择2根布线(比所有布线的根数少的根数,2根<6根)。一个组中,使用所选择的2根布线进行触摸传感,将剩余4根布线的电位设定为浮动电位。显示装置DSP1由于具有多个组,因此可以如上所述那样每个被定义了布线功能的组地进行触摸传感。同样地,也可在第二触摸传感布线2中进行剔除驱动。
触摸中使用的指针在为手指时和为笔时,进行接触或接近的指针的面积或电容是不同的。可以根据这种指针的大小来调整剔除布线的根数。在为笔或针尖等前端较细的指针时,可以减少布线的剔除根数、使用高密度的触摸传感布线的矩阵。在为指纹认证时,也可使用高密度的触摸传感布线的矩阵。
如此,通过每组地进行触摸传感驱动,扫描或检测中使用的布线数减少,因此可以提高触摸传感速度。进而,在上述例子中构成一组的布线数为6根,但也可以例如以10以上的布线数形成一个组,使用在一个组中所选择的2根布线进行触摸传感。即,通过增加被剔除的布线的数量(成为浮动电位的布线的数量),由此使触摸传感中使用的选择布线的密度(选择布线相对于总布线数的密度)降低,利用选择布线进行扫描或检测,从而有助于减少耗电或提高触摸检测精度。相反,通过减少被剔除的布线的数量,使触摸传感中使用的选择布线的密度提高,利用选择布线进行扫描或检测,从而可以有效利用于例如指纹认证或利用触摸笔的输入。
经剔除的布线(触摸传感中未使用的布线)例如成为电漂浮的状态、即电位成为浮动状态。为了获得显示装置DSP1的表面(面对观察者的面)与手指等指针的近接距离,也可以使第一触摸传感布线1或第二触摸传感布线2的电位形成浮动状态。在检测到手指等指针的位置之后,为了提高之后的检测信号的精度,还可以使第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2中的任一者接地、重新设定(使电位为0V)。另外,为了提高检测信号的精度,还可以采用使触摸驱动电压的相位相互间反转的电压。这种提高触摸检测信号的精度的手段在指针为活动指针(例如由笔形状的指针产生检测的指示信号的指针)时也是有效的。
就上述的剔除驱动中的浮动图案而言,可以在第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2中利用开关元件的驱动切换检测电极和驱动电极,进行高精细的触摸传感。
另外,上述的剔除驱动中的浮动图案还可以按照与地面(与筐体接地)电连接的方式进行切换。为了改善触摸传感的S/N比,在检测到触摸传感的信号时,可以使TFT(薄膜晶体管)等有源元件的信号布线暂时地接地于地面(筐体等)。
另外,有时使用用于重新设定利用触摸传感控制检测的静电电容所需的时间较长的触摸布线、即触摸传感中的时间常数(电容与电阻值之积)大的触摸布线。此时,例如在触摸布线的排列中,可以将奇数行的布线与偶数行的布线交替地用于触摸传感,进行调整了时间常数大小的驱动。
另外,也可对多个根数的触摸布线分组来进行驱动或检测。在多个根数的触摸布线的分组的驱动中,可以不采用线序驱动,而是以组单位采用也被称作自检测方式的成批检测的驱动方法。另外,还可以以组单位进行并行驱动。另外,为了消除寄生电容等噪音,还可以采用获取相互间接近或相邻的触摸布线的检测信号差异的差分检测方式。位于接近边框部的区域(显示部110外侧的区域、不进行图像显示的区域)的触摸传感布线具有与位于显示部110中央的触摸传感布线相比、触摸传感的灵敏度低的倾向。因此,还可以调整触摸传感布线的宽度或形状来减少灵敏度差异。
在触摸传感控制部122及影像信号控制部121中,还可通过分时驱动来对触摸传感驱动和液晶驱动(像素驱动)进行控制。还可以根据所要求的触摸输入的速度来调整触摸驱动的频率。触摸驱动频率可以为高于液晶驱动频率的频率。由于利用手指等指针进行的触摸时机是不定期的、且是短时间的,因此优选触摸驱动频率高。
已知数个使触摸传感驱动和像素驱动的各自的频率不同的手段。例如,在常关型的液晶驱动中,在黑显示(关)时,将背光的发光关闭来进行黑显示,在该黑显示的期间(不影响液晶显示的期间)可以进行触摸传感驱动。此时,可以选择各种触摸驱动的频率。
(触摸传感布线的层叠结构)
图8是表示设置于本发明第一实施方式的对置基板100上的第一触摸传感布线1、绝缘层I及第二触摸传感布线2的图,是表示图2中符号W1所示部分的放大截面图。
本实施方式中,将观察者P观察显示装置DSP1的方向、即从透明基板40的第二面MS朝向第一面MF的方向称作观察方向OB。
多个第一触摸传感布线1具有在观察方向OB上按顺序层叠有第一黑色层16和第一导电层15的构成。多个第二触摸传感布线2具有在观察方向OB上按顺序层叠有第二黑色层36和第二导电层35的构成。第二黑色层36具有与第一黑色层16相同的构成。第二导电层35具有与第一导电层15相同的构成。即,第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2具有相同的层结构。
绝缘层I设置在第二面MS的上方,且配置在第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2之间。
第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2各自具备黑色层,因此以格子状正交的第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2作为黑色矩阵发挥功能,使显示对比度提高。
图7中,第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2各自具有由黑色层和导电层构成的2层层叠结构,但本发明并不限定该结构。第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2各自还可以由具有多于2层层数的层叠结构形成。另外,还可以采用导电层被2个黑色层夹持的3层层叠结构。
第一导电层15例如可以具有作为金属层20的铜合金层被第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22夹持而成的3层结构。
可以使截面视图中构成各个第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2的黑色层及导电层的线宽大致相同。具体地说,可以通过进行在使用公知的光刻手法形成导电层之后、将布图后的导电层作为掩模进行使用的干式刻蚀,按照黑色层与导电层在截面视图中的线宽大致相同的方式来形成触摸传感布线。例如可以应用日本特开2015-004710号公报所记载的技术。
(导电性金属氧化物层)
可以将构成第一导电层15及第二导电层35的至少一部分的金属层20用导电性金属氧化物层21、22夹持。换而言之,作为第一导电层15或第二导电层35的结构,可以采用由第一导电性金属氧化物层21、金属层20及第二导电性金属氧化物层22构成的3层结构。还可以在第一导电性金属氧化物层21与金属层20的界面、或者第二导电性金属氧化物层22与金属层20的界面中进一步***镍、锌、铟、钛、钼、钨等与铜不同的金属或者这些金属的合金层。
具体地说,作为第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22的材料,例如可以采用含有选自氧化铟、氧化锌、氧化锑、氧化锡、氧化镓及氧化铋中的2种以上金属氧化物的复合氧化物。通过调整这些金属氧化物的组成,可以调整功函数的值,可以调整作为发光层采用有机EL时的载流子释放性。
第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22中所含的铟(In)的量需要多于80at%地含有。
即,导电性金属氧化物层由含有氧化铟、氧化锌及氧化锡的复合氧化物形成,复合氧化物中所含的铟(In)与锌(Zn)与锡(Sn)的以In/(In+Zn+Sn)所示的原子比大于0.8,且Zn/Sn的原子比大于1。
铟(In)的量优选多于80at%。铟(In)的量更优选多于90at%。铟(In)的量少于80at%时,所形成的导电性金属氧化物层的比电阻增大,不优选。锌(Zn)的量超过20at%时,由于导电性金属氧化物(混合氧化物)的耐碱性降低,因此不优选。对于上述第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22而言,均是混合氧化物中的以金属元素计的原子百分比(不计算氧元素的仅金属元素的计算)。氧化锑或氧化铋由于金属锑或氧化铋难以形成与铜的固溶区域、抑制层叠结构中的铜的扩散,因此可以添加在上述导电性金属氧化物层中。
第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22含有氧化锡和氧化锌时,锌(Zn)的量需要多于锡(Sn)的量。当锡的含量超过锌含量时,在之后工序的湿式刻蚀中会发生故障。换而言之,作为铜或铜合金的金属层比导电性金属氧化物层更易被刻蚀,在第一导电性金属氧化物层21与金属层20、第二导电性金属氧化物层22与金属层20之间的宽度上容易产生差异。
第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22含有氧化锡和氧化锌时,第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22中所含的锡(Sn)的量优选为0.5at%以上且6at%以下的范围内。与铟元素相比,通过将0.5at%以上且6at%以下的锡添加在导电性金属氧化物层中,可以减小上述铟、锌及锡的三元系混合氧化物膜(导电性的复合氧化物层)的比电阻。锡的量超过6at%时,由于还伴有在导电性金属氧化物层中的锌的添加,因此三元系混合氧化物膜(导电性的复合氧化物层)的比电阻会变得过大。通过在上述范围(0.5at%以上且6at%以下)内调整锌及锡的量,可以使比电阻以混合氧化物膜的单层膜的比电阻计控制在大致3×10-4Ωcm以上且5×10-4Ωcm以下的较小范围内。上述混合氧化物中还可以少量添加钛、锆、镁、铝、锗等其他元素。但是,本实施方式中,混合氧化物的比电阻并非限定于上述范围。
(导电层)
第一导电层15及第二导电层35可以由金属层20等导电材料形成。作为金属层20,例如可以采用铜层或铜合金层、银层或银合金层、或者含有铝的铝合金层(含铝层),以及金、钛、钼或它们的合金。镍由于是强磁性体,因此虽然成膜速度下降,但能够通过溅射等真空成膜形成。铬虽然具有环境污染的问题或电阻值大的缺点,但可作为本实施方式的金属层的材料使用。为了获得导电层与透明基板40或透明树脂层的密合性,优选采用在铜或银、或铝中添加有选自镁、钙、钛、钼、铟、锡、锌、钕、镍、铝、锑中的1种以上金属元素的合金。
作为在构成各个第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2的第一导电层15及第二导电层35中使用的金属层,可以使用在银中添加有1.5at%钙的银合金。第一导电层15及第二导电层35的任一者均可以使用上述银合金层被含有氧化铟、氧化锌和氧化锡的复合氧化物层夹持而成的3层结构。
在被导电性金属氧化物层夹持而成的3层的层叠结构中,例如添加在铜或银中的镁或钙在热处理时易被选择性氧化而析出到导电性金属氧化物与金属层的界面上。或者,由于氧化,氧化镁或氧化钙易于析出至铜合金或银合金的表面或截面。这种选择性的氧化或析出抑制铜或银的迁移,结果可以提高上述3层层叠结构的可靠性。金属元素添加在金属层20中的量为4at%以下时,由于不会大大提高铜合金或银合金的电阻值,因此优选。作为铜合金或银合金、及导电性金属氧化物的成膜方法,例如可以使用溅射等真空成膜法。
当作为金属层20采用铜合金薄膜、银合金薄膜或铝合金的薄膜时,在使膜厚为100nm以上或150nm以上时,基本不会透过可见光。因此,本实施方式的金属层20例如只要具有100nm~300nm的膜厚,则可获得充分的遮光性。金属层20的膜厚也可以超过300nm。此外,如后所述,上述导电层的材料还可以应用于设置在后述的阵列基板上的布线或电极中。另外,本实施方式中,作为与有源元件电连接的布线的结构,例如作为栅电极、栅极布线、共用电极、共用布线(后述)的结构,可以采用金属层被导电性金属氧化物层夹持而成的层叠结构。
金属层20为铜层或铜合金层、或者银层或银合金时,上述导电性金属氧化物层优选是含有选自氧化铟、氧化锌、氧化锑、氧化镓、氧化铋及氧化锡中的2种以上金属氧化物的复合氧化物。铜层或铜合金层、或者银层或银合金与构成滤色器的透明树脂层或玻璃基板(透明基板)的密合性低。因此,当将铜层或铜合金层、或者银层或银合金铜层直接应用于显示装置基板时,难以实现实用的显示装置基板。但是,上述复合氧化物充分地具有与滤色器(多个颜色的着色图案)或黑色矩阵BM(黑色层)及玻璃基板(透明基板)等的密合性,且与铜层或铜合金层的密合性也充分。因此,在使用复合氧化物、将铜合金层或银合金层应用于显示装置基板时,能够实现实用的显示装置基板。
另外,作为构成薄膜晶体管的栅电极及栅极布线中使用的金属层20,可以使用在银中添加了例如1.5at%的钙的银合金。可以使用上述银合金层被含有氧化铟、氧化锌和氧化锡的复合氧化物层夹持而成的3层结构。
铜、铜合金、银、银合金或它们的氧化物、氮化物一般没有与玻璃等透明基板或黑色矩阵等的充分的密合性。因此,当不设置导电性金属氧化物层时,在触摸传感布线与玻璃等透明基板的界面、或者触摸传感布线与黑色层的界面上有可能发生剥离。在使用铜或铜合金作为具有细的布线图案的第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2时,在作为金属层(铜或铜合金)的基底层未形成有导电性金属氧化物层的显示装置基板(对置基板)中,除了因剥离导致的故障之外,有时还在显示装置基板的制造工序的途中在触摸传感布线中发生因静电破坏导致的故障,并不实用。这种第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2的静电破坏是因将滤色器层叠在透明基板上的后工序、将显示装置基板与阵列基板贴合的工序、或者洗涤工序等而在布线图案中蓄积静电、因静电破坏产生图案缺失、断线等的现象。
铜或铜合金或者银或银合金的导电率高,作为布线材料是优选的。但是,有时会在铜合金的表面上经时地形成没有导电性的铜氧化物,电接触有时会变难。银或银合金易于形成硫化物或氧化物。另一方面,通过用氧化铟、氧化锌、氧化锑、氧化锡等复合氧化物层将铜合金层或银合金层覆盖,可以实现稳定的欧姆接触,在使用这种复合氧化物层时,可以容易地进行后述第三实施方式中的转移等电安装。
作为本发明的实施方式中能够应用的由第一导电性金属氧化物层21、金属层20及第二导电性金属氧化物层22构成的层结构,可举出以下的变形例。例如可举出:在作为中心基材含有氧化铟的ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)或IZTO(Indium Zinc Tin Oxide,氧化铟锡锌,Z为氧化锌)中,在氧不足的状态下,例如在铜合金层等金属层上成膜导电性金属氧化物层所获得的层结构;或者在铝合金或铜合金等金属层上层叠氧化钼、氧化钨、氧化镍与氧化铜的混合氧化物、氧化钛等金属氧化物所获得的层结构等。金属层被导电性金属氧化物层夹持的3层结构具有能够用溅射装置等真空成膜装置进行连续成膜的优点。
例如,从将银合金层和导电性金属氧化物层一起刻蚀的观点出发,夹持银合金的导电性金属氧化物层可以使用含有氧化锌或氧化镓的复合氧化物。这种银合金层与导电性金属氧化物层的层叠结构可以使用周知的光刻手法、使用单组分的刻蚀剂、通过1次的刻蚀进行图案形成。例如作为后述的有机EL的光反射性的像素电极,可以将氧化铟、氧化镓和氧化锑的复合氧化物用作导电性金属氧化物层。氧化铟、氧化镓与氧化锑的复合氧化物的功函数高。作为有机EL显示装置的阳极,氧化铟、氧化镓和氧化锑的复合氧化物与银合金层的层叠结构对于像素电极是优选的。
第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22具有对铜或银的阻隔性。铜布线或银布线被导电性金属氧化物夹持而成的结构中,可以抑制因铜或银的迁移等导致的有源元件的劣化,作为面向有源元件的高导电性布线是优选的。
(黑色层)
第一黑色层16及第二黑色层36作为显示装置DSP1的黑色矩阵发挥功能。黑色层例如由分散有黑色色料的着色树脂构成。铜的氧化物或铜合金的氧化物难以获得充分的黑色或低的反射率。例如,用金属氧化物形成黑色层时,约为10%~30%的可见光范围的光反射率,且在可见光范围中难以获得平坦的反射率,着色可见。将本实施方式的黑色层与玻璃等基板或透明树脂层之间的界面处的可见光反射率可被抑制在约3%以下,可获得高的可见性。所述透明树脂含有用于在显示装置上贴附保护玻璃的粘接层。
作为黑色的色料,可以使用碳、碳纳米管、碳纳米角、碳纳米刷或多个有机颜料的混合物。例如,以相对于黑色色料整体的量为51质量%以上的比例使用碳、即作为主要的色料使用碳。为了调整反射色,可以在黑色的色料中添加蓝或红等有机颜料进行使用。例如,通过调整作为起始材料的感光性黑色涂布液中所含的碳的浓度(降低碳浓度),可以提高光刻工序中的黑色层的重现性。
即便是使用作为显示装置DSP1的制造装置的大型曝光装置时,例如也可以形成具有带有1~9μm宽度(细线)的图案的黑色层(布图)。此外,本实施方式的碳浓度的范围设定在相对于含有树脂或固化剂和颜料的整体的固形成分为4以上且50以下的质量%的范围内。这里,作为碳量,也可以使碳浓度超过50质量%,但相对于整体的固形成分、碳浓度超过50质量%时,有涂膜适应性降低的倾向。另外,将碳浓度设定在小于4质量%时,无法获得充分的黑色,有时会明显看到位于黑色层下的基底的金属层中产生的反射光,可见性降低。
在作为后工序的光刻中进行曝光处理时,进行曝光对象的基板与掩模的对位(对准)。此时,可以优先对准,例如使利用透射测定得到的黑色层的光学浓度为2以下。除了碳以外,作为黑色的颜色调整,也可以使用多个有机颜料的混合物来形成黑色层。考虑到玻璃或透明树脂等基材的折射率(约为1.5),按照黑色层与这些基材之间的界面处的反射率达到3%以下的方式来设定黑色层的反射率。此时,优选对黑色色料的含量、种类、色料中使用的树脂、膜厚进行调整。通过将这些条件最优化,可以使折射率约为1.5的玻璃等基材与黑色层之间的界面处的反射率在可见光的波长区域内达到3%以下,可以实现低反射率。考虑到防止因自背光单元出射的光所引起的反射光再次发生反射的必要性,或者考虑到观察者P的可见性的提高,优选黑色层的反射率为3%以下。
此外,通常滤色器中使用的丙烯酸系树脂、以及液晶材料的折射率约为1.5以上且1.7以下的范围。
黑色层不仅配设在接触于导电层的单侧(接近观察者P的面),还可以形成在接近接触于液晶层300的面的位置上。
换而言之,本实施方式的触摸传感布线还可以具有“黑色层/导电性金属氧化物层/银合金层/导电性金属氧化物层/黑色层”的5层结构。这里,银合金层可以替换成银、铜、铜合金。
阵列基板所具备的有源元件在可见光范围内具有灵敏度时,来自导电层背面的反射光入射到有源元件中,有时会导致有源元件的错误动作。通过将黑色层一起配设在接近于显示功能层的相反侧(导电层的背面),可以防止因反射光的入射导致的有源元件的错误动作。
(液晶层300)
第一实施方式中,本发明的显示功能层为液晶层300,含有具有正的各向异性介电常数的液晶分子。液晶分子的初期取向是相对于对置基板100或阵列基板200的基板面为水平。使用了液晶层300的第一实施方式的液晶驱动中,按照在俯视下将液晶层横切的方式将驱动电压施加于液晶分子,因此通过被称作FFS(Fringe Field Switching,边缘场切换)的横向电场驱动液晶。液晶层300的液晶分子的各向异性介电常数可以是正的、也可以是负的。当液晶层300的液晶分子为负的各向异性介电常数时,例如难以受到手指等指针接触或接近对置基板时的指针的电荷的影响。因此,优选为负的液晶。换而言之,液晶分子为负的各向异性介电常数时,下述情况很少发生:由于指针接近对置基板时的电荷的影响,液晶分子在液晶层的厚度方向上竖起而产生漏光。
(阵列基板200的结构)
接着,对构成显示装置DSP1的阵列基板200的结构进行说明。图9为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的阵列基板200的俯视图。图10为部分地显示本发明第一实施方式的显示装置DSP1所具备的阵列基板200的截面图,是沿着图9所示的C-C’线的截面图。图10表示具有顶栅结构的薄膜晶体管(TFT)之一例。此外,图10中,沿着图9的C-C’线的截面中未图示的像素电极29、接触孔CH、位于像素电极29上方的共用电极17用虚线表示。此外,接触孔CH如图9所示,使形成于第二绝缘层12上的像素电极29与漏电极26导通。
如图2、图9及图10所示,阵列基板200具备:透明基板41(第二透明基板);按照将透明基板41的表面覆盖的方式形成的第四绝缘层14;形成在第四绝缘层14上的第一源极布线31及第二源极布线32;按照将第一源极布线31及第二源极布线32覆盖的方式形成在第四绝缘层14上的第三绝缘层13;形成在第三绝缘层13上的第一栅极布线10及第二栅极布线9;形成在第三绝缘层13上的共用布线30;按照将第一栅极布线10、第二栅极布线9及共用布线30覆盖的方式形成在第三绝缘层13上的第二绝缘层12;形成在第二绝缘层12上的像素电极29;按照将像素电极29覆盖的方式形成在第二绝缘层12上的第一绝缘层11;以及形成在第一绝缘层11上的共用电极17。共用布线30通过图9所示的通孔29s、接触孔11H、12H与共用电极17相连接。
(有源元件28)
如图10所示,有源元件28具备:沟道层27;连接于沟道层27一端(第一端、图10中沟道层27的左端)的漏电极26;连接于沟道层27另一端(第二端、图10中沟道层27的右端)的源电极24;以及隔着第三绝缘层13与沟道层27相向配置的栅电极25。图10表示构成有源元件28的沟道层27、漏电极26及源电极24形成在第四绝缘层14上的结构,但本发明并非限定于这种结构。也可不设置第四绝缘层14、而是在透明基板41上直接形成源元件28。另外,还可应用底栅结构的薄膜晶体管。
以高频率向第一源极布线31及第二源极布线32供给影像信号,易于从第一源极布线31及第二源极布线32产生噪音。在顶栅结构中,具有可以将作为噪音产生源的第一源极布线31及第二源极布线32远离所述触摸传感布线的优点。
图10所示的源电极24和漏电极26在同一工序中由相同构成的导电层形成。第一实施方式中,作为源电极24和漏电极26的结构,采用钛/铝合金/钛或钼/铝合金/钼等的3层构成。这里,铝合金是铝-钕的合金。
位于栅电极25下部的第三绝缘层13还可以是具有与栅电极25相同宽度的绝缘层。此时,例如进行将栅电极25用作掩模的干式刻蚀,将栅电极25周围的第三绝缘层13除去。由此,可以形成具有与栅电极25相同宽度的绝缘层。将栅电极25用作掩模、使用干式刻蚀对绝缘层进行加工的技术一般被称作自对准。
利用具备由氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管进行的有机EL或LED的驱动更优选是利用具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管进行的驱动。
例如,被称作IGZO的氧化物半导体利用溅射等真空成膜一并形成。成膜氧化物半导体之后,TFT等图案形成后的热处理也一并进行。因此,与沟道层有关的电特性(例如Vth)的不均极少。有机EL或LED的驱动为了抑制其亮度的不均,需要将所述薄膜晶体管的Vth的不均抑制在较小的范围。
另一方面,在具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管中,需要对各个晶体管实施作为薄膜晶体管前体的无定形硅的激光退火,而各个激光退火会导致薄膜晶体管的Vth的不均。由此观点出发,具备有机EL或LED的显示装置中使用的薄膜晶体管优选是具备由氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管。
另外,具备由氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管由于漏电流极少,因此扫描信号或影像信号输入后的稳定性高。具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管与氧化物半导体的晶体管相比,漏电流大2位数以上。该漏电流少会带来高精度的触摸传感,从而优选。
作为沟道层27的材料,例如可以使用被称作IGZO的氧化物半导体。作为构成沟道层27的氧化物半导体的材料,可以使用含有含选自镓、铟、锌、锡、铝、锗及铈中1种以上的金属氧化物和至少含锑及铋中的任一者的金属氧化物的材料。
本实施方式中,使用含有氧化铟、氧化镓及氧化锌的氧化物半导体。由氧化物半导体形成的沟道层27的材料可以是单晶、多晶、微晶、微晶与无定形的混合体、或无定形中的任一种。作为氧化物半导体的膜厚,可以为2nm~50nm范围内的膜厚。沟道层27也可以由多晶硅半导体形成。
进而,还可以采用层叠有2个薄膜晶体管的结构。此时,作为位于下层的薄膜晶体管,使用具备由多晶硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管。作为位于上层的薄膜晶体管,使用具备由氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管。在这种层叠有2个薄膜晶体管的结构中,在俯视下薄膜晶体管被配置成矩阵状。该结构中,通过多晶硅半导体可获得高的迁移率,通过氧化物半导体可实现低漏电流。即,可以同时发挥多晶硅半导体的优点和氧化物半导体的优点这两者。
可以将氧化物半导体或多晶硅半导体用于例如具有p/n接合的互补型晶体管的构成,或者可以用于仅具有n型接合的单沟道型晶体管的构成。作为氧化物半导体的层叠结构,例如还可以采用层叠有n型氧化物半导体、和电特性与该n型氧化物半导体不同的n型氧化物半导体的层叠结构。层叠的n型氧化物半导体可以由多层构成。层叠的n型氧化物半导体中,可以使基底的n型半导体的带隙与位于上层的n型半导体的带隙不同。
沟道层的上表面例如可采用被不同的氧化物半导体覆盖的构成。
或者,例如也可以采用在结晶性n型氧化物半导体上层叠有微晶的(接近于非晶质的)氧化物半导体的层叠结构。这里,微晶是指例如在180℃以上且450℃以下的范围内对使用溅射装置成膜的非晶质的氧化物半导体进行热处理而得到的微晶状的氧化物半导体膜。或者是指在将成膜时的基板温度设定为200℃前后的状态下进行成膜而得到的微晶状的氧化物半导体膜。微晶状的氧化物半导体膜是通过TEM等观察方法可以观察到至少1nm~3nm前后或者大于3nm的结晶粒的氧化物半导体膜。
氧化物半导体通过从非晶质变成结晶质,可以实现载流子迁移率的改善或者可靠性的提高。氧化铟或氧化镓作为氧化物的熔点高。氧化锑或氧化铋的熔点均为1000℃以下、氧化物的熔点低。例如,采用氧化铟、氧化镓和氧化锑的三元系复合氧化物时,通过熔点低的氧化锑的效果,可以降低该复合氧化物的结晶化温度。换而言之,可以提供易于从非晶质状态结晶化成微晶状态等的氧化物半导体。氧化物半导体通过提高其结晶性,可以使载流子迁移率提高。
作为氧化物半导体,由于在后工序的湿式刻蚀中要求易溶性,因此可以使用富含氧化锌、氧化镓或氧化锑的复合氧化物。例如,作为溅射中所使用的溅射靶的金属元素的原子比,可以示例出In:Ga:Zn=1:2:2、In:Ga:Zn=1:3:3、In:Ga:Zn=2:1:1、或In:Ga:Zn=1:1:1。这里,Zn例如可以替换成Sb(锑)或Bi(铋)。
例如,还可以是以In:Sb=1:1的原子比、氧化铟及氧化锑的二元系复合氧化物。例如,还可以是以In:Bi=1:1的原子比、氧化铟及氧化铋的二元系复合氧化物。
另外,在上述原子比中还可以进一步增加In的含量。
此外,复合氧化物的组成并非限定于上述组成。
例如,还可以在上述复合氧化物中进一步添加Sn。此时,获得含有含In2O3、Ga2O3、Sb2O3及SnO2的四元系组成的复合氧化物,或者获得含有含In2O3、Sb2O3及SnO2的三元系组成的复合氧化物,从而可以调整载流子浓度。价数与In2O3、Ga2O3、Sb2O3、Bi2O3不同的SnO2起到载流子掺杂剂的作用。
例如,使用在含有氧化铟、氧化镓及氧化锑的三元系金属氧化物中添加氧化锡所获得的溅射靶来进行溅射成膜。由此,可以成膜载流子浓度有所提高的复合氧化物。同样,例如通过使用在含有氧化铟、氧化镓及氧化铋的三元系金属氧化物中添加氧化锡所获得的溅射靶来进行溅射成膜,可以成膜载流子浓度有所提高的复合氧化物。
但是,当载流子浓度过高时,具有由复合氧化物形成的沟道层的晶体管的阈值Vth易于变为负(易于变为常开)。因此,优选按照载流子浓度达到小于1×1018cm-3的方式来调整氧化锡添加量。另外,对于载流子浓度或载流子迁移率,通过调整上述复合氧化物的成膜条件(导入气体中使用的氧气、基板温度、成膜速度等)、成膜后的退火条件及复合氧化物的组成等,可以获得所期望的载流子浓度或载流子迁移率。例如,提高氧化铟的组成比易于提高载流子迁移率。例如,通过在250℃~700℃的温度条件下进行热处理的退火工序,可促进上述复合氧化物的结晶化,可以提高复合氧化物的载流子迁移率。
进而,在同一像素中一个个地配设具有由n型氧化物半导体形成的沟道层的薄膜晶体管(有源元件)和具有由n型硅半导体形成的沟道层的薄膜晶体管(有源元件),也可以驱动LED或有机EL(OLED)等发光层以使得发挥出薄膜晶体管的各个沟道层的特性。作为显示功能层使用液晶层或有机EL(OLED)时,作为向发光层施加电压(电流)的驱动晶体管,可以采用n型多晶硅薄膜晶体管,而作为向该多晶硅薄膜晶体管输送信号的开关晶体管,可以采用n型氧化物半导体的薄膜晶体管。
漏电极26及源电极24(源极布线31、32)可以采用相同的结构。例如,可以将多层的导电层用于漏电极26及源电极24。例如,可以采用用钼、钛、钽、钨、导电性金属氧化物层等夹持铝、铜或它们的合金层的电极结构。还可以在第四绝缘层14上先形成漏电极26及源电极24、然后按照层叠在这2个电极上的方式形成沟道层27。晶体管的结构可以是双栅结构等多栅结构。或者,作为阵列基板内的晶体管的结构,还可以是在沟道层的上下配置有电极的双栅结构。
半导体层或沟道层还可以在其厚度方向上调整迁移率或电子浓度。半导体层或沟道层还可以是不同的氧化物半导体层叠而成的层叠结构。由源电极与漏电极的最小间隔决定的晶体管的沟道长可以为10nm以上且10μm以下、例如可以为20nm~0.5μm。
第三绝缘层13作为栅极绝缘层发挥功能。作为这种绝缘层材料,采用硅酸铪(HfSiOx)、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氧氮化硅、氧氮化铝、氧化锆、氧化镓、氧化锌、氧化铪、氧化铈、氧化镧或将这些材料混合所获得的绝缘层等。氧化铈的介电常数高、且铈与氧原子的连接牢固。因此,优选使栅极绝缘层为含有氧化铈的复合氧化物。作为构成复合氧化物的氧化物之一采用氧化铈时,即便是非晶质状态也易于保持高的介电常数。氧化铈具备氧化力。氧化铈可以进行氧的储藏和释放。因此,以氧化物半导体与氧化铈接触的结构将氧从氧化铈供给至氧化物半导体,可以避免氧化物半导体的氧缺损,可以实现稳定的氧化物半导体(沟道层)。在栅极绝缘层使用氮化物的构成中,不会表现出上述的作用。另外,栅极绝缘层的材料还可以含有以硅酸铈(CeSiOx)为代表的镧系元素金属硅酸盐。或者,也可以含有镧铈复合氧化物或镧铈硅酸盐。
作为第三绝缘层13的结构,可以是单层膜、混合膜或多层膜。为混合膜或多层膜时,可以利用选自上述绝缘层材料的材料形成混合膜或多层膜。第三绝缘层13的膜厚例如为可以从2nm以上且300nm以下的范围内选择的膜厚。用氧化物半导体形成沟道层27时,可以在含有较多氧的状态(成膜环境气体)下形成与沟道层27相接触的第三绝缘层13的界面。
薄膜晶体管的制造工序中,在具有顶栅结构的薄膜晶体管中,形成氧化物半导体之后,在含氧的导入气体中可以形成含氧化铈的栅极绝缘层。此时,可以使位于栅极绝缘层之下的氧化物半导体的表面氧化,且可以调整该表面的氧化程度。具有底栅结构的薄膜晶体管中,由于栅极绝缘层的形成工序早于氧化物半导体的工序进行,因此难以调整氧化物半导体表面的氧化程度。就具有顶栅结构的薄膜晶体管而言,相比较于底栅结构的情况,可以进一步促进氧化物半导体表面的氧化、且更难发生氧化物半导体的氧缺损。
含有第一绝缘层11、第二绝缘层12、第三绝缘层13及氧化物半导体基底的绝缘层(第四绝缘层14)的多个绝缘层可以使用无机绝缘材料或有机绝缘材料形成。作为绝缘层的材料,可以使用氧化硅、氧化氮化硅、氧化铝,作为绝缘层的结构,可以使用含有上述材料的单层或多层。还可以是由不同的绝缘材料形成的多个层层叠而成的构成。为了获得将绝缘层的上表面平坦化的效果,可以在一部分的绝缘层中使用丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂等。也可以使用低介电常数材料(low-k材料)。
在沟道层27上隔着第三绝缘层13配设栅电极25。栅电极25(栅极布线10)可以使用与共用电极17或共用布线30相同的材料、按照具有相同的层构成的方式利用相同的工序形成。另外,栅电极25也可以使用与上述漏电极26及源电极24相同的材料、按照具有相同的层结构的方式来形成。作为栅电极25的结构,可以采用铜层或铜合金层被导电性金属氧化物夹持而成的构成、或者银或银合金被导电性金属氧化物夹持而成的构成。
还可以利用含铟的复合氧化物将露出至栅电极25端部的金属层20的表面覆盖。或者,还可以用氮化硅或氮化钼等氮化物将包括栅电极25端部(截面)的栅电极25的整体覆盖。或者,还可以以厚于50nm的膜厚对具有与上述栅极绝缘层相同组成的绝缘膜进行层叠。
作为栅电极25的形成方法,还可以在栅电极25的形成之前,仅对位于有源元件28的沟道层27正上方的第三绝缘层13实施干式刻蚀等,从而减薄第三绝缘层13的厚度。
还可以在与第三绝缘层13相接触的栅电极25的界面中进一步***电性质不同的氧化物半导体。或者,还可以用含有氧化铈或氧化镓的绝缘性金属氧化物层形成第三绝缘层13。
具体地说,为了抑制因供至源极布线31的影像信号所引起的噪音落到共用布线30,需要增厚第三绝缘层13。另一方面,第三绝缘层13具有作为位于栅电极25与沟道层27之间的栅绝缘膜的功能,要求考虑到有源元件28的开关特性的适当膜厚。为了实现这种相反的2个功能,通过在较大地维持共用布线30与源极布线31之间的第三绝缘层13的膜厚的情况下、减薄位于沟道层27正上方的第三绝缘层13的厚度,可以抑制因供至源极布线的影像信号所引起的噪音落到共用布线30,同时可以在有源元件28中实现所希望的开关特性。
另外,还可以在沟道层27的下部形成遮光膜。作为遮光膜的材料,可以使用钼、钨、钛、铬等高熔点金属。
栅极布线10与有源元件28电连接。具体地说,连接于栅极布线10的栅电极25与有源元件28的沟道层27隔着第三绝缘层13相向。根据从影像信号控制部121供给至栅电极25的扫描信号,在有源元件28中进行开关驱动。
从影像信号控制部121向源极布线31、32赋予作为影像信号的电压。向源极布线31、32赋予例如±2.5V~±5V的正或负的电压的影像信号。作为施加于共用电极17的电压,例如可以为每次帧反转时发生变化的±2.5V的范围。另外,还可以使共用电极17的电位为液晶驱动的阈值Vth以下~0V范围的恒定电位。当将该共用电极应用于后述的恒定电位驱动时,优选沟道层27使用氧化物半导体。由氧化物半导体构成的沟道层的电气耐电压高,通过使用了氧化物半导体的晶体管,将超过±5V范围的高的驱动电压施加于电极部,可以使液晶的响应高速化。液晶驱动可以应用帧反转驱动、列(垂直线)反转驱动、水平线反转驱动、点反转驱动等各种驱动方法。
栅电极25的构成的一部分采用铜合金时,可以在铜中添加0.1at%以上且4at%以下范围内的金属元素或半金属元素。通过如此地将元素添加在铜中,获得可以抑制铜的迁移的效果。特别优选将通过在铜层的结晶(晶粒)内与铜原子的一部分置换而可以配置在铜的晶格位置上的元素与析出至铜层的晶界并抑制铜的晶粒附近的铜原子活动的元素一起添加在铜中。或者,为了抑制铜原子的活动,优选将比铜原子重(原子量大)的元素添加在铜中。进而,优选以相对于铜为0.1at%~4at%范围内的添加量、选择铜的导电率难以下降的添加元素。进而,考虑到溅射等真空成膜时,优选溅射等的成膜速度接近于铜的元素。如上所述将元素添加到铜中的技术也可应用于将铜置换成银或铝的情况。换而言之,也可代替铜合金而使用银合金或铝合金。
关于将在铜层的结晶(晶粒)内与铜原子的一部分置换而可以配置在铜的晶格位置上的元素添加在铜中,换句话说是指将在常温附近与铜形成固溶体的金属或半金属添加在铜中。易于与铜形成固溶体的金属可举出锰、镍、锌、钯、镓、金(Au)等。关于将析出至铜层的晶界并抑制铜的晶粒附近的铜原子活动的元素添加到铜中,换句话说是指添加在常温附近不与铜形成固溶体的金属或半金属。不与铜形成固溶体或者难以与铜形成固溶体的金属或半金属可举出各种材料。例如,可举出钛、锆、钼、钨等高熔点金属;硅、锗、锑、铋等被称作半金属的元素等。上述合金元素可作为添加在银合金中的添加元素来使用。
铜或银从迁移的观点来看在可靠性方面具有问题。通过将上述的金属或半金属添加在铜中,可以补足可靠性方面。通过在铜或银中添加0.1at%以上的上述金属或半金属,获得抑制迁移的效果。但是,在铜或银中以超过4at%的含量添加上述金属或半金属时,铜或银的导电率恶化变得明显,无法获得选择铜合金或银合金的优点。
第一实施方式及后述的其他实施方式中,也可以将驱动显示功能层的共用电极17配设于在显示装置的截面视图中比像素电极的配设位置更靠上的位置上。换而言之,在这些显示装置的截面视图中,可以在共用电极17的下部配置有源元件或TFT的布线。即,共用电极17设置在比像素电极29更靠近对置基板100的位置上。以下将这种构成称作像素电极下部构成。
像素电极下部构成中,可以通过电阻将共用电极17接地,例如可以使共用电位为0V(伏特)的恒定电位。如以下说明的那样,当显示功能层为液晶层时,像素电极下部构成具有较大的优点。
(像素电极下部构成中的液晶层的驱动)
像素电极下部构成中,由于共用电位实质上不发生变动,因此使被赋予影像信号的源极布线的电位发生变动。显示功能层为液晶层时,将施加于源极布线的电压切换成正和负的极性。此外,将本实施方式的源极布线分为极性为负的第一源极布线31和极性为正的第二源极布线32。
参照图11及图12说明利用栅极布线9、10及源极布线31、32进行的反转驱动,具体地说明利用列反转驱动、点反转驱动进行的液晶驱动方法。图11为部分地表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1的电路图,是显示利用列反转驱动来驱动液晶显示装置时、各像素的液晶驱动电压的状况的说明图。图12为部分地表示本发明第一实施方式的显示装置DSP1的电路图,是显示利用点反转驱动来驱动液晶显示装置时、各像素的液晶驱动电压的状况的说明图。
本实施方式中,如上所述,第二源极布线32的电位具有正的极性、第一源极布线31具有负的极性,在各像素中进行像素反转驱动。反转驱动时所选择的栅极布线可以是在整个显示画面中选择栅极布线的帧反转,还可以选择总线路中一半根数的栅极布线进行反转驱动,进而,还可以是依次选择水平线路的反转驱动或间歇地选择水平线路进行反转驱动。
图11示出了例如在多个栅极布线(多个线路)中选择偶数线路的栅极布线、所选择的栅极布线向有源元件输送栅极信号时的每个像素的极性。这里,第二源极布线32的极性为正、第一源极布线31的极性为负。此时,在垂直方向(Y方向)上排列具有相同极性的像素。例如,在下一个帧中选择奇数线路的栅极布线、所选择的栅极布线向有源元件输送栅极信号时,具有与图11所示极性相反极性的像素同样地在纵方向上排列,进行垂直线路反转驱动。当每个帧地反转垂直线路时,噪音的发生频率进一步降低、对触摸传感的影响减少。
图11中,第一源极布线31及第二源极布线32与第一栅极布线10电连接于第一有源元件28a,第一源极布线31及第二源极布线32与2栅极布线9电连接于第二有源元件28b。由于第一源极布线31变为负的极性、第二源极布线32变为正的极性,因此通过选择第一栅极布线10或第二栅极布线9,像素的极性确定。
图12示出了例如在多个栅极布线(多个线路)中每2根地选择且选择2根为一组的栅极布线9、10、所选的栅极布线9、10向有源元件输送栅极信号时的每个像素的极性。这里,第二源极布线32的极性为正、第一源极布线31的极性为负。此时,在垂直方向及水平方向中的任一个方向上都是具有正和负的极性的像素交替排列。在下一个帧中选择不同的2根一组的栅极布线,通过所选择的栅极布线9、10向有源元件输送栅极信号,具有与图12所示极性相反极性的像素同样地交替排列,进行点反转驱动。图11及图12所示像素的反转驱动在以下的实施方式中也可同样地进行。此外,第一实施方式及后述的第二实施方式中,还可以实施使共用电压反转成正负的通常的帧反转驱动。
本实施方式的正的电压例如为0V~+5V、负的电压为0V~-5V。此外,沟道层27由氧化物半导体(例如被称作IGZO的铟、镓、锌的复合氧化物半导体)形成时,这种氧化物半导体由于电气耐压高,因此可以使用高于上述的电压。
此外,本发明并非将正的电压及负的电压限定为上述电压。例如,可以使正的电压为0V~+2.5V、负的电压为0V~-2.5V。即,可以将正的电压的上限设定为+2.5V、将负的电压的下限设定为-2.5V。此时,获得降低耗电的效果、减少噪音产生的效果或抑制液晶显示烧屏的效果。
例如,在采用作为沟道层27使用了存储性良好的IGZO的晶体管(有源元件)时,还可以省去使共用电极17为恒定电压(恒定电位)时的恒定电压驱动所需的辅助电容(存储电容)。作为沟道层27使用了IGZO的晶体管与使用了硅半导体的晶体管不同,漏电流极小,因此例如可以省去现有技术文献的专利文献4所记载的那样的含闩锁部的传送电路,可以制成单纯的布线结构。另外,在使用了具备作为沟道层使用IGZO等氧化物半导体的晶体管的阵列基板200的显示装置DSP1中,由于晶体管的漏电流小,因此向像素电极29施加液晶驱动电压之后可以保持电压,可以维持液晶层300的透射率。
沟道层27中使用IGZO等氧化物半导体时,有源元件28中的电子迁移率高,例如可以在2msec(毫秒)以下的短时间内将对应于所需影像信号的驱动电压施加于像素电极29。例如,倍速驱动(1秒的显示帧数为120帧时)的1帧为约8.3msec,例如可以将6msec分摊在触摸传感中。
具有透明电极图案的共用电极17为恒定电位时,也可不对液晶驱动和触摸电极驱动进行分时驱动。液晶的驱动频率与触摸金属布线的驱动频率可以是不同的。例如,对于在沟道层27中使用IGZO等氧化物半导体的有源元件28(含有第一有源元件28a、第二有源元件28b),与使用了在向像素电极29施加液晶驱动电压之后需要保持透射率(或保持电压)的多晶硅半导体的晶体管不同,并不需要为了保持透射率而对影像进行刷新(再次的影像信号的写入)。因此,采用了IGZO等氧化物半导体的显示装置DSP1可进行低耗电驱动。
IGZO等氧化物半导体由于电气耐压高,因此可以以高的电压对液晶进行高速驱动,可以用于能够3D显示的三维影像显示。沟道层27中使用IGZO等氧化物半导体的有源元件28如上所述存储性高,因此例如具有即便使液晶驱动频率为0.1Hz以上且30Hz以下左右的低频率、也难以产生闪变(显示的闪烁)的优点。通过使用以IGZO为沟道层的有源元件28、同时进行利用低频率的点反转驱动和利用与点反转驱动不同频率的触摸驱动,可以以低耗电同时获得高画质的影像显示和高精度的触摸传感。
另外,沟道层27中使用氧化物半导体的有源元件28由于如上所述漏电流少,因此可以长时间地保持施加于像素电极29的驱动电压。通过用布线电阻小于铝布线的铜布线来形成有源元件28的源极布线31、32或栅极布线9、10等,进而作为有源元件使用可在短时间内进行驱动的IGZO,可以充分地设置用于进行触摸传感的扫描的期间。即,通过将IGZO等氧化物半导体应用于有源元件,可以缩短液晶等的驱动时间,在显示画面整体的影像信号处理中,应用于触摸传感的时间可以有充分的富余。由此,可以以高精度检测所产生的静电电容的变化。
进而,通过作为沟道层27采用IGZO等氧化物半导体,可以基本消除在点反转驱动或列反转驱动中的偶合噪音的影响。这在使用氧化物半导体的有源元件28中,可以在极短的时间(例如2msec)内将对应于影像信号的电压施加于像素电极29,而且保持该影像信号施加后的像素电压的存储性高,在利用该存储性的保持期间不会产生新的噪音,可以减轻对触摸传感的影响。
作为氧化物半导体,可以采用含有铟、镓、锌、锡、铝、锗、锑、铋、铈中的2种以上的金属氧化物的氧化物半导体。
(第二实施方式)
以下一边参照附图一边对本发明的第二实施方式进行说明。
第二实施方式中,与第一实施方式相同的构件带有相同符号,并将其说明省略或简化。
图13为部分地表示本发明第二实施方式的显示装置DSP2的图,是沿着图16中D-D’线的截面图。
图14为部分地表示本发明第二实施方式的显示装置所具备的液晶层506和对置基板350的边框部F的图,是沿着图16中A-A’线的截面图。
图15为表示设置在本发明第二实施方式的对置基板上的第二触摸传感布线的图,是表示图14中符号W2所示部分的放大截面图。
图16为本发明第二实施方式的显示装置所具备的对置基板的图,是从观察者侧观察显示装置的俯视图。
图13~图16中省略了偏振片、相位差板、背光单元的图示。
如图14所示,向第一触摸传感布线1的导通例如以用柔性印刷电路基板FPC进行为例、用虚线进行表示。第一触摸传感布线1与柔性印刷电路基板FPC的连接例如使用各向异性导电膜101。
第二实施方式的显示装置DSP2所具备的显示功能层为垂直取向的液晶层506,通过被称作VA(Vertical Alignment,垂直取向)的纵向电场进行液晶驱动。
另外,本实施方式中,触摸传感控制部122对作为触摸信号的、第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2的交点处的第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2之间的静电电容C2的变化进行检测。
构成第二实施方式的显示装置DSP2的对置基板350具备:具有第一面MF和与第一面MF成相反侧的第二面MS的透明基板42。在第二面MS上设置有多个第一触摸传感布线1。在第一面MF上设置有多个第二触摸传感布线2。多个第二触摸传感布线2及第一面MF被滤色器60覆盖。进而,在滤色器60上设置有第二透明树脂层105,在第二透明树脂层105上设置有共用电极50。
具体地说,在图14中,通过与图6相同的构成,用第一触摸传感布线1的一部分和第二遮光导电图案F22构成遮光性的边框部F。如图14所示,在位于边框部F下部的阵列基板200的边框部分200F上形成有与液晶驱动有关的周边电路80。周边电路80中,例如将驱动阵列基板200的有源元件的TFT、电容元件、电阻元件等配设在阵列基板200的边框部分200F的表面上。虽省略了图示,但第二遮光导电图案F22按照不产生大的寄生电容的方式被细分割化。利用含有由第一触摸传感布线1的一部分与第二遮光导电图案F22的重叠所形成的重叠部3的边框部F,减少了来自周边电路80的噪音对触摸传感的影响。导电性的边框部F减少来自显示装置DSP2外部(手或手指等)的静电噪音的影响,防止了错误动作。
第二实施方式如上所述,通过纵向电场的液晶驱动对液晶层506进行驱动。如图13及图14所示,共用电极50配置在像素电极59的上方。共用电极50设置在比像素电极59更靠近对置基板350的位置上。即,液晶层506被共用电极50及像素电极59夹持。液晶层506的单元间隙(厚度)由垫片控制。
本实施方式中,可以利用第一实施方式所示的像素电极下部构成来对作为显示功能层的液晶层506进行驱动。
具体地说,介由高电阻使共用电极50接地,设为0V的地电位,将源极布线固定在正或负的极性,可以进行噪音少的液晶驱动。该像素电极下部构成中的显示功能层的驱动可以大大抑制噪音对触摸传感驱动的影响、且减少与液晶驱动有关的耗电。进而,所接地的共用电极50还发挥电噪音的屏蔽层的作用,有助于提高触摸传感精度。
与第一实施方式同样,有源元件形成在阵列基板200上。有源元件的沟道层用氧化物半导体形成。氧化物半导体可以使用含有镓、铟、锌、锡、铝、锗、锑、铋、铈中的2种以上的金属氧化物的氧化物半导体。栅极绝缘膜可以制成由含有氧化铈的复合氧化物形成的栅极绝缘膜。例如,作为有源元件的结构,可以采用图10所示的顶栅结构的有源元件(TFT)。
如图16所示,显示装置DSP2具备滤色器60。用第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2形成像素,各像素中设置有构成滤色器60的红着色层R、绿着色层G及蓝着色层B。即,第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2作为划分红着色层R、绿着色层G及蓝着色层B的黑色矩阵发挥功能。第二实施方式中,红着色层R、绿着色层G及蓝着色层B以条纹状的图案进行配置。
第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2与第一实施方式相同,分别具有层叠有黑色层和导电层的结构。形成第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2的导电层与第一实施方式相同,具有导电性金属氧化物层、铜合金层和导电性金属氧化物层叠而成的3层结构。
特别是如图15所示,第二触摸传感布线2具有在观察方向OB上按顺序层叠有第二黑色层76和第二导电层75的构成。第二黑色层76具有与第一实施方式的第二黑色层相同的构成。第二导电层75具有与第一实施方式的第二导电层相同的构成。
图13中,被像素电极59和共用电极50夹持的液晶层506通过施加于像素电极59与共用电极50之间的液晶驱动电压来进行控制。液晶层506的液晶优选是各向异性介电常数为负的液晶,但也可使用各向异性介电常数为正的液晶。
(第三实施方式)
以下一边参照附图一边对本发明的第三实施方式进行说明。
第三实施方式中,与第一实施方式及第二实施方式相同的构件带有相同符号,并将其说明省略或简化。
图17为部分地表示本发明第三实施方式的显示装置DSP3的截面图。
图18为部分地表示本发明第三实施方式的显示装置DSP3所具备的对置基板550的边框部F的截面图。
图19为表示本发明第三实施方式的显示装置DSP3所具备的对置基板550的图,是从观察者侧观察显示装置DSP3的俯视图。
图20为部分地表示本发明第三实施方式的阵列基板600的截面图。
图21为部分地表示构成本发明第三实施方式的阵列基板600的像素电极88的图,是表示图20中符号W3所示部分的放大截面图。
图22为部分地表示构成本发明第三实施方式的阵列基板600的栅电极的截面图。
构成第三实施方式的显示装置DSP3的对置基板550具备:具有第一面MF和与第一面MF成相反侧的第二面MS的透明基板44。触摸传感布线未设置在第二面MS上。在第一面MF上,在观察方向OB(与Z方向相反的方向)上,按顺序形成有多个第一触摸传感布线1和多个第二触摸传感布线2。即,第二触摸传感布线2位于第一触摸传感布线1与阵列基板600之间。多个第二触摸传感布线2及第一面MF被第二透明树脂层105覆盖。
在多个第一触摸传感布线1与多个第二触摸传感布线2之间设有绝缘层I(触摸布线绝缘层),第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2通过绝缘层I而相互间电绝缘。
图17所示的结构中,将第一透明树脂层108与第二透明树脂层105贴合。
如图18所示,在位于边框部F下部的阵列基板600的边框部分600F上形成有与有机EL层的驱动(有机EL层的发光)有关的周边电路80。周边电路80中,例如在阵列基板600的边框部分600F的表面上配设有驱动阵列基板600的有源元件的TFT、电容元件、电阻元件等。在周边电路80中产生的电噪音被边框部F截断,可以减少对作为检测电极的第一触摸传感布线1的影响。该显示装置的单元间隙(厚度)由作为垫片的导电性粒子102来控制。导电性粒子102可以是金属球,可以应用以树脂为核并被覆无机氧化物及金属而成的导电性粒子。或者还可以使用各向异性导电膜。在阵列基板600的边框部分600F的表面上设有连接端子107,导电性粒子102被夹在连接端子107与第一触摸传感布线1之间。由此,第一触摸传感布线1通过阵列基板600的连接端子107连接于触摸传感控制部122。
第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2在俯视下是正交的。例如,作为触摸检测电极可以使用第一触摸传感布线1,作为触摸驱动电极可以使用第二触摸传感布线2。触摸传感控制部122对作为触摸信号的、第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2的交点处的第一触摸传感布线1与第二触摸传感布线2之间的静电电容C3的变化进行检测。
另外,还可以将第一触摸传感布线1的作用和第二触摸传感布线2的作用互换。具体地说,可以作为触摸驱动电极使用第一触摸传感布线1、作为触摸检测电极使用第二触摸传感布线2。
作为第一触摸传感布线1及第二触摸传感布线2的各自的结构,可以采用与第一实施方式中说明的图8所示的截面结构相同的结构。第一触摸传感布线1具有按顺序层叠有第一黑色层16和第一导电层15的构成。作为第一导电层15的结构,例如可以是作为金属层20的铜合金层或银合金层被第一导电性金属氧化物层21及第二导电性金属氧化物层22夹持而成的3层结构。以格子状正交的第一触摸传感布线1和第二触摸传感布线2还兼有提高显示对比度的黑色矩阵的作用。
(阵列基板600的结构)
接着,对构成显示装置DSP3的阵列基板600的结构进行说明。
作为阵列基板600的基板45,无需使用透明基板,例如作为可应用于阵列基板600的基板,可举出玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、蓝宝石基板、硅、碳化硅或硅锗等半导体基板、或者塑料基板等。
阵列基板600中,在基板45上按顺序层叠有:第四绝缘层14;形成于第四绝缘层14上的有源元件68;按照将第四绝缘层14及有源元件68覆盖的方式形成的第三绝缘层13;按照与有源元件68的沟道层58相向的方式形成于第三绝缘层13上的栅电极95;按照将第三绝缘层13及栅电极95覆盖的方式形成的第二绝缘层12;及形成在第二绝缘层12上的平坦化层96。
平坦化层96上,在对应于有源元件68的漏电极56的位置上形成有接触孔93。另外,平坦化层96上,在对应于沟道层58的位置上形成有堤94。在截面视图中相互相邻的堤94之间的区域中,即在俯视下被堤94包围的区域中,按照将平坦化层96的上表面、接触孔93的内部及漏电极56覆盖的方式形成有下部电极88(像素电极)。此外,下部电极88也可以不形成在堤94的上表面。
进而,按照将下部电极88、堤94及平坦化层96覆盖的方式形成有空穴注入层91。在空穴注入层91上按顺序层叠有发光层92、上部电极87及密封层109。
下部电极88如后所述,具有银或银合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的构成。
作为堤94的材料,可以使用丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛清漆酚醛树脂等有机树脂。堤94上还可以进一步层叠氧化硅、氧氮化硅等无机材料。
作为平坦化层96的材料,还可以使用丙烯酸系树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰胺树脂等。还可以使用低介电常数材料(low-k材料)。
此外,为了提高可见性,平坦化层96或密封层109、或者基板45中的任一者还可以具有光散射的功能。或者还可以在基板45的上方形成光散射层。
此外,图17中,符号290表示由下部电极88、空穴注入层91、发光层92及上部电极87构成的发光区域。
(发光层92)
如图20所示,阵列基板600含有作为显示功能层的发光层92(有机EL层)。发光层92是下述的显示功能层:在向一对电极间赋予了电场时,通过自阳极(例如上部电极)注入的空穴与自阴极(例如下部电极、像素电极)注入的电子发生再结合而被激发,由此进行发光。
发光层92至少含有具有发光性质的材料(发光材料),同时优选含有具有电子传输性的材料。发光层92是形成在阳极与阴极之间的层,在下部电极88(阳极)上形成有空穴注入层91时,在空穴注入层91与上部电极87(阴极)之间形成发光层92。另外,在阳极上形成有空穴传输层时,在空穴传输层与阴极之间形成发光层92。上部电极87和下部电极88的作用也可互换。
发光层92的膜厚只要是不明显损害本发明的效果则是任意的,但从膜中难以发生缺陷的方面出发,优选膜厚大。另一方面,当膜厚小时,由于驱动电压降低,因此优选。因而,发光层92的膜厚优选为3nm以上、更优选为5nm以上,另一方面,通常优选为200nm以下、更优选为100nm以下。
发光层92的材料只要是以所希望的发光波长进行发光、不损害本发明效果则无特别限定,可以应用公知的发光材料。发光材料可以是荧光发光材料、也可以是磷光发光材料,但优选发光效率良好的材料,从内部量子效率的观点出发,优选磷光发光材料。
作为赋予蓝色发光的发光材料,例如可举出萘、苝、芘、蒽、香豆素、对双(2-苯乙烯基)苯及它们的衍生物等。作为赋予绿色发光的发光材料,例如可举出喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、Al(C9H6NO)3等铝配位化合物等。
作为赋予红色发光的发光材料,例如可举出DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran,4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃)系化合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、偶氮苯并噻吨等。
构成上述发光层92的有机EL层的构成或发光材料等并不限定于上述材料。
如图20所示,在空穴注入层91上形成发光层92,利用施加于上部电极87与下部电极88之间的驱动电压将其驱动。
下部电极88具有反射层89与导电性金属氧化物层97、98层叠而成的结构。此外,在上部电极87与下部电极88之间,除了发光层92之外还可以***电子注入层、电子传输层、空穴传输层等。
空穴注入层91中可以使用氧化钨或氧化钼等高熔点金属氧化物。反射层89可以应用光的反射率高的银合金、铝合金等。此外,ITO等导电性金属氧化物与铝的密合性不好。电极或接触孔等的界面例如为ITO和铝合金时,易于发生电连接故障。银或银合金与ITO等导电性金属氧化物的密合性良好,且ITO等导电性金属氧化物易于获得欧姆接触。
如图21所示,本实施方式中,为了抑制银的迁移,下部电极88具有银或银合金层(反射层89)被导电性金属氧化物层97、98夹持而成的3层结构。作为导电性金属氧化物层97、98的材料,可以使用第一实施方式中说明的构成导电性金属氧化物层21、22的导电性金属氧化物。
将银合金层应用于光反射性的像素电极(下部电极)时,银合金层的膜厚例如可以从100nm~500nm的范围选择。根据需要,膜厚也可比500nm更厚地形成。另外,若使银合金层的膜厚例如为9nm~15nm,则透光性的上部电极或相向电极可以使用银合金层。
另外,就显示功能层而言,在代替发光层92(有机EL层)而使用液晶层时,通过使银合金层的膜厚为100nm~500nm膜厚,可以将银合金层用于像素电极(下部电极),可以实现反射型的液晶显示装置。
本实施方式中,作为导电性金属氧化物,使用氧化铟、氧化镓、氧化锑的复合氧化物。作为银合金层的材料,可以应用作为导电层发挥功能的银合金。作为添加在银中的添加元素,可以使用选自镁、钙、钛、钼、铟、锡、锌酞菁绿色颜料、钕、镍、锑、铋、铜等中的1种以上的金属元素。本实施方式的银合金层使用在银中添加了1.5at%钙的银合金。钙在银合金被上述导电性金属氧化物夹持的构成中,在之后工序的热处理等中被选择性氧化。通过这种氧化物的形成,可以提高银合金层被导电性金属氧化物层夹持的结构的可靠性。进而,通过利用氮化硅或氮化钼等氮化物将银合金层被导电性金属氧化物层夹持的结构覆盖,可以进一步提高可靠性。
第三实施方式中,有源元件68具有与第一实施方式相同的顶栅结构。第三实施方式的沟道层也与第一实施方式同样,由氧化物半导体形成。进而,从晶体管的电子迁移率的观点出发,优选采用层叠有下述层的结构:由具备用多晶硅半导体形成的沟道层的有源矩阵构成的第一层;和由具备用氧化物半导体形成的沟道层的有源矩阵构成的第二层。如此层叠有第一层和第二层的结构中,例如具备由多晶硅半导体形成的沟道层的有源元件(第一层)在用于向作为发光层92的有机EL层注入载流子(电子或空穴)的驱动元件中使用。另外,具备由氧化物半导体形成的沟道层的有源元件(第二层)作为选择具备由多晶硅半导体形成的沟道层的有源元件的开关元件进行使用。用于使电连接于该驱动元件的有机EL层发光的电源线可以使用被导电性金属氧化物层夹持的银合金层或铜合金层。这种结构例如使用图22所示的布线结构。连接于电源线等有源元件的布线优选应用导电率良好的银合金或铜合金。
第三实施方式中,栅电极95使用作为铜合金的金属层20。如图22所示,构成栅电极95的金属层20被第一导电性金属氧化物层97和第二导电性金属氧化物层98夹持。作为第三绝缘层13的栅极绝缘层中使用的材料与第一实施方式相同。
(第三实施方式的变形例)
此外,上述实施方式中说明了作为发光层92采用有机电致发光层(有机EL)的结构。发光层92也可以是无机的发光二极管层。另外,发光层92还可以具有无机的LED芯片排列成矩阵状的结构。此时,还可以将红色发光、绿色发光、蓝色发光的各个微小的LED芯片固定在阵列基板200上。作为将LED芯片安装在阵列基板200上的方法,可以利用倒装进行安装。
发光层92由无机LED构成时,作为发光层92,将蓝色发光二极管或蓝紫色发光二极管配设在阵列基板200(基板45)上。形成氮化物半导体层和上部电极之后,在绿色像素上层叠绿色荧光体、在红色发光的像素上层叠红色荧光体。由此,可以在阵列基板200上简单地形成无机LED。使用这种荧光体时,通过自蓝紫色发光二极管产生的蓝色光所引起的激发,可以由各个绿色荧光体及红色荧光体获得绿色发光及红色发光。
或者,作为发光层92,还可以将紫外发光二极管配设在阵列基板200(基板45)上。此时,形成氮化物半导体层和上部电极之后,在蓝色像素上层叠蓝色荧光体、在绿色像素上层叠绿色荧光体、在红色像素上层叠红色荧光体。由此,可以在阵列基板200上简单地形成无机LED。使用这种荧光体时,例如可以利用印刷法等简单的手法形成绿色像素、红色像素或蓝色像素。这些像素从各个颜色的发光效率或色平衡的观点出发,优选调整像素的大小。
例如,上述实施方式的显示装置可以进行各种应用。作为上述实施方式的显示装置能够应用的电子设备,可举出手机、便携式游戏机、便携式信息终端、个人计算机、电子书、摄像机、数码相机、头戴式显示器、导航***、声音再生装置(车载音响、数码音频播放器等)、复印机、传真、打印机、打印复合机、自动售卖机、自动取款机(ATM)、个人认证设备、光通信设备等。上述各实施方式可以自由地组合使用。
本发明的优选实施方式虽然通过上述进行了说明,但这些是本发明的示例,应该理解为并非有所限定。追加、省略、替换及其他的变更可以在不脱离本发明范围的情况下进行。因此,本发明不应该看做受上述说明所限定,而是被权利要求书所限制。
符号说明
1 第一触摸传感布线
2 第二触摸传感布线
2A 传感布线
2B 引出布线
3 重叠部
9 第二栅极布线
10 第一栅极布线
11 第一绝缘层
11H、12H、93、CH 接触孔
12 第二绝缘层
13 第三绝缘层
14 第四绝缘层
15 第一导电层
16 第一黑色层
17、50 共用电极
20 金属层
21、97 第一导电性金属氧化物层
22、98 第二导电性金属氧化物层
24 源电极
25、95 栅电极
26、56 漏电极
27、58 沟道层
28、68 有源元件
28a 第一有源元件
28b 第二有源元件
29、59、88 像素电极(下部电极)
29s 通孔
30 共用布线
31 第一源极布线
32 第二源极布线
35、75 第二导电层
36、76 第二黑色层
40、41、42、44 透明基板
45 基板
60 滤色器
80 周边电路
87 上部电极
89 反射层
91 空穴注入层
92 发光层
94 堤
96 平坦化层
100、350、550 对置基板(显示装置基板)
101 各向异性导电膜
102 导电性粒子
103 垫片
104 密封层
105 第二透明树脂层
107 连接端子
108 第一透明树脂层
109 密封层
110 显示部
120 控制部
121 影像信号控制部(第一控制部)
122 触摸传感控制部(第二控制部)
123 ***控制部(第三控制部)
200、600 阵列基板
200F、600F 边框部分
290 发光区域
300、506 液晶层
B 蓝着色层
F 边框部
G 绿着色层
I 绝缘层
K 筐体
P 观察者
R 红着色层
MF 第一面
MS 第二面
OB 观察方向
PX 像素
F21 第一遮光导电图案
F22 第二遮光导电图案
FPC 柔性印刷电路基板
PT1 第一传感图案
PT2 第二传感图案
TM1 第一端子
TM2 第二端子
F22A 第一遮光导电部(遮光导电部)
F22B 第二遮光导电部(遮光导电部)
F21L 长边部
F21S 短边部
S、CS 狭缝
H1、WS 宽度
P1、PS 配置间隔
C1、C2、C3 静电电容
DSP1、DSP2、DSP3 显示装置
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种显示装置,其含有:
显示功能层;
阵列基板,其对所述显示功能层进行驱动;
显示装置基板;和
控制部,其检测第一触摸传感布线与第二触摸传感布线之间的静电电容的变化来进行触摸传感,
所述显示装置基板具备:
透明基板,其具有与所述阵列基板相向的第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
含有多个第一触摸传感布线的第一传感图案,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
含有多个第二触摸传感布线的第二传感图案,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;
显示部,其与所述显示功能层相向;以及
遮光性的边框部,其包围所述显示部,并且由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成,
其中所述第2遮光导电图案具有大小不同的多个遮光导电部,
在所述第1遮光导电图案与所述第2遮光导电图案之间形成电容器。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线形成在所述第二面上,
在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第一触摸传感布线形成在所述第二面上,
所述第二触摸传感布线形成在所述第一面上。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
在所述第一面上,在所述观察方向上按顺序形成有所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线,
在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
5.根据权利要求1所述的显示装置,
其具有包围所述阵列基板及所述显示装置基板的筐体,
所述第一遮光导电图案接地于所述筐体。
6.(修改后)根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第二遮光导电图案的所述多个遮光导电部通过狭缝分割。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备有源元件,
所述有源元件具有沟道层,并对所述显示功能层进行驱动,
所述沟道层与栅极绝缘层接触,且由氧化物半导体构成。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
所述氧化物半导体含有:
含选自镓、铟、锌、锡、铝、锗及铈中的1种以上的金属氧化物;和
至少含锑、铋中的任一个的金属氧化物。
9.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
所述栅极绝缘层由含氧化铈的复合氧化物形成。
10.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
在电连接于所述有源元件的多个布线中,至少栅极布线具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的3层结构。
11.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,
所述显示功能层为发光二极管层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
12.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,
所述显示功能层为有机电致发光层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
13.根据权利要求11或12所述的显示装置,其中,
所述上部电极及所述下部电极中的至少一者具有银合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的结构。
14.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述显示功能层为液晶层,
所述阵列基板具备夹持所述液晶层的共用电极及像素电极,
所述液晶层通过所述共用电极与所述像素电极之间的电位差被驱动。
15.根据权利要求14所述的显示装置,其中,
在截面视图中,所述共用电极设置在比所述像素电极更靠近所述显示装置基板的位置上。
16.(修改后)一种显示装置基板,其具备:
透明基板,其具有第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
第一传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第一触摸传感布线,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
第二传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第二触摸传感布线,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;以及
遮光性的边框部,其由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成,
其中所述第2遮光导电图案具有大小不同的多个遮光导电部,
在所述第1遮光导电图案与所述第2遮光导电图案之间形成电容器。
17.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述透明基板在俯视下具有短边和长边,
所述第一遮光导电图案与所述长边平行地设置。
18.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述第二遮光导电图案具有与所述第一触摸传感布线平行的多个狭缝,
在俯视下形成有所述多个第一触摸传感布线与所述多个狭缝重叠的重叠部,所述重叠部构成所述边框部。
19.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述第一导电层及所述第二导电层至少具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的3层结构。
20.根据权利要求16所述的显示装置基板,
其具备在俯视下被所述多个第一触摸传感布线和所述多个第二触摸传感布线划分的多个像素,
所述多个像素具备滤色器。
Claims (20)
1.一种显示装置,其含有:
显示功能层;
阵列基板,其对所述显示功能层进行驱动;
显示装置基板;和
控制部,其检测第一触摸传感布线与第二触摸传感布线之间的静电电容的变化来进行触摸传感,
所述显示装置基板具备:
透明基板,其具有与所述阵列基板相向的第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
含有多个第一触摸传感布线的第一传感图案,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
含有多个第二触摸传感布线的第二传感图案,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;
显示部,其与所述显示功能层相向;以及
遮光性的边框部,其包围所述显示部,并且由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线形成在所述第二面上,
在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第一触摸传感布线形成在所述第二面上,
所述第二触摸传感布线形成在所述第一面上。
4.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
在所述第一面上,在所述观察方向上按顺序形成有所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线,
在所述第一触摸传感布线与所述第二触摸传感布线之间设有绝缘层,
所述第一触摸传感布线及所述第二触摸传感布线相互间电绝缘。
5.根据权利要求1所述的显示装置,
其具有包围所述阵列基板及所述显示装置基板的筐体,
所述第一遮光导电图案接地于所述筐体。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述第二遮光导电图案具有通过狭缝分割的多个遮光导电部。
7.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备有源元件,
所述有源元件具有沟道层,并对所述显示功能层进行驱动,
所述沟道层与栅极绝缘层接触,且由氧化物半导体构成。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
所述氧化物半导体含有:
含选自镓、铟、锌、锡、铝、锗及铈中的1种以上的金属氧化物;和
至少含锑、铋中的任一个的金属氧化物。
9.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
所述栅极绝缘层由含氧化铈的复合氧化物形成。
10.根据权利要求7所述的显示装置,其中,
在电连接于所述有源元件的多个布线中,至少栅极布线具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的3层结构。
11.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,
所述显示功能层为发光二极管层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
12.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述阵列基板具备夹持所述显示功能层的上部电极及下部电极,
所述显示功能层为有机电致发光层,通过施加于所述上部电极与所述下部电极之间的驱动电压而发光。
13.根据权利要求11或12所述的显示装置,其中,
所述上部电极及所述下部电极中的至少一者具有银合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的结构。
14.根据权利要求1所述的显示装置,其中,
所述显示功能层为液晶层,
所述阵列基板具备夹持所述液晶层的共用电极及像素电极,
所述液晶层通过所述共用电极与所述像素电极之间的电位差被驱动。
15.根据权利要求14所述的显示装置,其中,
在截面视图中,所述共用电极设置在比所述像素电极更靠近所述显示装置基板的位置上。
16.一种显示装置基板,其具备:
透明基板,其具有第一面和与所述第一面成相反侧的第二面;
第一传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第一触摸传感布线,所述多个第一触摸传感布线具有在从所述第二面朝向所述第一面的观察方向上按顺序层叠有第一黑色层和第一导电层的构成,且按照在所述第二面上在第一方向上排列的方式相互平行地延伸;
第二传感图案,其形成在所述第一面及所述第二面中的任一者上且含有多个第二触摸传感布线,所述多个第二触摸传感布线具有在所述观察方向上按顺序层叠有第二黑色层和第二导电层的构成,且位于所述多个第一触摸传感布线与所述阵列基板之间,并且按照在俯视下在正交于所述第一方向的第二方向上排列的方式相互平行地延伸;
第一遮光导电图案,其由与所述第一触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第一触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第一传感图案的外侧;
第二遮光导电图案,其由与所述第二触摸传感布线相同的材料形成且设置于在截面视图中与所述第二触摸传感布线相同的位置上,并且位于所述第二传感图案的外侧;以及
遮光性的边框部,其由所述第一传感图案的一部分、所述第一遮光导电图案及所述第二遮光导电图案构成。
17.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述透明基板在俯视下具有短边和长边,
所述第一遮光导电图案与所述长边平行地设置。
18.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述第二遮光导电图案具有与所述第一触摸传感布线平行的多个狭缝,
在俯视下形成有所述多个第一触摸传感布线与所述多个狭缝重叠的重叠部,所述重叠部构成所述边框部。
19.根据权利要求16所述的显示装置基板,其中,
所述第一导电层及所述第二导电层至少具有铜合金层被导电性金属氧化物层夹持而成的3层结构。
20.根据权利要求16所述的显示装置基板,
其具备在俯视下被所述多个第一触摸传感布线和所述多个第二触摸传感布线划分的多个像素,
所述多个像素具备滤色器。
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