(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0008】
本実施形態においては、電子機器の一例として表示装置を開示する。この表示装置は、例えば、VR(Vitrual Reality)ビュアー、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。
【0009】
図1は、液晶表示装置DSPの外観の一例を示す斜視図である。第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していても良い。第1方向X及び第2方向Yは、液晶表示装置(以下、単に、表示装置と称する)DSPを構成する基板の主面と平行な方向に相当し、第3方向Zは、表示装置DSPの厚さ方向に相当する。ここでは、第1方向X及び第2方向Yによって規定されるX−Y平面における表示装置DSPの平面図を示している。以下の説明において、第3方向ZからX−Y平面を見ることを平面視という。
【0010】
表示装置DSPは、表示パネルPNLと、照明装置BLとを備えている。
表示パネルPNLは、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に保持された液晶層(後述する液晶層LC)と、を備えている。また、表示パネルPNLは、表示領域DA及び非表示領域NDAを備えている。表示領域DAは、画像を表示する領域である。表示領域DAは、第1基板SUB1と第2基板SUB2とが対向する領域のほぼ中央に位置している。非表示領域NDAは、画像が表示されない領域であり、表示領域DAの外側に位置している。
第1基板SUB1は、接続部CNを備えている。接続部CNは、フレキシブルプリント配線基板やICチップなどの信号供給源を接続するための端子を備えている。接続部CNは、非表示領域NDAに位置している。
【0011】
照明装置BLは、第1基板SUB1の背面側(第2基板SUB2との対向面の反対側)に配置されている。このような照明装置BLとしては、種々の形態が適用可能である。一例として、照明装置BLは、第1基板SUB1と対向する導光板、この導光板の端部に沿って配置された複数の発光ダイオード(LED)などの光源、導光板の一方の主面側に配置された反射シート、導光板の他方の主面側に積層された各種光学シートなどを備えている。
【0012】
なお、図示した例の表示パネルPNLは、照明装置BLからの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過型であるが、これに限らない。例えば、表示パネルPNLは、外光あるいは外部光源からの光を選択的に反射させることで画像を表示させる反射型であっても良いし、透過型及び反射型の双方の表示機能を備えた半透過型であっても良い。
【0013】
また、ここでは表示パネルPNLの詳細な構成については説明を省略するが、表示パネルPNLの法線に沿った縦電界を利用する表示モード、表示パネルPNLの法線に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、表示パネルPNLの主面に沿った横電界を利用する表示モードのいずれも適用可能である。
以下、各実施形態において、第1基板SUB1から第2基板SUB2に向かう方向を上方(あるいは、単に上)とし、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かう方向を下方(あるいは、単に下)とする。
【0014】
図2は、第1基板SUB1を模式的に示す平面図である。
図2では、第1基板SUB1の主要部を示している。ここでは、横電界を利用する表示モードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードを適用した構成例について説明する。
第1基板SUB1は、複数のゲート線G(G1、G2、G3…)、複数の遮光層LS(LS1、LS2、LS3…)、複数のソース線S(S1、S2、S3、S4…)、スイッチング素子SW、中継電極RE、第1電極E1、第2電極E2、及び、第3電極E3などを備えている。なお、
図2では、説明に必要な構成のみを図示しており、第1電極E1及び第3電極E3などの図示を省略している。
【0015】
複数のゲート線G(G1、G2、G3…)は、所定の間隔をおいて第2方向Yに並んでいる。複数のゲート線G(G1、G2、G3…)は、それぞれ、第1方向Xに延出し、直線状に形成されている。なお、複数のゲート線G(G1、G2、G3…)は、一部が屈曲していても良い。複数のゲート線G(G1、G2、G3…)は、例えば、モリブデンタングステン合金膜である。平面視した場合、ゲート線Gは、遮光層LSに重なっている。
【0016】
複数の遮光層LS(LS1、LS2、LS3…)は、所定の間隔をおいて第2方向Yに並んでいる。複数の遮光層LS(LS1、LS2、LS3…)は、それぞれ、複数のゲート線G(G1、G2、G3…)に沿って第1方向Xに延出し、直線状に形成されている。なお、複数の遮光層LS(LS1、LS2、LS3…)は、一部が屈曲していても良い。複数の遮光層LSは、一例では、モリブデンタングステン合金製である。図示した例では、遮光層LSの第2方向Yの幅は、ゲート線Gの第2方向Yの幅より大きい。
【0017】
複数のソース線S(S1、S2、S3、S4…)は、所定の間隔をおいて第1方向Xに並んでいる。複数のソース線S(S1、S2、S3、S4…)は、それぞれ、第2方向Yに延出している。なお、複数のソース線S(S1、S2、S3、S4…)は、一部が屈曲していても良い。複数のソース線S(S1、S2、S3、S4…)は、例えば、チタン、アルミニウム、チタンの3層積層膜、又は、アルミニウム、チタン、アルミニウムの順に積層した3層積層膜等である。図中において、画素PXは、隣接する2本のゲート線、及び、隣接する2本のソース線によって区画される領域に相当する。一例として、画素PXは、ゲート線G1及びゲート線G2と、ソース線S1及びソース線S2とによって区画される領域に相当する。
【0018】
スイッチング素子SWは、ゲート線G及びソース線Sと電気的に接続されている。スイッチング素子SWの詳細については後述する。中継電極REは、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。中継電極REは、例えば、チタン、アルミニウム、チタンの順に積層した3層積層膜、又は、アルミニウム、チタン、アルミニウムの順に積層した3層積層膜等である。第2電極E2は、各画素PXに配置された画素電極である。第2電極E2は、中継電極REと電気的に接続されている。第2電極E2は、画像信号に対応した電位を印加される。図示した例では、第2電極E2は、スリット等を有していない矩形の平板形状であり、ソース線Sと略平行に延出している。第2電極E2は、第1方向で対向し、且つ平行な2つの辺E2L1、E2L2を有している。図示した例では、辺E2L1、E2L2は、第2方向Yに延出している。なお、第2電極E2は、一例として、スリット等を有していない矩形の平板形状としたが、スリット等を有する形状であっても良いし、他の形状であっても良い。図中のCH1は、第1電極E1に形成されている開口部OPの内側に位置し、中継電極REと第2電極E2とを電気的に接続するためのコンタクトホールである。また、図中のCH2は、中継電極REとスイッチング素子SWとを電気的に接続するためのコンタクトホールである。図中のCH3は、スイッチング素子SWとソース線Sとを電気的に接続するためのコンタクトホールである。
【0019】
図3は、本実施形態に係る第1基板SUB1の第1電極E1を模式的に示す平面図である。ここでは、
図2に示した第1基板SUB1の主要部を点線で示している。
第1電極E1は、複数の画素PXに亘って配置されている。図示した例では、第1電極E1は、X−Y平面上で、第1方向X及び第2方向Yに延出している。平面視した場合、第1電極E1は、ソース線S、ゲート線G、遮光層LS、及び第2電極E2などと重なっている。第1電極E1は、中継電極REを介して第2電極E2とスイッチング素子SWとを電気的に接続するための開口部OPを有している。第1電極E1は、共通電位を印加されている第1共通電極である。
【0020】
図4は、本実施形態に係る第1基板SUB1の第3電極E3を示す平面図である。ここでは、
図2に示した第1基板SUB1の主要部を点線で示している。
第1基板SUB1は、第3電極E3などを備えている。第3電極E3は、X―Y平面で格子状に形成されている。第3電極E3は、複数の開口部APを備えている。開口部APは、ソース線Sに沿って第2方向Yに延出している。開口部APは、第1方向Xで対向し、且つ平行ではない(非平行な)2つの辺AS1、AS2を有する。図示した例では、辺AS1、AS2は、いずれも第2方向Yと交差する方向に延出している。なお、一例では、辺AS1の延出方向と第2方向Yとのなす角度は、辺AS2の延出方向と第2方向Yとのなす角度と同等である。図示した例では、辺AS1、AS2は、それぞれ、第2電極E2に重なっている。また、2つの辺AS1、AS2は直線であるが、曲線であっても良い。図示した例では、開口部APは、上底UBと下底LBとを有する台形形状である。なお、開口部APは、上底UBの第1方向Xの長さが0である三角形状であっても良い。開口部APは、ソース線Sに沿って第2方向Yに延出している。一例として、平面視した場合、開口部APは、第2電極E2に重なっているが、開口部OPや中継電極REには重なっていない。なお、平面視した場合、開口部APは、第2電極E2の第2方向Yの全幅に亘って重なっていても良い。一例として、平面視した場合、第3電極E3は、第1方向Xにおいて、2つの隣接する開口部APの間の部分でソース線Sに重なっている。また、一例として、平面視した場合、第3電極E3は、第2方向Yにおいて、2つの隣接する開口部APの間の部分で開口部OP、中継電極RE、及びゲート線Gなどに重なっている。第3電極E3は、複数の画素PXに亘って配置された第2共通電極である。図中のCH4は、第1電極E1と第3電極E3とを電気的に接続するためのコンタクトホールである。
【0021】
図5は、
図4のA−A’における表示パネルPNLの断面図である。
第1基板SUB1は、支持基板10、絶縁膜11、12、13、14、15、16、17、ソース線S(S1、S2)、第1電極E1、第2電極E2、第3電極E3、及び配向膜AL1などを備えている。偏光板PL1は、支持基板10の下方に設けられている。なお、絶縁膜11乃至17をそれぞれ層間絶縁膜と表現する場合もある。
【0022】
支持基板10は、透明であり、一例ではホウケイ酸ガラス等のガラス製であるが、プラスチック等の樹脂製であっても良い。
絶縁膜11〜17は、いずれも透明である。絶縁膜11〜14、16、17は、無機絶縁膜であり、一例では、窒化ケイ素製あるいは酸化ケイ素製である。絶縁膜15は、有機絶縁膜であり、一例では、アクリル樹脂などの樹脂製である。絶縁膜11は、支持基板10の上に位置し、支持基板10に接触している。絶縁膜12は、絶縁膜11の上に位置し、絶縁膜11に接触している。絶縁膜13は、絶縁膜12の上に位置し、絶縁膜12に接触している。絶縁膜14は、絶縁膜13の上に位置し、絶縁膜13に接触している。ソース線S1、S2は、絶縁膜14の上に位置し、絶縁膜14に接触している。ソース線S1及びソース線S2は、第1方向Xにおいて、所定の間隔で離間している。絶縁膜15は、絶縁膜14及びソース線S1、S2の上に位置し、絶縁膜14及びソース線S1、S2に接触している。なお、絶縁膜11乃至絶縁膜14をまとめて絶縁膜(第1絶縁膜)IL1と称する場合もある。
【0023】
第1電極E1は、絶縁膜15の上に位置し、絶縁膜15に接触している。第1電極E1は、複数の第2電極E2に亘って延在している。なお、第1電極E1は、一例では、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、IGO(indium gallium oxide)等の透明な導電材料製である。なお、第1電極E1は、表示に寄与する領域と重なる部分が透明であれば良く、その他の部分については透明でない材料製であっても良い。
絶縁膜16は、第1電極E1の上に位置し、第1電極E1に接触している。
【0024】
第2電極E2は、絶縁膜16の上に位置している。図示した例では、隣接する2つの第2電極E2は、第1方向Xに所定の間隔で離間している。第2電極E2は、ソース線S1、S2の上方に位置していない。一例として、第2電極E2は、画素電極である。第2電極E2は、第1電極E1と異なる電位を有している。第2電極E2は、第1電極E1と同様の透明な導電材料製である。なお、第2電極E2は、表示に寄与する領域と重なる部分が透明であれば良く、その他の部分については透明でない材料製であっても良い。
絶縁膜17は、絶縁膜16及び第2電極E2の上に位置し、絶縁膜16及び第2電極E2に接触している。
【0025】
第3電極E3は、絶縁膜17の上に位置し、絶縁膜17に接触している。図示した例では、開口部APと第2電極E2とが絶縁膜17を介して対向している。第3電極E3は、前述したコンタクトホールCH4を介して第1電極E1に接触している。コンタクトホールCH4は、絶縁膜16及び17を貫通して第1電極E1に到達している。図示した例では、コンタクトホールCH4は、ソース線S2の直上に位置している。なお、コンタクトホールCH4は、他の位置に形成されていても良い。第3電極E3は、第1電極E1と同様の透明な導電材料製である。なお、第3電極E3は、表示に寄与する領域と重なる部分が透明であれば良く、その他の部分については透明でない材料製であっても良い。
配向膜AL1は、絶縁膜17及び第3電極E3を覆っている。配向膜AL1は、例えば、ポリイミド膜である。
【0026】
液晶層LCは、第1基板SUB1の上に位置している。液晶層LCは、正の誘電率異方性を有するポジ型であっても良いし、負の誘電率異方性を有するネガ型であっても良い。
第2基板SUB2は、液晶層LCの上に位置している。第2基板SUB2は、支持基板20、遮光層BM、カラーフィルタCF、絶縁膜21、配向膜AL2などを備えている。
偏光板PL2は、支持基板20の上方に設けられている。偏光板PL1の吸収軸と偏光板PL2の吸収軸とは、平面視した場合に互いに直交するように設定されている。
【0027】
支持基板20は、透明であり、一例ではホウケイ酸ガラス等のガラス製であるが、プラスチック等の樹脂製であっても良い。遮光層BMは、支持基板20の下に位置し、支持基板20に接触している。遮光層BMは、ソース線S1、S2の直上に位置している。カラーフィルタCFは、支持基板20及び遮光層BMの下に位置し、支持基板20及び遮光層BMに接触している。図示した例では、カラーフィルタCFは、第2電極E2と対向し、その一部が遮光層BMに接触している。カラーフィルタCFは、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタなどを含む。絶縁膜21は、カラーフィルタCFの下に位置し、カラーフィルタCFに接触している。なお、カラーフィルタCFは、第1基板SUB1に配置されても良い。カラーフィルタCFは、4色以上のカラーフィルタを含んでいても良い。白色を表示する画素には、白色のカラーフィルタが配置されても良いし、無着色の樹脂材料が配置されても良いし、カラーフィルタを配置せずにオーバーコート層OCを配置しても良い。
絶縁膜21は、透明な有機絶縁膜であり、一例ではアクリル樹脂などの樹脂製である。配向膜AL2は、絶縁膜21の下に位置し、絶縁膜21に接触し、絶縁膜21を覆っている。配向膜AL2は、光配向性のポリイミド膜である。
【0028】
図6は、
図4のB−B’における表示パネルPNLの断面図である。なお、ここでは、主に
図5に示した断面図とは異なる部分について説明する。
第1基板SUB1は、遮光層LS2、スイッチング素子SW、及び中継電極REなどを備えている。遮光層LS2は、支持基板10と絶縁膜11との間に位置し、支持基板10に接触している。遮光層LS2は、一例では、モリブデンタングステン合金製である。スイッチング素子SWは、半導体層PSを備えている。半導体層PSは、絶縁膜11と絶縁膜12との間に位置し、絶縁膜11に接触している。半導体層PSは、一例では、多結晶シリコン製である。ゲート線G(G2)の一部であるゲート電極WGは、絶縁膜12と絶縁膜13との間に位置し、絶縁膜13に接触している。中継電極REは、絶縁膜14と絶縁膜15との間に位置し、絶縁膜14に接触している。中継電極REは、絶縁膜12〜14を貫通して半導体層PSの上面に接触している。第2電極E2は、開口部OPを介してコンタクトホールCH1に延在し、中継電極REに接触している。コンタクトホールCH1は、絶縁膜15を貫通して中継電極REに到達している。なお、半導体層PSは、一例では、酸化物半導体製であっても良い。また、ゲート電極WGと遮光層SL2とは、例えば互いに電気的に接続され、同電位であることが望ましい。
第2基板SUB2は、遮光層BMなどを備えている。遮光層BMは、支持基板20と絶縁膜21との間において、ゲート電極WG及びコンタクトホールCH1の上方に位置している。
【0029】
本実施形態によれば、表示装置DSPは、第1電極E1と、第1電極E1の上方に位置する第2電極E2と、第2電極の上方に位置し、開口部APを有する第3電極E3とを備えている。第1電極E1と第3電極E3とは、電気的に接続されている。また、第2電極E2は、第1電極E1及び第3電極E3と異なる電位である。第2電極E2は、そのほぼ全体が絶縁膜16を介して第1電極E1と対向し、また、第2電極の一部が絶縁膜17を介して第3電極E3と対向している。表示装置DSPにおいて、一画素あたり、第1電極E1及び第2電極E2の間の画素容量と、第2電極E2及び第3電極E3の間の画素容量とが形成されている。そのため、表示装置DSPは、第1電極を設けなかった場合と比較して、画素容量を増大することができる。これにより、画素容量の不足に起因した表示品位の劣化を抑制することができる。
【0030】
また、平面視した場合、非平行な辺AS1と辺AS2とを有する開口部APと第2電極E2とが重なっている。第2電極E2と第3電極E3との間で形成されるフリンジ電界は、辺AS1に沿った領域と、辺AS2に沿った領域とでは方向が異なる。そのため、一画素内に、複数のドメイン(液晶分子が一様な方向に配向した領域)を形成することができる。これにより、複数の方向で視野角を光学的に補償することができ、広視野角化が可能となる。
なお、上記構成例では、第1電極E1及び第3電極E3がそれぞれ共通電極であり、第2電極E2が画素電極である場合について説明したが、この例に限らず、第1電極E1及び第3電極E3がそれぞれ画素電極であり、第2電極E2が共通電極であっても良い。
【0031】
次に、本実施形態の他の構成例について
図7及び
図8を参照しながらそれぞれ説明する。以下に説明する本実施形態の他の構成例において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略し、前述した実施形態と異なる部分を中心に詳細に説明する。なお、他の実施形態においても、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0032】
図7に示した構成例は、
図4に示した構成例と比較して、平面視した場合に、第2電極E2は、第1方向Xで対向し、且つ非平行な2つの辺E2S1、E2S2を有する第1部E2Tを備えている点が相違している。図示した例では、2つの辺E2S1及びE2S2は、それぞれ、辺E2L1及びE2L2の一部である。辺E2S1、E2S2は、いずれも第2方向Yと交差する方向に延出している。なお、一例では、辺E2S1の延出方向と第2方向Yとのなす角度は、辺E2S2の延出方向と第2方向Yとなす角度と同等である。図示した例では、平面視した場合、辺E2S1、E2S2は、それぞれ、開口部APに重なっている。また、2つの辺E2S1、E2S2は、直線であるが、曲線であっても良い。図示した例では、第1部E2Tは、上底E2Uと下底E2Bとを有する台形形状である。なお、上底E2Uの第1方向Xの長さが0である三角形状であっても良い。第1部E2Tは、ソース線Sに沿って第2方向Yに延出している。開口部APは、矩形形状であり、ソース線Sと略平行に延出している。なお、開口部APは、一例として、矩形形状としたが、他の形状であっても良い。一例として、平面視した場合、開口部APは、第1部E2Tに重なっているが、開口部OPや中継電極REに重なっていない。このような構成例においても、上記同様の効果が得られる。なお、
図7において、画素容量(Cs容量)の確保に問題ない場合には、少なくとも第1電極E1と第2電極E2の2層構成であればよく、第3電極E3は必要ない。
【0033】
図8に示した構成例は、
図4に示した構成例と比較して、平面視した場合に、第3電極E3は、第1方向Xで対向し、且つ非平行な2つの辺E3S1、E3S2を有する第1部E3Tを有している点が相違している。第1部E3Tは、2つの隣接する開口部APの間に形成されている。一例として、第1部E3Tは、ソース線S1に重なり、且つゲート線G1とゲート線G2との間に位置する開口部APと、ソース線S2に重なり、且つゲート線G1とゲート線G2との間に位置する開口部APとの間に位置している。図示した例では、辺E3S1、E3S2は、いずれも第2方向Yと交差する方向に延出している。なお、一例では、辺E3S1の延出方向と第2方向Yとのなす角度は、辺E3S2の延出方向と第2方向Yとのなす角度と同等である。図示した例では、平面視した場合、辺E3S1、E3S2は、それぞれ、第2電極E2に重なっている。また、2つの辺E3S1、E3S2は、直線であるが、曲線であっても良い。図示した例では、第1部E3Tは、上底E3Uと下底E3Bとを有する台形形状である。なお、上底E3Uの第1方向の長さが0である三角形状であっても良い。第1部E3Tは、ソース線Sに沿って第2方向Yに延出している。一例として、平面視した場合、第1部E3Tは、矩形の平板形状の第2電極E2に重なっているが、開口部OPや中継電極REに重なっていない。なお、平面視した場合、第1部E3Tは、第2電極E2の第2方向Yの全幅に亘って重なっていても良い。一例として、平面視した場合、開口部APは、ソース線Sに重なっている。また、図示した例では、コンタクトホールCH4は、第2方向Yにおいて、第1部E3Tの下底E3B側に位置している。コンタクトホールCH4は、他の位置に形成されていても良い。このような構成例においても、上記同様の効果が得られる。
【0034】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。