特許 7183028 カメラ及び表示装置を組み込んだ電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】カメラ及び表示装置を組み込んだ電子機器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1333 20060101AFI20221128BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20221128BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20221128BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1333

G02F1/13 505

G02F1/1343

G02F1/1335 500

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018239923

(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公開番号】P2020101686

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-10-14

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】綱島 貴徳

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０２２８８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１２６６６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００２７３３５（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３４３

Ｇ０２Ｆ １／１３３５，１／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３３，１／１３３３，１／１３３４

Ｇ０２Ｆ １／１３３９－１３４１，１／１３４７

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カメラと、
前記カメラに重畳する表示部を有する液晶パネルと、を備え、
前記液晶パネルは、
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板又は前記第２基板に設けられた着色層と、
前記第１基板に形成され、前記カメラに重畳し、前記着色層と対向していない第１透明電極と、
前記第１基板に形成され、前記着色層と対向している第２透明電極と、
前記第２基板に形成され、前記第１透明電極に重畳する円形の開口部を有する遮光層と、
第１信号線と、
前記第１信号線に重畳する金属配線と、を備え、
前記金属配線は、前記第１透明電極に接続され、
前記第１透明電極は、印加される電圧に応じて遮光状態又は透明状態に制御し、
前記第２透明電極は、前記着色層に応じた色の表示を制御する、電子機器。

【請求項2】

前記液晶パネルは、さらに、前記第１信号線と前記第１透明電極との間に位置する第２信号線を備え、
平面視において、前記金属配線は前記第２信号線と交差する請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記液晶パネルは、さらに、
前記第１信号線にそれぞれ交差する第１走査線及び第２走査線と、
前記第１信号線に隣接する第２信号線と、を備え、
前記第２透明電極は、前記第１走査線と前記第２走査線との間に位置し、
前記第１透明電極及び前記開口部は、前記第１信号線と前記第２信号線との間、及び、前記第１走査線と前記第２透明電極との間に位置している請求項１に記載の電子機器。

【請求項4】

前記液晶パネルは、さらに、
前記第１信号線及び前記第２走査線に電気的に接続されたスイッチング素子と、
前記第１信号線及び前記第２信号線を含む複数の信号線と、
前記第１走査線及び前記第２走査線を含む複数の走査線と、を備え、
前記第２透明電極は、前記スイッチング素子に電気的に接続され、
前記第１透明電極は、前記複数の信号線及び前記複数の走査線に電気的に接続されていない、請求項３に記載の電子機器。

【請求項5】

前記カメラは、光学系を備え、
平面視において、前記光学系と前記開口部とは同心円である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、カメラ及び表示装置を組み込んだ電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、表示部及びカメラを同一面側に備えたスマートフォン等の電子機器が広く実用化されている。このような電子機器では、カメラが表示部の外側に設けられており、カメラを設置するためのスペースを確保する一方で、表示部の外側の額縁幅を縮小する要望が高まっている。
また、鮮明な写真を撮影可能とすることが要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－４０９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態の目的は、鮮明な画像を撮影することが可能な電子機器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態によれば、
カメラと、前記カメラに重畳する表示部を有する液晶パネルと、を備え、前記液晶パネルは、第１基板と、第２基板と、前記第１基板又は前記第２基板に設けられた着色層と、前記第１基板に形成され、前記カメラに重畳し、前記着色層と対向していない第１透明電極と、前記第１基板に形成され、前記着色層と対向している第２透明電極と、前記第２基板に形成され、前記第１透明電極に重畳する円形の開口部を有する遮光層と、第１信号線と、前記第１信号線に重畳する金属配線と、を備え、前記金属配線は、前記第１透明電極に接続され、前記第１透明電極は、印加される電圧に応じて遮光状態又は透明状態に制御し、前記第２透明電極は、前記着色層に応じた色の表示を制御する、電子機器が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態の電子機器１００の一構成例を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した電子機器１００のカメラ１周辺の断面図である。

【図3】図３は、図２に示した液晶パネルＰＮＬの一構成例を示す平面図である。

【図4】図４は、図３に示した液晶パネルＰＮＬの拡大平面図である。

【図5】図５は、図４に示した２個の画素の拡大平面図である。

【図6】図６は、図５に示したＡ－Ｂ線に沿った液晶素子ＬＣＤの断面図である。

【図7】図７は、図５に示した画素ＰＸを含む液晶素子ＬＣＤの断面図である。

【図8】図８は、本実施形態における画素レイアウトの他の構成例を示す平面図である。

【図9】図９は、図８に示した画素ＰＰＸと画素ＰＸの３つの副画素とを示す平面図である。

【図10】図１０は、本実施形態における画素レイアウトの他の構成例を示す平面図である。

【図11】図１１は、図１０に示した画素ＰＰＸ及び副画素ＳＰ１を示す平面図である。

【図12】図１２は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。

【図13】図１３は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。

【図14】図１４は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。

【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】

図１は、本実施形態の電子機器１００の一構成例を示す分解斜視図である。
図１に示すように、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よい。
電子機器１００は、液晶パネルＰＮＬと、照明装置ＩＬと、カメラ１と、を備えている。

【0009】

照明装置ＩＬは、導光板ＬＧ１と、光源ＥＭ１と、ケースＣＳと、を備えている。このような照明装置ＩＬは、例えば、図１において破線で簡略化して示す液晶パネルＰＮＬを照明するものである。

【0010】

導光板ＬＧ１は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ－Ｙ平面と平行な平板状に形成されている。導光板ＬＧ１は液晶パネルＰＮＬに対向している。導光板ＬＧ１は、側面ＳＡと、側面ＳＡの反対側の側面ＳＢと、開口部ＯＰ１と、を有している。側面ＳＡ及びＳＢはそれぞれ第１方向Ｘに沿って延出している。例えば、側面ＳＡ及びＳＢは、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面と平行な面である。開口部ＯＰ１は、導光板ＬＧ１を第３方向Ｚに沿って貫通した貫通孔である。開口部ＯＰ１は、第２方向Ｙにおいて、側面ＳＡ及びＳＢとの間に位置し、側面ＳＡよりも側面ＳＢに近接している。なお、開口部ＯＰ１は、側面ＳＢから側面ＳＡに向かって窪んだ凹部あるいはノッチであってもよい。
複数の光源ＥＭ１は、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。光源ＥＭ１の各々は、配線基板Ｆ１に実装され、配線基板Ｆ１と電気的に接続されている。光源ＥＭ１は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、白色の照明光を出射する。光源ＥＭ１から出射される照明光は、側面ＳＡから導光板ＬＧ１へ入射し、側面ＳＡから側面ＳＢに向かって進行する。

【0011】

ケースＣＳは、導光板ＬＧ１及び光源ＥＭ１を収容している。ケースＣＳは、側壁Ｗ１乃至Ｗ４と、底板ＢＰと、開口部ＯＰ２と、突部ＰＰと、を有している。側壁Ｗ１及びＷ２は、第１方向Ｘに沿って延出し、互いに対向している。側壁Ｗ３及びＷ４は、第２方向Ｙに沿って延出し、互いに対向している。開口部ＯＰ２は、第３方向Ｚにおいて、開口部ＯＰ１に重畳している。突部ＰＰは、第３方向Ｚに沿って底板ＢＰから液晶パネルＰＮＬに向かって突出し、開口部ＯＰ２を囲むように設けられている。

【0012】

カメラ１は、第３方向Ｚにおいて、開口部ＯＰ２に重畳するように設けられている。カメラ１は、配線基板Ｆ２に実装され、配線基板Ｆ２と電気的に接続されている。

【0013】

液晶パネルＰＮＬは、導光板ＬＧ１に重畳するとともに、開口部ＯＰ１において、カメラ１に重畳している。

【0014】

図２は、図１に示した電子機器１００のカメラ１周辺の断面図である。
図２に示すように、照明装置ＩＬは、さらに、反射シートＲＳ、拡散シートＳＳ、並びにプリズムシートＰＳ１及びＰＳ２を備えている。

【0015】

反射シートＲＳ、導光板ＬＧ１、拡散シートＳＳ、プリズムシートＰＳ１、及び、プリズムシートＰＳ２は、第３方向Ｚに沿ってこの順に配置され、ケースＣＳに収容されている。ケースＣＳは、金属製のケースＣＳ１と、樹脂製の台座ＣＳ２とを備えている。台座ＣＳ２は、ケースＣＳ１とともに突部ＰＰを形成している。拡散シートＳＳ、プリズムシートＰＳ１、及びプリズムシートＰＳ２の各々は、開口部ＯＰ１に重畳する貫通孔を有している。反射シートＲＳは、開口部ＯＰ１に重畳する貫通孔を有している。突部ＰＰは、開口部ＯＰ１の内側に位置している。
偏光板ＰＬ１、液晶パネルＰＮＬ、偏光板ＰＬ２、及び、カバーガラスＣＧは、第３方向Ｚに沿ってこの順に配置され、第３方向Ｚに沿って進行する光に対して、光学的なスイッチ機能を備えた液晶素子ＬＣＤを構成している。粘着テープＴＰ１は、照明装置ＩＬと液晶素子ＬＣＤとを接着している。本実施形態において、粘着テープＴＰ１は、偏光板ＰＬ１と突部ＰＰ、及び、偏光板ＰＬ１とプリズムシートＰＳ２とを接着している。

【0016】

液晶パネルＰＮＬは、基板主面に沿った横電界を利用する表示モード、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、基板主面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、さらには、上記の横電界、縦電界、及び、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応したいずれの構成を備えていてもよい。ここでの基板主面とは、Ｘ－Ｙ平面に平行な面である。

【0017】

液晶パネルＰＮＬは、画素を表示する表示部ＤＡと、表示部ＤＡを囲む非表示部ＮＤＡと、を備えている。液晶パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、シールＳＥと、を備えている。シールＳＥは、非表示部ＮＤＡに位置し、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とを接着するとともに、液晶層ＬＣを封止している。

【0018】

以下、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２の主要部について説明する。第１基板ＳＵＢ１は、絶縁基板１０と、配向膜ＡＬ１と、を備えている。第２基板ＳＵＢ２は、絶縁基板２０と、カラーフィルタＣＦと、遮光層ＢＭＡと、透明層ＯＣと、配向膜ＡＬ２と、を備えている。
絶縁基板１０及び絶縁基板２０は、ガラス基板や可撓性の樹脂基板などの透明基板である。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。
カラーフィルタＣＦ、遮光層ＢＭＡ、及び、透明層ＯＣは、絶縁基板２０と液晶層ＬＣとの間に位置している。なお、図示した例では、カラーフィルタＣＦは、第２基板ＳＵＢ２に設けられたが、第１基板ＳＵＢ１に設けられてもよい。
遮光層ＢＭＡは、非表示部ＮＤＡに位置している。表示部ＤＡと非表示部ＮＤＡとの境界Ｌは、例えば、遮光層ＢＭＡの内端（表示部ＤＡ側の端部）によって規定される。シールＳＥは、遮光層ＢＭＡと重畳する位置に設けられている。
透明層ＯＣは、表示部ＤＡにおいてはカラーフィルタＣＦに接し、非表示部ＮＤＡにおいては遮光層ＢＭＡに接している。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、表示部ＤＡ及び非表示部ＮＤＡにわたって設けられている。
カラーフィルタＣＦの詳細については、ここでは省略するが、カラーフィルタＣＦは、例えば、赤画素に配置される赤カラーフィルタ、緑画素に配置される緑カラーフィルタ、及び、青画素に配置される青カラーフィルタを備えている。また、カラーフィルタＣＦは、白画素に配置される透明樹脂層を備えている場合もある。透明層ＯＣは、カラーフィルタＣＦ及び遮光層ＢＭＡを覆っている。透明層ＯＣは、例えば、透明な有機絶縁層である。
カメラ１は、ケースＣＳの開口部ＯＰ２に重畳するように設けられ、突部ＰＰに囲まれた内側に位置している。カメラ１は、第３方向Ｚにおいて、カバーガラスＣＧ、偏光板ＰＬ２、液晶パネルＰＮＬ、及び、偏光板ＰＬ１に重畳している。なお、カメラ１のうち、一部、或いは、すべては、第３方向Ｚにおいて、液晶パネルＰＮＬの表示部ＤＡと重畳している。つまり、液晶パネルＰＮＬとカメラ１とを有する電子機器１００において、電子機器１００の使用者からみて、カメラ１が液晶パネルＰＮＬの奥側に設けられていればよい。

【0019】

カメラ１は、例えば、少なくとも一つのレンズを含む光学系２と、イメージセンサ（撮像素子）３と、ケース４と、を備えている。ケース４は、光学系２及びイメージセンサ３を収容している。光学系２は、液晶パネルＰＮＬとイメージセンサ３との間に位置している。イメージセンサ３は、カバーガラスＣＧ、偏光板ＰＬ２、液晶パネルＰＮＬ、及び、偏光板ＰＬ１を介して受光する。例えば、カメラ１は、カバーガラスＣＧ、偏光板ＰＬ２、表示部ＤＡ、偏光板ＰＬ１、及び、導光板ＬＧ２を介して透過した可視光（例えば、４００ｎｍ～７００ｎｍの範囲の光）を受光する。偏光板ＰＬ１の吸収軸及び偏光板ＰＬ２の吸収軸が互いに直交している場合、液晶素子ＬＣＤの液晶層ＬＣを透過する光の波長をλとした時、液晶層ＬＣのリタデーションがほぼゼロまたはλに相当する場合、液晶素子ＬＣＤの透過率が最小となる。このため、カメラ１で撮影する際には、液晶層ＬＣのリタデーションは、ゼロより大きくλより小さく設定される。リタデーションが約λ／２の場合には、液晶素子ＬＣＤの透過率は最大となる。

【0020】

偏光板ＰＬ１は、絶縁基板１０に接着されている。偏光板ＰＬ２は、絶縁基板２０に接着されている。偏光板ＰＬ２は、透明接着層ＡＤによって、カバーガラスＣＧに接着されている。偏光板ＰＬ１及びＰＬ２は、必要に応じて位相差板、散乱層、反射防止層などを備えていてもよい。
また、液晶層ＬＣが外部からの電界等の影響を受けないようにするため、偏光板ＰＬ２と絶縁基板２０との間に透明導電膜を設ける場合がある。透明導電膜は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）等の透明な酸化物導電体からなる。赤外線の透過率が問題とならない可視光用のカメラ１と重畳する箇所では、透明導電膜を形成してもよい。

【0021】

また、偏光板ＰＬ１または偏光板ＰＬ２に、超複屈折フィルムを備えることも可能である。超複屈折フィルムは、直線偏光が入射したときに透過光を非偏光化（自然光化）することが知られており、被写体に偏光を発するものが含まれていても違和感なく撮影が可能となる。例えば、カメラ１の被写体に電子機器１００等が映り込んだ場合に、電子機器１００からは直線偏光が出射されているので、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２と、被写体となっている電子機器１００の偏光板との角度との関係で、カメラ１に入射する被写体の電子機器１００の明るさが変化し、撮影時に違和感を生ずるおそれがある。しかしながら、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２に超複屈折フィルムを備えることで、違和感を生じさせる明るさの変化を抑えることが可能である。
超複屈折性を示すフィルムとしては、例えば東洋紡（株）のコスモシャイン（登録商標）などが好適に用いられる。ここで超複屈折性とは、可視域、例えば５００ｎｍの光に対する面内方向のリタデーションが８００ｎｍ以上のものを言う。

【0022】

図３は、図２に示した液晶パネルＰＮＬの一構成例を示す平面図である。図３において、液晶層ＬＣ及びシールＳＥは、異なる斜線で示している。カメラ１の光学系２の外形を破線で示している。

【0023】

図３に示すように、表示部ＤＡは、ノッチを含まない略四角形の領域であるが、４つの角が丸みを有していてもよく、四角形以外の多角形や円形であってもよい。表示部ＤＡは、シールＳＥで囲まれた内側に位置している。

【0024】

液晶パネルＰＮＬは、第１方向Ｘに沿って延出した一対の短辺Ｅ１１及びＥ１２と、第２方向Ｙに沿って延出した一対の長辺Ｅ１３及びＥ１４と、を有している。液晶パネルＰＮＬは、表示部ＤＡにおいて、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを備えている。表示部ＤＡにおける各画素ＰＸは、同一の回路構成を有している。図３において拡大して示すように、各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、液晶層ＬＣ等を備えている。スイッチング素子ＳＷは、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成され、走査線Ｇ及び信号線Ｓと電気的に接続されている。走査線Ｇには、スイッチング素子ＳＷを制御するための制御信号が供給される。信号線Ｓには、制御信号とは異なる信号として、映像信号が供給される。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。液晶層ＬＣは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に生じる電界によって駆動されている。容量ＣＰは、例えば、共通電極ＣＥと同電位の電極、及び、画素電極ＰＥと同電位の電極の間に形成される。

【0025】

配線基板５は、第１基板ＳＵＢ１の延出部Ｅｘに実装され、電気的に接続されている。ＩＣチップ６は、配線基板５に実装され、配線基板５に電気的に接続されている。なお、ＩＣチップ６は、延出部Ｅｘに実装され、延出部Ｅｘに電気的に接続されていてもよい。ＩＣチップ６は、例えば、画像表示に必要な信号を出力するディスプレイドライバなどを内蔵している。配線基板５は、折り曲げ可能なフレキシブルプリント回路基板である。

【0026】

第１基板ＳＵＢ１において、金属配線Ｍは、ＩＣチップ６に電気的に接続されている。金属配線Ｍは、表示部ＤＡと短辺Ｅ１１との間、表示部ＤＡと長辺Ｅ１４との間、及び、表示部ＤＡと短辺Ｅ１２との間に延出し、光学系２に重畳している。図示した例では、シールＳＥは金属配線Ｍに重畳している。

【0027】

図４は、図３に示した液晶パネルＰＮＬの拡大平面図である。
図４に示すように、表示部ＤＡは、光学系２に重畳する領域Ａ１を有している。図示した例では、領域Ａ１における画素ＰＸの個数は、５×５個である。

【0028】

画素ＰＸは、副画素ＳＰ１乃至ＳＰ３を備えている。いずれの画素ＰＸにおいても、副画素ＳＰ１、副画素ＳＰ２、及び、副画素ＳＰ３は、同様に配列されている。第１方向Ｘにおいて、副画素ＳＰ１、副画素ＳＰ２、及び、副画素ＳＰ３は、この順に繰り返し並んでいる。
上記カラーフィルタＣＦは、着色層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢを備えている。副画素ＳＰ１は、第１色の着色層ＣＦＲを備えている。副画素ＳＰ２は、第２色の着色層ＣＦＧを備えている。副画素ＳＰ３は、第３色の着色層ＣＦＢを備えている。第１色の着色層ＣＦＲ、第２色の着色層ＣＦＧ、第３色の着色層ＣＦＢは互いに異なる色である。本実施形態においては、第１色は赤色（Ｒ）であり、第２色は緑色（Ｇ）であり、第３色は青色（Ｂ）でる。但し、第１色、第２色、及び、第３色に関しては、例示的に示したものであり、種々変形可能である。第１色、第２色、第３色のうちの何れかの色が赤色であり、別の色が緑色であり、残りの色が青色であればよい。また、一部の第３色が、例えば、白色（Ｗ）であってもよい。

【0029】

画素ＰＰＸは、光学系２の中心ＯＸに重畳している。画素ＰＰＸは、着色層無しに構成されている。なお、カラーフィルタＣＦが透明樹脂層を有している場合、画素ＰＰＸは、着色層の替わりに透明樹脂層を備えていてもよい。遮光層ＢＭは、画素ＰＰＸに重畳している。図４において、画素ＰＰＸ以外の画素ＰＸと重畳する遮光層ＢＭの図示を省略している。遮光層ＢＭは、図２に示した非表示部ＮＤＡの遮光層ＢＭＡと一体的に形成されている。遮光層ＢＭは、開口部ＰＯＰを有している。図示した例では、開口部ＰＯＰの中心は光学系２の中心ＯＸに重畳している。平面視において、開口部ＰＯＰと光学系２とは、同心円である。開口部ＰＯＰは円形に形成されている。開口部ＰＯＰは真円に形成されることが望ましい。
なお、画素ＰＰＸは、表示に用いられないこともあり得るため、厳密には画素という呼称は正しくないが、本明細書では表示に寄与する画素と並んで、おなじ透明導電膜を有する電極や、透明導電膜を有してなくても画素と同じ遮光層ＢＭに形成された開口を含めて画素と呼ぶ。

【0030】

ここで、光学系２と画素ＰＰＸの開口部ＰＯＰとの大小関係に注目する。
図示した例では、光学系２の直径は、画素ＰＸの幅の略５倍である。本実施形態において、幅は第１方向Ｘにおける長さとする。画素ＰＰＸの幅は画素ＰＸの幅と略同等である。開口部ＰＯＰの直径と画素ＰＰＸの幅とは略同等である。つまり、光学系２の直径は、開口部ＰＯＰの直径の略５倍に相当する。一例として、光学系２の直径は約３０００μｍ、開口部ＰＯＰの直径は約６００μｍである。

【0031】

図５は、図４に示した画素ＰＰＸ及び画素ＰＰＸに隣接する画素ＰＸの拡大平面図である。
図５に示すように、第２方向Ｙに対して時計回りに鋭角に交差する方向を方向Ｄ１と定義し、第２方向Ｙに対して反時計回りに鋭角に交差する方向を方向Ｄ２と定義する。なお、第２方向Ｙと方向Ｄ１とのなす角度θ１は、第２方向Ｙと方向Ｄ２とのなす角度θ２と実質的に同一である。

【0032】

走査線Ｇ１乃至Ｇ３は、それぞれ第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。信号線Ｓ１乃至Ｓ４は、それぞれ第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘに間隔を置いて並んでいる。走査線Ｇ及び信号線Ｓは、それぞれ、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成されている。走査線Ｇ及び信号線Ｓは、それぞれ、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい、なお、走査線Ｇ及び信号線Ｓは、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、それらの一部が屈曲していてもよい。例えば、信号線Ｓは、その一部が屈曲していたとしても、第２方向Ｙに延出しているものとする。

【0033】

画素ＰＸは、走査線Ｇ２と走査線Ｇ３との間、及び、信号線Ｓ１と信号線Ｓ４との間に位置している。各副画素ＳＰにおいて、半導体層ＳＣは走査線Ｇと２回交差し、スイッチング素子ＳＷはダブルゲート構造のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で構成されている。なお、スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣが走査線Ｇと１回交差しているシングルゲート構造のＴＦＴで構成されていてもよい。半導体層ＳＣは、接続位置Ｐ１で信号線Ｓに接続され、接続位置Ｐ２で画素電極ＰＥに接続されている。接続位置Ｐ２においては、中継電極が画素電極ＰＥと半導体層ＳＣとの間に介在するが、図５においては中継電極の図示を省略している。画素電極ＰＥは、複数の線状電極ＢＲと、隣り合う線状電極ＢＲの間のスリットＳＬとを有している。図示した例では、線状電極ＢＲは、方向Ｄ１に沿って延出している。画素電極ＰＥは２本の線状電極ＢＲと１つのスリットＳＬとを有しているが、線状電極ＢＲ及びスリットＳＬの数はこの例に限らない。各副画素ＳＰは、半導体層ＳＣが接続された信号線Ｓ及び走査線Ｇによって制御される。例えば、副画素ＳＰ１は走査線Ｇ３及び信号線Ｓ３によって制御され、副画素ＳＰ２は走査線Ｇ３及び信号線Ｓ２によって制御され、副画素ＳＰ３は走査線Ｇ３及び信号線Ｓ１によって制御されている。

【0034】

画素ＰＰＸは、走査線Ｇ１と走査線Ｇ２との間、信号線Ｓ１と信号線Ｓ４との間に位置している。画素ＰＰＸは、画素電極ＰＰＥを備えている。画素電極ＰＰＥは、複数の線状電極ＰＢＲと、スリットＰＳＬとを有している。図示した例では、線状電極ＰＢＲは、方向Ｄ２に沿って延出している。画素電極ＰＰＥは６本の線状電極ＰＢＲと５つのスリットＰＳＬとを有しているが、線状電極ＰＢＲ及びスリットＰＳＬの数はこの例に限らない。信号線Ｓ２は、平面視において、画素電極ＰＰＥと走査線Ｇ１との間、画素電極ＰＰＥと信号線Ｓ１との間、及び、画素電極ＰＰＥと走査線Ｇ２との間に延出している。信号線Ｓ３は、平面視において、画素電極ＰＰＥと走査線Ｇ１との間、画素電極ＰＰＥと信号線Ｓ４との間、及び、画素電極ＰＰＥと走査線Ｇ２との間に延出している。信号線Ｓ２及びＳ３は、開口部ＰＯＰを迂回して延出している。本実施形態において、信号線Ｓ２及びＳ３は、平面視において、画素電極ＰＰＥから離間している。金属配線Ｍは、信号線Ｓ１に重畳し、信号線Ｓ１に沿って延出している。金属配線Ｍは、平面視において信号線Ｓ２と交差し、コンタクトホールＰＣＨを介して画素電極ＰＰＥと接続している。画素電極ＰＰＥは、走査線Ｇ及び信号線Ｓと接続していない。画素ＰＰＸは、金属配線Ｍによって制御されている。

【0035】

遮光層ＢＭは、走査線Ｇ１乃至Ｇ３、信号線Ｓ１乃至Ｓ４、及び、各副画素ＳＰの半導体層ＳＣに重畳している。遮光層ＢＭは、開口部ＯＰＲ、開口部ＯＰＧ、及び、開口部ＯＰＢを有している。開口部ＯＰＲは副画素ＳＰ１に位置し、開口部ＯＰＧは副画素ＳＰ２に位置し、開口部ＯＰＢは副画素ＳＰ３に位置している。なお、開口部ＯＰＲに図４に示した第１色の着色層ＣＦＲが重畳し、開口部ＯＰＧに第２色の着色層ＣＦＧが重畳し、開口部ＯＰＢは、第３色の着色層ＣＦＢが重畳している。遮光層ＢＭの開口部ＰＯＰは、画素電極ＰＰＥに重畳している。

【0036】

図６は、図５に示したＡ－Ｂ線に沿った液晶素子ＬＣＤの断面図である。ここでは、偏光板ＰＬ１と偏光板ＰＬ２との間に、横電界を利用する表示モードに対応した液晶パネルＰＮＬを備えた液晶素子ＬＣＤについて説明する。
図６に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、絶縁基板１０と配向膜ＡＬ１との間に、絶縁層１１乃至１５、信号線Ｓ１及びＳ２、共通電極ＣＥ、金属配線Ｍ、及び、画素電極ＰＰＥを備えている。絶縁層１１は、絶縁基板１０の上に位置している。絶縁層１２は、絶縁層１１の上に位置している。なお、図５に示した走査線Ｇ、半導体層ＳＣは、例えば、絶縁基板１０と絶縁層１１との間、または、絶縁層１１と絶縁層１２との間に位置している。信号線Ｓ１及びＳ２は、絶縁層１２の上に位置し、絶縁層１３によって覆われている。
金属配線Ｍは、絶縁層１３の上に位置し、絶縁層１４によって覆われている。共通電極ＣＥは、絶縁層１４の上に位置し、絶縁層１５によって覆われている。画素電極ＰＰＥは絶縁層１５の上に位置し、配向膜ＡＬ１によって覆われている。コンタクトホールＰＣＨは、絶縁層１４及び１５を貫通している。画素電極ＰＰＥは、絶縁層１５を介して、共通電極ＣＥと対向している。共通電極ＣＥ及び画素電極ＰＰＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電材料によって形成された透明電極である。

【0037】

第２基板ＳＵＢ２において、遮光層ＢＭは、金属配線Ｍの直上、及び、画素電極ＰＰＥの直上に位置している。カラーフィルタＣＦは、信号線Ｓ１の直上に位置している。画素ＰＰＸにおいて遮光層ＢＭは透明層ＯＣに接し、画素ＰＸにおいて遮光層ＢＭはカラーフィルタＣＦに接している。絶縁基板２０は、開口部ＰＯＰにおいて、透明層２０と接している。

【0038】

駆動部ＤＲ１は、金属配線Ｍに対して電圧をかけて、液晶素子ＬＣＤの画素ＰＰＸにおける透過率を制御する。液晶素子ＬＣＤの透過率は、液晶層ＬＣに印加される電圧の大きさに応じて制御される。
例えば、画素ＰＰＸにおいて、金属配線Ｍを介して液晶層ＬＣに電圧が印加されていないオフ状態では、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭは、配向膜ＡＬ１及びＡＬ２の間で所定の方向に初期配向している。すなわち、画素ＰＰＸは最小透過率となり、黒を表示する。つまり、液晶素子ＬＣＤは、画素ＰＰＸにおいて、遮光機能を発揮する。
一方、液晶層ＬＣに金属配線Ｍを介して電圧が印加されたオン状態では、液晶分子ＬＭは、画素電極ＰＰＥと共通電極ＣＥとの間に形成された電界により初期配向方向とは異なる方向に配向し、その配向方向は電界によって制御される。液晶素子ＬＣＤは、オン状態の画素ＰＰＸにおいて、最大透過率の場合に、白を表示する、あるいは、透明状態となる。つまり、液晶素子ＬＣＤは、画素ＰＰＸにおいて、透光機能を発揮する。

【0039】

図７は、図５に示した画素ＰＸを含む液晶素子ＬＣＤの断面図である。ここでは、絶縁層１２乃至１４、及び、信号線Ｓの図示を省略している。

【0040】

図７に示すように、第１基板ＳＵＢ１において、画素電極ＰＥは絶縁層１５の上に位置し、配向膜ＡＬ１によって覆われている。画素電極ＰＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電材料によって形成された透明電極である。第２基板ＳＵＢ２において、第２色の着色層ＣＦＧは、画素電極ＰＥに対向している。第１色の着色層ＣＦＲ及び第３色の着色層ＣＦＢも、それぞれ図示しない他の画素電極ＰＥと対向している。

【0041】

液晶素子ＬＣＤを駆動する駆動部ＤＲ２は、例えば、図３に示した走査線Ｇと電気的に接続された走査線駆動回路、及び、信号線Ｓと電気的に接続された信号線駆動回路を含んでいる。駆動部ＤＲ２は、表示部ＤＡの各画素ＰＸに対して、画素表示に必要な信号を出力し、液晶素子ＬＣＤの透過率を制御する。液晶層ＬＣに電圧が印加されていないオフ状態では、図１に示した光源ＥＭ１から画素ＰＸに導光された光は、偏光板ＰＬ１及び偏光板ＰＬ２によって吸収される。このため、液晶素子ＬＣＤは、オフ状態の画素ＰＸにおいて、黒を表示する。

【0042】

一方、液晶層ＬＣに電圧が印加されたオン状態では、画素ＰＸに導光された光の一部は、偏光板ＰＬ１及びＰＬ２を透過する。このため、液晶素子ＬＣＤは、オン状態の画素ＰＸにおいて、カラーフィルタＣＦに応じた色を表示する。
上記の例は、オフ状態で黒を表示する所謂ノーマリーブラックモードに相当するが、オン状態で黒を表示する（オフ状態で白を表示する）ノーマリーホワイトモードが適用されてもよい。

【0043】

このような液晶素子ＬＣＤは、画素ＰＰＸにおいて透光し、光学系２に重畳するその他の画素ＰＸにおいて遮光することにより、カメラ１に入射する光量を調整するピンホールとして機能することができる。開口部ＰＯＰの直径に応じて、光学系２における収差の影響を低減することができ、鮮鋭度を向上することができ、さらには、焦点深度を大きくすることができる。カメラ１と被写体の距離が数ｃｍの場合にカメラ１の解像力が向上し、被写体と至近距離における鮮明な写真を撮影することができる。被写体とカメラ１が近接した撮影の一例として、指紋認証のために指紋を撮影することができる。さらに、赤外線カメラも併設して、静脈の撮影を行うようにしてもよい。

【0044】

また、開口部ＰＯＰの直径が光学系の直径の１／５であるため、開口部ＰＯＰの直径が光学系の直径の１／５未満である場合と比較して、回折によるぼやけの発生を抑制することができる。また、開口部ＰＯＰの直径が光学系の直径の１／５であるため、開口部ＰＯＰの直径が光学系の直径の１／５以上である場合と比較して、カメラ１の鮮鋭度の低下を抑制することができる。

【0045】

また、領域Ａ１における画素ＰＰＸ及び複数の画素ＰＸ（例えば、全ての画素ＰＸ）を透過状態に切り替えることにより、カメラ１は光量を多くして画像を撮影することができる。

【0046】

上記した構成例において、画素電極ＰＰＥは第１透明電極に相当し、信号線Ｓ１は第１信号線に相当し、信号線Ｓ２は第２信号線に相当する。

【0047】

次に本実施形態の他の構成例について説明する。
図８は、本実施形態における画素レイアウトの他の構成例を示す平面図である。図８に示した構成例は、図４に示した構成例と比較して、画素ＰＸがさらに副画素ＳＰ４を備えている点で相違している。副画素ＳＰ４は、副画素ＳＰ１と副画素ＳＰ２との間、及び、副画素ＳＰ３と副画素ＳＰ３との間、に位置している。第２方向Ｙにおいて、副画素ＳＰ４の長さは、副画素ＳＰ１の長さの略半分である。副画素ＳＰ４は、透明樹脂層ＣＦＷを備えている。
画素ＰＰＸが位置する画素ＰＸにおいて、画素ＰＸは、副画素ＳＰ１、副画素ＳＰ２、及び副画素ＳＰ３を有し、副画素ＳＰ４無しに形成されている。画素ＰＰＸは、画素ＰＸのうち、本来、副画素ＳＰ４が配置される領域を専有している。

【0048】

図９は、図８に示した画素ＰＰＸと画素ＰＸの３つの副画素ＳＰとを示す平面図である。
図９に示すように、信号線Ｓ１乃至Ｓ４は、それぞれ走査線Ｇ１及びＧ２と交差している。副画素ＳＰ１は画素電極ＰＥ１を備え、副画素ＳＰ２は画素電極ＰＥ２を備え、副画素ＳＰ３は画素電極ＰＥ３を備えている。画素電極ＰＥ３の線状電極ＢＲは、方向Ｄ１において、画素電極ＰＥ１の線状電極ＢＲ及び画素電極ＰＥ２の線状電極ＢＲより短い。画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３、画素電極ＰＰＥは、それぞれ走査線Ｇ１と走査線Ｇ２との間に位置している。副画素ＳＰ３のスイッチング素子ＳＷは信号線Ｓ１と走査線Ｇ２と電気的に接続され、画素電極ＰＥ３はスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＰＥは、信号線Ｓ１と信号線Ｓ２との間、及び、走査線Ｇ１と画素電極ＰＥ３との間に位置している。画素電極ＰＥ３は、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。画素電極ＰＰＥは、コンタクトホールＰＣＨを介して、金属配線Ｍに接続されている。画素電極ＰＰＥは、走査線Ｇ１及びＧ２、並びに信号線Ｓ１乃至Ｓ４のそれぞれに電気的に接続されていない。
このような構成例においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
上記した構成例において、走査線Ｇ１は第１走査線に相当し、走査線Ｇ２は第２走査線に相当し、信号線Ｓ１は第１信号線に相当し、信号線Ｓ２は第２信号線に相当し、画素電極ＰＥ３は第２透明電極に相当する。

【0049】

図１０は、本実施形態における画素レイアウトの他の構成例を示す平面図である。
図１０に示すように、第１方向Ｘにおいて、副画素ＳＰ１及びＳＰ４が繰り返し並べられ、他方で副画素ＳＰ２及び副画素ＳＰ３が繰り返し並べられている。第２方向Ｙにおいて、副画素ＳＰ１及びＳＰ２が繰り返し並べられ、他方で副画素ＳＰ３及びＳＰ４が繰り返し並べられている。そして、同一種類の副画素が第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに連続して並ぶことがないように、副画素ＳＰ１乃至ＳＰ４は、配列されている。図１０に示す構成例においても、画素ＰＰＸが位置する画素ＰＸにおいて、画素ＰＸは、副画素ＳＰ４無しに形成されている。画素ＰＰＸは、画素ＰＸのうち、本来、副画素ＳＰ４が配置される領域を専有している。

【0050】

図１１は、図１０に示した画素ＰＰＸ及び副画素ＳＰ１を示す平面図である。
図１１に示すように、画素電極ＰＥ１は信号線Ｓ２と信号線Ｓ３との間に位置している。画素電極ＰＰＥは信号線Ｓ１と信号線Ｓ２との間、及び、走査線Ｇ１と走査線Ｇ２との間に位置している。図示した例では、画素電極ＰＥ１は４本の線状電極ＢＲと３つのスリットＳＬを有し、画素電極ＰＰＥは４本の線状電極ＰＢＲと３つのスリットＰＳＬを有している。
このような構成例においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【0051】

図１２は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。
図１２（ａ）に示した例では、領域Ａ１における画素ＰＸの個数は１１×１１個である。光学系２の直径は、開口部ＰＯＰの直径の略１０倍に相当する。一例として、開口部ＰＯＰの直径は約３００μｍである。
図１２（ｂ）に示した例では、領域Ａ１における画素ＰＸの個数は１７×１７個である。光学系２の直径は、開口部ＰＯＰの直径の略１７倍に相当する。一例として、開口部ＰＯＰの直径は約１８０μｍである。この場合、回折によるぼやけが生じる恐れがあるので、開口部ＰＯＰから光学系２までの第３方向Ｚにおける距離を短くして、回折による暗線が光学系２に入射しないようにした方が望ましい。また、回折光の強度分布を準備して、撮像素子３において回折による影響を補正してもよい。

【0052】

図１３は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。
図１３（ａ）に示した例では、領域Ａ１における画素ＰＸの個数は１８×１８個である。画素ＰＰＸの幅は画素ＰＸの幅の略２倍に相当し、光学系２の直径は画素ＰＸの幅の略１７倍に相当する。一例として、開口部ＰＯＰの直径は３６０μｍである。
図１３（ｂ）に示した例では、領域Ａ１における画素ＰＸの個数は１７×１７個である。画素ＰＰＸの幅は画素ＰＸの幅の略３倍に相当している。一例として、開口部ＰＯＰの直径は５４０μｍである。
このような構成例においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【0053】

図１４は、本実施形態における液晶素子ＬＣＤの他の構成例を示す平面図である。図１４に示した構成例は他の構成例と比較して、画素ＰＰＸを備えていない点で相違している。
図１４に示すように、表示部ＤＡのすべての画素が画素ＰＸによって形成されている。本構成例において、領域Ａ１における画素ＰＸの数は約４００個である。この約４００個の画素ＰＸの駆動順番を説明する。駆動される画素ＰＸは左上がりの斜線で示し、駆動されない画素ＰＸは右上がりの斜線で示している。

【0054】

領域Ａ１の画素ＰＸを駆動する際、例えば、図の左上に位置する画素ＰＸから駆動して、左から右に一列ごとに駆動していき、図の右下の画素ＰＸまで駆動する。
または、中央の画素ＰＸから螺旋状に外へ向かうように領域Ａ１の画素ＰＸを駆動していく。図１４（ａ）は、液晶素子ＬＣＤにおいて、中央の１つの画素ＰＸを透過状態にした際の図である。
または、領域Ａ１の画素ＰＸをランダムに駆動する。その際、領域Ａ１の複数の画素ＰＸを同時に透過状態に切り替えてもよい。複数の画素ＰＸを透過にすると回折による干渉が発生する恐れがあるので、回折による干渉を起こしにくいパターンや、回折による干渉に起因したノイズを補正しやすいパターンを選択した方が望ましい。
また、図１４（ｂ）に示すように、領域Ａ１の約４００個の画素ＰＸのうち、平面視において、光学系２の内側に位置する画素ＰＸだけ順番に駆動する方法も可能である。この場合、約４００個の画素ＰＸ全てを駆動する場合と比較して、１つの画素ＰＸの駆動時間を延ばすことができる。
このような構成例においても、上記画素ＰＰＸを用いた構成例と同様の効果が得られる。

【0055】

以上説明したように、本実施形態によれば、鮮明な画像を撮影することが可能な電子機器を提供することができる。

【0056】

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。

【0057】

例えば、液晶パネルＰＮＬの表示モードにもよるが、画素ＰＰＸの画素電極ＰＰＥをスリットＰＳＬ無しに形成してもよい。これにより、カメラ１は、液晶パネルＰＮＬ越しに画像を、一層、鮮明に撮影することができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］カメラと、
前記カメラに重畳する表示部を有する液晶パネルと、を備え、
前記液晶パネルは、
前記カメラに重畳する第１透明電極と、
前記第１透明電極に重畳する円形の開口部を有する遮光層と、を備えている電子機器。
［２］前記液晶パネルは、さらに、第１信号線と、
前記第１信号線に重畳する金属配線と、を備え、
前記金属配線は前記第１透明電極に接続されている［１］に記載の電子機器。
［３］前記液晶パネルは、さらに、前記第１信号線と前記第１透明電極との間に位置する第２信号線を備え、
平面視において、前記金属配線は前記第２信号線と交差する［２］に記載の電子機器。
［４］前記液晶パネルは、さらに、
前記第１信号線にそれぞれ交差する第１走査線及び第２走査線と、
前記第１信号線に隣接する第２信号線と、
前記第１走査線と前記第２走査線との間に位置する第２透明電極と、を備え、
前記第１透明電極及び前記開口部は、前記第１信号線と前記第２信号線との間、及び、前記第１走査線と前記第２透明電極との間に位置している［２］に記載の電子機器。
［５］前記液晶パネルは、さらに、
前記第１信号線及び前記第２走査線に電気的に接続されたスイッチング素子と、
前記第１信号線及び前記第２信号線を含む複数の信号線と、
前記第１走査線及び前記第２走査線を含む複数の走査線と、を備え、
前記第２透明電極は、前記スイッチング素子に電気的に接続され、
前記第１透明電極は、前記複数の信号線及び前記複数の走査線に電気的に接続されていない、［４］に記載の電子機器。
［６］前記カメラは、光学系を備え、
平面視において、前記光学系と前記開口部とは同心円である［１］乃至［５］のいずれか１に記載の電子機器。

【符号の説明】

【0058】

１００…電子機器 ＰＮＬ…液晶パネル ＩＬ…照明装置 ＰＥ…画素電極 Ｍ…金属配線 ＢＭ…遮光層 ＰＯＰ…開口部 Ｇ…走査線 Ｓ…信号線 １…カメラ ２…光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】