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図面 (20)

課題

フィールドシーケンシャル方式で駆動し、表示パネルに表示する画像の視認性を向上できる表示装置を提供する。

解決手段

表示装置は、アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、アレイ基板の側面又は対向基板の側面に光が入るように配置される光源とを備える。対向基板には、遮光層が設けられている。平面視で、信号線及び走査線の一方に遮光層が重畳し、信号線及び走査線の他方に遮光層が重ならない非重畳部分がある。

概要

背景

特許文献1には、第1透光性基板と、第1透光性基板と対向して配置される第2透光性基板と、第1透光性基板と第2透光性基板との間に封入される高分子分散型液晶を有する液晶層と、第1透光性基板及び第2透光性基板の少なくとも1つの側面に対向して配置される少なくとも1つの発光部とを備える表示装置が記載されている。

概要

フィールドシーケンシャル方式で駆動し、表示パネルに表示する画像の視認性を向上できる表示装置を提供する。表示装置は、アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、アレイ基板の側面又は対向基板の側面に光が入るように配置される光源とを備える。対向基板には、遮光層が設けられている。平面視で、信号線及び走査線の一方に遮光層が重畳し、信号線及び走査線の他方に遮光層が重ならない非重畳部分がある。

目的

本発明の目的は、フィールドシーケンシャル方式で駆動し、表示パネルに表示する画像の視認性を向上できる表示装置を提供する

効果

実績

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請求項1

表示領域に、第1方向に間隔をおいて並ぶ複数の信号線と、第2方向に間隔をおいて並ぶ複数の走査線と、が設けられたアレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、前記アレイ基板の側面又は前記対向基板の側面に光が入るように配置される光源と、を備え、前記対向基板には、遮光層が設けられ、平面視で、前記信号線及び前記走査線の一方に前記遮光層が重畳し、前記信号線及び前記走査線の他方に前記遮光層が重ならない非重畳部分がある、表示装置

請求項2

光源は、前記第2方向を入射方向とする光を発光し、平面視で、前記走査線に前記遮光層が重畳し、前記信号線に前記遮光層が重ならない非重畳部分がある、請求項1に記載の表示装置。

請求項3

前記遮光層は、前記光源がある側の前記走査線のエッジに重なり、前記光源がない側の前記走査線のエッジに重ならない、請求項2に記載の表示装置。

請求項4

前記アレイ基板は、画素毎に配置された複数の第1透光性電極を有し、前記画素において、平面視で前記第1透光性電極に、無機絶縁層を介して少なくとも一部が重なる第3透光性電極と、前記第3透光性電極に積層される導電性金属層とを備え、前記金属層は、平面視で、複数の前記信号線及び複数の前記走査線と重なっており、かつ格子状に配置され、前記遮光層は、前記走査線に重なり、かつ前記光源がある側の前記金属層のエッジに重なり、前記光源がない側の前記金属層のエッジに重ならない、請求項2又は3に記載の表示装置。

請求項5

光源は、前記第1方向を入射方向とする光を発光し、平面視で、前記信号線に前記遮光層が重畳し、前記走査線に前記遮光層が重ならない非重畳部分がある、請求項1に記載の表示装置。

請求項6

前記遮光層は、前記光源がある側の前記信号線のエッジに重なり、前記光源がない側の前記信号線のエッジに重ならない、請求項5に記載の表示装置。

請求項7

前記アレイ基板は、画素毎に配置された複数の第1透光性電極を有し、前記画素において、平面視で前記第1透光性電極に、無機絶縁層を介して少なくとも一部が重なる第3透光性電極と、前記第3透光性電極に積層される導電性の金属層とを備え、前記金属層は、平面視で、複数の前記信号線及び複数の前記走査線と重なっており、かつ格子状に配置され、前記遮光層は、前記信号線に重なり、かつ前記光源がある側の前記金属層のエッジに重なり、前記光源がない側の前記金属層のエッジに重ならない、請求項5又は6に記載の表示装置。

請求項8

前記第1方向に隣り合う2つの画素の間には、2つの前記信号線が配置され、前記遮光層は、当該2つの前記信号線のうち前記光源がある側の信号線に重なる、請求項5から7のいずれか1項に記載の表示装置。

請求項9

平面視で、前記信号線に重なる前記金属層の幅は、当該信号線の幅よりも大きく、前記走査線に重なる前記金属層の幅は、当該走査線の幅よりも大きい、請求項4又は7に記載の表示装置。

請求項10

前記走査線と前記信号線とに接続されたスイッチング素子が設けられ、少なくとも前記スイッチング素子は、平面視で前記遮光層と重ならない、請求項1から9のいずれか1項に記載の表示装置。

請求項11

前記アレイ基板は、画素毎に配置された複数の第1透光性電極を有し、前記走査線と前記信号線とに接続されたスイッチング素子が設けられ、前記第1透光性電極は、前記スイッチング素子とコンタクトホールを介して電気的に接続されており、前記遮光層は、前記コンタクトホールと重なる、請求項1から10のいずれか1項に記載の表示装置。

請求項12

前記対向基板は、第2透光性電極と、スペーサと、を更に備え、前記スペーサは前記スイッチング素子と重なる位置に配置されると共に、前記第2透光性電極に直接接し、前記スペーサは前記遮光層と重ならない、請求項10に記載の表示装置。

請求項13

前記液晶層は高分子分散型液晶であり、前記高分子分散型液晶が散乱状態にあるとき、前記表示領域において画像を表示し、前記高分子分散型液晶が非散乱状態にあるとき、前記表示領域において、前記アレイ基板から前記対向基板の背景視認され、前記対向基板から前記アレイ基板の背景が視認される、請求項1から12のいずれか1項に記載の表示装置。

技術分野

0001

本開示は、表示装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、第1透光性基板と、第1透光性基板と対向して配置される第2透光性基板と、第1透光性基板と第2透光性基板との間に封入される高分子分散型液晶を有する液晶層と、第1透光性基板及び第2透光性基板の少なくとも1つの側面に対向して配置される少なくとも1つの発光部とを備える表示装置が記載されている。

先行技術

0003

特開2018−021974号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載されている表示装置では、表示パネルの一方の面から、反対側の他方の面側の背景視認可能である。このため、画像の視認性を高めるため、第1透光性基板及び第2透光性基板に導光する光が、できるだけ遮光されずに放射光として取り出せることが望ましい。

0005

本発明の目的は、フィールドシーケンシャル方式で駆動し、表示パネルに表示する画像の視認性を向上できる表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

一態様に係る表示装置は、表示領域に、第1方向に間隔をおいて並ぶ複数の信号線と、第2方向に間隔をおいて並ぶ複数の走査線と、が設けられたアレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間の液晶層と、前記アレイ基板の側面又は前記対向基板の側面に光が入るように配置される光源と、を備え、前記対向基板には、遮光層が設けられ、平面視で、前記信号線及び前記走査線の一方に前記遮光層が重畳し、前記信号線及び前記走査線の他方に前記遮光層が重ならない非重畳部分がある。

図面の簡単な説明

0007

図1は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す斜視図である。
図2は、実施形態1の表示装置を表すブロック図である。
図3は、実施形態1のフィールドシーケンシャル方式において、光源が発光するタイミングを説明するタイミングチャートである。
図4は、画素電極への印加電圧画素散乱状態との関係を示す説明図である。
図5は、図1の表示装置の断面の一例を示す断面図である。
図6は、図1の表示装置の平面を示す平面図である。
図7は、図5液晶層部分を拡大した拡大断面図である。
図8は、液晶層において非散乱状態を説明するための断面図である。
図9は、液晶層において散乱状態を説明するための断面図である。
図10は、画素において、走査線、信号線及びスイッチング素子を示す平面図である。
図11は、画素において、保持容量層を示す平面図である。
図12は、画素において、補助金属層及び開口領域を示す平面図である。
図13は、画素において、画素電極を示す平面図である。
図14は、画素において、遮光層を示す平面図である。
図15は、図14のXV−XV’の断面図である。
図16は、図14のXVI−XVI’の断面図である。
図17は、図14のXVII−XVII’の断面図である。
図18は、周辺領域の断面図である。
図19は、実施形態2の画素において、遮光層を示す平面図である。
図20は、図19のXX−XX’の断面図である。
図21は、実施形態3の画素において、遮光層を示す平面図である。
図22は、図21のXXII−XXII’の断面図である。
図23は、実施形態4の表示装置の平面を示す平面図である。
図24は、実施形態4の画素において、走査線、信号線及びスイッチング素子を示す平面図である。
図25は、実施形態4の画素において、遮光層を示す平面図である。
図26は、図25のXXVI−XXVI’の断面図である。

実施例

0008

本開示を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、開示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、当然に本開示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、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、本開示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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

0009

(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す斜視図である。図2は、図1の表示装置を表すブロック図である。図3は、フィールドシーケンシャル方式において、光源が発光するタイミングを説明するタイミングチャートである。

0010

図1に示すように、表示装置1は、表示パネル2と、光源3と、駆動回路4とを有する。ここで、表示パネル2の平面の一方向がPX方向とされ、PX方向と直交する方向が第2方向PYとされ、PX−PY平面に直交する方向が第3方向PZとされている。

0011

表示パネル2は、アレイ基板10と、対向基板20と、液晶層50(図5参照)とを備えている。対向基板20は、アレイ基板10の表面に垂直な方向(図1に示すPZ方向)に対向する。液晶層50(図5参照)は、アレイ基板10と、対向基板20と、封止部18とで、後述する高分子分散型液晶LCが封止されている。

0012

図1に示すように、表示パネル2において、画像を表示可能な表示領域AAと、表示領域AAの外側の周辺領域FRと、がある。表示領域AAには、複数の画素Pixがマトリクス状に配置されている。なお、本開示において、行とは、一方向に配列されるm個の画素Pixを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるn個の画素Pixを有する画素列をいう。そして、mとnとの値は、垂直方向表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。また、複数の走査線GLが行毎に配線され、複数の信号線SLが列毎に配線されている。

0013

光源3は、複数の発光部31を備えている。図2に示すように、光源制御部32は、駆動回路4に含まれる。なお、光源制御部32は、駆動回路4の回路とは別の回路にしてもよい。発光部31と、光源制御部32とは、アレイ基板10内の配線で電気的に接続されている。

0014

図1に示すように、駆動回路4は、アレイ基板10の表面に固定されている。図2に示すように、駆動回路4は、信号処理回路41、画素制御回路42、ゲート駆動回路43、ソース駆動回路44及び共通電位駆動回路45を備えている。アレイ基板10は、対向基板20よりもXY平面の面積が大きく、対向基板20から露出したアレイ基板10の張り出し部分に、駆動回路4が設けられる。

0015

信号処理回路41には、外部の上位制御部9の画像出力部91から、フレキシブル基板92を介して、入力信号RGB信号など)VSが入力される。

0016

信号処理回路41は、入力信号解析部411と、記憶部412と、信号調整部413とを備える。入力信号解析部411は、外部から入力された第1入力信号VSに基づいて第2入力信号VCSを生成する。

0017

第2入力信号VCSは、第1入力信号VSに基づいて、表示パネル2の各画素Pixにどのような階調値を与えるかを定める信号である。言い換えると、第2入力信号VCSは、各画素Pixの階調値に関する階調情報を含む信号である。

0018

信号調整部413は、第2入力信号VCSから第3入力信号VCSAを生成する。信号調整部413は、第3入力信号VCSAを画素制御回路42へ送出し光源制御信号LCSAを光源制御部32へ送出する。光源制御信号LCSAは、例えば、画素Pixへの入力階調値に応じて設定される発光部31の光量の情報を含む信号である。例えば、暗い画像が表示される場合、発光部31の光量は小さく設定される。明るい画像が表示される場合、発光部31の光量は大きく設定される。

0019

そして、画素制御回路42は、第3入力信号VCSAに基づいて水平駆動信号HDSと垂直駆動信号VDSとを生成する。本実施形態では、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるので、水平駆動信号HDSと垂直駆動信号VDSとが発光部31が発光可能な色毎に生成される。

0020

ゲート駆動回路43は水平駆動信号HDSに基づいて1垂直走査期間内に表示パネル2の走査線GLを順次選択する。走査線GLの選択の順番は任意である。

0021

ソース駆動回路44は垂直駆動信号VDSに基づいて1水平走査期間内に表示パネル2の各信号線SLに各画素Pixの出力階調値に応じた階調信号を供給する。

0022

本実施形態において、表示パネル2はアクティブマトリクス型パネルである。このため、平面視で第2方向PYに延在する信号(ソース)線SL及び第1方向PXに延在する走査ゲート)線GLを有し、信号線SLと走査線GLとの交差部にスイッチング素子Trを有する。

0023

スイッチング素子Trとして薄膜トランジスタが用いられる。薄膜トランジスタの例としては、ボトムゲート型トランジスタ又はトップゲート型トランジスタを用いてもよい。スイッチング素子Trとして、シングルゲート薄膜トランジスタを例示するが、ダブルゲートトランジスタでもよい。スイッチング素子Trのソース電極及びドレイン電極のうち一方は信号線SLに接続され、ゲート電極は走査線GLに接続され、ソース電極及びドレイン電極のうち他方は、後述する高分子分散型液晶LCの容量の一端に接続されている。高分子分散型液晶LCの容量は、一端がスイッチング素子Trに画素電極PEを介して接続され、他端が共通電極CEを介してコモン電位配線COMLに接続されている。また、画素電極PEと、コモン電位配線COMLに電気的に接続されている保持容量電極IOとの間には、保持容量HCが生じる。なお、コモン電位配線COMLは、共通電位駆動回路45より供給される。

0024

発光部31は、第1色(例えば、赤色)の発光体33Rと、第2色(例えば、緑色)の発光体33Gと、第3色(例えば、青色)の発光体33Bを備えている。光源制御部32は、光源制御信号LCSAに基づいて、第1色の発光体33R、第2色の発光体33G及び第3色の発光体33Bのそれぞれを時分割で発光するように制御する。このように、第1色の発光体33R、第2色の発光体33G及び第3色の発光体33Bは、フィールドシーケンシャル方式で駆動される。

0025

図3に示すように、第1サブフレーム(第1所定時間)RFにおいて、第1色の発光期間RONで第1色の発光体33Rが発光するとともに、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixが光を散乱させて表示する。表示パネル2全体では、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixに、上述した各信号線SLに各画素Pixの出力階調値に応じた階調信号が供給されていれば、第1色の発光期間RONにおいて第1色のみ点灯している。

0026

次に、第2サブフレーム(第2所定時間)GFにおいて、第2色の発光期間GONで第2色の発光体33Gが発光するとともに、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixが光を散乱させて表示する。表示パネル2全体では、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixに、上述した各信号線SLに各画素Pixの出力階調値に応じた階調信号が供給されていれば、第2色の発光期間GONにおいて第2色のみ点灯している。

0027

さらに、第3サブフレーム(第3所定時間)BFにおいて、第3色の発光期間BONで第3色の発光体33Bが発光するとともに、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixが光を散乱させて表示する。表示パネル2全体では、1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixに、上述した各信号線SLに各画素Pixの出力階調値に応じた階調信号が供給されていれば、第3色の発光期間BONにおいて第3色のみ点灯している。

0028

人間の眼には、時間的な分解能の制限があり、残像が発生するので、1フレーム(1F)の期間に3色の合成された画像が認識される。フィールドシーケンシャル方式では、カラーフィルタを不要とすることができ、カラーフィルタでの吸収ロスが低減するので、高い透過率が実現できる。カラーフィルタ方式では、第1色、第2色、第3色毎に画素Pixを分割したサブピクセルで一画素を作るのに対し、フィールドシーケンシャル方式では、このようなサブピクセル分割をしなくてもよい。なお、第4サブフレームをさらに有し、第1色、第2色及び第3色とは異なる第4色を発光するようにしてもよい。

0029

図4は、画素電極への印加電圧と画素の散乱状態との関係を示す説明図である。図5は、図1の表示装置の断面の一例を示す断面図である。図6は、図1の表示装置の平面を示す平面図である。図5は、図6のV−V’断面である。図7は、図5の液晶層部分を拡大した拡大断面図である。図8は、液晶層において非散乱状態を説明するための断面図である。図9は、液晶層において散乱状態を説明するための断面図である。

0030

1垂直走査期間GateScan内に選択された画素Pixに、上述した各信号線SLに各画素Pixの出力階調値に応じた階調信号が供給されていれば、階調信号に応じて画素電極PEへの印加電圧が変わる。画素電極PEへの印加電圧が変わると、画素電極PEと、共通電極CEとの間の電圧が変化する。そして、図4に示すように、画素電極PEへの印加電圧に応じて、画素Pix毎の液晶層50の散乱状態が制御され、画素Pix内の散乱割合が変化する。

0031

図4に示すように、画素電極PEへの印加電圧が飽和電圧Vsat以上となると、画素Pix内の散乱割合の変化が小さくなる。そこで、駆動回路4は、飽和電圧Vsatよりも低い電圧範囲Vdrにおいて、垂直駆動信号VDSに応じた画素電極PEへの印加電圧を変化させる。

0032

図5及び図6に示すように、アレイ基板10は、第1主面10A、第2主面10B、第1側面10C、第2側面10D、第3側面10E及び第4側面10Fを備える。第1主面10Aと第2主面10Bとは、平行な平面である。また、第1側面10Cと第2側面10Dとは、平行な平面である。第3側面10Eと第4側面10Fとは、平行な平面である。

0033

図5及び図6に示すように、対向基板20は、第1主面20A、第2主面20B、第1側面20C、第2側面20D、第3側面20E及び第4側面20Fを備える。第1主面20Aと第2主面20Bとは、平行な平面である。第1側面20Cと第2側面20Dとは、平行な平面である。第3側面20Eと第4側面20Fとは、平行な平面である。

0034

図5及び図6に示すように、光源3は、対向基板20の第2側面20Dに対向する。光源3は、サイド光源と呼ばれることもある。図5に示すように、光源3は、対向基板20の第2側面20Dへ光源光Lを照射する。光源3と対向する対向基板20の第2側面20Dは、光入射面となる。

0035

図5に示すように、光源3から照射された光源光Lは、アレイ基板10の第1主面10A及び対向基板20の第1主面20Aで反射しながら、第2側面20Dから遠ざかる方向(第2方向PY)に伝播する。アレイ基板10の第1主面10A又は対向基板20の第1主面20Aから外部へ光源光Lが向かうと、屈折率の大きな媒質から屈折率の小さな媒質へ進むことになるので、光源光Lがアレイ基板10の第1主面10A又は対向基板20の第1主面20Aへ入射する入射角臨界角よりも大きければ、光源光Lがアレイ基板10の第1主面10A又は対向基板20の第1主面20Aで全反射する。

0036

図5に示すように、アレイ基板10及び対向基板20の内部を伝播した光源光Lは、散乱状態となっている液晶がある画素Pixで散乱され、散乱光の入射角が臨界角よりも小さな角度となって、放射光68、68Aがそれぞれ対向基板20の第1主面20A、アレイ基板10の第1主面10Aから外部に放射される。対向基板20の第1主面20A、アレイ基板10の第1主面10Aからそれぞれ外部に放射された放射光68、68Aは、観察者に観察される。以下、図7から図9を用いて、散乱状態となっている高分子分散型液晶と、非散乱状態の高分子分散型液晶とについて説明する。

0037

図7に示すように、アレイ基板10には、第1配向膜AL1が設けられている。対向基板20には、第2配向膜AL2が設けられている。第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、例えば、垂直配向膜である。

0038

液晶とモノマーを含む溶液がアレイ基板10と対向基板20との間に封入されている。次に、モノマー及び液晶を第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2によって配向させた状態で、紫外線又は熱によってモノマーを重合させ、バルク51を形成する。これにより、網目状に形成された高分子ネットワークの隙間に液晶が分散されたリバースモードの高分子分散型液晶LCを有する液晶層50が形成される。

0039

このように、高分子分散型液晶LCは、高分子によって形成されたバルク51と、バルク51内に分散された複数の微粒子52と、を有する。微粒子52は、液晶によって形成されている。バルク51及び微粒子52は、それぞれ光学方性を有している。

0040

微粒子52に含まれる液晶の配向は、画素電極PEと共通電極CEとの間の電圧差によって制御される。画素電極PEへの印加電圧により、液晶の配向が変化する。液晶の配向が変化することにより、画素Pixを通過する光の散乱の度合いが変化する。

0041

例えば、図8に示すように、画素電極PEと共通電極CEとの間に電圧が印加されていない状態では、バルク51の光軸Ax1と微粒子52の光軸Ax2の向きは互いに等しい。微粒子52の光軸Ax2は、液晶層50のPZ方向と平行である。バルク51の光軸Ax1は、電圧の有無に関わらず、液晶層50のPZ方向と平行である。

0042

バルク51と微粒子52の常光屈折率は互いに等しい。画素電極PEと共通電極CEとの間に電圧が印加されていない状態では、あらゆる方向においてバルク51と微粒子52との間の屈折率差がゼロになる。液晶層50は、光源光Lを散乱しない非散乱状態となる。光源光Lは、アレイ基板10の第1主面10A及び対向基板20の第1主面20Aで反射しながら、光源3(発光部31)から遠ざかる方向に伝播する。液晶層50が光源光Lを散乱しない非散乱状態であると、アレイ基板10の第1主面10Aから対向基板20の第1主面20A側の背景が視認され、対向基板20の第1主面20Aからアレイ基板10の第1主面10A側の背景が視認される。

0043

図9に示すように、電圧が印加された画素電極PEと共通電極CEとの間では、微粒子52の光軸Ax2は、画素電極PEと共通電極CEとの間に発生する電界によって傾くことになる。バルク51の光軸Ax1は、電界によって変化しないため、バルク51の光軸Ax1と微粒子52の光軸Ax2の向きは互いに異なる。電圧が印加された画素電極PEがある画素Pixにおいて、光源光Lが散乱される。上述したように散乱された光源光Lの一部がアレイ基板10の第1主面10A又は対向基板20の第1主面20Aから外部に放射された光は、観察者に観察される。

0044

電圧が印加されていない画素電極PEがある画素Pixでは、アレイ基板10の第1主面10Aから対向基板20の第1主面20A側の背景が視認され、対向基板20の第1主面20Aからアレイ基板10の第1主面10A側の背景が視認される。そして、本実施形態の表示装置1は、画像出力部91から第1入力信号VSが入力されると、画像が表示される画素Pixの画素電極PEに電圧が印加され、第3入力信号VCSAに基づく画像が背景とともに視認される。このように、高分子分散型液晶が散乱状態にあるとき、表示領域において画像が表示される。

0045

電圧が印加された画素電極PEがある画素Pixにおいて光源光Lが散乱されて外部に放射された光によって表示された画像は、背景に重なり、表示されることになる。換言すると、本実施形態の表示装置1は、放射光68又は放射光68Aと、背景との組み合わせにより、画像を背景に重ね合わせて表示する。

0046

図3に示す1垂直走査期間GateScanにおいて、書き込まれた各画素電極PE(図7参照)の電位が、各1垂直走査期間GateScanの後にある第1色の発光期間RON、第2色の発光期間GON及び第3色の発光期間BONの少なくとも1つに保持されている必要がある。書き込まれた各画素電極PE(図7参照)の電位が、各1垂直走査期間GateScanの後にある第1色の発光期間RON、第2色の発光期間GON及び第3色の発光期間BONの少なくとも1つで保持できないと、いわゆるフリッカーなどが生じやすい。言い換えると、走査線の選択時間である1垂直走査期間GateScanを短くし、いわゆるフィールドシーケンシャル方式で駆動における視認性を高めるためには、第1色の発光期間RON、第2色の発光期間GON及び第3色の発光期間BONのそれぞれで、書き込まれた各画素電極PE(図7参照)の電位を保持しやすくする要望がある。

0047

図10は、画素において、走査線、信号線及びスイッチング素子を示す平面図である。図11は、画素において、保持容量層を示す平面図である。図12は、画素において、補助金属層及び開口領域を示す平面図である。図13は、画素において、画素電極を示す平面図である。図14は、画素において、遮光層を示す平面図である。図15は、図14のXV−XV’の断面図である。図16は、図14のXVI−XVI’の断面図である。図17は、図14のXVII−XVIIの断面図である。図18は、周辺領域の断面図である。図1図2及び図10に示すように、アレイ基板10には、複数の信号線SLと複数の走査線GLとが平面視において格子状に設けられている。言い換えると、アレイ基板10の一方の面には、第1方向PXに間隔をおいて並ぶ複数の信号線と、第2方向PYに間隔をおいて並ぶ複数の走査線と、を備える。

0048

図10に示すように、隣り合う走査線GLと隣り合う信号線SLとで囲まれる領域が、画素Pixである。画素Pixには、画素電極PEとスイッチング素子Trとが設けられている。本実施形態において、スイッチング素子Trは、ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。スイッチング素子Trは、走査線GLと電気的に接続されているゲート電極GEと平面視において重畳する半導体層SCを有する。

0049

図10に示すように、走査線GLは、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)等の金属、これらの積層体又はこれらの合金の配線である。信号線SLは、アルミニウム等の金属又は合金の配線である。

0050

図10に示すように、半導体層SCは、平面視において、ゲート電極GEからはみ出さないように設けられている。これにより、ゲート電極GE側から半導体層SCに向かう光源光Lが反射され、半導体層SCに光リークが生じにくくなる。

0051

図10に示すように、ソース電極SEは、信号線SLと同じ2つの導電体が、信号線SLと同層でかつ信号線と交差する方向に信号線SLから伸びている。これにより、信号線SLと電気的に接続するソース電極SEは、平面視において、半導体層SCの一端部と重畳している。

0052

図10に示すように、平面視において、隣り合うソース電極SEの導電体の間の位置には、ドレイン電極DEが設けられている。ドレイン電極DEは、平面視において、半導体層SCと重畳している。ソース電極SE及びドレイン電極DEと重畳しない部分は、スイッチング素子Trのチャネルとして機能する。図13に示すように、ドレイン電極DEと電気的に接続されるコンタクト電極DEAは、コンタクトホールCHで画素電極PEと電気的に接続されている。

0053

図15に示すように、アレイ基板10は、例えばガラスで形成された第1透光性基材19を有している。第1透光性基材19は、透光性を有していれば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂でもよい。

0054

図15に示すように、第1透光性基材19上には、走査線GL及びゲート電極GEが設けられる。走査線GL及びゲート電極GE上には、走査線GL、ゲート電極GE及び第1透光性基材19を覆って第1絶縁層11が設けられる。

0055

図15に示すように、また、走査線GL、ゲート電極GE及び第1絶縁膜を覆って第2絶縁層12が設けられている。第1絶縁層11、第2絶縁層12は、例えば、窒化シリコンなどの透明な無機絶縁材料によって形成されている。

0056

第1絶縁層11と第2絶縁層12との間には、半導体層SCが積層されている。半導体層SCは、例えば、アモルファスシリコンによって形成されているが、ポリシリコン又は酸化物半導体によって形成されていてもよい。

0057

さらに第1絶縁層11と第2絶縁層12との間には、半導体層SCの一部を覆うソース電極SE及び信号線SLと、半導体層SCの一部を覆うドレイン電極DEとが設けられている。ドレイン電極DEは、信号線SLと同じ材料で形成されている。走査線GL、ゲート電極GE、半導体層SC、信号線SL、ドレイン電極DEに重なり、第2絶縁層12上には、第3絶縁層13が設けられている。第3絶縁層13は、例えばアクリル樹脂などの透光性を有する有機絶縁材料により形成されている。第3絶縁層13は、無機系材料によって形成された他の絶縁膜と比べて厚い膜厚を有している。このため、スイッチング素子Tr、走査線GL、信号線SLは保持容量電極IOから比較的距離をおいて離れることで、保持容量電極IOからのコモン電位の影響を受けにくくなる。

0058

図15に示すように、第3絶縁層13上には、保持容量電極IOが設けられている。保持容量電極IOは、ITO(Indium Tin Oxide)などの透光性導電材料によって形成されている。図11に示すように、保持容量電極IOは、走査線GLと信号線SLとに囲まれた領域に透光性導電材料がない領域IOXを有する。保持容量電極IOは、隣り合う画素Pixに跨がって、複数の画素Pixに渡って設けられている。

0059

保持容量電極IOは、走査線GL及び信号線SLに沿って走査線GL及び信号線SLの上方を覆う格子状である。これにより、透光性導電材料がない領域IOXと、画素電極PEとの間の保持容量HCが減少するので、透光性導電材料がない領域IOXの大きさにより保持容量HCが調整される。なお、透光性導電材料がない領域IOXがなく、保持容量電極IOが全面に形成されていてもよい。

0060

図15に示すように、保持容量電極IO上の一部には、導電性金属層TMが設けられている。導電性の金属層TMは、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)等の金属、これらの積層体又はこれらの合金の配線である。図12に示すように、金属層TMは、平面視において、信号線SL、走査線GL及びスイッチング素子Trに重なる領域に設けられている。これにより、金属層TMは、格子状となり、金属層TMで囲まれた開口部APができる。

0061

図12に示すように、走査線GLと信号線SLとに接続されたスイッチング素子Trが設けられ、少なくともスイッチング素子Trは、有機絶縁層である第3絶縁層13で覆われており、第3絶縁層13の上方にはスイッチング素子Trよりも大きな面積の金属層TMがある。これにより、スイッチング素子Trの光リークを抑制することができる。

0062

金属層TMは、保持容量電極IOの下にあってもよく、保持容量電極IOと積層されていればよい。金属層TMは、保持容量電極IOよりも電気抵抗が小さい。このため、表示領域AAのうち画素Pixがある位置による保持容量電極IOの電位のばらつきが抑制される。

0063

図12に示すように、平面視で、信号線SLに重なる金属層TMの幅は、信号線SLの幅よりも大きい。これにより、信号線SLのエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。ここで、金属層TMの幅及び信号線SLの幅は、信号線SLの延在する方向に交差する方向の長さである。また、走査線GLに重なる金属層TMの幅は、走査線GLの幅よりも大きい。ここで、金属層TMの幅及び走査線GLの幅は、走査線GLの延在する方向に交差する方向の長さである。

0064

図15に示すように、保持容量電極IO及び金属層TMの上には、第4絶縁層14が設けられている。第4絶縁層14は、例えば、窒化シリコンなどの透明な無機絶縁材料によって形成されている。

0065

図15に示すように、第4絶縁層14上には、画素電極PEが設けられている。画素電極PEは、ITOなどの透光性導電材料によって形成されている。画素電極PEは、第4絶縁層14及び第3絶縁層13に設けられたコンタクトホールCHを介してコンタクト電極DEAと電気的に接続されている。図13に示すように、画素電極PEは、画素Pix毎に区画されている。画素電極PEの上には、第1配向膜AL1が設けられている。

0066

図15に示すように、対向基板20は、例えばガラスで形成された第2透光性基材29を有している。第2透光性基材29は、透光性を有していれば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂でもよい。第2透光性基材29には、共通電極CEが設けられている。共通電極CEは、ITOなどの透光性導電材料によって形成されている。共通電極CEの表面には、第2配向膜AL2が設けられている。また、第2透光性基材29と共通電極CEとの間には、遮光層LSが設けられ、第2配向膜AL2と共通電極CEとの間にはスペーサPSが設けられている。

0067

図12及び図16に示すように、実施形態1の表示装置では、走査線GLと同層の遮光層GSが、信号線SLに沿って延在し、かつ信号線SLの一部と重なる位置に設けられている。遮光層GSは、走査線GLと同じ材料で形成されている。遮光層GSは、走査線GLと信号線SLとが平面視において交差する部分には設けられていない。

0068

図12及び図16に示すように、遮光層GSと、信号線SLとは、第1絶縁層11に形成されたコンタクトホールCHGで電気的に接続されている。図12に示すように、隣り合う走査線GLとの間に2か所のコンタクトホールCHGが設けられている。これにより、信号線SLのみの配線抵抗に比べて、遮光層GS及び信号線SLで構成する配線抵抗が下がる。その結果、信号線SLに供給された階調信号の遅延が抑制される。なお、コンタクトホールCHGがなく、遮光層GSと、信号線SLとが接続されていなくてもよい。

0069

図16に示すように、遮光層GSは、信号線SLに対して金属層TMとは反対側に設けられている。遮光層GSの幅は、信号線SLの幅よりも大きく、金属層TMの幅より小さい。遮光層GSの幅、金属層TMの幅及び信号線SLの幅は、信号線SLの延在する方向に交差する方向の長さである。このように、遮光層GSは、信号線SLよりも幅が広くなっているので、信号線SLのエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0070

図14及び図15に示すように、対向基板20には、遮光層LSが設けられている。遮光層LSは、図5に示す放射光68を減衰させる。第1透光性基板及び第2透光性基板に導光する光源光Lをできるだけ遮光されずに放射光68として取り出すには、遮光層LSの面積を小さくすることが望ましい。ここで、図5に示すように、光源光Lは、第2方向PYに沿って伝搬する。図14に示すように、第2方向PYと直交する第1方向PXの走査線GLの長さは、第1方向PXの信号線SLの長さよりも大きいので、実施形態1において、走査線GLのエッジが信号線SLのエッジよりも光源光Lを反射しやすい。

0071

そこで、実施形態1の遮光層LSは、平面視において、走査線GLに重なる領域に設けられている。図16に示すように、遮光層LSは、信号線SLと重ならない領域がある。これにより、平面視において、走査線GLの面積に対して遮光層LSが重なる走査線GLの面積率は、信号線SLの面積に対して遮光層LSが重なる信号線SLの面積率よりも大きい。

0072

図14及び図17に示すように、遮光層LSは、金属層TMよりも大きい幅を有している。これにより、第1方向に延びる走査線GL及び金属層TMのエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0073

コンタクトホールCH及びコンタクトホールCHGは、光源光Lが当たると乱反射しやすい。このため、遮光層LSは、平面視において、コンタクトホールCH及びコンタクトホールCHGに重なる領域に設けられている。

0074

図14及び図15に示すように、スイッチング素子Trの上方には、遮光層LSが設けられていない。アレイ基板10と対向基板20との間には、スペーサSPが配置され、アレイ基板10と対向基板20との間の距離の均一性を向上する。表示領域AAにおいて、スペーサPSは、スイッチング素子Trに重なり、共通電極CEに直接接しており、スペーサPSは、遮光層LSに重ならない位置にある。

0075

図18に示すように、周辺領域FRでは、コモン電位配線COMLが引き回されている。コモン電位配線COMLは、例えば第1コモン電位配線COML1と、第2コモン電位配線COML2とを備える。第1コモン電位配線COML1は、導電性の導電部材CPを介して、対向基板20の共通電極CEに電気的に接続している。導電部材CPは導電注(ピラー)でもよく、またAu粒子などの導電粒子が含有されたシール材であってもよい。

0076

図18に示すように、周辺領域FRでは、保持容量電極IOが第2コモン電位配線COML2と電気的に接続している。金属層TMは、表示領域AAに配置されている。

0077

以上説明したように、表示装置1は、アレイ基板10と、対向基板20と、液晶層50と、光源3を備える。アレイ基板10は、画素Pix毎に配置された第1透光性電極である複数の画素電極PEを有する。アレイ基板10には、第1方向PXに間隔をおいて並ぶ複数の信号線SLと、第2方向PYに間隔をおいて並ぶ複数の走査線GLと、が設けられている。対向基板20は、平面視で、画素電極PEと重畳する位置に第2透光性電極である共通電極CEを有する。また、対向基板20には、遮光層LSが設けられている。液晶層50は、アレイ基板10と対向基板20との間に封入される高分子分散型液晶LCを有する。光源3の発光部31は、対向基板20の側面に対し、第2方向PYに光を発光する。アレイ基板10及び対向基板20を伝播する光の入射方向は、第2方向である。なお、発光部31は、アレイ基板10の側面に向かって、アレイ基板10及び対向基板20を伝播する光を発光するようにしてもよい。

0078

実施形態1では、走査線GLのエッジが信号線SLのエッジよりも光源光Lを反射しやすい。そこで、平面視で、走査線GLに遮光層LSが重畳し、信号線SLに遮光層LSが重ならない非重畳部分がある。これにより、遮光層LSは、走査線GLのエッジで反射した光源光Lを遮蔽し、表示パネル2より放出することを抑制する。信号線SLに遮光層LSが重ならない非重畳部分があるので、アレイ基板10及び対向基板20に導光する光が、できるだけ遮光されずに放射光として取り出せる。その結果、表示装置1は、フィールドシーケンシャル方式で駆動しても、表示する画像が明るく視認でき、表示する画像の視認性が向上する。

0079

(実施形態2)
図19は、実施形態2の画素において、遮光層を示す平面図である。図20は、図19のXX−XX’の断面図である。上述した本実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

0080

図19に示すように、遮光層LSは、第2方向PYにおける走査線GLの一方のエッジに重なり、他方のエッジに重ならない。遮光層LSが重なる走査線GLの一方のエッジは、他方のエッジより、光源光Lの入射する方向に近い。つまり、遮光層LSが重なる走査線GLの一方のエッジは、他方のエッジより、光源3(図5参照)に近い。これにより、走査線GLの一方のエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。走査線GLの他方のエッジが遮光層LSに重ならないので、放射光68の減衰が抑制される。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0081

同様に、遮光層LSは、第2方向PYにおける金属層TMの一方のエッジに重なり、他方のエッジに重ならない。遮光層LSが重なる金属層TMの一方のエッジは、他方のエッジより、光源光Lの入射する方向に近い。つまり、遮光層LSが重なる金属層TMの一方のエッジは、他方のエッジより、光源3(図5参照)に近い。これにより、金属層TMの一方のエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。金属層TMの他方のエッジが遮光層LSに重ならないので、開口部APの面積が広くなる。このため、放射光68の減衰が抑制される。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0082

コンタクトホールCHは、光源光Lが当たると乱反射しやすい。遮光層LSは、第2方向PYにおけるコンタクトホールCHの一方のエッジに重なり、他方のエッジに重ならない。遮光層LSが重なるコンタクトホールCHの一方のエッジは、他方のエッジより、光源光Lの入射する方向に近い。つまり、遮光層LSが重なるコンタクトホールCHの一方のエッジは、他方のエッジより、光源3(図5参照)に近い。これにより、コンタクトホールCHの一方のエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。コンタクトホールCHの他方のエッジが遮光層LSに重ならないので、開口部APの面積が広くなる。このため、放射光68の減衰が抑制される。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0083

(実施形態3)
図21は、実施形態3の画素において、遮光層を示す平面図である。図22は、図21のXXII−XXII’の断面図である。上述した本実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

0084

図21に示すように、平面視で遮光層LSが信号線SLに重なること以外の実施形態3の画素Pixの構成は、実施形態2の画素Pixの構成と同じである。実施形態3の遮光層LSは、平面視において、走査線GL、信号線SL、コンタクトホールCH及びコンタクトホールCHGに重なる領域に設けられている。

0085

平面視で、信号線SLに重なる遮光層LSの第1方向PXの幅は、金属層TMの第1方向PXの幅よりも小さい。平面視で、信号線SLに重なる遮光層LSの第1方向PXの幅は、遮光層GSの第1方向PXの幅よりも小さいことがより好ましい。これにより、アレイ基板10から対向基板20をみたとき、遮光層LSのエッジLSTで反射した光が視認しにくくなる。

0086

平面視において、走査線GLの面積に対して遮光層LSが重なる走査線GLの面積率は、信号線SLの面積に対して遮光層LSが重なる信号線SLの面積率よりも大きい。

0087

(実施形態4)
図23は、実施形態4の表示装置の平面を示す平面図である。図24は、実施形態4の画素において、走査線、信号線及びスイッチング素子を示す平面図である。図25は、実施形態4の画素において、遮光層を示す平面図である。図26は、図25のXXVI−XXVI’の断面図である。上述した本実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

0088

図23に示すように、光源3は、アレイ基板10の第4側面10F又は対向基板20の第4側面20Fに対向する。例えば、図23に示すように、光源3は、対向基板20の第4側面20Fへ光源光Lを照射する。光源3と対向する対向基板20の第4側面20Fは、光入射面となる。光源3から照射された光源光Lは、アレイ基板10の第1主面10A及び対向基板20の第1主面20Aで反射しながら、第4側面20Fから遠ざかる方向(第1方向PX)に伝播する。

0089

図24に示すように、実施形態4の画素Pixの構成は、実施形態1の画素Pixの構成と異なり、隣り合う画素Pixの間に2つの信号線SLがある。1つの信号線SLは、1つ置きの画素Pixの走査線GLとの交差部分にあるスイッチング素子Trと電気的に接続される。

0090

図23に示すように、光源光Lは、第1方向PXに沿って伝搬する。図25に示すように、第1方向PXと直交する第2方向PYの信号線SLの長さは、第2方向PYの走査線GLの長さよりも大きいので、実施形態4において、信号線SLのエッジが走査線GLのエッジよりも光源光Lを反射しやすい。

0091

そこで、実施形態3の遮光層LSは、平面視において、隣り合う2つの信号線SLのうち1つの信号線SLに重なる領域に設けられている。遮光層LSに重なる信号線SLは、隣り合う2つの信号線SLのうち光源光Lの入射する方向に近い信号線SLである。遮光層LSに重なる信号線SLは、隣り合う2つの信号線SLのうち光源3(図24参照)に近い信号線SLである。遮光層LSに重ならない信号線SLがあるので、アレイ基板10及び対向基板20に導光する光が、できるだけ遮光されずに放射光として取り出せる。

0092

図25に示すように、遮光層LSは、走査線GLと重ならない領域がある。これにより、平面視において、信号線SLの面積に対して遮光層LSが重なる走査線GLの面積率は、走査線GLの面積に対して遮光層LSが重なる信号線SLの面積率よりも大きい。

0093

図25に示すように、遮光層LSは、第1方向PXにおける信号線SLの一方のエッジに重なり、他方のエッジに重ならない。遮光層LSが重なる信号線SLの一方のエッジは、他方のエッジより、光源光Lの入射する方向に近い。つまり、遮光層LSが重なる信号線SLの一方のエッジは、他方のエッジより、光源3(図24参照)に近い。これにより、信号線SLの一方のエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。信号線SLの他方のエッジが遮光層LSに重ならないので、放射光68の減衰が抑制される。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0094

同様に、遮光層LSは、第1方向PXにおける金属層TMの一方のエッジに重なり、他方のエッジに重ならない。遮光層LSが重なる金属層TMの一方のエッジは、他方のエッジより、光源光Lの入射する方向に近い。つまり、遮光層LSが重なる金属層TMの一方のエッジは、他方のエッジより、光源3(図25参照)に近い。これにより、金属層TMの一方のエッジで反射する反射光を表示パネル2より放出することを抑制する。金属層TMの他方のエッジが遮光層LSに重ならないので、開口部APの面積が広くなる。このため、放射光68の減衰が抑制される。その結果、表示装置1において、画像の視認性が向上する。

0095

実施形態4では、信号線SLのエッジが走査線GLのエッジよりも光源光Lを反射しやすい。そこで、平面視で、信号線SLに遮光層LSが重畳し、走査線GLに遮光層LSが重ならない非重畳部分がある。これにより、遮光層LSは、信号線SLのエッジで反射した光源光Lを遮蔽し、表示パネル2より放出することを抑制する。走査線GLに遮光層LSが重ならない非重畳部分があるので、アレイ基板10及び対向基板20に導光する光が、できるだけ遮光されずに放射光として取り出せる。その結果、表示装置1は、フィールドシーケンシャル方式で駆動しても、表示する画像が明るく視認でき、表示する画像の視認性が向上する。

0096

(変形例)
実施形態1から4について、スイッチング素子Trがボトムゲート型であるとして説明を行ったが、上述しているようにスイッチング素子Trは、ボトムゲート構造に限らずトップゲート型であってもよい。スイッチング素子Trがトップゲート型であれば、図15の絶縁膜積層構造を参考に説明すると、半導体層SCは第1透光性基材19と第1絶縁層その間に配置され、ゲート電極GEは第1絶縁層11と第2絶縁層12との間に配置され、ソース電極SE及びコンタクト電極DEAは第2絶縁層12と第3絶縁層13との間に形成される構造となる。

0097

さらに、コモン電位については、直流電圧が供給される、つまり一定のコモン電位であってもよく、また交流電圧共有される、つまり上限値と下限値の2つを有するコモン電位であってもよい。コモン電位が直流であっても交流であっても保持容量電極IO及び共通電極CEには共通の電位が供給される。

0098

また、格子状の有機絶縁膜である第3絶縁層13については、格子状の内側の第3絶縁層13が完全に除去され下層の第2絶縁層12や保持容量電極IOを露出する構造を開示しているが、これに限られない。例えば、複数の信号線SLと複数の走査線GLとで囲まれる格子状領域の内側については、ハーフトーン露光で第3絶縁層13の膜厚の一部を薄く残す構造であってもよい。これにより、第3絶縁層13は、複数の信号線SLと複数の走査線GLとで囲まれる格子状領域よりも、格子状領域の内側の膜厚が薄くなる。

0099

以上、好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本開示の技術的範囲に属する。

0100

1表示装置
2表示パネル
3光源
4駆動回路
9上位制御部
10アレイ基板
11 第1絶縁層
12 第2絶縁層
13 第3絶縁層
14 第4絶縁層
20対向基板
31発光部
41信号処理回路
42画素制御回路
43ゲート駆動回路
44ソース駆動回路
45共通電位駆動回路
50液晶層
AP開口部
CE共通電極
CH、CHGコンタクトホール
COMLコモン電位配線
CP導電部材
DEドレイン電極
DEAコンタクト電極
FR周辺領域
GEゲート電極
GL走査線
GON発光期間
GS遮光層
HC 保持容量
HDS水平駆動信号
IO保持容量電極
IOX透光性導電材料がない領域
LC高分子分散型液晶
LS 遮光層
PE画素電極
SC半導体層
SEソース電極
TM金属層
Tr スイッチング素子

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