JP2019152746A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供する。【解決手段】スイッチング素子と、画素電極と、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極で挟持された無機絶縁膜と、遮光部と、を備え、前記画素電極は、第1方向に第1幅を有し、前記共通電極の開口部と前記無機絶縁膜のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続される基部と、それぞれ前記第1方向に前記第1幅より小さい第2幅を有し、前記第1方向に並んだ第1帯電極及び第2帯電極と、前記第1方向に前記第1幅より小さく前記第2幅より大きな第3幅を有し、前記第1帯電極及び前記第2帯電極を前記基部と接続する第1電極部と、を備え、前記第1電極部、前記第1帯電極及び前記第2帯電極は、前記共通電極に重畳し、前記遮光部は、前記基部及び前記第1電極部に重畳している、表示装置。【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
近年、表示装置の表示品位を向上するための技術が種々検討されている。一例では、赤カラーフィルタ及び緑カラーフィルタのそれぞれと対向する画素電極は、青カラーフィルタと対向する画素電極よりも短く、白カラーフィルタと対向する画素電極より長い、技術が開示されている。
特開2015−225300号公報
本実施形態の目的は、表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
スイッチング素子と、画素電極と、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極で挟持された無機絶縁膜と、遮光部と、を備え、
前記画素電極は、
第1方向に第1幅を有し、前記共通電極の開口部と前記無機絶縁膜のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続される基部と、
前記第1方向に前記第1幅より小さい第2幅を有する第1帯電極と、
前記第1方向に前記第1幅より小さく前記第2幅より大きな第3幅を有し、前記第1帯電極と前記基部とを接続する第1電極部と、
を備え、
前記第1電極部及び前記第1帯電極は、前記共通電極に重畳し、
前記遮光部は、前記基部及び前記第1電極部に重畳している、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
第1画素電極及び第2画素電極と、
前記第1画素電極と前記第2画素電極との間に位置する信号線と、
開口部を有する共通電極と、を備え、
前記第1画素電極は、前記開口部に位置する第1基部と、第1帯電極と、前記第1帯電極と前記第1基部とを接続する第1電極部と、を備え、
前記第1電極部及び前記第1帯電極は、前記共通電極に重畳し、
前記第2画素電極は、前記開口部に位置する第2基部と、前記第2基部に接続された第2帯電極と、を備え、
前記第2帯電極は、前記共通電極に重畳し、
前記第1画素電極と前記共通電極とが重畳する面積は、前記第2画素電極と前記共通電極とが重畳する面積より大きい、表示装置が提供される。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの外観を示す平面図である。 図2は、画素PXの基本構成及び等価回路を示す図である。 図3は、画素レイアウト及び遮光層BMの一例を示す平面図である。 図4は、図3に示した緑画素PG12の主要部を示す平面図である。 図5は、図3に示した画素レイアウトの一部を拡大した平面図である。 図6は、図4に示したA−B線に沿った表示装置DSPの断面図である。 図7は、図5に示したC−D線に沿った表示パネルPNLの断面図である。 図8は、他の構成例を示す断面図である。 図9は、他の構成例を示す断面図である。 図10は、図3に示した緑画素PG12に適用可能な他の画素電極PE12を示す平面図である。 図11は、画素レイアウト及び遮光層BMの他の構成例を示す平面図である。 図12は、画素レイアウト及び遮光層BMの他の構成例を示す平面図である。
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。
本実施形態においては、表示装置DSPの一例として、液晶表示装置について説明する。なお、本実施形態にて開示する主要な構成は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等を有する自発光型の表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパ型の表示装置、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を応用した表示装置、或いはエレクトロクロミズムを応用した表示装置などにも適用可能である。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの外観を示す平面図である。一例では、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。第1方向X及び第2方向Yは、表示装置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。本明細書において、第3方向Zを示す矢印の先端側の位置を上と称し、矢印の先端とは逆側の位置を下と称する。また、第3方向Zを示す矢印の先端側に表示装置DSPを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX−Y平面に向かって見ることを平面視という。また、図1において、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D1と定義し、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とほぼ同一である。
ここでは、X−Y平面における表示装置DSPの平面図を示している。表示装置DSPは、表示パネルPNLと、フレキシブルプリント回路基板1と、ICチップ2と、を備えている。
表示パネルPNLは、液晶表示パネルであり、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、後述する液晶層LCと、シールSEと、遮光層LSと、を備えている。表示パネルPNLは、画像を表示する表示部DAと、表示部DAを囲む額縁状の非表示部NDAとを備えている。第2基板SUB2は、第1基板SUB1に対向している。第1基板SUB1は、第2基板SUB2よりも第2方向Yに延出した実装部MAを有している。
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。遮光層LSは、非表示部NDAに位置している。シールSEは、平面視で、遮光層LSと重畳する位置に設けられている。図1において、シールSEが配置された領域と、遮光層LSが配置された領域とでは、互いに異なる斜線で示し、シールSEと遮光層LSとが重畳する領域はクロスハッチングで示している。遮光層LSは、第2基板SUB2に設けられている。
表示部DAは、遮光層LSによって囲まれた内側に位置している。表示部DAは、第1方向(列方向)X及び第2方向(行方向)Yにマトリクス状(行列状)に配置された複数の画素PXを備えている。図示した例では、第2方向Yに沿って奇数行目に位置する画素PXは、方向D1に沿って延出している。また、第2方向Yに沿って偶数行目に位置する画素PXは、方向D2に沿って延出している。なお、ここでの画素PXとは、画素信号に応じて個別に制御することができる最小単位を示し、副画素と称する場合がある。また、カラー表示を実現するための最小単位を主画素MPと称する場合がある。主画素MPは、互いに異なる色を表示する複数の副画素PXを備えて構成されるものである。一例では、主画素MPは、副画素PXとして、赤色を表示する赤画素、緑色を表示する緑画素、青色を表示する青画素、及び、白色を表示する白画素を備えている。
表示部DAは、第1方向Xに沿って延出した一対の縁部E1及びE2と、第2方向Yに沿って延出した一対の縁部E3及びE4と、4つのラウンド部R1乃至R4と、を有している。表示パネルPNLは、第1方向Xに沿って延出した一対の直線部E11及びE12と、第2方向Yに沿って延出した一対の直線部E13及びE14と、2つのラウンド部R11及びR12と、を有している。ラウンド部R11及びR12は、それぞれラウンド部R1及びR2の外側に位置している。ラウンド部R11の曲率半径は、ラウンド部R1の曲率半径と同一であってもよいし、異なっていてもよい。直線部E11及びE12は、いずれも第1基板SUB1の短辺に相当する。直線部E13及びE14は、いずれも第1基板SUB1及び第2基板SUB2の長辺に相当する。
フレキシブルプリント回路基板1及びICチップ2は、実装部MAに実装されている。なお、ICチップ2は、フレキシブルプリント回路基板1に実装されてもよい。ICチップ2は、画像を表示する表示モードにおいて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DDを内蔵している。図示した例では、ICチップ2は、表示装置DSPへの物体の接近又は接触を検出するタッチセンシングモードを制御するタッチコントローラTCを内蔵している。
本実施形態の表示パネルPNLは、第1基板SUB1の背面側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表示機能を備えた透過型、第2基板SUB2の前面側からの光を選択的に反射させることで画像を表示する反射表示機能を備えた反射型、あるいは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型のいずれであってもよい。
また、表示パネルPNLの詳細な構成について、ここでは説明を省略するが、表示パネル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、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX−Y平面と平行な面である。
図2は、画素PXの基本構成及び等価回路を示す図である。複数本の走査線Gは、走査線駆動回路GDに接続されている。複数本の信号線Sは、信号線駆動回路SDに接続されている。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。
共通電極CEは、複数の画素PXに亘って配置されている。共通電極CEは、電圧供給部CD及び図1に示したタッチコントローラTCに接続されている。表示モードにおいては、電圧供給部CDは、共通電極CEにコモン電圧(Vcom)を供給する。タッチセンシングモードにおいては、タッチコントローラTCは、コモン電圧とは異なるタッチ駆動電圧を共通電極CEに供給する。
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は、第1方向Xに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと電気的に接続されている。信号線Sは、第2方向Yに並んだ画素PXの各々におけるスイッチング素子SWと電気的に接続されている。画素電極PE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PEの各々は、共通電極CEと対向し、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって液晶層LCを駆動している。容量CS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。
図3は、画素レイアウト及び遮光層BMの一例を示す平面図である。走査線G1乃至G3は、それぞれ第1方向Xに沿って直線的に延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。信号線S1乃至S6は、それぞれ概ね第2方向Yに沿って延出し、第1方向Xに間隔をおいて並んでいる。
遮光層BMは、格子状に形成されている。すなわち、遮光層BMは、平面視で、信号線S1乃至S6の各々と重畳する遮光部B11乃至B16と、走査線G1乃至G3の各々と重畳する遮光部B21乃至B23と、を備えている。これらの遮光部B11乃至B16、及び、B21乃至B23は、光を透過する複数の開口部を形成する。複数の開口部は、行列状に配列される。各開口部は、赤画素PR、緑画素PG、青画素PB、白画素PWのいずれかに相当する。遮光層BMは、図1に示した非表示部NDAの遮光層LSと同じ遮光性の材料で形成され、非表示部NDAにて遮光層LSと接続される。
また、遮光層BMは、メインスペーサMSPと重畳する遮光部B31と、サブスペーサSSPと重畳する遮光部B32と、を備えている。図示した例では、メインスペーサMSPは、信号線S5と走査線G2との交差部に位置している。遮光部B31は、メインスペーサMSPと略同心円状に拡張されている。サブスペーサSSPは、信号線S2と走査線G2との交差部に位置している。遮光部B31は、サブスペーサSSPと略同心円状に拡張されている。後述するが、メインスペーサMSPとは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間にセルギャップを形成するものであり、サブスペーサSSPとは、メインスペーサMSPの高さより低い高さを有するものである。なお、サブスペーサSSPは、走査線G1及びG3と信号線S2及びS5とのそれぞれの交差部にも位置し、サブスペーサSSPと重畳する位置にはそれぞれ遮光部B32が設けられている。
このような遮光層BMは、赤画素PR11乃至PR14、緑画素PG11乃至PG14、青画素PB12及びPB13、及び、白画素PW11及びPW14をそれぞれ囲んでいる。赤画素PR11、緑画素PG11、白画素PW11、赤画素PR12、緑画素PG12、及び、青画素PB12は、走査線G1及びG2の間において、第1方向Xに沿ってこの順に並び、それぞれ方向D2に沿って延出している。赤画素PR13、緑画素PG13、青画素PB13、赤画素PR14、緑画素PG14、及び、白画素PW14は、走査線G2及びG3の間において、第1方向Xに沿ってこの順に並び、それぞれ方向D1に沿って延出している。赤画素PR11及びPR13、緑画素PG11及びPG13、白画素PW11及び青画素PB13、赤画素PR12及びPR14、緑画素PG12及びPG14、及び、青画素PB12及び白画素PW14は、それぞれ第2方向Yに沿って並んでいる。
赤画素PR11乃至PR14には赤色のカラーフィルタCFRが配置され、緑画素PG11乃至PG14には緑色のカラーフィルタCFGが配置され、青画素PB12及びPB13には青色のカラーフィルタCFBが配置されている。白画素PW11及びPW14には、後述する透明なオーバーコート層OCが配置されている。
図4は、図3に示した緑画素PG12の主要部を示す平面図である。スイッチング素子SWは、走査線G2及び信号線S6と電気的に接続されている。図示した例のスイッチング素子SWは、ダブルゲート構造を有している。スイッチング素子SWは、半導体層SCと、ドレイン電極DE2と、を備えている。なお、スイッチング素子SWにおいて、ドレイン電極DE2はソース電極と称される場合がある。半導体層SCは、その一部分が信号線S6と重なるように配置され、他の部分が信号線S5及びS6の間に延出し、略U字状に形成されている。半導体層SCは、信号線S6と重なる領域、及び、信号線S5及びS6の間において、それぞれ走査線G2と交差している。走査線G2において、半導体層SCと重畳する領域がそれぞれゲート電極GE1及びGE2として機能する。半導体層SCは、その一端部SCAにおいて貫通孔CH1を通じて信号線S6と電気的に接続され、また、その他端部SCBにおいて貫通孔CH2を通じてドレイン電極DE2と電気的に接続されている。ドレイン電極DE2は、島状に形成され、信号線S5及びS6の間に配置されている。
緑画素PG12は、画素電極PE12を備えている。画素電極PE12は、基部BS2と、帯電極Pa21及びPa22と、電極部EL1乃至EL3と、エッジEA及びEBと、を備えている。第2方向Yを示す矢印とは逆向きに、基部BS2、電極部EL1、帯電極Pa21及びPa22、電極部EL3、及び、電極部EL2がこの順に並んでいる。電極部EL1乃至EL3とは、スリット、切欠、開口等を含まず、導電材料が占める部分に相当する。あるいは、電極部EL1乃至EL3とは、基部BS2と一体的に形成され、基部BS2と同等の電位を有する部分に相当する。
基部BS2は、幅W11を有している。なお、本明細書において、幅とは第1方向Xに沿った長さに相当する。基部BS2は、ドレイン電極DE2と重畳し、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。基部BS2は、ドレイン電極DE2と電気的に接続するための貫通孔CH3と重畳している。画素電極PE12とスイッチング素子SWとを接続する接続部については後述する。
帯電極Pa21及びPa22は、間隔D11をおいて第1方向Xに沿って並び、第1方向Xに対して斜めの方向D2に沿って延出している。帯電極Pa21及びPa22の各々は、等しい幅W12を有している。幅W12は、幅W11より小さい。図示した例では、電極部EL1及びEL3の間において、帯電極Pa21は長さL11を有し、帯電極Pa22は長さL12を有している。長さL11は、長さL12より短い。ここでの長さとは、方向D2に沿った長さに相当する。
電極部EL1は、帯電極Pa21及びPa22を基部BS2と接続する部分に相当する。電極部EL1は、幅W13を有している。幅W13は、幅W11より小さく、幅W12より大きい。幅W13は、帯電極Pa21の幅W12と、帯電極Pa22の幅W12と、間隔D11との和と同等である。
電極部EL2は、画素電極PE12において基部BS2から最も離間し、第1方向Xに沿って延出している。電極部EL2は、幅W14を有している。幅W14は、幅W13より大きい。
電極部EL3は、帯電極Pa21及びPa22を電極部EL2と接続する部分に相当する。電極部EL3は、幅W13を有している。
エッジEA及びEBは、画素電極PE12における最外周に位置している。エッジEAは、帯電極Pa21に含まれ、信号線S5と対向している。エッジEBは、帯電極Pa22に含まれ、信号線S6と対向している。エッジEAは、電極部EL1乃至EL3と、帯電極Pa21とに亘り、方向D2に沿って延出している。エッジEBは、電極部EL1と、帯電極Pa22と、電極部EL3とに亘り、方向D2に沿って延出している。電極部EL2は、エッジEBと交差し、エッジEBよりも信号線S6に向かって突出している。エッジEAとエッジEBとの第1方向Xに沿った間隔D12は、幅W13と同等である。
このような画素電極PE12のうち、電極部EL1、帯電極Pa21、帯電極Pa22、及び、電極部EL3は、共通電極CEに重畳している。
メインスペーサMSP及び基部BS2は、第1方向Xに沿って並んでいる。図3に示した遮光層BMは、図中に一点鎖線で示した外形を有している。平面視で、帯電極Pa21及びPa22は、遮光層BMの開口部APに重畳している。遮光部B31は、メインスペーサMSPに重畳するのに加えて、基部BS2及び電極部EL1に重畳している。また、遮光層BMは、電極部EL2及びEL3に重畳している。エッジEAと遮光部B31とが重畳する長さL21は、エッジEBと遮光部B31とが重畳する長さL22よりも長い。
緑画素PG14に位置する画素電極PE15は、遮光部B31と重畳する電極部EL5を備えている。
図4に示した例において、帯電極Pa21は第1帯電極に相当し、帯電極Pa22は第2帯電極に相当し、電極部EL1は第1電極部に相当し、電極部EL2は第2電極部に相当し、電極部EL3は第3電極部に相当し、エッジEAは第1エッジに相当し、エッジEBは第2エッジに相当し、信号線S5は第1信号線に相当し、信号線S6は第2信号線に相当し、幅W11は第1幅に相当し、幅W12は第2幅に相当し、幅W13は第3幅に相当し、幅W14は第4幅に相当する。
図5は、図3に示した画素レイアウトの一部を拡大した平面図である。ここでは、説明に必要な構成のみを図示している。
赤画素PR12は画素電極PE11を備え、緑画素PR12は画素電極PE12を備え、青画素PB12は画素電極PE13を備えている。画素電極PE11乃至PE13は、第1方向Xに沿ってこの順に並んでいる。信号線S5は画素電極PE11及びPE12の間に位置し、信号線S6は画素電極PE12及びPE13の間に位置している。画素電極PE11及びPE12は、走査線G1及びG2の間に位置している。画素電極PE13は、走査線G1及びG2の間に位置するとともに、走査線G2と交差している。
画素電極PE11乃至PE13は、それぞれ、基部BS1乃至BS3と、帯電極Pa1乃至Pa3と、を有している。基部BS1乃至BS3は、共通電極CEの開口部OPに位置している。基部BS1及びBS2は、第1方向Xに並んでいる。基部BS3は、走査線G2を挟んで、基部BS1及びBS2とは反対側に位置している。帯電極Pa1乃至Pa3は、共通電極CEに重畳している。帯電極Pa1は、開口部OPにおいて基部BS1に直接接続されている。帯電極Pa2は、図4に示した帯電極Pa21及びPa22を有し、電極部EL1を介して基部BS2に接続されている。電極部EL1は、共通電極CEに重畳している。帯電極Pa3は、開口部OPにおいて基部BS3に直接接続されている。帯電極Pa1乃至Pa3の各々は、方向D2に沿って延出している。図示した例では、帯電極Pa1及びPa2は2本であり、帯電極Pa3は3本である。帯電極Pa1乃至Pa3は、走査線G1及びG2の間に位置している。
第1方向Xに沿った長さLxについて、画素電極PE11及びPE12は等しい長さLx1を有し、画素電極PE13は長さLx1より長い長さLx2を有している。第2方向Yに沿った長さLyについて、画素電極PE11及びPE12は等しい長さLy1を有し、画素電極PE13は長さLy1より長い長さLy2を有している。方向D2に沿った長さLdについて、帯電極Pa1は長さLd1を有し、帯電極Pa2は長さLd1より短い長さLd2を有し、帯電極Pa3は長さLd1より長い長さLd3を有している。なお、ここでの長さLx、Ly、及び、Ldは、いずれも共通電極CEに重畳する領域での長さである。
帯電極Pa1及びPa2は等しい幅W12を有し、帯電極Pa3は幅W12より小さい幅W15を有している。
このように、画素電極PE11及びPE12は、同等の外形を有し、且つ、それぞれ同数の帯電極Pa1及びPa2を有している一方で、画素電極PE12は、画素電極PE11と比較して、共通電極CEに重畳する電極部EL1を有している点で相違している。このため、画素電極PE12と共通電極CEとが重畳する第1面積は、画素電極PE11と共通電極CEとが重畳する第2面積より大きい。したがって、画素電極PE12と共通電極CEとの容量CS2は、画素電極PE11と共通電極CEとの容量CS1よりも大きい。
メインスペーサMSPは、基部BS1及びBS2の間に位置している。図3に示した遮光層BMは、図中に一点鎖線で示した外形を有している。遮光部B31は、基部BS1及びBS2、メインスペーサMSP、及び、電極部EL1に重畳する。
図5に示した例において、画素電極PE12は第1画素電極に相当し、基部BS2は第1基部に相当し、帯電極Pa2は第1帯電極に相当し、電極部EL1は第1電極部に相当する。また、画素電極PE11は第2画素電極に相当し、基部BS1は第2基部に相当し、帯電極Pa1は第2帯電極に相当する。
詳述しないが、赤画素PR14は画素電極PE14を備え、緑画素PR14は画素電極PE15を備え、白画素PW14は画素電極PE16を備えている。画素電極PE14乃至PE16は、走査線G2及びG3の間に位置している。画素電極PE14乃至PE16は、それぞれ共通電極CEに重畳する帯電極Pb1乃至Pb3を有している。帯電極Pb1及びPb2は等しい幅W12を有し、帯電極Pb3は幅W12より大きい幅W16を有している。
図6は、図4に示したA−B線に沿った表示装置DSPの断面図である。図示した例は、横電界を利用する表示モードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードが適用された例に相当する。
第1基板SUB1は、絶縁基板10、絶縁膜11乃至16、半導体層SC、信号線S5及びS6、金属配線ML5及びML6、共通電極CE、画素電極PE12、配向膜AL1などを備えている。絶縁基板10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。絶縁膜11は、絶縁基板10の上に位置している。半導体層SCは、絶縁膜11の上に位置し、絶縁膜12によって覆われている。半導体層SCは、例えば、多結晶シリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体によって形成されていてもよい。図示しない走査線は、絶縁膜12及び13の間に位置している。
信号線S5及びS6は、絶縁膜13の上に位置し、絶縁膜14によって覆われている。なお、図示しない他の信号線も、信号線S6と同一層に位置している。一例では、信号線S5及びS6は、チタン(Ti)を含む層、アルミニウム(Al)を含む層、及び、チタン(Ti)を含む層がこの順に積層された第1積層体、あるいは、モリブデン(Mo)を含む層、アルミニウム(Al)を含む層、及び、モリブデン(Mo)を含む層がこの順に積層された第2積層体である。
金属配線ML5及びML6は、絶縁膜14の上に位置し、絶縁膜15によって覆われている。一例では、金属配線ML5及びML6は、上記の第1積層体、あるいは、上記の第2積層体である。
共通電極CEは、絶縁膜15の上に位置し、絶縁膜16によって覆われている。共通電極CE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)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。
画素電極PE12は、絶縁膜16の上に位置し、配向膜AL1によって覆われている。画素電極PE12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。電極部EL1は、絶縁膜16を介して共通電極CEと対向し、容量CS1を形成している。
絶縁膜11乃至13、及び、絶縁膜16は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの無機材料によって形成された無機絶縁膜であり、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。絶縁膜14及び15は、例えば、アクリル樹脂などの有機材料によって形成された有機絶縁膜である。なお、絶縁膜15は、無機絶縁膜であってもよい。
第2基板SUB2は、絶縁基板20、遮光層BM、カラーフィルタ層CF、オーバーコート層OC、配向膜AL2などを備えている。このような第2基板SUB2は、カラーフィルタ基板と称される場合がある。絶縁基板20は、絶縁基板10と同様に、ガラス基板や可撓性の樹脂基板などの透明基板である。カラーフィルタ層CFは、赤色のカラーフィルタCFR、緑色のカラーフィルタCFG、及び、青色のカラーフィルタCFBを含んでいる。カラーフィルタCFGは、画素電極PE12と対向している。他のカラーフィルタCFR及びCFBも、それぞれ他の画素電極PEと対向している。オーバーコート層OCは、カラーフィルタ層CFを覆っている。オーバーコート層OCは、透明な有機材料によって形成された有機絶縁膜である。配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。配向膜AL1及びAL2は、例えば、水平配向性を呈する材料によって形成されている。
図示しないが、上記のメインスペーサMSP及びサブスペーサSSPは、樹脂材料によって形成され、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に配置されている。メインスペーサMSPは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に所定のセルギャップを形成する。セルギャップは、例えば2〜5μmである。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、所定のセルギャップが形成された状態でシールによって接着されている。
液晶層LCは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間に位置し、配向膜AL1と配向膜AL2との間に保持されている。液晶層LCは、液晶分子LMを備えている。液晶層LCは、ポジ型(誘電率異方性が正)の液晶材料、あるいは、ネガ型(誘電率異方性が負)の液晶材料によって構成されている。
偏光板PL1を含む光学素子OD1は、絶縁基板10に接着されている。偏光板PL2を含む光学素子OD2は、絶縁基板20に接着されている。なお、光学素子OD1及びOD2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。
このような表示パネルPNLにおいては、画素電極PE12と共通電極CEとの間に電界が形成されていないオフ状態において、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。このようなオフ状態では、照明装置ILから表示パネルPNLに向けて照射された照明光は、光学素子OD1及びOD2によって吸収され、暗表示となる。一方、画素電極PE12と共通電極CEとの間に電界が形成されたオン状態においては、液晶分子LMは、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。このようなオン状態では、照明光の一部は、光学素子OD1及びOD2を透過し、明表示となる。
図7は、図5に示したC−D線に沿った表示パネルPNLの断面図である。なお、絶縁膜11と絶縁膜12との間に位置する半導体層の図示は省略している。ここでは、画素電極PE12の基部BS2とドレイン電極DE2とを接続する接続部の構造について説明する。
ドレイン電極DE2は、信号線S4乃至S6と同一層に位置し、信号線S6などと同一材料によって形成されている。絶縁膜14は、ドレイン電極DE2まで貫通した貫通孔CH31を有している。
接続電極CN21は、金属配線ML5及びML6と同一層に位置し、金属配線ML6などと同一材料によって形成されている。接続電極CN21は、貫通孔CH31においてドレイン電極DE2に接している。絶縁膜15は、接続電極CN21まで貫通した貫通孔CH32を有している。
接続電極CN22は、共通電極CEと同一層に位置し、共通電極CEと同一材料によって形成された透明電極である。接続電極CN22は、貫通孔CH32において接続電極CN21に接している。絶縁膜16は、接続電極CN22まで貫通した貫通孔CH33を有している。図4に示した貫通孔CH3は、図示した貫通孔CH31乃至CH33を含むものである。
画素電極PE12の基部BS2は、貫通孔CH33おいて接続電極CN22に接している。なお、画素電極PE12は、ドレイン電極DE2と互いに電気的に接続されていればよく、接続電極CN21及びCN22のいずれか一方または双方が省略されてもよい。
画素電極PE11の基部BS1も同様に、接続電極CN11及びCN12を介して、ドレイン電極DE1と電気的に接続されている。画素電極PE11及びPE12は、配向膜AL1によって覆われている。
カラーフィルタCFRは画素電極PE11と対向し、カラーフィルタCFGは画素電極PE12と対向している。図7に示した例において、カラーフィルタCFGは第1カラーフィルタに相当し、カラーフィルタCFRは第2カラーフィルタに相当する。
メインスペーサMSPは、信号線S5及び金属配線ML5の直上に位置し、オーバーコート層OC及び配向膜AL1に接触している。金属配線ML5とメインスペーサMSPとの間では、絶縁膜15及び16は互いに接しており、また、絶縁膜16及び配向膜AL1は互いに接している。
ところで、近年、高精細化の要求が高まり、画素電極が細線化する傾向にあり、画素電極と共通電極との間での容量確保が困難となりつつある。また、30Hz以下の低周波数で画像を表示する場合には、画素電位の保持期間が長くなり、画素電位の変動に伴う表示品位の低下が懸念される。特に、カラー表示を実現するに際しては、緑色は赤色及び青色よりも比視感度が高いため、緑画素PGの輝度の変化は赤画素PR及び青画素PBと比較して視認されやすい。また、緑画素PGにおける輝度の低下は、表示画像の輝度の低下として視認されやすい。
本実施形態によれば、遮光層BMと重畳する領域において、画素電極PE12は、共通電極CEに重畳する面積を拡大するための電極部EL1及びEL3を備えている。このため、電極部EL1及びEL3を備えていない画素電極PE11と比較して、画素電極PE12は、共通電極CEとの間により大きな容量CS2を形成することができる。このため、容量CS2の低下に伴う表示品位の低下を抑制することができる。
特に、画素電極PE12が緑画素PGに配置されるため、緑画素PGの容量CS2を増加することができ、緑画素PGにおける表示品位の低下を抑制することができる。なお、上記構成例では、緑画素PGに配置される画素電極PE12の電極部が拡張される場合について説明したが、他の色画素の画素電極についても、遮光層BMと重畳する領域において電極部が拡張されてもよい。これにより、緑画素のみならず、他の色画素においても容量を増加することができる。
遮光層BMと重畳する領域は、照明光を透過しないため、表示に寄与しない。このため、遮光層BMと重畳する領域において、画素電極PE12の電極部を拡張しても、透過率はほとんど低下しない。したがって、画素電極PE12が配置される緑画素PGの輝度は、ほとんど低下しない。
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
図8は、他の構成例を示す断面図である。図8に示した構成例は、図7に示した構成例と比較して、遮光部B31と重畳するサブスペーサSSPを備えている点で相違している。サブスペーサSSPは、信号線S5及び金属配線ML5の直上に位置し、オーバーコート層OCに接し、配向膜AL1から離間している。サブスペーサSSPと配向膜AL1との間には、液晶層LCが介在している。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
図9は、他の構成例を示す断面図である。図9に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、サブスペーサSSPと重畳する遮光部B32についても、遮光部B31と同等の面積に拡張されている点で相違している。このような構成例においては、緑画素PG11に配置される画素電極として、図4に示した画素電極PE12が適用可能であり、緑画素PG13に配置される画素電極としては、図4に示した画素電極PE15が適用可能である。
このような構成例によれば、メインスペーサMSPの近傍に位置する画素のみならず、サブスペーサSSPの近傍に位置する画素においても、容量を増加することができる。
図10は、図3に示した緑画素PG12に適用可能な他の画素電極PE12を示す平面図である。図10に示した構成例は、図4に示した構成例と比較して、画素電極PE12が3本の帯電極Pa21乃至Pa23を備えた点で相違している。また、画素電極PE11も、3本の帯電極Pa11乃至Pa13を備えている。
画素電極PE12は、基部BS2と、帯電極Pa21乃至Pa23と、電極部EL1乃至EL3と、エッジEA及びEBと、を備えている。基部BS2は、幅W11を有している。帯電極Pa21乃至Pa23は、間隔D11をおいて第1方向Xに沿って並び、方向D2に沿って延出している。帯電極Pa21乃至Pa23の各々は、等しい幅W12を有している。電極部EL1は、帯電極Pa21乃至Pa23を基部BS2と接続する部分に相当する。電極部EL1は、幅W13を有している。幅W13は、帯電極Pa21乃至Pa23の各々幅W12と、各々の間隔D11との和と同等である。エッジEA及びEBは、画素電極PE12における最外周に位置している。エッジEAは帯電極Pa21に含まれ、エッジEBは帯電極Pa23に含まれる。
このような画素電極PE12のうち、電極部EL1及びEL3、及び、帯電極Pa21乃至Pa23は、共通電極CEに重畳している。遮光部B31は、メインスペーサMSPに重畳するのに加えて、基部BS1、基部BS2、及び、電極部EL1に重畳している。また、遮光層BMは、電極部EL2及びEL3に重畳している。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
図11は、画素レイアウト及び遮光層BMの他の構成例を示す平面図である。遮光層BMは、格子状に形成されている。信号線S1乃至S6の各々と重畳する遮光部B11乃至B16は、第1方向Xに沿って等ピッチで配置されている。走査線G1及びG2の各々と重畳する遮光部B21及びB22は、第2方向Yに沿った間隔が一定である。メインスペーサMSPと重畳する遮光部B31は、サブスペーサSSPと重畳する遮光部B32よりも拡張されている。
このような遮光層BMは、赤画素PR21乃至PR24、緑画素PG21乃至PG24、及び、青画素PB21乃至PB24をそれぞれ囲んでいる。赤画素PR21、緑画素PG21、青画素PB21、赤画素PR22、緑画素PG22、及び、青画素PB22は、走査線G1及びG2の間において、第1方向Xに沿ってこの順に並び、それぞれ方向D2に沿って延出している。赤画素PR23、緑画素PG23、青画素PB23、赤画素PR24、緑画素PG24、及び、青画素PB24は、第1方向Xに沿ってこの順に並び、それぞれ方向D1に沿って延出している。
赤画素PR21乃至PR24には赤色のカラーフィルタCFRが配置され、緑画素PG21乃至PG24には緑色のカラーフィルタCFGが配置され、青画素PB21乃至PB24には青色のカラーフィルタCFBが配置されている。緑画素PG21あるいはPG22には、図4に示した画素電極PE12あるいは図10に示した画素電極PE12が配置される。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
図12は、画素レイアウト及び遮光層BMの他の構成例を示す平面図である。図12に示した構成例は、図11に示した構成例と比較して、サブスペーサSSPと重畳する遮光部B32がメインスペーサMSPと重畳する遮光部B31と同等に拡張されている点で相違している。
このような構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の低下を抑制することが可能な表示装置を提供することができる。
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。
DSP…表示装置 PNL…表示パネル
SUB1…第1基板 SUB2…第2基板 LC…液晶層
CE…共通電極 SW…スイッチング素子
PE…画素電極 BS…基部 Pa…帯電極 EL1乃至EL3…電極部
BM…遮光層 CF…カラーフィルタ層 OC…オーバーコート層
MSP…メインスペーサ SSP…サブスペーサ

Claims (14)

  1. スイッチング素子と、画素電極と、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極で挟持された無機絶縁膜と、遮光部と、を備え、
    前記画素電極は、
    第1方向に第1幅を有し、前記共通電極の開口部と前記無機絶縁膜のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続される基部と、
    前記第1方向に前記第1幅より小さい第2幅を有する第1帯電極と、
    前記第1方向に前記第1幅より小さく前記第2幅より大きな第3幅を有し、前記第1帯電極と前記基部とを接続する第1電極部と、
    を備え、
    前記第1電極部及び前記第1帯電極は、前記共通電極に重畳し、
    前記遮光部は、前記基部及び前記第1電極部に重畳している、表示装置。
  2. 前記画素電極は、さらに、第2帯電極を備え、
    前記第1帯電極及び前記第2帯電極は、前記第1方向に並び、
    前記第1電極部は、前記第2帯電極と前記基部とを接続し、
    前記第2帯電極は、前記第1方向に前記第2幅を有し、前記共通電極に重畳している、請求項1に記載の表示装置。
  3. さらに、第1信号線及び第2信号線を備え、
    前記画素電極は、さらに、前記第1電極部及び前記第1帯電極に亘る第1エッジと、前記第1電極部及び前記第2帯電極に亘る第2エッジと、を備え、
    前記第1エッジは、前記第1信号線と対向し、
    前記第2エッジは、前記第2信号線と対向し、
    前記第1エッジと前記遮光部とが重畳する長さは、前記第2エッジと前記遮光部とが重畳する長さより長い、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第1帯電極の長さは、前記第2帯電極の長さよりも短い、請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記画素電極は、さらに、
    前記第1方向に前記第3幅より大きい第4幅を有する第2電極部と、
    前記第1方向に前記第3幅を有し、前記第1帯電極及び前記第2帯電極を前記第2電極部と接続する第3電極部と、を備え、
    前記第3電極部は、前記共通電極に重畳している、請求項3に記載の表示装置。
  6. さらに、前記遮光部に重畳するスペーサを備え、
    前記スペーサ及び前記基部は、前記第1方向に並んでいる、請求項1に記載の表示装置。
  7. さらに、前記画素電極と対向する緑カラーフィルタを備える、請求項1に記載の表示装置。
  8. 第1画素電極及び第2画素電極と、
    前記第1画素電極と前記第2画素電極との間に位置する信号線と、
    開口部を有する共通電極と、を備え、
    前記第1画素電極は、前記開口部に位置する第1基部と、第1帯電極と、前記第1帯電極と前記第1基部とを接続する第1電極部と、を備え、
    前記第1電極部及び前記第1帯電極は、前記共通電極に重畳し、
    前記第2画素電極は、前記開口部に位置する第2基部と、前記第2基部に接続された第2帯電極と、を備え、
    前記第2帯電極は、前記共通電極に重畳し、
    前記第1画素電極と前記共通電極とが重畳する面積は、前記第2画素電極と前記共通電極とが重畳する面積より大きい、表示装置。
  9. 前記第1帯電極の長さは、前記第2帯電極の長さより短い、請求項8に記載の表示装置。
  10. さらに、前記第1基部と前記第2基部との間に位置するスペーサと、
    前記第1基部、前記第2基部、前記スペーサ、及び、前記第1電極部に重畳する遮光部と、を備える、請求項9に記載の表示装置。
  11. さらに、前記第1画素電極と対向する第1カラーフィルタと、前記第2画素電極と対向し前記第1カラーフィルタとは異なる色の第2カラーフィルタと、を備える、請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記第1カラーフィルタは、緑カラーフィルタである、請求項11に記載の表示装置。
  13. さらに、前記第1画素電極及び前記第2画素電極を覆う配向膜と、
    前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタを覆うオーバーコート層と、を備え、
    前記スペーサは、前記オーバーコート層及び前記配向膜に接している、請求項12に記載の表示装置。
  14. さらに、前記第1画素電極及び前記第2画素電極を覆う配向膜と、
    前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタを覆うオーバーコート層と、を備え、
    前記スペーサは、前記オーバーコート層に接し、前記配向膜から離間している、請求項12に記載の表示装置。
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