JP2020134583A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、発光素子と、を備え、前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、前記第1遮光部の幅は、前記半導体層の幅より大きい、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、発光素子と、を備え、前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、前記第1基板は、順に積層された、透明基板と、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を備え、前記半導体層は、断面視で前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に位置し、前記第1遮光部は、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を貫通する貫通孔に設けられている、表示装置が提供される。
図1は、本実施形態の表示装置DSP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1基板SUB1から第2基板SUB2に向かう方向を「上側」(あるいは、単に上)と称し、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かう方向を「下側」(あるいは、単に下)と称する。「第1部材の上の第2部材」及び「第1部材の下の第2部材」とした場合、第2部材は、第1部材に接していてもよいし、第1部材から離間していてもよい。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。
第1遮光部LS1は、金属配線Mと同層に配置されている。なお本明細書で、「同層」に配置された第1部材及び第2部材とは、同じ材料及び同じ工程で形成されたものをいう。
金属配線Mは、ソース電極SEに重畳するとともに、接続部DEAを除いたドレイン電極DEに重畳している。
第1遮光部LS1は、絶縁膜12を第4遮光部LS4まで貫通する貫通孔CH2に設けられ、第4遮光部LS4に接している。貫通孔CH2は、貫通孔CH1に重畳するように設けられている。このため、第1遮光部LS1は、貫通孔CH1及びCH2に重畳するように設けられている。また、貫通孔CH1及びCH2が重畳する領域において、第3遮光部LS3、第4遮光部LS4、及び、第1遮光部LS1は、この順に第3方向Zに沿って重畳している。つまり、第1遮光部LS1は、走査線G2と一体の第3遮光部LS3と、第4遮光部LS4を介して電気的に接続されている。このため、第1遮光部LS1の電位は、走査線G2と同電位である。
第4遮光部LS4は、信号線S1、ソース電極SE、及び、ドレイン電極DEと同層に配置される。
液晶層LCは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に位置し、配向膜AL1及びAL2のそれぞれに接している。
走査線G、信号線S、及び、金属配線Mは、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタン、銀などの不透明な金属材料によって形成されている。第1遮光部LS1及び第2遮光部LS2は、金属配線Mと同一材料によって形成されている。第3遮光部LS3は、走査線Gと同一材料によって形成されている。第4遮光部LS4は、信号線Sと同一材料によって形成されている。
配向膜AL1及びAL2は、X−Y平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。一例では、配向膜AL1及びAL2は、第1方向Xに沿って配向処理されている。なお、配向処理とは、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。
発光素子LDは、第2方向Yにおいて、透明基板20の側面20Cに対向している。側面20Cは、図1に示した第2基板SUB2の端部E21に相当する。発光素子LDは、配線基板Fに電気的に接続されている。発光素子LDは、例えば、発光ダイオードであり、詳述しないが、赤発光部、緑発光部、及び、青発光部を備えている。なお、発光素子LDと、側面20Cとの間に、透明な導光体が配置されてもよい。
発光素子LDは、側面20Cに向けて光L1を出射する。発光素子LDから出射された光L1は、第2方向Yを示す矢印の向きに沿って進行し、側面20Cから透明基板20に入射する。透明基板20に入射した光L1は、繰り返し反射されながら、表示パネルPNLの内部を進行する。
電圧が印加されていない液晶層LCに入射した光L1は、ほとんど散乱されることなく液晶層LCを透過する。また、電圧が印加された液晶層LCに入射した光L1は、液晶層LCで散乱される。表示装置DSPは、第1基板SUB1側から観察可能であるとともに、第2基板SUB2側からも観察可能である。また、表示装置DSPは、第1基板SUB1側から観察した場合であっても、第2基板SUB2側から観察した場合であっても、表示装置DSPを介して、表示装置DSPの背景を観察可能である。
また、図2に示すように、半導体層SCが第1遮光部LS1の第3端部E3と第4端部E4との間に位置するように設けられているため、第2方向Yに沿って直進する光L25のみならず、平面視で第2方向Yに対して傾いた方向に進行する光L26及びL27も遮光される。
これにより、半導体層SCにおけるリーク電流の発生を抑制することができ、画素PXの電位の変化に起因した輝度の低下等の表示品位の低下を抑制することができる。
第1基板SUB1において、遮光層GIは、走査線G2と同層に配置され、透明基板10の上に位置し、走査線G2と同一材料によって形成されている。走査線G2及び遮光層GIは、絶縁膜11によって覆われている。接続部DEAは、遮光層GIの直上において、絶縁膜11の上に位置し、絶縁膜12によって覆われている。有機絶縁膜Oの第1部OXは、走査線G2の直上において、絶縁膜12の上に位置している。金属配線Mの第1配線部MXは、走査線G2の直上において、第1部OXの上に位置している。容量電極Cは、第1部OXの側面E11及びE12を覆っている。画素電極PE1は、絶縁膜12及び13を貫通する貫通孔CH3、及び、容量電極Cの開口部CAに設けられ、接続部DEAに接している。
第2基板SUB2において、遮光層BMは、第1部OX、及び、接続部DEAのそれぞれの直上に位置している。
第1基板SUB1において、遮光層GS1は、透明基板10の上に位置し、絶縁膜11によって覆われている。信号線S1は、遮光層GS1の直上において、絶縁膜11の上に位置し、絶縁膜12によって覆われている。有機絶縁膜Oの第2部OYは、信号線S1の直上において、絶縁膜12の上に位置している。金属配線Mの第2配線部MYは、信号線S1の直上において、第2部OYの上に位置している。容量電極Cは、第2配線部MYに接し、第2部OYの側面E13及びE14を覆っている。
第2基板SUB2において、遮光層BMは、第2部OYの直上に位置している。
図8は、シミュレーション結果を示す図である。図8の(A)は比較例の構成におけるシミュレーション結果を示し、図8の(B)は本実施形態の構成におけるシミュレーション結果を示している。比較例の表示パネルは、図4Aに示した第1乃至第4遮光部を備えていない。本実施形態の表示パネルは、図4Aに示した第1乃至第4遮光部を備えている。
電位Vcomが基準電位Vrに対して正の期間T1において、比較例では輝度低下率が1.34%であったのに対して、本実施形態では輝度低下率が0.69%であった。電位Vcomが基準電位Vrに対して負の期間T2において、比較例では輝度低下率が10.7%であったのに対して、本実施形態では輝度低下率が3.8%であった。このように、本実施形態によれば、輝度の低下を抑制できることが確認された。
[第2構成例]
図9は、本実施形態の第2構成例における表示パネルPNLを示す断面図である。図9に示す第2構成例は、図4Aに示した第1構成例と比較して、第1遮光部LS1及び第2遮光部LS2が一体的に形成され、かつ、第3遮光部LS3が走査線G2から離間している点で相違している。また、第1遮光部LS1及び第2遮光部LS2は、金属配線Mと一体的に形成されている。このような第2構成例では、第1乃至第4遮光部LS1乃至LS4は、金属配線M及び容量電極Cと電気的に接続されている。このため、第1乃至第4遮光部LS1乃至LS4のそれぞれの電位は等しく、金属配線M及び容量電極Cと同電位である。
このような第2構成例においても、上記の第1構成例と同様の効果が得られる。また、第1遮光部LS1及び第2遮光部LS2の間において、液晶層LCから絶縁膜12に向かう光L28を遮光することができる。
図10は、本実施形態の第3構成例における表示パネルPNLを示す断面図である。図10に示す第3構成例は、図4Aに示した第1構成例と比較して、第1遮光部LS1及び第2遮光部LS2が一体的に形成され、かつ、第2遮光部LS2が金属配線Mから離間している点で相違している。このような第3構成例では、第1乃至第4遮光部LS1乃至LS4は、走査線G2と電気的に接続されている。このため、第1乃至第4遮光部LS1乃至LS4のそれぞれの電位は等しく、走査線G2と同電位である。
このような第3構成例においても、上記の第2構成例と同様の効果が得られる。
図11は、本実施形態の第4構成例における第1基板SUB1を示す断面図である。図11に示す第4構成例は、図4Aに示した第1構成例と比較して、第4遮光部LS4が省略された点で相違している。第1遮光部LS1は、絶縁膜11及び12を第3遮光部LS3まで貫通する貫通孔CH12に設けられ、第3遮光部LS3に接している。
このような第4構成例においても、透明基板10を伝播する光L21、絶縁膜11を伝播する光L22、及び、絶縁膜12を伝播する光L23は、第1遮光部LS1及び第3遮光部LS3によって遮光される。このため、上記の第1構成例と同様の効果が得られる。
なお、図9に示した第2構成例、及び、図10に示した第3構成例のそれぞれにおいても、第4遮光部LS4を省略する第4構成例が適用可能である。
図12は、本実施形態の第5構成例における第1基板SUB1を示す断面図である。図12に示す第5構成例は、図4Aに示した第1構成例と比較して、第3遮光部LS3及び第4遮光部LS4が省略された点で相違している。第1遮光部LS1は、絶縁膜11及び12を透明基板10まで貫通する貫通孔CH12に設けられている。
このような第5構成例においても、透明基板10を伝播する光L21、絶縁膜11を伝播する光L22、及び、絶縁膜12を伝播する光L23は、第1遮光部LS1によって遮光される。このため、上記の第1構成例と同様の効果が得られる。
なお、図9に示した第2構成例、及び、図10に示した第3構成例のそれぞれにおいても、第3遮光部LS3及び第4遮光部LS4を省略する第5構成例が適用可能である。
図13は、本実施形態の第6構成例における第1基板SUB1を示す平面図である。図13に示す第6構成例は、図3に示した第1構成例と比較して、半導体層SCが第2方向Yに延出している点で相違している。図13では、走査線G2、信号線S2、スイッチング素子SW、及び、第1遮光部LS1を図示し、その他の構成の図示を省略している。第1遮光部LS1は、信号線S1、ソース電極SE、及び、ドレイン電極DEから離間している。第1遮光部LS1の幅W2は、半導体層SCの幅W1より大きい。また、半導体層SCは、その第1端部E1及び第2端部E2が第1方向Xにおいて第3端部E3と第4端部E4との間に位置するように設けられている。信号線S1は、第1遮光部LS1の第3端部E3から離間するように屈曲している。なお、第1遮光部LS1に重畳する部分については、上記の構成例の如く、第3遮光部LS3及び第4遮光部LS4の少なくとも1つが配置されてもよい。また、第1遮光部LS1と半導体層SCとの間に第2遮光部LS2が配置されてもよい。
このような第6構成例においても、上記の各構成例と同様に、光L21乃至L27を遮光することができる。
図14は、本実施形態の第7構成例における第1基板SUB1を示す平面図である。図14に示す第7構成例は、図2に示した第1構成例と比較して、容量電極Cが電極部EL及び開口部OPを備えた点で相違している。すなわち、電極部ELは、斜線で示すように、画素電極PE1の周縁部に重畳している。また、開口部OPは、画素電極PE1の中央部に重畳している。つまり、容量電極Cは、平面視において、格子状に形成されている。また、画素電極PE1と重畳する領域において、第1遮光部LS1は、開口部OPに位置している。容量電極Cは、金属配線Mに重畳し、金属配線Mと電気的に接続されている。
このような第7構成例においても、上記の第1構成例と同様の効果が得られる。加えて、容量電極Cの設置面積(あるいは体積)は、容量電極Cが開口部OPを有していない場合より小さい。このため、第1基板SUB1を伝播する光の容量電極Cでの光吸収を抑制することができる。
また、電極部ELの面積(あるいは、開口部OPの面積)を調整することによって、画素電極PE1と容量電極Cとの間で最適な容量を形成することができる。例えば、スイッチング素子SWの規模を縮小する要求に対して、画素電極PE1に重畳する電極部ELの面積を縮小することで、最適な容量を形成することができる。
図15、第8構成例の表示装置DSPを示す平面図である。
表示装置DSPは、表示パネルPNLと、第1光源部LU1と、第2光源部LU2とを備えている。表示部DAは、第1光源部LU1と第2光源部LU2との間に設けられている。図15に示す例では、表示部DAは、第1方向Xに延びた長方形状に形成されている。表示部DAは、第1領域DA1と、第2領域DA2と、第3領域DA3とを備えている。第1領域DA1は、第2基板SUB2の端部E21の近傍に位置する領域であり、第1画素PX1を含んでいる。第2領域DA2は、第2基板SUB2の端部E22の近傍に位置する領域であり、第2画素PX2を含んでいる。第3領域DA3は、第1領域DA1と第2領域DA2との間に位置する領域であり、第3画素PX3を含んでいる。
第2画素PX2及び第3画素PX3におけるそれぞれのスイッチング素子については以下に説明する。
第1遮光部LS1、第2遮光部LS2、第3遮光部LS3、及び、第4遮光部LS4は、発光素子LD2とスイッチング素子SW2の半導体層SCとの間に設けられている。
これにより、発光素子LD2からスイッチング素子SW2に向かう光が第1遮光部LS1、第2遮光部LS2、第3遮光部LS3、及び、第4遮光部LS4によって遮光される。したがって、スイッチング素子SW2においても、半導体層SCにおけるリーク電流の発生を抑制することができ、第2画素PX2の電位の変化に起因した輝度の低下等の表示品位の低下を抑制することができる。
図18及び図19に示すように、第3画素PX3では、第1遮光部LS1、第2遮光部LS2、第3遮光部LS3、及び、第4遮光部LS4が設けられていないため、第1画素PX1及び第2画素PX2と比較して、一画素当たりの開口面積(表示に寄与する面積)を拡大することができる。
図20、第9構成例の表示装置DSPを示す平面図である。
図20に示す第9構成例の表示装置DSPは、図15に示す第8構成例の表示装置DSPと比較して、表示部DAが第3表示部を備えていない点で相違している。つまり、表示部DAは、端部E21の近傍に位置する第1領域DA1と、端部E22の近傍に位置する第2領域DA2とを備え、第1領域DA1と第2領域DA2とが第2方向Yに隣接している。
第2領域DA2の第2画素PX2におけるスイッチング素子SW2は、図16または図17に示す通りである。第1遮光部LS1、第2遮光部LS2、第3遮光部LS3、及び、第4遮光部LS4は、発光素子LD2とスイッチング素子SW2の半導体層SCとの間に設けられている。
このような第9構成例においても、第8構成例と同様に、第1画素PX1のスイッチング素子SW、及び、第2画素PX2のスイッチング素子SW2において、半導体層SCにおけるリーク電流の発生を抑制することができる。
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できる表示装置を提供することができる。
(1)
第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、
発光素子と、を備え、
前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、
前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、
前記第1遮光部の幅は、前記半導体層の幅より大きい、表示装置。
(2)
前記第1基板は、信号線を備え、
前記半導体層は、前記信号線に近接した第1端部と、前記第1端部の反対側の第2端部を有し、
前記第1遮光部は、前記信号線に近接した第3端部と、前記第3端部の反対側の第4端部を有し、
前記第1端部は、前記第3端部より前記信号線から離間し、
前記第2端部は、前記第4端部より前記信号線に近接している、(1)に記載の表示装置。
(3)
前記第1基板は、透明基板と、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を備え、
前記半導体層は、断面視で前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に位置し、
前記第1遮光部は、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を貫通する貫通孔に設けられている、(1)または(2)に記載の表示装置。
(4)
第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、
発光素子と、を備え、
前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、
前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、
前記第1基板は、順に積層された、透明基板と、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を備え、
前記半導体層は、断面視で前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に位置し、
前記第1遮光部は、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を貫通する貫通孔に設けられている、表示装置。
(5)
前記第1基板は、前記スイッチング素子に重畳する第3絶縁膜と、第2遮光部と、を備え、
前記第3絶縁膜は、前記半導体層と前記貫通孔との間に側面を備え、
前記第2遮光部は、前記側面を覆っている、(3)または(4)に記載の表示装置。
(6)
前記第1基板は、前記透明基板と前記第1絶縁膜との間に位置する第3遮光部を備え、
前記第1遮光部は、前記貫通孔において前記第3遮光部に重畳している、(3)乃至(5)のいずれか1項に記載の表示装置。
(7)
前記第1基板は、前記透明基板と前記第1絶縁膜との間に位置する走査線を備え、
前記第3遮光部は、前記走査線と一体的に形成されている、(6)に記載の表示装置。
(8)
前記第1基板は、第4遮光部を備え、
前記第4遮光部は、前記貫通孔において、前記第1遮光部と前記第3遮光部との間に位置している、(6)または(7)に記載の表示装置。
(9)
前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、一体的に形成されている、(5)に記載の表示装置。
(10)
前記第1基板は、前記第3絶縁膜に重畳する金属配線を備え、
前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、前記金属配線と一体的に形成されている、(9)に記載の表示装置。
(11)
前記第1基板は、前記金属配線と電気的に接続された容量電極を備え、
前記容量電極は、前記画素電極の周縁部に重畳する電極部と、前記画素電極の中央部に重畳する開口部と、を備え、
前記第1遮光部は、前記開口部に位置している、(10)に記載の表示装置。
SUB1…第1基板 SUB2…第2基板 LC…液晶層
LS1…第1遮光部 LS2…第2遮光部 LS3…第3遮光部 LS4…第4遮光部
G…走査線 S…信号線 SW…スイッチング素子 SC…半導体層
PE…画素電極
Claims (11)
- 第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、
発光素子と、を備え、
前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、
前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、
前記第1遮光部の幅は、前記半導体層の幅より大きい、表示装置。 - 前記第1基板は、信号線を備え、
前記半導体層は、前記信号線に近接した第1端部と、前記第1端部の反対側の第2端部を有し、
前記第1遮光部は、前記信号線に近接した第3端部と、前記第3端部の反対側の第4端部を有し、
前記第1端部は、前記第3端部より前記信号線から離間し、
前記第2端部は、前記第4端部より前記信号線に近接している、請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、透明基板と、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を備え、
前記半導体層は、断面視で前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に位置し、
前記第1遮光部は、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を貫通する貫通孔に設けられている、請求項1または2に記載の表示装置。 - 第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に位置し、ポリマーと、液晶分子とを含む液晶層と、
発光素子と、を備え、
前記第1基板は、半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、前記半導体層に隣接する第1遮光部と、を備え、
前記第1遮光部は、平面視で前記半導体層と前記発光素子との間に位置し、
前記第1基板は、順に積層された、透明基板と、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を備え、
前記半導体層は、断面視で前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に位置し、
前記第1遮光部は、前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を貫通する貫通孔に設けられている、表示装置。 - 前記第1基板は、前記スイッチング素子に重畳する第3絶縁膜と、第2遮光部と、を備え、
前記第3絶縁膜は、前記半導体層と前記貫通孔との間に側面を備え、
前記第2遮光部は、前記側面を覆っている、請求項3または4に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、前記透明基板と前記第1絶縁膜との間に位置する第3遮光部を備え、
前記第1遮光部は、前記貫通孔において前記第3遮光部に重畳している、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、前記透明基板と前記第1絶縁膜との間に位置する走査線を備え、
前記第3遮光部は、前記走査線と一体的に形成されている、請求項6に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、第4遮光部を備え、
前記第4遮光部は、前記貫通孔において、前記第1遮光部と前記第3遮光部との間に位置している、請求項6または7に記載の表示装置。 - 前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、一体的に形成されている、請求項5に記載の表示装置。
- 前記第1基板は、前記第3絶縁膜に重畳する金属配線を備え、
前記第1遮光部及び前記第2遮光部は、前記金属配線と一体的に形成されている、請求項9に記載の表示装置。 - 前記第1基板は、前記金属配線と電気的に接続された容量電極を備え、
前記容量電極は、前記画素電極の周縁部に重畳する電極部と、前記画素電極の中央部に重畳する開口部と、を備え、
前記第1遮光部は、前記開口部に位置している、請求項10に記載の表示装置。
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