JP2021118487A - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
入射光制御領域を有する光シャッタパネルと、レンズを含み、前記入射光制御領域に対向した光学部材と、前記光シャッタパネルの前記入射光制御領域及び前記光学部材を透過した光を画像データに変換するように構成された撮像素子と、を備え、前記入射光制御領域は、第1環状遮光領域と、前記第1環状遮光領域で囲まれた円形入射光制御領域と、前記第1環状遮光領域と前記円形入射光制御領域との間に位置し多重になった複数の環状入射光制御領域と、を有する。
第1入射光制御領域を有する光シャッタパネルと、前記第1入射光制御領域に対向し、前記光シャッタパネルの前記第1入射光制御領域を透過した光を画像データに変換するように構成された第1撮像素子と、を備え、前記第1入射光制御領域は、第1環状遮光領域と、前記第1環状遮光領域で囲まれた円形入射光制御領域と、前記第1環状遮光領域と前記円形入射光制御領域との間に位置し多重になった複数の環状入射光制御領域と、を有する。
まず、本第1の実施形態について説明する。図1は、本第1の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、方向X、方向Y、及び方向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。
なお、カメラ1は、カメラ1aのみ含んでもよい。又は、カメラ1は、複数のカメラ1bのみ含んでもよい。
カメラ1a,1b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。カメラ1aは、貫通孔h2、突部PPの内部、及び貫通孔h1を通り、液晶パネルPNLと対向している。カメラ1bは、貫通孔h3を通り導光体LG1と対向している。
図2に示すように、照明装置ILは、さらに、光反射シートRS、光拡散シートSS、並びにプリズムシートPS1,PS2を備えている。
液晶パネルPNL及びカバー部材としてのカバーガラスCGは、方向Zに配置され、方向Zに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。液晶素子LCDは、粘着テープTP1により照明装置ILに張り付けられている。粘着テープTP1は、突部PP、プリズムシートPS2、及び偏光板PL1に粘着されている。
対して、入射光制御領域PCAにおいても液晶パネルPNLによって光の透過量が制御されるが、光はカバーガラスCGの方向Z側から液晶パネルPNLを経てカメラ1に入射する。
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BMと、透明層OCと、配向膜AL2と、を備えている。
カラーフィルタCF、遮光層BM、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に設けられているが、第1基板SUB1に設けられてもよい。カラーフィルタCFは、表示領域DAに位置している。
表示領域DAと非表示領域NDAとの境界は、例えば、遮光部BMBの内端(表示領域DA側の端部)によって規定されている。シール材SEは、遮光部BMBに重なっている。
光源EM2,EM3は、液晶パネルPNLの第2面S2側に位置している。
表示領域DA、入射光制御領域PCA、及び後述する出射光制御領域ICAは、それぞれ第1基板SUB1、第2基板SUB2、及び液晶層LCに重なった領域である。
図2に示した照明装置IL及びカメラは後述する各実施形態における液晶パネルPNLに適用できる。
図3に示すように、表示領域DAは、実質的に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。表示領域DAは、シール材SEで囲まれている。
配線基板5は、第1基板SUB1の延出部Exに実装され、延出部Exに連結されている。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ってもよい。
図4に示すように、各々の主画素MPXは、複数の画素PXで構成されている。複数の主画素MPXは、2種類の主画素MPXa,MPXbに分類される。方向Yに隣合う2個の主画素MPXa,MPXbは、単位画素UPXを構成している。主画素MPXa,MPXbは、それぞれカラー画像を表示するための最小単位に相当する。主画素MPXaは、画素PX1a、画素PX2a、及び画素PX3aを含んでいる。主画素MPXbは、画素PX1b、画素PX2b、及び画素PX3bを含んでいる。また、上記の画素PXの形状は、図示したような略平行四辺形である。
上述した液晶層(LC)への電圧印加時において、主画素MPXaの開口領域APにおける液晶分子の回転状態(配向状態)と、主画素MPXbの開口領域APにおける液晶分子の回転状態(配向状態)とは、互いに異なっている。そのため、視野角特性を補償することが可能である。
なお、本第1の実施形態において、画素電極PEは表示電極として機能し、線状画素電極PA及び線状画素電極PBは線状表示電極として機能している。
図7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、信号線S、絶縁層12、共通電極CE、金属層ML、絶縁層13、画素電極PEなどを備えている。また、第1基板SUB1の外側には、偏光板PL1が形成されている。
第1遮光領域LSA1、第2遮光領域LSA2、及び第3遮光領域LSA3を、環状遮光領域と称することができる。第1入射光制御領域TA1及び第3入射光制御領域TA3を、環状入射光制御領域と称することができる。第2入射光制御領域TA2を、円形入射光制御領域と称することができる。
第1遮光部BM1、第2遮光部BM2、及び第3遮光部BM3の各々の遮光部を、環状遮光部と称することができる。第1開口OP1及び第3開口OP3は、円環の形状を持ち、第2開口OP2は、円形の形状を持っている。
なお、第1遮光領域LSA1、第2遮光領域LSA2、第3遮光領域LSA3、第4遮光領域LSA4、第5遮光領域LSA5は、表示領域DAに形成される遮光層BMと、同じ層に、同じ工程で、及び同じ材料で形成することが可能である。
また、液晶パネルPNLは、第3遮光領域LSA3、第3遮光部BM3、及び第3入射光制御領域TA3無しに構成されてもよい。その場合、第1入射光制御領域TA1の内周が第2遮光領域LSA2に接していればよい。
なお、図9は入射光制御領域PCAにおいて、電極がIPS(In-Plane-Switching)モードに対応した構成を有していることを示す概略図である。
第1給電配線CL1は、第1遮光領域LSA1に位置し、第1配線WL1を含んでいる。本第1の実施形態において、第1配線WL1は、C形の形状を持ち、第2引き回し配線L2乃至第6引き回し配線L6が通る領域において分断されている。
複数の第1制御電極RL1は、両端部で第1配線WL1と接続する第1制御電極RL1と、一方の端部で第1配線WL1と接続し、他方の端部は第1配線WL1と接続しない第1制御電極RL1と、を有している。
複数の第1制御電極RL1と、複数の第2制御電極RL2とは、直交方向dc1に交互に並べられている。
複数の第5制御電極RL5は、両端部で第5配線WL5と接続する第5制御電極RL5と、一方の端部で第5配線WL5と接続し、他方の端部は第5配線WL5と接続しない第5制御電極RL5と、を有している。
複数の第5制御電極RL5と、複数の第6制御電極RL6とは、直交方向dc1に交互に並べられている。
第1乃至第6引き回し配線L1乃至L6は、束ねられ、表示領域DAにおいて一の遮光部(BMA2)で覆われた領域を延在している。但し、第1乃至第6引き回し配線L1乃至L6は束ねられていなくともよく、第1乃至第6引き回し配線L1乃至L6の各々は、表示領域DAにおいて、遮光部BMA1及び遮光部BMA2の少なくとも一を延在していればよい。
なお、第1給電配線CL1、第2給電配線CL2、第5給電配線CL5、第6給電配線CL6、及び第1乃至第6引き回し配線L1乃至L6は、透明な導電層及び金属層の積層体で構成されてもよい。
図10に示すように、絶縁層13を挟んで形成される2つの導体のうち一方の導体は、画素電極PE及び共通電極CEの一方の電極と同一層に設けられ、上記一方の電極と同一材料で形成されている。上記2つの導体のうち他方の導体は、画素電極PE及び共通電極CEの他方の電極と同一層に設けられ、上記他方の電極と同一材料で形成されている。
液晶層LCは、第1入射光制御領域TA1に位置した第1制御液晶層LC1と、第2入射光制御領域TA2に位置した第2制御液晶層LC2と、第3入射光制御領域TA3に位置した第3制御液晶層LC3と、を有している。
又は、第1制御電圧、第3制御電圧、及び第5制御電圧は、コモン電圧に対して第1極性の電圧レベルを有してもよく、第2制御電圧、第4制御電圧、及び第6制御電圧は、コモン電圧に対して第2極性の電圧レベルを有してもよい。なお、上記第1極性及び上記第2極性において、一方は正極性であり、他方は負極性である。
図12に示すように、液晶表示装置DSPは、第2条件での駆動により、絞りDPを最小に絞った状態に設定する。
図13に示すように、液晶表示装置DSPは、第3条件での駆動により、絞りDPを最大に開いた状態と最小に絞った状態の中間の状態に設定する。
図14に示すように、液晶表示装置DSPは、第4条件での駆動により、絞りDPを閉じた状態に設定する。
第1制御液晶層LC1、第2制御液晶層LC2、及び第3制御液晶層LC3が第2条件で駆動された際、液晶パネルPNLは、第2入射光制御領域TA2を透過状態に設定し、第1入射光制御領域TA1及び第3入射光制御領域TA3を非透過状態に設定する。
図17に示すように、第7条件では、第2入射光制御領域TA2及び第1入射光制御領域TA1を非透過状態に設定し、第3入射光制御領域TA3を透過状態に設定することで、絞りDPは第3遮光部BM3の内側に環状の開口RO2を単独で形成する。
図18に示すように、例えば、遮光層BMは、入射光制御領域PCAに位置し円環の形状を持つ第4遮光部BM4をさらに有している。第4遮光部BM4は、第2遮光部BM2より外側に位置し、第3遮光部BM3より内側に位置している。
なお、図18に示した例では、環状の入射光制御領域TAの数は3つであった。しかしながら、入射光制御領域PCAは、環状の入射光制御領域TAを4つ以上有してもよい。
液晶パネルPNLは、出射光制御領域ICAにおいて光源EM3から出射された可視光を選択的に透過させるように構成されている。液晶パネルPNLは、入射光制御領域PCAにおいて外部からの可視光をカメラ1aに入射させるために外部からの可視光を選択的に透過させるように構成されている。
カメラ1aは、赤外光を受光し、液晶表示装置DSPの画面の前方を撮影することができる。
次に、本第2の実施形態について説明する。電子機器100は、本第2の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。絞りの開口について説明する。図19は、本第2の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの一部及びカメラ1aを示す図であり、液晶パネルPNL及びカメラ1aを示す平面図と、液晶パネルPNL及びカメラ1aを示す断面図とを併せて示す図である。図中、カメラ1aに関しては外形を示している。遮光層BMは、入射光制御領域PCAにおいて第1遮光部BM1のみ示している。
液晶パネルPNLは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、液晶層LC、偏光板PL1、偏光板PL2などを備えている。図中、液晶層LCを第1基板SUB1と第2基板SUB2との間の線で示している。
カメラ1aは液晶パネルPNLの端部近傍に配置されている。
遮光壁CS2は、第3基準線RF3に平行な方向にカメラ1aと隣合っている。遮光壁CS2は、カメラ1aと導光体LG1と間に位置し筒状の形状を持っている。
DI1/2=DT3×tanθ
第5点P5から第7点P7までの第3距離DT3が長くなるに従い、第1遮光部BM1の内径DI1も長くなる。従って、内径DI1を小さくしたい場合は、液晶パネルPNLにカメラ1を近づける必要がある。
DI1/2=DT3×tanθ
DI2/2=DT1×tanθ
上記の関係式から、次の関係が成り立つ。
DI1/DI2=DT3/DT1
例えば、内径DI1を直径DI2の2倍以下としたい場合は、第1距離DT1よりも第2距離DT2(DT3−DT1)を短くする必要がある。
カメラ1aの撮像の周辺部の光量が極端に減少することのないように、第3遮光部BM3の内径DI3は、第8点P8と第9点P9との間の距離と一致している。
DT4/DT2=DI2/DT1
の関係が成り立ち、
DT4=DI2×(DT2/DT1)
となる。
の関係より、
DI2×(DT2/DT1)=DI2−DI3
となり、
DI2(1−DT2/DT1)=DI3
となり、
DI3/DI2=1−(DT2/DT1)
の関係が成り立つ。
DI3/DI2=0.5となる。
この場合、半径が50%になるので、第3遮光部BM3の内周I3の内側の面積は、有効開口EAの面積の0.25%となる。
DI3=0.4×DI2
となり、内周I3の内側の面積は、有効開口EAの面積の0.16%となる。
DT4=DI2×(DT2/DT1)
の関係が成り立つので、DT2=DT1の場合に、DT4=DI2となり、内周I3の内側の面積は0となる。そのため、内周I3の内側の開口を実現させるためには、第1距離DT1を第2距離DT2より長くする必要がある(DT1>DT2)。
DT4/DT2=DI1/DT3
の関係が成り立ち、
DT4=(DI1×DT2)/DT3
となる。
の関係より、
DI3=DI1−(2×DI1×DT2)/DT3
となり、
DI3/DI1=1−(2×DT2)/DT3
の関係が成り立つ。
DI3=0.5×DI1
となる。
また、第2距離DT2が第1距離DT1の50%の場合、第3距離DT3は第1距離DT1の150%となる。第2距離DT2は第3距離DT3の1/3となるため、
DI3=DI1/3
となる。
ピンホールをして使用される、第2開口OP2は、比較的小さな開口である。そのため、第2開口OP2を通過する光を用いて液晶パネルPNLとカメラ1aとの位置合わせを行うことが可能である。
図28に示すように、光は、絞りDPによって限られた面積の開口からカメラ1に入射する。そのため、入射光制御領域PCAの中心が光学系2の中心軸AX1からずれると、撮像面3aに必要とされる光(可視光)が届かなくなる問題がある。そのため、入射光制御領域PCAの中心と中心軸AX1とを精度良く位置合わせする必要がある。
なお、内径DI4は、光の回折を防止するために0.1mm以上であった方が望ましい(0.1mm≦DI4)(図8)。
図29に示すように、ミニLED200は、フリップチップタイプの発光ダイオード素子で、絶縁性を有する透明な基板210を備えている。基板210は、例えばサファイア基板である。基板210の面220には、n型半導体層120と、活性層(発光層)130と、p型半導体層140とが順に積層された結晶層(半導体層)が形成されている。上記結晶層(半導体層)において、P型の不純物を含む領域がp型半導体層140であり、N型の不純物を含む領域がn型半導体層120である。上記結晶層(半導体層)の材料は特に限定されるものではないが、上記結晶層(半導体層)は、窒化ガリウム(GaN)又はヒ化ガリウム(GaAs)を含んでいてもよい。
次に、本第3の実施形態について説明する。電子機器100は、本第3の実施形態で説明する縦電界モードに関連する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。ここでは、入射光制御領域PCAを縦電界モードの電極で構成する場合を説明する。図30は、本第3の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの一部を示す断面図である。なお、図30において、表示領域DAと入射光制御領域PCAとの境界近傍を示している。また、液晶パネルPNLのうち説明に必要な部材のみを示し、上述した配向膜AL1,AL2等の図示を省略している。
第4制御電極構造RE4は、第2遮光領域LSA2に位置した第4給電配線CL4と、第2遮光領域LSA2及び第4範囲TA2bに位置した第4制御電極RL4と、を有している。第4給電配線CL4は、第4配線WL4を含んでいる。
ここで、引き回し配線Loを介して対向電極OEに印加される電圧を対向電圧とする。なお、対向電極(第2共通電極)OEに印加される電圧を共通電圧と称する場合もある。
図34に示すように、複数の第1制御電極RL1は、第1遮光領域LSA1及び第1範囲TA1aに位置し、第1配線WL1に電気的に接続され、第3延在方向d3に直線状に延在し、直交方向dc3に間隔を置いて並べられている。複数の第2制御電極RL2は、第1遮光領域LSA1及び第2範囲TA1bに位置し、第2配線WL2に電気的に接続され、第3延在方向d3に直線状に延在し、直交方向dc3に間隔を置いて並べられている。
第1制御電極RL1及び第2制御電極RL2は、第1領域A1と第2領域A2とを分ける上記直径に沿った辺を持つストライプ形状部を有している。
なお、第1制御電極RL1及び第2制御電極RL2の直交方向dc3のピッチ、並びに線状対向電極OMLのピッチは、上記第1の実施形態(図10)のように、それぞれランダムに設定されてもよい。
第1制御液晶層LC1を駆動する期間のうち一部の期間に注目すると、第1制御電圧及び第2制御電圧の一方の制御電圧は、対向電圧より正となる。その期間、第1制御電圧及び第2制御電圧の他方の制御電圧は、対向電圧より負となる。対向電圧に対して、第1制御電圧の極性と第2制御電圧の極性とは異なる。
なお、本第3の実施形態と異なり、対向電圧に対する第1制御電圧及び第2制御電圧のそれぞれの極性が同一である場合、対向電極OEの不所望な電位変動を招くため、望ましくない。
図36に示すように、第3制御電極RL3及び第4制御電極RL4は、それぞれ、第3延在方向d3に平行な辺を有する半円状の形状を持っている。第3制御電極RL3及び第4制御電極RL4の上記辺は、第1領域A1と第2領域A2とを分ける上記直径に沿っている。第3制御電極RL3及び第4制御電極RL4は、直交方向dc3に間隔を置いて並べられている。
図36及び図32に示すように、第3配線WL3の内径は、第6配線WL6の内径より小さい。第4配線WL4の内径は、第3配線WL3の内径より小さい。
図37に示すように、隣合う第3制御電極RL3と第4制御電極RL4との第5隙間SC5は、対応する一の線状対向電極OMLと対向している。第5隙間SC5は、上記第3隙間SC3と第3延在方向d3に揃っている(図32及び図35)。
なお、本第3の実施形態と異なり、対向電圧に対する第3制御電圧及び第4制御電圧のそれぞれの極性が同一である場合、対向電極OEの不所望な電位変動を招くため、望ましくない。
図38に示すように、複数の第5制御電極RL5は、第3遮光領域LSA3及び第5範囲TA3aに位置し、第5配線WL5に電気的に接続され、第3延在方向d3に直線状に延在し、直交方向dc3に間隔を置いて並べられている。複数の第6制御電極RL6は、第1遮光領域LSA1及び第6範囲TA3bに位置し、第6配線WL6に電気的に接続され、第3延在方向d3に直線状に延在し、直交方向dc3に間隔を置いて並べられている。
第5配線WL5及び第6制御電極RL6は、第1領域A1と第2領域A2とを分ける上記直径に沿った辺を持つストライプ形状部を有している。
なお、第5制御電極RL5及び第6制御電極RL6の直交方向dc3のピッチは、上記第1の実施形態(図10)のように、それぞれランダムに設定されてもよい。
第3制御液晶層LC3を駆動する期間のうち一部の期間に注目すると、第5制御電圧及び第6制御電圧の一方の制御電圧は、対向電圧より正となる。その期間、第5制御電圧及び第6制御電圧の他方の制御電圧は、対向電圧より負となる。
なお、本第3の実施形態と異なり、対向電圧に対する第5制御電圧及び第6制御電圧のそれぞれの極性が同一である場合、対向電極OEの不所望な電位変動を招くため、望ましくない。
次に、本第4の実施形態について説明する。電子機器100は、本第4の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図40は、本第4の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの第1制御電極構造RE1及び第2制御電極構造RE2を示す平面図である。第1制御電極構造RE1及び第2制御電極構造RE2は、同一の導電層で形成されている。なお、図40では、説明に必要な構成のみを図示している。
本第4の実施形態において、絶縁層13は、第1配線WL1及び第2配線WL2の配線群と、第1制御電極RL1及び第2制御電極RL2の電極群と、で挟まれている(図10)。言い換えると、配線WLと制御電極RLとは、絶縁層13を挟んで異なる層に形成されている。
なお、本第4の実施形態において、上記第1金属層ME1及び第2金属層ME2は、金属層MLと同一層に設けられ、金属層MLと同一の金属材料で形成されている。
第3制御電極構造RE3は、第3給電配線CL3と、第3制御電極RL3と、を有している。
第4給電配線CL4は、第2遮光領域LSA2に位置し、円環の形状を持つ第4配線WL4と、第4金属層ME4と、を含んでいる(図8)。第4配線WL4は、第3配線WL3に隣接している。本第4の実施形態において、第4配線WL4は、第3配線WL3より内側に位置しているが、第3配線WL3より外側に位置してもよい。第4金属層ME4は、第2遮光領域LSA2に位置し、第4配線WL4に接し、第4配線WL4とともに第4給電配線CL4を構成している。第4金属層ME4は、第4給電配線CL4の低抵抗化に寄与している。
複数の第4制御電極RL4は、両端部で第4配線WL4と接続されている。しかしながら、複数の第4制御電極RL4は、一方の端部で第4配線WL4と接続し、他方の端部は第4配線WL4と接続しない第4制御電極RL4を有してもよい。
本第4の実施形態において、絶縁層13は、第3配線WL3及び第4配線WL4の配線群と、第3制御電極RL3及び第4制御電極RL4の電極群と、で挟まれている(図10)。
第3制御電極RL3は、絶縁層13に形成されたコンタクトホールho3を通り、第3配線WL3にコンタクトしている。第4制御電極RL4は、絶縁層13に形成されたコンタクトホールho4を通り、第4配線WL4にコンタクトしている。
本第4の実施形態において、第3引き回し配線L3及び第4引き回し配線L4は、透明な導電層及び金属層の積層体で構成されている。
次に、本第5の実施形態について説明する。電子機器100は、本第5の実施形態で説明する構成以外、上記第3の実施形態(図32)と同様に構成されている。図42は、本第5の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの第1制御電極構造RE1及び第2制御電極構造RE2を示す平面図である。ここでは、図32に示す縦電界モードの電極構造における、第1制御電極構造RE1及び第2制御電極構造RE2の接続部について説明する。なお、図42では、説明に必要な構成のみを図示している。
本第5の実施形態において、絶縁層13は、第1配線WL1及び第2配線WL2の配線群と、第1制御電極RL1及び第2制御電極RL2の電極群と、で挟まれている(図10)。
なお、本第5の実施形態において、上記第1金属層ME1及び第2金属層ME2は、金属層MLと同一層に設けられ、金属層MLと同一の金属材料で形成されている。
第1制御電極RL1は、絶縁層13に形成されたコンタクトホールho1を通り、第1配線WL1にコンタクトしている。第2制御電極RL2は、絶縁層13に形成されたコンタクトホールho2を通り、第2配線WL2にコンタクトしている。本第5の実施形態において、第1制御電極RL1及び第2制御電極RL2は、それぞれ2個所で対応する配線WLにコンタクトしている。
図43に示すように、液晶パネルPNLは、第2入射光制御領域TA2においても、縦電界モードに対応した構成を有している。
第3給電配線CL3は、第2遮光領域LSA2に位置し、円環の形状を持つ第3配線WL3と、第3金属層ME3と、を含んでいる(図31)。本第5の実施形態において、第3配線WL3は、C形の形状を持ち、第4引き回し配線L4が通る領域において分断して形成されている。第3金属層ME3は、第2遮光領域LSA2に位置し、第3配線WL3に接し、第3配線WL3とともに第3給電配線CL3を構成している。第3金属層ME3は、第3給電配線CL3の低抵抗化に寄与している。第3制御電極RL3は、第2遮光領域LSA2及び第3範囲TA2aに位置し、第3配線WL3に電気的に接続されている(図31)。
第4給電配線CL4は、第2遮光領域LSA2に位置し、円環の形状を持つ第4配線WL4と、第4金属層ME4と、を含んでいる(図31)。本第5の実施形態において、第4配線WL4は、第3配線WL3より内側に位置しているが、第3配線WL3より外側に位置してもよい。第4金属層ME4は、第2遮光領域LSA2に位置し、第4配線WL4に接し、第4配線WL4とともに第4給電配線CL4を構成している。第4金属層ME4は、第4給電配線CL4の低抵抗化に寄与している。第4制御電極RL4は、第2遮光領域LSA2及び第4範囲TA2bに位置し、第4配線WL4に電気的に接続されている(図31)。
本第5の実施形態において、絶縁層13は、第3配線WL3及び第4配線WL4の配線群と、第3制御電極RL3及び第4制御電極RL4の電極群と、で挟まれている(図10)。
第4制御電極RL4は、延出部RL4aを有している。本第5の実施形態において、第4制御電極RL4は、複数の延出部RL4aを有している。各々の延出部RL4aは、絶縁層13に形成されたコンタクトホールho4を通り、第4配線WL4にコンタクトしている。
本第5の実施形態において、第3引き回し配線L3及び第4引き回し配線L4は、透明な導電層及び金属層の積層体で構成されている。
次に、本第6の実施形態について説明する。電子機器100は、本第6の実施形態で説明する構成以外、上記第3の実施形態(図30)と同様に構成されている。図44は、本第6の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLを示す平面図である。なお、図44では、説明に必要な構成のみを図示している。
本第6の実施形態において、図中、第1非表示領域NDA1は下側に位置し、第2非表示領域NDA2は上側に位置し、第3非表示領域NDA3は右側に位置し、第4非表示領域NDA4は左側に位置している。
第5引き回し配線L5は、第3入射光制御領域TA3に位置した第5制御電極構造RE5を第5パッドPD5に電気的に接続している。第6引き回し配線L6は、第3入射光制御領域TA3に位置した第6制御電極構造RE6を第6パッドPD6に電気的に接続している。
第2非表示領域NDA2、第4非表示領域NDA4、及び第1非表示領域NDA1において、第2引き回し配線L2は第5引き回し配線L5より表示領域DA側に位置し、第5引き回し配線L5は第4引き回し配線L4より表示領域DA側に位置している。
図44、図35、図37、及び図39に示すように、上記第1条件において、第1乃至第6制御電圧は、それぞれ対向電圧と同一である。例えば、上記第1条件における任意の期間において、第1乃至第6制御電圧、及び対向電圧は、それぞれ0Vである。液晶パネルPNLは、第1乃至第3入射光制御領域TA1乃至TA3を透過状態に設定することができる。
次に、本第7の実施形態について説明する。図45は、本第7の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAにおける走査線G及び信号線Sを示す平面図である。図45において、走査線Gを実線で示し、信号線Sを破線で示し、第1遮光領域LSA1の内周及び外周をそれぞれ二点鎖線で示している。なお、図45では、説明に必要な構成のみを図示している。本第7の実施形態の電子機器100は、入射光制御領域PCAにおける走査線G及び信号線Sの配線以外、上述した第1乃至第6の実施形態の何れかの実施形態の電子機器100と同様に構成されている。
次に、本第8の実施形態について説明する。ここでは、絞りDPをシャッタとして使用する場合について説明する。まず、液晶層LCのギャップGaと、透過率及び応答速度と、の関係について説明する。図46は、本第8の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLにおいて、液晶層LCのギャップGaに対する光(可視光)の透過率の変化と、ギャップGaに対する液晶の応答速度の変化と、をグラフで示す図である。電子機器100は、本第8の実施形態で説明する構成以外、上記第3の実施形態(図30)と同様に構成されている。
なお、第1ギャップGa1を狭くしてもよく、表示液晶層LCIにおける液晶の応答速度を高くすることができる。しかしながら、表示領域DAにおける光の透過率は低くなり、表示画像が暗くなるため留意する必要がある。
上記のように構成された第8の実施形態に係る電子機器100によれば、良好に撮影することが可能な電子機器100を得ることができる。
次に、本第9の実施形態について説明する。電子機器100は、本第9の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図48は、本第9の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNL、導光体LG1及びカメラ1aを示す平面図である。液晶パネルPNLに関しては、第1遮光部BM1、第2遮光部BM2、第3遮光部BM3、及び遮光部BMBを示している。
その他、必要に応じて光源EM2から赤外光を出射させ、カメラ1aにて、赤外光を受光し、液晶表示装置DSPの画面の前方を撮影することができる。
例えば、カラーフィルタCFの着色層は、出射光制御領域ICAに設けられてもよい。これにより、液晶パネルPNLの出射光制御領域ICAは、光源EM3とともにカラー表示に対応することができる。但し、表示領域DAと出射光制御領域ICAとの境界が目立つ可能性が高い。その場合、導光体LG1を出射光制御領域ICAに重ねればよい。導光体LG1は、液晶パネルPNLの出射光制御領域ICAと光源EM2,EM3との間に位置している。導光体LG1から出射される光を用いて液晶パネルPNLの表示領域DA及び出射光制御領域ICAの両方を照明することができるため、表示領域DAと出射光制御領域ICAとの境界を目立たなくしつつカラー表示することができる。
上記のように構成された第9の実施形態に係る電子機器100によれば、良好に撮影することが可能な電子機器100を得ることができる。
次に、本第10の実施形態について説明する。電子機器100は、本第10の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図49は、本第10の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAにおける遮光層BMを示す平面図である。
又は、入射光制御領域PCAの複数の制御電極は、それぞれ電気的に独立してもよい。その場合、各々の入射光制御領域TAを個別に透過状態又は非透過状態に切替えることができる。
上記のように構成された第10の実施形態に係る電子機器100によれば、良好に撮影することが可能な電子機器100を得ることができる。
次に、本第11の実施形態について説明する。電子機器100は、本第11の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図52は、本第11の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNL及び複数のカメラ1bの配置等を示す平面図である。
例えば、VA方式や横電界方式の液晶パネルでは電圧がかかっていない状態で黒表示する、所謂ノーマリーブラックモードのパネルが使用される。このような液晶パネルでは非対象領域NOAに画素電極PEや制御電極構造REの電極を形成しないことで、常に黒表示にすることができる。非対象領域NOAは赤外線を透過するので、カメラ1bで赤外光を受光することができ、赤外線撮影が可能となる。非対象領域NOAを常に黒表示にする場合は、底板BP、導光体LG1、反射シートRSに貫通孔を設けても画像の視認性への悪影響は無い。
これにより、カメラ1bを一層、使用者に見えなくすることができる。使用者が殆ど意識することなく、電子機器100は、IR関係(顔認証、静脈認証等)の情報を画面操作に並行して収集することができる。その際、電子機器100は、複数種類の認証データを同時に収集することもできる。
また非対象領域NOAに画素電極PEを設けず、制御電極構造REの電極を設け、背後にカメラ1aを配置することで、絞り効果が必要な撮影が可能となる。
次に、本第12の実施形態について説明する。電子機器100は、本第12の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図54は、本第12の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAを示す平面図である。
なお、図54に入射光制御領域PCAを例示的に示したが、入射光制御領域PCAが有する入射光制御領域TAの数は6つに限定されるものではない。入射光制御領域PCAは、多重になっている複数の入射光制御領域TAを有していればよく、7つ以上の入射光制御領域TAを有してもよい。
本実施形態においても図2に示すように、入射光制御領域PCAを備えた液晶パネルPNLの背面には照明装置ILは配置されている。照明装置ILにはレンズを含む光学系2を備えたカメラ1aが配置されている。
第1撮影では、液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAをピンホールとして機能させることも可能である。その場合、液晶パネルPNLは、第2入射光制御領域TA2を透過状態に設定し、全ての環状の入射光制御領域TA(TA1,TA3〜TA7)を非透過状態に設定する。
図55に示すように、第1光透過パターンPT1において、電子機器100は、第1入射光制御領域TA1、第2入射光制御領域TA2、第4入射光制御領域TA4、及び第6入射光制御領域TA6を透過状態に設定し、第3入射光制御領域TA3、第5入射光制御領域TA5、及び第7入射光制御領域TA7を非透過状態に設定している。
図56に示すように、第2光透過パターンPT2において、電子機器100は、第1入射光制御領域TA1、第4入射光制御領域TA4、及び第6入射光制御領域TA6を透過状態に設定し、第2入射光制御領域TA2、第3入射光制御領域TA3、第5入射光制御領域TA5、及び第7入射光制御領域TA7を非透過状態に設定している。
図57に示すように、第3光透過パターンPT3において、電子機器100は、第3入射光制御領域TA3、第5入射光制御領域TA5、及び第7入射光制御領域TA7を透過状態に設定し、第1入射光制御領域TA1、第2入射光制御領域TA2、第4入射光制御領域TA4、及び第6入射光制御領域TA6を非透過状態に設定している。
図58に示すように、第4光透過パターンPT4において、電子機器100は、第2入射光制御領域TA2、第3入射光制御領域TA3、第5入射光制御領域TA5、及び第7入射光制御領域TA7を透過状態に設定し、第1入射光制御領域TA1、第4入射光制御領域TA4、及び第6入射光制御領域TA6を非透過状態に設定している。
なお、第1入射光制御領域TA1乃至第7入射光制御領域TA7での透過領域及び非透過領域の組み合わせは、光透過パターンPTの種類毎に異なる。複数種類の光透過パターンPTによる光(可視光)の強度の変調は、互いに異なっている。
第2入射光制御領域TA2に位置する第1制御電極構造REa2は、第1給電配線CLa2と、第1給電配線CLa2にコンタクトしている複数の第1制御電極RLa2と、を有している。第2入射光制御領域TA2に位置する第2制御電極構造REb2は、第2給電配線CLb2と、第2給電配線CLb2にコンタクトしている複数の第2制御電極RLb2と、を有している。
但し、第1給電配線CLa7は第7入射光制御領域TA7の外周側に位置し、第2給電配線CLb7は第7入射光制御領域TA7の内周側に位置している。
図60に示すように、複数の給電配線CLは、絶縁層12と絶縁層13との間に位置している。複数の制御電極RLは、絶縁層13と配向膜AL1との間に位置している。
図61に示すように、入射光制御領域PCAは、複数の第2環状遮光領域LSAαをさらに有してもよい。第2環状遮光領域LSAαは、円形の第2入射光制御領域TA2と最内周側の環状の第7入射光制御領域TA7との間に位置している。さらに、第2環状遮光領域LSAαは、第7入射光制御領域TA7と第6入射光制御領域TA6との間等、互いに隣合う一対の環状の入射光制御領域TAの間に位置している。
各々の第2環状遮光領域LSAαには、環状の遮光部BMαが位置している。各々の遮光部BMαは、複数の給電配線CLに対向する位置に設けられている。
第1制御電極構造REa7及び第2制御電極構造REb7に関して説明した技術は、
(1)第5入射光制御領域TA5に位置する第1制御電極構造REa5及び第2制御電極構造REb5、
(2)第4入射光制御領域TA4に位置する第1制御電極構造REa4及び第2制御電極構造REb4、
(3)第3入射光制御領域TA3に位置する第1制御電極構造REa3及び第2制御電極構造REb3、並びに
(4)第1入射光制御領域TA1に位置する第1制御電極構造REa1及び第2制御電極構造REb1、
のそれぞれにも適用可能である。
第1制御電極構造REa4は、第1給電配線CLa4と、複数の第1制御電極RLa4と、を有している。第2制御電極構造REb4は、第2給電配線CLb4と、複数の第2制御電極RLb4と、を有している。
第1制御電極構造REa1は、第1給電配線CLa1と、複数の第1制御電極RLa1と、を有している。第2制御電極構造REb1は、第2給電配線CLb1と、複数の第2制御電極RLb1と、を有している。本第12の実施形態において、第1給電配線CLa1は、第1遮光領域LSA1に位置しているが、第1入射光制御領域TA1に位置してもよい。
但し、第1制御電極RLa及び第2制御電極RLbの駆動周波数は、画素電極PEの駆動周波数より高くともよいし、画素電極PEの駆動周波数より低くともよい。
次に、本第13の実施形態について説明する。電子機器100は、本第13の実施形態で説明する構成以外、上記第12の実施形態と同様に構成されている。図63は、本第13の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの複数の制御電極構造REを示す平面図であり、第2入射光制御領域TA2、第7入射光制御領域TA7、及び第6入射光制御領域TA6のそれぞれの一部の領域を示す図である。
第2入射光制御領域TA2に位置する第1制御電極構造REa2は、第1給電配線CLa2と、第1給電配線CLa2と一体に形成された複数の第1制御電極RLa2と、を有している。第1給電配線CLa2は、第2入射光制御領域TA2の外周側に位置している。
図64に示すように、複数の制御電極構造REは、第2電極としての第2制御電極RLbを共用している。第2制御電極RLbは、絶縁層12と絶縁層13との間に位置している。第2制御電極RLbは、円形の形状を有し、第1入射光制御領域TA1乃至第7入射光制御領域TA7に位置している。複数の第1制御電極RLaは、絶縁層13と配向膜AL1との間に位置している。
図65に示すように、第2制御電極RLbは、第2入射光制御領域TA2に位置した円形の第2制御電極RLb2、第7入射光制御領域TA7に位置した環状の第2制御電極RLb7、第6入射光制御領域TA6に位置した環状の第2制御電極RLb6等を有している。第2制御電極RLb2、第2制御電極RLb7、及び第2制御電極RLb6は、物理的に独立し、互いに間隔を置いて位置している。
例えば、第1制御電極RLa及び第2制御電極RLbを極性反転駆動することができ、低消費電力化に寄与することができる。
次に、本第14の実施形態について説明する。電子機器100は、本第14の実施形態で説明する構成以外、上記第12の実施形態と同様に構成されている。図66は、本第14の実施形態に係る電子機器100の一部を示す断面図であり、入射光制御領域PCAの周辺を示す図である。
例えば、上記第1撮影の際に液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAをピンホールとして機能させる場合や、上記第3撮影の際に液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAに複数種類の光透過パターンPTを時分割的に形成する場合に、ピント合わせを不要とすることができる。
また、本第14の実施形態においても、上記第12の実施形態と同様、第1撮影、第2撮影、及び第3撮影の何れも行うことが可能である。
次に、本第15の実施形態について説明する。電子機器100は、本第15の実施形態で説明する構成以外、上記第12の実施形態と同様に構成されている。図67は、本第15の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAを示す平面図である。本第15の実施形態の入射光制御領域PCAを入射光制御領域PCAαとし、上述した入射光制御領域PCAと識別する。
図中、非透過状態(遮光状態)に、常時、固定される領域(第1遮光領域LSA1)にはドットパターンを付し、透過状態に切替えられている領域を白色で示し、非透過状態に切替えられている領域を黒色で示している。
次に、本第16の実施形態について説明する。電子機器100は、本第16の実施形態で説明する構成以外、上記第14の実施形態と同様に構成されている。図68は、本第16の実施形態に係る電子機器100の一部を示す断面図であり、2つの入射光制御領域PCA,PCAαの周辺を示す図である。
次に、本第17の実施形態について説明する。電子機器100は、本第17の実施形態で説明する構成以外、上記第12の実施形態と同様に構成されている。図69は、本第17の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAを示す平面図である。
次に、本第18の実施形態について説明する。電子機器100は、本第18の実施形態で説明する構成以外、上記第15の実施形態と同様に構成されている。図70は、本第18の実施形態に係る電子機器100の液晶パネルPNLの入射光制御領域PCAを示す平面図である。
なお、入射光制御領域TAαの透過及び非透過は、他の領域と独立して制御され得る。
上述した絶縁層を絶縁膜と称することができる。
上述した入射光制御領域を入射光制限領域と称することができる。
上述した非表示領域NDAを周辺領域と称することができる。
上述した光学系2を光学部材と称することができる。
カラーフィルタCFの着色層は、入射光制御領域PCAに設けられてもよい。その場合、各々の入射光制御領域TAに位置する電極の個数、形状、及びサイズを調整し、各々の入射光制御領域TAを細分化し、各々の入射光制御領域TAのうち独立して駆動可能な領域を複数に分けてもよい。
カメラ1において、光学系2と撮像素子3とは一体となっている。しかし、電子機器100は、物理的に独立した光学系2と撮像素子3とを個別に備えてもよい。
3a…撮像面、EM2,EM3…光源、5…配線基板、6…ICチップ、
DSP…液晶表示装置、IL…照明装置、LG1…導光体、h1…貫通孔、
CS…ケース、CS2…遮光壁、PNL…液晶パネル、SUB1…第1基板、
10…絶縁基板、PX…画素、G…走査線、S…信号線、SW…スイッチング素子、
CE…共通電極、ML…金属層、13…絶縁層、PE…画素電極、
PA,PB…線状画素電極、AL1…配向膜、RE,RE1〜RE6…制御電極構造、
RL,RL1〜RL6…制御電極、CL1〜CL6…給電配線、
WL,WL1〜WL6…配線、ME1〜ME4…金属層、
L,L1〜L6…引き回し配線、PD,PD1〜PD9…パッド、SUB2…第2基板、
20…絶縁基板、BM…遮光層、I1,I3…内周、OP1〜OP3…開口、
BM1〜BM5,BMA,BMA1,BMA2,BMB…遮光部、AL2…配向膜、
OE…対向電極、OM…対向電極本体、OML…線状対向電極、CLo…対向給電配線、
WLo…対向配線、Lo…引き回し配線、LC…液晶層、LC1〜LC3…制御液晶層、
LCI…表示液晶層、S1…第1面、S2…第2面、DA…表示領域、
NDA,NDA1〜NDA4…非表示領域、A1,A2…領域、
PCA,TA,TA1〜TA3…入射光制御領域、ICA…出射光制御領域、
TA1a,TA1b,TA2a,TA2b,TA3a,TA3b…範囲、
WI1〜WI5,WD1,WD2,WD5,WD6,WDo,WT1,WT2…幅、
LSA,LSA1〜LSA5…遮光領域、P1〜P11…点、RF1〜RF7…基準線、
X,Y,Z,d1〜d3,dc1〜dc3…方向、DT1〜DT4…距離、
DI1,DI3,DI4…内径、DI2…直径、SC1〜SC8,SF…隙間、
Ga,Ga1,Ga2,PG…ギャップ、AA…配向軸、AX1…中心軸、
AX2…直交軸、pi1,pi2…ピッチ、EA…有効開口。
Claims (14)
- 入射光制御領域を有する光シャッタパネルと、
レンズを含み、前記入射光制御領域に対向した光学部材と、
前記光シャッタパネルの前記入射光制御領域及び前記光学部材を透過した光を画像データに変換するように構成された撮像素子と、を備え、
前記入射光制御領域は、
第1環状遮光領域と、
前記第1環状遮光領域で囲まれた円形入射光制御領域と、
前記第1環状遮光領域と前記円形入射光制御領域との間に位置し多重になった複数の環状入射光制御領域と、を有する、
電子機器。 - 前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域は、同心多重円状に位置している、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、
前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域において、複数種類の光透過パターンを時分割的に形成し、各々の前記光透過パターンにて外部からの光の強度を変調する、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域での透過領域及び非透過領域の組み合わせは、前記光透過パターンの種類毎に異なり、
前記複数種類の光透過パターンによる光の強度の変調は、互いに異なる、
請求項3に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、液晶パネルであり、表示領域をさらに有し、
前記入射光制御領域の外周は、前記表示領域に接している、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持され前記表示領域及び前記入射光制御領域に位置した液晶層と、を備え、
前記第1基板は、各々の前記円形入射光制御領域及び前記環状入射光制御領域に位置した第1電極及び第2電極を有し、
前記液晶層は、前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域に一対一で設けられ、互いに独立して駆動される複数の制御液晶層を有する、
請求項5に記載の電子機器。 - 前記第1電極及び前記第2電極は、前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域毎に物理的に独立し、電気的に独立して駆動される、
請求項6に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、前記円形入射光制御領域を透過状態に設定し、全ての前記環状入射光制御領域を非透過状態に設定する、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記入射光制御領域は、
それぞれ、円形入射光制御領域と最内周側の前記環状入射光制御領域との間、及び互いに隣合う一対の前記環状入射光制御領域の間に位置した複数の第2環状遮光領域をさらに有する、
請求項1に記載の電子機器。 - 第1入射光制御領域を有する光シャッタパネルと、
前記第1入射光制御領域に対向し、前記光シャッタパネルの前記第1入射光制御領域を透過した光を画像データに変換するように構成された第1撮像素子と、を備え、
前記第1入射光制御領域は、
第1環状遮光領域と、
前記第1環状遮光領域で囲まれた円形入射光制御領域と、
前記第1環状遮光領域と前記円形入射光制御領域との間に位置し多重になった複数の環状入射光制御領域と、を有する、
電子機器。 - 前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域は、同心多重円状に位置している、
請求項10に記載の電子機器。 - 第2撮像素子をさらに備え、
前記光シャッタパネルは、第2入射光制御領域をさらに有し、
前記第2撮像素子は、前記第2入射光制御領域に対向し、前記光シャッタパネルの前記第2入射光制御領域を透過した光を画像データに変換するように構成され、
前記第2入射光制御領域は、
第1環状遮光領域と、
前記第1環状遮光領域で囲まれた円形入射光制御領域と、
前記第1環状遮光領域と前記円形入射光制御領域との間に位置し多重になった複数の環状入射光制御領域と、を有する、
請求項10に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、
前記第1入射光制御領域の前記円形入射光制御領域及び前記複数の環状入射光制御領域において、複数種類の光透過パターンを時分割的に形成し、各々の前記光透過パターンにて外部からの光の強度を変調し、
前記第2入射光制御領域において、前記円形入射光制御領域を透過状態に設定し、全ての前記環状入射光制御領域を非透過状態に設定する、
請求項12に記載の電子機器。 - 前記光シャッタパネルは、液晶パネルであり、表示領域をさらに有し、
前記第1入射光制御領域の外周は、前記表示領域に接している、
請求項10に記載の電子機器。
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