JP2022087540A - 表示装置又は電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 撮像される画像の品質を向上させることが可能な表示装置及び電子機器を提供する。【解決手段】 表示装置は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持される液晶層と、表示領域と、前記表示領域内に島状に設けられた非表示領域と、を備え、前記表示領域は、複数の画素が設けられる第1領域を有し、前記非表示領域は、第2領域を有し、前記第1領域に重畳し、前記第1基板に接する第1偏光板、及び前記第2基板に接する第2偏光板と、前記第2領域に重畳し、前記第1基板に接する第3偏光板、及び前記第2基板に接する第4偏光板と、を有し、前記第4偏光板の透過軸および前記第2偏光板の透過軸は、互いに0°以外及び90°以外の角度を成す。【選択図】図5
Description
本発明の実施形態は、表示装置又は電子機器に関する。
近年、表示領域及び撮像素子を同一面側に備えた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、撮像素子が表示領域の外側に設けられており、撮像素子を設置するためのスペースを確保する一方で、表示領域の外側の額縁幅を縮小する要望が高まっている。
また、鮮明な画像を撮影可能とすることが要望されている。
また、鮮明な画像を撮影可能とすることが要望されている。
本実施形態は、撮像される画像の品質を向上させることが可能な電子機器を提供する。
一実施形態に係る表示装置は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持される液晶層と、表示領域と、前記表示領域内に島状に設けられた非表示領域と、を備え、前記表示領域は、複数の画素が設けられる第1領域を有し、前記非表示領域は、第2領域を有し、前記第1領域に重畳し、前記第1基板に接する第1偏光板、及び前記第2基板に接する第2偏光板と、前記第2領域に重畳し、前記第1基板に接する第3偏光板、及び前記第2基板に接する第4偏光板と、を有し、前記第4偏光板の透過軸および前記第2偏光板の透過軸は、互いに0°以外及び90°以外の角度を成す。
一実施形態に係る電子機器は、撮像素子と、前記撮像素子と重畳する表示パネルと、を備える電子機器であり、前記表示パネルは、表示領域と、前記表示領域内に隣り合って設けられた非表示領域とを有し、前記表示領域は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持される液晶層とを有し、前記表示領域は、複数の画素が設けられる第1領域と、前記撮像素子と重畳する第2領域とを有し、前記表示パネルは、前記第1領域に重畳し、前記第1基板に接する第1偏光板と前記第2基板に接する第2偏光板とを有し、前記表示パネルは、前記第2領域に重畳し、前記第1基板に接する第3偏光板と前記第2基板に接する第4偏光板とを有し、前記第4偏光板の透過軸および前記第2偏光板の透過軸は、互いに0°以外及び90°以外の角度を成す。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、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。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る電子機器について詳細に説明する。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る電子機器について詳細に説明する。
本実施形態においては、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3方向Zの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第3方向Zの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。
また、「第1部材の上方の第2部材」及び「第1部材の下方の第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く、又は第1部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第1部材と第2部材との間に、第3の部材が介在していてもよい。一方、「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部材に接している。
また、第3方向Zの矢印の先端側に電子機器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方向X及び第3方向Zによって規定されるX-Z平面、あるいは第2方向Y及び第3方向Zによって規定されるY-Z平面における電子機器の断面を見ることを断面視という。
図1は、実施形態の電子機器を示す分解斜視図である。図1に示す電子機器ERPは、照明装置ILD、表示パネルPNL、撮像素子PAを有している。詳細は後述するが、表示パネルPNLは液晶表示パネルであり、液晶素子LCDを有している。
照明装置ILDは、導光板LG1と、光源EM1と、筐体CSと、を備えている。このような照明装置ILDは、例えば、図1において破線で簡略化して示す表示パネルPNLを照明するものである。
照明装置ILDは、導光板LG1と、光源EM1と、筐体CSと、を備えている。このような照明装置ILDは、例えば、図1において破線で簡略化して示す表示パネルPNLを照明するものである。
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は表示パネルPNLに対向している。導光板LG1は、側面S1と、側面S1の反対側の側面S2と、開口部OP1と、を有している。側面S1及びS2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S1及びS2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S1及びS2との間に位置し、側面S1よりも側面S2に近接している。
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は、それぞれ、配線基板FPC1に実装され、配線基板FPC1と電気的に接続されている。
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は、それぞれ、配線基板FPC1に実装され、配線基板FPC1と電気的に接続されている。
筐体CSは、導光板LG1、光源EM1を収容している。筐体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、それぞれ底板BPを第3方向Zに沿って貫通した貫通孔である。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から表示パネル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。
図1に示す電子機器ERPの撮像素子PA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。撮像素子PAは、配線基板FPC2に実装され、配線基板FPC2と電気的に接続されている。
表示パネルPNLは、導光板LG1に重畳するとともに、開口部OP1において撮像素子PAにも重畳している。
図2は、実施形態の電子機器の平面図である。図2(A)は、電子機器ERP全体の平面図、図2(B)は、電子機器ERPの一部の拡大平面図である。
図2(A)に示すように、光源EM1は、導光板LG1の側面S1と筐体CSの側壁W1との間に配置され、側面S1に対向している。なお、図2では、図1に示した配線基板FPC1の図示を省略している。光源EM1から出射された照明光は、側面S1から導光板LG1に入射し、導光板LG1の内部を第2方向Yに沿って側面S1から側面S2に向かって進行する。
図2(A)に示すように、光源EM1は、導光板LG1の側面S1と筐体CSの側壁W1との間に配置され、側面S1に対向している。なお、図2では、図1に示した配線基板FPC1の図示を省略している。光源EM1から出射された照明光は、側面S1から導光板LG1に入射し、導光板LG1の内部を第2方向Yに沿って側面S1から側面S2に向かって進行する。
筐体CSの開口部OP2は、導光板LG1の開口部OP1の内側に位置している。図2(A)に示す例では、開口部OP1及びOP2は、いずれも平面視で円形であるが、長円形状や多角形などの他の形状であってもよい。
図3は、図2のA1-A2線に沿った電子機器の断面図である。図3は、表示パネルPNL、撮像素子PA、及び、照明装置ILDを含む第2方向Yに沿った電子機器ERPの断面を示している。
図3に示す電子機器ERPにおいて、照明装置ILDの筐体CSの開口部OP2は、導光板LG1の開口部OP1の内側に位置している。撮像素子PAは、開口部OP1及びOP2の内側に位置している。
照明装置ILDは、さらに、遮光壁BWを備えている。遮光壁BWは、開口部OP1の内側に位置する。図3に示す例では、遮光壁BWは、後述する反射シートRS、導光板LG1、拡散シートSS、並びにプリズムシートPS1及びPS2のそれぞれに接しているが、接していなくもよい。遮光壁BWは、例えば、黒色に着色された樹脂によって形成されている。なお必要がなければ、遮光壁BWは設けなくてもよい。
照明装置ILDは、さらに、遮光壁BWを備えている。遮光壁BWは、開口部OP1の内側に位置する。図3に示す例では、遮光壁BWは、後述する反射シートRS、導光板LG1、拡散シートSS、並びにプリズムシートPS1及びPS2のそれぞれに接しているが、接していなくもよい。遮光壁BWは、例えば、黒色に着色された樹脂によって形成されている。なお必要がなければ、遮光壁BWは設けなくてもよい。
図3示す照明装置ILDは、さらに、反射シートRS、拡散シートSS、プリズムシートPS1及びPS2を備えている。
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、筐体CSに収容されている。筐体CSは、図3と同様に、金属製の筐体CS1と、樹脂製の台座CS2とを備えている。台座CS2は、筐体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に重畳する開口部OP3を有している。反射シートRSは、開口部OP1に重畳する開口部OP4を有している。筐体CSの突部PPは、開口部OP1、開口部OP3、及び、開口部OP4の内側に位置している。
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、筐体CSに収容されている。筐体CSは、図3と同様に、金属製の筐体CS1と、樹脂製の台座CS2とを備えている。台座CS2は、筐体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に重畳する開口部OP3を有している。反射シートRSは、開口部OP1に重畳する開口部OP4を有している。筐体CSの突部PPは、開口部OP1、開口部OP3、及び、開口部OP4の内側に位置している。
偏光板PL1、表示パネルPNL、偏光板PL2、及び、カバー部材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。
第1基板SUB1の基材BA1に接して、偏光板PL1及びPL3が設けられている。偏光板と基材(基板)との間には、図示しない接着剤や接着テープが設けられており、偏光板を基材に接着している。
粘着テープTP2は、例えば、透明または白色の両面粘着テープであり、照明装置ILDと液晶素子LCDとを接着している。図3に示す例において、粘着テープTP2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。
第1基板SUB1の基材BA1に接して、偏光板PL1及びPL3が設けられている。偏光板と基材(基板)との間には、図示しない接着剤や接着テープが設けられており、偏光板を基材に接着している。
粘着テープTP2は、例えば、透明または白色の両面粘着テープであり、照明装置ILDと液晶素子LCDとを接着している。図3に示す例において、粘着テープTP2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。
カバー部材CGの材料は、例えばガラスが挙げられる。
詳細は後述するが、偏光板PL1の透過軸AX1及び偏光板PL2の透過軸AX2は、互いに直交している。偏光板PL3の透過軸AX3及び偏光板PL4の透過軸AX4は、互いに直交している。または、偏光板PL3の透過軸AX3及び偏光板PL4の透過軸AX4は、平行であってもよい。本実施形態では、液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL2の透過軸AX2は、平行である。
液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL4の透過軸AX4は、互いに0°以外又は90°以外の角度を成す。つまり液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL4の透過軸AX4は、平行ではなければ直交もしない。液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL2の透過軸AX2は、平行であるので、偏光板PL2の透過軸AX2及び偏光板PL4の透過軸AX4は、互いに0°以外又は90°以外の角度を成す。液晶層LCの初期配向方向ORI(偏光板PL2の透過軸AX2)及び偏光板PL4の透過軸AX4が成す角度は、例えば45°である。後に詳述する。
表示パネルPNLは、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAと隣り合い、表示領域DAを囲む非表示領域NDAと、を備えている。表示パネル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、非表示領域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。すなわち、表示領域DAは、第1基板SUB1、第2基板SUB2、及び、第1基板SUB1と第2基板SUB2に挟持される液晶層LCが占める領域のうち、シールSEと重畳しない領域である。
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、基材BA1と、配向膜AL1と、を備えている。第2基板SUB2は、基材BA2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。
基材BA1及び基材BA2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BM、及び、透明層OCは、基材BA2と液晶層LCとの間に位置している。なお、図3に示す例では、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。
基材BA1及び基材BA2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BM、及び、透明層OCは、基材BA2と液晶層LCとの間に位置している。なお、図3に示す例では、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BMは、非表示領域NDAに位置している。表示領域DAと非表示領域NDAとの境界LBは、例えば、遮光層BMの内端(表示領域DA側の端部)によって規定される。シールSEは、遮光層BMと重畳する位置に設けられている。
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BM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BM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。
表示領域DAは、開口部OP1と重畳する領域AA2と、重畳しない領域AA1を有している。領域AA2は、表示領域DA内に島状に設けられている。領域AA1にはカラーフィルタCFが配置されており、領域AA2にはカラーフィルタCFが配置されていない。透明層OCは、領域AA1及びAA2に亘って配置され、領域AA1においてはカラーフィルタCFに接し、領域AA2においては基材BA2に接している。配向膜AL1と配向膜AL2とは、領域AA1及びAA2に亘って設けられている。
本実施形態において、撮像素子PAは、一例としてカメラである。なお、撮像素子PAは、一例として、可視光を検出するもの、赤外線を検出するもの、検出対象物の近接をセンシングする近接センサ、検出対象物から反射された赤外線を検出する検出素子などや、それぞれを組み合わせたものでもよい。電子機器ERPは、撮像素子PAの代わりに、又は撮像素子PAに加えて、発光素子を備えていてもよい。当該発光素子としては、検出対象物に向けて赤外線を投射する投射素子が挙げられる。
撮像素子PAは、筐体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。撮像素子PAは、第3方向Zにおいて、カバー部材CG、偏光板PL4、表示パネルPNL、偏光板PL3、及び、導光板LG2に重畳している。なお、撮像素子PAの一部又は全部は、第3方向Zにおいて、表示パネルPNLの表示領域DAと重畳している。つまり、表示パネルPNLと撮像素子PAとを有する電子機器ERPにおいて、電子機器ERPの使用者からみて、撮像素子PAが表示パネルPNLの奥側に設けられていればよい。
上述のように撮像素子PAは、偏光板PL3及びPL4に重畳している。一方、表示パネルPNLのうち、撮像素子PAに重畳していない領域は、偏光板PL1及びPL2と重畳している。より詳細には、図3に示すように、表示パネルPNLの表示領域DAのうち、撮像素子PAと重畳する領域CAとすると、領域CAに重畳して偏光板PL3及びPL4が設けられている。平面視において、偏光板PL1と間隙GPを介して偏光板PL3、及び偏光板PL1と間隙GPを介して偏光板PL3が設けられている。表示領域DAのうち、偏光板PL2と重畳する領域を領域MA、間隙GPと重畳する領域を領域HAとする。領域MAは領域AA1と一致する。領域AA2は、領域HA及び領域CAが占める領域と一致する。領域CA、領域HA、領域MA、偏光板PL3、間隙GP、及び偏光板PL4の位置関係等の詳細については後述する。
図3の撮像素子PAと表示領域DAとの位置関係に注目すると、撮像素子PAは、領域AA2のうち領域CAに重畳している。撮像素子PAは、例えば、少なくとも一つのレンズを含む光学系OPSと、センサ素子IMSと、筐体HSと、を備えている。センサ素子IMSは、画像を検知可能なイメージセンサである。筐体HSは、光学系OPS及びセンサ素子IMSを収容している。光学系OPSは、表示パネルPNLとセンサ素子IMSとの間に位置している。
偏光板PL1及びPL3は、基材BA1に接着されている。偏光板PL2及びPL4は、基材BA2に接着されている。偏光板PL2及びPL4は、透明接着層ADによって、カバー部材CGに接着されている。偏光板PL1は、領域AA1に亘って配置されている。なお、偏光板PL1、PL2、PL3、及びPL4は、必要に応じて反射防止層等を備えていてもよい。
詳細は後述するが、図3に示す電子機器ERPにおいて、偏光板PL2及びPL4との間の間隙GP(領域MA)を覆って、遮光層BMAを設けてもよい。また上電極UEを複数に分割し、当該分割した電極それぞれについて独立して電圧を印加してもよい。
図4は、表示パネルを示す図である。図4(A)は、表示パネルPNLの平面図である。図4(B)は、画素PXの回路図である。図4(A)に示すように、表示領域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。表示領域DAは、シールSEで囲まれた内側に位置している。
表示パネルPNLは、表示領域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。表示領域DAにおける各画素PXは、同一の回路構成を有している。
表示パネルPNLは、表示領域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。表示領域DAにおける各画素PXは、同一の回路構成を有している。
図4(B)に示すように、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GL及び信号線SLと電気的に接続されている。走査線GL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SL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。
配線基板FPC4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。駆動素子DRVは、配線基板FPC4に実装され、配線基板FPC4に電気的に接続されている。なお、駆動素子DRV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。駆動素子DRV、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FPC4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。
表示領域DAにおいて、撮像素子PAに重畳しない画素PXは、図3に示した領域MAの画素に相当し、カラーフィルタCFを備えている。つまり、画素PXは、赤、緑、青のいずれかの色を表示することができる。また、画素PXが白画素である場合には、画素PXは、白(または透明)、グレー、黒のいずれかを表示することができる。
図4に示すように、また上述したように、表示領域DAのうち領域HA及び領域CA(すなわち領域AA2)には、画素PXが設けられていない。詳細は後述するが、領域CAには、画素PXに代えて、第1基板SUB1及び第2基板SUB2との間、すなわち第3方向Zに沿って電界(縦電界ともいう)を発生させる上電極及び下電極が設けられている。領域CAにおいては、当該縦電界により液晶層LCを駆動する。画素PXが設けられない領域AA2は、非表示領域ともいえる。
図3及び図4に示されるように、撮像素子PAは、表示パネルPNLに重畳している。詳しくは、撮像素子PAは、表示パネルPNLの表示領域DAに重畳している。したがって、表示領域DAを拡大することができる。また、非表示領域NDAに撮像素子PAを設置するためのスペースを設ける必要がないため、非表示領域NDAの額縁幅を縮小することができる。
図5は、表示パネルの断面図である。なお図5に示す表示パネルPNLにおいては、照明装置ILDの図示は省略している。図5に示す表示パネルPNLの領域MAでは、偏光板PL1と偏光板PL2との間に、横電界を用いて液晶層LCを駆動する。
図5に示すように、第1基板SUB1は、基材BA1と配向膜AL1との間に、絶縁層INS1及びINS2と、共通電極CEと、画素電極PEと、を備えている。なお、図4に示した走査線GL、信号線SL、及び、スイッチング素子SWは、例えば、基材BA1と共通電極CEとの間に位置している。共通電極CEは、絶縁層INS1の上に位置し、絶縁層INS2によって覆われている。画素電極PEは、絶縁層INS2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の各々は、絶縁層INS2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PEは、インジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明な導電材料によって形成されている。画素電極PEは、例えば線状電極や櫛歯状電極であり、共通電極CEは、たとえ例えば複数の画素PXに亘って共通に設けられた平板状の電極である。なお、画素電極PEを平板状の電極とし、画素電極PEと液晶層LCとの間に線状の共通電極CEを設ける構造であってもよい。絶縁層INS1は、詳述しないが、無機絶縁層及び有機絶縁層を含んでいる。絶縁層INS2は、例えば、シリコン窒化物等の無機絶縁層である。
第2基板SUB2において、遮光層BMは、図2に示した非表示領域NDAの遮光層BMと一体的に形成されている。カラーフィルタCFは、赤カラーフィルタCFR、緑カラーフィルタCFG、及び、青カラーフィルタCFBを含んでいる。緑カラーフィルタCFGは、画素電極PEと対向している。赤カラーフィルタCFR及び青カラーフィルタ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。
表示パネルPNLは、例えば、図4に示した走査線GLと電気的に接続された走査線駆動回路(非表示)、及び、信号線SLと電気的に接続された信号線駆動回路を含む駆動部(非表示)を有している。駆動部は、表示領域DAのうち領域MAの各画素PXに対して、画像表示に必要な信号を出力し、液晶層LCの透過率を制御する。液晶層LC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。
図6は、偏光板の透過軸及び液晶層の初期配向方向との関係を示す図である。図6(A)は、偏光板PL2及びその透過軸AX2、偏光板PL4及びその透過軸AX4、並びに液晶層LCの初期配向方向ORIの関係を示している。図6(B)は、偏光板PL1及びその透過軸AX1、偏光板PL3及びその透過軸AX3、並びに液晶層LCの初期配向方向ORIの関係を示している。
例えば、画素PXにおいて、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は、配向膜AL1及びAL2の間で初期配向方向ORIに沿って配向している。偏光板PL1の透過軸AX1及び偏光板PL2の透過軸AX2は、互いに直交している。また上述のように、液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL2の透過軸AX2は、平行である。よってオフ状態では、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PL2によって吸収される。このため、表示パネルPNLは、オフ状態の画素PXにおいて、黒を表示する。
一方、液晶層LCに電圧が印加されたオン状態では、液晶層LCの液晶分子は、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成された電界E1により初期配向方向ORIとは異なる方向に配向し、その配向方向は電界E1によって制御される。電界E1では、X-Y平面に概略平行に電気力線が発生するので、横電界であるといえる。このようなオン状態では、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PX1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)ノーマリホワイトモードが適用されてもよい。
図5に戻り、表示パネルPNLの構成について説明する。図5に示すように、表示領域DAのうち領域CAには、第2基板SUB2に上電極UEが設けられているという点で、領域MAと異なっている。
領域CAにおいて、第1基板SUB1は、基材BA1と配向膜AL1との間に、絶縁層INS1及びINS2と、下電極LEとを備えている。しかしながら、領域CAには共通電極CEは設けられていない。例えば、下電極LEは、絶縁層INS2の上に位置し、配向膜AL1によって覆われている。なお図5において、下電極LEは画素電極PEと同層の電極である。
領域CAにおいて、第1基板SUB1は、基材BA1と配向膜AL1との間に、絶縁層INS1及びINS2と、下電極LEとを備えている。しかしながら、領域CAには共通電極CEは設けられていない。例えば、下電極LEは、絶縁層INS2の上に位置し、配向膜AL1によって覆われている。なお図5において、下電極LEは画素電極PEと同層の電極である。
領域CAにおいて、第2基板SUB2は、基材BA2及び配向膜AL2との間に、透明層OCと、上電極UEを備えている。上電極UEは配向膜AL2によって覆われている。上電極UEは、偏光板PL3と対向して配置されている。
第1基板SUB1に設けられた下電極LE、第2基板SUB2に設けられた上電極UEとの間には、第3方向Zに平行な方向に電界E2が発生する。領域CAにおいては、このように第3方向Zに平行な方向に電界E2、いわゆる縦電界により液晶層LCが駆動される。
領域CAにおいては、液晶層LCは、電界制御複屈折(Electrically Controlled Birefringence:ECB)モードにて駆動される。ECBモードは、液晶の複屈折性を利用した駆動モードであり、ECBモードにおいては、液晶分子への印加電圧によって、リタデーションを変化させ、光の透過及び非透過を制御する。
図6(A)及び図6(B)に示すように、偏光板PL3の透過軸AX3及び偏光板PL4の透過軸AX4は、互いに直交している。液晶層LCの初期配向方向ORI及び偏光板PL4の透過軸AX4は、上述のように、例えば45°で交差している。領域CAにおいては、上電極UE及び下電極LEとの間に電界E2が発生しない場合、すなわち液晶層LCに電圧が印加されていない場合では、液晶層LCに導光された光のうち円偏光成分が液晶層LCを通過する。これにより領域CAは、白表示を行う。
一方、上電極UE及び下電極LEとの間に電界E2が発生する場合、すなわち液晶層LCに電圧が印加される場合では、液晶層LCに含まれる液晶分子が、電界E2により配向する。これにより液晶層LCに導光された光は、偏光板PL3及びPL4によって吸収される。
すなわち、領域CAにおいては、オフ状態で白を表示する、いわゆるノーマリホワイトモードに相当する。ただし必要があれば、ノーマリブラックモードを適用してもよい。
すなわち、領域CAにおいては、オフ状態で白を表示する、いわゆるノーマリホワイトモードに相当する。ただし必要があれば、ノーマリブラックモードを適用してもよい。
上述のように、画素PXが設けられる領域MAにおいては、横電界である電界E1によって液晶層LCが駆動される。横電界での液晶層LCの駆動(単に横電界モードともいう)は、表示装置として広視野角を得ることができるという点で有利である。
しかしながら、横電界モードは、一般に面内で電界強度の分布が生じるために、液晶層LCの透過率や屈折率分布が生じやすく、画素電極PEの電極パターンに応じた明暗が生じる。そのため、撮像素子PAと重畳する領域も横電界で制御する場合では、液晶層LCを透過して撮像素子PAに入射する被写体の画像に、本来の被写体にない濃淡が生じるという恐れがある。
そこで、本実施形態では、画素PXが設けられる領域MAでは、液晶層LCを横電界E1で駆動し、撮像素子PAと重畳する領域では、縦電界である電界E2にて液晶層LCを駆動する。
これにより、画素電極PEの電極パターンに応じた明暗が生じることなく、被写体の画像に濃淡が生じる恐れもない。よって被写体の画像の画質の低下を抑制可能である。
これにより、画素電極PEの電極パターンに応じた明暗が生じることなく、被写体の画像に濃淡が生じる恐れもない。よって被写体の画像の画質の低下を抑制可能である。
また図5に戻って、間隙GP及び領域HAについて説明する。上述のように、平面視で偏光板PL1及びPL3との間、並びに偏光板PL2及びPL4との間には、間隙GPが位置している。表示領域DAのうち、間隙GPと重畳する領域HAは、偏光板は設けられていない。また図3及び図4に示すように、領域HAには画素電極PE及び上電極UEは設けられていない。
ここで、偏光板PL3及びPL4を設けない場合の表示パネルPNLを考える。図7は、比較例及び実施形態の電子機器の概略断面図である。図7(A)は、比較例の電子機器の概略断面図であり、図7(B)は、実施形態の電子機器の概略断面図であって、図3及び図5の主要な部分を示す図である。なお図面を分かり易くするために、図7(A)及び(B)において一部の構成要素の記載を省略している。
図7(A)に示す比較例の電子機器ERPでは、上述の領域AA2に重畳して、第1基板SUB1に位相差板RMD1、第2基板SUB2に位相差板RMD2が設けられている。
図7(A)に示す比較例の電子機器ERPでは、上述の領域AA2に重畳して、第1基板SUB1に位相差板RMD1、第2基板SUB2に位相差板RMD2が設けられている。
一方、偏光板PL1は位相差板RMD1を覆い、基材BA1の全面と重畳している。また、偏光板PL2は位相差板RMD2を覆い、基材BA2の全面と重畳している。すなわち、偏光板PL1及びPL2は、領域MA(領域AA1)及び領域AA2に亘って、連続して配置されている。
基材BA1と位相差板RMD1、基材BA1及び偏光板PL2のうち位相差板RMD1と重畳していない部分には、光学接着剤OCA(Optical Clear Adhesive)が設けられ、基材BA1並びに位相差板RMD1及び偏光板PL1を接着している。光学接着剤OCAは、透明な接着剤であって、基材BA1の屈折率と同じ屈折率を有している。
同様に、基材BA2と位相差板RMD2、基材BA2及び偏光板PL2のうち位相差板RMD2と重畳していない部分には、光学接着剤OCAが設けられ、基材BA2並びに位相差板RMD2及び偏光板PL2を接着している。
同様に、基材BA2と位相差板RMD2、基材BA2及び偏光板PL2のうち位相差板RMD2と重畳していない部分には、光学接着剤OCAが設けられ、基材BA2並びに位相差板RMD2及び偏光板PL2を接着している。
図7(A)に示す電子機器ERPでは、領域AA2においてECBモードにて縦電界で液晶層LCを駆動する。しかしながら、偏光板PL1及びPL2を領域MA(領域AA1)と共有しているので、第1基板SUB1及び第2基板SUB2に、それぞれ位相差板(位相差板RMD1及びRM2)が必要である。
しかしながら図7(A)に示す電子機器ERPでは、領域AA2において、位相差板RMD1及び偏光板PL1、並びに位相差板RMD2及び偏光板PL2が重複しているため、偏光板PL1及びPL2に盛り上がりが生じてしまう。偏光板PL1及びPL2の盛り上がり部分を、それぞれ凸部CV1及びCV2とする。凸部CV1及びCV2が生じると、電子機器ERPに入射する入射光INLが、凸部CV1及びCV2で屈折してしまい、ぼやけてしまうという恐れが生じる。これにより、液晶層LCを透過して撮像素子PAに入射する被写体の画像が、凸部CV1及びCV2により、ぼやけた画像として撮像されてしまう。
そこで、本実施形態では、図7(B)に示すように、また上述したように、撮像素子PAと重複する領域CAでは、偏光板PL1及びPL2とは間隙GPを介して、別の偏光板PL3及び偏光板PL4を設ける。偏光板PL3及びPL4の透過軸が液晶層LCの初期配向方向ORIと0°以外又は90°以外の角度、例えば45°で交差しているため、領域CAをECBモードにより駆動することが可能である。
以上により、本実施形態では、撮像素子PAに入射する被写体の画像に濃淡が生じること、及び、当該画像がぼやけてしまうことを抑制する。これにより、撮像素子PAにより撮像される画像の品質を向上させることが可能である。
ここで図8を用いて、上電極UEとの接続関係について説明する。図8は、電子機器の概略平面図である。図8(A)は、第2基板SUB2の概略平面図であり、図8(B)は、第1基板SUB1の概略平面図である。
図8に示すように、第2基板SUB2には、上電極UEと接続する配線UEL、配線UELと接続する電極UDEが設けられている。電極UDEは第2基板SUB2の角部に設けられている。
第1基板SUB1には、電極UDEと対向して電極LDEが設けられている。電極LDEは、第1基板SUB1のうち電極UDEと対応する位置に設けられている。
電極UDE及び電極LDEとの間、換言すると、第1基板SUB1及び第2基板SUB2との間には、導電ペーストCPSが設けられている。導電ペーストにより電極UDE及び電極LDEが電気的に接続される。電極LDEには、配線CLが接続されている。配線CLは、図示しない駆動素子DRVに接続されている。
なお下電極LEについても、第1基板SUB1に設けられた配線LELを介して、図示しない駆動素子DRVに接続されている。
第1基板SUB1には、電極UDEと対向して電極LDEが設けられている。電極LDEは、第1基板SUB1のうち電極UDEと対応する位置に設けられている。
電極UDE及び電極LDEとの間、換言すると、第1基板SUB1及び第2基板SUB2との間には、導電ペーストCPSが設けられている。導電ペーストにより電極UDE及び電極LDEが電気的に接続される。電極LDEには、配線CLが接続されている。配線CLは、図示しない駆動素子DRVに接続されている。
なお下電極LEについても、第1基板SUB1に設けられた配線LELを介して、図示しない駆動素子DRVに接続されている。
以上本実施形態により、撮像素子PAに入射する被写体の画像に濃淡が生じることを抑制でき、かつ該画像がぼやけてしまうことを防ぐことができる。よって、撮像素子PAにより撮像される画像の品質を向上させることが可能な電子機器を得ることができる。
<構成例1>
図9は、実施形態における電子機器の他の構成例を示す図である。図9に示した構成例では、図7(B)に示した構成例と比較して、撮像素子上の偏光板と表示領域状の偏光板との間に遮光層が設けられるという点で異なっている。
図9は、実施形態における電子機器の他の構成例を示す図である。図9に示した構成例では、図7(B)に示した構成例と比較して、撮像素子上の偏光板と表示領域状の偏光板との間に遮光層が設けられるという点で異なっている。
図9(A)は、本構成例の電子機器ERPの断面図、図9(B)は、本構成例の電子機器ERPの概略平面図である。図9(A)及び図9(B)に示す電子機器ERPは、図7(B)及び図6(B)に示す例に加えて、平面視で偏光板PL4と偏光板PL2の間の領域(間隙GP)、すなわち領域HAを覆う遮光層BMAを有している。遮光層BMAは、領域HAの全面、領域MAの一部、及び領域CAの一部に重畳して設けられている。
図9(A)及び(B)に示す電子機器ERPは、偏光板PL2及びPL4、並びに基材BA2との間に、光学接着剤OCAを有しており、偏光板PL2及びPL4、並びに基材BA2を接着している。遮光層BMAは、カバー部材CG及び光学接着剤OCAとの間に設けられている。光学接着剤OCAは、上述のように光学接着剤OCAは、透明な接着剤である。光学接着剤OCAの代わりに、光学透明樹脂(OPtical Clear Resin:OCR)を用いてもよい。
偏光板PL4及びPL2との間に遮光層BMAを設けることにより、領域HA(間隙GP)が視認されることを防ぐことができる。これにより、電子機器ERPの表示パネルPNLの表示品質が向上する。
本構成例においても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
本構成例においても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
<構成例2>
図10は、実施形態における電子機器の他の構成例を示す図である。図10に示した構成例では、図6(B)に示した構成例と比較して、下電極の形状が同心円状に設けられるという点で異なっている。
図10(A)は、下電極LE及びその配線を同じ材料で一体形成した場合の概略平面図、図10(B)は、下電極LE及びその配線を異なる材料層で形成した場合の概略平面図である。図10に示す電子機器ERPでは、下電極LEは、同心円状に配置される3つの電極LE1、LE2、及びLE3を有している。電極LE1には、電極LE1と一体形成された配線LEW1が接続されている。電極LE2には、電極LE2と一体形成された配線LEW2が接続されている。電極LE3には、電極LE3と一体形成された配線LEW3が接続されている。
図10は、実施形態における電子機器の他の構成例を示す図である。図10に示した構成例では、図6(B)に示した構成例と比較して、下電極の形状が同心円状に設けられるという点で異なっている。
図10(A)は、下電極LE及びその配線を同じ材料で一体形成した場合の概略平面図、図10(B)は、下電極LE及びその配線を異なる材料層で形成した場合の概略平面図である。図10に示す電子機器ERPでは、下電極LEは、同心円状に配置される3つの電極LE1、LE2、及びLE3を有している。電極LE1には、電極LE1と一体形成された配線LEW1が接続されている。電極LE2には、電極LE2と一体形成された配線LEW2が接続されている。電極LE3には、電極LE3と一体形成された配線LEW3が接続されている。
電極LE1及び配線LEW1、電極LE2及び配線LEW2、並びに、電極LE3及び配線LEW3との間には、それぞれスリットSLTが設けられている。スリットSLTにより、電極LE1、LE2、及びLE3は、それぞれ絶縁されている。
配線LEW1、LEW2、及びLE3を介して、外部から電極LE1、LE2、及びLE3に独立して電圧が印加される。電圧が印加される電極に応じて、液晶層LCの配向を変えることにより、領域CAに絞り機能を付与することができる。例えば、電極LE3及びLE2に電圧を印加すると、電極LE3及び電極LE2に重畳する領域は黒表示となり、入射光を遮光する。一方、電極LE1に重畳する領域では、白表示となり、入射光が電極LE1を介して撮像素子PAに達する。
なお図10(A)においては、下電極LEを3つに分割して電極LE1、LE2、及びLE3を設けたが、分割する数はこれに限定されない。また下電極LEが円形状の電極でなく、他の形状、例えば、矩形の電極である場合では、分割された電極は、等間隔で配置されていることが好適である。
配線LEW1、LEW2、及びLE3を介して、外部から電極LE1、LE2、及びLE3に独立して電圧が印加される。電圧が印加される電極に応じて、液晶層LCの配向を変えることにより、領域CAに絞り機能を付与することができる。例えば、電極LE3及びLE2に電圧を印加すると、電極LE3及び電極LE2に重畳する領域は黒表示となり、入射光を遮光する。一方、電極LE1に重畳する領域では、白表示となり、入射光が電極LE1を介して撮像素子PAに達する。
なお図10(A)においては、下電極LEを3つに分割して電極LE1、LE2、及びLE3を設けたが、分割する数はこれに限定されない。また下電極LEが円形状の電極でなく、他の形状、例えば、矩形の電極である場合では、分割された電極は、等間隔で配置されていることが好適である。
図10(B)に示す電子機器ERPでは、下電極LEは、同心円状に配置される3つの電極LE1、LE2、及びLE3を有している。電極LE1、LE2、及びLE3にそれぞれ接続される配線LEW1、LEW2、及びLE3は、上述のように別の配線層に形成されている。電極LE1、LE2、及びLE3、並びに、配線LEW1、LEW2、及びLE3との間には絶縁層が設けられている。絶縁層には、電極LE1及び配線LEW1が重畳する領域に、コンタクトホールCH1が設けられている。また絶縁層には、電極LE2及び配線LEW2が重畳する領域に、コンタクトホールCH2が設けられている。絶縁層には、電極LE3及び配線LEW3が重畳する領域に、コンタクトホールCH3が設けられている。
電極LE1はコンタクトホールCH1を介して、配線LEW1に接続されている。電極LE2はコンタクトホールCH2を介して、配線LEW2に接続されている。電極LE3はコンタクトホールCH3を介して、配線LEW3に接続されている。
電極LE1、LE2、及びLE3は、上述のように画素電極PEと同層の電極である。配線LEW1、LEW2、及びLEW3は、例えば共通電極CEと同層の電極で形成してもよい。または、配線LEW1、LEW2、及びLEW3は、例えばスイッチング素子SWの信号線SL(ソース電極)及びドレイン電極と同層の配線層で形成すればよい。その場合、電極LE1、LE2、及びLE3、並びに、配線LEW1、LEW2、及びLEW3との間には、例えば絶縁層INS2が配置される。
図10(B)に示す例においても、配線LEW1、LEW2、及びLEW3を介して、外部から電極LE1、LE2、及びLE3に独立して電圧が印加される。
図10(B)に示す例においても、配線LEW1、LEW2、及びLEW3を介して、外部から電極LE1、LE2、及びLE3に独立して電圧が印加される。
本構成例により、領域CAに絞り機能を付与することが可能となり、撮像素子PAに入射する被写体の画像をより明確にすることができる。
本構成例においても、実施形態と同様の効果を奏する。
本構成例においても、実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の実施形態を説明したが、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。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。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。
AA1…領域、AA2…領域、AX1…透過軸、AX2…透過軸、AX3…透過軸、AX4…透過軸、CA…領域、DA…表示領域、E1…電界、E2…電界、ERP…電子機器、GP…間隙、HA…領域、LE…下電極、ORI…初期配向方向、PA…撮像素子、PL1…偏光板、PL2…偏光板、PL3…偏光板、PL4…偏光板、PNL…表示パネル、RMD1…位相差板、RMD2…位相差板、UE…上電極。
Claims (14)
- 第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持される液晶層と、
表示領域と、前記表示領域内に島状に設けられた非表示領域と、
を備え、
前記表示領域は、複数の画素が設けられる第1領域を有し、
前記非表示領域は、第2領域を有し、
前記第1領域に重畳し、前記第1基板に接する第1偏光板、及び前記第2基板に接する第2偏光板と、
前記第2領域に重畳し、前記第1基板に接する第3偏光板、及び前記第2基板に接する第4偏光板と、を有し、
前記第4偏光板の透過軸および前記第2偏光板の透過軸は、互いに0°以外及び90°以外の角度を成す、表示装置。 - 前記第4偏光板の前記透過軸および前記第2偏光板の前記透過軸が成す角度は、45°である、請求項1に記載の表示装置。
- 前記第3偏光板の透過軸および前記第4偏光板の前記透過軸は、直交する、請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記液晶層は、電界制御複屈折モードにより駆動される、請求項1から3までのいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記液晶層の初期配向方向および前記第4偏光板の透過軸が成す角度は、45°である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記非表示領域は、前記表示領域内で島状に設けられる、請求項1から5までのいずれか1項に記載の表示装置。
- 撮像素子と、
前記撮像素子と重畳する表示パネルと、
を備える電子機器であり、
前記表示パネルは、表示領域と、前記表示領域内に隣り合って設けられた非表示領域とを有し、
前記表示領域は、第1基板と、第2基板と、前記第1基板および前記第2基板に挟持される液晶層とを有し、
前記表示領域は、複数の画素が設けられる第1領域と、前記撮像素子と重畳する第2領域とを有し、
前記表示パネルは、前記第1領域に重畳し、前記第1基板に接する第1偏光板と前記第2基板に接する第2偏光板とを有し、
前記表示パネルは、前記第2領域に重畳し、前記第1基板に接する第3偏光板と前記第2基板に接する第4偏光板とを有し、
前記第4偏光板の透過軸および前記第2偏光板の透過軸は、互いに0°以外及び90°以外の角度を成す、電子機器。 - 前記第4偏光板の前記透過軸および前記第2偏光板の前記透過軸が成す角度は、45°である、請求項7に記載の電子機器。
- 前記第3偏光板の透過軸および前記第4偏光板の前記透過軸は、直交する、請求項7または8に記載の電子機器。
- 前記液晶層は、電界制御複屈折モードにより駆動される、請求項7から9までのいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記液晶層の初期配向方向および前記第4偏光板の透過軸が成す角度は、45°である、請求項7から9までのいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記表示パネルの重畳するカバー部材をさらに備え、
前記カバー部材に接して、前記第1領域および前記第2領域との間の第3領域を覆う遮光層が設けられる、請求項7から11までのいずれか1項に記載の電子機器。 - 照明装置をさらに備え、
前記撮像素子は、前記照明装置に設けられた開口部に重畳する、請求項7から12までのいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記非表示領域は、前記表示領域内で島状に設けられる、請求項7から13までのいずれか1項に電子機器。
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US17/961,573 US11874550B2 (en) | 2020-12-01 | 2022-10-07 | Display device or electronic device |
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JP2020199522A JP2022087540A (ja) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 表示装置又は電子機器 |
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2021
- 2021-12-01 US US17/539,196 patent/US11493801B2/en active Active
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2022
- 2022-10-07 US US17/961,573 patent/US11874550B2/en active Active
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