JP2024017823A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光の透過率を向上させることが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、第1透光性基板と、第1透光性基板と対向する第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配置され、高分子分散型液晶を含む液晶層と、第1透光性基板に設けられ、第1方向に沿って延在する複数の走査線と、第1方向と交差する第2方向に延在する複数の信号線と、走査線及び信号線に接続されたスイッチング素子と、走査線と信号線とで囲まれた領域に設けられた画素電極と、第1透光性基板の主面を覆って設けられたアンダーコート膜と、スイッチング素子のゲート電極と半導体層との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、ゲート絶縁膜は、画素電極と重なる領域に第1開口部を有し、画素電極は、ゲート絶縁膜の第1開口部と重なる領域で、アンダーコート膜と直接積層される。【選択図】図12

Description

本発明は、表示装置に関する。
特許文献1、2には、表示パネルの一方の面から、反対側の他方の面側の背景を視認可能に構成された、いわゆる透明ディスプレイが記載されている。特許文献1では、自発発光型の有機EL表示装置により透明ディスプレイが構成されている。また、自発発光型の有機EL表示装置に限定されず、特許文献2では、高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置により透明ディスプレイが構成されている。
特開2016-207486号公報 特開2020-160254号公報
このような表示装置では、表示領域の光の透過率を向上させることが要求されている。例えば特許文献1では、表示領域の層間絶縁膜や平坦化膜が除去されている。しかし、特許文献1では、表示領域にゲート絶縁膜及び保持容量を形成するための絶縁膜が設けられており、さらに光の透過率を向上させることが要求される。
本発明は、光の透過率を向上させることが可能な表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、第1透光性基板と、前記第1透光性基板と対向する第2透光性基板と、前記第1透光性基板と前記第2透光性基板との間に配置され、高分子分散型液晶を含む液晶層と、前記第1透光性基板に設けられ、第1方向に沿って延在する複数の走査線と、前記第1方向と交差する第2方向に延在する複数の信号線と、前記走査線及び前記信号線に接続されたスイッチング素子と、前記走査線と前記信号線とで囲まれた領域に設けられた画素電極と、前記第1透光性基板の主面を覆って設けられたアンダーコート膜と、前記スイッチング素子のゲート電極と半導体層との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、前記ゲート絶縁膜は、前記画素電極と重なる領域に第1開口部を有し、前記画素電極は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部と重なる領域で、前記アンダーコート膜と直接積層される。
本発明の一態様の表示装置は、第1透光性基板と、前記第1透光性基板と対向する第2透光性基板と、前記第1透光性基板と前記第2透光性基板との間に配置され、高分子分散型液晶を含む液晶層と、前記第1透光性基板に設けられ、第1方向に沿って延在する複数の走査線と、前記第1方向と交差する第2方向に延在する複数の信号線と、前記走査線及び前記信号線に接続されたスイッチング素子と、前記走査線と前記信号線とで囲まれた領域に設けられた画素電極と、前記スイッチング素子のゲート電極と半導体層との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、前記ゲート絶縁膜は、前記画素電極と重なる領域に第1開口部を有し、前記画素電極は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部と重なる領域で、前記第1透光性基板の主面と直接積層される。
図1は、本実施形態に係る表示パネルの一例を表す斜視図である。 図2は、第1実施形態の表示装置を表すブロック図である。 図3は、第1実施形態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と画素の散乱状態との関係を示す説明図である。 図5は、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。 図10は、第1実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。 図11は、第1実施形態に係る画素の、遮光層を示す平面図である。 図12は、図10のXII-XII’断面図である。 図13は、図10に示すスイッチング素子の構成例を示す平面図である。 図14は、図13のXIV-XIV’断面図である。 図15は、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置を模式的に示す断面図である。 図16は、第2実施形態に係る表示装置の、画素配列を表す回路図である。 図17は、第2実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。 図18は、図17のXVIII-XVIII’断面図である。 図19は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置を模式的に示す断面図である。 図20は、第3実施形態に係る表示装置の、画素配列を表す回路図である。 図21は、第3実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。 図22は、図21のXXII-XXII’断面図である。
本発明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、本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、本開示と各図において、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。
本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る表示パネルの一例を表す斜視図である。図2は、第1実施形態の表示装置を表すブロック図である。図3は、第1実施形態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1に示すように、表示装置1は、表示パネル2と、光源3(図5参照)と、駆動回路4とを有する。ここで、表示パネル2の平面の一方向が第1方向PX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。また、「平面視」とは、第3方向PZから見た場合の位置関係をいう。
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。アレイ基板10は、第1透光性基板であり、対向基板20は、第2透光性基板である。対向基板20は、アレイ基板10の表面に垂直な方向(図1に示す第3方向PZ)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。駆動回路4は、後述するゲート駆動回路43及びソース駆動回路44を少なくとも含む。
図1に示すように、表示パネル2において、画像を表示可能なアクティブ領域AAと、アクティブ領域AAの外側の周辺領域FRと、がある。アクティブ領域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、垂直方向の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。
図2に示すように、光源3は、複数の発光部31を備えている。光源制御回路32は、配線基板93上に、設けられる。配線基板93は、フレキシブルプリント基板又はPCB基板である。光源制御回路32には、外部の上位制御部9の画像出力部91から光源制御信号LCSAが送出される。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。
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PX-PY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。
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、フレキシブルプリント基板92を介して、入力信号(RGB信号など)VSが入力される。
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。
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。
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へ送出する。
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。
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。ゲート駆動回路43と、走査線GLとは、アクティブ領域AAの外側の周辺領域FR(図1参照)に配置された第2配線GPLで電気的に接続されている。
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。
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があり、信号線SLと走査線GLとの交差部には、スイッチング素子Trがある。
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。
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。光源制御回路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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
図5に示すように、表示装置1は、透光性の第1基材25と、表示パネル2と、透光性の第2基材27と、を備える。保護層75は、透光性の第1基材25の一面に設けられている。保護層76は、透光性の第2基材27の一面に設けられている。
表示パネル2は、アレイ基板10と、対向基板20と、液晶層50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に示す第3方向PZ)に対向する。液晶層50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の液晶が封止されている。
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。
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。
図5及び図6に示すように、第1基材25は、第1主面25A、第2主面25B、第1側面25C、第2側面25D、第3側面25E及び第4側面25Fを備える。第1主面25Aと第2主面25Bとは、平行な平面である。第1側面25Cと第2側面25Dとは、平行な平面である。第3側面25Eと第4側面25Fとは、平行な平面である。
第1基材25は、対向基板20の第1主面20Aに光学樹脂23を介して、貼り合わされている。第1基材25は、対向基板20の保護基板であり、例えばガラスもしくは透光性の樹脂により形成される。第1基材25がガラス基材で形成される場合、カバーガラスとも呼ばれる。また第1基材25が透光性の樹脂で形成される場合は、可撓性を有していてもよい。なお、アレイ基板10の第1主面10Aに光学樹脂を介して、第1基材25と同じ基材が貼り合わせられてもよい。
図5及び図6に示すように、第2基材27は、第1主面27A、第2主面27B、第1側面27C、第2側面27D、第3側面27E及び第4側面27Fを備える。第1主面27Aと第2主面27Bとは、平行な平面である。第1側面27Cと第2側面27Dとは、平行な平面である。第3側面27Eと第4側面27Fとは、平行な平面である。
第2基材27は、アレイ基板10の第1主面10Aに光学樹脂26を介して、貼り合わされている。第2基材27は、アレイ基板10の保護基板であり、例えばガラスもしくは透光性の樹脂により形成される。第2基材27がガラス基材で形成される場合、カバーガラスとも呼ばれる。また第2基材27が透光性の樹脂で形成される場合は、可撓性を有していてもよい。
図5及び図6に示すように、光源3は、第1基材25の第2側面25D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、第1基材25の第2側面25Dへ光源光を照射する。光源3と対向する第1基材25の第2側面25Dは、光入射面となる。また、光源3と対向する光入射面は、対向基板20の第2側面20D、第2基材27の第2側面27Dであってもよい。
光源3は、発光部31と、導光体33Lとを備えている。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と、を含む。導光体33Lは、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で発光した光を第1基材25の第2側面25Dに照射する。導光体33Lは、複数の発光部31の光を同時に受光し、内部で拡散させて、表示パネル2へ放出する。その結果、第1基材25の第2側面25Dに照射される、単位面積当たりの光の分布は、均一化される。
また、導光体33Lは第3側面25Eから第4側面25Fにかけて一体的に形成される単一の導光体33Lである。導光体33Lは、第3側面25Eから第4側面25Fにかけて、分割された複数の導光体を並べて構成してもよい。導光体33Lは、第3側面25Eから第4側面25Fにかけて、分割された複数の導光体を並べて、隣り合う導光体同士を連結させる構成であってもよい。
発光部31及び導光体33Lは、接着材などで固定され、支持体33Mに組み付けられ、光源モジュールとなっている。支持体33Mは、第1基材25の第1主面25Aに重なるように搭載され、第1基材25に接着材などで固定されている。
配線基板93(フレキシブルプリント基板又はPCB基板)は、光源制御回路32の集積回路を搭載しており、光源制御回路32は、配線基板93(フレキシブルプリント基板又はPCB基板)を介して、光源3に接続されている。配線基板93は、支持体33Mに接着材などで固定されている。
図5に示すように、光源3から照射された光源光は、第1基材25、アレイ基板10、対向基板20又は第2基材27のいずれかで反射しながら、第2側面20Dから遠ざかる方向(第2方向PY)に伝播する。
図5に示すように、第1基材25、アレイ基板10、対向基板20又は第2基材27のいずれかの内部を伝播した光源光は、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(第1基材25の第1主面25A)、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。
このため、図6に示すように、複数の発光部31が、アクティブ領域AAの第1方向PXに対応する領域に、所定のピッチで並べられている。
図6に示すように、上述した駆動回路4は、ゲート駆動回路43の複数の集積回路、ソース駆動回路44の複数の集積回路を備えている。
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。
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。配向膜が配向処理される場合、例えば第1配向膜AL1の配向方向は第1方向PXの一方側であり、第2配向膜AL2の配向方向は第1方向PXの他方側に配向処理される。第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、例えば、垂直配向膜であっても良く、複数の発光部31が配置される第1方向PXに配向処理された配向膜であっても良い。配向処理はラビング処理もしくは光配向処理によって行われる。
図7に示す液晶層50の高分子分散型液晶LCは、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、3次元の網目状のポリマーネットワーク51を形成する。これにより、網目状に形成された3次元の網目状のポリマーネットワーク51の隙間に液晶分子52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。
このように、高分子分散型液晶LCは、3次元の網目状のポリマーネットワーク51と、液晶分子52と、を有する。
液晶分子52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、液晶分子52の配向が変化する。液晶分子52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。
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、ポリマーネットワーク51の光軸Ax1と液晶分子52の光軸Ax2の向きは互いに概ね等しい。液晶分子52の光軸Ax2は、液晶層50の第1方向PX(図6)と平行である。またポリマーネットワーク51の光軸Ax1は、電圧の有無に関わらず、液晶層50の第1方向PXと平行である。
ポリマーネットワーク51と液晶分子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ポリマーネットワーク51と液晶分子52との間の屈折率差がほぼゼロになる。液晶層50は、光源光を散乱しない非散乱状態となる。光源光は、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。
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、液晶分子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。ポリマーネットワーク51の光軸Ax1は、電界によって変化しないため、ポリマーネットワーク51の光軸Ax1と液晶分子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、光源光が散乱される。上述したように散乱された光源光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。
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LC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。
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ことができる。
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。
図10は、第1実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。図10に示すように、画素Pixは、隣り合う走査線GLと隣り合う信号線SLとで囲まれる領域に設けられる。また、複数の画素Pixは、マトリクス状に配列される。画素Pixは、それぞれ画素電極PEとスイッチング素子Trとを有する。画素電極PEは、隣り合う走査線GLと隣り合う信号線SLとで囲まれる領域に設けられ、複数の画素Pixごとに離隔してマトリクス状に配列される。なお、図10では図面を見やすくするために、画素電極PEを二点鎖線で示している。
走査線GLは、第2方向PYで隣り合う画素電極PEの間に配置され、第1方向PXに延在する。信号線SLは、第1方向PXで隣り合う画素電極PEの間に配置され、第2方向PYに延在する。
スイッチング素子Trは、走査線GLと信号線SLとの交差部に設けられる。スイッチング素子Trのドレイン電極DEは、コンタクトホールCH1を介して画素電極PEと電気的に接続される。
図10に示すように、光源3(図5参照)から照射された光源光Lは、第2方向PYを入射方向として、入射してくる。入射方向とは、光源3(図5参照)に最も近い第2側面20Dから、第2側面20Dの対向面である第1側面20Cへ向かう方向である。光源光Lの入射方向が第2方向PYである場合、スイッチング素子Trの第1方向PXの長さが、スイッチング素子Trの第2方向PYの長さよりも小さい。これにより、光源光Lの入射方向に交差する方向のスイッチング素子Trの長さが小さくなり、光リークの影響が低減する。
アレイ基板10の第1透光性基板19(図12参照)には、アンダーコート膜11、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、有機絶縁膜14及び容量絶縁膜15等の各種絶縁膜が積層されている。これらの絶縁膜のうち、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、有機絶縁膜14及び容量絶縁膜15は、走査線GL及び信号線SLに沿って格子状に設けられる。
言い換えると、ゲート絶縁膜12には、画素電極PEと重なる領域に第1開口部OP1が設けられる。アンダーコート膜11は、走査線GL及び信号線SLに重なる領域、及び、第1開口部OP1に重なる領域に亘って連続して設けられる。なお、図12では、図面を見やすくするために第1開口部OP1に斜線を付けて示している。
同様に、層間絶縁膜13には、画素電極PEと重なる領域に第2開口部OP2が設けられる。容量絶縁膜15には、画素電極PEと重なる領域に第3開口部OP3が設けられる。有機絶縁膜14には、画素電極PEと重なる領域に第4開口部OP4が設けられる。ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1、層間絶縁膜13の第2開口部OP2、容量絶縁膜15の第3開口部OP3、及び、有機絶縁膜14の第4開口部OP4は、平面視で重なって設けられる。なお、各種絶縁膜、画素電極PE及びスイッチング素子Trの詳細な積層構成については、図12にて後述する。
図11は、第1実施形態に係る画素の、遮光層を示す平面図である。図11に示すように、遮光層LSは対向基板20(図12参照)に設けられ、平面視で走査線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。より詳細には、遮光層LSは、走査線GLと重なって第1方向PXに延在する部分と、複数の信号線SL及び複数のスイッチング素子Trと重なって第2方向PYに延在する部分とを含む。
遮光層LSは、複数の走査線GL、複数の信号線SL及び金属層TM(図12参照)よりも大きい幅を有している。これにより、遮光層LSは、信号線SL、走査線GL及び金属層TM(図12参照)のエッジで反射する反射光が表示パネル2から外部に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。
次に、表示装置1の断面構成について説明する。図12は、図10のXII-XII’断面図である。
以下の説明において、アレイ基板10から対向基板20に向かう方向を上方、あるいは、単に上と称する。対向基板20からアレイ基板10に向かう方向を下方、あるいは、単に下と称する。
図12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透光性基板19を有している。第1透光性基板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等の樹脂でもよい。
アレイ基板10は、第1透光性基板19の対向基板20と対向する側に、アンダーコート膜11、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、有機絶縁膜14、容量絶縁膜15、走査線GL、信号線SL、保持容量電極IO、金属層TM、画素電極PEなどを備えている。
アンダーコート膜11は、第1透光性基板19の主面を覆って、第1透光性基板19の上に設けられる。走査線GLは、アンダーコート膜11の上に設けられる。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。
ゲート絶縁膜12は、走査線GLを覆って、アンダーコート膜11の上に設けられる。画素電極PEの中央部(画素電極PEの有機絶縁膜14と重なる外縁を除いた部分)と重なる領域には、ゲート絶縁膜12の第1開口部OPが設けられる。信号線SLは、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。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。
層間絶縁膜13は、信号線SLを覆って、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。ゲート絶縁膜12の第1開口部OP及び画素電極PEの中央部と重なる領域には、層間絶縁膜13の第2開口部OP2が設けられる。アンダーコート膜11、ゲート絶縁膜12及び層間絶縁膜13は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの透光性を有する無機系材料によって形成されている。なお、アンダーコート膜11の構成は、単層膜に限定されず、複数層の無機絶縁膜が積層されていてもよい。
有機絶縁膜14は、複数の信号線SL及び複数の走査線GLと重なる領域で、層間絶縁膜13の上に設けられる。画素電極PEの中央部と重なる領域には、有機絶縁膜14の第4開口部OP4が設けられる。すなわち、有機絶縁膜14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になる。有機絶縁膜14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。有機絶縁膜14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。
保持容量電極IOは、有機絶縁膜14の上に設けられる。保持容量電極IOは、ITO(Indium Tin Oxide)などの透光性を有する導電材料によって形成されている。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。保持容量電極IOは、画素電極PEの中央部と重なる領域に、透光性の導電材料が設けられない開口を有する。
導電性の金属層TMは、保持容量電極IOの上の一部に設けられる。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。金属層TMは、走査線GL及び信号線SLと重なって設けられ、走査線GL及び信号線SLに沿う格子状である。言い換えると、金属層TMは、画素電極PEと重なる領域に開口部を有する。
金属層TMは、保持容量電極IOと積層されていればよく、保持容量電極IOの下にあってもよい。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、画素Pixごとの保持容量HCのばらつきが小さくなる。
容量絶縁膜15は、保持容量電極IO及び金属層TMを覆って設けられる。画素電極PEの中央部と重なる領域には、容量絶縁膜15の第3開口部OP3が設けられる。容量絶縁膜15は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの透光性を有する無機系材料によって形成されている。
容量絶縁膜15の上には、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。上述したように、画素電極PEは、画素Pixごとに区画されている。図12の左側の画素電極PEと中央の画素電極PEとが、第1方向PXで金属層TMを挟んで離れて配置されている。図12の右側の画素電極PEと中央の画素電極PEとが、第2方向PYで金属層TMを挟んで離れて配置されている。
より詳細には、画素電極PEのそれぞれの外縁は、有機絶縁膜14の側面14s及び上面に重なる位置に設けられ、容量絶縁膜15を介して保持容量電極IOと対向する。有機絶縁膜14の厚みが変化する斜面(側面14s)には、画素電極PEの外縁の一部が重なる。これにより、隣り合う画素Pixの間の液晶分子の挙動が安定する。
また、画素電極PEの中央部は、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1、層間絶縁膜13の第2開口部OP2、及び、容量絶縁膜15の第3開口部OP3を覆って設けられる。画素電極PEは、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1と重なる領域で、アンダーコート膜11と直接積層される。
このように、アレイ基板10において、画素電極PEの中央部と重なる領域には、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1、層間絶縁膜13の第2開口部OP2、及び、容量絶縁膜15の第3開口部OP3が設けられる。さらに、画素電極PEの中央部と重なる領域には、有機絶縁膜14の第4開口部OP4が設けられる。平面視で、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1、層間絶縁膜13の第2開口部OP2、容量絶縁膜15の第3開口部OP3、及び、有機絶縁膜14の第4開口部OP4は、重なる領域に設けられる。言い換えると、画素電極PEの中央部と重なる領域には、絶縁膜としてアンダーコート膜11のみが設けられ、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、容量絶縁膜15及び有機絶縁膜14がない領域ができる。
平面視で画素電極PEの中央部と重なる絶縁膜の厚さ(アンダーコート膜11の厚さ)は、信号線SL及び走査線GLに重なる絶縁膜の厚さ(アンダーコート膜11、ゲート絶縁膜12、層間絶縁膜13、有機絶縁膜14及び容量絶縁膜15の合計の厚さ)よりも薄くなる。これにより、画素電極PEの中央部と重なる領域では、走査線GLの上方及び信号線SLの上方よりも相対的に、光の透過率が向上し、透光性が向上する。
また、第1開口部OP1の側面12s、第2開口部OP2の側面13s、第3開口部OP3の側面15s、及び、第4開口部OP4の側面14sは、ずれて配置される。画素電極PEの中央部から外縁側に向かって、第1開口部OP1の側面12s、第2開口部OP2の側面13s、第3開口部OP3の側面15s、及び、第4開口部OP4の側面14sの順に配置される。
具体的には、図10に示すように、平面視で、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1の側面12sは、層間絶縁膜13の第2開口部OP2の側面13sよりも内側(画素電極PEの中央部側)に位置する。また、平面視で、層間絶縁膜13の第2開口部OP2の側面13sは、容量絶縁膜15の第3開口部OP3の側面15sよりも内側(画素電極PEの中央部側)に位置する。平面視で、容量絶縁膜15の第3開口部OP3の側面15sは、有機絶縁膜14の第4開口部OP4の側面14sよりも内側(画素電極PEの中央部側)に位置する。
画素電極PEは、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1の側面12s、層間絶縁膜13の第2開口部OP2の側面13s、容量絶縁膜15の第3開口部OP3の側面15sで形成される複数の段差部を覆って設けられる。
このような構成により、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1の側面12sから、信号線SL及び走査線GLに重なる領域まで、絶縁膜が徐々に厚く形成される。これにより、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1の側面12sから、信号線SL及び走査線GLに重なる領域まで光の透過率が徐々に変化する。言い換えると、第1開口部OP1の側面12s、第2開口部OP2の側面13s及び第3開口部OP3の側面15sが重なって設けられた場合に比べて、光の透過率が急激に変化することを抑制できる。
図12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透光性基板29を有している。第2透光性基板29は、アレイ基板10の第1透光性基板19と対向して設けられる。第2透光性基板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等の樹脂でもよい。
第2透光性基板29のアレイ基板10と対向する面(第2主面20B)には、遮光層LS、共通電極CE、保護膜21及び第2配向膜AL2(図14参照)が設けられている。遮光層LSは、第2透光性基板29と共通電極CEとの間に設けられる。遮光層LSは、上述したように、走査線GL、信号線SL及びスイッチング素子Tr(図10参照)と重なる領域に設けられる。
本実施形態では、遮光層LSの幅W1は、信号線SLの幅及び走査線GLの幅よりも大きい。また、遮光層LSの幅W1は、容量絶縁膜15の幅W2よりも小さい。また、遮光層LSの幅W1は、ゲート絶縁膜12の幅、及び、層間絶縁膜13の幅よりも小さい。すなわち、遮光層LSは、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1、層間絶縁膜13の第2開口部OP2、及び、容量絶縁膜15の第3開口部OP3と重ならない領域に設けられる。遮光層LSにより、信号線SL及び走査線GLで反射、散乱された光が外部に漏れることを抑制することができる。かつ、遮光層LSの幅W1が容量絶縁膜15の幅W2よりも小さいので、画素電極PEの中央部と重なる領域での光の透過率を向上させることができる。
共通電極CEは、遮光層LSを覆って第2透光性基板29の第2主面20Bに設けられる。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、保護膜21及び第2配向膜AL2(図14参照)が設けられている。保護膜21は、絶縁性及び透光性を有する窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機絶縁材料によって形成されている。保護膜21のアレイ基板10側には、第2配向膜AL2が設けられている。なお、保護膜21は、遮光性の無機絶縁膜でもよい。
次に、スイッチング素子Trの詳細な構成例について説明する。図13は、図10に示すスイッチング素子の構成例を示す平面図である。図13に示すように、スイッチング素子Trは、半導体層SC、ソース電極SE、ドレイン電極DE、ゲート電極GE及び補助ゲート電極GEsを有する。
ゲート電極GEは、走査線GLと一体に、同じ材料で形成される。ゲート電極GEは、走査線GLの延在方向と交差する方向、すなわち第2方向PYに延在する。
半導体層SCは、例えば、酸化物半導体である。半導体層SCは、例えば、多結晶シリコンや非晶質シリコンであってもよい。図13に示す例では、スイッチング素子Trは5個の半導体層SCを有する。5個の半導体層SCは、ゲート電極GEと重なって、ゲート電極GEの延在方向に沿って、間隔を有して第2方向PYに配列される。
補助ゲート電極GEsは、ゲート電極GE及び複数の半導体層SCと重なって設けられる。具体的には、補助ゲート電極GEsは、第1電極部GEsaと、第2電極部GEsbと、を有する。第1電極部GEsaは、ゲート電極GE及び複数の半導体層SCと重なって第2方向PYに延在する。第2電極部GEsbは、第1電極部GEsaと接続され走査線GLに重なって第1方向PXに延在する。第2電極部GEsbは、任意の箇所でコンタクトホールCH5により走査線GLと電気的に接続される。つまり、補助ゲート電極GEsには、走査線GLに供給されるゲート駆動信号と同電位の信号が供給される。
ソース電極SEは、信号線SLと一体に形成され、第2方向PYに延在する。言い換えると、信号線SLのうち、半導体層SCと接続される部分がソース電極SEとして機能する。ソース電極SEは、複数の半導体層SCのそれぞれの一端側と接続される。なお、ソース電極SEは、単層の信号線SLで形成される。
ドレイン電極DEは、ソース電極SEに沿って第2方向PYに延在する。ドレイン電極DEは、ソース電極SEと間隔を有して第1方向PXに隣り合って配置される。ドレイン電極DEは、複数の半導体層SCのそれぞれの他端側と接続される。
ドレイン電極DEの第2方向PY側の端部には、画素電極PEと重なる領域で接続部DEAが設けられている。接続部DEAは、コンタクトホールCH1、CH2を介して画素電極PEと電気的に接続される。
なお、図13に示すスイッチング素子Trの構成は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、5個の半導体層SCが並列に接続されているが、これに限定されず、半導体層SCは、4個以下でもよく6個以上でもよい。
図14は、図13のXIV-XIV’断面図である。図14に示すように、走査線GLと一体に形成されたゲート電極GEは、アンダーコート膜11の上に設けられる。ゲート絶縁膜12は、ゲート電極GEを覆ってアンダーコート膜11の上に設けられる。半導体層SCは、ゲート絶縁膜12の上でゲート電極GEと重なる位置に設けられる。すなわち、ゲート絶縁膜12は、第1透光性基板19に垂直な方向で、スイッチング素子Trのゲート電極GEと半導体層SCとの間に設けられる。信号線SLと一体に形成されたソース電極SE及びドレイン電極DEは、ゲート絶縁膜12の上に設けられ、それぞれ半導体層SCと接続される。
層間絶縁膜13は、ソース電極SE、ドレイン電極DE及び半導体層SCを覆ってゲート絶縁膜12の上に設けられる。補助ゲート電極GEsは、層間絶縁膜13の上で、半導体層SC及びゲート電極GEと重なる位置に設けられる。層間絶縁膜13は、第1透光性基板19に垂直な方向で、補助ゲート電極GEsと半導体層SCとの間に設けられる。また、半導体層SCは、第1透光性基板19に垂直な方向で、ゲート電極GEと補助ゲート電極GEsとの間に配置される。
有機絶縁膜14は、補助ゲート電極GEsを覆って層間絶縁膜13の上に設けられる。言い換えると、有機絶縁膜14は、スイッチング素子Trと重なる領域に設けられる。保持容量電極IO及び金属層TMは、スイッチング素子Trと重なる領域で有機絶縁膜14の上に設けられる。金属層TMは、スイッチング素子Trの半導体層SCよりも大きい面積を有する。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。
また、保持容量電極IO及び金属層TMを覆って容量絶縁膜15が設けられる。画素電極PEは、容量絶縁膜15の上に設けられる。ドレイン電極DE及び接続部DEAは、保持容量電極IOの開口部OPCと重なる領域まで延在する。層間絶縁膜13は、開口部OPCと重なる領域でドレイン電極DE及び接続部DEAと、画素電極PEと、の間に設けられる。画素電極PEは、保持容量電極IOの開口部OPCと重なる領域で、容量絶縁膜15を貫通するコンタクトホールCH1及び層間絶縁膜13を貫通するコンタクトホールCH2を介して、ドレイン電極DEの接続部DEAと電気的に接続される。また、画素電極PEの上には、第1配向膜AL1が設けられている。なお、上述した図12では、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2を省略している。
対向基板20に設けられた保護膜21は、層間絶縁膜13に重畳する位置に形成されている。遮光層LSの開口部APに重畳する領域では、保護膜21を介さずに、共通電極CEと第2配向膜ALとが直接積層される。このため、保護膜21の平面形状が格子状となり、保護膜21の非重畳領域NOIができる。保護膜21は、遮光層LSの開口部APには形成されていない。ただし、保護膜21は、共通電極CEの全面を覆って設けられていてもよい。
なお、上述した表示装置1の構成は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、図12に示す金属層TMは、無くてもよい。また、図12では、理解を容易にするためにゲート絶縁膜12の側面12s、層間絶縁膜13の側面13s、容量絶縁膜15の側面15sで形成される複数の段差部を強調して示しているが、各側面12s、13s、15sは、それぞれなだらかなテーパー状に形成されてもよい。
(第1実施形態の第1変形例)
図15は、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、上述した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。
図15に示すように、第1実施形態の第1変形例に係る表示装置1Aでは、上述した第1実施形態に比べてアンダーコート膜11が設けられていない構成が異なる。本実施形態では、走査線GLは、第1透光性基板19の主面の上に設けられる。ゲート絶縁膜12は、走査線GLを覆って、第1透光性基板19の主面の上に設けられる。
ゲート絶縁膜12よりも上側に設けられた層間絶縁膜13、有機絶縁膜14、容量絶縁膜15等の積層構成、各絶縁膜の第1開口部OP1、第2開口部OP2、第3開口部OP3及び第4開口部OP4の構成は上述した第1実施形態と同様であり、繰り返しの説明は省略する。
第1変形例では、画素電極PEは、ゲート絶縁膜12の第1開口部OP1と重なる領域で、第1透光性基板19の主面と直接積層される。これにより、第1変形例では、上述した第1実施形態に比べてアンダーコート膜11が設けられていないので、画素電極PEの中央部と重なる領域での光の透過率が向上し、透光性が向上する。
(第2実施形態)
図16は、第2実施形態に係る表示装置の、画素配列を表す回路図である。図16に示すように、第2実施形態に係る表示装置1Bは、1つの画素列について2つの信号線SLを有する。また、走査線GLは、画素行ごとに設けられる。
1つの画素列について、複数の画素Pixと、複数の走査線GL及び複数の信号線SLとの接続構成について説明する。1つの画素列は、第2方向PYに並んで配列された第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2を有する。第1画素Pix-1は、第1画素電極PE-1及び第1スイッチング素子Tr-1を有する。第2画素Pix-2は、第2画素電極PE-2及び第2スイッチング素子Tr-2を有する。
なお、以下の説明において、第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2を区別して説明する必要がない場合には、単に画素Pixと表す。同様に、第1画素電極PE-1及び第2画素電極PE-2を区別して説明する必要がない場合には、単に画素電極PEと表す。第1スイッチング素子Tr-1及び第2スイッチング素子Tr-2を区別して説明する必要がない場合には、単にスイッチング素子Trと表す。
第1信号線SL-1は、画素列(第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2)の左側に設けられ、第2方向PYに延在する。また、第2信号線SL-2は、画素列(第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2)の右側に設けられ、第2方向PYに延在する。
第1スイッチング素子Tr-1のソース電極SE(図13参照)は第1信号線SL-1に接続され、ゲート電極GE(図13参照)は1行目の走査線GLに接続され、ドレイン電極DE(図13参照)は、第1画素電極PE-1に接続される。
第2スイッチング素子Tr-2のソース電極SE(図13参照)は第2信号線SL-2に接続され、ゲート電極GE(図13参照)は2行目の走査線GLに接続され、ドレイン電極DE(図13参照)は、第2画素電極PE-2に接続される。
このように、第1信号線SL-1は、第1スイッチング素子Tr-1を介して第1画素電極PE-1に電気的に接続される。また、第2信号線SL-2は、第2スイッチング素子Tr-2を介して第2画素電極PE-2に電気的に接続される。
本実施形態では、ゲート駆動回路43(図2参照)は、2つの画素行の走査線GLに同時にゲート駆動信号を供給する。これにより、2つの画素行が同時に選択される。
ソース駆動回路44(図2参照)は、階調信号を第1信号線SL-1、第2信号線SL-2にそれぞれ供給する。これにより、選択された2つの画素行の各画素Pixに同時に階調信号が書き込まれる。ソース駆動回路44(図2参照)は、ゲート駆動信号がオンの期間に、画素列ごと、すなわち、2つの信号線SL(第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2)ごとに順次階調信号を供給する。
このような構成により、第2実施形態では、1つの走査線GLごとに順次選択され、1つの信号線SLごとに書き込みが行われる場合に比べて、画素Pixへの階調信号の書き込み期間を2倍程度長くすることができる。
図17は、第2実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。図17に示すように、第1方向PXで、第1画素電極PE-1及び第2画素電極PE-2は、第1信号線SL-1と第2信号線SL-2との間に配置される。図17では、1つの画素列において、画素電極PEの左側に1本の第1信号線SL-1が配置され、画素電極PEの右側に1本の第2信号線SL-2が配置される。言い換えると、第1方向PXに隣り合う2つの画素列(画素電極PE)の間には2つの信号線SLが束ねて配置され、それぞれ第2方向PYに延在する。束ねて配置された2つの信号線SLのうち、右側の第1信号線SL-1は右側の画素列に接続され、左側の第2信号線SL-2は左側の画素列に接続される。
第1スイッチング素子Tr-1は、1行目の走査線GLと第1信号線SL-1との交差部に設けられる。第1スイッチング素子Tr-1のドレイン電極DEは、コンタクトホールCH1を介して第1画素電極PE-1と電気的に接続される。
第2スイッチング素子Tr-2は、2行目の走査線GLと第2信号線SL-2との交差部に設けられる。第2スイッチング素子Tr-2のドレイン電極DEは、コンタクトホールCH1を介して第2画素電極PE-2と電気的に接続される。
第1スイッチング素子Tr-1は、第1画素電極PE-1の左側に位置し、第2スイッチング素子Tr-2は、第2画素電極PE-2の右側に位置する。つまり、第2スイッチング素子Tr-2は、第1方向PXで第1スイッチング素子Tr-1の反対側に配置される。
本実施形態の表示装置1Bは、さらに補助信号線SLs及び補助走査線GLsを有する。補助信号線SLsは、信号線SLに沿って第2方向PYに延在し、信号線SLと重なる位置に設けられる。より詳細には、補助信号線SLs-1、SLs-2は、第1方向PXで並んで配置されており、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2のそれぞれと重なる位置に設けられる。なお、補助信号線SLsは、平面視において走査線GLと信号線SLとが交差する部分には設けられていない。
補助信号線SLsは、それぞれ第2方向PYの一端側がコンタクトホールCH11で信号線SLと電気的に接続され、第2方向PYの他端側がコンタクトホールCH12で信号線SLと電気的に接続されている。これにより、信号線SLのみの配線抵抗に比べて、信号線SL及び補助信号線SLsで構成される配線抵抗が下がる。これにより、信号線SLに供給された階調信号の遅延が抑制される。
補助走査線GLsは、走査線GLに沿って第1方向PXに延在し、走査線GLと重なる位置に設けられる。なお、補助走査線GLs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。
補助走査線GLsは、それぞれ第1方向PXの一端側がコンタクトホールCH13で走査線GLと電気的に接続され、第1方向PXの他端側がコンタクトホールCH14で走査線GLと電気的に接続されている。これにより、走査線GLのみの配線抵抗に比べて、走査線GL及び補助走査線GLsで構成される配線抵抗が下がる。これにより、走査線GLに供給されたゲート駆動信号の遅延が抑制される。
図18は、図17のXVIII-XVIII’断面図である。なお、図18に示す各絶縁膜、各開口部、保持容量電極IO、金属層TM、画素電極PEの積層構成は、上述した第1実施形態(図12参照)と同様であり、繰り返しの説明は省略する。
図18左側に示すように、補助信号線SLs-1、SLs-2は、アンダーコート膜11の上に設けられる。補助信号線SLsは、走査線GLと同層に設けられ、同じ材料で形成される。ゲート絶縁膜12は、補助信号線SLs-1、SLs-2を覆って、アンダーコート膜11の上に設けられる。第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2は、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。層間絶縁膜13は、第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2を覆って、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。有機絶縁膜14、保持容量電極IO、金属層TM及び容量絶縁膜15は、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2及び補助信号線SLs-1、SLs-2と重なる領域に設けられる。
図18右側に示すように、走査線GLは、アンダーコート膜11の上に設けられる。ゲート絶縁膜12は、走査線GLを覆って、アンダーコート膜11の上に設けられる。補助走査線GLsは、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。補助走査線GLsは、信号線SLと同層に設けられ、同じ材料で形成される。層間絶縁膜13は、補助走査線GLsを覆って、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。有機絶縁膜14、保持容量電極IO、金属層TM及び容量絶縁膜15は、走査線GL及び補助走査線GLsと重なる領域に設けられる。
第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2に重なる領域の遮光層LSの幅W1aは、走査線GLに重なる領域の遮光層LSの幅W1よりも大きい。また、第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2に重なる領域の遮光層LSの幅W1aは、容量絶縁膜15の幅W2aよりも小さい。また、第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2に重なる領域の遮光層LSの幅W1aは、ゲート絶縁膜12の幅、及び、層間絶縁膜13の幅よりも小さい。
また、補助信号線SLs及び補助走査線GLsの構成は、適宜変更することができる。補助信号線SLs及び補助走査線GLsの一方が設けられていなくてもよい。また、第2実施形態に示す補助信号線SLs及び補助走査線GLsは、上述した第1実施形態及び第1変形例に適用してもよい。
(第2実施形態の第2変形例)
図19は、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置を模式的に示す断面図である。図19に示すように、第2実施形態の第2変形例に係る表示装置1Cでは、上述した第2実施形態に比べて補助信号線SLs-1、SLs-2及び補助走査線GLsが設けられていない構成が異なる。すなわち、第1信号線SL-1及び第2信号線SL-2は、それぞれ単層の配線として構成される。また、走査線GLは、単層の配線として構成される。
第2実施形態及び第2変形例の構成は、上述した第1変形例と組み合わせることができる。すなわち、図18、図19において、アンダーコート膜11がなくてもよい。
(第3実施形態)
図20は、第3実施形態に係る表示装置の、画素配列を表す回路図である。図20に示すように、第3実施形態に係る表示装置1Dは、1つの画素列について4つの信号線SLを有する。また、走査線GLは、画素行ごとに設けられる。
ここで、1つの画素列について、複数の画素Pixと、複数の走査線GL及び複数の信号線SLとの接続構成について説明する。1つの画素列は、第2方向PYに並んで配列された第1画素Pix-1、第2画素Pix-2、第3画素Pix-3及び第4画素Pix-4を有する。第1画素Pix-1は、第1画素電極PE-1及び第1スイッチング素子Tr-1を有する。第2画素Pix-2は、第2画素電極PE-2及び第2スイッチング素子Tr-2を有する。第3画素Pix-3は、第3画素電極PE-3及び第3スイッチング素子Tr-3を有する。第4画素Pix-4は、第4画素電極PE-4及び第4スイッチング素子Tr-4を有する。
第1画素電極PE-1、第2画素電極PE-2、第3画素電極PE-3及び第4画素電極PE-4は、この順で第2方向PYに並んで配置される。第1スイッチング素子Tr-1は、第1画素電極PE-1に電気的に接続される。第2スイッチング素子Tr-2は、第2画素電極PE-2に電気的に接続される。第3スイッチング素子Tr-3は、第3画素電極PE-3に電気的に接続される。第4スイッチング素子Tr-4は、第4画素電極PE-4に電気的に接続される。
1つの画素列について4つの信号線SLが設けられる。第1信号線SL-1及び第3信号線SL-3は、画素列(第1画素Pix-1、第2画素Pix-2、第3画素Pix-3及び第4画素Pix-4)の左側に設けられ、それぞれ第2方向PYに延在する。また、第2信号線SL-2及び第4信号線SL-4は、画素列(第1画素Pix-1、第2画素Pix-2、第3画素Pix-3及び第4画素Pix-4)の右側に設けられ、それぞれ第2方向PYに延在する。
第1信号線SL-1は、第1スイッチング素子Tr-1を介して第1画素電極PE-1に電気的に接続される。第2信号線SL-2は、第2スイッチング素子Tr-2を介して第2画素電極PE-2に電気的に接続される。第3信号線SL-3は、第3スイッチング素子Tr-3を介して第3画素電極PE-3に電気的に接続される。第4信号線SL-4は、第4スイッチング素子Tr-4を介して第4画素電極PE-4に電気的に接続される。
なお、第1信号線SL-1と第3信号線SL-3とは、交差部SLxにより第1方向PXでの順番が入れ替えられる。つまり、第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2に対応する位置では、第1方向PXで第3信号線SL-3、第1信号線SL-1の順に並んで設けられる。また、第3画素Pix-3及び第4画素Pix-4に対応する位置では、第1方向PXで第1信号線SL-1、第3信号線SL-3の順に並んで設けられる。
同様に、第2信号線SL-2と第4信号線SL-4とは、交差部SLxにより第1方向PXでの順番が入れ替えられる。つまり、第1画素Pix-1及び第2画素Pix-2に対応する位置では、第1方向PXで第2信号線SL-2、第4信号線SL-4の順に並んで設けられる。また、第3画素Pix-3及び第4画素Pix-4に対応する位置では、第1方向PXで第4信号線SL-4、第2信号線SL-2の順に並んで設けられる。
また、交差部SLxを設ける位置については、図20に限らない。例えば、第3スイッチング素子Tr-3の直前に第1信号線SL-1と第3信号線SL-3の交差部SLxを設ける構造は図20と同様であるが、第2信号線SL-2と第4信号線SL-4の交差部SLxについても第4スイッチング素子Tr―4の直前に設ける構造であってもよい。この場合、第2信号線SL-2と第4信号線SL-4の交差部SLxと、第1信号線SL-1と第3信号線SL-3の交差部SLxは図20と異なり第1方向PXに隣り合うものではなく、1行ずれて設けられることになる。
これにより、1つの画素列に複数の信号線SLが設けられている構成であっても、スイッチング素子Trと、これに対応する信号線SLとの配置関係及び接続構成について、複数の画素Pix間で同様の構成とすることができる。例えば、1行目の走査線GLに接続される第1スイッチング素子Tr-1は、3行目の走査線GLに接続される第3スイッチング素子Tr-3と、同様の配置関係及び接続構成を有する。2行目の走査線GLに接続される第2スイッチング素子Tr-2は、4行目の走査線GLに接続される第4スイッチング素子Tr-4と、同様の配置関係及び接続構成を有する。
本実施形態では、ゲート駆動回路43(図2参照)は、4つの画素行の走査線GLに同時にゲート駆動信号を供給する。これにより、4つの画素行が同時に選択される。
ソース駆動回路44(図2参照)は、階調信号を第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4にそれぞれ供給する。これにより、選択された4つの画素行の各画素Pixに同時に階調信号が書き込まれる。ソース駆動回路44(図2参照)は、ゲート駆動信号がオンの期間に、画素列ごと、すなわち、4つの信号線SL(第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4)ごとに順次階調信号を供給する。
このような構成により、第3実施形態では、1つの走査線GLごとに順次選択され、1つの信号線SLごとに書き込みが行われる場合に比べて、画素Pixへの階調信号の書き込み期間を4倍程度長くすることができる。
図21は、第3実施形態に係る画素の、走査線、信号線、スイッチング素子及び各絶縁膜を示す平面図である。図21は、図20における第1画素Pix-1を拡大して示す。図21に示すように、第1方向PXで、画素電極PEは、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4のうち、2つの信号線SL(第1信号線SL-1及び第3信号線SL-3)と、他の2つの信号線SL(第2信号線SL-2及び第4信号線SL-4)との間に配置される。
図21では、1つの画素列において、画素電極PEの左側に2本の信号線SL(第1信号線SL-1及び第3信号線SL-3)配置され、画素電極PEの右側に2本の信号線SL(第2信号線SL-2及び第4信号線SL-4)が配置される。言い換えると、第1方向PXに隣り合う2つの画素列の間には4つの信号線SLが束ねて配置され、それぞれ第2方向PYに延在する。4つの信号線SLは、第1方向PXに隣り合う画素電極PEの間に設けられる。束ねて配置された4つの信号線SLのうち、右側の2本(第1信号線SL-1及び第3信号線SL-3)は右側の画素列に接続され、左側の2本(第2信号線SL-2及び第4信号線SL-4)は左側の画素列に接続される。
本実施形態においても、表示装置1Dは、補助信号線SLs及び補助走査線GLsを有する。補助信号線SLs-1、SLs-2、SLs-3、SLs-4は、それぞれ第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4に沿って第2方向PYに延在し、信号線SLと重なる位置に設けられる。補助走査線GLsは、走査線GLに沿って第1方向PXに延在し、走査線GLと重なる位置に設けられる。
図22は、図21のXXII-XXII’断面図である。図22左側に示すように、補助信号線SLs-1、SLs-2、SLs-3、SLs-4は、アンダーコート膜11の上に設けられる。ゲート絶縁膜12は、補助信号線SLs-1、SLs-2、SLs-3、SLs-4を覆って、アンダーコート膜11の上に設けられる。第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4は、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。層間絶縁膜13は、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4を覆って、ゲート絶縁膜12の上に設けられる。有機絶縁膜14、保持容量電極IO、金属層TM及び容量絶縁膜15は、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3、第4信号線SL-4、及び、補助信号線SLs-1、SLs-2、SLs-3、SLs-4と重なる領域に設けられる。
第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4に重なる領域の遮光層LSの幅W1bは、走査線GLに重なる領域の遮光層LSの幅W1よりも大きい。また、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4に重なる領域の遮光層LSの幅W1bは、容量絶縁膜15の幅W2bよりも小さい。
図示は省略するが、本実施形態においても、第2実施形態の第2変形例(図19参照)と同様に、補助信号線SLs-1、SLs-2、SLs-3、SLs-4及び補助走査線GLsが設けられていなくてもよい。すなわち、第1信号線SL-1、第2信号線SL-2、第3信号線SL-3及び第4信号線SL-4は、それぞれ単層の配線として構成されてもよい。また、走査線GLは、単層の配線として構成されてもよい。
第3実施形態の構成は、上述した第1変形例と組み合わせることができる。すなわち、図22において、アンダーコート膜11がなくてもよい。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明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、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。
1、1A、1B、1C、1D 表示装置
2 表示パネル
3 光源
4 駆動回路
10 アレイ基板
11 アンダーコート膜
12 ゲート絶縁膜
12s、13s、14s、15s 側面
13 層間絶縁膜
14 有機絶縁膜
15 容量絶縁膜
19 第1透光性基板
20 対向基板
29 第2透光性基板
31 発光部
50 液晶層
CE 共通電極
DE ドレイン電極
GE ゲート電極
GL 走査線
IO 保持容量電極
LC 高分子分散型液晶
LS 遮光層
OP1 第1開口部
OP2 第2開口部
OP3 第3開口部
OP4 第4開口部
PE 画素電極
Pix 画素
SC 半導体層
SE ソース電極
SL 信号線
TM 金属層
Tr スイッチング素子

Claims (8)

  1. 第1透光性基板と、
    前記第1透光性基板と対向する第2透光性基板と、
    前記第1透光性基板と前記第2透光性基板との間に配置され、高分子分散型液晶を含む液晶層と、
    前記第1透光性基板に設けられ、第1方向に沿って延在する複数の走査線と、
    前記第1方向と交差する第2方向に延在する複数の信号線と、
    前記走査線及び前記信号線に接続されたスイッチング素子と、
    前記走査線と前記信号線とで囲まれた領域に設けられた画素電極と、
    前記第1透光性基板の主面を覆って設けられたアンダーコート膜と、
    前記スイッチング素子のゲート電極と半導体層との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、
    前記ゲート絶縁膜は、前記画素電極と重なる領域に第1開口部を有し、
    前記画素電極は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部と重なる領域で、前記アンダーコート膜と直接積層される
    表示装置。
  2. 第1透光性基板と、
    前記第1透光性基板と対向する第2透光性基板と、
    前記第1透光性基板と前記第2透光性基板との間に配置され、高分子分散型液晶を含む液晶層と、
    前記第1透光性基板に設けられ、第1方向に沿って延在する複数の走査線と、
    前記第1方向と交差する第2方向に延在する複数の信号線と、
    前記走査線及び前記信号線に接続されたスイッチング素子と、
    前記走査線と前記信号線とで囲まれた領域に設けられた画素電極と、
    前記スイッチング素子のゲート電極と半導体層との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、
    前記ゲート絶縁膜は、前記画素電極と重なる領域に第1開口部を有し、
    前記画素電極は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部と重なる領域で、前記第1透光性基板の主面と直接積層される
    表示装置。
  3. 前記スイッチング素子のソース電極及びドレイン電極を覆って設けられた層間絶縁膜を有し、
    前記層間絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部及び前記画素電極と重なる領域に第2開口部を有する
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 平面視で、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部の側面は、前記層間絶縁膜の前記第2開口部の側面よりも内側に位置する
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記走査線及び前記信号線に沿って前記走査線及び前記信号線の上方を覆う格子状の有機絶縁膜と、
    前記有機絶縁膜を覆うとともに、平面視で、前記画素電極の少なくとも一部と重なる透光性電極と、
    前記透光性電極と前記画素電極との間に設けられた容量絶縁膜と、を有し、
    前記容量絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部、前記層間絶縁膜の前記第2開口部及び前記画素電極と重なる領域に第3開口部を有する
    請求項3に記載の表示装置。
  6. 平面視で、前記ゲート絶縁膜の前記第1開口部の側面は、前記層間絶縁膜の前記第2開口部の側面よりも内側に位置し、
    前記層間絶縁膜の前記第2開口部の側面は、前記容量絶縁膜の前記第3開口部の側面よりも内側に位置する
    請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記第2透光性基板の前記第1透光性基板と対向する面に設けられ、平面視で前記走査線及び前記信号線に沿って前記走査線及び前記信号線の上方を覆う格子状の遮光層を有し、
    前記遮光層のうち前記走査線の上方を覆う部分の前記第2方向での幅は、前記ゲート絶縁膜の前記第2方向での幅よりも小さい
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  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、
    2つの前記信号線は、前記ゲート絶縁膜の上に設けられる
    請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
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