JP6550912B2 - 液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両のフロントガラスなどに液晶表示装置からの表示光を投射して虚像（表示像）の表示を行うヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が知られている。ヘッドアップディスプレイでは、バックライトからの照明光が液晶表示装置を透過した表示光を反射鏡で反射させ、この反射光をフロントガラスなどに投射する。これにより、運転者がフロントガラスに表示された虚像を視認でき、また、運転者が運転状態からほとんど視野を動かすことなく情報を読み取ることができる。

ヘッドアップディスプレイでは、その構造上、太陽光等の車両外部からの光（外光）が、ヘッドアップディスプレイに用いられる液晶表示装置に照射される。この場合、液晶表示装置の表示面で反射した外光に起因して、表示されるべきでない不要な像がフロントガラスに映し出される。これにより、液晶表示装置の表示特性が劣化してしまう。

また、液晶表示装置は、画素に含まれるトランジスタを備える。このトランジスタの半導体層にバックライトからの照明光が入射すると、光リーク電流が発生し、表示画像にフリッカ、表示ムラ、又は焼き付きなどが発生し、液晶表示装置の画質が劣化してしまう。

特開２００８−１５２１５８号公報

本発明は、スイッチング素子による光リーク電流を低減することで、画質を向上させることが可能な液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供する。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、それぞれが光源からの光を斜めから受けるように配置され、対向配置された第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟まれた液晶層と、前記第１基板に設けられ、第１方向に延在するゲート電極を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子の上方に第１絶縁層を介して設けられ、前記第１方向に延在する第１遮光膜と、前記第１遮光膜の上方に第２絶縁層を介して設けられた画素電極と、前記第２基板かつ隣接する画素の境界領域に設けられ、前記スイッチング素子の上方に設けられ、前記第１方向に延在する第２遮光膜とを具備する。前記第１方向に直交する第２方向における前記第１遮光膜の幅は、前記第２方向における前記ゲート電極の幅より狭い。前記第２方向における前記第１遮光膜の両側の端は、前記第２方向における前記ゲート電極の両側の端より内側に配置される。

本発明の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置は、前記一態様に係る液晶表示装置と、前記光源と、前記液晶表示装置を透過した光を表示部材に投射する反射部材とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング素子による光リーク電流を低減することで、画質を向上させることが可能な液晶表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の断面図。 液晶表示装置に入射する外光を説明する図。 実施形態に係る液晶表示装置の平面図。 実施形態に係る液晶表示装置の断面図。 液晶表示装置の表示領域の概略図。 画素アレイの回路図。 第１実施例に係る液晶表示装置の平面図。 図７のＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置の断面図。 図７のＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置の断面図。 第１実施例に係る液晶表示装置に入射する光を説明する図。 第１実施例に係る液晶表示装置に入射する光を説明する図。 第２実施例に係る液晶表示装置の平面図。 図１２のＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置の断面図。 図１２のＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置の断面図。 第２実施例に係る液晶表示装置に入射する光を説明する図。 遮光膜、ソース電極、及びブラックマスクの条件を説明する模式図。 液晶表示装置における入射角と屈折角との関係を示す図。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［１］ヘッドアップディスプレイ装置の構成
図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０の断面図である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、光源部１１、液晶表示装置１２、反射部材１３、ケース１４、及び表示部材１５を備える。

光源部１１は、例えば面形状を持つ光源（面光源）から構成され、液晶表示装置１２に照明光を供給する。光源部１１は、基板２０、発光素子２１、ヒートシンク（熱吸収板）２２、支持部材２３、光源光学系２４、及び支持部材（レンズホルダー）２５を備える。基板２０上には、１個又は複数個の発光素子２１が設けられる。発光素子２１としては、例えば白色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられる。基板２０は、発光素子２１に電源を供給するための配線が設けられた回路基板から構成される。基板２０の底面には、光源部１１の熱を吸収又は放射するためのヒートシンク２２が設けられる。

基板２０の上方には、光源光学系２４が設けられる。光源光学系２４は、例えば、平凸レンズＬ１、及び凸レンズ（両凸レンズ）Ｌ２から構成される。平凸レンズＬ１は、基板２０上に設けられた支持部材２３によって支持され、凸レンズＬ２は、ヒートシンク２２上に設けられた支持部材２５によって支持される。光源光学系２４は、発光素子２１からの照明光を集光して一定方向に出射する。光源光学系２４から液晶表示装置１２側へ出射される照明光は、面光源となる。

光源部１１の光路上には、液晶表示装置１２が設けられる。液晶表示装置１２は、ケース１４に設けられた支持部材１４ｂによって支持される。液晶表示装置１２は、光源部１１からの照明光を透過して光変調を行う。そして、液晶表示装置１２は、車速等の運転情報を示す画像を表示する。

反射部材（反射鏡）１３は、平面鏡、又は凹面鏡などから構成される。反射部材１３は、液晶表示装置１２からの表示光を表示部材１５に向けて反射する。反射部材１３として凹面鏡を用いた場合、凹面鏡は、液晶表示装置１２からの表示光を所定の拡大率で拡大することが可能である。

表示部材１５は、液晶表示装置１２からの表示光を投射するために使用され、表示光を運転者１６へ反射することで、表示光を虚像１７として表示させる。虚像１７として運転者１６に視認される情報としては、車速、エンジン回転数、走行距離、ナビゲーション情報、及び外気温などが挙げられる。

表示部材１５は、例えば車両のフロントガラスである。また、表示部材１５は、ヘッドアップディスプレイ装置１０専用に設けられた半透明なスクリーン（コンバイナー）であっても良い。コンバイナーは、例えば、車両のダッシュボード上に配置されたり、運転者１６の前方に配置されたルームミラーに装着されたり、フロントガラスの上部に設置されたサンバイザーに装着されて使用される。コンバイナーは、例えば、曲面を有する板状の合成樹脂製の基材からなり、その基材の表面には酸化チタン、酸化シリコンなどからなる蒸着膜が施され、この蒸着膜によって半透過の機能を備える。

ケース１４は、光源部１１、液晶表示装置１２、及び反射部材１３を収容する。ケース１４は、反射部材１３によって反射された表示光が通過する開口部１４ａを有する。開口部１４ａに替えて、透光性部材を用いても良い。ケース１４は、例えば、ダッシュボード内に収容される。

図１に示すように、光源部１１から出射された照明光は、液晶表示装置１２を透過するとともに光変調される。液晶表示装置１２を透過した表示光は、反射部材１３によって反射され、表示部材１５に投射される。この表示部材１５への表示光の投射によって得られる虚像（表示像）１７が運転者１６に視認される。これにより、運転者１６は、運転席の正面前方に表示される虚像１７を風景と重畳させて視認することができる。

一方で、外光の一部は、表示部材１５を透過して反射部材１３によって反射され、液晶表示装置１２に照射される。外光とは、表示部材１５の外側（液晶表示装置１２が配置される側と反対側）から入射する種々の光であり、例えば太陽光等の外部からの光である。この時、液晶表示装置１２の表示面（画面）と光源部１１の主面（照明光が出射する面）とがほぼ平行、すなわち、外光の光軸と液晶表示装置１２の表示面とがほぼ垂直である場合、液晶表示装置１２により反射された光は、外光と逆の光路を辿り、表示部材１５に投射される。このため、本来、表示されるべきでない不要な像が発生し、運転者１６が視認する表示像の表示品質が低下する。

ここで、液晶表示装置１２の表示面は、光源部１１の主面に対して所定のチルト角θ_０だけ傾いている。換言すると、液晶表示装置１２の表示面の垂線は、光源部１１の光路（又は外光の光路）に対して所定のチルト角θ_０だけ傾いている。チルト角θ_０は、０°より大きく４５°以下であり、具体的には、１０°以上３０°以下である。これにより、図２に示すように、外光が液晶表示装置１２によって反射された反射光は、液晶表示装置１２の表示光と同じ方向には反射されず、光源部１１の光路に対して角度２θ_０の方向に反射される。この結果、液晶表示装置１２の反射光に起因して表示特性が劣化するのを抑制できる。

［２］液晶表示装置１２の構成
次に、液晶表示装置１２の構成について説明する。図３は、本実施形態に係る液晶表示装置１２の平面図である。図４は、本実施形態に係る液晶表示装置１２の断面図である。

液晶表示装置１２は、ＴＦＴ及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板３１と、カラーフィルター及び共通電極等が形成されかつＴＦＴ基板３１に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）３２と、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間に挟持された液晶層３３とを備える。ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。ＴＦＴ基板３１は、光源部１１側に配置され、光源部１１からの照明光は、ＴＦＴ基板３１側から液晶層３３に入射する。液晶表示装置１２の２つの主面のうち光源部１１と反対側の主面が、液晶表示装置１２の表示面である。

液晶層３３は、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間を貼り合わせるシール材３４によって封入された液晶材料により構成される。シール材３４によって囲まれた領域が、液晶表示装置１２の表示領域ＶＡである。液晶材料は、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。液晶モードとしては、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、及びホモジニアスモードなど種々の液晶モードを用いることができる。シール材３４は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板３１又はＣＦ基板３２に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

ＴＦＴ基板３１上かつＣＦ基板３２の角に対向する領域には、両基板間を導通するための導通端子３７が設けられる。この導通端子３７により、ＴＦＴ基板３１とＣＦ基板３２とを電気的に接続することができる。

円偏光板３５、３６は、ＴＦＴ基板３１及びＣＦ基板３２を挟むように設けられる。円偏光板３５、３６の各々は、位相差板（１／４波長板）と、偏光板（直線偏光子）とを備える。

偏光板は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板は、ランダムな方向の振動面を有する光のうち、透過軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を透過し、吸収軸に平行な振動面を有する直線偏光（直線偏光した光成分）を吸収する。２つの偏光板は、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。

位相差板は、屈折率異方性を有しており、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する遅相軸及び進相軸を有する。位相差板は、遅相軸と進相軸とをそれぞれ透過する所定波長の光の間に所定のリタデーション（λを透過する光の波長としたとき、λ／４の位相差）を与える機能を有している。位相差板の遅相軸は、偏光板の透過軸に対して概略４５°の角度をなすように設定される。

なお、前述した偏光板及び位相差板を規定する角度は、所望の動作を実現可能な誤差、及び製造工程に起因する誤差を含むものとする。例えば、前述した概略４５°は、４５°±５°の範囲を含むものとする。例えば、前述した直交は、９０°±５°の範囲を含むものとする。

図５は、液晶表示装置１２の表示領域ＶＡの概略図である。表示領域ＶＡには、それぞれがロウ方向（Ｘ方向）に延びる複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向（Ｙ方向）に延びる複数の信号線ＳＬとが配設される。隣接する２本の走査線ＧＬと、隣接する２本の信号線ＳＬとに囲まれた領域が画素領域である。

図６は、画素アレイの回路図である。液晶表示装置１２は、複数の画素４０がマトリクス状に配列された画素アレイを備える。図６では、４つの画素４０を抽出して示している。

画素４０は、スイッチング素子４１、液晶容量（液晶素子）Ｃｌｃ、及び蓄積容量Ｃｓを備える。スイッチング素子４１としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。

ＴＦＴ４１のソースは、信号線ＳＬに電気的に接続される。ＴＦＴ４１のゲートは、走査線ＧＬに電気的に接続される。ＴＦＴ４１のドレインは、液晶容量Ｃｌｃに電気的に接続される。液晶素子としての液晶容量Ｃｌｃは、画素電極と、共通電極と、これらに挟まれた液晶層とにより構成される。

蓄積容量Ｃｓは、液晶容量Ｃｌｃに並列接続される。蓄積容量Ｃｓは、画素電極に生じる電位変動を抑制すると共に、画素電極に印加された駆動電圧を次の信号に対応する駆動電圧が印加されるまでの間保持する機能を有する。蓄積容量Ｃｓは、画素電極と、蓄積電極と、これらに挟まれた絶縁層とにより構成される。共通電極及び蓄積電極には、共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。

液晶表示装置１２は、走査ドライバ４２、信号ドライバ４３、及び共通電圧供給回路４４などを備える。

走査ドライバ４２は、複数の走査線ＧＬに接続される。走査ドライバ４２は、制御回路（図示せず）から送られる垂直制御信号に基づいて、画素に含まれるスイッチング素子をオン／オフするための走査信号を画素アレイに送る。

信号ドライバ４３は、複数の信号線ＳＬに接続される。信号ドライバ４３は、制御回路から水平制御信号、及び画像データを受ける。信号ドライバ４３は、水平制御信号に基づいて、画像データに対応する階調信号（駆動電圧）を画素アレイに送る。

共通電圧供給回路４４は、共通電圧Ｖｃｏｍを生成してこれを画素アレイに供給する。例えば、液晶表示装置１２では、液晶を挟む画素電極及び共通電極間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動（交流駆動）が行われる。この場合、共通電圧Ｖｃｏｍと駆動電圧との極性は、所定期間ごとに反転される。

［３］第１実施例
次に、液晶表示装置１２のより詳細な構成について説明する。図７は、第１実施例に係る液晶表示装置１２の平面図である。図８は、図７のＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置１２の断面図である。図９は、図７のＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置１２の断面図である。なお、図７は、ＴＦＴ４１とその周辺を抽出した平面図である。ＴＦＴ４１は、図５において、隣接する２本のソース線ＳＬの間かつ走査線ＧＬ上に配置される。

ＴＦＴ基板３１の液晶層３３側には、ＴＦＴ４１のゲート電極として機能する走査線ＧＬが設けられる。本明細書では、走査線をゲート電極と呼ぶ場合もある。ゲート電極ＧＬ上には、ＴＦＴ４１のゲート絶縁膜として機能する絶縁層５０が設けられる。

絶縁層５０上には、半導体層（例えばアモルファスシリコン層）５１が設けられる。半導体層５１上には、部分的に保護膜５２が設けられる。保護膜５２は、半導体層５１上に形成される電極を加工する際に半導体層５１を保護する機能を有する。保護膜５２は、半導体層５１の中央からＸ方向両側に延び、後述するソース電極及びドレイン電極の間隔を覆うように形成される。

半導体層５１上及び保護膜５２上には、Ｙ方向に互いに離間して、ソース電極５３及びドレイン電極５４が設けられる。ソース電極５３及びドレイン電極５４は、半導体層５１に接するように設けられる。ゲート電極ＧＬ、ゲート絶縁膜（絶縁層５０）、半導体層５１、ソース電極５３、及びドレイン電極５４は、ＴＦＴ４１を構成する。

絶縁層５０上には、ソース電極５３とソース線ＳＬとを電気的に接続する接続電極５６が設けられる。ソース線ＳＬは、Ｙ方向に延びるようにして絶縁層５０上に設けられる。

絶縁層５０上には、ドレイン電極５４からＹ方向に延びる接続電極５５が設けられる。ドレイン電極５４上かつ接続電極５５上には、Ｙ方向に延びる接続電極５７が設けられる。接続電極５５及び接続電極５７は、ドレイン電極５４と画素電極とを電気的に接続するためのものであり、接続電極５７は、コンタクト（図示せず）を介して画素電極に電気的に接続される。

ＴＦＴ４１及びこれに接続される各種電極上には、絶縁層５８が設けられる。絶縁層５８上には、蓄積容量Ｃｓを構成する蓄積電極５９が設けられる。蓄積電極５９は、平面視において、少なくとも画素電極と部分的に重なるように形成される。ＴＦＴ４１を動作させるための電圧に起因して液晶層に不要な電界が印加されるのを抑制するという観点から、共通電圧Ｖｃｏｍが印加される蓄積電極５９は、ＴＦＴ４１を覆うように形成するのが望ましい。本実施形態では、蓄積電極５９は、表示領域ＶＡ全体に平面状に形成されると共に、画素電極とドレイン電極とを電気的に接続するコンタクトを通過させるための複数の開口部（図示せず）を有するように形成される。すなわち、図７の平面図で抽出した領域には、全面に蓄積電極５９が形成される。

蓄積電極５９のうち画素電極と重なる部分は、画素電極と共に蓄積容量Ｃｓを構成する。蓄積電極５９のうちゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極と重なる部分は、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極が画素電極と容量結合するのを抑制する機能を有する。これにより、ＴＦＴ４１の動作時に、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極の電圧が変化した場合でも、液晶層３３に印加される電界が変動するのを抑制できる。

蓄積電極５９上には、ＴＦＴ４１を遮光するための遮光膜６０が設けられる。遮光膜６０は、ゲート電極ＧＬに沿って、Ｘ方向に延びるように形成される。第１実施例では、遮光膜６０の幅（Ｙ方向の長さ）は、ゲート電極ＧＬの幅より広い。これにより、遮光膜６０は、ＴＦＴ４１（ゲート電極ＧＬ、半導体層５１、ソース電極５３、及びドレイン電極５４）を覆うことができる。

蓄積電極５９及び遮光膜６０上には、絶縁層６１が設けられる。絶縁層６１上には、各画素に対応して画素電極６２が設けられる。画素電極６２は、図６の画素領域と概略同じ平面形状を有する。前述したように、画素電極６２は、コンタクトを介して接続電極５７に電気的に接続される。

画素電極６２上には、配向膜６３が設けられる。配向膜６３は、液晶層３３の配向を制御する。

ＣＦ基板３２の液晶層３３側には、カラーフィルター６４が設けられる。カラーフィルター６４は、複数の着色フィルター（着色部材）を備え、具体的には、複数の赤フィルター、複数の緑フィルター、及び複数の青フィルターを備える。一般的なカラーフィルターは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ４１及び画素電極６２は、サブピクセルごとに設けられる。以下の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。

ＣＦ基板３２上かつ、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれ隣接する画素領域の境界部分には、遮光用のブラックマスク（遮光膜、ブラックマトリクス）６５が設けられる。ブラックマスク６５は、網目状に形成され、図５の画素領域以外を概略覆うように形成される。ブラックマスク６５は、着色部材間の不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。

カラーフィルター６４上には、共通電極６６が設けられる。共通電極６６は、表示領域ＶＡ全体に平面状に形成される。共通電極６６上には、配向膜６７が設けられる。配向膜６７は、液晶層３３の配向を制御する。

接続電極５６、接続電極５７、蓄積電極５９、画素電極６２、及び共通電極６６は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。保護膜５２、及び絶縁層５０、５８、６１としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。遮光膜６０としては、導電材料が用いられ、例えば、クロム（Ｃｒ）、及びモリブデン（Ｍｏ）のいずれか又はこれらの１種類以上を含む合金、又は酸化クロムなどが用いられる。ブラックマスク６５としては、酸化クロム、及びクロム（Ｃｒ）が順に積層された積層膜、又は黒色樹脂などが用いられる。ソース電極５３、ドレイン電極５４、接続電極５５、ゲート電極ＧＬ、及び信号線ＳＬとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれか、又はこれらの１種類以上を含む合金が用いられる。なお、ソース電極５３、ドレイン電極５４、接続電極５５、ゲート電極ＧＬ、及び信号線ＳＬは、光学濃度（ＯＤ：optical density）の値が大きい導電材料を用いることが望ましい。

上記のように構成された第１実施例に係る液晶表示装置１２において、遮光膜６０は、ＴＦＴ４１を覆っている。遮光膜６０の幅（Ｙ方向の長さ）は、ゲート電極ＧＬの幅より広い。また、ソース電極５３の端からドレイン電極５４の端までの距離は、遮光膜６０の幅より短い。なお、ゲート電極ＧＬ、遮光膜６０、半導体層５１、保護膜５２、及びブラックマスク６５のＹ方向における中心は同じに設定される。実際には、位置関係において製造工程時の誤差が発生するが、この誤差による差異は、本実施形態に含まれる。図８及び図９には、ゲート電極ＧＬの端を通る垂線Ｃ１、遮光膜６０の端を通る垂線Ｃ２、及びソース電極５３の端を通る垂線Ｃ３を図示している。垂線Ｃ１は、垂線Ｃ２より内側に配置される。垂線Ｃ３は、垂線Ｃ１、Ｃ２より内側に配置される。

図１０に示すように、光源部１１からの照明光は、入射角θ_０で液晶表示装置１２にＴＦＴ基板３１側から入射する。液晶表示装置１２の屈折角θ_１とする。ブラックマスク６５で反射された照明光は、遮光膜６０で遮光され、ＴＦＴ４１（特に半導体層５１）に入射されない。また、遮光膜６０で反射された照明光は、反射を繰り返して減衰するため、ほとんど半導体層５１に入射されない。

外光は、入射角θ_０で液晶表示装置１２にＣＦ基板３２側から入射する。接続電極５５で反射された外光は、反射を繰り返して減衰するため、ほとんど半導体層５１に入射されない。また、図１１に示すように、ゲート電極ＧＬで反射された外光は、反射を繰り返して減衰するため、ほとんど半導体層５１に入射されない。

このように、入射角θ_０で液晶表示装置１２に光が入射する場合において、ＴＦＴ４１（特に半導体層５１）に入射する光強度を低減できる。これにより、ＴＦＴ４１の光リーク電流を低減できる。

［４］第２実施例
次に、第２実施例に係る液晶表示装置１２のより詳細な構成について説明する。図１２は、第２実施例に係る液晶表示装置１２の平面図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ´線に沿った液晶表示装置１２の断面図である。図１４は、図１２のＢ−Ｂ´線に沿った液晶表示装置１２の断面図である。

第２実施例では、遮光膜６０の幅は、ゲート電極ＧＬの幅より狭い。ソース電極５３及びドレイン電極５４の両端間の長さは、ゲート電極ＧＬの幅より狭い。ブラックマスク６５の幅は、ゲート電極ＧＬの幅より狭い。

図１３及び図１４には、ゲート電極ＧＬの端を通る垂線Ｃ１、遮光膜６０の端を通る垂線Ｃ２、及びソース電極５３の端を通る垂線Ｃ３を図示している。垂線Ｃ２は、垂線Ｃ１より内側に配置される。垂線Ｃ３は、垂線Ｃ１、Ｃ２より内側に配置される。

図１５に示すように、光源部１１からの照明光は、入射角θ_０で液晶表示装置１２にＴＦＴ基板３１側から入射する。液晶表示装置１２の屈折角θ_１とする。ゲート電極ＧＬの端付近を通る照明光は、遮光膜６０によって反射されない。これにより、ＴＦＴ４１（特に半導体層５１）に入射する照明光をより低減できる。

図１６は、遮光膜６０、ソース電極５３、及びブラックマスク６５の条件を説明する模式図である。

距離ｄ_１は、ゲート電極ＧＬとソース電極５３との距離である。距離ｄ_１は、絶縁層５０及び半導体層５１の厚さの合計である。絶縁層５０の厚さが半導体層５１の厚さより十分厚いため、距離ｄ_１は、絶縁層５０の厚さと近似できる（ｄ_１≒絶縁層５０の厚さ）。

距離ｄ_２は、ソース電極５３と遮光膜６０との距離である。距離ｄ_２は、絶縁層５８及び蓄積電極５９の厚さの合計である。絶縁層５８の厚さが蓄積電極５９の厚さより十分厚いため、距離ｄ_２は、絶縁層５８の厚さと近似できる（ｄ_２≒絶縁層５８の厚さ）。

距離ｄ_３は、遮光膜６０とブラックマスク６５との距離である。距離ｄ_３は、絶縁層６１、画素電極６２、配向膜６３、液晶層３３、配向膜６７、共通電極６６、及びカラーフィルター６４の厚さの合計である。絶縁層６１、液晶層３３、及びカラーフィルター６４の各々の厚さが画素電極６２、共通電極６６、及び配向膜６３、６７の各々の厚さより十分厚いため、距離ｄ_３は、絶縁層６１、液晶層３３、及びカラーフィルター６４の厚さの合計と近似できる（ｄ_２≒“絶縁層６１の厚さ”＋“液晶層３３の厚さ”＋“カラーフィルター６４の厚さ”）。

ゲート電極ＧＬの端を通る垂線Ｃ１を基準にして、距離Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を規定する。距離Ｓ_１は、垂線Ｃ１からソース電極５３までの距離である。距離Ｓ_２は、垂線Ｃ１から遮光膜６０までの距離である。距離Ｓ_３は、垂線Ｃ１からブラックマスク６５までの距離である。

円偏光板、ガラス基板、配向膜、カラーフィルター、液晶層、及び半導体層（アモルファスシリコン）の屈折率は、概略同じであり、概略１．５である。円偏光板、ガラス基板、配向膜、カラーフィルター、液晶層、及び半導体層（アモルファスシリコン）の屈折角θ_１１とする。また、透明電極（ＩＴＯ）、及び絶縁層（シリコン窒化物）の屈折率は、概略同じであり、概略１．８である。透明電極（ＩＴＯ）、及び絶縁層（シリコン窒化物）の屈折角θ_１２とする。入射角θ_０である。

図１７は、液晶表示装置１２における入射角と屈折角との関係を示す図である。入射角（チルト角）θ_０、液晶表示装置１２内の屈折角θ_１、屈折率ｎとすると、“ｓｉｎθ_０＝ｎ・ｓｉｎθ_１”である。ｎ＝１．５の場合の屈折角θ_１１、ｎ＝１．８の場合の屈折角θ_１２と表記する。なお、図１７に示した屈折角の端数は、四捨五入している。

距離Ｓ_１は、ゲート電極ＧＬで遮光されない照明光がソース電極５３で反射されない条件を満たす。これにより、ソース電極５３で反射された照明光が半導体層５１に入射されるのを防ぐことができる。すなわち、距離Ｓ_１は、以下の式（１）の条件を満たす。

Ｓ_１＞ｄ_１・ｔａｎθ_１２ ・・・（１）

距離Ｓ_２は、ゲート電極ＧＬで遮光されない照明光が遮光膜６０で反射されない条件を満たす。これにより、遮光膜６０で反射された照明光が半導体層５１に入射されるのを防ぐことができる。すなわち、距離Ｓ_２は、以下の式（２）の条件を満たす。

Ｓ_２＞（ｄ_１＋ｄ_２）・ｔａｎθ_１２ ・・・（２）

距離Ｓ_３の条件は、０より大きい。すなわち、ブラックマスク６５の端は、ゲート電極ＧＬの端より内側（ゲート電極ＧＬの中央側）に配置される。換言すると、ブラックマスク６５の幅は、ゲート電極ＧＬの幅より狭い。これにより、開口率が低下するのを防ぐことができる。ＴＦＴ基板３１とＣＦ基板３２とを貼り合わせる製造工程時の合わせズレに対するマージンを考慮すると、距離Ｓ_３は、距離Ｓ_２より大きいことが望ましい。

また、垂線Ｃ１からソース電極５３の内側（ドレイン電極５４側）の端までの距離Ｓ_４とすると、距離Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３はそれぞれ、距離Ｓ_４より小さい。距離Ｓ_２、Ｓ_３が距離Ｓ_４以上であると、図の上側から半導体層５１に光が入射してしまう。

なお、ドレイン電極５４についても、遮光膜６０、ゲート電極ＧＬ、及びブラックマスク６５に対して、ソース電極５３と同じ条件で構成される。よって、ドレイン電極５４側から斜めに照明光が入射するような構成においても、ソース電極５３の場合と同じ動作を及び効果を得られる。

［５］効果
以上詳述したように本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、液晶表示装置１２を備え、液晶表示装置１２は、光源部１１からの照明光を斜めから受ける。液晶表示装置１２は、スイッチング素子（ＴＦＴ）４１の上方に絶縁層５８を介して設けられた蓄積電極５９と、蓄積電極５９上に設けられた遮光膜６０とを備える。

従って本実施形態によれば、スイッチング素子４１の上方（ＣＦ基板３２側）からの光がスイッチング素子４１（特に半導体層５１）に入射するのを抑制できる。これにより、スイッチング素子により光リーク電流を低減できるため、液晶表示装置１２の画質を向上させることができる。

また、遮光膜６０の幅（Ｙ方向の長さ）は、ゲート電極ＧＬの幅より狭く設定される。これにより、遮光膜６０によって反射された光が半導体層５１に入射するのを抑制できる。

また、ソース電極５３及びドレイン電極５４の両端間の長さは、ゲート電極ＧＬの幅より狭く設定される。これにより、ソース電極５３及びドレイン電極５４によって反射された光が半導体層５１に入射するのを抑制できる。

また、ＣＦ基板３２にはブラックマスク６５が設けられ、ブラックマスク６５の幅は、ゲート電極ＧＬの幅より狭く設定される。これにより、開口率（透過率）が低下するのを防ぐことができる。

また、遮光膜６０は、導電材料から構成され、蓄積電極５９に電気的に接続される。すなわち、遮光膜６０は、蓄積電極５９と同じ電圧（共通電圧Ｖｃｏｍ）に設定される。これにより、遮光膜６０に起因して液晶層３３に不要な電界が印加されるのを抑制できる。

本明細書において、板やフィルムは、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、位相差板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であっても良い。偏光板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であっても良い。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

１０…ヘッドアップディスプレイ装置、１１…光源部、１２…液晶表示装置、１３…反射部材、１４…ケース、１５…表示部材、１６…運転者、１７…虚像、２０…基板、２１…発光素子、２２…ヒートシンク、２３，２５…支持部材、２４…光源光学系、３１…ＴＦＴ基板、３２…ＣＦ基板、３３…液晶層、３４…シール材、３５，３６…円偏光板、３７…導通端子、４０…画素、４１…スイッチング素子、４２…走査ドライバ、４３…信号ドライバ、４４…共通電圧供給回路、５０，５８，６１…絶縁層、５１…半導体層、５２…保護膜、５３…ソース電極、５４…ドレイン電極、５５〜５７…接続電極、５９…蓄積電極、６０…遮光膜、６２…画素電極、６３，６７…配向膜、６４…カラーフィルター、６５…ブラックマスク、６６…共通電極

Claims (7)

1. それぞれが光源からの光を斜めから受けるように配置され、対向配置された第１及び第２基板と、
   前記第１及び第２基板間に挟まれた液晶層と、
   前記第１基板に設けられ、第１方向に延在するゲート電極を備えたスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の上方に第１絶縁層を介して設けられ、前記第１方向に延在する第１遮光膜と、
   前記第１遮光膜の上方に第２絶縁層を介して設けられた画素電極と、
   前記第２基板かつ隣接する画素の境界領域に設けられ、前記スイッチング素子の上方に設けられ、前記第１方向に延在する第２遮光膜と、
   を具備し、
   前記第１方向に直交する第２方向における前記第１遮光膜の幅は、前記第２方向における前記ゲート電極の幅より狭く、
   前記第２方向における前記第１遮光膜の両側の端は、前記第２方向における前記ゲート電極の両側の端より内側に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ゲート電極の端を通る垂線から前記第１遮光膜の端までの距離Ｓ_１、前記ゲート電極から前記第１遮光膜までの距離ｄ_１、入射光の屈折角θとすると、
   Ｓ_１＞ｄ_１・ｔａｎθ
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２方向における前記第２遮光膜の幅は、前記第２方向における前記ゲート電極の幅より狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記スイッチング素子は、前記ゲート電極の上方に第３絶縁層を介して設けられた半導体層と、前記半導体層上に設けられ、前記第２方向に離間して配置されたソース電極及びドレイン電極とを備え、
   前記ソース電極及び前記ドレイン電極の各々の外側の端は、前記ゲート電極の端より内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記ゲート電極の端を通る垂線から前記ソース電極の端までの距離Ｓ_２、前記ゲート電極から前記ソース電極までの距離ｄ_２、入射光の屈折角θとすると、
   Ｓ_２＞ｄ_２・ｔａｎθ
   を満たすことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１絶縁層と前記第１遮光膜との間に設けられた蓄積電極をさらに具備し、
   前記第１遮光膜は、導電材料から構成され、前記蓄積電極に電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記請求項１に記載の液晶表示装置と、
   前記光源と、
   前記液晶表示装置を透過した光を表示部材に投射する反射部材と、
   を具備することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。