JP7229789B2 - 表示装置、及び、表示装置を組み込んだ電子機器 - Google Patents

表示装置、及び、表示装置を組み込んだ電子機器 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、表示装置、及び、表示装置を組み込んだ電子機器に関する。
近年、表示部及びカメラを同一面側に備えたスマートフォン等の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、カメラが表示部の外側に設けられており、カメラ等を設置するためのスペースを確保する一方で、表示部を拡大する要望が高まっている。
一方で、撮像素子の前段に、液晶絞り部を設ける技術が提案されている。
特開2017-40908号公報 特開2014-197203号公報 特開2007-86221号公報
本実施形態の目的は、表示部を拡大することが可能な表示装置、及び、表示装置を組み込んだ電子機器を提供することにある。
本実施形態によれば、
液晶層と、第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1透明電極と、を備えた第1基板と、第2絶縁基板と、前記画素電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜と前記液晶層との間に設けられた第2有機絶縁膜と、前記第1透明電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、を備え、前記第1有機絶縁膜は、凹部を備え、前記第2透明電極は、前記凹部に設けられている、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
液晶層と、第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1透明電極と、を備えた第1基板と、第2絶縁基板と、前記第1透明電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、前記第1絶縁基板の前記第1透明電極が設けられる領域、及び、前記第2絶縁基板の前記第2透明電極が設けられる領域の少なくとも一方は、凹部を備えている、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
液晶層を備えた液晶パネルと、前記液晶パネルと重畳し、前記液晶パネルを介して受光するカメラと、を備え、前記液晶パネルは、第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記カメラに重畳し前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1透明電極と、を備えた第1基板と、第2絶縁基板と、前記画素電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜と前記液晶層との間に設けられた第2有機絶縁膜と、前記第1透明電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、を備え、前記第1有機絶縁膜は、凹部を備え、前記第2透明電極は、前記凹部に設けられている、電子機器が提供される。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの一構成例を示す分解斜視図である。 図2は、電子機器100の一構成例を示す平面図である。 図3は、図2に示した電子機器100のカメラ1Cを含むA-B線に沿った断面図である。 図4は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第1構成例を示す断面図である。 図5は、第2透明電極TE2に電圧を印加するための給電構造を示す断面図である。 図6は、第1透明電極TE1の形状例を示す図である。 図7は、光学機能領域OAの液晶層LCにレンズLLを形成する制御例を説明するための図である。 図8は、光学機能領域OAの液晶層LCにレンズLLを形成する他の制御例を説明するための図である。 図9は、第1透明電極TE1の他の形状例を示す図である。 図10は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第2構成例を示す断面図である。 図11は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第3構成例を示す断面図である。 図12は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第4構成例を示す断面図である。 図13は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第5構成例を示す断面図である。 図14は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第6構成例を示す断面図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、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、実際の態様に比べて、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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、本実施形態の表示装置DSPの一構成例を示す分解斜視図である。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。
表示装置DSPは、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2と、液晶パネルPNLと、光学シートOSと、導光板LGと、光源EMと、反射シートRSと、を備えている。反射シートRS、導光板LG、光学シートOS、第1偏光板PL1、液晶パネルPNL、及び、第2偏光板PL2は、この順に第3方向Zに沿って並んでいる。複数の光源EMは、第1方向Xに沿って間隔をおいて並んでいる。第1偏光板PL1、第2偏光板PL2、及び、液晶パネルPNLは、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。このような液晶素子LCDは、第1方向X及び第2方向Yによって規定されるX-Y平面内の領域毎に、透光または遮光する機能を発揮するものである。
液晶パネルPNLは、例えばX-Y平面と平行な平板状に形成されている。液晶パネルPNLは、第1偏光板PL1と第2偏光板PL2との間に設けられている。液晶パネルPNLは、画像を表示する表示部DAと、表示部DAを囲む額縁状の非表示部NDAと、を備えている。表示部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い。液晶パネルPNLの詳細な構成について、ここでは説明を省略するが、液晶パネルPNLは、基板主面に沿った横電界を利用する表示モード、基板主面の法線に沿った縦電界を利用する表示モード、基板主面に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、さらには、上記の横電界、縦電界、及び、傾斜電界を適宜組み合わせて利用する表示モードに対応したいずれの構成を備えていてもよい。ここでの基板主面とは、X-Y平面と平行な面である。
第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、液晶パネルPNLに対して、少なくとも表示部DAに重畳している。一例では、第1偏光板PL1の吸収軸AX1及び第2偏光板PL2の吸収軸AX2は、X-Y平面において互いに直交している。
照明装置ILは、液晶パネルPNLを背面側から照明する。照明装置ILは、例えば、光源EM、導光板LG、光学シートOS、及び、反射シートRSによって構成されている。
導光板LGは、光源EMに対向する側面Saと、側面Saの反対側の側面Sbと、液晶パネルPNLに対向する主面Scと、主面Scの反対側の主面Sdと、第1開口部OP1と、を有している。第1開口部OP1は、側面Saの反対側に設けられているが、特に制限される訳ではなく、側面Saに直交する側面に設けられてもよい。図示した例では、第1開口部OP1は、側面Sbから側面Saに向かって窪んだ凹部あるいはノッチに相当する。なお、第1開口部OP1は、導光板LGを第3方向Zに貫通した貫通孔であってもよい。
複数の光学シートOSは、導光板LGと液晶パネルPNLとの間に設けられ、主面Scに対向している。光学シートOSの各々は、第1開口部OP1に重畳する第2開口部OP2を有している。光学シートOSは、例えば、プリズムシートや拡散シートである。
反射シートRSは、主面Sdに対向している。つまり、導光板LGは、反射シートRSと光学シートOSとの間に設けられている。反射シートRSは、第1開口部OP1に重畳する第3開口部OP3を有している。第3開口部OP3、第1開口部OP1、及び、第2開口部OP2は、第3方向Zに沿ってこの順に並び、同一直線上に設けられている。反射シートRSは、例えばフレームに固定されていてもよい。その場合、フレームにも第1開口部OP1に重畳する開口部を設けてもよい。
光源EMは、例えば、発光ダイオード(LED)であり、白色の照明光を出射する。光源EMから出射される照明光は、側面Saから入射し、導光板LGの内部を進行する。そして、導光板LGによって導光された照明光は、主面Scから液晶パネルPNLに向かって出射され、液晶パネルPNLを照明する。液晶パネルPNL、第1偏光板PL1、及び、第2偏光板PL2は、表示部DAにおいて、照明光を選択的に透過することで、画像を表示する。
このような表示装置DSPを組み込んだ電子機器100は、投射素子1A、検出素子1B、可視光用のカメラ1Cなどを備えている。例えば、検出素子1B、カメラ1C、及び、投射素子1Aは、第1方向Xに沿ってこの順に間隔を置いて並び、第3方向Zにおいて第1乃至第3開口部OP1乃至OP3に重畳するように設けられている。液晶パネルPNL、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、第3方向Zにおいて、第1乃至第3開口部OP1乃至OP3に重畳し、また、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cに重畳している。また、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cは、第3方向Zにおいて、液晶パネルPNLの表示部DAと重畳している。
投射素子1Aは、液晶パネルPNL、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2に向けて赤外線を投射する。投射素子1Aは、例えば、900nm~1000nmの範囲にピーク波長を有する赤外線を照射する。投射素子1Aから液晶素子LCDを介して出射した赤外線は、X-Y平面に分布した複数のドット状のパターンを形成し、検出対象物に向けて投射される。
検出素子1Bは、液晶パネルPNL、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2を介して透過した赤外線(つまり、検出対象物から反射された赤外線のドットパターン)を検出する。検出素子1Bによる検出結果は、例えば検出対象物の認証等に利用することができる。
カメラ1Cは、液晶パネルPNL、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2を介して受光するイメージセンサ(撮像素子)を備えている。このようなカメラ1Cは、液晶パネルPNL、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2を介して透過した可視光(例えば、400nm~700nmの範囲の光)を受光する。第1偏光板PL1の吸収軸AX1及び第2偏光板PL2の吸収軸AX2が互いに直交している場合、液晶素子LCDの液晶層LCを透過する光の波長をλとした時、液晶層LCのリタデーションがほぼゼロまたはλに相当する場合、液晶素子LCDの透過率が最小となる。このため、カメラ1Cで撮影する際には、液晶層LCのリタデーションは、ゼロより大きくλより小さく設定される。リタデーションが約λ/2の場合には、液晶素子LCDの透過率は最大となる。
図2は、電子機器100の一構成例を示す平面図である。照明装置ILは、開口部OPAを有している。図1に示した第1乃至第3開口部OP1乃至OP3は、開口部OPAに対応して形成されている。投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cは、開口部OPAに設けられている。
液晶パネルPNLは、表示部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画素PXを備えている。各画素PXは、同一の回路構成を有している。図2において拡大して示すように、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G及び信号線Sと電気的に接続されている。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。画素電極PEの各々は、共通電極CEと対向している。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。
液晶パネルPNLは、照明装置ILに重畳している。また、液晶パネルPNLは、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cに重畳している。平面視において、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cは、液晶パネルPNLのシールSEで囲まれた内側に設けられている。液晶パネルPNLは、カメラ1Cと重畳する光学機能領域OAを備えている。この光学機能領域OAについては後に詳述するが、画素PXとは異なる構成を有するものである。なお、液晶パネルPNLにおいて、投射素子1A及び検出素子1Bと重畳する領域は、画素PXと同様の構成を有していてもよいし、光学機能領域OAと同様の構成を有していてもよいし、画素PX及び光学機能領域OAのいずれとも異なる構成を有していてもよい。
カバー部材CMは、透明であり、ガラス基板や樹脂基板である。カバー部材CMは、液晶パネルPNLに重畳している。
図3は、図2に示した電子機器100のカメラ1Cを含むA-B線に沿った断面図である。液晶パネル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。液晶層LCは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に設けられている。シールSEは、非表示部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。光学機能領域OAについては、後に詳述する。
第1偏光板PL1は、第1基板SUB1に接着されている。第2偏光板PL2は、第2基板SUB2に接着されている。第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、表示部DA及び非表示部NDAに亘って配置されている。なお、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、必要に応じて位相差板、散乱層、反射防止層などを備えていてもよい。
照明装置ILにおいて、光学シートOS、導光板LG、反射シートRS、及び、図示しない光源EMは、ケースCSに収容されている。このような照明装置ILは、図示しない両面テープなどにより、第1偏光板PL1に接着されている。
カバー部材CMは、透明な粘着樹脂ADにより、第2偏光板PL2に接着されている。カバー部材CMは、電子機器100のフレームFRに固定されている。
開口部OPAは、図示した断面図において、フレームFRと照明装置ILのケースCSとの間の空間に相当する。このような空間は、液晶パネルPNLの下方に位置している。カメラ1Cは、フレームFRとケースCSとの間に設けられている。図示しない投射素子1A及び検出素子1Bも、フレームFRとケースCSとの間に設けられている。カメラ1Cは、配線基板5と電気的に接続されている。投射素子1A及び検出素子1Bは、カメラ1Cと同一の配線基板5と電気的に接続されていてもよいし、配線基板5とは異なる他の配線基板と電気的に接続されていてもよい。
本実施形態によれば、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cは、液晶パネルPNLに重畳している。更に、本実施形態によれば、投射素子1A、検出素子1B、及び、カメラ1Cは、液晶パネルPNLの表示部DAに重畳している。したがって、表示部DAを拡大することができる。
また、非表示部NDAにカメラ1C等を設置するためのスペースを設ける必要がない。このため、カメラ1C等が非表示部NDAに重畳している場合と比較して、非表示部NDAの額縁幅を縮小することができる。
図4は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第1構成例を示す断面図である。ここで説明する液晶素子LCDは、第1偏光板PL1と第2偏光板PL2との間に、横電界を利用する表示モードに対応した液晶パネルPNLを備えている。なお、以下の説明において、第1基板SUB1から第2基板SUB2に向かう方向を上と定義し、第2基板SUB2から第1基板SUB1に向かう方向を下と定義する。
第1基板SUB1は、第1絶縁基板10と、絶縁膜11乃至13と、共通電極CEと、画素電極PEと、第1透明電極TE1と、配向膜AL1と、を備えている。なお、図2に示した走査線、信号線、及び、スイッチング素子は、例えば、第1絶縁基板10と共通電極CEとの間に設けられている。画素電極PE及び第1透明電極TE1は、第1絶縁基板10と液晶層LCとの間に設けられている。絶縁膜12は、第1絶縁基板10と画素電極PEとの間に設けられているが、第1絶縁基板10と第1透明電極TE1との間には設けられていない。絶縁膜13は、画素電極PEと共通電極CEとの間に設けられている。第1基板SUB1の構造について、以下、より具体的に説明する。
第1絶縁基板10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。絶縁膜11は、第1絶縁基板10の上に設けられている。絶縁膜12は、各画素PXにおいて絶縁膜11の上に設けられている。共通電極CEは、絶縁膜12の上に設けられ、絶縁膜13によって覆われている。画素電極PEは、絶縁膜13の上に設けられ、配向膜AL1によって覆われている。画素電極PEは、絶縁膜13を介して、共通電極CEに重畳している。共通電極CE及び画素電極PEは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(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、帯電極を備えている。共通電極CEは、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。第1透明電極TE1は、光学機能領域OAにおいて、絶縁膜13の上に設けられ、配向膜AL1によって覆われている。つまり、図示した例では、第1透明電極TE1は、画素電極PEと同一層に設けられている。また、第1透明電極TE1は、画素電極PEと同一材料によって形成されている。光学機能領域OAにおいては、絶縁膜12は設けられていない。つまり、第1透明電極TE1の直下では、絶縁膜11及び12が互いに接している。絶縁膜11及び13は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物等の透明な無機絶縁膜である。絶縁膜12は、透明な有機絶縁膜である。配向膜AL1は、液晶層LCに接している。
第2基板SUB2は、第2絶縁基板20と、絶縁膜21及び22と、第2透明電極TE2と、カラーフィルタ層CFと、遮光層BMと、配向膜AL2と、を備えている。絶縁膜21は、画素電極PEに重畳し、第2絶縁基板20と液晶層LCとの間に設けられている。絶縁膜22は、絶縁膜21と液晶層LCとの間に設けられている。第2透明電極TE2は、第1透明電極TE1に重畳し、第2絶縁基板20と液晶層LCとの間に設けられている。絶縁膜21は、第2透明電極TE2が設けられる凹部21Cを備えている。第2基板SUB2の構造について、以下、より具体的に説明する。
第2絶縁基板20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。絶縁膜21は、各画素PXにおいて、第2絶縁基板20の下に設けられている。絶縁膜22は、各画素PXにおいて、絶縁膜21と液晶層LCとの間に設けられている。画素電極PEの直上において、絶縁膜21は膜厚T21を有し、絶縁膜22は膜厚T22を有している。膜厚T21及びT22は、第3方向Zに沿った長さに相当する。膜厚T21は、膜厚T22より厚く、例えば、膜厚T22の10倍以上、50倍以下程度に相当する。一例では、膜厚T21は、30μm以上、150μm以下であり、さらには、50μm~100μmである。絶縁膜21及び22は、透明な有機絶縁膜である。絶縁膜22は、配向膜AL2によって覆われている。配向膜AL1は、液晶層LCに接している。
カラーフィルタ層CF及び遮光層BMは、絶縁膜21及び22の間に設けられている。カラーフィルタ層CFは、詳述しないが、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。各カラーフィルタは、画素電極PEと対向している。遮光層BMは、隣接する画素電極PEの間あるいは隣接するカラーフィルタの間に設けられている。
光学機能領域OAにおいては、絶縁膜21は、膜厚T21より薄く形成されており、凹部21Cを形成している。図示した例では、絶縁膜21は、凹部21Cにおいて貫通している。第2透明電極TE2は、第2絶縁基板20に接している。また、図示した例では、遮光層BM、カラーフィルタ層CF、及び、絶縁膜22は、凹部21Cには設けられていない。配向膜AL2は、第2透明電極TE2を直接覆っている。絶縁膜21は、凹部21Cにおいて側壁21Sを有している。側壁21Sは、第2絶縁基板20に対してほぼ垂直に形成されている。また、側壁21Sの第3方向Zに沿った長さは、膜厚T21と同等以上である。配向膜AL2は、側壁21Sには設けられていない。つまり、配向膜AL2は、側壁21Sにおいて途切れている。なお、配向膜AL2が側壁21Sの一部を覆う場合がありうる。また、絶縁膜22、カラーフィルタ層CF、及び、遮光層BMの少なくとも1つが側壁21Sを覆っている場合もありうる。
このように、光学機能領域OAでは、絶縁膜21が設けられていないため、液晶層LCの厚さは、画素PXよりも光学機能領域OAの方が厚くなる。加えて、第2基板SUBでは、絶縁膜22、カラーフィルタ層CF、及び、遮光層BMも設けられず、また、第1基板SUB1では、絶縁膜12も設けられていないため、光学機能領域OAにおける液晶層LCがさらに第3方向Zに拡大している。
非表示部NDAにおいては、絶縁膜21及び22の間に遮光層BMAが設けられている。第2透明電極TE2は、非表示部NDAに設けられた接続部TECと電気的に接続されている。図示した例では、接続部TECは、第2透明電極TE2と一体的に形成されているが、第2透明電極TE2とは異なる導電材料によって形成されてもよい。
第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、図示した例では、各画素PX及び光学機能領域OAに亘って設けられている。
液晶層LCに電圧が印加されていないオフ状態の画素PXにおいて、液晶層LCに含まれる液晶分子は、配向膜AL1及びAL2の間で所定の方向に初期配向している。このようなオフ状態では、図1に示した光源EMから画素PXに導光された光は、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2によって吸収される。このため、液晶素子LCDは、オフ状態の画素PXにおいて、黒を表示する。
液晶層LCに電圧が印加されたオン状態の各画素PXにおいて、液晶分子LMは、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成された電界により初期配向方向とは異なる方向に配向し、その配向方向は電界によって制御される。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、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2を透過する。このため、液晶素子LCDは、オン状態の画素PXにおいて、カラーフィルタ層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ー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)ノーマリーホワイトモードが適用されてもよい。
液晶素子LCDは、液晶層LCに電圧が印加されたオン状態の光学機能領域OAにおいて、カメラ1Cに向かう光を透過する透光状態を形成する。オン状態の光学機能領域OAについては、後に詳述する。液晶素子LCDは、液晶層LCに電圧が印加されていないオフ状態の光学機能領域OAにおいては、オフ状態の画素PXと同様に、黒を表示する遮光状態を形成してもよいし、オン状態の光学機能領域OAと同様に、透光状態を形成してもよい。また、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2の少なくとも一方が、光学機能領域OAと重畳する貫通孔を有していてもよい。
本実施形態において、絶縁膜21は第1有機絶縁膜に相当し、絶縁膜22は第2有機絶縁膜に相当し、絶縁膜12は第3有機絶縁膜に相当し、絶縁膜13は無機絶縁膜に相当する。
図5は、第2透明電極TE2に電圧を印加するための給電構造を示す断面図である。第1基板SUB1は、給電線FLと、給電線FLと電気的に接続された給電パッドPDと、を備えている。給電線FLは、例えば走査線Gあるいは信号線Sと同一材料によって形成されている。給電パッドPDは、例えば画素電極PEと同一材料によって形成されている。給電線FL及び給電パッドPDは、非表示部NDAに設けられている。給電パッドPDは、絶縁膜13を貫通する貫通孔CH1において給電線FLに接している。給電パッドPDは、配向膜AL1から露出している。第2基板SUB2において、第2透明電極TE2は、給電パッドPDと重畳する接続部TECを備えている。
接続部材CDは、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間に設けられ、給電パッドPD及び接続部TECにそれぞれ接している。これにより、給電パッドPD及び接続部TECは、互いに電気的に接続される。このような接続部材CDは、例えば金メッキなどが施された導電粒子であり、シールSEに含まれている。つまり、給電パッドPD及び接続部TECは、シールSEが設けられる領域に配置され、第1基板SUB1及び第2基板SUB2が接着される際に、接続部材CDによって互いに電気的に接続される。
このような給電構造によれば、給電線FLに所定の電圧が供給された際に、給電パッドPD、接続部材CD、及び、接続部TECを介して第2透明電極TE2に所定の電圧を印加することができる。
図6は、第1透明電極TE1の形状例を示す図である。図示した例では、5個の第1透明電極TE11乃至TE15が設けられている。第1透明電極TE11乃至TE14は環状に形成され、第1透明電極TE15は略円形状に形成されている。第2透明電極TE2は、平面視において、第1透明電極TE11乃至TE15に重畳し、略円形状に形成されている。なお、第1透明電極TE11乃至TE15は、多角形状に形成されてもよい。また、複数の第1透明電極の個数については、図示した例の5個に限定されるものではない。カメラ1Cは、図中に点線で示すように、第1透明電極TE11乃至TE15に重畳している。
第1透明電極TE11乃至TE15は、それぞれスイッチング素子SW11乃至SW15を介して駆動部DRに接続されている。第2透明電極TE2は、スイッチング素子SW2を介して駆動部DRに接続されている。駆動部DRは、第1透明電極TE11乃至TE15、及び、第2透明電極TE2にそれぞれ所定の電圧を印加することができる。なお、スイッチング素子SW11乃至SW15、及び、スイッチング素子SW2は、省略されてもよく、この場合、駆動部DRが第1透明電極TE11乃至TE15、及び、第2透明電極TE2にそれぞれ所定の電圧を直接印加してもよい。
図7は、光学機能領域OAの液晶層LCにレンズ(液晶レンズ)LLを形成する制御例を説明するための図である。駆動部DRは、第1透明電極TE11乃至TE15、及び、第2透明電極TE2に対して、液晶層LCにレンズLLを形成するための電圧を印加する。なお、液晶層LCは、正の誘電率異方性を有し、電圧が印加されていないオフ状態で、液晶分子LMが基板主面に沿って水平に初期配向しているものとする。
レンズLLが図示したような凸レンズとして機能する場合について、以下にその一例を説明する。第1透明電極TE11乃至TE15に関して、カメラ1Cの光軸OXから離れるにしたがって、より高い電圧が印加される。つまり、第1透明電極TE11に印加される電圧は、第1透明電極TE15に印加される電圧より高い。一例では、第1透明電極TE11に5Vの電圧が印加され、第1透明電極TE12に4Vの電圧が印加され、第1透明電極TE13に3Vの電圧が印加され、第1透明電極TE14に2Vの電圧が印加され、第1透明電極TE15に1Vの電圧が印加される。一方で、第2透明電極TE2には、例えば0Vの電圧が印加される。第1透明電極TE11乃至TE15の各々と第2透明電極TE2とが対向する領域には、第3方向Zに沿った縦電界、あるいは、基板主面に沿った横電界が形成される。液晶分子LMの配向方向は、これらの電界の相互作用によって制御される。液晶分子LMは、屈折率異方性Δnを有している。このため、液晶層LCは、液晶分子LMの配向状態に応じた屈折率分布を有する。あるいは、液晶層LCは、液晶層LCの第3方向Zに沿った厚さをdとしたとき、Δn・dで表されるリタデーションの分布、または、位相分布を有する。図中に示したレンズLLは、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。レンズLLは、光軸OXについて等方的に形成される。
カメラ1Cに向かって進行する光L10のうち、第2偏光板PL2を透過した直線偏向は、レンズLLによって屈折し、カメラ1Cに入射する。なお、図示した例では、第1偏光板PL1は、カメラ1Cと第1基板SUB1との間に設けられていない。つまり、レンズLLは、主として光L10に対して集束作用を発揮する。第1構成例においては、比較的厚い膜厚の絶縁膜21に凹部21Cが形成されたことにより、液晶層LCの厚さdを拡大することができ、調整可能なリタデーションのマージンを拡大することができる。
図8は、光学機能領域OAの液晶層LCにレンズLLを形成する他の制御例を説明するための図である。図8で説明する制御例は、図7で説明した制御例と比較して、レンズLLが図示したような凹レンズとして機能する点で相違している。第1透明電極TE11乃至TE15に関して、カメラ1Cの光軸OXから離れるにしたがって、より低い電圧が印加される。つまり、第1透明電極TE11に印加される電圧は、第1透明電極TE15に印加される電圧より低い。一例では、第1透明電極TE11に1Vの電圧が印加され、第1透明電極TE12に2Vの電圧が印加され、第1透明電極TE13に3Vの電圧が印加され、第1透明電極TE14に4Vの電圧が印加され、第1透明電極TE15に5Vの電圧が印加される。一方で、第2透明電極TE2には、例えば0Vの電圧が印加される。図中に示したレンズLLは、液晶層LCの屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。レンズLLは、光軸OXについて等方的に形成される。図示したレンズLLは、主として光L10に対して発散作用を発揮する。
このように、駆動部DRが第1透明電極TE11乃至TE15、及び、第2透明電極TE2に印加する電圧を制御することにより、液晶層LCにおいて各種レンズLLを形成することができる。上記の例では、光軸OXについて等方的なレンズLLを形成する場合について説明したが、駆動部DRは、光軸OXについて非対称なレンズLLを形成したり、凸レンズまたは凹レンズの焦点を制御したりすることもできる。
図9は、第1透明電極TE1の他の形状例を示す図である。図9に示す形状例は、図6に示した形状例と比較して、第1透明電極TE11乃至TE15の各々が帯状に形成された点で相違している。第1透明電極TE11乃至TE15は、図示した例では、第1方向Xに延出し、第2方向Yに間隔を置いて並んでいる。第2透明電極TE2は、平面視において、第1透明電極TE11乃至TE15に重畳し、略四角形状に形成されている。なお、複数の第1透明電極の個数については、図示した例の5個に限定されるものではない。また、第1透明電極TE11乃至TE15は、第2方向Yに延出し、第1方向Xに間隔を置いて並んでいてもよい。カメラ1Cは、図中に点線で示すように、第1透明電極TE11乃至TE15に重畳している。
駆動部DRは、スイッチング素子SW11乃至SW15を介して第1透明電極TE11乃至TE15にそれぞれ所定の電圧を印加することができる。また、駆動部DRは、スイッチング素子SW2を介して第2透明電極TE2に所定の電圧を印加することができる。このような形状例においても、液晶層LCにおいて各種レンズLLを形成することができる。
図10は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第2構成例を示す断面図である。図10に示す第2構成例は、図4に示した第1構成例と比較して、第1透明電極TE1が絶縁膜11の上に設けられている点で相違している。すなわち、第1基板SUB1において、第1透明電極TE1は、絶縁膜11の上に設けられ、絶縁膜13によって覆われている。つまり、図示した例では、第1透明電極TE1は、共通電極CEと同一層に設けられている。また、第1透明電極TE1は、共通電極CEと同一材料によって形成されている。
このような第2構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
図11は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第3構成例を示す断面図である。図11に示す第3構成例は、図4に示した第1構成例と比較して、第2基板SUB2が共通電極CEを備えた点で相違している。すなわち、第2基板SUB2において、共通電極CEは、画素電極PEに重畳し、絶縁膜22と液晶層LCとの間に設けられている。図示した例では、共通電極CEは、絶縁膜22と配向膜AL2との間に設けられている。第2透明電極TE2は、共通電極CEと同一工程で形成することができ、共通電極CEと同一材料によって形成されている。図示した例では、第2透明電極TE2は、第2絶縁基板20と配向膜AL2との間に設けられている。また、第2透明電極TE2は、接続部TECと電気的に接続されている。図示した例では、接続部TECは、非表示部NDAにおいて、第2絶縁基板20と絶縁膜21との間に設けられている。
第1基板SUB1においては、画素電極PEと重畳する容量電極14が設けられている。図示した例では、容量電極14は、絶縁膜12の上に設けられ、絶縁膜13によって覆われている。このような容量電極14は、例えば共通電極CEと電気的に接続され、共通電極CEと同電位である。
このような第3構成例においても、上記したのと同様の効果が得られる。
以下に、他の構成例について説明する。以下に説明する各構成例では、第1絶縁基板10の第1透明電極TE1が設けられる領域、及び、第2絶縁基板20の第2透明電極TE2が設けられる領域の少なくとも一方が凹部を備えている。
図12は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第4構成例を示す断面図である。
光学機能領域OAにおいて、第1絶縁基板10は、液晶層LCと向かい合う側(あるいは、カメラ1Cと向かい合う側とは反対側)に、凹部10Cを備えている。第1透明電極TE1は、凹部10Cに設けられている。図示した例では、第1透明電極TE1は、第1絶縁基板10に接している。また、配向膜AL1は、第1透明電極TE1を直接覆っている。なお、第1絶縁基板10と第1透明電極TE1との間に、絶縁膜11乃至13が設けられていてもよい。第1透明電極TE1は、一例では、画素電極PEと同一材料によって形成されるが、共通電極CEと同一材料によって形成されてもよい。第1絶縁基板10は、凹部10Cにおいて側壁10Sを有している。配向膜AL1は、側壁10Sには設けられていない。
第2基板SUB2は、上記の第1乃至第3構成例で説明した絶縁膜21を備えていない。カラーフィルタ層CF、及び、遮光層BM及びBMAは、第2絶縁基板20と絶縁膜22との間に設けられている。光学機能領域OAにおいては、第2透明電極TE2は、絶縁膜22と配向膜AL2との間に設けられている。なお、第2絶縁基板20と第2透明電極TE2との間には、カラーフィルタ層CF、及び、遮光層BM及びBMAは、設けられていない。
このように、光学機能領域OAでは、第1絶縁基板10に凹部10Cが設けられているため、液晶層LCの厚さは、画素PXよりも光学機能領域OAの方が厚くなる。このため、第4構成例においても、第1構成例と同様の効果が得られる。
図13は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第5構成例を示す断面図である。
光学機能領域OAにおいて、第2絶縁基板20は、液晶層LCと向かい合う側(あるいは、カメラ1Cと向かい合う側)に、凹部20Cを備えている。第2透明電極TE2は、凹部20Cに設けられている。図示した例では、第2透明電極TE2は、第2絶縁基板20に接している。また、配向膜AL2は、第2透明電極TE2を直接覆っている。なお、第2絶縁基板20と第2透明電極TE2との間に、絶縁膜22が設けられていてもよい。第2絶縁基板20は、凹部20Cにおいて側壁20Sを有している。配向膜AL2は、側壁20Sには設けられていない。
このように、光学機能領域OAでは、第2絶縁基板20に凹部20Cが設けられているため、液晶層LCの厚さは、画素PXよりも光学機能領域OAの方が厚くなる。このため、第5構成例においても、第1構成例と同様の効果が得られる。
図14は、光学機能領域OA及び画素PXを含む液晶素子LCDの第6構成例を示す断面図である。
光学機能領域OAにおいて、第1絶縁基板10は、第4構成例と同様に、凹部10Cを備えている。第1透明電極TE1は、凹部10Cに設けられている。また、第2絶縁基板20は、第5構成例と同様に、凹部20Cを備えている。第2透明電極TE2は、凹部20Cに設けられている。
このように、光学機能領域OAでは、第1絶縁基板10に凹部10Cが設けられ、しかも、第2絶縁基板20に凹部20Cが設けられているため、液晶層LCの厚さは、画素PXよりも光学機能領域OAの方が厚くなる。このため、第6構成例によれば、第4及び第5構成例よりもさらに液晶層LCの厚さdを拡大することができ、調整可能なリタデーションのマージンをさらに拡大することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示部を拡大することが可能な表示装置、及び、表示装置を組み込んだ電子機器を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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。
100…電子機器 DSP…表示装置
1A…投射素子 1B…検出素子 1C…(可視光用)カメラ
LCD…液晶素子 PNL…液晶パネル LC…液晶層
TE1…第1透明電極 TE2…第2透明電極
DR…駆動部

Claims (13)

  1. 液晶層と、
    第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1透明電極と、を備えた第1基板と、
    第2絶縁基板と、前記画素電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜と前記液晶層との間に設けられた第2有機絶縁膜と、前記第1透明電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、を備え、
    前記第1有機絶縁膜は、凹部を備え、
    前記第2透明電極は、前記凹部に設けられ
    前記画素電極は、前記凹部及び前記第2透明電極に重畳しない位置に設けられ、
    前記第1透明電極と前記第2透明電極との間の前記液晶層によって液晶レンズを形成し、
    前記第1有機絶縁膜は、30μm以上、150μm以下の膜厚を有している、表示装置。
  2. 前記第1有機絶縁膜は、前記凹部において貫通しており、
    前記第2透明電極は、前記第2絶縁基板に接している、請求項に記載の表示装置。
  3. 前記第2基板は、さらに、前記第2有機絶縁膜及び前記第2透明電極を覆う配向膜を備え、
    前記第1有機絶縁膜は、前記凹部において側壁を有し、
    前記配向膜は、前記側壁には設けられていない、請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記第2基板は、さらに、前記第1有機絶縁膜と前記第2有機絶縁膜との間に設けられたカラーフィルタ層及び遮光層を備え、
    前記カラーフィルタ層及び前記遮光層は、前記凹部には設けられていない、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記第1基板は、さらに、前記第1絶縁基板と前記画素電極との間に設けられた第3有機絶縁膜を備え、
    前記第3有機絶縁膜は、前記第1絶縁基板と前記第1透明電極との間には設けられていない、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記第1基板は、さらに、共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に設けられた無機絶縁膜と、を備え、
    前記第1透明電極は、前記画素電極または前記共通電極と同一材料によって形成されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記第2基板は、さらに、前記画素電極に重畳し前記第2有機絶縁膜と前記液晶層との間に設けられた共通電極を備え、
    前記第2透明電極は、前記共通電極と同一材料によって形成されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  8. さらに、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた接続部材を備え、
    前記第1基板は、さらに、給電パッドを備え、
    前記第2透明電極は、前記給電パッドに重畳する接続部を備え、
    前記接続部材は、前記給電パッドと前記接続部とを電気的に接続している、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記第1透明電極は、環状に形成されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記第1透明電極は、帯状に形成されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 液晶層を備えた液晶パネルと、
    前記液晶パネルと重畳し、前記液晶パネルを介して受光するカメラと、を備え、
    前記液晶パネルは、
    第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記カメラに重畳し前記第1絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1透明電極と、を備えた第1基板と、
    第2絶縁基板と、前記画素電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜と前記液晶層との間に設けられた第2有機絶縁膜と、前記第1透明電極に重畳し前記第2絶縁基板と前記液晶層との間に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、を備え、
    前記第1有機絶縁膜は、凹部を備え、
    前記第2透明電極は、前記凹部に設けられ
    前記画素電極は、前記凹部及び前記第2透明電極に重畳しない位置に設けられ、
    前記第1透明電極と前記第2透明電極との間の前記液晶層によって液晶レンズを形成し、
    前記第1有機絶縁膜は、30μm以上、150μm以下の膜厚を有している、電子機器。
  12. さらに、前記液晶パネルを照明する照明装置を備え、
    前記照明装置は、前記カメラに重畳する開口部を有している、請求項11に記載の電子機器。
  13. 第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板に設けられた画素電極及び第1透明電極と、を備えた第1基板と、
    第2絶縁基板と、前記画素電極に重畳し前記第2絶縁基板に設けられた第1有機絶縁膜と、前記第1有機絶縁膜に設けられた第2有機絶縁膜と、前記第2絶縁基板において前記第1有機絶縁膜及び前記第2有機絶縁膜が設けられていない部分であって前記第1透明電極に重畳する部分に設けられた第2透明電極と、を備えた第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層と、を備え、
    前記第1透明電極と前記第2透明電極との間の前記液晶層によって液晶レンズを形成する、表示装置。
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