WO2020241528A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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insulating layer
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layer
liquid crystal
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石川　智一
優 中込
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Japan Display Inc
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display device having a light-shielding portion between the image display unit and the transparent display unit is disclosed.
  • a liquid crystal display device having a display unit and a transparent unit overlapping the camera is disclosed.
  • An object of the present embodiment is to provide a liquid crystal display device capable of improving the yield of products.
  • the liquid crystal display device is A first substrate, a second substrate, a facing region where the first substrate and the second substrate face each other, a liquid crystal layer and a first spacer located between the first substrate and the second substrate, and the like.
  • the facing region is located between a first region for displaying an image, a second region located inside the first region in a plan view, and the first region and the second region.
  • the second substrate includes a frame-shaped frame region surrounding the second region, the second substrate includes a light-shielding layer formed in the frame region in a plan view, and the second region is more transparent than the first region. It is a high region, the liquid crystal layer is located in the second region, the frame region and the first region, the first spacer is located in the second region, and the first substrate or the second substrate is located. It is provided in.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of one embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a basic structure and an equivalent circuit of the pixels shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of a touch sensor included in the liquid crystal display device shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of the window area shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device along the line AB shown in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view of the liquid crystal display device, and is a diagram for explaining the positional relationship of each spacer.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of the liquid crystal display device shown in FIG. 7.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device DSP of one embodiment.
  • the first direction X, the second direction Y, and the third direction Z are orthogonal to each other, but may intersect at an angle other than 90 degrees.
  • the position on the tip end side of the arrow indicating the third direction Z is referred to as an upper position, and the position opposite to the tip end of the arrow is referred to as a lower position.
  • viewing from top to bottom toward the XY plane defined by the first direction X and the second direction Y is referred to as plan view.
  • the liquid crystal display device DSP includes a transparent substrate CG, a display panel PNL, a lighting device IL, and an electronic component PA.
  • the transparent substrate CG, the display panel PNL, and the electronic component PA are arranged in this order along the third direction Z.
  • the display panel PNL includes a first substrate SUB1, a second substrate SUB2, an optical element OD1, and an optical element OD2.
  • the second substrate SUB2 includes a light-shielding layer BMP.
  • the light-shielding layer BMP is located between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the optical element OD1 including the polarizing plate PL1 is adhered to the first substrate SUB1.
  • the optical element OD2 including the polarizing plate PL2 is adhered to the second substrate SUB2.
  • the optical elements OD1 and OD2 each have a through hole at a position overlapping the electronic component PA in the third direction Z.
  • the optical elements OD1 and OD2 may be provided with a retardation plate, a diffusion layer, an antireflection layer, and the like, if necessary.
  • the transparent substrate CG is adhered to the display panel PNL by the transparent adhesive layer AD.
  • the transparent substrate CG includes a light-shielding layer BMC.
  • the light-shielding layer BMC is provided on the lower surface of the transparent substrate CG and overlaps the light-shielding layer BMP in the third direction Z.
  • the transparent substrate CG is a glass substrate, a flexible resin substrate, or the like.
  • the lighting device IL illuminates the display panel PNL.
  • the illuminator IL has a through hole TH that overlaps the electronic component PA in the third direction Z.
  • the electronic component PA is a light receiving element PA in this embodiment, and the light receiving element PA is a camera as an example.
  • the light receiving element PA includes a device that detects visible light, a device that detects infrared rays, a proximity sensor that senses the proximity of a detection target object, a detection element that detects infrared rays reflected from the detection target object, and the like. It may be a combination of each.
  • the light receiving element PA is inserted into the through hole TH of the lighting device IL.
  • the light receiving element PA receives light in the third direction Z via the transparent substrate CG, the transparent adhesive layer AD, or the display panel PNL.
  • FIG. 2 is a plan view of the liquid crystal display device DSP shown in FIG. As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device DSP further includes a wiring board F1 and an IC chip 1.
  • the display panel PNL has an opposite region FA and an extension region EA arranged along the second direction Y.
  • the facing region FA is a region in which the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 face each other and overlap each other, and is two portions of the display panel PNL.
  • the extension area EA can also be said to be one portion of the display panel PNL in which the first substrate SUB1 is exposed from the second substrate SUB2.
  • the facing area FA includes a display area DA for displaying an image, a frame-shaped non-display area NDA surrounding the display area DA, a window area WA, and a frame area FRA.
  • the window area WA is located inside the display area DA in a plan view.
  • the window region WA is a perfect circle, but it may be another circle such as an ellipse or a polygon other than a circle.
  • the frame area FRA is a frame-shaped area located between the display area DA and the window area WA and surrounding the window area WA.
  • the display area DA may be referred to as a first area
  • the window area WA may be referred to as a second area.
  • a plurality of pixels PX arranged in a matrix (matrix) in the first direction (row direction) X and the second direction (column direction) Y are located.
  • the pixel PX is not provided in the window area WA and the frame area FRA.
  • the pixel PX here indicates a minimum unit that can be individually controlled according to a pixel signal, and may be referred to as a sub-pixel.
  • the pixel PX is, for example, either a red pixel exhibiting red, a green pixel exhibiting green, a blue pixel exhibiting blue, or a white pixel exhibiting white.
  • the light receiving element PA is located inside the window region WA in a plan view.
  • the through hole TH shown in FIG. 1 overlaps the window region WA.
  • the light-shielding layer BMP is provided over the entire frame region FRA.
  • the light-shielding layer BMP has an inner surface BI and an outer surface BO.
  • the inner surface BI corresponds to the boundary between the window area WA and the frame area FRA
  • the outer surface BO corresponds to the boundary between the frame area FRA and the display area DA.
  • the IC chip 1 and the wiring board F1 may read a signal from the display panel PNL, but mainly function as a signal source for supplying a signal to the display panel PNL.
  • the IC chip 1 is mounted on the wiring board F1 and is electrically connected to the wiring board F1.
  • the IC chip 1 may be mounted on the extension area EA and electrically connected to the extension area EA.
  • the IC chip 1 has a built-in display driver DD that outputs a signal required for image display in an image display mode for displaying an image. Further, in the illustrated example, the IC chip 1 has a built-in touch controller TCN that controls a touch sensing mode for detecting the approach or contact of an object with the liquid crystal display device DSP. In the figure, the display driver DD and the touch controller TCN are shown by dotted lines.
  • the wiring board F1 is a bendable flexible printed circuit board.
  • the display panel PNL further includes a liquid crystal layer LC and a seal SE.
  • the seal SE is located in the non-display area NDA and joins the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the liquid crystal layer LC is held between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2, and is sealed by the seal SE.
  • the liquid crystal layer LC is provided over each of the window area WA, the frame area FRA, and the display area DA. In FIG. 2, the liquid crystal layer LC and the seal SE are shown by different diagonal lines.
  • the display panel PNL has a display mode using a lateral electric field along the main surface of the substrate and a vertical electric field along the normal of the main surface of the substrate. It corresponds to the display mode to be used, the display mode to use the gradient electric field inclined in the diagonal direction with respect to the main surface of the substrate, and the display mode to use the above-mentioned lateral electric field, longitudinal electric field, and gradient electric field in an appropriate combination. Any configuration may be provided.
  • the substrate main surface here is a surface parallel to the XY plane defined by the first direction X and the second direction Y.
  • FIG. 3 is a diagram showing a basic structure and an equivalent circuit of the pixels shown in FIG.
  • the plurality of scanning lines G are connected to the scanning line driving circuit GD
  • the plurality of signal lines S are connected to the signal line driving circuit SD.
  • the scanning line G and the signal line S are metal materials such as aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), molybdenum (Mo), tungsten (W), copper (Cu), and chromium (Cr), respectively. , It is formed of an alloy that combines these metal materials.
  • the scanning line G and the signal line S may have a single-layer structure or a multi-layer structure, respectively.
  • the scanning line G and the signal line S do not necessarily have to extend linearly, and a part of them may be bent.
  • the common electrode CE is arranged over a plurality of pixels PX.
  • the common electrode CE is connected to the voltage supply unit CD and the touch controller TCN shown in FIG.
  • the voltage supply unit CD supplies a common voltage (Vcom) to the common electrode CE.
  • the touch controller TCN supplies a touch drive voltage different from the common voltage to the common electrode CE.
  • Each pixel PX includes a switching element SW, a pixel electrode PE, a common electrode CE, a liquid crystal layer LC, and the like.
  • the switching element SW is composed of, for example, a thin film transistor (TFT), and is electrically connected to the scanning line G and the signal line S.
  • the scanning line G is electrically connected to the switching element SW in each of the pixels PX arranged in the first direction X.
  • the signal line S is electrically connected to the switching element SW in each of the pixels PX arranged in the second direction Y.
  • a control signal for controlling the switching element SW is supplied to the scanning line G.
  • a video signal is supplied to the signal line S as a signal different from the control signal.
  • the pixel electrode PE is electrically connected to the switching element SW.
  • the liquid crystal layer LC is driven by an electric field generated between the pixel electrode PE and the common electrode CE.
  • the capacitance CS is formed, for example, between an electrode having the same potential as the common electrode CE and an electrode having the same
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the liquid crystal display device DSP shown in FIG.
  • the illustrated example corresponds to an example in which the FFS (Fringe Field Switching) mode, which is one of the display modes using the lateral electric field, is applied.
  • the first substrate SUB1 includes an insulating substrate 10, insulating layers 11 to 16, semiconductor layer SC, signal line S, metal wiring ML, common electrode CE, pixel electrode PE, alignment film AL1, and the like.
  • the insulating substrate 10 is a transparent substrate such as a glass substrate or a flexible resin substrate.
  • the insulating layer 11 is located on the insulating substrate 10.
  • the semiconductor layer SC is located on the insulating layer 11 and is covered with the insulating layer 12.
  • the semiconductor layer SC is formed of, for example, polycrystalline silicon, but may be formed of amorphous silicon or an oxide semiconductor.
  • the insulating layer 12 is covered with the insulating layer 13.
  • the scanning line G shown in FIG. 3 is located between the insulating layers 12 and 13.
  • the signal line S is located on the insulating layer 13 and is covered with the insulating layer 14.
  • the metal wiring ML is located on the insulating layer 14 and is covered by the insulating layer 15.
  • the metal wiring ML includes, for example, metal materials such as aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), molybdenum (Mo), tungsten (W), copper (Cu), and chromium (Cr), and these metals. It is formed of an alloy that combines materials.
  • the metal wiring ML may have a single-layer structure or a multi-layer structure. Each of the metal wiring MLs extends parallel to the signal line S and is located directly above the signal line S.
  • the common electrode CE is located on the insulating layer 15 and is covered with the insulating layer 16.
  • the pixel electrode PE is located on the insulating layer 16 and is covered with the alignment film AL1.
  • Each of the pixel electrode PEs faces the common electrode CE via the insulating layer 16.
  • the common electrode CE and the pixel electrode PE are formed of, for example, a transparent conductive material such as ITO or IZO.
  • the pixel electrode PE is a linear electrode
  • the common electrode CE is a flat plate-shaped electrode commonly provided over a plurality of pixel PXs.
  • the pixel electrode PE may be a flat plate electrode, and a linear common electrode may be provided between the pixel electrode PE and the liquid crystal layer LC.
  • the insulating layer 11, the insulating layer 12, and the insulating layers 13 and 16 are inorganic insulating layers formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), and silicon oxynitride (SiON). ..
  • the insulating layer 16 is formed of, for example, silicon nitride.
  • the insulating layer 11, the insulating layer 12, and the insulating layers 13 and 16 may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the insulating layers 14 and 15 are organic insulating layers formed of, for example, an organic insulating material such as an acrylic resin.
  • the second substrate SUB2 includes an insulating substrate 20, a colored layer CF, a light-shielding layer BM, a transparent layer OC, and an alignment film AL2.
  • the insulating substrate 20 is a transparent substrate such as a glass substrate or a flexible resin substrate.
  • the colored layer CF, the light-shielding layer BM, and the transparent layer OC are located between the insulating substrate 20 and the liquid crystal layer LC.
  • the alignment film AL2 is in contact with the liquid crystal layer LC.
  • the alignment films AL1 and AL2 are formed of, for example, a material exhibiting horizontal orientation.
  • the transparent layer OC covers the colored layer CF and the light-shielding layer BM.
  • the transparent layer OC is, for example, a transparent organic insulating layer.
  • the colored layer CF is provided on the second substrate SUB2, but it may be provided on the first substrate SUB1.
  • the colored layer CF includes a red layer CFR, a green layer CFG, and a blue layer CFB.
  • the green layer CFG faces the pixel electrode PE.
  • the red layer CFR and the blue layer CFB also face each other pixel electrode PE (not shown).
  • the liquid crystal layer LC is located between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2, and is held between the alignment film AL1 and the alignment film AL2.
  • the liquid crystal layer LC includes a liquid crystal molecule LM.
  • the liquid crystal layer LC is composed of a positive type (positive dielectric anisotropy) liquid crystal material or a negative type (negative dielectric anisotropy) liquid crystal material.
  • the liquid crystal molecules LM are initially oriented in a predetermined direction between the alignment films AL1 and AL2 in an off state in which an electric field is not formed between the pixel electrode PE and the common electrode CE. ing. In such an off state, the illumination light emitted from the illumination device IL toward the display panel PNL is absorbed by the optical elements OD1 and OD2, resulting in dark display. On the other hand, in the on state where an electric field is formed between the pixel electrode PE and the common electrode CE, the liquid crystal molecule LM is oriented in a direction different from the initial orientation direction due to the electric field, and the orientation direction is controlled by the electric field. .. In such an on state, a part of the illumination light from the illumination device IL passes through the optical elements OD1 and OD2 and becomes a bright display.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of the touch sensor TS included in the liquid crystal display device DSP shown in FIG.
  • the touch sensor TS may be a mutual capacity type touch sensor TS.
  • the touch sensor TS includes a plurality of electrodes Rx (Rx1, Rx2 ...) And a plurality of sensor wirings L.
  • the plurality of electrodes Rx are located in the display region DA and are arranged in a matrix in the first direction X and the second direction Y.
  • the electrode Rx is not provided in the window region WA.
  • the electrode Rx2 has a square shape, but the electrode Rx1 arranged around the window region WA has a shape along the window region WA.
  • the plurality of sensor wirings L extend along the second direction Y and are lined up in the first direction X in the display area DA. Each of the sensor wirings L is provided at a position overlapping the signal line S described above. Further, each of the sensor wirings L is drawn out to the extension area EA and is electrically connected to the IC chip 1 via the wiring board F1. Each of the sensor wires L is electrically connected to one electrode Rx. In addition, one electrode Rx and a plurality of sensor wirings L may be electrically connected.
  • the touch controller TCN applies a touch drive voltage to the sensor wiring L.
  • a touch drive voltage is applied to the electrode Rx, and sensing is performed on the electrode Rx.
  • the sensor signal corresponding to the sensing result at the electrode Rx is output to the touch controller TCN via the sensor wiring L.
  • the electrode Rx functions as a common electrode CE to which a common voltage (Vcom) is applied.
  • the common voltage is applied from the voltage supply unit included in the display driver DD, for example, via the sensor wiring L.
  • the metal wiring ML shown in FIG. 4 functions as the sensor wiring L.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of the window area WA shown in FIG.
  • the liquid crystal display device DSP further includes a plurality of transparent conductive layer TCs.
  • the transparent conductive layer TC is formed of the same material as the pixel electrode PE shown in FIG.
  • the transparent conductive layer TC is provided over the frame region FRA and the window region WA.
  • Each of the transparent conductive layer TCs is separated from each other and is connected to different electrodes Rx1 in the frame region FRA via a contact hole CH described later.
  • the electrode Rx functions as a sensor electrode in the touch sensing mode, it is preferable that the areas of the electrodes Rx are the same.
  • the area of the electrode Rx1 that overlaps the window region WA is smaller than the area of the electrode Rx2 that does not overlap the window region WA.
  • the electrode Rx1 and the transparent conductive layer TC function as one sensor electrode.
  • the total value of the area of the electrode Rx1 and the area of the transparent conductive layer TC connected to the electrode Rx1 is substantially the same as the area of the electrode Rx2. Therefore, it is possible to suppress a decrease in touch sensing accuracy in the vicinity of the window region WA.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device DSP along the line AB shown in FIG.
  • the transparent conductive layer TC is located on the insulating layer 16 and is covered with the alignment film AL1.
  • the transparent conductive layer TC is connected to the common electrode CE via a contact hole CH penetrating the insulating layer 16.
  • there is only one contact hole CH but a plurality of contact hole CHs may be formed as long as the transparent conductive layer TC and the common electrode CE overlap in the frame region FRA.
  • the transparent conductive layer TC may be connected to the common electrode CE via a plurality of contact hole CHs.
  • the transparent conductive layer TC is in contact with the insulating layer 16 and the alignment film AL1 in the frame region FRA, and is in contact with the insulating layer 16 and the spacer SP2 in the window region WA.
  • the light-shielding layer BMP is provided on the lower surface of the insulating substrate 20.
  • the outer surface BO of the light-shielding layer BMP is covered with the colored layer CF, and the inner surface BI is located below the light-shielding layer BMC.
  • Each of the plurality of colored layer CFs is located between the light-shielding layer BMP and the transparent layer OC in the frame region FRA.
  • the liquid crystal display device DSP further includes a plurality of spacers SP (SP1, SP2, ...) Located between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the spacer SP is formed of, for example, a member that transmits light.
  • the spacers SP1 and SP3 are provided on the second substrate SUB2, and the spacer SP2 is provided on the first substrate SUB1.
  • One spacer SP1 is located in the window area WA.
  • the spacer SP1 is provided on the lower surface of the transparent layer OC and is covered with the alignment film AL2.
  • the spacer SP1 has an outer peripheral surface OF1 located below the light-shielding layer BMC.
  • One spacer SP2 is located in the window area WA and the frame area FRA.
  • the spacer SP2 is in contact with the transparent conductive layer TC and is covered with the alignment film AL1.
  • the spacer SP2 has an outer peripheral surface OF2 located below the light-shielding layer BMC.
  • the spacer SP1 and the spacer SP2 face each other.
  • Spacers SP1 and SP2 are provided substantially over the entire window area WA.
  • the inner surface BI of the light-shielding layer BMP is located between the outer peripheral surface OF1 and the outer peripheral surface OF2.
  • the liquid crystal layer LC extends between the spacer SP1 and the spacer SP2.
  • the plurality of spacers SP3 are located in the frame region FRA. Each of the spacers SP3 faces the colored layer CF and is located between the transparent layer OC and the first substrate SUB1.
  • the plurality of spacers SP3 are for maintaining a cell gap between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 in the frame region FRA.
  • the plurality of spacers SP3 include a main spacer that is in contact with the first substrate SUB1 and a subspacer that is not in contact with the first substrate SUB1 in a steady state in which no external stress is applied to the display panel PNL.
  • the window region WA of the display panel PNL is not provided with a member such as a metal wiring ML or a colored layer CF that blocks light, but is provided with only a member that transmits light such as an insulating layer, a spacer SP, or a transparent layer OC. .. Further, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer LC located in the window region WA transmit light, for example, in a state where an electric field is not applied. As a result, the light receiving element PA located in the window region WA can receive light via the transparent substrate CG and the display panel PNL, respectively.
  • the window area WA overlaps with the camera as the light receiving element PA, and the window area WA is required to have transparency that does not interfere with the image pickup of the camera.
  • the window region WA is not provided with the switching element SW constituting the thin film transistor, the scanning line G, and the signal line S as members for blocking light, and the window region WA is displayed. It may be rephrased as a highly transparent region WA or a highly transparent region WA having a higher light transmittance (high transparency) than the region DA.
  • the high light transmittance region WA may be a region having a higher light transmittance than the display region DA, and a light shielding member such as a metal wiring ML is provided as long as the function of the light receiving element PA including the camera is not impaired. May be good.
  • the optical elements OD1 and OD2 shown in FIG. 1 do not have to form through holes in both of them in the high translucency region WA, and form through holes in only one of the optical element OD1 and the optical element OD2. There may be. Even in this case, the high light transmittance WA has a higher light transmittance than the display area DA. Needless to say, as shown in FIG. 1, it is more appropriate that the metal wiring and the polarizing plate composed of two optical elements, which can hinder light transmission, are not in the high light transmission region WA.
  • the cell gap between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 is maintained in the window region WA. can do. Therefore, when an external stress is applied to the window region WA of the display panel PNL, it is possible to prevent uneven cell gaps from occurring between the window region WA and other regions (frame region FRA and display region DA). .. Further, when a plurality of spacers SP1 and a plurality of spacers SP2 are provided in the window area WA, the light transmitted through the window area WA may be reflected by the plurality of spacers SP1 and the plurality of spacers SP2 and visually recognized, or in the window area WA.
  • the light receiving element PA it is not necessary to provide a through hole in the window area WA as compared with the case where the window area WA of the display panel PNL is provided with a through hole, and to provide the through hole. Since it is not necessary to arrange a seal for sealing the liquid crystal layer LC around the through hole, the manufacturing process can be simplified and the frame region FRA can be narrowed.
  • a transparent conductive layer TC is provided between the alignment film AL1 and the inorganic insulating layer 16. Since the adhesive strength between the alignment film AL1 and the transparent conductive layer TC is stronger than the adhesive strength between the alignment film AL1 and the inorganic insulating layer 16, peeling of the alignment film AL1 can be suppressed in the frame region FRA.
  • the insulating layer 16 corresponds to the inorganic insulating layer
  • the insulating layer 14 corresponds to the first organic insulating layer
  • the insulating layer 15 corresponds to the second organic insulating layer
  • the spacer SP1 corresponds to the first spacer
  • the spacer SP2 corresponds to the second spacer
  • the spacer SP3 corresponds to the third spacer.
  • FIG. 8 is a plan view of the liquid crystal display device DSP, and is a diagram for explaining the positional relationship of each spacer SP. As shown in FIG. 8, the plurality of spacers SP3 are scattered in the frame region FRA, and the plurality of spacers SP4 are scattered in the display region DA.
  • the plurality of spacers SP4 are located in the display area DA.
  • the spacer SP4 is provided, for example, at a position where the scanning line G and the signal line S shown in FIG. 3 overlap.
  • Each of the spacers SP4 is arranged with an interval DX4 in the first direction X and an interval DY4 in the second direction Y.
  • Each of the spacers SP3 is arranged with an interval DX3 in the first direction X and an interval DY3 in the second direction Y.
  • the interval DX3 and the interval DX4 are substantially equivalent, and the interval DY3 and the interval DY4 are substantially equivalent.
  • the colored layer CFs are scattered in the frame region FRA and are circular in a plan view.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of the liquid crystal display device DSP shown in FIG. 7. As shown in FIG. 9, this modification is different from the configuration example shown in FIG. 7 in that the spacer SP2 is not arranged.
  • the alignment film AL1 is in contact with the transparent conductive layer TC in the window region WA and the frame region FRA.
  • the spacer SP1 is provided on the second substrate SUB2, but the spacer SP1 may be provided on the first substrate SUB1.
  • the same effect as described above can be obtained.
  • the transparent conductive layer TC is in contact with the alignment film AL1. As a result, peeling of the alignment film AL1 can be suppressed in the window region WA.

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Abstract

製品の歩留まりの改善が可能な液晶表示装置を提供する。　液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とが対向する対向領域と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層及び第１スペーサと、を備える。前記対向領域は、画像を表示する第１領域と、平面視で前記第１領域の内側に位置する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置し前記第２領域を囲む額縁状の額縁領域と、を含む。前記第２基板は、平面視で前記額縁領域に形成された遮光層を備える。前記第２領域は、前記第１領域に比べ透明度の高い領域である。前記液晶層は、前記第２領域、前記額縁領域及び前記第１領域に位置している。前記第１スペーサは、前記第２領域に位置し、前記第１基板もしくは前記第２基板に設けられている。

Description

液晶表示装置
　本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
　近年、種々の形状の表示装置が提案されている。一例では、映像表示部と透明表示部との間に遮光部を有する液晶表示装置が開示されている。その他の例では、表示部と、カメラに重なる透明部と、を有する液晶表示装置が開示されている。
特開２００６－３４３７２８号公報 米国特許出願公開第２０１７／０１２３４５２号明細書
　本実施形態の目的は、製品の歩留まりの改善が可能な液晶表示装置を提供することにある。
　一実施形態に係る液晶表示装置は、
　第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とが対向する対向領域と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層及び第１スペーサと、を備え、前記対向領域は、画像を表示する第１領域と、平面視で前記第１領域の内側に位置する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置し前記第２領域を囲む額縁状の額縁領域と、を含み、前記第２基板は、平面視で前記額縁領域に形成された遮光層を備え、前記第２領域は、前記第１領域に比べ透明度の高い領域であり、前記液晶層は、前記第２領域、前記額縁領域及び前記第１領域に位置し、前記第１スペーサは、前記第２領域に位置し、前記第１基板もしくは前記第２基板に設けられている。
図１は、一実施形態の液晶表示装置の断面図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置の平面図である。 図３は、図２に示した画素の基本構造及び等価回路を示す図である。 図４は、図１に示した液晶表示装置の一構成例を示す断面図である。 図５は、図２に示した液晶表示装置が有するタッチセンサの一構成例を示す平面図である。 図６は、図５に示した窓領域を拡大した平面図である。 図７は、図６に示したＡ－Ｂ線に沿った液晶表示装置の断面図である。 図８は、上記液晶表示装置の平面図であり、各スペーサの位置関係を説明するための図である。 図９は、図７に示した液晶表示装置の変形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、一実施形態の液晶表示装置ＤＳＰの断面図である。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。本明細書において、第３方向Ｚを示す矢印の先端側の位置を上と称し、矢印の先端とは逆側の位置を下と称する。また、上から下に向かって、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。　
　図１に示すように、液晶表示装置ＤＳＰは、透明基板ＣＧと、表示パネルＰＮＬと、照明装置ＩＬと、電子部品ＰＡと、を備えている。透明基板ＣＧ、表示パネルＰＮＬ、及び電子部品ＰＡは、この順に第３方向Ｚに沿って並んでいる。
　表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、光学素子ＯＤ１と、光学素子ＯＤ２と、を備えている。　
　第２基板ＳＵＢ２は、遮光層ＢＭＰを備えている。遮光層ＢＭＰは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に位置している。偏光板ＰＬ１を含む光学素子ＯＤ１は、第１基板ＳＵＢ１に接着されている。偏光板ＰＬ２を含む光学素子ＯＤ２は、第２基板ＳＵＢ２に接着されている。光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、それぞれ第３方向Ｚにおいて電子部品ＰＡに重なる位置に貫通孔を有している。なお、光学素子ＯＤ１及びＯＤ２は、必要に応じて位相差板、拡散層、反射防止層などを備えていてもよい。
　透明基板ＣＧは、透明接着層ＡＤによって表示パネルＰＮＬに接着されている。透明基板ＣＧは、遮光層ＢＭＣを備えている。図示した例では、遮光層ＢＭＣは、透明基板ＣＧの下面に設けられ、第３方向Ｚにおいて遮光層ＢＭＰに重なっている。透明基板ＣＧは、ガラス基板や可撓性の樹脂基板などである。
　照明装置ＩＬは、表示パネルＰＮＬを照明するものである。図示した例では、照明装置ＩＬは、第３方向Ｚにおいて電子部品ＰＡに重なる貫通孔ＴＨを有している。
　電子部品ＰＡは本実施例においては受光素子ＰＡであり、受光素子ＰＡは一例としてカメラである。なお、受光素子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。受光素子ＰＡは、照明装置ＩＬの貫通孔ＴＨに挿入されている。受光素子ＰＡは、第３方向Ｚにおいて、透明基板ＣＧ、透明接着層ＡＤ又は表示パネルＰＮＬを介して受光する。
　図２は、図１に示した液晶表示装置ＤＳＰの平面図である。　
　図２に示すように、液晶表示装置ＤＳＰは、さらに、配線基板Ｆ１とＩＣチップ１とを備えている。
　表示パネルＰＮＬは、第２方向Ｙに沿って並んだ対向領域ＦＡ及び延出領域ＥＡを有している。対向領域ＦＡは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とが対向し重なり合う領域であり、表示パネルＰＮＬの２枚部分である。延出領域ＥＡは、第１基板ＳＵＢ１が第２基板ＳＵＢ２から露出する表示パネルＰＮＬの１枚部分ということもできる。
　対向領域ＦＡは、画像を表示する表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡを囲む額縁状の非表示領域ＮＤＡと、窓領域ＷＡと、額縁領域ＦＲＡと、を含んでいる。窓領域ＷＡは、平面視で表示領域ＤＡの内側に位置している。図示した例では、窓領域ＷＡは真円であるが、楕円等の他の円形や円形以外の多角形であってもよい。額縁領域ＦＲＡは、表示領域ＤＡと窓領域ＷＡとの間に位置し、窓領域ＷＡを囲む額縁状の領域である。また、表示領域ＤＡを第１領域、窓領域ＷＡを第２領域と言い換えてもよい。
　表示領域ＤＡには、第１方向（行方向）Ｘ及び第２方向（列方向）Ｙにマトリクス状（行列状）に配置された複数の画素ＰＸが位置している。なお、画素ＰＸは、窓領域ＷＡ及び額縁領域ＦＲＡには設けられていない。ここでの画素ＰＸとは、画素信号に応じて個別に制御することができる最小単位を示し、副画素と称する場合がある。画素ＰＸは、例えば、赤色を呈する赤画素、緑色を呈する緑画素、青色を呈する青画素、または、白色を呈する白画素のいずれかである。　
　受光素子ＰＡは、平面視で窓領域ＷＡの内側に位置している。図１に示した貫通孔ＴＨは、窓領域ＷＡに重なっている。遮光層ＢＭＰは、額縁領域ＦＲＡ全域に設けられている。遮光層ＢＭＰは、内面ＢＩと外面ＢＯとを有している。内面ＢＩは窓領域ＷＡと額縁領域ＦＲＡとの境界に相当し、外面ＢＯは額縁領域ＦＲＡと表示領域ＤＡとの境界に相当する。
　ＩＣチップ１及び配線基板Ｆ１は、表示パネルＰＮＬからの信号を読み出す場合もあるが、主として表示パネルＰＮＬに信号を供給する信号源として機能する。ＩＣチップ１は、配線基板Ｆ１に実装され、配線基板Ｆ１に電気的に接続されている。なお、ＩＣチップ１は、延出領域ＥＡに実装され、延出領域ＥＡに電気的に接続されていてもよい。ＩＣチップ１は、画像を表示する画像表示モードにおいて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ＤＤを内蔵している。また、図示した例では、ＩＣチップ１は、液晶表示装置ＤＳＰへの物体の接近又は接触を検出するタッチセンシングモードを制御するタッチコントローラＴＣＮを内蔵している。図中において、ディスプレイドライバＤＤ及びタッチコントローラＴＣＮは点線で示している。配線基板Ｆ１は、折り曲げ可能なフレキシブルプリント基板である。
　表示パネルＰＮＬは、さらに液晶層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とを接合している。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。液晶層ＬＣは、窓領域ＷＡ、額縁領域ＦＲＡ及び表示領域ＤＡのそれぞれにわたって設けられている。図２において、液晶層ＬＣ及びシールＳＥは、異なる斜線で示している。
　また、表示パネルＰＮＬの詳細な構成について、ここでは説明を省略するが、表示パネル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、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面と平行な面である。
　図３は、図２に示した画素の基本構造及び等価回路を示す図である。　
　図３に示すように、複数本の走査線Ｇは走査線駆動回路ＧＤに接続され、複数本の信号線Ｓは信号線駆動回路ＳＤに接続されている。走査線Ｇ及び信号線Ｓは、それぞれ、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成されている。走査線Ｇ及び信号線Ｓは、それぞれ、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。なお、走査線Ｇ及び信号線Ｓは、必ずしも直線的に延出していなくてもよく、それらの一部が屈曲していてもよい。
　共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸにわたって配置されている。共通電極ＣＥは、電圧供給部ＣＤ及び図２に示したタッチコントローラＴＣＮに接続されている。画像表示モードにおいては、電圧供給部ＣＤは、共通電極ＣＥにコモン電圧（Ｖｃｏｍ）を供給する。タッチセンシングモードにおいては、タッチコントローラＴＣＮは、コモン電圧とは異なるタッチ駆動電圧を共通電極ＣＥに供給する。
　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。走査線Ｇは、第１方向Ｘに並んだ画素ＰＸの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。信号線Ｓは、第２方向Ｙに並んだ画素ＰＸの各々におけるスイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。走査線Ｇ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Ｓ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。
　図４は、図１に示した液晶表示装置ＤＳＰの一構成例を示す断面図である。図示した例は、横電界を利用する表示モードの一つであるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードが適用された例に相当する。　
　図４に示すように、第１基板ＳＵＢ１は、絶縁基板１０、絶縁層１１乃至１６、半導体層ＳＣ、信号線Ｓ、金属配線ＭＬ、共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥ、配向膜ＡＬ１などを備えている。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。絶縁層１１は、絶縁基板１０の上に位置している。半導体層ＳＣは、絶縁層１１の上に位置し、絶縁層１２によって覆われている。半導体層ＳＣは、例えば、多結晶シリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンや酸化物半導体によって形成されていてもよい。絶縁層１２は、絶縁層１３によって覆われている。図３に示した走査線Ｇは、絶縁層１２及び１３の間に位置している。信号線Ｓは、絶縁層１３の上に位置し、絶縁層１４によって覆われている。金属配線ＭＬは、絶縁層１４の上に位置し、絶縁層１５によって覆われている。金属配線ＭＬは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成されている。金属配線ＭＬは、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。金属配線ＭＬは、それぞれ信号線Ｓと平行に延出し、信号線Ｓの直上に位置している。
　共通電極ＣＥは、絶縁層１５の上に位置し、絶縁層１６によって覆われている。画素電極ＰＥは、絶縁層１６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１６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、例えば、ＩＴＯや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、線状電極であり、共通電極ＣＥは、複数の画素ＰＸにわた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を設ける構造であってもよい。
　絶縁層１１、絶縁層１２、絶縁層１３及び１６は、シリコン酸化物（ＳｉＯ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）などの無機絶縁材料によって形成された無機絶縁層である。絶縁層１６は、例えば、シリコン窒化物によって形成されている。絶縁層１１、絶縁層１２、絶縁層１３及び１６は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。絶縁層１４及び１５は、例えば、アクリル樹脂などの有機絶縁材料によって形成された有機絶縁層である。
　第２基板ＳＵＢ２は、絶縁基板２０と、着色層ＣＦと、遮光層ＢＭと、透明層ＯＣと、配向膜ＡＬ２とを備えている。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。着色層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。配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接している。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、例えば、水平配向性を呈する材料によって形成されている。透明層ＯＣは、着色層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。なお、図示した例では、着色層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。着色層ＣＦは、赤色層ＣＦＲ、緑色層ＣＦＧ、及び、青色層ＣＦＢを含んでいる。緑色層ＣＦＧは、画素電極ＰＥと対向している。赤色層ＣＦＲ及び青色層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。
　液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２の間に位置し、配向膜ＡＬ１と配向膜ＡＬ２との間に保持されている。液晶層ＬＣは、液晶分子ＬＭを備えている。液晶層ＬＣは、ポジ型（誘電率異方性が正）の液晶材料、あるいは、ネガ型（誘電率異方性が負）の液晶材料によって構成されている。
　このような表示パネルＰＮＬにおいては、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていないオフ状態において、液晶分子ＬＭ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、照明装置ＩＬから表示パネルＰＮＬに向けて照射された照明光は、光学素子ＯＤ１及びＯＤ２によって吸収され、暗表示となる。一方、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されたオン状態においては、液晶分子ＬＭは、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、照明装置ＩＬからの照明光の一部は、光学素子ＯＤ１及びＯＤ２を透過し、明表示となる。
　図５は、図２に示した液晶表示装置ＤＳＰが有するタッチセンサＴＳの一構成例を示す平面図である。ここでは、自己容量方式のタッチセンサＴＳについて説明するが、タッチセンサＴＳは相互容量方式のタッチセンサＴＳであってもよい。　
　図５に示すように、タッチセンサＴＳは、複数の電極Ｒｘ（Ｒｘ１、Ｒｘ２…）と、複数のセンサ配線Ｌと、を備えている。複数の電極Ｒｘは、表示領域ＤＡに位置し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにマトリクス状に配置されている。なお、電極Ｒｘは窓領域ＷＡには設けられていない。図示した例では、電極Ｒｘ２は正方形状であるが、窓領域ＷＡ周辺に配置された電極Ｒｘ１は窓領域ＷＡに沿った形状を有している。複数のセンサ配線Ｌは、表示領域ＤＡにおいて、それぞれ第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに並んでいる。センサ配線Ｌの各々は、上記した信号線Ｓと重なる位置に設けられている。また、センサ配線Ｌの各々は、延出領域ＥＡに引き出され、配線基板Ｆ１を介してＩＣチップ１に電気的に接続されている。センサ配線Ｌの各々は、１つの電極Ｒｘと電気的に接続されている。なお、１つの電極Ｒｘと複数のセンサ配線Ｌとが電気的に接続されてもよい。
　タッチセンシングモードにおいては、タッチコントローラＴＣＮは、センサ配線Ｌにタッチ駆動電圧を印加する。これにより、電極Ｒｘにはタッチ駆動電圧が印加され、電極Ｒｘでのセンシングが行われる。電極Ｒｘでのセンシング結果に対応したセンサ信号は、センサ配線Ｌを介してタッチコントローラＴＣＮに出力される。
　なお、表示モードにおいては、電極Ｒｘは、コモン電圧（Ｖｃｏｍ）が印加された共通電極ＣＥとして機能する。コモン電圧は、例えばディスプレイドライバＤＤに含まれる電圧供給部からセンサ配線Ｌを介して印加される。図４に示した金属配線ＭＬはセンサ配線Ｌとして機能する。
　図６は、図５に示した窓領域ＷＡを拡大した平面図である。　
　図６に示すように、液晶表示装置ＤＳＰは、さらに、複数の透明導電層ＴＣを備えている。透明導電層ＴＣは、図４に示した画素電極ＰＥと同一材料によって形成されている。透明導電層ＴＣは、額縁領域ＦＲＡ及び窓領域ＷＡにわたって設けられている。透明導電層ＴＣの各々は、互いに離れていて、それぞれ額縁領域ＦＲＡにおいて異なる電極Ｒｘ１に後述するコンタクトホールＣＨを介して接続されている。　
　タッチセンシングモードにおいて電極Ｒｘをセンサ電極として機能させる場合、電極Ｒｘの各々の面積が同等であることが好ましい。窓領域ＷＡに重なる電極Ｒｘ１の面積は、窓領域ＷＡに重ならない電極Ｒｘ２の面積より小さい。しかし、電極Ｒｘ１と透明導電層ＴＣとが電気的に接続することにより、電極Ｒｘ１と透明導電層ＴＣとは一つのセンサ電極として機能する。電極Ｒｘ１の面積及び電極Ｒｘ１に接続される透明導電層ＴＣの面積の合計値は、電極Ｒｘ２の面積と実質的に同等となる。このため、窓領域ＷＡの近傍におけるタッチセンシング精度の低下を抑制することができる。
　図７は、図６に示したＡ－Ｂ線に沿った液晶表示装置ＤＳＰの断面図である。　
　図７に示すように、透明導電層ＴＣは、絶縁層１６の上に位置し、配向膜ＡＬ１に覆われている。透明導電層ＴＣは、絶縁層１６を貫通するコンタクトホールＣＨを介して共通電極ＣＥに接続している。図示した例では、コンタクトホールＣＨは１つであるが、額縁領域ＦＲＡにおいて透明導電層ＴＣと共通電極ＣＥとが重なる領域であれば複数のコンタクトホールＣＨを形成してもよい。透明導電層ＴＣは複数のコンタクトホールＣＨを介して共通電極ＣＥに接続してもよい。図示した例では、透明導電層ＴＣは、額縁領域ＦＲＡにおいて絶縁層１６及び配向膜ＡＬ１に接し、窓領域ＷＡにおいては絶縁層１６及びスペーサＳＰ２に接している。
　遮光層ＢＭＰは絶縁基板２０の下面に設けられている。図示した例では、遮光層ＢＭＰの外面ＢＯは着色層ＣＦに覆われ、内面ＢＩは遮光層ＢＭＣの下方に位置している。複数の着色層ＣＦは、それぞれ額縁領域ＦＲＡにおいて遮光層ＢＭＰと透明層ＯＣとの間に位置している。
　液晶表示装置ＤＳＰは、さらに、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に位置する複数のスペーサＳＰ（ＳＰ１、ＳＰ２、…）を備えている。スペーサＳＰは、例えば光を透過する部材で形成されている。スペーサＳＰ１及びＳＰ３は第２基板ＳＵＢ２に設けられ、スペーサＳＰ２は第１基板ＳＵＢ１に設けられている。　
　１つのスペーサＳＰ１は、窓領域ＷＡに位置している。スペーサＳＰ１は、透明層ＯＣの下面に設けられ、配向膜ＡＬ２に覆われている。スペーサＳＰ１は、遮光層ＢＭＣの下方に位置する外周面ＯＦ１を有している。　
　１つのスペーサＳＰ２は、窓領域ＷＡ及び額縁領域ＦＲＡに位置している。スペーサＳＰ２は、透明導電層ＴＣに接し、配向膜ＡＬ１に覆われている。スペーサＳＰ２は、遮光層ＢＭＣの下方に位置する外周面ＯＦ２を有している。　
　スペーサＳＰ１とスペーサＳＰ２とは対向している。スペーサＳＰ１及びＳＰ２は、実質的に窓領域ＷＡの全域に設けられている。遮光層ＢＭＰの内面ＢＩは、外周面ＯＦ１と外周面ＯＦ２との間に位置している。液晶層ＬＣは、スペーサＳＰ１とスペーサＳＰ２との間に延出している。　
　複数のスペーサＳＰ３は、額縁領域ＦＲＡに位置している。スペーサＳＰ３の各々は、着色層ＣＦに対向し、透明層ＯＣと第１基板ＳＵＢ１との間に位置している。複数のスペーサＳＰ３は額縁領域ＦＲＡにおいて第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とのセルギャップを維持するためのものである。複数のスペーサＳＰ３は、第１基板ＳＵＢ１に接しているメインスペーサと、表示パネルＰＮＬに対して外部応力が加わっていない定常状態で第１基板ＳＵＢ１に接触していないサブスペーサが含まれている。
　表示パネルＰＮＬの窓領域ＷＡには、金属配線ＭＬや着色層ＣＦなどの光を遮光する部材が設けられず、絶縁層やスペーサＳＰや透明層ＯＣなどの光を透過する部材のみ設けられている。また、窓領域ＷＡに位置する液晶層ＬＣの液晶分子は、例えば電界が印加されない状態で光を透過する。これにより、窓領域ＷＡに位置する受光素子ＰＡは、透明基板ＣＧ及び表示パネルＰＮＬのそれぞれを介して受光することができる。
　上述のように、窓領域ＷＡは受光素子ＰＡとしてのカメラと重なることになり、窓領域ＷＡにはカメラの撮像を阻害しない透明性が求められる。窓領域ＷＡには金属配線ＭＬや着色層ＣＦ以外にも、薄膜トランジスタを構成するスイッチング素子ＳＷや、走査線Ｇ及び信号線Ｓも光を遮光する部材として設けられておらず、窓領域ＷＡは表示領域ＤＡに比べ高い光透過率（高い透明性）を有する高透光領域ＷＡもしくは高透明領域ＷＡと言い換えてもよい。
　高透光領域ＷＡは表示領域ＤＡに比べ高い光透過率を有する領域であればよく、カメラを含む受光素子ＰＡの機能を阻害しない範囲であれば金属配線ＭＬ等の遮光部材が設けられていてもよい。さらに図１に示す光学素子ＯＤ１及びＯＤ２も高透光領域ＷＡにおいて両方に貫通孔を形成するものでなくともよく、光学素子ＯＤ１もしくは光学素子ＯＤ２のどちらか一方のみに貫通孔を形成するものであってもよい。この場合であっても高透光領域ＷＡは表示領域ＤＡに比べ高い光透過率を有することにはなる。当然、図１に示すように光透過の阻害要因となりえる金属の配線や２枚の光学素子からなる偏光板などは高透光領域ＷＡにない方が、より適切であることは言うまでもない。
　本実施形態によれば、１つのスペーサＳＰ１及び１つのスペーサＳＰ２は実質的に窓領域ＷＡ全域に設けられているため、窓領域ＷＡにおいて第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とのセルギャップを維持することができる。このため、表示パネルＰＮＬの窓領域ＷＡに外部応力が加わった際に、窓領域ＷＡと他の領域（額縁領域ＦＲＡ及び表示領域ＤＡ）とでセルギャップのムラが生じることを抑制することができる。さらに、複数のスペーサＳＰ１及び複数のスペーサＳＰ２が窓領域ＷＡに設けられた場合、窓領域ＷＡを透過する光が複数のスペーサＳＰ１及び複数のスペーサＳＰ２で反射され視認されるおそれや窓領域ＷＡにおける光の透過率の低下するおそれがある。本実施形態では、１つのスペーサＳＰ１及び１つのスペーサＳＰ２のみ窓領域ＷＡに設けられているため、上記の不具合を抑制することができ、液晶表示装置ＤＳＰの製品の歩留まりの改善が可能である。
　また、受光素子ＰＡが光を受光するために、表示パネルＰＮＬの窓領域ＷＡに貫通孔を設ける場合と比較して、窓領域ＷＡに貫通孔を設ける必要がなく、また貫通孔を設けるために貫通孔周辺に液晶層ＬＣを封止するためのシールを配置する必要がないため、製造工程の簡素化および額縁領域ＦＲＡの狭額縁化ができる。
　また、額縁領域ＦＲＡにおいて配向膜ＡＬ１と無機絶縁層１６との間に透明導電層ＴＣが設けられている。配向膜ＡＬ１と透明導電層ＴＣとの接着強度は配向膜ＡＬ１と無機絶縁層１６との接着強度より強いため、額縁領域ＦＲＡにおいて配向膜ＡＬ１の剥離を抑制することができる。
　上記した構成例において、絶縁層１６は無機絶縁層に相当し、絶縁層１４は第１有機絶縁層に相当し、絶縁層１５は第２有機絶縁層に相当し、スペーサＳＰ１は第１スペーサに相当し、スペーサＳＰ２は第２スペーサに相当し、スペーサＳＰ３は第３スペーサに相当している。
　図８は、液晶表示装置ＤＳＰの平面図であり、各スペーサＳＰの位置関係を説明するための図である。　
　図８に示すように、複数のスペーサＳＰ３は額縁領域ＦＲＡにおいて点在し、複数のスペーサＳＰ４は表示領域ＤＡにおいて点在している。
　複数のスペーサＳＰ４は表示領域ＤＡに位置している。スペーサＳＰ４は、例えば図３に示した走査線Ｇと信号線Ｓとが重なる位置に設けられている。スペーサＳＰ４の各々は、第１方向Ｘにおいて間隔ＤＸ４をおいて並べられ、第２方向Ｙにおいて間隔ＤＹ４をおいて並べられている。　
　スペーサＳＰ３の各々は、第１方向Ｘにおいて間隔ＤＸ３をおいて並べられ、第２方向Ｙにおいて間隔ＤＹ３をおいて並べられている。間隔ＤＸ３と間隔ＤＸ４とは実質的に同等であり、間隔ＤＹ３と間隔ＤＹ４とは実質的に同等である。　
　図示した例では、着色層ＣＦは額縁領域ＦＲＡにおいて点在し、平面視で円形である。
　図９は、図７に示した液晶表示装置ＤＳＰの変形例を示す断面図である。　
　図９に示すように、本変形例は図７に示した構成例と比較して、スペーサＳＰ２が配置されていない点で相違している。配向膜ＡＬ１は、窓領域ＷＡ及び額縁領域ＦＲＡにおいて、透明導電層ＴＣに接している。図示した例では、スペーサＳＰ１は第２基板ＳＵＢ２に設けられているが、スペーサＳＰ１は第１基板ＳＵＢ１に設けられてもよい。　
　このような本変形例においても、上記したのと同様の効果が得られる。加えて、窓領域ＷＡにおいて、透明導電層ＴＣは配向膜ＡＬ１に接している。これにより、窓領域ＷＡにおいて配向膜ＡＬ１の剥離を抑制することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、製品の歩留まりの改善が可能な液晶表示装置を提供することができる。
　なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。

Claims (14)

  1. 　第１基板と、
    　第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板とが対向する対向領域と、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層及び第１スペーサと、を備え、
    　前記対向領域は、画像を表示する第１領域と、平面視で前記第１領域の内側に位置する第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置し前記第２領域を囲む額縁状の額縁領域と、を含み、
    　前記第２基板は、平面視で前記額縁領域に形成された遮光層を備え、
    　前記第２領域は、前記第１領域に比べ透明度の高い領域であり、
    　前記液晶層は、前記第２領域、前記額縁領域及び前記第１領域に位置し、
    　前記第１スペーサは、前記第２領域に位置し、前記第１基板もしくは前記第２基板に設けられている液晶表示装置。
  2. 　さらに、照明装置を備え、
    　前記照明装置は、前記第２領域に重なる位置に貫通孔を有する、
    　請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　さらに、前記第２領域において、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し前記第１スペーサに対向する第２スペーサを備え、
    　前記第１スペーサは前記第２基板に設けられ、
    　前記第２スペーサは前記第１基板に設けられている請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 　さらに、前記額縁領域において、前記第２基板に設けられた複数の第３スペーサを備え、
    　前記第２基板は、さらに、前記額縁領域において、前記液晶層に対向する透明層と、前記透明層と前記遮光層との間に位置する着色層と、を備え、
    　前記複数の第３スペーサは、それぞれ前記着色層に対向し、前記透明層と前記第１基板との間に位置している請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 　前記第１基板は、さらに、前記第１領域及び前記額縁領域に位置する共通電極と、前記共通電極を覆う無機絶縁層と、前記第２領域及び前記額縁領域において前記無機絶縁層の上方に形成された透明導電層と、前記透明導電層の上方に形成された配向膜と、を備え、
    　前記透明導電層は前記無機絶縁層及び前記配向膜のそれぞれに接している請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記第１基板は、さらに、第１有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層の上方に形成された金属配線と、前記第１有機絶縁層及び金属配線の上方に形成された第２有機絶縁層と、を備え、
    　前記無機絶縁層は、前記額縁領域において貫通したコンタクトホールを有し、
    　前記共通電極は、前記第２有機絶縁層の上方に位置し前記金属配線と電気的に接続し、
    　前記透明導電層は、前記コンタクトホールを介して前記共通電極と接続している請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記第１基板は、さらに、前記第１領域及び前記額縁領域に位置する共通電極と、前記共通電極を覆う無機絶縁層と、前記第２領域及び前記額縁領域において前記無機絶縁層の上方に形成された透明導電層と、前記透明導電層の上方に形成された配向膜と、を備え、
    　前記透明導電層は前記無機絶縁層及び前記配向膜のそれぞれに接している請求項３に記載の液晶表示装置。
  8. 　前記第１基板は、さらに、第１有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層の上方に形成された金属配線と、前記第１有機絶縁層及び金属配線の上方に形成された第２有機絶縁層と、を備え、
    　前記無機絶縁層は、前記額縁領域において貫通したコンタクトホールを有し、
    　前記共通電極は、前記第２有機絶縁層の上方に位置し前記金属配線と電気的に接続し、
    　前記透明導電層は、前記コンタクトホールを介して前記共通電極と接続している請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 　さらに、前記額縁領域において、前記第２基板に設けられた複数の第３スペーサを備え、
    　前記第２基板は、さらに、前記額縁領域において、前記液晶層に対向する透明層と、前記透明層と前記遮光層との間に位置する着色層と、を備え、
    　前記複数の第３スペーサは、それぞれ前記着色層に対向し、前記透明層と前記第１基板との間に位置している請求項２に記載の液晶表示装置。
  10. 　前記第１基板は、さらに、前記第１領域及び前記額縁領域に位置する共通電極と、前記共通電極を覆う無機絶縁層と、前記第２領域及び前記額縁領域において前記無機絶縁層の上方に形成された透明導電層と、前記透明導電層の上方に形成された配向膜と、を備え、
    　前記透明導電層は前記無機絶縁層及び前記配向膜のそれぞれに接している請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 　前記第１基板は、さらに、第１有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層の上方に形成された金属配線と、前記第１有機絶縁層及び金属配線の上方に形成された第２有機絶縁層と、を備え、
    　前記無機絶縁層は、前記額縁領域において貫通したコンタクトホールを有し、
    　前記共通電極は、前記第２有機絶縁層の上方に位置し前記金属配線と電気的に接続し、
    　前記透明導電層は、前記コンタクトホールを介して前記共通電極と接続している請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 　前記第１基板は、さらに、前記第１領域及び前記額縁領域に位置する共通電極と、前記共通電極を覆う無機絶縁層と、前記第２領域及び前記額縁領域において前記無機絶縁層の上方に形成された透明導電層と、前記透明導電層の上方に形成された配向膜と、を備え、
    　前記透明導電層は前記無機絶縁層及び前記配向膜のそれぞれに接している請求項２に記載の液晶表示装置。
  13. 　前記第１基板は、さらに、第１有機絶縁層と、前記第１有機絶縁層の上方に形成された金属配線と、前記第１有機絶縁層及び金属配線の上方に形成された第２有機絶縁層と、を備え、
    　前記無機絶縁層は、前記額縁領域において貫通したコンタクトホールを有し、
    　前記共通電極は、前記第２有機絶縁層の上方に位置し前記金属配線と電気的に接続し、
    　前記透明導電層は、前記コンタクトホールを介して前記共通電極と接続している請求項１２に記載の液晶表示装置。
  14. 　さらに、前記第２領域に位置する受光素子を備え、
    　前記受光素子は、前記照明装置の前記貫通孔に挿入されている請求項２に記載の液晶表示装置。
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