JP7214566B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

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。

本実施形態によれば、
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と、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スペーサと、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、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液晶表示装置が提供される。

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、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、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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［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と、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が形成されている、
［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［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［２］又は［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［２］乃至［４］の何れか１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［５］に記載の液晶表示装置。
［７］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［２］乃至［６］の何れか１に記載の液晶表示装置。

ＤＳＰ…液晶表示装置 ＳＵＢ１…第１基板 ＳＵＢ２…第２基板 ＬＣ…液晶層
ＦＡ…対向領域 ＤＡ…表示領域 ＷＡ…窓領域 ＦＲＡ…額縁領域
ＳＰ…スペーサ ＢＭ…遮光層 ＯＣ…透明層 ＣＦ…着色層
１１～１６…絶縁層 ＡＬ…配向膜 ＣＥ…共通電極 ＴＣ…透明導電層
ＰＡ…受光素子

Claims (6)

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と、
   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スペーサと、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、
   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が形成されている、
   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. 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１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 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４に記載の液晶表示装置。
6. 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１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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