JP4442577B2 - Liquid crystal device - Google Patents
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Description
本発明は液晶装置に係り、特に横電界を利用した液晶装置の構成及びこの液晶装置を用いた投射型表示装置と電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device, and more particularly to a configuration of a liquid crystal device using a lateral electric field, and a projection display device and an electronic apparatus using the liquid crystal device.
従来から、液晶表示装置は、直視型のみではなく、プロジェクションテレビ等の投射型表示素子としても需要が高まってきている。この液晶表示装置を投影型として使用する場合、従来の画素数で拡大率を高めると、画面の粗さが目立ってくる。そこで高い拡大率でも精細な画像を得るためには、画素数を増やすことが必要となる。ところが、液晶表示装置の画素数を増やすと、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、画素以外の部分、例えば、配線部分や薄膜トランジスタ(アクティブ素子)の部分が占める面積が相対的に大きくなり、これらの部分を覆い隠すブラックマトリクスの面積が増大するので、表示に寄与する画素開口部の面積が減少し、表示装置としての開口率が低下してしまう問題がある。この開口率が低下すると画面が暗くなり、液晶表示装置としての画像品位を低下させる。 Conventionally, the demand for liquid crystal display devices is increasing not only as a direct-view type but also as a projection display element such as a projection television. When this liquid crystal display device is used as a projection type, if the enlargement ratio is increased with the conventional number of pixels, the roughness of the screen becomes conspicuous. Therefore, in order to obtain a fine image even at a high magnification, it is necessary to increase the number of pixels. However, when the number of pixels of the liquid crystal display device is increased, particularly in the active matrix liquid crystal display device, the area occupied by portions other than the pixels, for example, a wiring portion and a thin film transistor (active element) portion becomes relatively large. Since the area of the black matrix that covers this portion increases, the area of the pixel opening that contributes to display decreases, and the aperture ratio as a display device decreases. When this aperture ratio decreases, the screen becomes dark and the image quality as a liquid crystal display device is reduced.
そこで、このような画素数の増大による開口率の低下をできる限り防止するために、一部の投射型表示装置では透過型液晶パネルから反射型液晶パネルへの移行がなされつつある。液晶パネルを反射型にすることで、走査線や信号線などの配線部分を反射電極の下側に形成することが可能となり、画素の開口率を向上させることができる。また、開口率低下の原因は画素数増大によるもの以外に液晶分子の配向が画素内で一様にならずに光効率が悪く、結果実質的に開口率低下を招いていた。 Therefore, in order to prevent the aperture ratio from being lowered due to the increase in the number of pixels as much as possible, some projection display devices are being shifted from transmissive liquid crystal panels to reflective liquid crystal panels. By making the liquid crystal panel reflective, wiring portions such as scanning lines and signal lines can be formed below the reflective electrode, and the aperture ratio of the pixel can be improved. In addition to the increase in the number of pixels, the cause of the decrease in the aperture ratio is that the alignment of the liquid crystal molecules is not uniform within the pixel and the light efficiency is poor, resulting in a substantial decrease in the aperture ratio.
しかしながら、このような種々の投射型表示装置の登場があっても、高解像度の液晶パネルになると、画素と画素との距離、即ち、画素電極と画素電極との距離が小さくなってしまうので、隣接する他の画素電極周縁部から受ける横電界の影響によって液晶のディスクリネーション(転傾)が発生し、表示領域に欠陥が生じてしまうという問題を有していた。この表示領域の欠陥について以下に詳述する。 However, even if such various types of projection display devices appear, when a high-resolution liquid crystal panel is used, the distance between the pixels, that is, the distance between the pixel electrode and the pixel electrode is reduced. There has been a problem that liquid crystal disclination (tilt) occurs due to the influence of a lateral electric field received from the peripheral edge of another adjacent pixel electrode, and a defect occurs in the display area. This display area defect will be described in detail below.
現在のプロジェクタ用の液晶パネルにおいて、高精細構造としたものでは、矩形状の画素電極の幅を20μm角程度に微細化し、表示領域にはこのような画素電極を複数マトリクス状に配置している。このような高精細化された液晶パネルにおいて、反射型の構造を採用したものにあっては、基板上に形成したスイッチング素子を絶縁膜で覆った上に、画素電極を隙間なく配置する構造を採用することで、画素電極間の距離を1μm以下まで狭めることができるようになってきている。 In a liquid crystal panel for a current projector having a high definition structure, the width of a rectangular pixel electrode is reduced to about 20 μm square, and a plurality of such pixel electrodes are arranged in a matrix in the display area. . In such a high-definition liquid crystal panel that employs a reflective structure, a structure in which the switching elements formed on the substrate are covered with an insulating film and the pixel electrodes are arranged without gaps. By adopting it, the distance between pixel electrodes can be reduced to 1 μm or less.
このように画素電極間隔が狭められた構造を有する高精細な液晶パネルにあっては、隣接された画素電極間の境界部分に存在する液晶には強い横電界が作用することになる。本来対向基板の内面に形成されている共通電極と画素電極間で制御されるはずの液晶は、この横電界の影響を受け異なる向きに配向する可能性が高い。即ち、画素電極で配向制御するべき領域の液晶において一部の液晶が他の液晶と微妙に異なる方向に向くことになり、これらの配向方向が微妙に異なる液晶の境界領域にディスクリネーションラインと称される線状の表示欠陥を生じてしまうという問題があった。また、この線状の表示欠陥の幅をこの種の液晶表示装置で実際に測定してみたところ、平均的に約3μm程度の幅であることが判明した。 In such a high-definition liquid crystal panel having a structure in which the pixel electrode interval is narrowed, a strong lateral electric field acts on the liquid crystal present at the boundary between adjacent pixel electrodes. The liquid crystal that should be controlled between the common electrode and the pixel electrode originally formed on the inner surface of the counter substrate is likely to be oriented in different directions under the influence of the lateral electric field. That is, in the liquid crystal in the region whose orientation is to be controlled by the pixel electrode, a part of the liquid crystal is directed in a slightly different direction from the other liquid crystal, and the disclination line and the boundary region of the liquid crystal in which these alignment directions are slightly different There has been a problem of causing a linear display defect called. Further, when the width of the linear display defect was actually measured with this type of liquid crystal display device, it was found that the width was about 3 μm on average.
このような横電界による表示欠陥の問題は、投射型表示装置に限らず、高精細な直視型の液晶装置でも発生しつつある。
このような表示欠陥を解消するという目的から、特開平11−202356号公報の請求項50から請求項65に提案されている液晶装置を検討した。従来の液晶装置は1対の基板内面にそれぞれ形成された画素電極と共通電極で生じるいわゆる縦電界で液晶を制御するのに対して、画素と画素の間隔が狭くなった場合に生じる横電界を積極的に利用して表示欠陥のない液晶装置を実現しようとした訳である。しかし、特開平11−202356号公報で提案されている液晶装置は透過型の液晶装置に関するものであり、それぞれの条件や構成は透過型の液晶装置にしか適用することができない。
しかしながら、この液晶装置の画素電極パターンは図8に示すように櫛歯状になっている。電極間で発生する電界が平行になる731の部分は液晶分子はその電界に平行に配向する。しかし、電極形状が複雑になっている732の部分は電界が液晶分子に一定方向に作用しないため、液晶分子は一方向に配向しない。横電界を発生させる電極パターンが隣り合う画素間でその電極の長手方向が平行では横電界を使用しても、表示欠陥が発生し、開口率を低下させ、期待するほどの効果が得られない。
Such a problem of display defects due to a lateral electric field is occurring not only in a projection display device but also in a high-definition direct-view liquid crystal device.
For the purpose of eliminating such display defects, a liquid crystal device proposed in claims 50 to 65 of JP-A-11-202356 was examined. A conventional liquid crystal device controls a liquid crystal by a so-called vertical electric field generated by a pixel electrode and a common electrode respectively formed on a pair of substrate inner surfaces, whereas a horizontal electric field generated when the distance between the pixels is narrowed. This is an attempt to realize a liquid crystal device free from display defects by actively using it. However, the liquid crystal device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-202356 relates to a transmissive liquid crystal device, and each condition and configuration can be applied only to the transmissive liquid crystal device.
However, the pixel electrode pattern of the liquid crystal device has a comb shape as shown in FIG. In the
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、画素と画素の間隔が狭くなる高精細な液晶表示装置に対してディスクリネーションに起因する表示欠陥を生じないようにし、高コントラストでかつ明るい表示を可能とした液晶装置及び投射型表示装置と電子機器の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and prevents a display defect caused by disclination from occurring in a high-definition liquid crystal display device in which a pixel-to-pixel interval is narrow, and has high contrast. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal device, a projection display device, and an electronic device that enable bright display.
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。
本発明の液晶装置は、第1基板と第2基板に挟持された液晶層と、前記第2基板の前記液晶層側の面に形成された走査信号線、画像信号線、第1電極、第2電極及びアクティブ素子を備え、前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶装置において、前記第1電極は矩形状の前記第2電極上に絶縁膜を介して形成され、前記絶縁膜は複数の色のカラーフィルタを有して構成されていることを特徴とする。
Means taken by the present invention to solve the above problems are as follows.
The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, a scanning signal line, an image signal line, a first electrode, a first electrode formed on a surface of the second substrate on the liquid crystal layer side. In the liquid crystal device including two electrodes and an active element, and driving the liquid crystal layer by an electric field generated between the first electrode and the second electrode, the first electrode is an insulating film on the rectangular second electrode And the insulating film has a plurality of color filters.
本発明の液晶装置は、第1基板と第2基板に挟持された液晶層と、前記第2基板の前記液晶層側の面に形成された複数の走査信号線、画像信号線、第1電極、第2電極及びアクティブ素子を備え、前記第1電極と前記第2電極は前記液晶層に対し実質的に基板面と平行な電界が印加できるように構成された液晶装置において、前記第1電極は前記第2電極上に絶縁膜を介して所定の線幅を有する線状形状で形成され、かつ前記第2電極と前記液晶層に対し、基板面と略平行な電界を発生させたとき、前記第1電極、第2電極とで形成される画素領域内に液晶分子の配列の変化する方向が異なる複数の領域を有することを特徴とする。
本発明によれば、隣接する画素による横電界に起因するディスクネーションなどの表示欠陥をなくし、明るく高コントラストな表示を実現することができる。液晶分子の配列の変化する方向が異なる領域を画素内に形成することで画素端に生じるディスクリネーションの発生を防止できる。また視角の変化に対して、液晶装置の色付きを防止できる。
The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, and a plurality of scanning signal lines, image signal lines, and first electrodes formed on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side. A liquid crystal device comprising a second electrode and an active element, wherein the first electrode and the second electrode are configured so that an electric field substantially parallel to a substrate surface can be applied to the liquid crystal layer; Is formed in a linear shape having a predetermined line width on the second electrode through an insulating film, and when an electric field substantially parallel to the substrate surface is generated for the second electrode and the liquid crystal layer, The pixel region formed by the first electrode and the second electrode has a plurality of regions having different directions in which the alignment of liquid crystal molecules changes.
According to the present invention, it is possible to eliminate a display defect such as discnation caused by a horizontal electric field by adjacent pixels and to realize a bright and high-contrast display. The formation of disclinations occurring at the pixel ends can be prevented by forming regions in the pixel in which the direction in which the alignment of liquid crystal molecules changes is different. In addition, the liquid crystal device can be prevented from being colored with respect to a change in viewing angle.
本発明の液晶装置は、前記液晶分子の配列変化する方向が異なる複数の領域の面積がそれぞれがほぼ等しいことを特徴とする。 The liquid crystal device according to the present invention is characterized in that the areas of the plurality of regions having different directions in which the alignment of the liquid crystal molecules changes are substantially equal.
本発明によれば、隣接する画素による横電界に起因するディスクネーションなどの表示欠陥をなくし、明るく高コントラストな表示を実現することができる。配列変化する方向が異なる複数の領域の面積がそれぞれほぼ等しいことでどの角度から見ても色付きがない表示が実現できる。また、画素全体でディスクリネーションのない明るい表示が期待できる。 According to the present invention, it is possible to eliminate a display defect such as discnation caused by a horizontal electric field by adjacent pixels, and to realize a bright and high-contrast display. Since the areas of the plurality of regions having different arrangement changing directions are approximately equal to each other, a display having no color can be realized from any angle. In addition, a bright display with no disclination can be expected over the entire pixel.
本発明の液晶装置は、前記第1電極と前走査信号線及び、画像信号線のいずれにも平行または垂直でない部分を有することを特徴とする。 The liquid crystal device according to the present invention is characterized by having a portion that is not parallel or perpendicular to any of the first electrode, the pre-scan signal line, and the image signal line.
本発明によれば、前走査信号線及び画像信号線はマトリックス状に画面内に配置され、各交差点に対応して設けられた少なくとも一つ以上のアクティブ素子、そのアクティブ素子に接続された第1電極はそのいずれにも平行または垂直に配置しないことで液晶分子を走査信号線または画像信号線に平行に配向することができる。この手段によって投射型液晶装置に用いられる光学系偏光ビームスプリッタに対応する液晶装置を光効率を落とすことなく作成することができる。 According to the present invention, the pre-scan signal lines and the image signal lines are arranged in a matrix in the screen, and at least one active element provided corresponding to each intersection and the first element connected to the active element. By not arranging the electrodes in parallel or perpendicular to any of them, the liquid crystal molecules can be aligned in parallel with the scanning signal lines or the image signal lines. By this means, a liquid crystal device corresponding to the optical polarization beam splitter used in the projection type liquid crystal device can be produced without reducing the light efficiency.
本発明の液晶装置は、前記第1電極は概ねひらがなの“く”の字形状に形成されていることを特徴とする。 The liquid crystal device according to the present invention is characterized in that the first electrode is generally formed in a “<” shape of a hiragana character.
本発明によれば、液晶による視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。1画素内の電極形状を「く」の字にすることで、横電界の方向が1画素内で2方向存在し、これによって液晶の配向状態を1画素内で2つつくることができ、視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。また、液晶を第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に配向(電圧を印加していない時の初期配向)させることができる。このようにすることで、この液晶装置には第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に透過軸をもつ偏光を入射させることができる。例えば、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタ(PBS)はその構造上、出力される偏光の偏光方向は限定されるので、本発明の液晶装置は非常に都合が良いことになる。場合によっては1画素内に“く”の並べてマルチドメイン構造を安易に作ることができる。 According to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal device with little change in viewing angle due to liquid crystal. By making the electrode shape in one pixel “<”, there are two directions of the transverse electric field in one pixel, so that the alignment state of the liquid crystal can be two in one pixel, and the viewing angle A liquid crystal device with little change can be realized. In addition, the liquid crystal can be aligned (initial alignment when no voltage is applied) in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. By doing so, polarized light having a transmission axis can be incident on the liquid crystal device in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. For example, the polarization beam splitter (PBS) used in the projection display device is limited in the polarization direction of the output polarized light because of its structure, so the liquid crystal device of the present invention is very convenient. In some cases, a multi-domain structure can be easily created by arranging “ku” in one pixel.
本発明の液晶装置は、前記第1電極は概ねアルファベットの“U”の斜字形状“U”に形成されていることを特徴とする。 The liquid crystal device according to the present invention is characterized in that the first electrode is formed in an alphabetical “U” in an oblique shape “U”.
本発明によれば、液晶による視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。1画素内の電極形状を“U“の字にすることで、横電界の方向が1画素内で多方向存在し、これによって液晶の配向状態を1画素内で多数つくることができ、視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。また、液晶を第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に配向(電圧を印加していない時の初期配向)させることができる。このようにすることで、この液晶装置には第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に透過軸をもつ偏光を入射させることができる。例えば、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタ(PBS)はその構造上、出力される偏光の偏光方向は限定されるので、本発明の液晶装置は非常に都合が良いことになる。場合によっては1画素内に“U”の並べてマルチドメイン構造を安易に作ることができる。この場合、“U”の字を交互に上下逆に並べる。 According to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal device with little change in viewing angle due to liquid crystal. By making the electrode shape in one pixel “U”, the direction of the transverse electric field exists in multiple directions within one pixel, which makes it possible to create a large number of liquid crystal alignment states within one pixel and change the viewing angle. Can be realized. In addition, the liquid crystal can be aligned (initial alignment when no voltage is applied) in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. By doing so, polarized light having a transmission axis can be incident on the liquid crystal device in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. For example, the polarization beam splitter (PBS) used in the projection display device is limited in the polarization direction of the output polarized light because of its structure, so the liquid crystal device of the present invention is very convenient. In some cases, a multi-domain structure can be easily created by arranging "U" in one pixel. In this case, the letters “U” are alternately arranged upside down.
本発明の液晶装置は、前記第1電極は概ねアルファベットの“N”の斜字形状“N”に形成されていることを特徴とする。 The liquid crystal device according to the present invention is characterized in that the first electrode is generally formed in an alphabetical “N” slanted shape “N”.
本発明によれば、液晶による視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。1画素内の電極形状を“N“の字にすることで、横電界の方向が1画素内で多方向存在し、これによって液晶の配向状態を1画素内で多数つくることができ、視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。また、液晶を第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に配向(電圧を印加していない時の初期配向)させることができる。このようにすることで、この液晶装置には第1基板と第2基板の長手方向またはこれと直交する方向に透過軸をもつ偏光を入射させることができる。例えば、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタ(PBS)はその構造上、出力される偏光の偏光方向は限定されるので、本発明の液晶装置は非常に都合が良いことになる。場合によっては1画素内に“N”の並べてマルチドメイン構造を安易に作ることができる。この場合、“N”の字を交互に上下逆に並べる。 According to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal device with little change in viewing angle due to liquid crystal. By making the electrode shape in one pixel “N”, the direction of the transverse electric field exists in multiple directions within one pixel, which makes it possible to create a large number of liquid crystal alignment states within one pixel and change the viewing angle. Can be realized. In addition, the liquid crystal can be aligned (initial alignment when no voltage is applied) in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. By doing so, polarized light having a transmission axis can be incident on the liquid crystal device in the longitudinal direction of the first substrate and the second substrate or in a direction orthogonal thereto. For example, the polarization beam splitter (PBS) used in the projection display device is limited in the polarization direction of the output polarized light because of its structure, so the liquid crystal device of the present invention is very convenient. In some cases, it is possible to easily create a multi-domain structure by arranging “N” in one pixel. In this case, the letters “N” are alternately arranged upside down.
本発明の液晶装置は、液晶の誘電異方性が負であり、前記第1電極線状形状の長手方向と液晶分子の初期配向方位との角度をφとしたとき、φの満たす関係は45度≦φ<90度であることを特徴とする。 In the liquid crystal device of the present invention, the dielectric anisotropy of the liquid crystal is negative, and when the angle between the longitudinal direction of the first electrode linear shape and the initial orientation direction of the liquid crystal molecules is φ, the relationship that φ satisfies is 45. Degree ≦ φ <90 degrees.
本発明によれば、液晶を第1電極の長手方向またはこれと直交する方向に配向(電圧を印加していない時の初期配向)させることができる。このようにすることで、この液晶装置には第1電極の長手方向またはこれと直交する方向に透過軸をもつ偏光を入射させることができる。例えば、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタ(PBS)はその構造上、出力される偏光の偏光方向は限定されるので、本発明の液晶装置は非常に都合が良いことになる。なお、65度≦φ≦85度がより好ましい範囲である。 According to the present invention, the liquid crystal can be aligned (initial alignment when no voltage is applied) in the longitudinal direction of the first electrode or in a direction perpendicular thereto. By doing so, polarized light having a transmission axis can be incident on the liquid crystal device in the longitudinal direction of the first electrode or in the direction orthogonal thereto. For example, the polarization beam splitter (PBS) used in the projection display device is limited in the polarization direction of the output polarized light because of its structure, so the liquid crystal device of the present invention is very convenient. In addition, 65 degrees ≦ φ ≦ 85 degrees is a more preferable range.
本発明の投射型表示装置は、上記のいずれかに記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、明るく高コントラストな投射型表示装置を実現することができる。
A projection display device according to the present invention includes any one of the liquid crystal devices described above.
According to the present invention, a bright and high-contrast projection display device can be realized.
本発明の電子機器は、上記のいずれかに記載の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、明るくコントラストが高い直視型の液晶装置を搭載した視認性が高い電子機器を実現することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the liquid crystal devices described above.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device with high visibility which mounts the direct-view type liquid crystal device with a bright and high contrast is realizable.
画素と画素の間隔が狭くなる高精細な液晶表示装置に対してディスクリネーションに起因する表示欠陥を生じないようにし、高コントラストでかつ明るい表示を可能とした液晶装置及び投射型表示装置と電子機器を実現することができる。 A liquid crystal device, a projection display device, and an electronic device capable of preventing a display defect caused by disclination and enabling a high-contrast and bright display for a high-definition liquid crystal display device in which the distance between pixels is narrow Equipment can be realized.
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。 Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明に係る液晶装置の第1の実施形態の構造を示す概略図である。図1(a)は1画素の正面図、(b)(a)のA−A’での断面図である。一画素はコンタクトホール105を一個を含む電極パターンで構成される領域117である。2枚の基板101、102の間に液晶層103を挟持した構造をとっている。上側基板101は内面には配向膜104が形成されている。下側基板102は、内側に第2電極107、SiOxからなる絶縁膜108、第1電極106及び配向膜104が形成されている。第1電極106は線状の透明電極であり、第2電極107は矩形状の反射電極である。第2電極107は上側基板101側から入射した光を反射する機能を有している。液晶103は第1電極106と第2電極107の電位差で生じる電界で外部駆動回路によって制御されている。この反射型液晶装置は、従来表示欠陥の原因とされた横電界を積極的に発生させ、液晶を制御しているので、従来の上下基板間で縦電界を印加した場合のような横電界に起因するディスクネーションなどの表示欠陥がない。このため、明るく高コントラストな反射型液晶表示を実現することができた。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view of one pixel, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. One pixel is a region 117 configured by an electrode pattern including one
なお、本実施形態では第2電極107を反射電極とし、第1電極106をITOからなる透明電極としたが、第1電極106もまた反射電極としても構わない。反射電極には、Al(アルミニウム)、Ag(銀)、Cr(クロム)、Ta(タンタル)、Ni(ニッケル)、Au(金)、Cu(銅)、Pt(白金)などを主成分とする合金を用いることができる。これらの金属合金を用いることで、反射率の高い反射型液晶装置を実現することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では絶縁膜108にSiOxを用いたが、SiNxやアクリルなどの透明樹脂でも構わない。これらの材料は高い絶縁性を実現することができる。本実施形態の絶縁膜108には80%以上の透過率を有する材料を用いるのが良い。SiOxやSiNx、アクリル樹脂はこの点からも優れた材料である。また、絶縁膜108をカラーフィルタにすると、第2電極で反射される光が着色され、反射型カラー表示ができた。フルカラー表示を行うには、各画素に対応して赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを形成するのが良い。図1(a)に示す一画素領域117にたとえば赤(R)のカラーフィルタを形成し、右隣接画素領域118に緑(G)のカラーフィルタを形成する。
In this embodiment, SiOx is used for the insulating
本実施形態の液晶装置に負の誘電異方性を示すネマティック液晶材料を用いた。これによって、第1電極106と第2電極107の間で生じる電界118のうち、上側基板101、下側基板102の法線方向に生じる不要な縦電界成分による表示欠陥をなくすことができた。なぜなら、液晶が負の誘電異方性を有するため、縦電界に対して液晶は垂直に配向する性質を持つからである。液晶の誘電異方性が正の場合、第1電極106と第2電極107の間で生じる電界により、対向基板101の方向に液晶の長軸成分が配向するため、表示欠陥を生じる。また、シアノ基を有する液晶を含んだ液晶材料を用いたので、誘電率異方性が大きく、低電圧で液晶を制御することができた。これによって、低消費電力である液晶装置を実現することができた。さらに液晶材料にカイラルを混入することで、高速応答が可能になった。
本実施形態では、配向膜104、105にポリイミド有機膜をラビングしたものをもちいたが、SiOxを真空中で斜め蒸着した配向膜を用いても構わない。このように施すことで、静電気やゴミの発生がなく、製造上の歩留まりが飛躍的にアップした。
A nematic liquid crystal material exhibiting negative dielectric anisotropy was used for the liquid crystal device of this embodiment. As a result, display defects due to unnecessary vertical electric field components generated in the normal direction of the
In this embodiment, the
図1中の画素電極106はアクティブ素子が接続され、アクティブ素子のスイッチングにより、データ線(図省略)からデータに応じた任意の電位が書き込まれる。その電位に応じて、画素電極106と共通電極107の間に電界118が発生し、液晶分子513を駆動させる。106の長手方向109,110は平行でないので、2つの画素間で電界印加時の配向状態が異なり、視角変化の少ない液晶装置を実現することができた。例えば、液晶装置の全画面で白表示をした時、液晶はどの部分でも横電界によってほぼ同じ配向をしている。この概ね均一な液晶配向状態を偏光板を通して観察すると、従来の液晶装置と同様に視角特性が存在する。そこで、本発明のように隣り合う画素間でその電極の長手方向を非平行にすると、各画素間で液晶の配向状態(配向方向)が異なるので、視角変化の少ない液晶装置を実現することができる。また本実施例では図1(a)に示すようにアルファベットの“U”の斜字体“U”形状であるが、図2の“N”の斜字体“N”形状の電極でも実施した。図2の形状で視角変化の少ない液晶装置が実現できることを確認した。
ここで画素パターン形状は電極の長手方向が従来技術で述べた図8のゲート線722またはデータ線721に対して平行、非並行または斜めであると定義する。
An active element is connected to the
Here, the pixel pattern shape is defined such that the longitudinal direction of the electrode is parallel, non-parallel or oblique with respect to the
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態と同様な構成の液晶装置において、画素領域の形状を図3(a)のように平行四辺形とした。従って、画素電極201の各屈曲部(各角)はいずれも同じ角度とされるものの直角ではなく、斜めの櫛歯形状に形成されているので、頂部を結ぶと平行四辺形の領域になる。本実施の形態では下側基板上にTFT素子(図示省略)と第2電極として共通電極202がその順で形成されている。共通電極202上に絶縁膜を介して斜めの櫛歯形状の画素電極201が形成され、画素電極201はコンタクト部203で下層のTFT素子と接続されている。図3(a)中の点線で区切られた1つの領域209が1画素をあらわしている(この1画素のピッチをPとする)。線状の斜め櫛歯形状で形成された画素電極201の線状に延在する櫛歯の配列方向204は、図3(b)に示した液晶パネル205の短手方向207、長手方向206とは平行でも、直交でもない。このようにすることで、液晶分子を液晶パネル205の短手方向207または長手方向206に初期配向(電界が印加されていない時の配向)させることができる。画素電極201と共通電極202の間で発生する横電界の方向に対して液晶を傾けておくには、画素電極201の線状に延在する櫛歯の長さ方向204と平行または直角に液晶を初期配向させず、線状に延在する櫛歯の長さ方向204に対して所定の角度を持たせて初期配向を行なわなければならない。このようにするのは、液晶を横電界に対して均一に制御するためである。この反射型液晶装置には液晶パネル205の短手方向207または長手方向206に透過軸を持つ偏光を入射させることができる。例えば、投射型表示装置に用いられる偏光ビームスプリッタ(PBS)はその構造上、出力される偏光の偏光方向は限定され、通常、液晶パネル205の短手方向207または長手方向206であるので、本発明の液晶装置は非常に都合が良いことになる。
(Second Embodiment)
In the liquid crystal device having the same configuration as that of the first embodiment, the shape of the pixel region is a parallelogram as shown in FIG. Accordingly, the bent portions (corners) of the
また、線状の画素電極の線状に延在する櫛歯の長さ方向204と液晶パネルの長手方向なす角度をβとすると、3度≦β≦87度であることが好ましい。これは、前述したように液晶を液晶パネル205の短手方向207または長手方向206に初期配向させることができるためである。なお、5度≦β≦25度または65度≦β≦85度がより好ましい範囲である。この範囲にすることで、より低い電圧で液晶を制御することが可能となる。
Further, if the angle formed by the
(第3の実施の形態)
第1の実施の形態と同様な構成の液晶装置において本実施形態では第2電極107をITOからなる透明電極とし、第1電極106も同様にITOからなる透明電極とする。この液晶装置は従来からある横電界を利用する表示モード(IPSモードと呼ぶ)と比較しても開口率が大きい、表示欠陥のない明るい表示ができた。なぜならIPSモードでは電極上の液晶分子は動かず、表示に寄与しない。
しかしながら、本発明の構造では電極上の液晶分子が動くため、表示に寄与する。
(Third embodiment)
In the liquid crystal device having the same configuration as that of the first embodiment, in this embodiment, the
However, in the structure of the present invention, liquid crystal molecules on the electrode move, which contributes to display.
(第4の実施の形態)
図4に本実施の形態の液晶装置を用いた応用例としての投射型表示装置(液晶プロジェクタ)の構成について説明する。図4は光学要素350の中心を通るXY平面における液晶プロジェクタの断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 illustrates the configuration of a projection display device (liquid crystal projector) as an application example using the liquid crystal device of the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal projector in the XY plane passing through the center of the
本実施の形態の液晶プロジェクタは、システム光軸Lに沿って配置した凹面鏡310、光源部320、第1,第2のインテグレータレンズを備えた偏光変換素子330から概略構成される偏光照明装置300、この偏光照明装置300から出射されたS偏光光束をS偏光光束反射面341により反射させる偏光ビームスプリッタ340、偏光ビームスプリッタ340のS偏光光束反射面341から反射された光のうち、青色光(B)の成分を分離するダイクロックミラー342、分離された青色光(B)を変調する反射型液晶ライトバルブ345B、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光(R)の成分を反射させて分離するダイクロックミラー343、分離された赤色光(R)を変調する反射型液晶ライトバルブ345R、ダイクロックミラー343を通過する残りの光の緑色光(G)を変調する反射型液晶ライトバルブ345G、3つの反射型液晶ライトバルブ345R、345G、345Bにて変調された光をダイクロックミラー343、342、偏光ビームスプリッタ340にて合成し、この合成光をスクリーン360に投写する投写レンズからなる投写光学系350から構成されている。上記3つの反射型液晶ライトバルブ345R、345G、345Bには、それぞれ前述の実施形態で説明した液晶表示装置(液晶パネル)が用いられている。
The liquid crystal projector according to the present embodiment includes a
光源部320から出射された放射状の光線を凹面鏡310でほぼ平行な光線束として出射したランダムな偏光光束は、インテグレータレンズにより複数の中間光束に分割された後、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子330により偏光光束がほぼ揃った一種類の偏光光束(S偏光光束)に変換されてから偏光ビームスプリッタ340に至るようになっている。偏光変換素子330から出射されたS偏光光束は、偏光ビームスプリッタ340のS偏光光束反射面341によって反射され、反射された光束のうち、青色光(B)の光束がダイクロックミラー342の青色光反射層にて反射され、反射型液晶ライトバルブ345Bによって変調される。また、ダイクロックミラー342の青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光(R)の光束はダイクロックミラー343の赤色光反射層にて反射され、反射型液晶ライトバルブ345Rによって変調される。一方、ダイクロックミラー343の赤色光反射層を透過した緑色光(G)の光束は反射型液晶ライトバルブ345Gにより変調される。以上のようにして反射型液晶ライトバルブ345R、345G、345Bによって色光の変調がなされる。
A random polarized light beam emitted from the light source unit 320 as a substantially parallel light beam by the
液晶パネルの画素から反射された色光のうち、S偏光成分はS偏光を反射する偏光ビームスプリッタ340を通過せず、P偏光成分は通過する。この偏光ビームスプリッタ340を透過した光により画像が形成される。
Of the color light reflected from the pixels of the liquid crystal panel, the S-polarized component does not pass through the
反射型液晶パネルは、ガラス基板にTFTアレイを形成したアクティブマトリクス型液晶パネルに比べ、半導体技術を利用して画素を形成するので、画素数をより多く形成でき、パネルサイズも小さくできるので、高精細な画像を投射できるとともに、プロジェクタ自体の小型化に寄与する。また、本発明の反射型液晶パネルは解像度を増やしても横電界による表示欠陥が生じにくく反射率が高いので、明るい投射表示を得ることができる。 The reflective liquid crystal panel uses a semiconductor technology to form pixels compared to an active matrix liquid crystal panel in which a TFT array is formed on a glass substrate. Therefore, the number of pixels can be increased and the panel size can be reduced. It can project fine images and contribute to miniaturization of the projector itself. In addition, since the reflective liquid crystal panel of the present invention has a high reflectivity because a display defect due to a horizontal electric field hardly occurs even when the resolution is increased, a bright projection display can be obtained.
(第5の実施の形態)
第1の実施の形態と同様な構成の液晶装置において本実施の形態では1画素内に“く”の字形状を2つ繋げて配線した第1電極を複数形成した。図5はその平面図である。1画素は401に示す領域であり、1画素内には“く”の字形状を2つ連続して配線形成された4つの第1電極が互いに平行となるように配置されている。第1電極より下層の下側基板上の形成されたアクティブ素子(図省略)と第1電極の間は、各第1電極の一方の端部に設けられたコンタクトホール402を通じて電気的に接続されている。本実施例の構成で液晶分子は1画素内でマルチドメイン化が容易に実現できる。すなわち一画素内401で液晶分子413は2方向向くことになり、一画素内2ドメイン化する。よって視る方向で色変化がなく、液晶配向不良による開口率の低下がない明るいコントラストのある液晶装置が実現できた。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, in the liquid crystal device having the same configuration as that of the first embodiment, a plurality of first electrodes in which two “<” shapes are wired in one pixel are formed. FIG. 5 is a plan view thereof. One pixel is an area indicated by 401, and four first electrodes in which two "<" shapes are continuously formed in one pixel are arranged so as to be parallel to each other. An active element (not shown) formed on the lower substrate below the first electrode is electrically connected to the first electrode through a
(第6の実施の形態)
図6は本発明に係る液晶装置の第6の実施の形態の構造を示す概略断面図である。2枚の基板501、502の間に液晶層503を挟持した構造をとっている。上側基板501は内面(液晶が配置される側の面)にはカラーフィルタ507、配向膜508が順次形成されている。上側基板501の外側の面(液晶が配置される側とは反対側の面)には、2枚の位相差板506、505と偏光板504が順次形成されている。下側基板502は、内側に第2電極512、SiOxからなる絶縁膜510、第1電極511及び配向膜509が形成されている。第1電極511は線状の透明電極であり、第2電極512は矩形状の反射電極である。第2電極512はアルミニウムや銀、または銀を主成分とする合金で形成され、上側基板501側から入射した光を反射する機能を有している。液晶503は第1電極511と第2電極512の電位差で生じる電界528で外部駆動回路によって制御されている。この反射型液晶装置は、従来表示欠陥の原因とされた横電界を積極的に発生させ、液晶を制御しているので、従来の上下基板間で縦電界を印加した場合のような横電界に起因するディスクネーションなどの表示欠陥がない。このため、明るく高コントラストな反射型カラー液晶表示を実現することができた。
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the sixth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention. A structure in which a liquid crystal layer 503 is sandwiched between two
次に、前記の反射型カラー液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。 Next, a specific example of an electronic apparatus provided with the reflective color liquid crystal display device will be described.
図7(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。 FIG. 7A is a perspective view showing an example of a mobile phone.
図7(b)は、携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。 FIG. 7B is a perspective view showing an example of a portable information processing apparatus.
図7(a)(b)に示す各々の電子機器は、前記の反射型カラー液晶表示装置を備えたものであり、先に説明した実施形態のいずれかの液晶表示装置の特徴を有するので、いずれの液晶表示装置を用いても高コントラスト比で高精細な表示を得ることができる。 Each of the electronic devices shown in FIGS. 7A and 7B includes the reflective color liquid crystal display device described above, and has the characteristics of the liquid crystal display device of any of the embodiments described above. Regardless of which liquid crystal display device is used, a high-definition display with a high contrast ratio can be obtained.
101、501 上基板
102、502 下基板
103、513 液晶層
117、118 一画素領域
104、509 配向膜5
106、201、511、701 第1電極(画素電極)
107、202、512、702 第2電極(共通電極)
108、510 絶縁膜
128、528 電界の向き
208、308 第2絶縁膜
209、309 第1絶縁膜
105、203、502 開口部(コンタクトホール部)
109、110、204 線状画素電極の長手方向
205 液晶パネル
206 液晶パネルの長軸方向
207 液晶パネルの短軸方向
401 1画素
504 偏光板
505、506 位相差板
507 カラーフィルタ
113、413、513 液晶分子
721 データ線
722 ゲート線
731、732 平面図における領域
101, 501
106, 201, 511, 701 First electrode (pixel electrode)
107, 202, 512, 702 Second electrode (common electrode)
108, 510
109, 110, 204 Longitudinal direction of
Claims (1)
前記第1電極は矩形状の前記第2電極上に絶縁膜を介して形成され、前記絶縁膜は複数の色のカラーフィルタを有して構成されていることを特徴とする液晶装置。 A liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, and a scanning signal line, an image signal line, a first electrode, a second electrode, and an active element formed on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side. In the liquid crystal device that drives the liquid crystal layer by an electric field generated between the first electrode and the second electrode,
The liquid crystal device, wherein the first electrode is formed on the rectangular second electrode through an insulating film, and the insulating film includes a plurality of color filters.
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