液晶表示素子および投射型液晶表示装置
【課題】液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる液晶表示素子および投射型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板１１，１２間に液晶層１６が挟持された液晶表示素子１０であって、液晶層１６の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【解決手段】配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板１１，１２間に液晶層１６が挟持された液晶表示素子１０であって、液晶層１６の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子およびこの液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投射型液晶表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶表示素子（以下、ＬＣＤという）により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。
【０００３】
液晶プロジェクタ等に搭載されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤが用いられる。
アクティブマトリクス駆動方式の表示方式としては、９０度捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶があげられる。
【０００４】
ところで、近年においては、液晶プロジェクタ装置の高輝度化、高コントラスト化、高精細化、高寿命化を図るべく、垂直配向型の液晶素子が検討され始めている。
ここで、垂直配向液晶材料とは、負の誘電率異方性を有する（液晶分子長軸に平行な誘電率ε＝と垂直な誘電率ε⊥との差が負である）液晶材料であり、液晶に印加される電圧がゼロのときに基板面にほぼ垂直に液晶分子が配向するため、この垂直配向型の液晶表示素子は、非常に高いコントラスト比を得ることができる。
この垂直配向型の液晶表示素子は、透過型および反射型いずれにも用いられ、高寿命化を目的とした配向膜の無機化とともに、今後、液晶プロジェクタの主流となっていくと思われる。
【０００５】
アクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤの表示を均一に行うためには、基板表面全面に液晶分子を均一に配向させることが必要である。
配向膜が形成され、電極が形成された２枚の基板は、各基板の配向膜が対向して配置されており、実際に画像が表示される画素表示領域の周囲に位置するシール領域において、シール材により貼り合わされる。
基板間隙を制御するために、近年では、レジストにより形成される柱状スペーサが用いられる。
これらの工程を経ることで、空セルが製造される。その後、この空セル内に液晶が封入されて、液晶セルが製造される。
なお、前述した液晶は、数種類の単体液晶材料からなり、液晶組成物ともよばれる。製造された液晶セルに偏光板が取り付けられて液晶表示素子が製造される。
液晶表示素子については材料を含めて種々提案されている（特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００５−３０６９４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９２４８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１９２４９号公報
【特許文献４】特開２００６−２２２２８号公報
【特許文献５】特開２００１−２５５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの液晶表示素子においては、同一の画面を長時間表示した場合は、表示を切り替えた際に、表示が残ってしまういわゆる焼きつきといった問題が発生することがあった。
【０００７】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、焼きつきの発生の想定モデルの一例を示す図である。
図１において、１はＴＦＴアレイ基板を、２は対向基板を、３、４は配向膜層を、５は液晶層をそれぞれ示している。
【０００８】
液晶セル内には、液晶層５の液晶材料中、配向膜層３，４やシールなどの周辺材料に含まれるイオン性不純物、その他に工程内にて付着するさまざまなイオン性不純物が混入していると考えられる（図１（Ａ））。
【０００９】
図１（Ｂ）に示すように、基板１の配向膜３上にイオン性不純物が吸着すると配向膜層３と不純物層で成る電気二重層が形成される。
そして、２枚の基板、たとえばＴＦＴ基板１と対向基板２の作製においては、全く同一の処理をすることが困難であり、各々の不純物の吸着力は同一ではない。前述したように吸着量が各々の基板で異なることから、対向電極に印加する電圧(以下、Ｖｃｏｍ電圧）がずれてくる。信号電圧の正負逆転時には、液晶分子に実際に印加される電界の強さ（実効電圧）が、反転周期に対応して異なってしまう。
その結果、液晶分子のゆらぎが発生し、フリッカといった画面のちらつき現象が発生する。
【００１０】
フリッカが発生するようなＶｃｏｍ電圧において表示を続けた場合は、図１（Ｃ）に示すように、信号バランスが正負信号において崩れるので、液晶分子に直流成分が印加される。一方の基板に常に直流成分が印加されていることで、上記液晶セル内のイオン性不純物が、液晶層５の一方の基板１側に蓄積される。
【００１１】
そして、図１（Ｄ）に示すように、全ての電極の電圧をオフ（OFF）にしても、イオン性不純物は配向膜層３近傍に蓄積されたままになっており、液晶分子に微少な電界を印加する状態を保持するために、焼きつき現象が見られる。
【００１２】
この焼きつき現象が現出するという課題を解決するためには、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが有効である。
【００１３】
ここで、材料からの液晶セル内へのイオン性不純物侵入ルートについて述べる。
たとえば、周辺材料においてはシール剤があげられる。近年は、シール材料として光硬化型シール剤、もしくは光硬化熱硬化併用型シール剤を用いる。
一般的には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂が用いられており、これらの樹脂を重合させるためには、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤が用いられる。これらの重合剤の反応が不十分だった場合は、イオン性不純物と化す。液晶材料とシール材は接触しているため、液晶セル内のイオン性不純物は、劇的に増加することとなる。
【００１４】
また、液晶材料においては、合成時に残留している不純物が上げられる。一般的に液晶材料は、その誘電率異方性Δεが大きくなるほど、液晶の極性が大きくなり、液晶中にイオン性不純物を溶解しやすくなり、画質品位、信頼性は厳しい方向に向かっている。
外部からのイオン性不純物侵入ルートとしては、さまざまであり、たとえば、配向膜を特にスピンコートや蒸着などの手法で形成する場合は、基板端部にまで膜が形成されるため、配向膜とシールの界面を通じて水分やイオン性不純物が液晶中に侵入し、問題発生が顕著となる。
また液晶材料の保存中や注入工程において、周囲のイオン性不純物を溶解してしまうケースも考えられる。
【００１５】
プロジェクタに用いる投射型ＬＣＤにおいては、これらの課題の深刻さがより顕著である。拡大投影するため画質異常が目立ちやすいこと、パネルに入射する光の量が直視型に比べ非常に多いのでパネルが高温になり、微量のイオン性不純物混入による劣化も見えやすい傾向にある。
水や温度以外にも光に対する耐性が求められ、微小な汚染も大きな課題となりうる。特に、光照射により焼きつきの悪化だけでなく、イオン性不純物から引き起こされるさまざまな課題は、特に投射型ＬＣＤにおいては、より厳しい方向にある。
【００１６】
本発明は、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる液晶表示素子および投射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の観点は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子であって、上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【００１８】
好適には、上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい。
【００１９】
好適には、上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である。
【００２０】
好適には、シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である。
【００２１】
好適には、前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である。
【００２２】
本発明の第２の観点の投射型液晶表示装置は、光源と、少なくとも一つの液晶表示素子と、上記光源から出射された光を上記液晶表示素子に導く集光光学系と、上記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、上記液晶表示素子は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持され、上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。
【００２５】
本実施形態においては、アクティブマトリクス型液晶表示素子の特徴的な構成および機能を説明した後、この液晶表示素子が適用される好適な電子機器である投射型液晶表示装置に概略構成および機能について説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【００２７】
本実施形態に係る液晶表示素子１０は、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１１と、ＴＦＴアレイ基板１１に対向配置される透明な対向基板１２とを備えている。
ＴＦＴアレイ基板１１は、たとえば透過型の場合、石英基板、反射型の場合、たとえばシリコン材料に基板により形成される。対向基板１２は、たとえばガラス基板や石英基板により形成される。ＴＦＴアレイ基板１１には、透過型の場合、画素電極１３が設けられている。
画素電極１３は、たとえばIＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜により形成される。反射型の場合、画素電極１３としては、たとえば金属材料からなる反射電極を用いる。金属材料としては、可視域で高い反射率を有するアルミニウムを用いるのが一般的である。より詳しくは、銅やシリコンを数ｗｔ％添加したアルミニウム金属膜が一般に使用される。その他に、たとえば、白金、銀、金、タングステン、チタンなどを用いることも可能である。対向基板１２には、前述した全面ＩＴＯ膜１４が前面に設けられている。
ＴＦＴアレイ基板１１と対向基板１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１６が挟持されている（封入されている）。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、液晶表示素子１０Ａは、画素がアレイ状に配列された画素表示領域２１、水平転送回路２２、垂直転送回路２３−１，２３−２、プリチャージ回路２４、およびレベル変換回路２５を含んで形成されている。
画素表示領域２１には複数のデータ線２６と複数の走査線（ゲート配線）２７が格子状に配線され、各データ線２６の一端側は水平転送回路２２に接続され、他端側はプリチャージ回路２４に接続され、各走査線２７の端部が垂直転送回路２３−１，２３−２に接続されている。
【００３０】
液晶表示素子１０Ａの画素表示領域２１を構成するマトリクス状に複数形成された画素ＰＸには、スイッチング制御する画素スイッチング用トランジスタ２８、液晶２９、および補助容量（蓄積容量）３０が設けられている。
画素信号が供給されるデータ線２６がトランジスタ２８のソースに電気的に接続されており、書き込む画素信号を供給している。また、トランジスタ２８のゲートに走査線２７が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線２７にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
画素電極１３は、トランジスタ２８のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるトランジスタ２８を一定期間だけそのスイッチをオンさせることにより、データ線２６から供給される画素信号を所定のタイミングで画素信号を書き込む。
【００３１】
画素電極１３を介して液晶２９に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板１２に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶２９は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。
ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量（蓄積容量）３０を付加してある。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶表示素子が実現できる。
また、このような保持容量（蓄積容量）３０を形成するために、抵抗化されたコモン配線３１が設けられている。
【００３２】
本実施形態の液晶表示素子１０は、たとえば、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子として構成される。
【００３３】
図４は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。
【００３４】
この液晶表示素子１０Ａは、ＴＦＴアレイ基板１１と、ＴＦＴアレイ基板１１上に形成された第一遮光膜３２と、ＴＦＴアレイ基板１１および第一遮光膜３２上に形成された第一層間膜３３と、第一層間膜３３上に形成された多結晶Si膜（p-Si）３４と、多結晶Si膜（p-Si）３４上に形成されたゲート絶縁膜３５と、ゲート絶縁膜３５上に形成されたゲート電極３６と、第一層間膜３３、ゲート絶縁膜３５、およびゲート電極３６上に形成された第二層間膜３７と、第二層間膜３７に形成された第一コンタクト３８と、第一コンタクト３８内を含めて形成された第一配線膜３９と、第二層間膜３７および第一配線膜４０上に形成された第三層間膜４０と、第三層間膜４０に形成された第二コンタクト４１と、第二コンタクト４１内を含めて第三層間膜４０上に形成された導電性を有する第二遮光膜４２と、第三層間膜４０および第二遮光膜４２上に形成された第四層間膜４３と、第四層間膜４３に形成された第三コンタクト４４と、第三コンタクト４４内を含めて第四層間膜４３上に選択的に形成された透明電極４５と、透明電極４５および第四層間膜４３上に形成された柱状スペーサ４６とを有する。
そして、図４には図示していないが、図２に関連付けて説明したように、ＴＦＴアレイ基板１１と対向基板１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１６が挟持される（封入される）。
【００３５】
以上の構成を有する本実施形態に係る液晶表示素子１０（１０Ａ）は、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができるように、以下に示すような特徴的な構成を有する。
【００３６】
液晶表示素子１０は、基本的に、マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に電極１３，１４が形成され、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子であって、二枚の基板１１，１２上には液晶を所定方向に配向させるための配向膜が形成されており、二枚の基板１１，１２が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わされ、互いに対向して貼り合わされた一対の基板１１，１２間に垂直配向液晶層１６が狭持されている。
そして、液晶表示素子１０においては、以下の特徴的な構成を有する。
【００３７】
液晶表示素子１０において、液晶層１６を形成する液晶材料は、屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積として与えることが可能なリタデーションΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さく、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満であることを特徴としている。
また、より好適には、液晶表示素子１０における液晶材料のΔｎｄの範囲が０．３４μｍ〜０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である。
また、シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満であることを特徴としている。
また、以上の３つの特徴部うちの２つのいずれかを組み合わせた構成あるはい３つを組み合わせた構成を採用することが可能である。
さらに、液晶パネルは、透過型の液晶パネルであり、また、画素ピッチは２０μｍ以下である。また、配向膜に無機配向膜を用いることを特徴としている。
以上の特徴的な構成についてさらに詳述する。
【００３８】
液晶セル内のイオン性不純物による焼きつき等の不良を抑止する対策としては、イオン性不純物が存在しても溶解しにくくするか、イオン性不純物の混入を低減するといった対策がある。
前者は、液晶材料の誘電率異方性Δεを低減し、液晶の極性を小さくすることが有効であり、後者は、不純物発生の原因物質を除去することが有効である。
【００３９】
まず、イオン性不純物が存在しても溶解しにくくするために、液晶の誘電率異方性Δεを制御する。
誘電率異方性Δεが−４より小さい場合、特に−４．５よりも小さい場合は、極性が高くなるため、焼きつきを含めた各種信頼性課題が顕著となった。詳細は実施例で示す。
一方、誘電率異方性Δεが０の場合は液晶としての機能を失い、さらに−２よりも大きい場合は、提示した課題に対しては良い方向であるものの、しきい値電圧Ｖｔｈが高くなってしまい、実用的範囲から外れてしまう可能性がある。
【００４０】
垂直配向のしきい値電圧Ｖｔｈの式は、以下で示されるように、屈折率異方性Δεに大きく依存する。
【００４１】
【数１】
【００４２】
図５、図６、および図７は、誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、図５はＫ３３が１０の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示し、図６はＫ３３が１５の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示し、図７はＫ３３が２０の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示している。
図５〜図７において、横軸が電圧を、縦軸が相対的な透過率をそれぞれ示している。また、図５〜図７において、Ａで示す曲線はΔεが−１のときの特性を、Ｂで示す曲線はΔεが−２のときの特性を、Ｃで示す曲線はΔεが−３のときの特性を、Ｄで示す曲線はΔεが−４のときの特性を、それぞれ示している。
【００４３】
また、図８は、誘電率異方性Δεと透過率が１００％になる飽和電圧との関係を示す図である。図８において、横軸が屈折率異方性Δεを、縦軸が飽和電圧Ｖｓａｔをそれぞれ示している。また、図８において、Ａで示す曲線はＫ３３が１０の場合の特性を、Ｂで示す曲線はＫ３３が１５の場合の特性を、Ｃで示す曲線はＫ３３が２０の場合の特性を、それぞれ示している。
なお、図５〜図８は、セルギャップ３．８μｍ、プレチルト角が８０°の場合の各特性を示している。
【００４４】
図５〜図８においては、一般的な垂直配向型液晶のとりうるＫ３３の範囲は１０から２０について結果を提示した。その他の物性値やセルパラメータは図に示す通り、同一条件とした。
特に注目すべきは、図８に示すように、デバイスの飽和電圧（以下Ｖｓａｔ：透過率が１００％になる電圧）である。図８は、屈折率異方性Δεと飽和電圧Ｖｓａｔとの関係をＫ３３を１０から２０の範囲で示している。
図８に示すように、Δεが−２よりも大きくなると、飽和電圧Ｖｓａｔは５Ｖ以上となってしまい、駆動電圧が高くなる傾向にある。
したがって、実用デバイスに即した屈折率異方性Δεとしては、上限を−２とすることが望ましい。
【００４５】
次に、不純物発生の原因物質を除去するための対策の一つとして、シールの重合開始剤に着目し、以下に考察する。
重合開始剤は、硬化後に少量の残渣が発生することから、液晶表示素子の使用中に残渣が液晶中に溶け出し、イオン性不純物が増加し、焼きつきやムラなどの表示不良を引き起こすと想定されるためである。
【００４６】
シールの重合開始剤には、ラジカル重合開始剤と、カチオン重合開始剤の２つがある。
カチオン重合開始剤には、たとえば、特許文献１（特開2005-306949号公報）に開示された化合物が用いられている。
ラジカル重合開始剤には、たとえば、特許文献２（特開2003-119248号公報）、特許文献３（特開2003-119249号公報）、特許文献４（特開2006-22228号公報）、特許文献１（特開2005-306949号公報）に開示された化合物が用いられている。
特に、特許文献４（特開2006-22228号公報）においては、ラジカル重合開始剤の添加量を0.1-1重量％以上の範囲で規定している。
しかしながら、詳細は、実施例で述べるが、焼きつきなどの表示不良が発生したパネルを分析したところ、不良に対する寄与の大分は、ラジカル重合開始剤であることが明らかとなった。さらに、０．０５重量％未満であれば、問題ないことも明らかにした。
一方のカチオン重合開始剤は、不良にほとんど寄与することがなく、一定量添加すれば、樹脂の重合は進み、シールとしての密着機能に問題ないことも明らかにした。
【００４７】
次に、本実施形態において指定したリタデーションΔｎｄの範囲について説明する。
偏光板ＰＬと検光板ＤＬが直交配置で、非点灯時において黒表示であるノーマリブラック（ＮＢ）モードの場合、最大透過率が得られるリタデーション（Δｎｄ）は、以下の理論式で定義されている。
【００４８】
［数２］
Ｔ＝sin２（2Θ）sin２（πΔｎｄ／λ）
【００４９】
ここで、Θは偏光と長軸のなす角度であり、第１項は、Θ＝45°のとき最大となる。第２項は、Δｎｄ＝（2n−1）×（λ/2）のとき最大となる。
すなわち、最大透過率を得ることができるのはΔｎｄ＝λ/2である。
【００５０】
本デバイス（液晶表示素子）の垂直配向液晶は、液晶分子長軸が、印加電圧ゼロのときに、ほぼ基板に垂直方向に配向し、電圧を印加すると面内方向に対して傾くことにより透過率を変化されるものである。駆動時に液晶分子が傾斜する方向が一様でないと、ムラなどの表示不良が発生してしまうため、これを避けるためにあらかじめ、わずかなプレチルトを一定方向に付与させる必要がある。これらのプレチルトや、屈折率異方性Δεなどの物性値を考慮した場合、液晶分子の相互作用などから、最大透過率が得られるΔｎｄは計算値とは異なってくる。
【００５１】
図９は、印加電圧=５ＶのときのΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、波長５５０ｎｍの緑（Ｇｒｅｅｎ）色光におけるΔｎｄ 対 透過率特性曲線を示す図である。
図９において、横軸がΔｎｄを、縦軸が透過率を示している。また、図９において、Ａで示す曲線は３３が１０でΔεが−２．０の場合の特性を、Ｂで示す曲線はＫ３３が１０でΔεが−４．０の場合の特性を、Ｃで示す曲線はＫ３３が１０でΔεが−４．５の場合の特性を、Ｄで示す曲線は３３が２０でΔεが−２．０の場合の特性を、Ｅで示す曲線はＫ３３が２０でΔεが−４．０の場合の特性を、Ｆで示す曲線はＫ３３が２０でΔεが−４．５の場合の特性を、それぞれ示している。
【００５２】
また、図１０は、図９の特性から導き出せる誘電率異方性ΔεとリタデーションΔｎｄとの関係を示す図である。
図１０において、横軸が誘電率異方性Δεを、縦軸がリタデーションΔｎｄをそれぞれ示している。また、図１０において、Ａで示す曲線はＫ３３が１０の場合の特性を、Ｂで示す曲線がＫ３３が２０の場合の特性をそれぞれ示している。
【００５３】
この場合、一般的な垂直配向型液晶のとりうるＫ３３の範囲として、１０から２０について計算を行った。また、誘電率異方性Δεは−２,−４,−４.５とした。その他の物性値やセルパラメータは図に示す通り、同一条件とした（信号電圧Ｖｓｉｇ＝５Ｖ）。なお、本計算は、2DMASTERを用いた。
【００５４】
図９より、Ｋ３３が１０のときと、Ｋ３３が２０のときで、以下の条件式を導くことができる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
本結果から、−４．５≦Δε＜０の範囲において、最大透過率が得られるΔｎｄの範囲はΔｎｄ≦０．５５μｍとなり、望ましくは−４．０≦Δε≦−２．０の範囲において、最大透過率が得られるΔｎｄの範囲を０．３４μｍ≦Δｎｄ≦０．５５μｍと指定した。
【００５７】
投射型表示装置の小型化に伴い、液晶表示素子も小型化され、基板サイズが２２．９ｍｍ（対角０．９インチ）ＸＧＡタイプで画素（ピクセル）ピッチは、２０μｍ以下と、高精細化が進んでいる。
そのため、横電界によるリバースチルトドメインによる配向乱れに対しては非常に厳しい方向にある。
対策としては、狭ギャップ化、すなわちセルギャップを薄くして、ＴＦＴアレイ基板と対向基板の上下方向の電界を強め、横方向の電界の影響を防止することも効果的である。狭ギャップ化については、特に遮光部などに選択的にスペーサを作成することがギャップ制御に非常に有効である。
【００５８】
図１１は、ピクセルピッチと配向乱れ、並びにセルギャップとの関係を示す図である。
【００５９】
図１１において、黒い四角で示すプロット点はセルギャップｄが４．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、白い四角で示すプロット点はセルギャップｄが４．２μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い三角で示すプロット点はセルギャップｄが４．０μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い丸で示すプロット点はセルギャップｄが３．７μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、白い三角で示すプロット点はセルギャップｄが３．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い丸で示すプロット点はセルギャップｄが２．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、それぞれ示している。
【００６０】
図１１からわかるように、２０μｍピッチで配向乱れが発生させないためには、セルギャップｄが４．０μｍ以下が望ましい。
その場合、最大透過率が得られる屈折率異方性Δｎの範囲は、前述した特徴であるΔｎｄ≧０．３４μｍより、［Δｎ≧０．３４μｍ÷４．０μｍ］の式から、０．０８５以上が望ましい。
【００６１】
なお、物性値の規定においては、特許文献５（特開2001-255562号公報）で示されるようにディスクリネーションのような配向乱れを軽減することを目的として、Δεが−７．０から−４．３の範囲で規定をしている。
しかしながら、前述した理由から、ディスクリネーションがたとえ軽減したとしても、焼きつき含む表示不良が発生する。
本実施形態においては、ディスクリネーションのおよび焼きつきなどの表示不良をともに解決できるような液晶表示素子を提供することができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、前述したように、配向膜材料は、無機系配向膜であることを特徴とする。
プロジェクタに用いる投射型ＬＣＤにおいては、拡大投影するため画質異常が目立ちやすいこと、パネルに入射する光の量が直視型に比べ非常に多いのでパネルが高温になり、微量のイオン性不純物混入による劣化も見えやすい傾向にある。水や温度以外にも光に対する耐性が重要になってくるからである。
無機配向膜は、代表的に蒸着で形成されるシリコン等があげられるが、ゲルマニウムなどのＩＶ属元素の単体または混合物または化合物、蒸着によって成膜が可能なほとんどすべての物質が使用可能であると考えられる。
その他に、印刷やスピンコート、インクジェット法で形成されるシロキ酸骨格を有する材料などもあげられる。
【００６３】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００６４】
＜実施例＞
まず、図４に関連付けて本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の製造方法を説明する。
【００６５】
石英からなるＴＦＴアレイ基板１１上に、第一遮光膜３２として、高融点の金属（本実施形態ではＷＳｉ）を形成した。
その後、第一層間膜３３としてＳｉＯ2を積層し、ＣＶＤ法を用いて、多結晶Si膜（p-Si）３４を形成し、エッチングによりパターン形成をした。
その後、ゲート絶縁膜３５を形成し、ゲート電極３６として、多結晶Si膜（p-Si）を形成し、エッチングによりパターン形成を行った。
その後、第二層間膜３７として、ＳｉＯ2を積層し、ソース、ドレイン電極として第一コンタクト３８を形成した。
第一配線膜３９として金属材料（本実施形態ではAl）をスパッタなどの成膜により形成し、エッチングによりパターニングを行った。
その後、第三層間膜４０として、ＳｉＯ2を積層し、第二コンタクト４１を形成した後に、第二遮光膜４２として、金属膜（本実施例ではＴi）を形成した。
第四層間膜４３としてＳｉＯ2を積層し、第三コンタクト４４を形成し、透明電極４５としてＩＴＯをエッチングによりパターニングした。
次いで、柱状スペーサ４６となる透明レジスト層を形成した。
基板上にフォトレジストとして、ＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、柱状スペーサ４６を形成する。柱状スペーサ４６は、隣接する画素電極の間の所望の位置に配置される。
次いで、作製したＴＦＴアレイ基板１１および対向基板１２を洗浄する。
【００６６】
次いで、各基板に配向膜を形成する。
配向膜材料は、無機配向膜を用いた。代表的に蒸着で形成されるシリコン等があげられるが、ゲルマニウムなどのＩＶ属元素の単体または混合物または化合物、蒸着によって成膜が可能なほとんどすべての物質が使用可能であると考えられる。
その他に、印刷やスピンコート、インクジェット法で形成されるシロキ酸骨格を有する材料などもあげられる。もちろん無機材料だけではなくポリイミドなどの有機材料でも構わない。
各基板の配向膜形成を行った。それぞれの基板を蒸着装置に導入し、それぞれに配向膜として、ＳｉＯ2を斜め蒸着して形成した。膜厚は、約５０nmの厚さに塗布した。
次いでシールパターンを形成した。
本実施例に用いたシール剤を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
アクリレート系オリゴマーとして、たとえば特許文献１（特開2005-306949号公報）に示されるような市販品であるＡＬＢＩＦＬＥＸ７１２（以下、ＡＦ７１２、ｈａｎｓｅ ｃｈｅｍｉｅ社製）を１％用いた。なおこの市販品に関しては、限定されるものではない。
【００６９】
エポキシ系オリゴマーとしては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エピクロン８３０Ｓ・大日本インキ化学工業（株）製を９９％用いた。特許文献４（特開2006-22228号公報）の段落［００１８］に示されるような市販品でも構わない。
【００７０】
光ラジカル開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュア１８４を０．１％用いたが、特許文献１（特開2005-306949号公報）の段落［００３２］，［００３３］に示されるような材料でも構わない。
【００７１】
また、光カチオン開始剤としては、和光純薬製PI−113を１％用いたが、特許文献１（特開2005-306949号公報）の段落［００３１］に示されるような材料でも構わない。
【００７２】
液晶層に用いる液晶材料は、誘電率異方性Δεが負の垂直型液晶材料でΔε＝−５とし、屈折率異方性Δｎが０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、液晶表示素子１０を作製した。
【００７３】
以下に比較例１〜３を示す。
【００７４】
＜比較例１＞・・・液晶材料のΔεの低減
シール形成までは、上述したと同様に行い、液晶材料のみ変更して本発明の液晶表示素子を作成した。
液晶材料は、誘電率異方性Δεが−４．７、−４．５、−４、−３．５の４条件を用い、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作製し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。上記表１および図１２に結果を示す。なお、図１２は｜Δε｜とフリッカとの関係を示す。
【００７５】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００７６】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、フリッカ値の合格基準について図１３に示した。焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
換言すれば、図１２からもわかるように、７０℃における｜Δε｜＜４．５に設計することにより、１４ｄＢ以下の焼付きに制御可能である。
【００７７】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００７８】
＜比較例２＞・・・ラジカル開始剤の低減
シール形成前までは、上述したと同様に行い、シール材料の条件変更を実施した。
ラジカル開始剤を０．０８％、０．０６％、０．０５％、なしの条件で本発明の液晶表示素子を作成した。
液晶材料は、誘電率異方性Δεが−５、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作成し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。表１および図１４に結果を示す。なお、図１４はラジカル開始剤量とフリッカとの関係を示す。
【００７９】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００８０】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
図１４からもわかるように、７０℃における｜Δε｜＝５．０の液晶で、ラジカル開始剤量を低減すると、焼付きレベルが低減する。
【００８１】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
【００８２】
（接着強度）
実施例のシール剤をスライドガラスに定量塗布し、１００ｍＷ／ｃｍ２で６０秒加圧硬化させ、その後１３０℃のオーブンで１時間焼成したサンプルをテンションゲージを用いて強度測定を行った。一般的な構成を有する従来例を１としたときの相対値を示した。
その後、６０℃、９０％の５００時間の保存試験を実施し、再度強度測定を行った。
【００８３】
ラジカル開始剤が０．０５ｗｔ％以下であれば、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であることがわかった。
ラジカル開始剤を低減することによる接着強度の低下リスクは全くなかった。特に、ラジカル開始剤が０の場合でも問題はなかった。
カチオン開始剤が一定量導入されておれば十分な接着効果があることが明らかになった。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００８４】
＜比較例３＞・・・相乗効果Δεの低減ラジカル開始剤の低減
シール形成前までは、上述したと同様に行い、シール材料の条件変更を実施した。
ラジカル開始剤をなしの条件、液晶材料は、誘電率異方性Δεが−３．５、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作成し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。表１および図１５に結果を示す。なお、図１５は｜Δε｜とフリッカとの関係を示す。
【００８５】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００８６】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
【００８７】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
（接着強度）
実施例のシール剤をスライドガラスに定量塗布し、１００ｍＷ／ｃｍ２で６０秒加圧硬化させ、その後１３０℃のオーブンで１時間焼成したサンプルをテンションゲージを用いて強度測定を行った。一般的な構成例（従来例）を１としたときの相対値を示した。
その後、６０℃、９０％の５００時間の保存試験を実施し、再度強度測定を行った。
【００８８】
ラジカル開始剤の低減および誘電率異方性Δεの低減を組み合わせることで、全ての評価項目において良好な結果を得ることができた。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００８９】
次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図１６の概略構成図に関連付けて説明する。
【００９０】
図１６に示すように、投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）３００は、光軸Ｃにそって光源３０１と透過型の液晶表示素子３０２と投影光学系３０３とが順に配設されて構成されている。
光源３０１を構成するランプ３０４から射出された光はリフレクタ３０５によって後方に放射される成分が前方に集光され、コンデンサレンズ３０６に入射される。コンデンサレンズ３０６は、光をさらに集中して、入射側偏光板３０７を介し液晶表示素子３０２へ導く。
導かれた光は、シャッタもしくはライトバルブの機能を有する液晶表示素子３０２および射出がエア偏光板３０８により画像に変換される。表示された画像は、投影光学系３０３を介してスクリーン３１０上に拡大投影される。
なお、光源３０１とコンデンサレンズ３０６との間にはフィルタ３１４が挿入されており、光源に含まれる不用な波長の光、たとえば赤外光および紫外光を除去する。
【００９１】
次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図１７に関連付けて説明する。
図１７に示す投射型液晶表示装置５００は、上述した液晶表示素子を３個用意し、各々ＲＧＢ用の液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇおよび５６２Ｂとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。
【００９２】
投射型液晶表示装置５００は、光学系として、光源装置５２０と、均一照明光学系５２３が用いられている。
この均一照明光学系５２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段である色分離光学系５２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段である３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段である色合成プリズム５１０と、合成された光束を投射面６００の表面に拡大投射する投射手段である投射レンズユニット５０６とを備えている。さらに、青色光束Ｂを対応するライトバルブ５２５Ｂに導く導光系５２７を備えている。
【００９３】
均一照明光学系５２３は、２つのレンズ板５２１、５２２と反射ミラー５３１を備えており、反射ミラー５３１を挟んで２つのレンズ板５２１、５２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系５２３の２つのレンズ板５２１、５２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。
【００９４】
光源装置５２０から出射された光束は、第１のレンズ板５２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板５２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂ付近で重なる。
したがって、均一照明光学系５２３を用いることにより、光源装置５２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
各色分離光学系５２４は、青緑反射ダイクロイックミラー５４１と、緑反射ダイクロイックミラー５４２と、反射ミラー５４３から構成される。
まず、青緑反射ダイクロイックミラー５４１では、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー５４２の側に向かう。赤色光束Ｒは、この青緑反射ダイクロイックミラー５４１を通過して、後方の反射ミラー５４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの射出部５４４からプリズムユニット５１０の側に射出される。
【００９５】
次に、緑反射ダイクロイックミラー５４２では、青緑反射ダイクロイックミラー５４１で反射された青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの射出部５４５から色合成光学系の側に射出される。緑反射ダイクロイックミラー５４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの射出部５４６から導光系５２７の側に射出される。
ここでは、均一照明光学系５２３の光束Ｗの射出部から、色分離光学系５２４における各色光束の射出部５４４、５４５、５４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。色分離光学系５２４の赤色光束Ｒの出射部５４４および緑色光束Ｇの出射部５４５の各射出側には、それぞれ集光レンズ５５１および集光レンズ５５２が配置されている。したがって、各射出部から射出した赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは、これらの集光レンズ５５１、集光レンズ５５２に入射して平行化される。
【００９６】
このように平行化された赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇは、それぞれライトバルブ５２５Ｒおよびライトバルブ５２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。
すなわち、これらの液晶表示素子は、図示していない駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系５２７を介して対応するライトバルブ５２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【００９７】
なお、本例のライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂは、それぞれさらに入射側偏光板５６１Ｒ、５６１Ｇ、５６１Ｂと、これらの間に配置された液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。
【００９８】
導光系５２７は、青色光束Ｂと射出部５４６の射出側に配置した集光レンズ５５４と、入射側反射ミラー５７１と、射出側反射ミラー５７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ５７３と、ライトバルブ５２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ５５３とから構成されている。
集光レンズ５４６から射出された青色光束は、導光系５２７を介して液晶表示素子５６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの射出部から各液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。
【００９９】
しかし、導光系５２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。各ライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム５１０に入射され、ここで合成される。そして色合成プリズム５１０によって合成された光が投射レンズユニット５０６を介して所定の位置にある投射面６００の表面に拡大投射されるようになっている。
【０１００】
なお、本発明は投射型の液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、ＬＣＯＳ、有機ＥＬ、いずれの方式のデバイスに適用しても上述した効果が得られる。
また、駆動内蔵型の液晶装表示素子、駆動回路を外付けする形の液晶表示素子、対角１インチから１５インチ程度あるいはそれ以上のさまざまなサイズの液晶表示素子、単純マトリクス方式、ＴＦＤアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式、旋光モード、複屈折モードなど、いずれの方式の液晶表示素子に適用しても、上述した効果が期待できる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態によれば、マトリクス状の画素を形成すべく各基板１１，１２の対向する面に電極１３，１４が形成され、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子であって、二枚の基板１１，１２上には液晶を所定方向に配向させるための配向膜が形成されており、二枚の基板１１，１２が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わされ、互いに対向して貼り合わされた一対の基板１１，１２間に垂直配向液晶層１６が狭持され、液晶層１６を形成する液晶材料は、屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積として与えることが可能なリタデーションΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さく、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満であることから、以下の効果を得ることができる。
信頼性が大幅に向上にすることで、高画質化の実現ができる。また、高精細化に伴う、高屈折率異方性液晶による狭セルギャップによる配向異常の防止、高コントラスト、高速応答が実現できる。またプロジェクタ等の投射型ＬＣＤにおいては、長寿命化のほかに、ランプ高照射量可能による高輝度化を実現できること、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大による高開口率化を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】焼きつきの発生の想定モデルの一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。
【図５】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が１０の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図６】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が１５の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図７】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が２０の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図８】誘電率異方性Δεと透過率が１００％になる飽和電圧との関係を示す図である。
【図９】印加電圧=５ＶのときのΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、波長５５０ｎｍの緑（Ｇｒｅｅｎ）色光におけるΔｎｄ 対 透過率特性曲線を示す図である。
【図１０】図９の特性から導き出せる誘電率異方性ΔεとリタデーションΔｎｄとの関係を示す図である。
【図１１】ピクセルピッチと配向乱れ、並びにセルギャップとの関係を示す図である。
【図１２】比較例１における｜Δε｜とフリッカとの関係を示す図である。
【図１３】フリッカ値の合格基準について示す図である。
【図１４】ラジカル開始剤量とフリッカとの関係を示す図である。
【図１５】比較例３における｜Δε｜とフリッカとの関係を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る投射型液晶表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図１７】本実施形態に係る３板式投射型液晶表示装置のより具体的な一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０・・・液晶表示素子、１１・・・ＴＦＴアレイ基板、１２・・・対向基板、１３・・・画素電極、１４・・・対向電極、１５・・・シール材、１６・・・液晶層、４６・・・スペーサ、２１・・・画素表示領域、２２・・・水平転送回路、２３−１，２３−２・・・垂直転送回路、２４・・・プリチャージ回路、２５・・・レベル変換回路、２６・・・データ線、２７・・・走査線、２８・・・画素スイッチング用トランジスタ、２９・・・液晶、３０・・・補助容量（蓄積容量）、３００，５００・・・投射型液晶表示装置、３０１，５２０・・・光源、５２５Ｒ，５２５Ｇ，５２５Ｂ・・・ライトバルブ、３０３，５０６・・・投射光学系。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子およびこの液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投射型液晶表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶表示素子（以下、ＬＣＤという）により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。
【０００３】
液晶プロジェクタ等に搭載されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤが用いられる。
アクティブマトリクス駆動方式の表示方式としては、９０度捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶があげられる。
【０００４】
ところで、近年においては、液晶プロジェクタ装置の高輝度化、高コントラスト化、高精細化、高寿命化を図るべく、垂直配向型の液晶素子が検討され始めている。
ここで、垂直配向液晶材料とは、負の誘電率異方性を有する（液晶分子長軸に平行な誘電率ε＝と垂直な誘電率ε⊥との差が負である）液晶材料であり、液晶に印加される電圧がゼロのときに基板面にほぼ垂直に液晶分子が配向するため、この垂直配向型の液晶表示素子は、非常に高いコントラスト比を得ることができる。
この垂直配向型の液晶表示素子は、透過型および反射型いずれにも用いられ、高寿命化を目的とした配向膜の無機化とともに、今後、液晶プロジェクタの主流となっていくと思われる。
【０００５】
アクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤの表示を均一に行うためには、基板表面全面に液晶分子を均一に配向させることが必要である。
配向膜が形成され、電極が形成された２枚の基板は、各基板の配向膜が対向して配置されており、実際に画像が表示される画素表示領域の周囲に位置するシール領域において、シール材により貼り合わされる。
基板間隙を制御するために、近年では、レジストにより形成される柱状スペーサが用いられる。
これらの工程を経ることで、空セルが製造される。その後、この空セル内に液晶が封入されて、液晶セルが製造される。
なお、前述した液晶は、数種類の単体液晶材料からなり、液晶組成物ともよばれる。製造された液晶セルに偏光板が取り付けられて液晶表示素子が製造される。
液晶表示素子については材料を含めて種々提案されている（特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００５−３０６９４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９２４８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１９２４９号公報
【特許文献４】特開２００６−２２２２８号公報
【特許文献５】特開２００１−２５５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの液晶表示素子においては、同一の画面を長時間表示した場合は、表示を切り替えた際に、表示が残ってしまういわゆる焼きつきといった問題が発生することがあった。
【０００７】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、焼きつきの発生の想定モデルの一例を示す図である。
図１において、１はＴＦＴアレイ基板を、２は対向基板を、３、４は配向膜層を、５は液晶層をそれぞれ示している。
【０００８】
液晶セル内には、液晶層５の液晶材料中、配向膜層３，４やシールなどの周辺材料に含まれるイオン性不純物、その他に工程内にて付着するさまざまなイオン性不純物が混入していると考えられる（図１（Ａ））。
【０００９】
図１（Ｂ）に示すように、基板１の配向膜３上にイオン性不純物が吸着すると配向膜層３と不純物層で成る電気二重層が形成される。
そして、２枚の基板、たとえばＴＦＴ基板１と対向基板２の作製においては、全く同一の処理をすることが困難であり、各々の不純物の吸着力は同一ではない。前述したように吸着量が各々の基板で異なることから、対向電極に印加する電圧(以下、Ｖｃｏｍ電圧）がずれてくる。信号電圧の正負逆転時には、液晶分子に実際に印加される電界の強さ（実効電圧）が、反転周期に対応して異なってしまう。
その結果、液晶分子のゆらぎが発生し、フリッカといった画面のちらつき現象が発生する。
【００１０】
フリッカが発生するようなＶｃｏｍ電圧において表示を続けた場合は、図１（Ｃ）に示すように、信号バランスが正負信号において崩れるので、液晶分子に直流成分が印加される。一方の基板に常に直流成分が印加されていることで、上記液晶セル内のイオン性不純物が、液晶層５の一方の基板１側に蓄積される。
【００１１】
そして、図１（Ｄ）に示すように、全ての電極の電圧をオフ（OFF）にしても、イオン性不純物は配向膜層３近傍に蓄積されたままになっており、液晶分子に微少な電界を印加する状態を保持するために、焼きつき現象が見られる。
【００１２】
この焼きつき現象が現出するという課題を解決するためには、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが有効である。
【００１３】
ここで、材料からの液晶セル内へのイオン性不純物侵入ルートについて述べる。
たとえば、周辺材料においてはシール剤があげられる。近年は、シール材料として光硬化型シール剤、もしくは光硬化熱硬化併用型シール剤を用いる。
一般的には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂が用いられており、これらの樹脂を重合させるためには、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤が用いられる。これらの重合剤の反応が不十分だった場合は、イオン性不純物と化す。液晶材料とシール材は接触しているため、液晶セル内のイオン性不純物は、劇的に増加することとなる。
【００１４】
また、液晶材料においては、合成時に残留している不純物が上げられる。一般的に液晶材料は、その誘電率異方性Δεが大きくなるほど、液晶の極性が大きくなり、液晶中にイオン性不純物を溶解しやすくなり、画質品位、信頼性は厳しい方向に向かっている。
外部からのイオン性不純物侵入ルートとしては、さまざまであり、たとえば、配向膜を特にスピンコートや蒸着などの手法で形成する場合は、基板端部にまで膜が形成されるため、配向膜とシールの界面を通じて水分やイオン性不純物が液晶中に侵入し、問題発生が顕著となる。
また液晶材料の保存中や注入工程において、周囲のイオン性不純物を溶解してしまうケースも考えられる。
【００１５】
プロジェクタに用いる投射型ＬＣＤにおいては、これらの課題の深刻さがより顕著である。拡大投影するため画質異常が目立ちやすいこと、パネルに入射する光の量が直視型に比べ非常に多いのでパネルが高温になり、微量のイオン性不純物混入による劣化も見えやすい傾向にある。
水や温度以外にも光に対する耐性が求められ、微小な汚染も大きな課題となりうる。特に、光照射により焼きつきの悪化だけでなく、イオン性不純物から引き起こされるさまざまな課題は、特に投射型ＬＣＤにおいては、より厳しい方向にある。
【００１６】
本発明は、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる液晶表示素子および投射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の観点は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子であって、上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【００１８】
好適には、上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい。
【００１９】
好適には、上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である。
【００２０】
好適には、シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である。
【００２１】
好適には、前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である。
【００２２】
本発明の第２の観点の投射型液晶表示装置は、光源と、少なくとも一つの液晶表示素子と、上記光源から出射された光を上記液晶表示素子に導く集光光学系と、上記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、上記液晶表示素子は、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持され、上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。
【００２５】
本実施形態においては、アクティブマトリクス型液晶表示素子の特徴的な構成および機能を説明した後、この液晶表示素子が適用される好適な電子機器である投射型液晶表示装置に概略構成および機能について説明する。
【００２６】
図２は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【００２７】
本実施形態に係る液晶表示素子１０は、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１１と、ＴＦＴアレイ基板１１に対向配置される透明な対向基板１２とを備えている。
ＴＦＴアレイ基板１１は、たとえば透過型の場合、石英基板、反射型の場合、たとえばシリコン材料に基板により形成される。対向基板１２は、たとえばガラス基板や石英基板により形成される。ＴＦＴアレイ基板１１には、透過型の場合、画素電極１３が設けられている。
画素電極１３は、たとえばIＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜により形成される。反射型の場合、画素電極１３としては、たとえば金属材料からなる反射電極を用いる。金属材料としては、可視域で高い反射率を有するアルミニウムを用いるのが一般的である。より詳しくは、銅やシリコンを数ｗｔ％添加したアルミニウム金属膜が一般に使用される。その他に、たとえば、白金、銀、金、タングステン、チタンなどを用いることも可能である。対向基板１２には、前述した全面ＩＴＯ膜１４が前面に設けられている。
ＴＦＴアレイ基板１１と対向基板１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１６が挟持されている（封入されている）。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、液晶表示素子１０Ａは、画素がアレイ状に配列された画素表示領域２１、水平転送回路２２、垂直転送回路２３−１，２３−２、プリチャージ回路２４、およびレベル変換回路２５を含んで形成されている。
画素表示領域２１には複数のデータ線２６と複数の走査線（ゲート配線）２７が格子状に配線され、各データ線２６の一端側は水平転送回路２２に接続され、他端側はプリチャージ回路２４に接続され、各走査線２７の端部が垂直転送回路２３−１，２３−２に接続されている。
【００３０】
液晶表示素子１０Ａの画素表示領域２１を構成するマトリクス状に複数形成された画素ＰＸには、スイッチング制御する画素スイッチング用トランジスタ２８、液晶２９、および補助容量（蓄積容量）３０が設けられている。
画素信号が供給されるデータ線２６がトランジスタ２８のソースに電気的に接続されており、書き込む画素信号を供給している。また、トランジスタ２８のゲートに走査線２７が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線２７にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
画素電極１３は、トランジスタ２８のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるトランジスタ２８を一定期間だけそのスイッチをオンさせることにより、データ線２６から供給される画素信号を所定のタイミングで画素信号を書き込む。
【００３１】
画素電極１３を介して液晶２９に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板１２に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶２９は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。
ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量（蓄積容量）３０を付加してある。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶表示素子が実現できる。
また、このような保持容量（蓄積容量）３０を形成するために、抵抗化されたコモン配線３１が設けられている。
【００３２】
本実施形態の液晶表示素子１０は、たとえば、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子として構成される。
【００３３】
図４は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。
【００３４】
この液晶表示素子１０Ａは、ＴＦＴアレイ基板１１と、ＴＦＴアレイ基板１１上に形成された第一遮光膜３２と、ＴＦＴアレイ基板１１および第一遮光膜３２上に形成された第一層間膜３３と、第一層間膜３３上に形成された多結晶Si膜（p-Si）３４と、多結晶Si膜（p-Si）３４上に形成されたゲート絶縁膜３５と、ゲート絶縁膜３５上に形成されたゲート電極３６と、第一層間膜３３、ゲート絶縁膜３５、およびゲート電極３６上に形成された第二層間膜３７と、第二層間膜３７に形成された第一コンタクト３８と、第一コンタクト３８内を含めて形成された第一配線膜３９と、第二層間膜３７および第一配線膜４０上に形成された第三層間膜４０と、第三層間膜４０に形成された第二コンタクト４１と、第二コンタクト４１内を含めて第三層間膜４０上に形成された導電性を有する第二遮光膜４２と、第三層間膜４０および第二遮光膜４２上に形成された第四層間膜４３と、第四層間膜４３に形成された第三コンタクト４４と、第三コンタクト４４内を含めて第四層間膜４３上に選択的に形成された透明電極４５と、透明電極４５および第四層間膜４３上に形成された柱状スペーサ４６とを有する。
そして、図４には図示していないが、図２に関連付けて説明したように、ＴＦＴアレイ基板１１と対向基板１２とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わせた一対の基板間に垂直配向液晶層１６が挟持される（封入される）。
【００３５】
以上の構成を有する本実施形態に係る液晶表示素子１０（１０Ａ）は、液晶セル内のイオン性不純物の量を減少させることが可能で、焼きつき現象等の発現を抑止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができるように、以下に示すような特徴的な構成を有する。
【００３６】
液晶表示素子１０は、基本的に、マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に電極１３，１４が形成され、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子であって、二枚の基板１１，１２上には液晶を所定方向に配向させるための配向膜が形成されており、二枚の基板１１，１２が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わされ、互いに対向して貼り合わされた一対の基板１１，１２間に垂直配向液晶層１６が狭持されている。
そして、液晶表示素子１０においては、以下の特徴的な構成を有する。
【００３７】
液晶表示素子１０において、液晶層１６を形成する液晶材料は、屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積として与えることが可能なリタデーションΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さく、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満であることを特徴としている。
また、より好適には、液晶表示素子１０における液晶材料のΔｎｄの範囲が０．３４μｍ〜０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である。
また、シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満であることを特徴としている。
また、以上の３つの特徴部うちの２つのいずれかを組み合わせた構成あるはい３つを組み合わせた構成を採用することが可能である。
さらに、液晶パネルは、透過型の液晶パネルであり、また、画素ピッチは２０μｍ以下である。また、配向膜に無機配向膜を用いることを特徴としている。
以上の特徴的な構成についてさらに詳述する。
【００３８】
液晶セル内のイオン性不純物による焼きつき等の不良を抑止する対策としては、イオン性不純物が存在しても溶解しにくくするか、イオン性不純物の混入を低減するといった対策がある。
前者は、液晶材料の誘電率異方性Δεを低減し、液晶の極性を小さくすることが有効であり、後者は、不純物発生の原因物質を除去することが有効である。
【００３９】
まず、イオン性不純物が存在しても溶解しにくくするために、液晶の誘電率異方性Δεを制御する。
誘電率異方性Δεが−４より小さい場合、特に−４．５よりも小さい場合は、極性が高くなるため、焼きつきを含めた各種信頼性課題が顕著となった。詳細は実施例で示す。
一方、誘電率異方性Δεが０の場合は液晶としての機能を失い、さらに−２よりも大きい場合は、提示した課題に対しては良い方向であるものの、しきい値電圧Ｖｔｈが高くなってしまい、実用的範囲から外れてしまう可能性がある。
【００４０】
垂直配向のしきい値電圧Ｖｔｈの式は、以下で示されるように、屈折率異方性Δεに大きく依存する。
【００４１】
【数１】
【００４２】
図５、図６、および図７は、誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、図５はＫ３３が１０の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示し、図６はＫ３３が１５の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示し、図７はＫ３３が２０の場合の電圧 対 透過率特性曲線を示している。
図５〜図７において、横軸が電圧を、縦軸が相対的な透過率をそれぞれ示している。また、図５〜図７において、Ａで示す曲線はΔεが−１のときの特性を、Ｂで示す曲線はΔεが−２のときの特性を、Ｃで示す曲線はΔεが−３のときの特性を、Ｄで示す曲線はΔεが−４のときの特性を、それぞれ示している。
【００４３】
また、図８は、誘電率異方性Δεと透過率が１００％になる飽和電圧との関係を示す図である。図８において、横軸が屈折率異方性Δεを、縦軸が飽和電圧Ｖｓａｔをそれぞれ示している。また、図８において、Ａで示す曲線はＫ３３が１０の場合の特性を、Ｂで示す曲線はＫ３３が１５の場合の特性を、Ｃで示す曲線はＫ３３が２０の場合の特性を、それぞれ示している。
なお、図５〜図８は、セルギャップ３．８μｍ、プレチルト角が８０°の場合の各特性を示している。
【００４４】
図５〜図８においては、一般的な垂直配向型液晶のとりうるＫ３３の範囲は１０から２０について結果を提示した。その他の物性値やセルパラメータは図に示す通り、同一条件とした。
特に注目すべきは、図８に示すように、デバイスの飽和電圧（以下Ｖｓａｔ：透過率が１００％になる電圧）である。図８は、屈折率異方性Δεと飽和電圧Ｖｓａｔとの関係をＫ３３を１０から２０の範囲で示している。
図８に示すように、Δεが−２よりも大きくなると、飽和電圧Ｖｓａｔは５Ｖ以上となってしまい、駆動電圧が高くなる傾向にある。
したがって、実用デバイスに即した屈折率異方性Δεとしては、上限を−２とすることが望ましい。
【００４５】
次に、不純物発生の原因物質を除去するための対策の一つとして、シールの重合開始剤に着目し、以下に考察する。
重合開始剤は、硬化後に少量の残渣が発生することから、液晶表示素子の使用中に残渣が液晶中に溶け出し、イオン性不純物が増加し、焼きつきやムラなどの表示不良を引き起こすと想定されるためである。
【００４６】
シールの重合開始剤には、ラジカル重合開始剤と、カチオン重合開始剤の２つがある。
カチオン重合開始剤には、たとえば、特許文献１（特開2005-306949号公報）に開示された化合物が用いられている。
ラジカル重合開始剤には、たとえば、特許文献２（特開2003-119248号公報）、特許文献３（特開2003-119249号公報）、特許文献４（特開2006-22228号公報）、特許文献１（特開2005-306949号公報）に開示された化合物が用いられている。
特に、特許文献４（特開2006-22228号公報）においては、ラジカル重合開始剤の添加量を0.1-1重量％以上の範囲で規定している。
しかしながら、詳細は、実施例で述べるが、焼きつきなどの表示不良が発生したパネルを分析したところ、不良に対する寄与の大分は、ラジカル重合開始剤であることが明らかとなった。さらに、０．０５重量％未満であれば、問題ないことも明らかにした。
一方のカチオン重合開始剤は、不良にほとんど寄与することがなく、一定量添加すれば、樹脂の重合は進み、シールとしての密着機能に問題ないことも明らかにした。
【００４７】
次に、本実施形態において指定したリタデーションΔｎｄの範囲について説明する。
偏光板ＰＬと検光板ＤＬが直交配置で、非点灯時において黒表示であるノーマリブラック（ＮＢ）モードの場合、最大透過率が得られるリタデーション（Δｎｄ）は、以下の理論式で定義されている。
【００４８】
［数２］
Ｔ＝sin２（2Θ）sin２（πΔｎｄ／λ）
【００４９】
ここで、Θは偏光と長軸のなす角度であり、第１項は、Θ＝45°のとき最大となる。第２項は、Δｎｄ＝（2n−1）×（λ/2）のとき最大となる。
すなわち、最大透過率を得ることができるのはΔｎｄ＝λ/2である。
【００５０】
本デバイス（液晶表示素子）の垂直配向液晶は、液晶分子長軸が、印加電圧ゼロのときに、ほぼ基板に垂直方向に配向し、電圧を印加すると面内方向に対して傾くことにより透過率を変化されるものである。駆動時に液晶分子が傾斜する方向が一様でないと、ムラなどの表示不良が発生してしまうため、これを避けるためにあらかじめ、わずかなプレチルトを一定方向に付与させる必要がある。これらのプレチルトや、屈折率異方性Δεなどの物性値を考慮した場合、液晶分子の相互作用などから、最大透過率が得られるΔｎｄは計算値とは異なってくる。
【００５１】
図９は、印加電圧=５ＶのときのΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、波長５５０ｎｍの緑（Ｇｒｅｅｎ）色光におけるΔｎｄ 対 透過率特性曲線を示す図である。
図９において、横軸がΔｎｄを、縦軸が透過率を示している。また、図９において、Ａで示す曲線は３３が１０でΔεが−２．０の場合の特性を、Ｂで示す曲線はＫ３３が１０でΔεが−４．０の場合の特性を、Ｃで示す曲線はＫ３３が１０でΔεが−４．５の場合の特性を、Ｄで示す曲線は３３が２０でΔεが−２．０の場合の特性を、Ｅで示す曲線はＫ３３が２０でΔεが−４．０の場合の特性を、Ｆで示す曲線はＫ３３が２０でΔεが−４．５の場合の特性を、それぞれ示している。
【００５２】
また、図１０は、図９の特性から導き出せる誘電率異方性ΔεとリタデーションΔｎｄとの関係を示す図である。
図１０において、横軸が誘電率異方性Δεを、縦軸がリタデーションΔｎｄをそれぞれ示している。また、図１０において、Ａで示す曲線はＫ３３が１０の場合の特性を、Ｂで示す曲線がＫ３３が２０の場合の特性をそれぞれ示している。
【００５３】
この場合、一般的な垂直配向型液晶のとりうるＫ３３の範囲として、１０から２０について計算を行った。また、誘電率異方性Δεは−２,−４,−４.５とした。その他の物性値やセルパラメータは図に示す通り、同一条件とした（信号電圧Ｖｓｉｇ＝５Ｖ）。なお、本計算は、2DMASTERを用いた。
【００５４】
図９より、Ｋ３３が１０のときと、Ｋ３３が２０のときで、以下の条件式を導くことができる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
本結果から、−４．５≦Δε＜０の範囲において、最大透過率が得られるΔｎｄの範囲はΔｎｄ≦０．５５μｍとなり、望ましくは−４．０≦Δε≦−２．０の範囲において、最大透過率が得られるΔｎｄの範囲を０．３４μｍ≦Δｎｄ≦０．５５μｍと指定した。
【００５７】
投射型表示装置の小型化に伴い、液晶表示素子も小型化され、基板サイズが２２．９ｍｍ（対角０．９インチ）ＸＧＡタイプで画素（ピクセル）ピッチは、２０μｍ以下と、高精細化が進んでいる。
そのため、横電界によるリバースチルトドメインによる配向乱れに対しては非常に厳しい方向にある。
対策としては、狭ギャップ化、すなわちセルギャップを薄くして、ＴＦＴアレイ基板と対向基板の上下方向の電界を強め、横方向の電界の影響を防止することも効果的である。狭ギャップ化については、特に遮光部などに選択的にスペーサを作成することがギャップ制御に非常に有効である。
【００５８】
図１１は、ピクセルピッチと配向乱れ、並びにセルギャップとの関係を示す図である。
【００５９】
図１１において、黒い四角で示すプロット点はセルギャップｄが４．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、白い四角で示すプロット点はセルギャップｄが４．２μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い三角で示すプロット点はセルギャップｄが４．０μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い丸で示すプロット点はセルギャップｄが３．７μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、白い三角で示すプロット点はセルギャップｄが３．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、黒い丸で示すプロット点はセルギャップｄが２．５μｍの場合のピッチと配向乱れとの関係を、それぞれ示している。
【００６０】
図１１からわかるように、２０μｍピッチで配向乱れが発生させないためには、セルギャップｄが４．０μｍ以下が望ましい。
その場合、最大透過率が得られる屈折率異方性Δｎの範囲は、前述した特徴であるΔｎｄ≧０．３４μｍより、［Δｎ≧０．３４μｍ÷４．０μｍ］の式から、０．０８５以上が望ましい。
【００６１】
なお、物性値の規定においては、特許文献５（特開2001-255562号公報）で示されるようにディスクリネーションのような配向乱れを軽減することを目的として、Δεが−７．０から−４．３の範囲で規定をしている。
しかしながら、前述した理由から、ディスクリネーションがたとえ軽減したとしても、焼きつき含む表示不良が発生する。
本実施形態においては、ディスクリネーションのおよび焼きつきなどの表示不良をともに解決できるような液晶表示素子を提供することができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、前述したように、配向膜材料は、無機系配向膜であることを特徴とする。
プロジェクタに用いる投射型ＬＣＤにおいては、拡大投影するため画質異常が目立ちやすいこと、パネルに入射する光の量が直視型に比べ非常に多いのでパネルが高温になり、微量のイオン性不純物混入による劣化も見えやすい傾向にある。水や温度以外にも光に対する耐性が重要になってくるからである。
無機配向膜は、代表的に蒸着で形成されるシリコン等があげられるが、ゲルマニウムなどのＩＶ属元素の単体または混合物または化合物、蒸着によって成膜が可能なほとんどすべての物質が使用可能であると考えられる。
その他に、印刷やスピンコート、インクジェット法で形成されるシロキ酸骨格を有する材料などもあげられる。
【００６３】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００６４】
＜実施例＞
まず、図４に関連付けて本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の製造方法を説明する。
【００６５】
石英からなるＴＦＴアレイ基板１１上に、第一遮光膜３２として、高融点の金属（本実施形態ではＷＳｉ）を形成した。
その後、第一層間膜３３としてＳｉＯ2を積層し、ＣＶＤ法を用いて、多結晶Si膜（p-Si）３４を形成し、エッチングによりパターン形成をした。
その後、ゲート絶縁膜３５を形成し、ゲート電極３６として、多結晶Si膜（p-Si）を形成し、エッチングによりパターン形成を行った。
その後、第二層間膜３７として、ＳｉＯ2を積層し、ソース、ドレイン電極として第一コンタクト３８を形成した。
第一配線膜３９として金属材料（本実施形態ではAl）をスパッタなどの成膜により形成し、エッチングによりパターニングを行った。
その後、第三層間膜４０として、ＳｉＯ2を積層し、第二コンタクト４１を形成した後に、第二遮光膜４２として、金属膜（本実施例ではＴi）を形成した。
第四層間膜４３としてＳｉＯ2を積層し、第三コンタクト４４を形成し、透明電極４５としてＩＴＯをエッチングによりパターニングした。
次いで、柱状スペーサ４６となる透明レジスト層を形成した。
基板上にフォトレジストとして、ＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、柱状スペーサ４６を形成する。柱状スペーサ４６は、隣接する画素電極の間の所望の位置に配置される。
次いで、作製したＴＦＴアレイ基板１１および対向基板１２を洗浄する。
【００６６】
次いで、各基板に配向膜を形成する。
配向膜材料は、無機配向膜を用いた。代表的に蒸着で形成されるシリコン等があげられるが、ゲルマニウムなどのＩＶ属元素の単体または混合物または化合物、蒸着によって成膜が可能なほとんどすべての物質が使用可能であると考えられる。
その他に、印刷やスピンコート、インクジェット法で形成されるシロキ酸骨格を有する材料などもあげられる。もちろん無機材料だけではなくポリイミドなどの有機材料でも構わない。
各基板の配向膜形成を行った。それぞれの基板を蒸着装置に導入し、それぞれに配向膜として、ＳｉＯ2を斜め蒸着して形成した。膜厚は、約５０nmの厚さに塗布した。
次いでシールパターンを形成した。
本実施例に用いたシール剤を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
アクリレート系オリゴマーとして、たとえば特許文献１（特開2005-306949号公報）に示されるような市販品であるＡＬＢＩＦＬＥＸ７１２（以下、ＡＦ７１２、ｈａｎｓｅ ｃｈｅｍｉｅ社製）を１％用いた。なおこの市販品に関しては、限定されるものではない。
【００６９】
エポキシ系オリゴマーとしては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エピクロン８３０Ｓ・大日本インキ化学工業（株）製を９９％用いた。特許文献４（特開2006-22228号公報）の段落［００１８］に示されるような市販品でも構わない。
【００７０】
光ラジカル開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュア１８４を０．１％用いたが、特許文献１（特開2005-306949号公報）の段落［００３２］，［００３３］に示されるような材料でも構わない。
【００７１】
また、光カチオン開始剤としては、和光純薬製PI−113を１％用いたが、特許文献１（特開2005-306949号公報）の段落［００３１］に示されるような材料でも構わない。
【００７２】
液晶層に用いる液晶材料は、誘電率異方性Δεが負の垂直型液晶材料でΔε＝−５とし、屈折率異方性Δｎが０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、液晶表示素子１０を作製した。
【００７３】
以下に比較例１〜３を示す。
【００７４】
＜比較例１＞・・・液晶材料のΔεの低減
シール形成までは、上述したと同様に行い、液晶材料のみ変更して本発明の液晶表示素子を作成した。
液晶材料は、誘電率異方性Δεが−４．７、−４．５、−４、−３．５の４条件を用い、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作製し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。上記表１および図１２に結果を示す。なお、図１２は｜Δε｜とフリッカとの関係を示す。
【００７５】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００７６】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、フリッカ値の合格基準について図１３に示した。焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
換言すれば、図１２からもわかるように、７０℃における｜Δε｜＜４．５に設計することにより、１４ｄＢ以下の焼付きに制御可能である。
【００７７】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００７８】
＜比較例２＞・・・ラジカル開始剤の低減
シール形成前までは、上述したと同様に行い、シール材料の条件変更を実施した。
ラジカル開始剤を０．０８％、０．０６％、０．０５％、なしの条件で本発明の液晶表示素子を作成した。
液晶材料は、誘電率異方性Δεが−５、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作成し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。表１および図１４に結果を示す。なお、図１４はラジカル開始剤量とフリッカとの関係を示す。
【００７９】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００８０】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
図１４からもわかるように、７０℃における｜Δε｜＝５．０の液晶で、ラジカル開始剤量を低減すると、焼付きレベルが低減する。
【００８１】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
【００８２】
（接着強度）
実施例のシール剤をスライドガラスに定量塗布し、１００ｍＷ／ｃｍ２で６０秒加圧硬化させ、その後１３０℃のオーブンで１時間焼成したサンプルをテンションゲージを用いて強度測定を行った。一般的な構成を有する従来例を１としたときの相対値を示した。
その後、６０℃、９０％の５００時間の保存試験を実施し、再度強度測定を行った。
【００８３】
ラジカル開始剤が０．０５ｗｔ％以下であれば、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であることがわかった。
ラジカル開始剤を低減することによる接着強度の低下リスクは全くなかった。特に、ラジカル開始剤が０の場合でも問題はなかった。
カチオン開始剤が一定量導入されておれば十分な接着効果があることが明らかになった。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００８４】
＜比較例３＞・・・相乗効果Δεの低減ラジカル開始剤の低減
シール形成前までは、上述したと同様に行い、シール材料の条件変更を実施した。
ラジカル開始剤をなしの条件、液晶材料は、誘電率異方性Δεが−３．５、屈折率異方性Δｎを０．１３とし、液晶層の厚みであるセルギャップｄを３．５μｍに設定し、フレキ等でパッケージ外装をして画出しできるような液晶表示素子を作成し、下記評価を実施し、一般的な構成を有する従来例と比較することとした。表１および図１５に結果を示す。なお、図１５は｜Δε｜とフリッカとの関係を示す。
【００８５】
［評価］
（焼きつき）
７０℃の投射型表示装置に本実施例の液晶表示素子を入れ、一松模様のパターンを８時間保持させた。
その後、ラスタパターンに切り替えて画質評価を行った。ランクは、一松模様のパターンがはっきり残っているものをばつ（×）、一部が残っているものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く見えないものを二重丸（◎）とした。
【００８６】
（フリッカ値）
スペクトルアナライザーを用いて測定を行った。
なお、焼付き画像を見て、ＮＧ−ＯＫのアンケートを５０名に実施した。
その結果、フリッカ値１４ｄＢ以上でＮＧと判断された。
【００８７】
（光照射試験）
２５０ＷのＵＨＰランプを備えた９０℃の光照射試験装置に本発明の液晶表示素子を入れ、一定時間後の周辺ムラの発生の様子を観察した。
画面全体にムラやシミが発生するものをばつ（×）、一部が見えるものを三角（△）、ほとんど見えないものを丸（○）、全く異常が見られないものを二重丸（◎）とした。
誘電率異方性Δεが−４．５以下のものは、焼きつきやフリッカ値、光照射試験結果が非常に良好であった。
（接着強度）
実施例のシール剤をスライドガラスに定量塗布し、１００ｍＷ／ｃｍ２で６０秒加圧硬化させ、その後１３０℃のオーブンで１時間焼成したサンプルをテンションゲージを用いて強度測定を行った。一般的な構成例（従来例）を１としたときの相対値を示した。
その後、６０℃、９０％の５００時間の保存試験を実施し、再度強度測定を行った。
【００８８】
ラジカル開始剤の低減および誘電率異方性Δεの低減を組み合わせることで、全ての評価項目において良好な結果を得ることができた。
このように、本発明の液晶表示素子を用いることにより、より信頼性のよい高品質の液晶表示素子を得ることができた。
【００８９】
次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図１６の概略構成図に関連付けて説明する。
【００９０】
図１６に示すように、投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）３００は、光軸Ｃにそって光源３０１と透過型の液晶表示素子３０２と投影光学系３０３とが順に配設されて構成されている。
光源３０１を構成するランプ３０４から射出された光はリフレクタ３０５によって後方に放射される成分が前方に集光され、コンデンサレンズ３０６に入射される。コンデンサレンズ３０６は、光をさらに集中して、入射側偏光板３０７を介し液晶表示素子３０２へ導く。
導かれた光は、シャッタもしくはライトバルブの機能を有する液晶表示素子３０２および射出がエア偏光板３０８により画像に変換される。表示された画像は、投影光学系３０３を介してスクリーン３１０上に拡大投影される。
なお、光源３０１とコンデンサレンズ３０６との間にはフィルタ３１４が挿入されており、光源に含まれる不用な波長の光、たとえば赤外光および紫外光を除去する。
【００９１】
次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図１７に関連付けて説明する。
図１７に示す投射型液晶表示装置５００は、上述した液晶表示素子を３個用意し、各々ＲＧＢ用の液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇおよび５６２Ｂとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。
【００９２】
投射型液晶表示装置５００は、光学系として、光源装置５２０と、均一照明光学系５２３が用いられている。
この均一照明光学系５２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段である色分離光学系５２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段である３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段である色合成プリズム５１０と、合成された光束を投射面６００の表面に拡大投射する投射手段である投射レンズユニット５０６とを備えている。さらに、青色光束Ｂを対応するライトバルブ５２５Ｂに導く導光系５２７を備えている。
【００９３】
均一照明光学系５２３は、２つのレンズ板５２１、５２２と反射ミラー５３１を備えており、反射ミラー５３１を挟んで２つのレンズ板５２１、５２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系５２３の２つのレンズ板５２１、５２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。
【００９４】
光源装置５２０から出射された光束は、第１のレンズ板５２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板５２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂ付近で重なる。
したがって、均一照明光学系５２３を用いることにより、光源装置５２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
各色分離光学系５２４は、青緑反射ダイクロイックミラー５４１と、緑反射ダイクロイックミラー５４２と、反射ミラー５４３から構成される。
まず、青緑反射ダイクロイックミラー５４１では、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー５４２の側に向かう。赤色光束Ｒは、この青緑反射ダイクロイックミラー５４１を通過して、後方の反射ミラー５４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの射出部５４４からプリズムユニット５１０の側に射出される。
【００９５】
次に、緑反射ダイクロイックミラー５４２では、青緑反射ダイクロイックミラー５４１で反射された青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの射出部５４５から色合成光学系の側に射出される。緑反射ダイクロイックミラー５４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの射出部５４６から導光系５２７の側に射出される。
ここでは、均一照明光学系５２３の光束Ｗの射出部から、色分離光学系５２４における各色光束の射出部５４４、５４５、５４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。色分離光学系５２４の赤色光束Ｒの出射部５４４および緑色光束Ｇの出射部５４５の各射出側には、それぞれ集光レンズ５５１および集光レンズ５５２が配置されている。したがって、各射出部から射出した赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは、これらの集光レンズ５５１、集光レンズ５５２に入射して平行化される。
【００９６】
このように平行化された赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇは、それぞれライトバルブ５２５Ｒおよびライトバルブ５２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。
すなわち、これらの液晶表示素子は、図示していない駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系５２７を介して対応するライトバルブ５２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【００９７】
なお、本例のライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂは、それぞれさらに入射側偏光板５６１Ｒ、５６１Ｇ、５６１Ｂと、これらの間に配置された液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。
【００９８】
導光系５２７は、青色光束Ｂと射出部５４６の射出側に配置した集光レンズ５５４と、入射側反射ミラー５７１と、射出側反射ミラー５７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ５７３と、ライトバルブ５２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ５５３とから構成されている。
集光レンズ５４６から射出された青色光束は、導光系５２７を介して液晶表示素子５６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの射出部から各液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。
【００９９】
しかし、導光系５２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。各ライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム５１０に入射され、ここで合成される。そして色合成プリズム５１０によって合成された光が投射レンズユニット５０６を介して所定の位置にある投射面６００の表面に拡大投射されるようになっている。
【０１００】
なお、本発明は投射型の液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、ＬＣＯＳ、有機ＥＬ、いずれの方式のデバイスに適用しても上述した効果が得られる。
また、駆動内蔵型の液晶装表示素子、駆動回路を外付けする形の液晶表示素子、対角１インチから１５インチ程度あるいはそれ以上のさまざまなサイズの液晶表示素子、単純マトリクス方式、ＴＦＤアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式、旋光モード、複屈折モードなど、いずれの方式の液晶表示素子に適用しても、上述した効果が期待できる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態によれば、マトリクス状の画素を形成すべく各基板１１，１２の対向する面に電極１３，１４が形成され、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子であって、二枚の基板１１，１２上には液晶を所定方向に配向させるための配向膜が形成されており、二枚の基板１１，１２が所定間隙で対向するようにシール材１５で貼り合わされ、互いに対向して貼り合わされた一対の基板１１，１２間に垂直配向液晶層１６が狭持され、液晶層１６を形成する液晶材料は、屈折率異方性Δｎとセルギャップｄとの積として与えることが可能なリタデーションΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さく、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満であることから、以下の効果を得ることができる。
信頼性が大幅に向上にすることで、高画質化の実現ができる。また、高精細化に伴う、高屈折率異方性液晶による狭セルギャップによる配向異常の防止、高コントラスト、高速応答が実現できる。またプロジェクタ等の投射型ＬＣＤにおいては、長寿命化のほかに、ランプ高照射量可能による高輝度化を実現できること、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大による高開口率化を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】焼きつきの発生の想定モデルの一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板側の具体的な構成例を示す断面図である。
【図５】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が１０の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図６】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が１５の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図７】誘電率異方性ΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、電圧 対 透過率特性曲線を示す図であって、Ｋ３３が２０の場合の電圧対透過率特性曲線を示す図である。
【図８】誘電率異方性Δεと透過率が１００％になる飽和電圧との関係を示す図である。
【図９】印加電圧=５ＶのときのΔεおよびＫ３３の条件を変更させた場合の、波長５５０ｎｍの緑（Ｇｒｅｅｎ）色光におけるΔｎｄ 対 透過率特性曲線を示す図である。
【図１０】図９の特性から導き出せる誘電率異方性ΔεとリタデーションΔｎｄとの関係を示す図である。
【図１１】ピクセルピッチと配向乱れ、並びにセルギャップとの関係を示す図である。
【図１２】比較例１における｜Δε｜とフリッカとの関係を示す図である。
【図１３】フリッカ値の合格基準について示す図である。
【図１４】ラジカル開始剤量とフリッカとの関係を示す図である。
【図１５】比較例３における｜Δε｜とフリッカとの関係を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る投射型液晶表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図１７】本実施形態に係る３板式投射型液晶表示装置のより具体的な一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０・・・液晶表示素子、１１・・・ＴＦＴアレイ基板、１２・・・対向基板、１３・・・画素電極、１４・・・対向電極、１５・・・シール材、１６・・・液晶層、４６・・・スペーサ、２１・・・画素表示領域、２２・・・水平転送回路、２３−１，２３−２・・・垂直転送回路、２４・・・プリチャージ回路、２５・・・レベル変換回路、２６・・・データ線、２７・・・走査線、２８・・・画素スイッチング用トランジスタ、２９・・・液晶、３０・・・補助容量（蓄積容量）、３００，５００・・・投射型液晶表示装置、３０１，５２０・・・光源、５２５Ｒ，５２５Ｇ，５２５Ｂ・・・ライトバルブ、３０３，５０６・・・投射光学系。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子であって、
上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である
液晶表示素子。
【請求項２】
上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項６】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項５記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記画素電極が設けられた液晶パネルは透過型の液晶パネルである
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記液晶表示素子の画素ピッチは２０μｍ以下である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記配向膜に無機配向膜を用いる
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
光源と、
少なくとも一つの液晶表示素子と、
上記光源から出射された光を上記液晶表示素子に導く集光光学系と、
上記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、
上記液晶表示素子は、
配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持され、
上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である
投射型液晶表示装置。
【請求項１３】
上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい
請求項１２記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１４】
上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１５】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１】
配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子であって、
上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である
液晶表示素子。
【請求項２】
上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項６】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項５記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記画素電極が設けられた液晶パネルは透過型の液晶パネルである
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記液晶表示素子の画素ピッチは２０μｍ以下である
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記配向膜に無機配向膜を用いる
請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
光源と、
少なくとも一つの液晶表示素子と、
上記光源から出射された光を上記液晶表示素子に導く集光光学系と、
上記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、
上記液晶表示素子は、
配向膜が所定間隙で対向するようにシール材で貼り合わせた一対の基板間に液晶層が挟持され、
上記液晶層の材料は、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から０未満である
投射型液晶表示装置。
【請求項１３】
上記液晶層の液晶材料は、垂直配向型液晶であり、屈折率異方性をΔｎ、セルギャップをｄとしたときのΔｎｄの範囲が０．５５μｍより小さい
請求項１２記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１４】
上記液晶材料は、Δｎｄの範囲が０．３４μｍから０．５５μｍであり、測定温度７０℃における誘電率異方性Δεの範囲が−４．５から−２である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１５】
シール剤の母体１００重量部に対して、光ラジカル重合開始剤の含有量は、０．０５重量％未満である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶表示素子は、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を同一極性で反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子である
請求項１３記載の投射型液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−５８４９５（Ｐ２００８−５８４９５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３３９０７（Ｐ２００６−２３３９０７）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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