液晶装置および電子機器
【課題】イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい液晶装置、および電子機器を提供すること。
【解決手段】VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置100においては、フレーム反転駆動方式が採用されている。また、第1基板10側の配向膜16には、画素電極9aの端部に平面視で重なる部分に、配向膜16の膜厚を他の領域より薄くする凹部16aが設けられている。凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域と相違しているため、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と相違している。この液晶層50での流動が阻害されるので、イオン性不純物が移動しにくい。
【解決手段】VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置100においては、フレーム反転駆動方式が採用されている。また、第1基板10側の配向膜16には、画素電極9aの端部に平面視で重なる部分に、配向膜16の膜厚を他の領域より薄くする凹部16aが設けられている。凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域と相違しているため、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と相違している。この液晶層50での流動が阻害されるので、イオン性不純物が移動しにくい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一対の基板間に液晶層が保持された液晶装置、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置は、一方面側に複数の画素電極が配列した画像表示領域が設けられた第1基板と、共通電位が印加される共通電極が設けられた第2基板とがシール材によって貼り合わされ、第1基板と第2基板との間においてシール材で囲まれた領域内には、負の誘電異方性を備えた液晶層が保持されている。かかる液晶装置においては、液晶装置の駆動に伴って液晶分子の姿勢が切り換わることに起因して、液晶層に流動が発生する。その結果、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物が、画像表示領域の角等で凝集し、画像の焼き付き(シミ)等といった表示品位の低下が発生する。そこで、画像表示領域の外側にイオン性不純物トラップ用の電極を設け、かかる電極によって、画像表示領域の外側にイオン性不純物を引き寄せて滞留させておく技術が提案されている(特許文献1、2参照)。
【0003】
例えば、特許文献1には、第1基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第1電極を設ける一方、第2基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第2電極を設け、第1電極と第2電極との間に印加した直流電圧によってイオン性不純物を静電的にトラップする技術が提案されている。また、特許文献2には、第1基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第1電極および第2電極を設け、第1電極と第2電極との間に印加した交流電圧によってイオン性不純物を静電的にトラップする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−196355号公報の図1
【特許文献2】特開2008−58497号公報の図3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1、2に記載の技術のように、画像表示領域の外側に設けたイオン性不純物トラップ用の電極によって、イオン性不純物を静電的にトラップする構成では、画像表示領域の外側にイオン性不純物トラップ用の電極を設けるためのスペースを追加する必要があるため、画像表示領域の外側で表示に直接寄与しない領域の幅寸法が大となってしまう。
【0006】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、複数の画素電極および第1配向膜が設けられた第1基板と、共通電極および第2配向膜が設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、前記第1基板と前記第2基板との間において前記シール材で囲まれた領域内に保持された負の誘電異方性を備えた液晶層と、を有し、前記画素電極の端部と平面視で重なる部分には、前記第1配向膜および第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする凹部が設けられていることを特徴とする。
【0008】
本発明における「凹部」において、「前記第1配向膜および前記第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする」とは、凹部の底部に配向膜が存在している構成、および凹部の底部に配向膜が存在していない構成のいずれをも含む意味である。すなわち、凹部が形成されている領域では配向膜の膜厚が0である場合を含む意味である。
【0009】
本発明の液晶装置では、負の誘電異方性を備えた液晶層が用いられているため、液晶装置の駆動に伴って液晶分子の姿勢が切り換わると、液晶層には、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物をシール材の角等に凝集させようとする流動が発生しようとする。しかるに本発明では、画素電極の端部と平面視で重なる部分には、第1配向膜あるいは第2配向膜に凹部が設けられており、かかる凹部が設けられている部分では、液晶層に印加される電界が他の領域より大である。このため、凹部が設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子の姿勢が他の領域と相違しているので、液晶分子の揺動に起因する液晶層の流動が阻害される。従って、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。それ故、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。また、凹部は、画素電極の端部に平面視で重なる位置に設けられているため、表示の品位を低下させにくい。
【0010】
本発明において、前記凹部は、前記第1基板側において前記第1配向膜の膜厚を当該第1配向膜の他の領域の膜厚より薄くしている構成を採用することができる。かかる構成によれば、画素電極の端部と重なる位置に凹部を高い位置精度で形成することができるという利点がある。
【0011】
本発明において、前記凹部は、前記第2基板側において前記第2配向膜の膜厚を当該第2配向膜の他の領域の膜厚より薄くしている構成を採用してもよい。
【0012】
本発明において、前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の全体が除去されてなる構成を採用することができる。かかる構成によれば、凹部が設けられている部分では、液晶層に印加される電界が他の領域よりかなり大であるため、電界が加わった際の液晶分子の姿勢が他の領域と大きく相違している。従って、液晶層の流動が効果的に阻害されるので、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。
【0013】
本発明において、前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の一部が除去されてなる構成を採用してもよい。
【0014】
本発明において、前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の相対向する2つの辺に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、液晶層の流動を効果的に阻害することができる。
【0015】
本発明において、前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の対角に位置する2つの角に沿って延在する端部に対して平面視で重なる位置に設けられている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、液晶層の流動を効果的に阻害することができる。
【0016】
本発明において、前記凹部は、複数の前記画素電極の全てに設けられている構成を採用することができる。
【0017】
本発明において、前記凹部は、複数の前記画素電極のうちの一部に設けられている構成を採用してもよい。
【0018】
本発明において、前記第1配向膜および前記第2配向膜はいずれも、斜方蒸着された無機配向膜からなる構成を採用することができる。
【0019】
本発明を適用した液晶装置は、直視型表示装置や投射型表示装置等の各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、投射型表示装置は、前記液晶装置に供給される光を出射する光源部と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の液晶パネルの説明図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の第1基板に形成されている電極等の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る液晶装置に用いた第1基板において隣り合う複数の画素の平面図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態5に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態6に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図11】本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。なお、電界効果型トランジスターを流れる電流の方向が反転する場合、ソースとドレインとが入れ替わるが、以下の説明では、便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとし、データ線が接続されている側をソースとして説明する。また、第1基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは第1基板の基板本体が位置する側とは反対側(第2基板が位置する側)を意味し、下層側とは第1基板の基板本体が位置する側(第2基板が位置する側とは反対側)を意味する。
【0022】
[実施の形態1]
(画像表示領域等の電気的構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、図1は、あくまで電気的な構成を示すブロック図であり、配線や電極の形状や延在方向、レイアウト等を示しているものではない。
【0023】
図1において、液晶装置100はVA(Vertical Alignment)モードの液晶パネル100pを有しており、液晶パネル100pは、その中央領域に複数の画素100aがマトリクス状に配列された画像表示領域10a(画素配列領域/有効画素領域)を備えている。液晶パネル100pにおいて、後述する第1基板10(素子基板:図2等を参照)では、画像表示領域10aの内側で複数本のデータ線6a(画像信号線)および複数本の走査線3aが縦横に延びており、それらの交差部分に対応する位置に画素100aが構成されている。複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター30、および後述する画素電極9aが形成されている。画素トランジスター30のソースにはデータ線6aが電気的に接続され、画素トランジスター30のゲートには走査線3aが電気的に接続され、画素トランジスター30のドレインには、画素電極9aが電気的に接続されている。
【0024】
第1基板10において、画像表示領域10aより外周側には走査線駆動回路104やデータ線駆動回路101が設けられている。データ線駆動回路101は各データ線6aに電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線6aに順次供給する。走査線駆動回路104は、各走査線3aに電気的に接続しており、走査信号を各走査線3aに順次供給する。
【0025】
各画素100aにおいて、画素電極9aは、後述する第2基板20(対向基板:図2等を参照)に形成された共通電極と液晶層を介して対向し、液晶容量50aを構成している。また、各画素100aには、液晶容量50aで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量50aと並列に蓄積容量55が付加されている。本形態では、蓄積容量55を構成するために、第1基板10には、複数の画素100aに跨って延在する容量線5bが形成されている。本形態において、容量線5bは、共通電位Vcomが印加された定電位配線6sに導通している。
【0026】
(液晶パネル100pおよび第1基板10の構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の液晶パネル100pの説明図であり、図2(a)、(b)は各々、液晶パネル100pを各構成要素と共に第2基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている電極等の説明図であり、図3(a)、(b)は、第1基板10全体に形成されている電極等の説明図、および画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。なお、図3等においては画素電極9aの数等について少なく示してある。
【0027】
図2に示すように、液晶パネル100pでは、第1基板10と第2基板20とが所定の隙間を介してシール材107によって貼り合わされており、シール材107は第2基板20の外縁に沿うように矩形枠状に設けられている。シール材107は、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材107aが配合されている。液晶パネル100pにおいて、第1基板10と第2基板20との間のうち、シール材107によって囲まれた領域内には液晶層50が保持されている。本形態において、シール材107には、液晶注入口として利用される途切れ部分107cが形成されており、かかる途切れ部分107cは、液晶材料の注入後、封止材108によって塞がれている。
【0028】
図2および図3(a)に示すように、液晶パネル100pにおいて、第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、液晶パネル100pの略中央には、図1を参照して説明した画像表示領域10aが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材107も略四角形に設けられ、画像表示領域10aの外側は、四角枠状の外周領域10cになっている。
【0029】
第1基板10において、外周領域10cでは、第1基板10の一辺に沿ってデータ線駆動回路101および複数の端子102が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。なお、端子102には、フレキシブル配線基板(図示せず)が接続されており、第1基板10には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
【0030】
詳しくは後述するが、第1基板10の一方面10sおよび他方面10tのうち、第2基板20と対向する一方面10sの側において、画像表示領域10aには、図1を参照して説明した画素トランジスター30、および画素トランジスター30に電気的に接続する画素電極9aがマトリクス状に形成されており、かかる画素電極9aの上層側には配向膜16(第1配向膜)が形成されている。
【0031】
また、第1基板10の一方面10sの側において、画像表示領域10aより外側の外周領域10cのうち、画像表示領域10aとシール材107とに挟まれた四角枠状の周辺領域10bには、画素電極9aと同時形成されたダミー画素電極9bが形成されている。
【0032】
図3(b)に示すように、ダミー画素電極9bは、隣り合うダミー画素電極9b同士が細幅の連結部9uで繋がっている。ダミー画素電極9bは、共通電位Vcomが印加されており、画像表示領域10aの外周側端部での液晶分子の配向の乱れを防止する。なお、ダミー画素電極9bに電位を印加せず、ダミー画素電極9bを電位的にフロート状態とする場合もある。
【0033】
再び図2において、第2基板20の一方面20sおよび他方面20tのうち、第1基板10と対向する一方面20sの側には共通電極21が形成されている。共通電極21は、第2基板20の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素100aに跨って形成されている。本形態において、共通電極21は、第2基板20の略全面に形成されている。
【0034】
また、第2基板20の一方面20sの側には、共通電極21の下層側に遮光層29が形成され、共通電極21の表面には配向膜26(第2配向膜)が積層されている。本形態において、遮光層29は、画像表示領域10aの外周縁に沿って延在する額縁部分29aとして形成されており、額縁部分29aの内周縁によって画像表示領域10aが規定されている。本形態において、遮光層29は、隣り合う画素電極9aにより挟まれた画素間領域10fに重なるブラックマトリクス部29bとしても形成されている。ここで、額縁部分29aはダミー画素電極9bと重なる位置に形成されており、額縁部分29aの外周縁は、シール材107の内周縁との間に隙間を隔てた位置にある。従って、額縁部分29aとシール材107とは重なっていない。
【0035】
液晶パネル100pにおいて、シール材107より外側には、第2基板20の一方面20sの側の4つの角に基板間導通用電極部25tが形成されており、第1基板10の一方面10sの側には、第2基板20の4つの角(基板間導通用電極部25t)と対向する位置に基板間導通用電極部6tが形成されている。本形態において、基板間導通用電極部25tは、共通電極21の一部からなる。基板間導通用電極部6tは、共通電位Vcomが印加された定電位配線6sに導通しており、定電位配線6sは、端子102のうち、共通電位印加用の端子102aに導通している。基板間導通用電極部6tと基板間導通用電極部25tとの間には、導電粒子を含んだ基板間導通材109が配置されており、第2基板20の共通電極21は、基板間導通用電極部6t、基板間導通材109および基板間導通用電極部25tを介して、第1基板10側に電気的に接続されている。このため、共通電極21は、第1基板10の側から共通電位Vcomが印加されている。シール材107は、略同一の幅寸法をもって第2基板20の外周縁に沿って設けられている。このため、シール材107は、略四角形である。但し、シール材107は、第2基板20の角と重なる領域では基板間導通用電極部6t、25tを避けて内側を通るように設けられており、シール材107の角は略円弧状である。
【0036】
かかる構成の液晶装置100において、本形態では、画素電極9aおよび共通電極21がITO(Indium Tin Oxide)膜やIZO(Indium Zinc Oxide)膜等の透光性導電膜により形成されており、液晶装置100は透過型の液晶装置である。かかる透過型の液晶装置100では、第2基板20の側から入射した光が第1基板10を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。なお、画素電極9aおよび共通電極21のうち、例えば、共通電極21を透光性導電膜により形成し、画素電極9aをアルミニウム膜等の反射性導電膜により形成する場合もあり、かかる構成によれば、反射型の液晶装置100を構成することができる。反射型の液晶装置100では、第1基板10および第2基板20のうち、第2基板20の側から入射した光が第1基板10で反射して出射される間に変調されて画像を表示する。
【0037】
液晶装置100は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第2基板20あるいは第1基板10には、カラーフィルター(図示せず)が形成される。また、液晶装置100では、使用する液晶層50の種類や、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板等が液晶パネル100pに対して所定の向きに配置される。さらに、液晶装置100は、後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)において、RGB用のライトバルブとして用いることができる。この場合、RGB用の各液晶装置100の各々には、RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルターは形成されない。
【0038】
本形態において、液晶装置100が、後述する投射型表示装置においてRGB用のライトバルブとして用いられる透過型の液晶装置であって、第2基板20から入射した光が第1基板10を透過して出射される場合を中心に説明する。また、本形態において、液晶装置100は、液晶層50の液晶分子として、誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を用いたVAモードの液晶パネル100pを備えている場合を中心に説明する。
【0039】
また、本形態の液晶装置100においては、画素電極9aを駆動するにあたって、画素電極9aの電位が共通電極21の電位より高い第1期間と、画素電極9aの電位が共通電極21の電位より低い第2期間とが実行される。本形態においては、共通電極21の電位を基準としたときの画素電極9aの極性が1フレーム毎に反転する。例えば、共通電極21の電位(共通電位Vcom)は+7Vで一定であるのに対して、画素電極9aの電位は+12V(第1期間)と+2V(第2期間)とに切り換わり、共通電位Vcomからみたときの極性が反転する。
【0040】
(画素等の具体的構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100に用いた第1基板10において隣り合う複数の画素の平面図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図であり、図5(a)、(b)は、図4に示す画素のF−F′断面図、および図2に示す外周領域10cの断面図である。なお、図4では、各層を以下の線
下層側の遮光層8a=細くて長い破線
半導体層1a=細くて短い点線
走査線3a=太い実線
ドレイン電極4a=細い実線
データ線6aおよび中継電極6b=細い一点鎖線
容量線5b=太い一点鎖線
上層側の遮光層7aおよび中継電極7b=細い二点鎖線
画素電極9a=太い破線
で示してある。また、図4では、互いの端部が重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。
【0041】
図4に示すように、第1基板10において第2基板20と対向する一方面10sには、複数の画素100aの各々に画素電極9aが形成されている。本形態において、画素電極9aは、X方向に延在する2つの辺9a1、9a2と、Y方向に延在する2つの辺9a3、9a4とを備えた略正方形の平面形状を有しており、第1基板10において、隣り合う画素電極9aの間で縦方向(Y方向)および横方向(X方向)に延在する画素間領域10fに沿ってデータ線6aおよび走査線3aが形成されている。より具体的には、走査線3aは画素間領域10fのうち、X方向(第1方向)に延在する第1画素間領域10gに沿って直線的に延在し、データ線6aは、Y方向(第2方向)に延在する第2画素間領域10hに沿って直線的に延在している。また、データ線6aと走査線3aとの交差に対応して画素トランジスター30が形成されており、本形態において、画素トランジスター30は、データ線6aと走査線3aとの交差領域およびその付近を利用して形成されている。
【0042】
第1基板10には容量線5bが形成されており、かかる容量線5bには共通電位Vcomが印加されている。本形態において、容量線5bは、走査線3aおよびデータ線6aに重なるように延在して格子状に形成されている。画素トランジスター30の上層側には遮光層7aが形成されており、かかる遮光層7aは、データ線6aに重なるように延在している。画素トランジスター30の下層側には遮光層8aが形成されており、かかる遮光層8aは、走査線3aと重なるように直線的に延びた主線部分と、データ線6aと走査線3aとの交差部分でデータ線6aに重なるように延びた副線部分とを備えている。
【0043】
図5(a)に示すように、第1基板10は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体10wの液晶層50側の基板面(第2基板20と対向する一方面10s側)に形成された画素電極9a、画素スイッチング用の画素トランジスター30、および配向膜16を主体として構成されている。第2基板20は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20w、その液晶層50側の表面(第1基板10と対向する一方面20s)に形成された遮光層29、共通電極21、および配向膜26を主体として構成されている。
【0044】
第1基板10において、基板本体10wの一方面10s側には、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる下層側の遮光層8aが形成されている。本形態において、遮光層8aは、タングステンシリサイド(WSi)等の遮光膜からなり、液晶装置100を透過した後の光が他の部材で反射した際、かかる反射光が半導体層1aに入射して画素トランジスター30で光電流に起因する誤動作が発生することを防止する。なお、遮光層8aを走査線として構成する場合もあり、この場合、後述するゲート電極3cと遮光層8aを導通させた構成とする。
【0045】
基板本体10wの一方面10s側において、遮光層8aの上層側には、透光性の絶縁膜12が形成されており、かかる絶縁膜12の表面側に、半導体層1aを備えた画素トランジスター30が形成されている。本形態において、絶縁膜12は、NSG(ノンシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG (ボロンリンシリケートガラス)等のシリコン酸化膜(シリケートガラスも含む。)や、シリコン窒化膜からなる。かかる絶縁膜12は、シランガス(SiH4)、2塩化シラン(SiCl2H2)、TEOS(テトラエトキシシラン/テトラ・エチル・オルソ・シリケート/Si(OC2H5)4)、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)等を用いた常圧CVD法、減圧CVD法、あるいはプラズマCVD法等により形成される。
【0046】
画素トランジスター30は、データ線6aの延在方向に長辺方向を向けた半導体層1aと、半導体層1aの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層1aの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極3cとを備えており、本形態において、ゲート電極3cは走査線3aの一部からなる。画素トランジスター30は、半導体層1aとゲート電極3cとの間に透光性のゲート絶縁層2を有している。半導体層1aは、ゲート電極3cに対してゲート絶縁層2を介して対向するチャネル領域1gを備えているとともに、チャネル領域1gの両側にソース領域1bおよびドレイン領域1cを備えている。本形態において、画素トランジスター30は、LDD構造を有している。従って、ソース領域1bおよびドレイン領域1cは各々、チャネル領域1gの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域1gとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。
【0047】
半導体層1aは、ポリシリコン膜(多結晶シリコン膜)等によって構成されている。ゲート絶縁層2は、半導体層1aを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第1ゲート絶縁層2aと、温度が700〜900℃の高温条件での減圧CVD法により形成されたシリコン酸化膜からなる第2ゲート絶縁層2bとの2層構造からなる。ゲート電極3cおよび走査線3aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、ゲート電極3cは、導電性のポリシリコン膜とタングステンシリサイド膜との2層構造を有している。
【0048】
ゲート電極3cの上層側には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜41が形成され、層間絶縁膜41の上層には、ドレイン電極4aが形成されている。本形態において、層間絶縁膜41は、シリコン酸化膜からなる。ドレイン電極4aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、ドレイン電極4aはチタン窒化膜からなる。ドレイン電極4aは、半導体層1aのドレイン領域1c(画素電極側ソースドレイン領域)と一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール41aを介してドレイン領域1cに導通している。
【0049】
ドレイン電極4aの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の絶縁膜49、および透光性の誘電体層40が形成されており、かかる誘電体層40の上層側には容量線5bが形成されている。誘電体層40としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる他、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、ハフニウム酸化膜、ランタン酸化膜、ジルコニウム酸化膜等の高誘電率の誘電体層を用いることができる。容量線5bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、容量線5bは、チタン窒化膜、アルミニウム膜、およびチタン窒化膜との3層構造を有している。ここで、容量線5bは、誘電体層40を介してドレイン電極4aと重なっており、蓄積容量55を構成している。
【0050】
容量線5bの上層側には層間絶縁膜42が形成されており、かかる層間絶縁膜42の上層側には、データ線6aと中継電極6bとが同一の導電膜により形成されている。層間絶縁膜42はシリコン酸化膜からなる。データ線6aと中継電極6bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、データ線6aおよび中継電極6bは、アルミニウム合金膜や、チタン窒化膜とアルミニウム膜との2層乃至4層の積層膜からなる。データ線6aは、層間絶縁膜42、絶縁膜49、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール42aを介してソース領域1b(データ線側ソースドレイン領域)に導通している。中継電極6bは、層間絶縁膜42および絶縁膜49を貫通するコンタクトホール42bを介してドレイン電極4aに導通している。
【0051】
データ線6aおよび中継電極6bの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜44が形成されており、かかる層間絶縁膜44の上層側には、遮光層7aおよび中継電極7bが同一の導電膜によって形成されている。層間絶縁膜44は、例えば、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法や、シランガスと亜酸化窒素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜からなり、その表面は平坦化されている。遮光層7aおよび中継電極7bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、遮光層7aおよび中継電極7bは、アルミニウム合金膜や、チタン窒化膜とアルミニウム膜との2層乃至4層の積層膜からなる。中継電極7bは、層間絶縁膜44を貫通するコンタクトホール44aを介して中継電極6bに導通している。遮光層7aは、データ線6aと重なるように延在しており、遮光層として機能している。なお、遮光層7aを容量線5bと導通させてシールド層として利用してもよい。
【0052】
遮光層7aおよび中継電極7bの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜45が形成されており、かかる層間絶縁膜45の上層側には、ITO膜等の透光性導電膜からなる画素電極9aが形成されている。本形態において、画素電極9aは、ITO膜からなる。層間絶縁膜45は、例えば、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法や、シランガスと亜酸化窒素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜からなり、表面は平坦化されている。
【0053】
画素電極9aは、中継電極7bと部分的に重なっており、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aを介して中継電極7bに導通している。その結果、画素電極9aは、中継電極7b、中継電極6bおよびドレイン電極4aを介してドレイン領域1cに電気的に接続している。
【0054】
画素電極9aの表面には、無機配向膜やポリイミド膜等からなる配向膜16(第1配向膜)が形成されている。本形態において、配向膜16は、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜(傾斜垂直配向膜/無機配向膜)からなる。
【0055】
(第2基板20等の構成)
第2基板20では、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20w(透光性基板)の液晶層50側の表面(第1基板10に対向する一方面20s)には、遮光層29、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜28、およびITO膜等の透光性導電膜からなる共通電極21が形成されており、かかる共通電極21を覆うように、無機配向膜やポリイミド膜等からなる配向膜26(第2配向膜)が形成されている。本形態において、共通電極21はITO膜からなる。配向膜26は、配向膜16と同様、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜(傾斜垂直配向膜/無機配向膜)である。かかる配向膜16、26は、配向規制力がアンチパラレルであり、液晶層50に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を、図5に実線L1で液晶分子50bを模式的に示すように、第1基板10に対する法線方向および第2基板20に対する法線方向から一定の方向(プレチルト方向)に傾いた姿勢に傾斜垂直配向させる。このようにして、液晶パネル100pは、ノーマリブラックのVAモードの液晶パネルとして構成されている。本形態において、液晶分子50bのプレチルト方向は、第1基板10の側からみると、図3に矢印Pで示すように、画像表示領域10aの4つの角10a1〜10a4のうち、角10a1から角10a3に向かう方向に設定されている。なお、液晶分子50bのうち、第1基板10の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の一方端が第1基板10の側に保持された状態にあり、第2基板20の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の他方端が第2基板20の側に保持された状態にある。
【0056】
なお、図示を省略するが、図1および図2を参照して説明したデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104には、nチャネル型の駆動用トランジスターとpチャネル型の駆動用トランジスターとを備えた相補型トランジスター回路等が構成されている。ここで、駆動用トランジスターは、画素トランジスター30の製造工程の一部を利用して形成されたものである。このため、第1基板10においてデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されている領域も、図5に示す断面構成と略同様な断面構成を有している。
【0057】
(配向膜16表面の詳細構成)
図3(b)および図5(a)、(b)に示すように、本形態の液晶装置100において、第1基板10の配向膜16(第1配向膜)には、画素電極9aの端部と平面視で重なる位置に、配向膜16の膜厚を第1配向膜16の他の領域の膜厚より薄くする凹部16a(配向膜除去部分)が設けられている。従って、例えば、画素電極9aの中央部における配向膜16(第1配向膜)の厚み、あるいは画素電極9a間に設けられた配向膜16(第1配向膜)の厚みよりも、画素電極9aの端部における配向膜16(第1配向膜)の厚みが薄くなっている。本形態において、凹部16aは、画素電極9aの端部のうち、X方向に延在する2つの辺9a1、9a2に沿って形成されているとともに、Y方向に延在する2つの辺9a3、9a4に沿って形成されている。このため、凹部16aは、画素電極9aの4つの辺9a1、9a2、9a3、9a4、および4つの角9a6、9a7、9a8、9a9を含めた全周に沿って矩形枠状に形成されており、凹部16aは、データ線6aや走査線3aと概ね重なる領域に設けられている。ここで、凹部16aは、画素電極9aに対して平面視で占める割合は1/10から1/20の範囲である。
【0058】
本形態において、凹部16aは、配向膜16を厚さ方向の全体にわたって除去されており、凹部16aでは画素電極9aの表面が配向膜16から露出した状態にある。また、凹部16aは、複数の画素電極9aの全てに形成されている。これに対して、ダミー画素電極9bには、凹部16aが形成されていない。
【0059】
かかる構成は、斜方蒸着によって画素電極9aの表面側に配向膜16を形成した後、配向膜16の表面にエッチングマスクを形成し、その後、エッチングマスクの開口部から配向膜16を厚さ方向の全体にわたってエッチング除去することにより実現することができる。
【0060】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の液晶装置100においては、フレーム反転駆動方式が採用されているため、共通電極21の電位を基準としたときの画素電極9aの極性が1フレーム毎に反転する。このため、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物は、画素電極9aでの極性反転に伴って、画素電極9aへの吸着と画素電極9aからの離脱とを繰り返す。また、本形態の液晶装置100では、負の誘電異方性を備えた液晶層50が用いられており、かかる液晶層50において、液晶分子50bは、図5(b)に実線L1で示すように、画像表示領域10aの角10a1、10a3を結ぶ対角線に沿う方向(チルト方向)に傾いている。従って、図5(b)に実線L1および点線L2で模式的に示すように、液晶装置100の駆動に伴って液晶分子50bの姿勢が切り換わる。その際、液晶分子50bのうち、第1基板10の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の一方端が第1基板10の側に保持された状態で他方端が揺動して姿勢を変え、第2基板20の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の他方端が第2基板20の側に保持された状態で一方端が揺動するように姿勢を変える。それ故、液晶層50では、第1基板10の近くおよび第2基板20の近くにおいて、矢印F1および矢印F2で示すように、イオン性不純物をシール材107の角(画像表示領域10aの角10a1、10a3)等に凝集させようとする流動が発生しようとする。
【0061】
ここで、本形態では、配向膜16には、画素電極9aの端部と平面視で重なる部分に凹部16aが設けられており、かかる凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域より大である。このため、凹部16aが設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と相違しているため、液晶層50での流動が乱れ、阻害される。従って、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。それ故、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。また、凹部16aは、画素電極9aの端部に平面視で重なる位置に設けられているため、表示の品位を低下させにくい。
【0062】
特に本形態では、凹部16aが画素電極9aの4つの辺9a1、9a2、9a3、9a4、および4つの角9a6、9a7、9a8、9a9を含めた全周に沿って矩形枠状に形成されている。このため、画素電極9aに吸着されていたイオン性不純物が、画素電極9aの極性反転に伴って画素電極9aから静電的な拘束から解除されたときでも、液晶層50での流動によってシール材107の角(画像表示領域10aの角10a1、10a3)等に向けて移動しにくい。それ故、画像表示領域10aの角10a1、10a3でのイオン性不純物の凝集が発生しにくいので、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。
【0063】
また、本形態において、凹部16aは、配向膜16の厚さ方向の全体が除去されてなるため、凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域よりかなり大である。従って、凹部16aが設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と大きく相違しており、液晶層50の流動が効果的に阻害される。このため、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。
【0064】
[実施の形態2]
図6は、本発明の実施の形態2に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および後述する実施の形態に係る基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【0065】
実施の形態1では、配向膜16を厚さ方向の全体にわたって除去することにより凹部16aを形成したが、図6に示すように、配向膜16を厚さ方向の一部のみ除去することにより凹部16aを形成してもよい。すなわち、画素電極9a上、および画素電極9a間の上に配向膜16が設けられており、画素電極9aの端部上に設けられた配向膜16の膜厚が、それらにおける配向膜16の厚みよりも薄くされて凹部16aが形成されている。このため、凹部16aでは、配向膜16が薄く残っている。
【0066】
かかる形態は、斜方蒸着によって画素電極9aの表面側に配向膜16を形成した後、配向膜16の表面にエッチングマスクを形成し、その後、エッチングマスクの開口部から配向膜16を厚さ方向の途中位置までエッチング除去することにより実現することができる。
【0067】
[実施の形態3]
図7は、本発明の実施の形態3に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1、2では、画素電極9aの全周に平面視で重なるように凹部16aを矩形枠状に形成したが、図7(a)に示すように、画素電極9aの外周のうち、X方向で相対向する2つの辺9a3、9a4に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。また、図7(b)に示すように、画素電極9aの外周のうち、Y方向で相対向する2つの辺9a1、9a2に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。
【0068】
[実施の形態4]
図8は、本発明の実施の形態4に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1、2では、画素電極9aの全周に平面視で重なるように凹部16aを矩形枠状に形成したが、図8に示すように、画素電極9aの外周のうち、対角に位置する2つの角9a6、9a8に沿って延在する端部や、対角に位置する2つの角9a7、9a9に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。画素電極9aの角部に対応した端部においてこれまでの実施の形態に記載した凹部16aが設けられている。また、図8では、画素電極9aの角に沿って屈曲した領域に凹部16aが設けられた実施を示したが、図4において、遮光層7aが画素電極9aの角部を覆うような形状(三角形状、または三角形状から角を挟んだ2辺に沿って突出して延びる形状)で凹部16aを設けてもよい。
【0069】
[実施の形態5]
図9は、本発明の実施の形態5に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1〜4では、全ての画素電極9aに凹部16aを形成したが、図9に示すように、複数の画素電極9aの一部に選択的に凹部16aを形成してもよい。なお、図9には、実施の形態4をベースにして、画素電極9aの一部に凹部16aを設けたが、実施の形態1や実施の形態3をベースにして、画素電極9aの一部に凹部16aを設けてもよい。
【0070】
また、図9には、規則的に1つおきの画素電極9aに凹部16aを形成したが、他のパターンで凹部16aを配置してもよい。
【0071】
[実施の形態6]
図10は、本発明の実施の形態6に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図である。上記実施の形態1〜5では、第1基板10側に凹部16aを設けたが、図10に示すように、第2基板20側の配向膜26(第2配向膜)において、画素電極9aの端部と平面視で重なる領域に凹部26a(配向膜除去部分)を設けてもよい。この場合、凹部26aは、配向膜26の膜厚を他の領域の膜厚より薄くする。
【0072】
その際も、凹部26aについては、図10(a)に示すように、配向膜26の厚さ方向の全体を除去した構成、あるいは図10(b)に示すように、配向膜26の厚さ方向の一部を除去した構成のいずれを採用してもよい。また、凹部26aの平面的なレイアウトについては、実施の形態1、3、4、5で参照して説明したいずれの形態を採用してもよい。
【0073】
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aのいずれか一方を形成したが、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aの双方を形成してもよい。
【0074】
また、画素電極9aの端部に設けられる上記実施の形態における凹部16aの形成領域を、図4における遮光層7a(または遮光層29、29b)が画素電極9aの外周部の端部を覆う領域内に収めて配置させることが好ましい。この場合、遮光層7a(又は遮光層29、29b)と画素電極9aの端部との平面的に重なる領域幅が大きい部分には、上記凹部16aを形成する領域の幅を大きく確保し、遮光層7aと画素電極9aの端部との平面的に重なる領域幅が小さい部分には、これに対応させて上記凹部16aを形成する領域の幅を小さく確保するとよい。
【0075】
上記実施の形態では、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aを配向膜の除去部分として形成したが、配向膜16、26を形成する際に凹部16a、26aを形成してもよい。
【0076】
上記実施の形態では、透過型の液晶装置100に本発明を適用したが、反射型の液晶装置100に本発明を適用してもよい。
【0077】
[電子機器への搭載例]
上述した実施形態に係る液晶装置100を適用した電子機器について説明する。図11は、本発明を適用した液晶装置100を用いた投射型表示装置の概略構成図であり、図11(a)、(b)は各々、透過型の液晶装置100を用いた投射型表示装置の説明図、および反射型の液晶装置100を用いた投射型表示装置の説明図である。
【0078】
(投射型表示装置の第1例)
図11(a)に示す投射型表示装置110は、観察者側に設けられたスクリーン111に光を照射し、このスクリーン111で反射した光を観察する、いわゆる投影型の投射型表示装置である。投射型表示装置110は、光源112を備えた光源部130と、ダイクロイックミラー113、114と、液晶ライトバルブ115〜117(液晶装置100)と、投射光学系118と、クロスダイクロイックプリズム119と、リレー系120とを備えている。
【0079】
光源112は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー113は、光源112からの赤色光を透過させると共に緑色光及び青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー114は、ダイクロイックミラー113で反射された緑色光及び青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー113、114は、光源112から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
【0080】
ここで、ダイクロイックミラー113と光源112との間には、インテグレーター121及び偏光変換素子122が光源112から順に配置されている。インテグレーター121は、光源112から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子122は、光源112からの光を例えばs偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
【0081】
液晶ライトバルブ115は、ダイクロイックミラー113を透過して反射ミラー123で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。液晶ライトバルブ115は、λ/2位相差板115a、第1偏光板115b、液晶パネル115c及び第2偏光板115dを備えている。ここで、液晶ライトバルブ115に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー113を透過しても光の偏光は変化しないことから、s偏光のままである。
【0082】
λ/2位相差板115aは、液晶ライトバルブ115に入射したs偏光をp偏光に変換する光学素子である。また、第1偏光板115bは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル115cは、p偏光を画像信号に応じた変調によってs偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、第2偏光板115dは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ115は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。
【0083】
なお、λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bは、偏光を変換させない透光性のガラス板115eに接した状態で配置されており、λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bが発熱によって歪むのを回避することができる。
【0084】
液晶ライトバルブ116は、ダイクロイックミラー113で反射した後にダイクロイックミラー114で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。そして、液晶ライトバルブ116は、液晶ライトバルブ115と同様に、第1偏光板116b、液晶パネル116c及び第2偏光板116dを備えている。液晶ライトバルブ116に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー113、114で反射されて入射するs偏光である。第1偏光板116bは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル116cは、s偏光を画像信号に応じた変調によってp偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。そして、第2偏光板116dは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ116は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。
【0085】
液晶ライトバルブ117は、ダイクロイックミラー113で反射し、ダイクロイックミラー114を透過した後でリレー系120を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。そして、液晶ライトバルブ117は、液晶ライトバルブ115、116と同様に、λ/2位相差板117a、第1偏光板117b、液晶パネル117c及び第2偏光板117dを備えている。ここで、液晶ライトバルブ117に入射する青色光は、ダイクロイックミラー113で反射してダイクロイックミラー114を透過した後にリレー系120の後述する2つの反射ミラー125a、125bで反射することから、s偏光となっている。
【0086】
λ/2位相差板117aは、液晶ライトバルブ117に入射したs偏光をp偏光に変換する光学素子である。また、第1偏光板117bは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル117cは、p偏光を画像信号に応じた変調によってs偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、第2偏光板117dは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ117は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。なお、λ/2位相差板117a及び第1偏光板117bは、ガラス板117eに接した状態で配置されている。
【0087】
リレー系120は、リレーレンズ124a、124bと反射ミラー125a、125bとを備えている。リレーレンズ124a、124bは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ124aは、ダイクロイックミラー114と反射ミラー125aとの間に配置されている。また、リレーレンズ124bは、反射ミラー125a、125bの間に配置されている。反射ミラー125aは、ダイクロイックミラー114を透過してリレーレンズ124aから出射した青色光をリレーレンズ124bに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー125bは、リレーレンズ124bから出射した青色光を液晶ライトバルブ117に向けて反射するように配置されている。
【0088】
クロスダイクロイックプリズム119は、2つのダイクロイック膜119a、119bをX字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜119aは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜119bは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム119は、液晶ライトバルブ115〜117のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系118に向けて出射するように構成されている。
【0089】
なお、液晶ライトバルブ115、117からクロスダイクロイックプリズム119に入射する光はs偏光であり、液晶ライトバルブ116からクロスダイクロイックプリズム119に入射する光はp偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム119に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム119において各液晶ライトバルブ115〜117から入射する光を合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜119a、119bはs偏光の反射トランジスター特性に優れている。このため、ダイクロイック膜119a、119bで反射される赤色光及び青色光をs偏光とし、ダイクロイック膜119a、119bを透過する緑色光をp偏光としている。投射光学系118は、投影レンズ(図示略)を有しており、クロスダイクロイックプリズム119で合成された光をスクリーン111に投射するように構成されている。
【0090】
(投射型表示装置の第2例)
図11(b)に示す投射型表示装置1000は、光源光を発生する光源部1021と、光源部1021から出射された光源光を赤、緑、青の3色に分離する色分離導光光学系1023と、色分離導光光学系1023から出射された各色の光源光によって照明される光変調部1025とを有している。また、投射型表示装置1000は、光変調部1025から出射された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム1027(合成光学系)と、クロスダイクロイックプリズム1027を経た像光をスクリーン(不図示)に投射するための投射光学系である投射光学系1029とを備えている。
【0091】
かかる投射型表示装置1000において、光源部1021は、光源1021aと、一対のフライアイ光学系1021d、1021eと、偏光変換部材1021gと、重畳レンズ1021iとを備えている。本形態においては、光源部1021は、放物面からなるリフレクタ1021fを備えており、平行光を出射する。フライアイ光学系1021d、1021eは、システム光軸と直交する面内にマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材1021gは、フライアイ光学系1021eから出射した光源光を、例えば図面に平行なp偏光成分のみに変換して光路下流側光学系に供給する。重畳レンズ1021iは、偏光変換部材1021gを経た光源光を全体として適宜収束させることにより、光変調部1025に設けた複数の液晶装置100を各々均一に重畳照明可能とする。
【0092】
色分離導光光学系1023は、クロスダイクロイックミラー1023aと、ダイクロイックミラー1023bと、反射ミラー1023j、1023kとを備える。色分離導光光学系1023において、光源部1021からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー1023aに入射する。クロスダイクロイックミラー1023aを構成する一方の第1ダイクロイックミラー1031aで反射された赤色(R)の光は、反射ミラー1023jで反射されダイクロイックミラー1023bを透過して、入射側偏光板1037r、p偏光を透過させ、s偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032r、および光学補償板1039rを介して、p偏光のまま、赤色(R)用の液晶装置100に入射する。
【0093】
また、第1ダイクロイックミラー1031aで反射された緑色(G)の光は、反射ミラー1023jで反射され、その後、ダイクロイックミラー1023bでも反射されて、入射側偏光板1037g、p偏光を透過させ、s偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032g、および光学補償板1039gを介して、p偏光のまま、緑色(G)用の液晶装置100に入射する。
【0094】
これに対して、クロスダイクロイックミラー1023aを構成する他方の第2ダイクロイックミラー1031bで反射された青色(B)の光は、反射ミラー1023kで反射されて、入射側偏光板1037b、p偏光を透過する一方でs偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032b、および光学補償板1039bを介して、p偏光のまま、青色(B)用の液晶装置100に入射する。なお、光学補償板1039r、1039g、1039bは、液晶装置100への入射光および出射光の偏光状態を調整することで、液晶層の特性を光学的に補償している。
【0095】
このように構成した投射型表示装置1000では、光学補償板1039r、1039g、1039bを経て入射した3色の光は各々、各液晶装置100において変調される。その際、液晶装置100から出射された変調光のうち、s偏光の成分光は、ワイヤーグリッド偏光板1032r、1032g、1032bで反射し、出射側偏光板1038r、1038g、1038bを介してクロスダイクロイックプリズム1027に入射する。クロスダイクロイックプリズム1027には、X字状に交差する第1誘電体多層膜1027aおよび第2誘電体多層膜1027bが形成されており、一方の第1誘電体多層膜1027aはR光を反射し、他方の第2誘電体多層膜1027bはB光を反射する。従って、3色の光は、クロスダイクロイックプリズム1027において合成され、投射光学系1029に出射される。そして、投射光学系1029は、クロスダイクロイックプリズム1027で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン(図示せず)に投射する。
【0096】
(他の投射型表示装置)
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するLED光源等を用い、かかるLED光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【0097】
(他の電子機器)
本発明を適用した液晶装置100については、上記の電子機器の他にも、携帯電話機、情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルカメラ、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等の電子機器において直視型表示装置として用いてもよい。
【符号の説明】
【0098】
9a・・画素電極、10・・第1基板、10a・・画像表示領域、10b・・周辺領域、16・・配向膜(第1配向膜)、16a・・凹部、20・・第2基板、21・・共通電極、26・・配向膜(第2配向膜)、26a・・凹部、50・・液晶層、107・・シール材、100・・液晶装置、110、1000・・投射型表示装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、一対の基板間に液晶層が保持された液晶装置、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置は、一方面側に複数の画素電極が配列した画像表示領域が設けられた第1基板と、共通電位が印加される共通電極が設けられた第2基板とがシール材によって貼り合わされ、第1基板と第2基板との間においてシール材で囲まれた領域内には、負の誘電異方性を備えた液晶層が保持されている。かかる液晶装置においては、液晶装置の駆動に伴って液晶分子の姿勢が切り換わることに起因して、液晶層に流動が発生する。その結果、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物が、画像表示領域の角等で凝集し、画像の焼き付き(シミ)等といった表示品位の低下が発生する。そこで、画像表示領域の外側にイオン性不純物トラップ用の電極を設け、かかる電極によって、画像表示領域の外側にイオン性不純物を引き寄せて滞留させておく技術が提案されている(特許文献1、2参照)。
【0003】
例えば、特許文献1には、第1基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第1電極を設ける一方、第2基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第2電極を設け、第1電極と第2電極との間に印加した直流電圧によってイオン性不純物を静電的にトラップする技術が提案されている。また、特許文献2には、第1基板の画像表示領域の外側に配向膜で覆われたイオン性不純物トラップ用の第1電極および第2電極を設け、第1電極と第2電極との間に印加した交流電圧によってイオン性不純物を静電的にトラップする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−196355号公報の図1
【特許文献2】特開2008−58497号公報の図3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1、2に記載の技術のように、画像表示領域の外側に設けたイオン性不純物トラップ用の電極によって、イオン性不純物を静電的にトラップする構成では、画像表示領域の外側にイオン性不純物トラップ用の電極を設けるためのスペースを追加する必要があるため、画像表示領域の外側で表示に直接寄与しない領域の幅寸法が大となってしまう。
【0006】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、複数の画素電極および第1配向膜が設けられた第1基板と、共通電極および第2配向膜が設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、前記第1基板と前記第2基板との間において前記シール材で囲まれた領域内に保持された負の誘電異方性を備えた液晶層と、を有し、前記画素電極の端部と平面視で重なる部分には、前記第1配向膜および第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする凹部が設けられていることを特徴とする。
【0008】
本発明における「凹部」において、「前記第1配向膜および前記第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする」とは、凹部の底部に配向膜が存在している構成、および凹部の底部に配向膜が存在していない構成のいずれをも含む意味である。すなわち、凹部が形成されている領域では配向膜の膜厚が0である場合を含む意味である。
【0009】
本発明の液晶装置では、負の誘電異方性を備えた液晶層が用いられているため、液晶装置の駆動に伴って液晶分子の姿勢が切り換わると、液晶層には、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物をシール材の角等に凝集させようとする流動が発生しようとする。しかるに本発明では、画素電極の端部と平面視で重なる部分には、第1配向膜あるいは第2配向膜に凹部が設けられており、かかる凹部が設けられている部分では、液晶層に印加される電界が他の領域より大である。このため、凹部が設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子の姿勢が他の領域と相違しているので、液晶分子の揺動に起因する液晶層の流動が阻害される。従って、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。それ故、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。また、凹部は、画素電極の端部に平面視で重なる位置に設けられているため、表示の品位を低下させにくい。
【0010】
本発明において、前記凹部は、前記第1基板側において前記第1配向膜の膜厚を当該第1配向膜の他の領域の膜厚より薄くしている構成を採用することができる。かかる構成によれば、画素電極の端部と重なる位置に凹部を高い位置精度で形成することができるという利点がある。
【0011】
本発明において、前記凹部は、前記第2基板側において前記第2配向膜の膜厚を当該第2配向膜の他の領域の膜厚より薄くしている構成を採用してもよい。
【0012】
本発明において、前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の全体が除去されてなる構成を採用することができる。かかる構成によれば、凹部が設けられている部分では、液晶層に印加される電界が他の領域よりかなり大であるため、電界が加わった際の液晶分子の姿勢が他の領域と大きく相違している。従って、液晶層の流動が効果的に阻害されるので、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。
【0013】
本発明において、前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の一部が除去されてなる構成を採用してもよい。
【0014】
本発明において、前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の相対向する2つの辺に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、液晶層の流動を効果的に阻害することができる。
【0015】
本発明において、前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の対角に位置する2つの角に沿って延在する端部に対して平面視で重なる位置に設けられている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、液晶層の流動を効果的に阻害することができる。
【0016】
本発明において、前記凹部は、複数の前記画素電極の全てに設けられている構成を採用することができる。
【0017】
本発明において、前記凹部は、複数の前記画素電極のうちの一部に設けられている構成を採用してもよい。
【0018】
本発明において、前記第1配向膜および前記第2配向膜はいずれも、斜方蒸着された無機配向膜からなる構成を採用することができる。
【0019】
本発明を適用した液晶装置は、直視型表示装置や投射型表示装置等の各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、投射型表示装置は、前記液晶装置に供給される光を出射する光源部と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の液晶パネルの説明図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の第1基板に形成されている電極等の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る液晶装置に用いた第1基板において隣り合う複数の画素の平面図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態5に係る液晶装置の第1基板に形成されている画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態6に係る液晶装置の断面構成を示す説明図である。
【図11】本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。なお、電界効果型トランジスターを流れる電流の方向が反転する場合、ソースとドレインとが入れ替わるが、以下の説明では、便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとし、データ線が接続されている側をソースとして説明する。また、第1基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは第1基板の基板本体が位置する側とは反対側(第2基板が位置する側)を意味し、下層側とは第1基板の基板本体が位置する側(第2基板が位置する側とは反対側)を意味する。
【0022】
[実施の形態1]
(画像表示領域等の電気的構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、図1は、あくまで電気的な構成を示すブロック図であり、配線や電極の形状や延在方向、レイアウト等を示しているものではない。
【0023】
図1において、液晶装置100はVA(Vertical Alignment)モードの液晶パネル100pを有しており、液晶パネル100pは、その中央領域に複数の画素100aがマトリクス状に配列された画像表示領域10a(画素配列領域/有効画素領域)を備えている。液晶パネル100pにおいて、後述する第1基板10(素子基板:図2等を参照)では、画像表示領域10aの内側で複数本のデータ線6a(画像信号線)および複数本の走査線3aが縦横に延びており、それらの交差部分に対応する位置に画素100aが構成されている。複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター30、および後述する画素電極9aが形成されている。画素トランジスター30のソースにはデータ線6aが電気的に接続され、画素トランジスター30のゲートには走査線3aが電気的に接続され、画素トランジスター30のドレインには、画素電極9aが電気的に接続されている。
【0024】
第1基板10において、画像表示領域10aより外周側には走査線駆動回路104やデータ線駆動回路101が設けられている。データ線駆動回路101は各データ線6aに電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線6aに順次供給する。走査線駆動回路104は、各走査線3aに電気的に接続しており、走査信号を各走査線3aに順次供給する。
【0025】
各画素100aにおいて、画素電極9aは、後述する第2基板20(対向基板:図2等を参照)に形成された共通電極と液晶層を介して対向し、液晶容量50aを構成している。また、各画素100aには、液晶容量50aで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量50aと並列に蓄積容量55が付加されている。本形態では、蓄積容量55を構成するために、第1基板10には、複数の画素100aに跨って延在する容量線5bが形成されている。本形態において、容量線5bは、共通電位Vcomが印加された定電位配線6sに導通している。
【0026】
(液晶パネル100pおよび第1基板10の構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の液晶パネル100pの説明図であり、図2(a)、(b)は各々、液晶パネル100pを各構成要素と共に第2基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている電極等の説明図であり、図3(a)、(b)は、第1基板10全体に形成されている電極等の説明図、および画素電極等の平面的構成を模式的に示す説明図である。なお、図3等においては画素電極9aの数等について少なく示してある。
【0027】
図2に示すように、液晶パネル100pでは、第1基板10と第2基板20とが所定の隙間を介してシール材107によって貼り合わされており、シール材107は第2基板20の外縁に沿うように矩形枠状に設けられている。シール材107は、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材107aが配合されている。液晶パネル100pにおいて、第1基板10と第2基板20との間のうち、シール材107によって囲まれた領域内には液晶層50が保持されている。本形態において、シール材107には、液晶注入口として利用される途切れ部分107cが形成されており、かかる途切れ部分107cは、液晶材料の注入後、封止材108によって塞がれている。
【0028】
図2および図3(a)に示すように、液晶パネル100pにおいて、第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、液晶パネル100pの略中央には、図1を参照して説明した画像表示領域10aが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材107も略四角形に設けられ、画像表示領域10aの外側は、四角枠状の外周領域10cになっている。
【0029】
第1基板10において、外周領域10cでは、第1基板10の一辺に沿ってデータ線駆動回路101および複数の端子102が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。なお、端子102には、フレキシブル配線基板(図示せず)が接続されており、第1基板10には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
【0030】
詳しくは後述するが、第1基板10の一方面10sおよび他方面10tのうち、第2基板20と対向する一方面10sの側において、画像表示領域10aには、図1を参照して説明した画素トランジスター30、および画素トランジスター30に電気的に接続する画素電極9aがマトリクス状に形成されており、かかる画素電極9aの上層側には配向膜16(第1配向膜)が形成されている。
【0031】
また、第1基板10の一方面10sの側において、画像表示領域10aより外側の外周領域10cのうち、画像表示領域10aとシール材107とに挟まれた四角枠状の周辺領域10bには、画素電極9aと同時形成されたダミー画素電極9bが形成されている。
【0032】
図3(b)に示すように、ダミー画素電極9bは、隣り合うダミー画素電極9b同士が細幅の連結部9uで繋がっている。ダミー画素電極9bは、共通電位Vcomが印加されており、画像表示領域10aの外周側端部での液晶分子の配向の乱れを防止する。なお、ダミー画素電極9bに電位を印加せず、ダミー画素電極9bを電位的にフロート状態とする場合もある。
【0033】
再び図2において、第2基板20の一方面20sおよび他方面20tのうち、第1基板10と対向する一方面20sの側には共通電極21が形成されている。共通電極21は、第2基板20の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素100aに跨って形成されている。本形態において、共通電極21は、第2基板20の略全面に形成されている。
【0034】
また、第2基板20の一方面20sの側には、共通電極21の下層側に遮光層29が形成され、共通電極21の表面には配向膜26(第2配向膜)が積層されている。本形態において、遮光層29は、画像表示領域10aの外周縁に沿って延在する額縁部分29aとして形成されており、額縁部分29aの内周縁によって画像表示領域10aが規定されている。本形態において、遮光層29は、隣り合う画素電極9aにより挟まれた画素間領域10fに重なるブラックマトリクス部29bとしても形成されている。ここで、額縁部分29aはダミー画素電極9bと重なる位置に形成されており、額縁部分29aの外周縁は、シール材107の内周縁との間に隙間を隔てた位置にある。従って、額縁部分29aとシール材107とは重なっていない。
【0035】
液晶パネル100pにおいて、シール材107より外側には、第2基板20の一方面20sの側の4つの角に基板間導通用電極部25tが形成されており、第1基板10の一方面10sの側には、第2基板20の4つの角(基板間導通用電極部25t)と対向する位置に基板間導通用電極部6tが形成されている。本形態において、基板間導通用電極部25tは、共通電極21の一部からなる。基板間導通用電極部6tは、共通電位Vcomが印加された定電位配線6sに導通しており、定電位配線6sは、端子102のうち、共通電位印加用の端子102aに導通している。基板間導通用電極部6tと基板間導通用電極部25tとの間には、導電粒子を含んだ基板間導通材109が配置されており、第2基板20の共通電極21は、基板間導通用電極部6t、基板間導通材109および基板間導通用電極部25tを介して、第1基板10側に電気的に接続されている。このため、共通電極21は、第1基板10の側から共通電位Vcomが印加されている。シール材107は、略同一の幅寸法をもって第2基板20の外周縁に沿って設けられている。このため、シール材107は、略四角形である。但し、シール材107は、第2基板20の角と重なる領域では基板間導通用電極部6t、25tを避けて内側を通るように設けられており、シール材107の角は略円弧状である。
【0036】
かかる構成の液晶装置100において、本形態では、画素電極9aおよび共通電極21がITO(Indium Tin Oxide)膜やIZO(Indium Zinc Oxide)膜等の透光性導電膜により形成されており、液晶装置100は透過型の液晶装置である。かかる透過型の液晶装置100では、第2基板20の側から入射した光が第1基板10を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。なお、画素電極9aおよび共通電極21のうち、例えば、共通電極21を透光性導電膜により形成し、画素電極9aをアルミニウム膜等の反射性導電膜により形成する場合もあり、かかる構成によれば、反射型の液晶装置100を構成することができる。反射型の液晶装置100では、第1基板10および第2基板20のうち、第2基板20の側から入射した光が第1基板10で反射して出射される間に変調されて画像を表示する。
【0037】
液晶装置100は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第2基板20あるいは第1基板10には、カラーフィルター(図示せず)が形成される。また、液晶装置100では、使用する液晶層50の種類や、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板等が液晶パネル100pに対して所定の向きに配置される。さらに、液晶装置100は、後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)において、RGB用のライトバルブとして用いることができる。この場合、RGB用の各液晶装置100の各々には、RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになるので、カラーフィルターは形成されない。
【0038】
本形態において、液晶装置100が、後述する投射型表示装置においてRGB用のライトバルブとして用いられる透過型の液晶装置であって、第2基板20から入射した光が第1基板10を透過して出射される場合を中心に説明する。また、本形態において、液晶装置100は、液晶層50の液晶分子として、誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を用いたVAモードの液晶パネル100pを備えている場合を中心に説明する。
【0039】
また、本形態の液晶装置100においては、画素電極9aを駆動するにあたって、画素電極9aの電位が共通電極21の電位より高い第1期間と、画素電極9aの電位が共通電極21の電位より低い第2期間とが実行される。本形態においては、共通電極21の電位を基準としたときの画素電極9aの極性が1フレーム毎に反転する。例えば、共通電極21の電位(共通電位Vcom)は+7Vで一定であるのに対して、画素電極9aの電位は+12V(第1期間)と+2V(第2期間)とに切り換わり、共通電位Vcomからみたときの極性が反転する。
【0040】
(画素等の具体的構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100に用いた第1基板10において隣り合う複数の画素の平面図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図であり、図5(a)、(b)は、図4に示す画素のF−F′断面図、および図2に示す外周領域10cの断面図である。なお、図4では、各層を以下の線
下層側の遮光層8a=細くて長い破線
半導体層1a=細くて短い点線
走査線3a=太い実線
ドレイン電極4a=細い実線
データ線6aおよび中継電極6b=細い一点鎖線
容量線5b=太い一点鎖線
上層側の遮光層7aおよび中継電極7b=細い二点鎖線
画素電極9a=太い破線
で示してある。また、図4では、互いの端部が重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。
【0041】
図4に示すように、第1基板10において第2基板20と対向する一方面10sには、複数の画素100aの各々に画素電極9aが形成されている。本形態において、画素電極9aは、X方向に延在する2つの辺9a1、9a2と、Y方向に延在する2つの辺9a3、9a4とを備えた略正方形の平面形状を有しており、第1基板10において、隣り合う画素電極9aの間で縦方向(Y方向)および横方向(X方向)に延在する画素間領域10fに沿ってデータ線6aおよび走査線3aが形成されている。より具体的には、走査線3aは画素間領域10fのうち、X方向(第1方向)に延在する第1画素間領域10gに沿って直線的に延在し、データ線6aは、Y方向(第2方向)に延在する第2画素間領域10hに沿って直線的に延在している。また、データ線6aと走査線3aとの交差に対応して画素トランジスター30が形成されており、本形態において、画素トランジスター30は、データ線6aと走査線3aとの交差領域およびその付近を利用して形成されている。
【0042】
第1基板10には容量線5bが形成されており、かかる容量線5bには共通電位Vcomが印加されている。本形態において、容量線5bは、走査線3aおよびデータ線6aに重なるように延在して格子状に形成されている。画素トランジスター30の上層側には遮光層7aが形成されており、かかる遮光層7aは、データ線6aに重なるように延在している。画素トランジスター30の下層側には遮光層8aが形成されており、かかる遮光層8aは、走査線3aと重なるように直線的に延びた主線部分と、データ線6aと走査線3aとの交差部分でデータ線6aに重なるように延びた副線部分とを備えている。
【0043】
図5(a)に示すように、第1基板10は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体10wの液晶層50側の基板面(第2基板20と対向する一方面10s側)に形成された画素電極9a、画素スイッチング用の画素トランジスター30、および配向膜16を主体として構成されている。第2基板20は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20w、その液晶層50側の表面(第1基板10と対向する一方面20s)に形成された遮光層29、共通電極21、および配向膜26を主体として構成されている。
【0044】
第1基板10において、基板本体10wの一方面10s側には、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる下層側の遮光層8aが形成されている。本形態において、遮光層8aは、タングステンシリサイド(WSi)等の遮光膜からなり、液晶装置100を透過した後の光が他の部材で反射した際、かかる反射光が半導体層1aに入射して画素トランジスター30で光電流に起因する誤動作が発生することを防止する。なお、遮光層8aを走査線として構成する場合もあり、この場合、後述するゲート電極3cと遮光層8aを導通させた構成とする。
【0045】
基板本体10wの一方面10s側において、遮光層8aの上層側には、透光性の絶縁膜12が形成されており、かかる絶縁膜12の表面側に、半導体層1aを備えた画素トランジスター30が形成されている。本形態において、絶縁膜12は、NSG(ノンシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG (ボロンリンシリケートガラス)等のシリコン酸化膜(シリケートガラスも含む。)や、シリコン窒化膜からなる。かかる絶縁膜12は、シランガス(SiH4)、2塩化シラン(SiCl2H2)、TEOS(テトラエトキシシラン/テトラ・エチル・オルソ・シリケート/Si(OC2H5)4)、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)等を用いた常圧CVD法、減圧CVD法、あるいはプラズマCVD法等により形成される。
【0046】
画素トランジスター30は、データ線6aの延在方向に長辺方向を向けた半導体層1aと、半導体層1aの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層1aの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極3cとを備えており、本形態において、ゲート電極3cは走査線3aの一部からなる。画素トランジスター30は、半導体層1aとゲート電極3cとの間に透光性のゲート絶縁層2を有している。半導体層1aは、ゲート電極3cに対してゲート絶縁層2を介して対向するチャネル領域1gを備えているとともに、チャネル領域1gの両側にソース領域1bおよびドレイン領域1cを備えている。本形態において、画素トランジスター30は、LDD構造を有している。従って、ソース領域1bおよびドレイン領域1cは各々、チャネル領域1gの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域1gとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。
【0047】
半導体層1aは、ポリシリコン膜(多結晶シリコン膜)等によって構成されている。ゲート絶縁層2は、半導体層1aを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第1ゲート絶縁層2aと、温度が700〜900℃の高温条件での減圧CVD法により形成されたシリコン酸化膜からなる第2ゲート絶縁層2bとの2層構造からなる。ゲート電極3cおよび走査線3aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、ゲート電極3cは、導電性のポリシリコン膜とタングステンシリサイド膜との2層構造を有している。
【0048】
ゲート電極3cの上層側には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜41が形成され、層間絶縁膜41の上層には、ドレイン電極4aが形成されている。本形態において、層間絶縁膜41は、シリコン酸化膜からなる。ドレイン電極4aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、ドレイン電極4aはチタン窒化膜からなる。ドレイン電極4aは、半導体層1aのドレイン領域1c(画素電極側ソースドレイン領域)と一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール41aを介してドレイン領域1cに導通している。
【0049】
ドレイン電極4aの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の絶縁膜49、および透光性の誘電体層40が形成されており、かかる誘電体層40の上層側には容量線5bが形成されている。誘電体層40としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる他、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、ハフニウム酸化膜、ランタン酸化膜、ジルコニウム酸化膜等の高誘電率の誘電体層を用いることができる。容量線5bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、容量線5bは、チタン窒化膜、アルミニウム膜、およびチタン窒化膜との3層構造を有している。ここで、容量線5bは、誘電体層40を介してドレイン電極4aと重なっており、蓄積容量55を構成している。
【0050】
容量線5bの上層側には層間絶縁膜42が形成されており、かかる層間絶縁膜42の上層側には、データ線6aと中継電極6bとが同一の導電膜により形成されている。層間絶縁膜42はシリコン酸化膜からなる。データ線6aと中継電極6bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、データ線6aおよび中継電極6bは、アルミニウム合金膜や、チタン窒化膜とアルミニウム膜との2層乃至4層の積層膜からなる。データ線6aは、層間絶縁膜42、絶縁膜49、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール42aを介してソース領域1b(データ線側ソースドレイン領域)に導通している。中継電極6bは、層間絶縁膜42および絶縁膜49を貫通するコンタクトホール42bを介してドレイン電極4aに導通している。
【0051】
データ線6aおよび中継電極6bの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜44が形成されており、かかる層間絶縁膜44の上層側には、遮光層7aおよび中継電極7bが同一の導電膜によって形成されている。層間絶縁膜44は、例えば、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法や、シランガスと亜酸化窒素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜からなり、その表面は平坦化されている。遮光層7aおよび中継電極7bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、遮光層7aおよび中継電極7bは、アルミニウム合金膜や、チタン窒化膜とアルミニウム膜との2層乃至4層の積層膜からなる。中継電極7bは、層間絶縁膜44を貫通するコンタクトホール44aを介して中継電極6bに導通している。遮光層7aは、データ線6aと重なるように延在しており、遮光層として機能している。なお、遮光層7aを容量線5bと導通させてシールド層として利用してもよい。
【0052】
遮光層7aおよび中継電極7bの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜45が形成されており、かかる層間絶縁膜45の上層側には、ITO膜等の透光性導電膜からなる画素電極9aが形成されている。本形態において、画素電極9aは、ITO膜からなる。層間絶縁膜45は、例えば、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法や、シランガスと亜酸化窒素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜からなり、表面は平坦化されている。
【0053】
画素電極9aは、中継電極7bと部分的に重なっており、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aを介して中継電極7bに導通している。その結果、画素電極9aは、中継電極7b、中継電極6bおよびドレイン電極4aを介してドレイン領域1cに電気的に接続している。
【0054】
画素電極9aの表面には、無機配向膜やポリイミド膜等からなる配向膜16(第1配向膜)が形成されている。本形態において、配向膜16は、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜(傾斜垂直配向膜/無機配向膜)からなる。
【0055】
(第2基板20等の構成)
第2基板20では、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20w(透光性基板)の液晶層50側の表面(第1基板10に対向する一方面20s)には、遮光層29、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜28、およびITO膜等の透光性導電膜からなる共通電極21が形成されており、かかる共通電極21を覆うように、無機配向膜やポリイミド膜等からなる配向膜26(第2配向膜)が形成されている。本形態において、共通電極21はITO膜からなる。配向膜26は、配向膜16と同様、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜(傾斜垂直配向膜/無機配向膜)である。かかる配向膜16、26は、配向規制力がアンチパラレルであり、液晶層50に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を、図5に実線L1で液晶分子50bを模式的に示すように、第1基板10に対する法線方向および第2基板20に対する法線方向から一定の方向(プレチルト方向)に傾いた姿勢に傾斜垂直配向させる。このようにして、液晶パネル100pは、ノーマリブラックのVAモードの液晶パネルとして構成されている。本形態において、液晶分子50bのプレチルト方向は、第1基板10の側からみると、図3に矢印Pで示すように、画像表示領域10aの4つの角10a1〜10a4のうち、角10a1から角10a3に向かう方向に設定されている。なお、液晶分子50bのうち、第1基板10の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の一方端が第1基板10の側に保持された状態にあり、第2基板20の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の他方端が第2基板20の側に保持された状態にある。
【0056】
なお、図示を省略するが、図1および図2を参照して説明したデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104には、nチャネル型の駆動用トランジスターとpチャネル型の駆動用トランジスターとを備えた相補型トランジスター回路等が構成されている。ここで、駆動用トランジスターは、画素トランジスター30の製造工程の一部を利用して形成されたものである。このため、第1基板10においてデータ線駆動回路101および走査線駆動回路104が形成されている領域も、図5に示す断面構成と略同様な断面構成を有している。
【0057】
(配向膜16表面の詳細構成)
図3(b)および図5(a)、(b)に示すように、本形態の液晶装置100において、第1基板10の配向膜16(第1配向膜)には、画素電極9aの端部と平面視で重なる位置に、配向膜16の膜厚を第1配向膜16の他の領域の膜厚より薄くする凹部16a(配向膜除去部分)が設けられている。従って、例えば、画素電極9aの中央部における配向膜16(第1配向膜)の厚み、あるいは画素電極9a間に設けられた配向膜16(第1配向膜)の厚みよりも、画素電極9aの端部における配向膜16(第1配向膜)の厚みが薄くなっている。本形態において、凹部16aは、画素電極9aの端部のうち、X方向に延在する2つの辺9a1、9a2に沿って形成されているとともに、Y方向に延在する2つの辺9a3、9a4に沿って形成されている。このため、凹部16aは、画素電極9aの4つの辺9a1、9a2、9a3、9a4、および4つの角9a6、9a7、9a8、9a9を含めた全周に沿って矩形枠状に形成されており、凹部16aは、データ線6aや走査線3aと概ね重なる領域に設けられている。ここで、凹部16aは、画素電極9aに対して平面視で占める割合は1/10から1/20の範囲である。
【0058】
本形態において、凹部16aは、配向膜16を厚さ方向の全体にわたって除去されており、凹部16aでは画素電極9aの表面が配向膜16から露出した状態にある。また、凹部16aは、複数の画素電極9aの全てに形成されている。これに対して、ダミー画素電極9bには、凹部16aが形成されていない。
【0059】
かかる構成は、斜方蒸着によって画素電極9aの表面側に配向膜16を形成した後、配向膜16の表面にエッチングマスクを形成し、その後、エッチングマスクの開口部から配向膜16を厚さ方向の全体にわたってエッチング除去することにより実現することができる。
【0060】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の液晶装置100においては、フレーム反転駆動方式が採用されているため、共通電極21の電位を基準としたときの画素電極9aの極性が1フレーム毎に反転する。このため、液晶注入時に混入したイオン性不純物やシール材から溶出したイオン性不純物は、画素電極9aでの極性反転に伴って、画素電極9aへの吸着と画素電極9aからの離脱とを繰り返す。また、本形態の液晶装置100では、負の誘電異方性を備えた液晶層50が用いられており、かかる液晶層50において、液晶分子50bは、図5(b)に実線L1で示すように、画像表示領域10aの角10a1、10a3を結ぶ対角線に沿う方向(チルト方向)に傾いている。従って、図5(b)に実線L1および点線L2で模式的に示すように、液晶装置100の駆動に伴って液晶分子50bの姿勢が切り換わる。その際、液晶分子50bのうち、第1基板10の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の一方端が第1基板10の側に保持された状態で他方端が揺動して姿勢を変え、第2基板20の近くに位置する液晶分子50bは、分子鎖の他方端が第2基板20の側に保持された状態で一方端が揺動するように姿勢を変える。それ故、液晶層50では、第1基板10の近くおよび第2基板20の近くにおいて、矢印F1および矢印F2で示すように、イオン性不純物をシール材107の角(画像表示領域10aの角10a1、10a3)等に凝集させようとする流動が発生しようとする。
【0061】
ここで、本形態では、配向膜16には、画素電極9aの端部と平面視で重なる部分に凹部16aが設けられており、かかる凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域より大である。このため、凹部16aが設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と相違しているため、液晶層50での流動が乱れ、阻害される。従って、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。それ故、イオン性不純物トラップ用の電極を設けなくても、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。また、凹部16aは、画素電極9aの端部に平面視で重なる位置に設けられているため、表示の品位を低下させにくい。
【0062】
特に本形態では、凹部16aが画素電極9aの4つの辺9a1、9a2、9a3、9a4、および4つの角9a6、9a7、9a8、9a9を含めた全周に沿って矩形枠状に形成されている。このため、画素電極9aに吸着されていたイオン性不純物が、画素電極9aの極性反転に伴って画素電極9aから静電的な拘束から解除されたときでも、液晶層50での流動によってシール材107の角(画像表示領域10aの角10a1、10a3)等に向けて移動しにくい。それ故、画像表示領域10aの角10a1、10a3でのイオン性不純物の凝集が発生しにくいので、イオン性不純物の凝集に起因する表示品位の低下が発生しにくい。
【0063】
また、本形態において、凹部16aは、配向膜16の厚さ方向の全体が除去されてなるため、凹部16aが設けられている部分では、液晶層50に印加される電界が他の領域よりかなり大である。従って、凹部16aが設けられている部分では、電界が加わった際の液晶分子50bの姿勢が他の領域と大きく相違しており、液晶層50の流動が効果的に阻害される。このため、イオン性不純物が移動しにくいので、イオン性不純物の凝集が発生しにくい。
【0064】
[実施の形態2]
図6は、本発明の実施の形態2に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成、および後述する実施の形態に係る基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【0065】
実施の形態1では、配向膜16を厚さ方向の全体にわたって除去することにより凹部16aを形成したが、図6に示すように、配向膜16を厚さ方向の一部のみ除去することにより凹部16aを形成してもよい。すなわち、画素電極9a上、および画素電極9a間の上に配向膜16が設けられており、画素電極9aの端部上に設けられた配向膜16の膜厚が、それらにおける配向膜16の厚みよりも薄くされて凹部16aが形成されている。このため、凹部16aでは、配向膜16が薄く残っている。
【0066】
かかる形態は、斜方蒸着によって画素電極9aの表面側に配向膜16を形成した後、配向膜16の表面にエッチングマスクを形成し、その後、エッチングマスクの開口部から配向膜16を厚さ方向の途中位置までエッチング除去することにより実現することができる。
【0067】
[実施の形態3]
図7は、本発明の実施の形態3に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1、2では、画素電極9aの全周に平面視で重なるように凹部16aを矩形枠状に形成したが、図7(a)に示すように、画素電極9aの外周のうち、X方向で相対向する2つの辺9a3、9a4に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。また、図7(b)に示すように、画素電極9aの外周のうち、Y方向で相対向する2つの辺9a1、9a2に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。
【0068】
[実施の形態4]
図8は、本発明の実施の形態4に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1、2では、画素電極9aの全周に平面視で重なるように凹部16aを矩形枠状に形成したが、図8に示すように、画素電極9aの外周のうち、対角に位置する2つの角9a6、9a8に沿って延在する端部や、対角に位置する2つの角9a7、9a9に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に凹部16aを設けてもよい。画素電極9aの角部に対応した端部においてこれまでの実施の形態に記載した凹部16aが設けられている。また、図8では、画素電極9aの角に沿って屈曲した領域に凹部16aが設けられた実施を示したが、図4において、遮光層7aが画素電極9aの角部を覆うような形状(三角形状、または三角形状から角を挟んだ2辺に沿って突出して延びる形状)で凹部16aを設けてもよい。
【0069】
[実施の形態5]
図9は、本発明の実施の形態5に係る液晶装置100の第1基板10に形成されている画素電極9a等の平面的構成を模式的に示す説明図である。実施の形態1〜4では、全ての画素電極9aに凹部16aを形成したが、図9に示すように、複数の画素電極9aの一部に選択的に凹部16aを形成してもよい。なお、図9には、実施の形態4をベースにして、画素電極9aの一部に凹部16aを設けたが、実施の形態1や実施の形態3をベースにして、画素電極9aの一部に凹部16aを設けてもよい。
【0070】
また、図9には、規則的に1つおきの画素電極9aに凹部16aを形成したが、他のパターンで凹部16aを配置してもよい。
【0071】
[実施の形態6]
図10は、本発明の実施の形態6に係る液晶装置100の断面構成を示す説明図である。上記実施の形態1〜5では、第1基板10側に凹部16aを設けたが、図10に示すように、第2基板20側の配向膜26(第2配向膜)において、画素電極9aの端部と平面視で重なる領域に凹部26a(配向膜除去部分)を設けてもよい。この場合、凹部26aは、配向膜26の膜厚を他の領域の膜厚より薄くする。
【0072】
その際も、凹部26aについては、図10(a)に示すように、配向膜26の厚さ方向の全体を除去した構成、あるいは図10(b)に示すように、配向膜26の厚さ方向の一部を除去した構成のいずれを採用してもよい。また、凹部26aの平面的なレイアウトについては、実施の形態1、3、4、5で参照して説明したいずれの形態を採用してもよい。
【0073】
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aのいずれか一方を形成したが、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aの双方を形成してもよい。
【0074】
また、画素電極9aの端部に設けられる上記実施の形態における凹部16aの形成領域を、図4における遮光層7a(または遮光層29、29b)が画素電極9aの外周部の端部を覆う領域内に収めて配置させることが好ましい。この場合、遮光層7a(又は遮光層29、29b)と画素電極9aの端部との平面的に重なる領域幅が大きい部分には、上記凹部16aを形成する領域の幅を大きく確保し、遮光層7aと画素電極9aの端部との平面的に重なる領域幅が小さい部分には、これに対応させて上記凹部16aを形成する領域の幅を小さく確保するとよい。
【0075】
上記実施の形態では、第1基板10側の凹部16a、および第2基板20側の凹部26aを配向膜の除去部分として形成したが、配向膜16、26を形成する際に凹部16a、26aを形成してもよい。
【0076】
上記実施の形態では、透過型の液晶装置100に本発明を適用したが、反射型の液晶装置100に本発明を適用してもよい。
【0077】
[電子機器への搭載例]
上述した実施形態に係る液晶装置100を適用した電子機器について説明する。図11は、本発明を適用した液晶装置100を用いた投射型表示装置の概略構成図であり、図11(a)、(b)は各々、透過型の液晶装置100を用いた投射型表示装置の説明図、および反射型の液晶装置100を用いた投射型表示装置の説明図である。
【0078】
(投射型表示装置の第1例)
図11(a)に示す投射型表示装置110は、観察者側に設けられたスクリーン111に光を照射し、このスクリーン111で反射した光を観察する、いわゆる投影型の投射型表示装置である。投射型表示装置110は、光源112を備えた光源部130と、ダイクロイックミラー113、114と、液晶ライトバルブ115〜117(液晶装置100)と、投射光学系118と、クロスダイクロイックプリズム119と、リレー系120とを備えている。
【0079】
光源112は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー113は、光源112からの赤色光を透過させると共に緑色光及び青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー114は、ダイクロイックミラー113で反射された緑色光及び青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー113、114は、光源112から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
【0080】
ここで、ダイクロイックミラー113と光源112との間には、インテグレーター121及び偏光変換素子122が光源112から順に配置されている。インテグレーター121は、光源112から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子122は、光源112からの光を例えばs偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
【0081】
液晶ライトバルブ115は、ダイクロイックミラー113を透過して反射ミラー123で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。液晶ライトバルブ115は、λ/2位相差板115a、第1偏光板115b、液晶パネル115c及び第2偏光板115dを備えている。ここで、液晶ライトバルブ115に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー113を透過しても光の偏光は変化しないことから、s偏光のままである。
【0082】
λ/2位相差板115aは、液晶ライトバルブ115に入射したs偏光をp偏光に変換する光学素子である。また、第1偏光板115bは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル115cは、p偏光を画像信号に応じた変調によってs偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、第2偏光板115dは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ115は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。
【0083】
なお、λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bは、偏光を変換させない透光性のガラス板115eに接した状態で配置されており、λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bが発熱によって歪むのを回避することができる。
【0084】
液晶ライトバルブ116は、ダイクロイックミラー113で反射した後にダイクロイックミラー114で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。そして、液晶ライトバルブ116は、液晶ライトバルブ115と同様に、第1偏光板116b、液晶パネル116c及び第2偏光板116dを備えている。液晶ライトバルブ116に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー113、114で反射されて入射するs偏光である。第1偏光板116bは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル116cは、s偏光を画像信号に応じた変調によってp偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。そして、第2偏光板116dは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ116は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。
【0085】
液晶ライトバルブ117は、ダイクロイックミラー113で反射し、ダイクロイックミラー114を透過した後でリレー系120を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置100である。そして、液晶ライトバルブ117は、液晶ライトバルブ115、116と同様に、λ/2位相差板117a、第1偏光板117b、液晶パネル117c及び第2偏光板117dを備えている。ここで、液晶ライトバルブ117に入射する青色光は、ダイクロイックミラー113で反射してダイクロイックミラー114を透過した後にリレー系120の後述する2つの反射ミラー125a、125bで反射することから、s偏光となっている。
【0086】
λ/2位相差板117aは、液晶ライトバルブ117に入射したs偏光をp偏光に変換する光学素子である。また、第1偏光板117bは、s偏光を遮断してp偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル117cは、p偏光を画像信号に応じた変調によってs偏光(中間調であれば円偏光又は楕円偏光)に変換する構成となっている。さらに、第2偏光板117dは、p偏光を遮断してs偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ117は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロスダイクロイックプリズム119に向けて出射する構成となっている。なお、λ/2位相差板117a及び第1偏光板117bは、ガラス板117eに接した状態で配置されている。
【0087】
リレー系120は、リレーレンズ124a、124bと反射ミラー125a、125bとを備えている。リレーレンズ124a、124bは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ124aは、ダイクロイックミラー114と反射ミラー125aとの間に配置されている。また、リレーレンズ124bは、反射ミラー125a、125bの間に配置されている。反射ミラー125aは、ダイクロイックミラー114を透過してリレーレンズ124aから出射した青色光をリレーレンズ124bに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー125bは、リレーレンズ124bから出射した青色光を液晶ライトバルブ117に向けて反射するように配置されている。
【0088】
クロスダイクロイックプリズム119は、2つのダイクロイック膜119a、119bをX字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜119aは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜119bは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム119は、液晶ライトバルブ115〜117のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系118に向けて出射するように構成されている。
【0089】
なお、液晶ライトバルブ115、117からクロスダイクロイックプリズム119に入射する光はs偏光であり、液晶ライトバルブ116からクロスダイクロイックプリズム119に入射する光はp偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム119に入射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム119において各液晶ライトバルブ115〜117から入射する光を合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜119a、119bはs偏光の反射トランジスター特性に優れている。このため、ダイクロイック膜119a、119bで反射される赤色光及び青色光をs偏光とし、ダイクロイック膜119a、119bを透過する緑色光をp偏光としている。投射光学系118は、投影レンズ(図示略)を有しており、クロスダイクロイックプリズム119で合成された光をスクリーン111に投射するように構成されている。
【0090】
(投射型表示装置の第2例)
図11(b)に示す投射型表示装置1000は、光源光を発生する光源部1021と、光源部1021から出射された光源光を赤、緑、青の3色に分離する色分離導光光学系1023と、色分離導光光学系1023から出射された各色の光源光によって照明される光変調部1025とを有している。また、投射型表示装置1000は、光変調部1025から出射された各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム1027(合成光学系)と、クロスダイクロイックプリズム1027を経た像光をスクリーン(不図示)に投射するための投射光学系である投射光学系1029とを備えている。
【0091】
かかる投射型表示装置1000において、光源部1021は、光源1021aと、一対のフライアイ光学系1021d、1021eと、偏光変換部材1021gと、重畳レンズ1021iとを備えている。本形態においては、光源部1021は、放物面からなるリフレクタ1021fを備えており、平行光を出射する。フライアイ光学系1021d、1021eは、システム光軸と直交する面内にマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材1021gは、フライアイ光学系1021eから出射した光源光を、例えば図面に平行なp偏光成分のみに変換して光路下流側光学系に供給する。重畳レンズ1021iは、偏光変換部材1021gを経た光源光を全体として適宜収束させることにより、光変調部1025に設けた複数の液晶装置100を各々均一に重畳照明可能とする。
【0092】
色分離導光光学系1023は、クロスダイクロイックミラー1023aと、ダイクロイックミラー1023bと、反射ミラー1023j、1023kとを備える。色分離導光光学系1023において、光源部1021からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー1023aに入射する。クロスダイクロイックミラー1023aを構成する一方の第1ダイクロイックミラー1031aで反射された赤色(R)の光は、反射ミラー1023jで反射されダイクロイックミラー1023bを透過して、入射側偏光板1037r、p偏光を透過させ、s偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032r、および光学補償板1039rを介して、p偏光のまま、赤色(R)用の液晶装置100に入射する。
【0093】
また、第1ダイクロイックミラー1031aで反射された緑色(G)の光は、反射ミラー1023jで反射され、その後、ダイクロイックミラー1023bでも反射されて、入射側偏光板1037g、p偏光を透過させ、s偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032g、および光学補償板1039gを介して、p偏光のまま、緑色(G)用の液晶装置100に入射する。
【0094】
これに対して、クロスダイクロイックミラー1023aを構成する他方の第2ダイクロイックミラー1031bで反射された青色(B)の光は、反射ミラー1023kで反射されて、入射側偏光板1037b、p偏光を透過する一方でs偏光を反射するワイヤーグリッド偏光板1032b、および光学補償板1039bを介して、p偏光のまま、青色(B)用の液晶装置100に入射する。なお、光学補償板1039r、1039g、1039bは、液晶装置100への入射光および出射光の偏光状態を調整することで、液晶層の特性を光学的に補償している。
【0095】
このように構成した投射型表示装置1000では、光学補償板1039r、1039g、1039bを経て入射した3色の光は各々、各液晶装置100において変調される。その際、液晶装置100から出射された変調光のうち、s偏光の成分光は、ワイヤーグリッド偏光板1032r、1032g、1032bで反射し、出射側偏光板1038r、1038g、1038bを介してクロスダイクロイックプリズム1027に入射する。クロスダイクロイックプリズム1027には、X字状に交差する第1誘電体多層膜1027aおよび第2誘電体多層膜1027bが形成されており、一方の第1誘電体多層膜1027aはR光を反射し、他方の第2誘電体多層膜1027bはB光を反射する。従って、3色の光は、クロスダイクロイックプリズム1027において合成され、投射光学系1029に出射される。そして、投射光学系1029は、クロスダイクロイックプリズム1027で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン(図示せず)に投射する。
【0096】
(他の投射型表示装置)
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するLED光源等を用い、かかるLED光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【0097】
(他の電子機器)
本発明を適用した液晶装置100については、上記の電子機器の他にも、携帯電話機、情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルカメラ、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等の電子機器において直視型表示装置として用いてもよい。
【符号の説明】
【0098】
9a・・画素電極、10・・第1基板、10a・・画像表示領域、10b・・周辺領域、16・・配向膜(第1配向膜)、16a・・凹部、20・・第2基板、21・・共通電極、26・・配向膜(第2配向膜)、26a・・凹部、50・・液晶層、107・・シール材、100・・液晶装置、110、1000・・投射型表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素電極および第1配向膜が設けられた第1基板と、
共通電極および第2配向膜が設けられた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、
前記第1基板と前記第2基板との間において前記シール材で囲まれた領域内に保持された負の誘電異方性を備えた液晶層と、
を有し、
前記画素電極の端部と平面視で重なる部分には、前記第1配向膜および第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする凹部が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項2】
前記凹部は、前記第1基板側において前記第1配向膜の膜厚を当該第1配向膜の他の領域の膜厚より薄くしていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
【請求項3】
前記凹部は、前記第2基板側において前記第2配向膜の膜厚を当該第2配向膜の他の領域の膜厚より薄くしていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
【請求項4】
前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の全体が除去されてなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項5】
前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の一部が除去されてなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項6】
前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の相対向する2つの辺に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項7】
前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の対角に位置する2つの角に沿って延在する端部に対して平面視で重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項8】
前記凹部は、複数の前記画素電極の全てに設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項9】
前記凹部は、複数の前記画素電極のうちの一部に設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項10】
前記第1配向膜および前記第2配向膜はいずれも、斜方蒸着された無機配向膜からなることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項11】
請求項1乃至10の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項12】
前記液晶装置に供給される光を出射する光源部と、
前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、
を有していることを特徴とする請求項11に記載の電子機器。
【請求項1】
複数の画素電極および第1配向膜が設けられた第1基板と、
共通電極および第2配向膜が設けられた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、
前記第1基板と前記第2基板との間において前記シール材で囲まれた領域内に保持された負の誘電異方性を備えた液晶層と、
を有し、
前記画素電極の端部と平面視で重なる部分には、前記第1配向膜および第2配向膜のうちの一方の配向膜の膜厚を当該配向膜の他の領域の膜厚より薄くする凹部が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項2】
前記凹部は、前記第1基板側において前記第1配向膜の膜厚を当該第1配向膜の他の領域の膜厚より薄くしていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
【請求項3】
前記凹部は、前記第2基板側において前記第2配向膜の膜厚を当該第2配向膜の他の領域の膜厚より薄くしていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
【請求項4】
前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の全体が除去されてなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項5】
前記凹部は、前記配向膜の厚さ方向の一部が除去されてなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項6】
前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の相対向する2つの辺に沿って延在する端部に対して平面視に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項7】
前記凹部は、少なくとも、前記画素電極の対角に位置する2つの角に沿って延在する端部に対して平面視で重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項8】
前記凹部は、複数の前記画素電極の全てに設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項9】
前記凹部は、複数の前記画素電極のうちの一部に設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項10】
前記第1配向膜および前記第2配向膜はいずれも、斜方蒸着された無機配向膜からなることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項11】
請求項1乃至10の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項12】
前記液晶装置に供給される光を出射する光源部と、
前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、
を有していることを特徴とする請求項11に記載の電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2013−104990(P2013−104990A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−248283(P2011−248283)
【出願日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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