(57)【要約】【課題】より容易な方法で液晶層に発生する電荷の偏りを解消できる液晶表示装置及び投射型表示装置を提供すること。【解決手段】液晶層１３を挟持する素子基板１１及び対向基板１２を備え、素子基板１１が、液晶層１３を構成する液晶分子を駆動する画素電極２１と、画素電極２１上に形成された第１誘電体層３３と、を備え、対向基板１２が、液晶層１３を構成する液晶分子を駆動する共通電極４３と、共通電極４３上に形成された第２誘電体層４４と、を備え、第１誘電体層３３の密度が、第２誘電体層４４の密度よりも低い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持する第１及び第２基板を備える液晶表示装置であって、
前記第１基板が、前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する反射電極と、前記反射電極上に形成された第１誘電体層と、を備え、
前記第２基板が、前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する透過電極と、前記透過電極上に形成された第２誘電体層と、を備え、
前記第１誘電体層の密度が、前記第２誘電体層の密度よりも低いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１誘電体層が、斜方蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１誘電体層が、ゾルゲル法によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２誘電体層が、斜方蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２誘電体層が、ゾルゲル法によって形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層が、負の誘電率異方性を呈する液晶分子によって構成されていることを特徴とする請求項２または４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタの光変調手段として液晶表示装置が用いられている。この液晶表示装置には、バックライトからの光を変調して透過光として出射させる透過型と、入射した光を変調して反射光として出射させる反射型と、がある。反射型の液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板を備えており、一方の基板には、射した光を反射させる反射電極が形成されており、他方の基板には、入射した光を透過させる透過電極が形成されている。
【０００３】
このような反射型の液晶表示装置では、一対の基板それぞれに設けられた電極を形成する材料が異なっており、材料の仕事関数の差異に起因して液晶層に電荷の偏りが発生することがある。そして、電荷の偏りによってフリッカーや焼き付きが発生し、液晶表示装置の表示品位が損なわれることがある。そこで、例えば電極上に存在する水酸基の密度の非対称性を脱水素処理することによって液晶層に電荷の偏りが発生することを防止することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０９６９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９７９５号公報
【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、上記従来の液晶表示装置においても、より容易な方法で液晶層に発生する電荷の偏りを解消することが求められている。
したがって、本発明は、より容易な方法で液晶層に発生する電荷の偏りを解消できる液晶表示装置及び投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟持する第１及び第２基板を備える液晶表示装置であって、前記第１基板が、前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する反射電極と、前記反射電極上に形成された第１誘電体層と、を備え、前記第２基板が、前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する透過電極と、前記透過電極上に形成された第２誘電体層と、を備え、前記第１誘電体層の密度が、前記第２誘電体層の密度よりも低いことを特徴とする。
【０００７】
この発明では、反射電極上に形成される第１誘電体層の密度を透過電極上に形成される第２誘電体層の密度よりも低くし、第１及び第２誘電体層で密度を異ならせることにより、反射電極と透過電極とで材料が異なることに起因して液晶層に発生する電荷の偏りを抑制できる。したがって、より容易な方法で液晶層に発生する電荷の偏りを解消できる。
【０００８】
また、本発明における液晶表示装置は、前記第１誘電体層が、斜方蒸着によって形成されていることが好ましい。
この発明では、斜方蒸着の蒸着角度などを変更することで、より容易に第１誘電体層の密度を調整できる。
【０００９】
また、本発明における液晶表示装置は、前記第１誘電体層が、ゾルゲル法によって形成されていることが好ましい。
この発明では、溶液の有機添加物濃度などを変更することで、より容易に第１誘電体層の密度を調整できる。
【００１０】
また、本発明における液晶表示装置は、前記第２誘電体層が、斜方蒸着によって形成されていることが好ましい。
この発明では、斜方蒸着の蒸着角度などを変更することで、より容易に第２誘電体層の密度を第１誘電体層の密度よりも高くできる。
【００１１】
また、本発明における液晶表示装置は、前記第２誘電体層が、ゾルゲル法によって形成されていることが好ましい。
この発明では、溶液の有機添加物濃度などを変更することで、より容易に第２誘電体層の密度を第１誘電体層の密度よりも高くできる。
【００１２】
また、本発明における液晶表示装置は、前記液晶層が、負の誘電率異方性を呈する液晶分子によって構成されていることが好ましい。
この発明では、ＶＡ(Vertical Alignment)モードで駆動する液晶分子で液晶層を構成することで、液晶表示装置を正面視したときに良好なコントラストが得られる。
【００１３】
また、本発明における投射型表示装置は、上記記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、第１誘電体層の密度を第２誘電体層の密度よりも低くすることで、より容易に液晶層に発生する電荷の偏りを解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態における液晶表示装置を示す概略平面図である。
【図２】図１の等価回路図である。
【図３】画素領域を示す断面図である。
【図４】図１の液晶表示装置を備える投射型表示装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
以下、本発明における液晶表示装置の第１の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１６】
〔液晶表示装置〕
本実施形態における液晶表示装置１は、例えば後述するプロジェクタ（投射型表示装置）１００において光変調手段として用いられる液晶表示装置であって、図１に示すように、素子基板（第１基板）１１及び対向基板（第２基板）１２と、素子基板１１及び対向基板１２の間に挟持された液晶層１３と、を備えている。また、液晶表示装置１は、素子基板１１及び対向基板１２が対向する対向領域の外周部に設けられた枠状のシール材１４によって素子基板１１と対向基板１２とを貼り合わせている。そして、液晶表示装置１におけるシール材の内側に、画像表示領域が形成されている。
【００１７】
液晶表示装置１の画像表示領域には、図２に示すように、複数の画素領域がマトリクス状に配置されている。この画素領域それぞれには、画素電極（反射電極）２１及び後述する共通電極（透明電極）４３と、画素電極２１をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子２２と、が形成されている。また、画像表示領域には、複数のデータ線２３及び走査線２４が格子状に配置されている。
【００１８】
ＴＦＴ素子２２は、ソースがデータ線２３に接続され、ゲートが走査線２４に接続されると共に、ドレインが画素電極２１に接続されている。
データ線２３は、図示しないデータ線駆動回路から画像信号Ｓ１〜Ｓｎが画素領域それぞれに供給される構成となっている。また、走査線２４は、図示しない走査線駆動回路から走査信号Ｇ１〜Ｇｍがサブ画素領域それぞれに供給される構成となっている。なお、画素電極２１に書き込まれた画像信号Ｓ１〜Ｓｎのリークを防止するため、画素電極２１と並列に保持容量２５が設けられている。また、液晶表示装置１には、データ線駆動回路及び走査線駆動回路と液晶表示装置１の外部とを接続するための端子（図示略）が形成されている。
【００１９】
次に、液晶表示装置１の詳細な構成について説明する。
素子基板１１は、図３に示すように、基板本体３１と、基板本体３１の内側（液晶層１３側）の表面に形成された素子形成層３２と、素子形成層３２上に形成された画素電極２１と、画素電極２１上に形成された第１誘電体層３３と、第１誘電体層３３の液晶層１３側に形成された配向膜３４と、を備えている。
素子形成層３２は、絶縁膜や半導体膜、導体膜を適宜積層した構成となっており、データ線２３及び走査線２４やＴＦＴ素子２２を構成し、複数の画素領域それぞれに形成された画素電極２１を個別に駆動可能となっている。
画素電極２１は、例えばＡｌなど反射膜としても機能する導電材料で形成されている。    
【００２０】
第１誘電体層３３は、例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）や窒化珪素（ＳｉＮｘ）で形成されており、斜方蒸着によって画素電極２１を覆うように形成されている。また、第１誘電体層３３を構成する酸化珪素のカラムは、素子基板１１の基板面の法線方向に対して例えば４５度傾けられている。そのため、第１誘電体層３３は、例えばプラズマＣＶＤ法によって第１誘電体層３３を形成する場合と比較して、カラム間に空気が入り込むことによって密度が低くなる。なお、第１誘電体層３３の密度の調整は、カラムの傾斜角度や低屈折率層３５の蒸着速度、蒸着圧力などによって行われる。一般的に、傾斜角度を大きくすること、蒸着速度を遅くすること、及び蒸着圧力を高くすること、によって第１誘電体層３３の密度を低くすることができる。ここで、第１誘電体層３３の密度は、１．９ｇ／ｃｍ３となっている。
【００２１】
第１誘電体層３３は、素子基板１１の基板面の法線方向に対して傾斜した二軸性光学異方性を有する。なお、第１誘電体層３３の遅相軸は、カラムの傾斜方向や密度に応じて、カラムの傾斜方向に対して直交する方向またはカラムの傾斜方向と平行な方向となる。
配向膜３４は、例えばＳｉＯ２で形成されており、斜方蒸着によって第１誘電体層３３上に形成されている。
【００２２】
一方、対向基板１２は、例えばガラスや石英などの透光性材料からなる基板本体（基体）４１と、基板本体４１の内側の表面に形成された遮光膜４２と、遮光膜４２上に形成された共通電極４３と、共通電極４３上に形成された第２誘電体層４４と、第２誘電体層４４の液晶層１３側に形成された配向膜４５と、を備えている。
遮光膜４２は、例えば黒色樹脂で構成され、基板本体４１の表面において平面視で画素領域の縁部と重なる領域に形成されており、画素領域を縁取っている。
【００２３】
共通電極４３は、例えばＩＴＯやＩＺＯなど透光性の導電材料で形成されている。この共通電極４３は、複数の画素領域全体にわたって共通する電極となっている。
第２誘電体層４４は、例えば酸化珪素や窒化珪素など第１誘電体層３３と同一の材料で形成されており、例えばプラズマＣＶＤ法によって共通電極４３及び遮光膜４２を覆うように形成されている。ここで、第２誘電体層４４の密度は、２．３ｇ／ｃｍ３となっている。
配向膜４５は、配向膜３４と同様に、例えばＳｉＯ２で形成されており、斜方蒸着によって共通電極４３上に形成されている。
【００２４】
液晶層１３は、屈折率異方性Δｎが例えば０．１である負の誘電率異方性を有する液晶によって形成されている。ここで、素子基板１１及び対向基板１２のそれぞれに設けられた配向膜３４、４５には、斜方蒸着によって形成されることで、素子基板１１及び対向基板１２それぞれの法線方向から液晶分子を所定角度傾斜させるプレチルトが付与されている。本実施形態では、素子基板１１と対向基板１２との間でプレチルトの方位角方向は反平行（アンチパラレル）状態となるよう設定されている。そのため、この液晶分子は、電圧を印加していない初期配向状態においてツイスト角がほぼ０度に設定されている。
【００２５】
ここで、第１誘電体層３３の密度を第２誘電体層４４の密度よりも低くした場合（実施例）と密度を同等とした場合（比較例）とのそれぞれにおける共通電位のシフト量を、表１に示す。実施例では、第１誘電体層３３を斜方蒸着によって形成することによって、第１誘電体層３３の密度を第２誘電体層４４の密度よりも低くしており、比較例では、第１誘電体層３３を第２誘電体層４４と同様に例えばプラズマＣＶＤ法によって形成することによって、第１誘電体層３３の密度を第２誘電体層４４の密度と同等にしている。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１からも分かるように、第１誘電体層３３の密度を調整することによって共通電位のシフト量が低減し、フリッカーや焼き付きの発生を抑制して液晶表示装置１の表示品位が損なわれることが抑制される。ここで、共通電位のシフト量の符号が逆転していることから、第１誘電体層３３の密度を調整することによって共通電位のシフト量を０としてフリッカーや焼き付きの発生を抑制できることが分かる。
【００２８】
〔投射型表示装置〕
そして、上述した液晶表示装置１は、例えば図４に示すようなプロジェクタ１００の光変調手段として用いられる。このプロジェクタ１００は、図４に示すように、光源１０１と、ダイクロイックミラー１０２、１０３と、本発明の液晶表示装置１からなる赤色光用光変調手段１０４、緑色光用光変調手段１０５及び青色光用光変調手段１０６と、導光手段１０７と、反射ミラー１１０〜１１２と、クロスダイクロイックプリズム１１３と、投射レンズ１１４とを備えている。そして、プロジェクタ１００から出射したカラー画像光は、スクリーン１１５上に投影される。
【００２９】
光源１０１は、メタルハライドなどのランプ１０１ａと、ランプ１０１ａの光を反射するリフレクタ１０１ｂとを備えている。
ダイクロイックミラー１０２は、光源１０１からの白色光に含まれる赤色光を透過させると共に、緑色光と青色光と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１０３は、ダイクロイックミラー１０２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。
【００３０】
赤色光用光変調手段１０４は、ダイクロイックミラー１０２を透過した赤色光が入射され、入射した赤色光を所定の画像信号に基づいて変調する構成となっている。また、緑色光用光変調手段１０５は、ダイクロイックミラー１０３で反射された緑色光が入射され、入射した緑色光を所定の画像信号に基づいて変調する構成となっている。そして、青色光用光変調手段１０６は、ダイクロイックミラー１０３を透過した青色光が入射され、入射した青色光を所定の画像信号に基づいて変調する構成となっている。
【００３１】
導光手段１０７は、入射レンズ１０７ａとリレーレンズ１０７ｂと出射レンズ１０７ｃとによって構成されており、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。
反射ミラー１１０は、ダイクロイックミラー１０２を透過した赤色光を赤色光用光変調手段１０４に向けて反射する構成となっている。また、反射ミラー１１１は、ダイクロイックミラー１０３及び入射レンズ１０７ａを透過した青色光をリレーレンズ１０７ｂに向けて反射する構成となっている。また、反射ミラー１１２は、リレーレンズ１０７ｂを出射した青色光を出射レンズ１０７ｃに向けて反射する構成となっている。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム１１３は、４つの直角プリズムを貼り合わせることによって構成されており、その界面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これら誘電体多層膜により３つの色の光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。
投射レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１３によって合成されたカラー画像を拡大してスクリーン１１５上に投影する構成となっている。
【００３３】
以上のような構成の液晶表示装置１及びプロジェクタ１００によれば、第１誘電体層３３の密度を第２誘電体層４４の密度よりも低くすることで、より容易な方法で液晶層１３に発生する電荷の偏りを解消できる。
ここで、斜方蒸着によって第１誘電体層３３を形成しているため、蒸着角度などを変更することによって、より容易に第１誘電体層３３の密度を調整できる。
【００３４】
［第２の実施形態］
以下、本発明における液晶表示装置の第２の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と対向基板の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
本実施形態における液晶表示装置２００の対向基板２０１では、図５に示すように、第２誘電体層２０２が斜方蒸着によって形成されている。
第２誘電体層２０２を構成するカラムにおける対向基板２０１の基板面の法線方向に対する傾斜角は、第１誘電体層３３を構成するカラムの傾斜角よりも小さくなっている。そのため、第２誘電体層２０２の密度は、第１誘電体層３３の密度よりも高くなっている。なお、第２誘電体層２０２における複屈折と第２誘電体層２０２の層厚との積であるリタデーション量Δｎｄは、第１誘電体層３３のリタデーション量Δｎｄよりも小さくなっている。
【００３６】
以上のような構成の液晶表示装置２００においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、第２誘電体層２０２を斜方蒸着で形成しているため、蒸着角度などを変更することによって、より容易に第２誘電体層２０２の密度を調整できる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１誘電体層または第２誘電体層は、斜方蒸着によって形成されているが、ゾルゲル法など、他の方法を用いてもよく、ゾルゲル法によって誘電体層を形成した後にイオンビームを照射することによって形成してもよい。ゾルゲル法を用いても、斜方蒸着によって誘電体層を形成する場合と同様に、誘電体層の密度を容易に変更できる。
液晶層は、ＶＡ方式で駆動する液晶分子によって構成されているが、液晶表示装置が第１基板に反射電極を形成すると共に第２基板に透明電極を形成する構成であれば、例えばＮＴ(Twisted Nematic)方式で駆動する液晶分子など、他の方式で駆動する液晶分子によって構成されてもよい。
液晶表示装置は、反射型の液晶表示装置に限らず、半透過反射型の液晶表示装置であってもよい。
【００３８】
液晶表示装置は、プロジェクタのような投射型の表示装置に限らず、例えば携帯電話機など直視型の表示装置に用いられてもよい。したがって、液晶表示装置を備える電子機器としては、プロジェクタなどの投射型表示装置に限らず、携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末機）、ハンディターミナル、電子ブック、ノート型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末など、種々の電子機器であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１，２００  液晶表示装置、１１  素子基板（第１基板）、１２，２０１  対向基板（第２基板）、１３  液晶層、２１  画素電極（反射電極）、３３  第１誘電体層、４３  共通電極（透明電極）、４４，２０２  第２誘電体層、１００  プロジェクタ（投射型表示装置）、１０４  赤色光用光変調手段（液晶表示装置）、１０５  緑色光用光変調手段（液晶表示装置）、１０６  青色光用光変調手段（液晶表示装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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