(57)【要約】【課題】液晶５０が劣化するまでの時間を延長して、信頼性を向上させることが可能な液晶装置を提供する。【解決手段】一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０間に配置された液晶５０と、液晶５０の周囲に配置されたシール５２とを有する液晶装置であって、前記シール５２の内周縁の内側には、対向基板２０に凹部６２を設けることにより液晶貯留部６０が形成されている。その液晶貯留部６０は、遮光膜２３と重なる位置に形成されている。【選択図】図６
2007139926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶と、前記液晶の周囲に配置されたシールとを有する液晶装置であって、
前記シールの内周縁の内側には、前記基板に凹部を設けることにより液晶貯留部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記液晶貯留部が、前記シールで囲まれた領域の周縁部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記液晶貯留部が、前記シールで囲まれた領域の周縁部の見切り部に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記液晶装置は、画素電極が形成された画素領域を有し、
前記液晶貯留部が、前記画素領域の周辺領域に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記液晶貯留部は、前記基板に設けられた遮光膜と重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記凹部の側面は、前記基板の法線と交差する傾斜面であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記凹部は、溝状に延設され、
前記凹部の延設方向に対して垂直な面による前記凹部の断面が、略三角形状になっていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記基板には、前記液晶を撹拌する撹拌装置が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記撹拌装置は、圧電素子であることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記液晶の劣化状態を判定し、判定結果に基づいて前記撹拌装置の運転状態を制御する劣化判定装置を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の液晶装置。
【請求項１１】
前記劣化判定装置は、フリッカの発生を検出することで前記液晶の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１０に記載の液晶装置。
【請求項１２】
前記劣化判定装置は、画像表示フレームより長い周期のフレームで前記液晶の駆動信号を出力することを特徴とする請求項１１に記載の液晶装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置およびプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投射型表示装置が広く利用されている。プロジェクタは、光源光を異なる色光に分離し、分離された色光を変調して各色の画像光を生成し、各色の画像光を合成してカラー画像を生成し、そのカラー画像をスクリーンに向かって拡大投射するものである。このプロジェクタは、分離された色光を変調して各色の画像光を生成するための光変調装置を備えている。
【０００３】
その光変調装置として、液晶装置を備えた液晶ライトバルブが採用されている。その液晶装置は、一対の基板間の周縁部にシールが配設され、シールで囲まれた領域に液晶が封止されたものである。その一対の基板の内側には、液晶に電圧を印加する電極が形成されている。その一対の電極の間に電圧を印加して液晶を駆動することにより、画素ごとに入射光の透過率を変調することが可能になる。これにより、各色の画像光を生成しうるようになっている。
【特許文献１】特開平６−８２７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したプロジェクタでは、スクリーンに拡大投射される画像光の輝度を確保するため、光源から強い光を照射する必要がある。その光が長時間にわたって液晶装置の光変調領域に入射すると、強い光や熱により液晶の分解や重合が発生して液晶が劣化する。これにより、液晶装置の光変調特性が変化して、プロジェクタの信頼性を低下させることになる。
【０００５】
なお特許文献１には、一旦液晶の注入を行った後、パネルを加熱して強制的に液晶材へ不純物を移し、一方の注入孔から新しい液晶を補給しつつ、他方の注入孔から汚れた液晶を排出することによって、パネル内に存在する不純物を除去する技術が提案されている。しかしながら、特許文献１の技術では、プロジェクタの使用に伴う液晶の劣化に対応することができない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、液晶が劣化するまでの時間を延長して信頼性を向上させることが可能な、液晶装置およびプロジェクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、一対の基板と、前記一対の基板間に配置された液晶と、前記液晶の周囲に配置されたシールとを有する液晶装置であって、前記シールの内周縁の内側には、前記基板に凹部を設けることにより液晶貯留部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。そして、光変調領域において強い光や熱を受けた液晶と、液晶貯留部に充填された液晶とが、熱対流や振動等によって入れ替わることにより、液晶の受光量および受熱量を分散させることが可能になる。したがって、液晶全体が劣化するまでの時間を延長することができる。
【０００８】
また前記液晶貯留部が、前記シールで囲まれた領域の周縁部に形成されていることが望ましい。
特に前記液晶貯留部が、前記シールで囲まれた領域の周縁部の見切り部に形成されていることが望ましい。
シールで囲まれた領域の周縁部には、光変調に使用されない広幅の見切り部が存在する。そこで、当該部分に液晶貯留部を形成することにより、液晶貯留部の容積を確保することが可能になり、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。
【０００９】
また前記液晶装置は、画素電極が形成された画素領域を有し、前記液晶貯留部が、前記画素領域の周辺領域に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。そして、光変調領域に配置された液晶と液晶貯留部に充填された液晶とが入れ替わることにより、液晶全体が劣化するまでの時間を延長することができる。
【００１０】
また液晶貯留部は、前記基板に設けられた遮光膜と重なる位置に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶貯留部に配置された液晶の配向乱れ（ディスクリネーション）による光漏れを防止しつつ、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。
【００１１】
また前記凹部の側面は、前記基板の法線と交差する傾斜面であることが望ましい。また前記凹部は、溝状に延設され、前記凹部の延設方向に対して垂直な面による前記凹部の断面が、略三角形状になっていることが望ましい。
これらの構成によれば、凹部に形成される機能膜のステップカバレッジを向上させることができる。また液晶貯留部における液晶の配向乱れを低減することが可能になり、光漏れを抑制することができる。
【００１２】
また前記基板には、前記液晶を撹拌する撹拌装置が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、光変調領域において強い光や熱を受けた液晶と、液晶貯留部に充填された液晶との入れ替えを促進させることができる。したがって、液晶の受光量および受熱量を分散させることが可能になり、液晶全体が劣化するまでの時間を延長することができる。
【００１３】
また前記撹拌装置は、圧電素子であることが望ましい。
この構成によれば、高精度な撹拌装置を簡単に形成することができる。
【００１４】
また前記液晶の劣化状態を判定し、判定結果に基づいて前記撹拌装置の運転状態を制御する劣化判定装置を有することが望ましい。
この構成によれば、液晶の劣化状態に応じて、撹拌装置を効率的に運転することができる。
【００１５】
また前記劣化判定装置は、フリッカの発生を検出することで前記液晶の劣化状態を判定することが望ましい。
液晶が劣化すると、電圧の保持率が下がり、フリッカ（画像のちらつき）が出やすくなる。そこでフリッカの発生を検出することにより、液晶の劣化状態を判定することができる。
また前記劣化判定装置は、画像表示フレームより長い周期のフレームで前記液晶の駆動信号を出力することが望ましい。
この構成によれば、通常の画像表示においてフリッカが発生する前に、フリッカの発生を検出することができる。
【００１６】
一方、本発明に係るプロジェクタは、上述した液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、液晶が劣化するまでの時間を延長することが可能な液晶装置を備えているので、光変調特性の変化を抑制することが可能になり、プロジェクタの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。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、各部材の縮尺を適宜変更している。本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。
【００１８】
（プロジェクタ）
まず、プロジェクタにつき図１を用いて説明する。図１は、プロジェクタの概略構成図である。
【００１９】
光源８１０は、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等からなる光源ランプ８１１と、光源ランプ８１１から出射された放射光を略平行な光線束として出射する凹面鏡８１２とを備えている。光源８１０の下流側には、略矩形状の小レンズをマトリクス状に配置してなる第１レンズアレイ８３２および第２レンズアレイ８３４が設けられている。第１レンズアレイ８３２は、光源８１０から入射した平行な光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第２レンズアレイ８３４の近傍で結像させるものである。第２レンズアレイ８３４は、第１レンズアレイから入射した各部分光束の中心軸が、光変調装置８２２，８２３，８２４に対して垂直に入射するように揃える機能を有している。第２レンズアレイ８３４の下流側には、入射された光束を１種類の直線偏光（例えば、ｓ偏光またはｐ偏光）に変換して出射させる偏光変換装置８３６が設けられている。
【００２０】
偏光変換装置８３６からの出射光は、ダイクロイックミラー８１３に入射する。ダイクロイックミラー８１３は、光源ランプ８１１の白色光に含まれる緑色光および青色光を反射するとともに、赤色光を透過させる機能を有している。ダイクロイックミラー８１３を透過した赤色光は、反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調装置８２２に入射する。一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光および青色光は、ダイクロイックミラー８１４に入射する。ダイクロイックミラー８１４は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。ダイクロイックミラー８１４で反射された緑色光は、緑色光用光変調装置８２３に入射する。一方、ダイクロイックミラー８１４を透過した青色光は、導光手段８２１を介して、青色光用光変調装置８２４に入射する。導光手段８２１は、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなり、長い光路による青色光の損失を防止する機能を有している。
【００２１】
各光変調装置８２２，８２３，８２４として、画素ごとに入射光の透過率を変調する液晶装置１００と、液晶装置を挟持する偏光板および位相差板とを備えた、液晶ライトバルブが採用されている。この液晶ライトバルブにより、各色の画像光が生成されるようになっている。なお液晶装置１００の詳細な構成については後述する。
【００２２】
各光変調装置８２２，８２３，８２４から出射された各色の画像光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、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。これらの誘電体多層膜により各色の画像光が合成されて、カラー画像光が生成される。
生成されたカラー画像光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に拡大投射される。これにより、スクリーン８２７上にカラー画像が表示されるようになっている。
【００２３】
（液晶装置）
次に、上述した光変調装置を構成する液晶装置について説明する。
図２（ａ）は液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う側面断面図である。この液晶装置１００は、一対の基板１０，２０と、一対の基板間の光変調領域１０ａに配置された液晶５０と、液晶の周囲に配置され一対の基板１０，２０を固着するシール５２とを備えたものである。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板（以下「素子基板」という。）１０と、対向基板２０とを備えている。この一対の基板１０，２０を貼り合わせるため、一対の基板１０，２０の間の周縁部に、シール５２が配置されている。このシール５２は、エポキシなどの熱硬化性樹脂やアクリルなどの紫外線硬化性樹脂等で構成されている。シール５２を配置するには、まずスクリーンによる印刷やディスペンサによる描画等の方法で、液状のシールを一方の基板に塗布する。次に他方の基板を重ね合わせ、加熱や紫外線照射等によりシールを硬化させることにより、両基板を貼り合わせる。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、素子基板１０におけるシール５２の外側の周辺回路領域には、データ信号駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２が素子基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査信号駆動回路１０４が形成されている。また対向基板２０の角部には、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
【００２６】
また、一対の基板１０，２０の間におけるシール５２で囲まれた領域に、液晶５０が封入されている。この液晶５０を封入するには、シール５２で囲まれた領域を真空引きし、予めシール５２の一部に設けておいた注入口から液晶５０を注入すればよい。また、液状のシールを一方の基板の全周に塗布し、シールで囲まれた領域に液晶を塗布した後に、他方の基板を重ね合わせてシールを硬化させてもよい。
そして、シール５２で囲まれた領域内に、光変調領域１０ａが形成されている。この光変調領域１０ａの詳細な構成について以下に述べる。
【００２７】
（等価回路）
図３は、液晶装置の等価回路図である。透過型液晶装置の光変調領域には、複数の画素電極９がマトリクス状に形成されている。各画素電極９の周囲には、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。このＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給してもよい。
【００２８】
また、ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００２９】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量１７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００３０】
（平面構造）
図４は、液晶装置における光変調領域の平面構造の説明図である。光変調領域における素子基板上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（破線９ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。また、画素電極９の縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。なお、上述した画素電極９の形成領域が画素領域であり、マトリクス状に配置された画素領域ごとに光変調を行うことが可能な構造になっている。
【００３１】
ＴＦＴ素子３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層１ａを中心として形成されている。半導体層１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール５を介して、データ線６ａが電気的に接続されている。また、半導体層１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール８を介して、画素電極９が電気的に接続されている。一方、半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分には、チャネル領域１ａ’が形成されている。なお走査線３ａは、チャネル領域１ａ’との対向部分においてゲート電極として機能する。
【００３２】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａとの交点からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とによって構成されている。また、図４中に右上がりの斜線で示した領域には、第１遮光膜１１ａが形成されている。そして、容量線３ｂの突出部と第１遮光膜１１ａとがコンタクトホール１３を介して電気的に接続され、後述する蓄積容量が形成されている。
【００３３】
（断面構造）
図５は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図４のＡ−Ａ’線における側面断面図である。図５に示すように、液晶装置１００は、素子基板１０および対向基板２０と、これらの間に挟持された液晶５０とを主体として構成されている。
【００３４】
素子基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。その基板本体１０Ａの内面には、後述する第１遮光膜１１ａおよび第１層間絶縁膜１２が形成されている。そして、第１層間絶縁膜１２の表面に半導体層１ａが形成され、この半導体層１ａを中心としてＴＦＴ素子３０が形成されている。半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分にはチャネル領域１ａ’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。なお、このＴＦＴ素子３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しているため、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域１ｄ，１ｅと、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）１ｂ，１ｃとが形成されている。
【００３５】
半導体層１ａの表面には、ゲート絶縁膜２が形成されている。そして、ゲート絶縁膜２の表面に走査線３ａが形成されて、その一部がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜２および走査線３ａの表面に第２層間絶縁膜４が形成され、その第２層間絶縁膜４の表面にデータ線６ａが形成されている。そのデータ線６ａは、第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール５を介して、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄと電気的に接続されている。さらに、第２層間絶縁膜４およびデータ線６ａの表面に第３層間絶縁膜７が形成され、その第３層間絶縁膜７の表面に画素電極９が形成されている。その画素電極９は、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール８を介して、半導体層１ａの高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されている。一方、画素電極９を覆うように、ポリイミド等からなる配向膜１６が形成されている。配向膜１６の表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶の配向を規制しうるようになっている。
【００３６】
なお、上述した半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆが形成され、その第１蓄積容量電極１ｆの表面に、上述したゲート絶縁膜２を延設して誘電体膜が形成されている。さらにその誘電体膜の表面に、上述した容量線３ｂが配置されている。これにより、上述した蓄積容量１７が構成されている。
【００３７】
またＴＦＴ素子３０の形成領域に対応して、基板本体１０Ａの内面に第１遮光膜１１ａが形成されている。第１遮光膜１１ａは、液晶装置１００に入射した光が半導体層１ａ等に侵入することを防止するものである。なお第１遮光膜１１ａは、第１層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１３を介して、容量線３ｂと電気的に接続されている。これにより、第１遮光膜１１ａは第３蓄積容量電極として機能し、第１層間絶縁膜１２を誘電体膜として、第１蓄積容量電極１ｆとの間に新たな蓄積容量が形成されている。
【００３８】
一方、対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを備えている。その基板本体２０Ａの内面には、後述する第２遮光膜２３が形成されている。また、基板本体２０Ａおよび第２遮光膜２３の表面には、ほぼ全面にわたってＩＴＯ等の導電体からなる共通電極２１が形成されている。さらに、共通電極２１の表面には、ポリイミド等からなる配向膜２２が形成されている。配向膜２２の表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶の配向を規制しうるようになっている。
【００３９】
そして、素子基板１０と対向基板２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶５０が挟持されている。この液晶５０は、正の誘電率異方性を示すものであり、非選択電圧印加時には基板と略水平に配向し、選択電圧印加時には基板と略垂直に配向する。そして、素子基板１０の配向膜１６による配向規制方向と、対向基板２０の配向膜２２による配向規制方向とを、約９０°で交差させることにより、液晶装置１００はＴＮ（Twisted Nematic）モードで動作するようになっている。なお液晶装置１００の動作モードとして、ＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードやＥＣＢ（Electrically-Controlled Birefringence）モード等を採用することも可能である。
【００４０】
（液晶貯留部）
図６（ａ）は図２のＰ部の拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線における側面断面図である。図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る液晶装置では、シール５２の内周縁の内側において、対向基板２０の内面に凹部６２を形成することにより、液晶貯留部６０が形成されている。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、シール５２で囲まれた領域の周縁部には、光変調に使用されない見切り部５３が形成されている。この見切り部５３は、シール５２と光変調領域１０ａとの間に、広幅に形成されている。そして図６（ｂ）に示すように、その見切り部５３における対向基板２０上に、溝状の凹部６２が形成されている。この凹部６２は、ガラス材料等からなる基板本体をフッ酸等でハーフエッチングすることによって形成されている。一般に対向基板２０の厚さは１ｍｍ程度であるから、凹部６２の深さを数１００μｍ程度に形成することができる。
【００４２】
凹部６２の形成領域では、画素電極９が形成された画素領域１９に比べて、液晶５０の層厚が大きくなる。一般に画素領域１９の液晶層厚が数μｍ程度であるのに対して、凹部６２の形成領域の液晶層厚を数１００μｍ程度に形成することができる。これにより、凹部６２の形成領域における対向基板２０の表面に、液晶貯留部６０が形成されている。この液晶貯留部６０に充填される液晶の体積は、画素領域１９に配置される液晶の体積の１０倍程度とすることも可能である。特に、広幅の見切り部５３に凹部６２を形成することにより、液晶貯留部６０の容積を確保することが可能になり、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。
【００４３】
図６（ａ）に戻り、シール５２の内周縁の内側には、第２遮光膜２３が形成されている。一般に、画素電極の非形成領域では、選択電圧印加時に液晶が配向制御されないので、光漏れが発生することになる。この光漏れを防止するため、第２遮光膜は、画素電極の非形成領域に形成されている。具体的には、上述した見切り部５３に加えて、マトリクス状に配置された画素領域１９の周辺領域５４に形成されている。これにより、第２遮光膜２３は格子状に形成されている。
【００４４】
そして図６（ｂ）に示すように、その第２遮光膜２３と重なる対向基板２０上の位置に溝状の凹部６２が延設されている。具体的には、上述した見切り部５３に加えて、画素領域１９の周辺領域５４にも凹部６２が形成され、各凹部６２の内面に第２遮光膜２３が形成されている。そして、対向基板２０の各凹部６２の形成領域に、液晶貯留部６０が形成されている。このように、第２遮光膜２３と重なる位置に液晶貯留部６０を形成したので、液晶貯留部６０に配置された液晶の配向乱れによる光漏れを防止しつつ、液晶装置に封入される液晶量を増加させることができる。
【００４５】
なお対向基板２０に代えて、または対向基板２０とともに、素子基板１０上に凹部を形成することも可能である。ただし、図４に示すように、素子基板における画素電極９の周辺領域は、ＴＦＴ素子３０や各種配線が形成されて複雑な構造になっている。そのため、凹部の形成には困難な設計を伴うことになる。これに対して、対向基板２０は構造が単純であり、困難な設計を伴うことなく凹部を形成することができる。
【００４６】
図７は、図６（ｂ）のＱ部の拡大図である。図７（ａ）に示すように、凹部６２の延設方向に対して垂直な面による凹部６２の断面は、略台形状となっている。そして、凹部６２の内面に第２遮光膜２３、共通電極２１および配向膜２２が順に積層形成されて、液晶貯留部６０が略台形状に形成されている。
【００４７】
凹部６２の断面が略台形状になっているので、凹部６２の側面６３は、対向基板２０の法線と交差する傾斜面となっている。そのため、凹部６２の側面６３と基板本体の表面とのなす角度θが鈍角になっている。これにより、共通電極２１の成膜時におけるステップカバレッジを向上させることが可能になり、凹部６２の角部における共通電極２１の断線を防止することができる。
【００４８】
また、共通電極２１により液晶に電界を印加すると、液晶分子は共通電極２１に対して略垂直に配向する。すなわち、画素領域に配置された液晶分子５７は、対向基板２０に対して略垂直に配向し、液晶貯留部６０の側面上に配置された液晶分子５８は、対向基板２０に対して略平行に配向する。これにより、液晶貯留部６０の形成領域において、液晶の配向乱れ（ディスクリネーション）による光漏れが発生するおそれがある。これに対して、液晶貯留部６０の側面を傾斜面とした場合の液晶分子５８の配向状態は、液晶貯留部６０の側面を垂直面とした場合の液晶分子５８の配向状態に比べて、液晶分子５７の配向状態に近くなる。したがって、液晶貯留部６０の側面を傾斜面とすることにより、液晶貯留部６０における液晶の配向乱れを低減することが可能になり、光漏れを抑制することができる。
【００４９】
なお、図７（ａ）に示すように断面が略台形状の凹部６２に代えて、図７（ｂ）に示すように断面が略三角形状の凹部６２を形成してもよい。この場合にも、凹部６２の側面６３は、対向基板２０の法線と交差する傾斜面となる。しかも、凹部６２の側面６３と基板本体の表面とのなす角度θは、断面が略台形状の凹部の場合より大きくなる。そのため、断面が略三角形状の凹部６２を形成することにより、共通電極２１の成膜時におけるステップカバレッジを向上させることが可能になり、凹部６２の角部における共通電極２１の断線を防止することができる。また液晶貯留部６０における液晶の配向乱れを低減して、光漏れを抑制することができる。ただし、断面が略台形状の凹部を形成した方が、液晶貯留部６０の容積は大きくなる。なお凹部の断面形状は、略台形状および略三角形状に限られず、それ以外の形状（例えば半円形状等）であってもよい。また、異なる断面形状の凹部を混在させてもよい。
【００５０】
なお、上述したように液晶貯留部６０の側面６３を傾斜面としても、光漏れを完全に阻止することは困難である。そこで、第２遮光膜２３の形成領域の内側に液晶貯留部６０を配置することが望ましい。具体的には、第２遮光膜２３の幅Ｗ１より、液晶貯留部６０の幅Ｗ２を小さく形成すればよい。これにより、液晶貯留部６０およびその近傍における光漏れを防止することが可能になり、画像のコントラストを向上させることができる。
【００５１】
ところで、図１に示すプロジェクタ８００では、スクリーン８２７に拡大投射される画像光の輝度を確保するため、光源８１０から強い光を照射する必要がある。その強い光が長時間にわたって液晶装置１００に入射すると、液晶の分解や重合が発生して液晶が劣化する。これにより、液晶装置１００の光変調特性が変化して、プロジェクタの信頼性を低下させることになる。
【００５２】
これに対して、図６に示す本実施形態の液晶装置では、シール５２の内周縁の内側において、基板２０に凹部６２を設けることにより液晶貯留部６０が形成されている構成としたので、液晶装置１００に封入される液晶量を増加させることができる。そして、光変調領域の開口部（画素領域）において強い光や熱を受けた液晶と、非開口部に形成された液晶貯留部内の液晶とが、熱対流や振動等によって入れ替わることにより、液晶の受光量および受熱量を分散させることが可能になる。したがって、液晶５０の全体が劣化するまでの時間を延長することができる。例えば、液晶貯留部６０に充填された液晶の体積を、画素領域１９に配置された液晶の体積の１０倍程度にすれば、液晶５０の全体が劣化するまでの時間を従来の１０倍程度に延長することも可能である。これにより、プロジェクタの信頼性を１０倍程度に向上させることができる。また、液晶貯留部６０の容積を調整することにより、プロジェクタの信頼性向上の度合いを調整することも可能になる。
【００５３】
（撹拌装置）
画素領域において強い光や熱を受けた液晶と、液晶貯留部に充填された液晶とを入れ替えるため、液晶の撹拌装置を設けることが望ましい。撹拌装置として、図２（ａ）に示すように、素子基板１０または対向基板２０の表面に圧電素子１１０，１２０を装着する。圧電素子を採用することにより、高精度な撹拌装置を簡単に形成することができる。
【００５４】
図８は、圧電素子の説明図である。圧電素子として、図８（ａ）に示す圧電振動板１１０を採用することができる。圧電振動板１１０は、厚み方向に分極された圧電セラミクス薄板１１２の表面に、金属薄板１１４を貼り合わせたものである。圧電セラミクス薄板１１２は、交流電圧を印加すると伸縮する性質を有する。そこで、圧電セラミクス薄板１１２を交流電源１１６に接続することにより、圧電振動板１１０を矢印１１８で示す法線方向に振動させることができる。
【００５５】
また圧電素子として、図８（ｂ）に示す弾性表面波素子１２０を採用してもよい。弾性表面波素子１２０は、水晶等の圧電材料からなる基板１２２の表面に、金属材料等からなるインターデジタル電極１２４を備えたものである。インターデジタル電極１２４は、一対の櫛歯状電極を交互に組み合わせて構成されている。そして、このインターデジタル電極１２４を交流電源１２６に接続することにより、櫛歯のピッチを波長とする弾性表面波１２８を発生させ、基板１２２の表面に沿って伝搬させることができる。
【００５６】
そして図２（ａ）に示すように、基板上に装着された圧電素子１１０，１２０を駆動すれば、基板を振動させることができる。すると、一対の基板間に配置された液晶は、図２（ｂ）に示す配向膜１６，２２のラビング方向に沿って流動する。これにより、液晶５０を撹拌することが可能になり、画素領域において強い光や熱を受けた液晶と、液晶貯留部に充填された液晶との入れ替えを促進させることができる。したがって、液晶の受光量および受熱量を分散させることが可能になり、液晶全体が劣化するまでの時間を延長することができる。
【００５７】
なお、図２（ａ）に示すように基板に１個の圧電素子１１０，１２０のみを装着してもよいが、複数個の圧電素子を装着することが望ましい。特に、複数個の圧電素子を、基板の四隅等の対称位置に装着することにより、基板を均等に振動させて液晶全体を撹拌することが可能になる。また撹拌装置の運転は、プロジェクタの使用中に連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。また、プロジェクタの立ち上げ時または立ち下げ時に、一定時間だけ行ってもよい。
【００５８】
（劣化判定装置）
ところで、一般に液層装置の駆動方式として、フレーム反転駆動が採用されている。フレームとは、一画面を表示するまでの時間であり、通常は６０分の１秒である。またフレーム反転駆動とは、フレームごとに逆極性の電圧を印加して液晶装置を駆動する方式である。そして液晶が劣化すると、電圧の保持率が下がり、フリッカ（画像のちらつき）が出やすくなる。このフリッカは、フレームの２倍の周期で発生する。
【００５９】
そこで、図１に示すプロジェクタ８００には、液晶の劣化状態を判定し、判定結果に基づいて前記撹拌装置の運転状態を制御する劣化判定装置を設けることが望ましい。この劣化判定装置として、フリッカ判定部８４０およびセンサ８４２を設ける。センサ８４２は、光変調装置より下流側に配置されている。図１では、クロスダイクロイックプリズム８２５と投射レンズ８２６との間にセンサ８４２が配置されている。このセンサ８４２は、ＲＧＢ３原色光を波長ごとに分離して光強度を測定しうるようになっている。
【００６０】
一方、フリッカ判定部８４０は、フリッカの発生を検出するための光変調装置の駆動信号を出力するようになっている。この駆動信号として、ある階調の均一パターンを、通常の画像表示フレーム（６０分の１秒）より長い周期（例えば２０分の１秒）のフレーム（フリッカ検出用フレーム）で出力することが望ましい。これにより、通常の画像表示においてフリッカが発生する前に、フリッカの発生を検出することができる。またフリッカ判定部８４０は、センサ８４２による各波長の光強度の測定データから、フリッカ判定用フレームの２倍の周期の成分（フリッカ強度）を検出しうるようになっている。
【００６１】
なおセンサ８４２として、ＲＧＢ３原色光を波長ごとに分離して光強度を測定するものを採用する代わりに、ＲＧＢ３原色光を位相ごとに分離して光強度を測定するものを採用してもよい。この場合、図１に示すフリッカ判定部８４０にリファレンスクロックを接続する。
図９は、光変調装置の駆動信号の説明図である。この場合のフリッカ判定部は、赤色光変調装置の駆動信号（Ｒ用検出信号）の位相と、緑色光変調装置の駆動信号（Ｇ用検出信号）の位相と、青色光変調装置の駆動信号（Ｂ用検出信号）の位相とを、相互にずらした状態で出力する。
【００６２】
図１に戻り、フリッカ判定部８４０は、定期的にフリッカ強度を検出して、出荷時におけるフリッカ強度と比較する。ここで、前者が後者の所定割合（例えば２倍）を超えた場合には、フリッカが発生したと判断する。そして、上述した液晶の撹拌装置の駆動信号を出力する。これにより、画素領域に存在する劣化した液晶を、液晶貯留部に充填された新しい液晶と入れ替えることができる。
このように、液晶の劣化判定装置を設ける構成としたので、液晶が劣化した場合にのみ撹拌装置を駆動して液晶を入れ替えることが可能になる。したがって、撹拌装置を効率的に運転しつつ、液晶全部が劣化するまでの時間を延長することができる。
【００６３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各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、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】プロジェクタの概略構成図である。
【図２】液晶装置の概略構成図である。
【図３】液晶装置の等価回路図である。
【図４】液晶装置の平面構造の説明図である。
【図５】液晶装置の断面構造の説明図である。
【図６】第１実施形態に係る液晶装置の説明図である。
【図７】図６（ｂ）のＱ部の拡大図である。
【図８】圧電素子の説明図である。
【図９】光変調装置の駆動信号の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…素子基板  ２０…対向基板  ２３…遮光膜  ５０…液晶  ５２…シール  ５３…見切り部  ６０…液晶貯留部  ６２…凹部  ６３…側面  １００…液晶装置  １１０，１２０…撹拌装置（圧電素子）  ８００…プロジェクタ  ８４０…フリッカ判定部  ８４２…センサ
【図１】
2007139926.tif 000003
【図２】
2007139926.tif 000004
【図３】
2007139926.tif 000005
【図４】
2007139926.tif 000006
【図５】
2007139926.tif 000007
【図６】
2007139926.tif 000008
【図７】
2007139926.tif 000009
【図８】
2007139926.tif 000010
【図９】
2007139926.tif 000011