(57)【要約】【課題】開口率を下げることなく液晶の配向の乱れに起因する光漏れを低減した電気光学装置及び電子機器を提供する。【解決手段】ツイステッドネマティックモードで動作するＴＮモード液晶表示装置１００において、液晶層５０を構成する液晶材料のスプレー変形の弾性定数をＫ１１、ベンド変形の弾性定数Ｋ３３、誘電率異方性をΔε、回転粘度をγとしたとき、前記液晶材料を、７ｐＮ≦Ｋ１１≦１４ｐＮ、１０ｐＮ≦Ｋ３３≦１６ｐＮ、１２≦Δε≦１５、５０ｍＰａ・ｓ≦γ≦１００ｍＰａ・ｓの条件を満たして構成する。【選択図】図１２
2007248699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層が挟持されてなり、前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に、複数の走査線と、該走査線に交差するように設けられた複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリクス状に配置された画素電極とを有する電気光学装置であって、
前記液晶層を構成する液晶材料のスプレー変形の弾性定数をＫ１１、ベンド変形の弾性定数Ｋ３３、誘電率異方性をΔε、回転粘度をγとしたとき、前記液晶材料は下記の条件を満たすものであることを特徴とする電気光学装置。
７ｐＮ≦Ｋ１１≦１４ｐＮ
１０ｐＮ≦Ｋ３３≦１６ｐＮ
１２≦Δε≦１５
５０ｍＰａ・ｓ≦γ≦１００ｍＰａ・ｓ
【請求項２】
前記液晶のプレチルト角をθ０、液晶層の厚さをｄとした場合、θ０及びｄは、下記の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
７°≦θ０≦２０°
２．１μｍ≦ｄ≦２．３μｍ
【請求項３】
隣接する前記画素電極間の間隔をａ１とした場合、ａ１は、下記の条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
０．７５μｍ≦ａ１≦１．０μｍ
配線の電位
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置及び電子機器に関し、一対の基板間に液晶層を挟持してなる電気光学装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学装置である、いわゆるツイステッドネマティック（Twisted  Nematic；以下、ＴＮと称する）モードで動作するＴＮモード液晶表示装置では、ガラス基板、石英基板等の一対の基板間に液晶層を挟持し、一方の基板上に、複数の画素電極がマトリクス状に配置され、他方の基板上に共通電極が配置されて構成されている。ＴＮモード液晶表示装置２００の画素電極９ａが形成された箇所の概略構成及び動作を示す説明図を図１２から１４に示す。
【０００３】
ＴＮモード液晶表示装置２００は、透明な一対の基板であるＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）アレイ基板１０、及び対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されてなる。ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側には、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等からなる透明導電層である画素電極９ａがマトリクス状に配列されて形成されている。さらに画素電極９ａ上には、配向膜１６が設けられている。配向膜１６は、ポリイミド等の有機材料もしくは、酸化シリコン、酸化チタン等からなる無機材料により構成されている。また、画素電極９ａの下層には、マトリクス状に配列された複数の画素電極９ａの縦横の境界に沿って、データ線、走査線又は容量線等の導電層３３が形成されている。
【０００４】
一方、対向基板２０は、図示しないスペーサ及びシール材を介してＴＦＴアレイ基板１０に対し、略平行に所定の間隔だけ離間して配設されている。対向基板２０の液晶層５０側には、共通電極としてＩＴＯからなる透明導電層である対向電極２１が形成されており、さらにその上に配向膜２２が設けられている。また、対向電極２１の下層には、対向基板２０の法線方向から見て、複数の画素電極９ａ間の間隙を覆うように、格子状の遮光膜２３が形成されている。
【０００５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の液晶層５０とは反対側には、それぞれ偏光板３１及び３２が配設されている。偏光板３１及び３２の配置は、クロスニコル配置とされている。
【０００６】
図１２（ａ）に示すように、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧が印加されていない状態（電圧無印加状態）においては、配向膜１６及び２２による規制力により、液晶層５０の液晶分子５０ａは、液晶分子５０ａの長軸方向が、ＴＦＴアレイ基板１０及び、対向基板２０の表面と略平行となるように配向する。一方、図１２（ｂ）に示すように、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧が印加された状態（電圧印加状態）においては、液晶層５０の液晶分子５０ａは、ＴＦＴアレイ基板１０及び、対向基板２０の表面に対し略直交するように配向する。
【０００７】
上述の構成を有する本実施形態のＴＮモード液晶表示装置２００は、液晶分子５０ａの長軸方向と短軸方向との屈折率の差、つまり複屈折現象を利用して、液晶層５０へ入射した光の透過率を制御するものである。
【０００８】
例えば、画素電極９ａと対向電極２１との間に十分な電圧が印加されている場合（図１２（ｂ））、互いに直交する偏光方向を備えた偏光板３１及び３２の一方を通過して液晶層５０へ入射した直線偏光光は、液晶層５０による複屈折を受けることがないため、他方の偏光板から出射されることがない（黒表示）。一方、画素電極９ａと対向電極２１との間に液晶分子５０ａが、ＴＦＴアレイ基板１０の表面に対し略直交するほどの電圧が印加されていない場合、互いに直交する偏光方向を備えた偏光板３１及び３２の一方を通過して液晶層５０へ入射した直線偏光光は、液晶分子５０ａの傾斜角に応じた複屈折により楕円偏光、もしくは円偏光とされるため、他方の偏光板から変更状態に応じた透過率で出射される。光の透過率は、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧が印加されていない状態（電圧無印加状態、図１２（ａ））で最大となる（白表示）。
【０００９】
このように、ＴＮモード液晶表示装置２００は、液晶層５０への印加電圧を複数の各画素電極９ａ毎に異ならせて制御することで、各画素における光の透過率を変化させるのである。
【００１０】
上述のようなＴＮモード液晶表示装置２００では、例えば図１３（ａ）に示すように、隣接する画素を双方ともに黒表示とした場合、画素の境界付近の領域Ｒ１で液晶分子５０ａの配向の乱れが生じる。これは、隣接する画素電極９ａ間に生じる電界（横電界）に起因するものである。また、画素電極９ａの下層に配設された導電層３３と画素電極９ａとの間に生じる電界も、このような液晶分子５０ａの配向の乱れの原因となっている。
【００１１】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）で示した範囲における透過光の強度を縦軸としたグラフである。図１３（ｂ）において、横軸ＸはＴＦＴアレイ基板１０の表面と略平行かつ図１３（ａ）の紙面と平行な座標軸である。図１３（ａ）に示すように、隣接する画素を双方ともに黒表示とした場合、透過光強度は図１３（ｂ）に示す領域全域で実質的に０であることが望ましい。しかしながら、上述のように、ＴＮモード液晶表示装置２００において黒表示時に液晶分子５０ａの配向の乱れが生じる場合、図１３（ｂ）の曲線Ｔ１に示すように、当該領域Ｒ１において光漏れが生じてしまい、コントラストが悪化してしまう。
【００１２】
また、例えば図１４（ａ）に示すように、隣接する画素の一方を黒表示、他方を白表示とした場合、画素の境界付近の領域Ｒ２でリバースチルトと呼ばれる液晶分子５０ａの配向の乱れが生じる。図１４（ｂ）は、図１３（ａ）で示した範囲における透過光の強度を縦軸としたグラフである。リバースチルトが生じている領域Ｒ２では、図１４（ｂ）の曲線Ｔ２に示すように、液晶分子５０ａの配向の乱れによる光漏れが発生し、コントラストが悪化してしまう。また、リバースチルトが発生している領域Ｒ２が液晶分子５０ａの配向の変化の妨げとなるため、ＴＮモード液晶表示装置２００において動画像を表示した場合に表示の応答性が悪化し尾引き現象が発生してしまうという問題があった。
【００１３】
このような、電界の乱れにより発生する液晶分子の配向の乱れに起因した液晶表示装置の光漏れを低減するために、例えば特開２０００−２１４４２１号公報には、液晶材料の適正化を図ることにより表示の品位を高めた液晶表示装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２１４４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特開２０００−２１４４２１号公報に開示されている発明は、電界制御服複折モードの液晶表示装置に関してのものであり、一般的に用いられているＴＮモードの液晶表示装置には適用することができない。
【００１５】
また、液晶の配向の乱れが発生する領域Ｒ１及びＲ２を、その領域を覆う幅Ｗを有した格子状の遮光膜２３を対向基板２０側に形成して、該遮光膜２３により領域Ｒ１及びＲ２を覆うことで光漏れを防ぐ方法が知られているが、このような方法を用いた場合、液晶表示装置の開口率を低下させてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、開口率を下げることなく液晶の配向の乱れに起因する光漏れを低減した電気光学装置及び電子機器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】
【００１７】
本発明に係る電気光学装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなり、前記一対の基板の少なくとも一方の基板上に、複数の走査線と、該走査線に交差するように設けられた複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応してマトリクス状に配置された画素電極とを有する電気光学装置であって、前記液晶層を構成する液晶材料のスプレー変形の弾性定数をＫ１１、ベンド変形の弾性定数Ｋ３３、誘電率異方性をΔε、回転粘度をγとしたとき、前記液晶材料は、７ｐＮ≦Ｋ１１≦１４ｐＮ、１０ｐＮ≦Ｋ３３≦１６ｐＮ、１２≦Δε≦１５、５０ｍＰａ・ｓ≦γ≦１００ｍＰａ・ｓの条件を満たすものであることを特徴とする電気光学装置。
【００１８】
本発明のこのような構成によれば、隣接する画素電極間の境界付近において配向の乱れが生じる領域を、従来の液晶表示装置よりも小さくすることができる。したがって、当該箇所における光漏れを遮光するために対向基板側に形成される格子状の遮光膜の幅を狭くすることができ、開口率を下げることなく液晶の配向の乱れに起因する光漏れを低減することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記液晶のプレチルト角をθ０、液晶層の厚さをｄとした場合、θ０及びｄは、それぞれ７°≦θ０≦２０°、２．１μｍ≦ｄ≦２．３μｍの条件を満たすことが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、表示画像の明るさを高めながら、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００２１】
また、本発明は、隣接する前記画素電極間の間隔をａ１とした場合、ａ１は、０．７５μｍ≦ａ１≦１．０μｍの条件を満たすことが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、高いコントラストを維持しつつ、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００２３】
また、本発明の電子機器は、前記電気光学装置を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のこのような構成によれば、明るく高コントラストな表示品位の高い画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶表示装置に適用したものである。  
［電気光学装置の構成］  
まず、本発明の実施形態に係る電気光学装置の構成について、図１から図３及び図１２を参照して説明する。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置１００を例にとる。液晶表示装置１００は、いわゆるツイステッドネマティック（Twisted  Nematic；以下、ＴＮと称する）モードで動作するものである。
【００２６】
ここで、図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ´断面図である。図３は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。本実施形態の説明に用いる各図においては、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。
【００２７】
なお、本実施形態の液晶表示装置１００は、基本的な構成は図１２を用いて説明した従来の液晶表示装置であるＴＮモード液晶表示装置２００と同一であるため、共通する機能を有する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００２８】
図１及び図２において、本実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置１００では、対向して配置されるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に電気光学物質である液晶層５０が挟持されてなる。本実施形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に挟持された液晶層５０の液晶分子５０ａ配向や秩序を制御することにより光を変調し、画像表示領域１０ａにおいて画像の表示を行うものである。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、石英基板、ガラス基板等の透光性を有する矩形状の板状部材により構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００２９】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散らばって設けられている。なお、当該液晶装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層５０中に含まれてもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では、電圧無印加状態において、配向膜１６及び２２により規制される液晶分子５０ａのプレチルト角θ０は、７°≦θ０≦２０°の条件を満たし、液晶層５０の厚さｄは、２．１μｍ≦ｄ≦２．３μｍの条件を満たして設定されている（図１２（ａ）参照）。
【００３１】
このように、液晶分子５０ａのプレチルト角θ０、及び液晶層５０の厚さｄを上記条件内に設定することにより、詳しくは後述するが、動画像表示時における残像尾引き現象を低減しつつ、液晶表示装置１００の画素の透過率を高くすることが可能となる。
【００３２】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの周辺を規定する額縁領域に、遮光性の周辺遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。
【００３３】
シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、前記周辺遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、前記周辺遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。
【００３４】
また、対向基板２０上の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０上にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。上下導通材１０６及び上下導通端子によって、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の電気的な導通がなされる。
【００３５】
図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３が設けられており、更には最上層部分に配向膜２２が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶材料からなり、図１２を用いて説明したように、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００３６】
なお、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、画素スイッチング用のＴＦＴと同時形成された駆動回路用のＴＦＴを用いて構成されている。図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００３７】
また、対向基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には、それぞれ偏光板３１及び３２が配設されている。偏光板３１及び３２の配置は、クロスニコル配置とされている。
【００３８】
図３において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、マトリクス状に配列された複数の画素電極９ａ同士間の間隔ａ１（図１２（ａ）参照のこと）は、０．７５μｍ≦ａ１≦１．０μｍの条件を満たして設定されている。このように、隣接する画素電極９ａ間の間隔ａ１を、上記条件内に設定することにより、動画像表示時における残像尾引き現象を低減し、液晶表示装置１００のコントラストを高くすることが可能となる。
【００４０】
また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線１１ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及び走査線１１ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで選択された走査線１１ａの画素に書き込まれる。
【００４１】
画素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９ａと対向基板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、階調表示を可能とする。本実施形態の液晶表示装置１００は、ノーマリーホワイトモードであり、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。一方、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
【００４２】
ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に容量素子７０を付加する。この容量素子７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極が、一定電位に固定された容量線４００に接続されている。
【００４３】
容量線４００は、図３及び図１２（ａ）に示すように、マトリクス状に配列された複数の画素電極９ａの縦横の境界に沿って、画素電極９ａよりも下層に形成されている。容量線４００と、画素電極９ａとは、離間距離ｔだけ離間するように配設されており、両者間には層間絶縁膜が介装されている。本実施形態では、容量線４００と画素電極９ａとの離間距離ｔは、６０００Å≦ｔ≦１００００Åの条件を満たすように設定されている。また、該容量線４００の電位は、０Ｖ以上かつ１０Ｖ以下の範囲となるように、液晶表示装置１００は駆動されている。
【００４４】
このように、画素電極９ａの縦横の境界に沿って形成された導電層である容量線４００を、画素電極９ａから離間距離ｔだけ離間させて配置し、さらに該容量線４００の電位を所定の範囲以内とすることにより、容量線４００と画素電極９ａとの間に生じる電界が、液晶層５０の液晶分子５０ａの配向に及ぼす影響を低減することが可能となる。したがって、図１３（ａ）に示したような、容量線４００と画素電極９ａとの間に生じる電界により発生する液晶分子５０ａの配向の乱れが発生する領域Ｒ１を小さくすることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶層５０を構成する液晶材料は、該液晶材料のスプレー変形の弾性定数をＫ１１、ベンド変形の弾性定数Ｋ３３、誘電率異方性をΔε、回転粘度をγとしたときに、室温（本実施形態では２０℃）において、液晶材料の各値は、７ｐＮ≦Ｋ１１≦１４ｐＮ、１０ｐＮ≦Ｋ３３≦１６ｐＮ、１２≦Δε≦１５、５０ｍＰａ・ｓ≦γ≦１００ｍＰａ・ｓの条件を満たすように構成されている。
【００４６】
このような液晶材料により構成された液晶層５０を備えた液晶表示装置１００では、隣接する画素電極９ａの境界付近において配向の乱れが生じる領域を、従来の液晶表示装置よりも小さくすることができる。このため、図１３（ｂ）の曲線Ｔ３及び図１４（ｂ）の曲線Ｔ４に示すように、周囲の電界の影響及びリバースチルトにより液晶分子５０ａの配向の乱れが生じてしまう場合でも、当該箇所における光漏れを従来の液晶表示装置よりも低減することができる。このため、当該箇所における光漏れを遮光するために対向基板２０側に形成された格子状の遮光膜２３の幅を狭くすることができる。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００によれば、開口率を下げることなく液晶の配向の乱れに起因する光漏れを低減することができるのである。
【００４７】
［電子機器の構成］  
次に、以上詳細に説明した液晶表示装置１００をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。図４は、投射型カラー表示装置の構成例を示す断面図である。図４において、投射型カラー表示装置である液晶プロジェクタ１１００は、本実施形態の液晶表示装置１１００を含む液晶モジュールを３個用意し、それぞれＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの三原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにそれぞれ導かれる。この際特に、Ｂ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂによりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【００４８】
図４に示した本実施形態の液晶プロジェクタ１１００は、本実施形態の液晶表示装置１００を具備して構成されている。液晶表示装置１００は、従来に比べ開口率が高く、また光漏れが抑えられているため、液晶プロジェクタ１１００は、従来よりも明るく、より高コントラストな画像を表示することができる。
【００４９】
また本実施形態の液晶表示装置１００は、図４を参照して説明した電子機器の他にも、モバイル型コンピュータ、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオカメラ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル、電子ペーパ等の各種電子機器に適用可能である。
【００５０】
［実施例］
以下、液晶層５０を構成する液晶材料の性質及び図１２を用いて説明した液晶表示装置１００の各パラメータを決定するのに先立って実施したシミュレーションの結果を図５から図１１のグラフを参照して説明する。
【００５１】
まず、図５及び図６に、液晶材料のスプレー変形の弾性定数Ｋ１１及びベンド変形の弾性定数Ｋ３３と、残像尾引きレベルＬとの関係を示す。図５及び図６のグラフにおいて、横軸を弾性定数Ｋ１１又はＫ３３（単位はｐＮ）、縦軸を残像尾引きレベルＬとする。
【００５２】
ここで、残像尾引きレベルＬとは、液晶表示装置１００において、動画像、例えば全体が白表示の画面内を黒表示の周期的なパターンが一定速度で移動するような動画像を表示した場合の、残像の度合いを１から５の５段階で表す数値である。残像尾引きレベルＬの値が大きいほど、液晶表示装置１００は動画像を鮮明に表示することができ、観察者は残像を検知することができなくなる。すなわち、残像尾引きレベルＬの値が大きいほど、液晶表示装置１００の、例えば黒表示を白表示へ切り替える際の、応答時間が短いことを示す。
【００５３】
具体的には、残像尾引きレベルＬの値が１の場合、発生した尾引き（残像）がまったく消えない状態であり、２の場合、発生した尾引きは、その場所に次のパターンが書き込まれるまで残存する状態である。すなわち、残像尾引きレベルＬが、１又は２の場合は発生した尾引きが自然に消えることはない。また、残像尾引きレベルＬが３の場合、発生した尾引きは自然に消えるが、目立つ状態である。また、残像尾引きレベルＬが４の場合、発生した尾引きはすぐに消失し、動画像を表示するのに支障のない状態であり、残像尾引きレベルＬが５の場合、尾引きは発生せず、動画像を表示するのに最適な状態である。本発明では、動画尾引きレベルＬが４以上であることを、各パラメータ決定のための一つの条件としている。
【００５４】
図５に示すように、液晶材料のスプレー変形の弾性定数Ｋ１１を６ｐＮから１５ｐＮまで変化させた場合、Ｋ１１が１４ｐＮより大きくなると、残像尾引きレベルＬが３以下となる。また、図６に示すように、液晶材料のベンド変形の弾性定数Ｋ３３を９ｐＮから１７ｐＮまで変化させた場合、Ｋ３３が１６ｐＮより大きくなると、残像尾引きレベルＬが３以下となる。したがって、本実施形態では弾性定数Ｋ１１を１４ｐＮ以下、弾性定数Ｋ３３を１６ｐＮ以下とすることで、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００５５】
次に、図７に、液晶材料の誘電率異方性Δεと、残像尾引きレベルＬとの関係を示す。図７のグラフにおいて、横軸を誘電率異方性Δε、縦軸を残像尾引きレベルＬとする。
【００５６】
図７に示すように、誘電率異方性Δεが１２以上で、残像尾引きレベルＬが４以上となる。また、図７に示すように、誘電率異方性Δεを１５より大きい値とした場合、静止画の表示を行う場合に液晶表示装置１００に焼き付きが発生してしまう。したがって、本実施形態では、誘電率異方性Δεを１２以上１５以下とした。この範囲内においては焼き付が生じることがなく、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００５７】
次に、図８に、液晶材料の回転粘度γと、黒表示から白表示に切り替えてから１０ｍｓ後、すなわち液晶層５０に印加する電圧値を、黒表示を行う電圧値から０Ｖに切り替えてから１０ｍｓ後、の当該画素の透過率Ｔ１０との関係を示す。図８のグラフにおいて、横軸を回転粘度γ（単位はｍＰａ・ｓ）、縦軸を透過率Ｔ１０とする。透過率Ｔ１０は、所定の画素を黒表示から白表示に切り替えた後、１０ｍｓ経過時の当該画素の透過率を示すものである。この値が１に近いほど、液晶表示装置１００の、黒表示を白表示へ切り替える際の、応答時間がより短いことを示す。液晶表示装置は、理想的に動画像の表示を行うためには、１０ｍｓ以内で黒表示から白表示へ切り替えられることが望ましい。このため、本実施形態では、Ｔ１０≧０．９５であることを、回転粘度γの値の決定の条件とする。
【００５８】
図８に示すように、回転粘度γが、１００ｍＰａ・ｓ以下の条件においてＴ≧０．９５となる。したがって、本実施形態では、回転粘度γを１００ｍＰａ・ｓ以下とした。これにより、液晶の応答時間を短くすることができる。
【００５９】
次に、図９に、配向膜１６及び２２により規制される、液晶層５０の液晶分子５０ａのプレチルト角θ０の値と、透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示す。図９のグラフにおいて、横軸をプレチルト角θ０（単位は度）、縦軸を透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとする。図９では、透過率Ｔを黒四角でプロットし、残像尾引きレベルＬを黒丸でプロットしている。本実施形態では、透過率Ｔは、Ｔ≧０．９５であることが望ましい。なお、ここでプレチルト角θ０は、液晶層５０を挟持するように配設された一対の配向膜１６及び２２の双方により規制される液晶分子５０ａのプレチルト角を平均した値を用いている。
【００６０】
図９に示すように、プレチルト角θ０が７以上で残像尾引きレベルＬが４以上となる。また、プレチルト角θ０が大きくなるほど透過率Ｔは低下するが、透過率Ｔが０．９５以下となるのは、プレチルト角θ０が２２°以上の場合である。一方で、製造上、２０°以上のプレチルト角を液晶分子５０ａに安定して与えるのは困難である。したがって、本実施形態では、プレチルト角θ０を７°以上２０°以下とした。これにより、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００６１】
次に、図１０に、液晶層５０の厚さｄと、透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示す。図１０のグラフにおいて、横軸を液晶層５０の厚さｄ（単位はμｍ）、縦軸を透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとする。図１０では、透過率Ｔを黒四角でプロットし、残像尾引きレベルＬを黒丸でプロットしている。本実施形態では、透過率Ｔは、Ｔ≧０．７であることが望ましい。
【００６２】
図１０に示すように、液晶層５０の厚さｄが、２．１μｍ以上２．３μｍ以下において、残像尾引きレベルＬが４以上となり、かつ透過率Ｔが０．７以上となる。したがって、本実施形態では、液晶層５０の厚さｄを、２．１μｍ以上２．３μｍ以下とした。これにより、本実施形態の液晶表示装置１００は、表示画像の明るさを高めながら、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００６３】
次に、図１１に、隣接する画素電極９ａ間の間隔ａ１と、コントラストＣ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示す。図１１のグラフにおいて、横軸を画素電極９ａ間の間隔ａ（μｍ）、縦軸をコントラスト及び残像尾引きレベルＬとする。図１１では、コントラストＣを黒四角でプロットし、残像尾引きレベルＬを黒丸でプロットしている。本実施形態では、コントラストＣは、液晶表示装置１００の白表示領域の輝度と、黒表示領域の輝度との比率であり、Ｃ≧６００であることが望ましい。
【００６４】
図１１に示すように、画素電極９ａ間の間隔ａ１が、０．７５μｍ以上１μｍ以下において、残像尾引きレベルＬが４以上となり、かつコントラストが６００以上となる。したがって、本実施形態では画素電極９ａ間の間隔ａを、０．７５μｍ以上１μｍ以下とした。これにより、本実施形態の液晶表示装置１００は、高いコントラストを維持しつつ、動画像表示時の残像を低減することができる。
【００６５】
本実施形態の液晶表示装置１００は、上述のようなシミュレーションの結果に基づいて、液晶層５０を構成する液晶材料の諸特性の値と、プレチルト角θ０、液晶層の厚さｄ及び画素電極９ａ間の間隔ａ１の値を設定したものである。
【００６６】
このような液晶材料により構成された液晶層５０を備えた液晶表示装置１００における、隣接する画素の境界付近の光漏れの測定結果を、図１３（ｂ）の曲線Ｔ３及び図１４（ｂ）の曲線Ｔ４に示す。
【００６７】
本実施形態の液晶表示装置１００によれば、図１３（ｂ）の曲線Ｔ３に示すように、隣接する画素双方を黒表示としたときに、周囲の電界の影響により液晶分子５０ａの配向の乱れが生じてしまう場合でも、従来に比して当該箇所における光漏れを従来の液晶表示装置よりも低減することができる。より具体的には、図１３（ｂ）の曲線Ｔ３に示すように、黒表示時における光漏れのピーク強度を、従来（Ｔ１）に対し１／２以下とすることができた。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００では、従来よりもコントラストの高い表示が可能である。これは、本実施形態の液晶表示装置１００では、隣接する画素の境界付近において液晶分子５０ａの配向の乱れが生じる領域Ｒ１を、従来の液晶表示装置よりも小さくすることができたためである。また、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶分子５０ａの配向の乱れが生じる領域Ｒ１を従来よりも小さくすることが可能なため、例えば、対向基板２０側に形成する遮光膜２３の幅Ｗを従来の液晶表示装置よりも狭く形成することで、表示品位を従来と同等に保ちつつ、より開口率を高くすることができ、従来よりも明るい画像を表示することが可能である。
【００６８】
また、図１４（ｂ）の曲線Ｔ４に示すように、隣接する画素を白表示と黒表示としたときに、リバースチルトにより液晶分子５０ａの配向の乱れが生じてしまう場合でも、従来に比して当該箇所における光漏れを従来の液晶表示装置よりも低減することができる。
【００６９】
より具体的には、図１４（ｂ）の曲線Ｔ４に示すように、リバースチルトが発生する領域Ｒ２における光漏れのピーク強度を、従来（Ｔ２）に対し１／２以下とすることができた。また、透過光強度が、所定の値以上となる領域、すなわち白表示となる領域を、従来よりも画素の境界へ近づけることができた。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００では、白表示と黒表示との境界をより明確に表示することができ、従来よりもコントラストの高い表示が可能である。これは、本実施形態の液晶表示装置１００では、隣接する画素の境界付近において液晶分子５０ａのリバースチルトにより配向の乱れが生じる領域Ｒ２を、従来の液晶表示装置よりも小さくすることができたためである。また、本実施形態の液晶表示装置１００では、リバースチルトが生じる領域Ｒ２を従来よりも小さくすることが可能なため、例えば、対向基板２０側に形成する遮光膜２３の幅Ｗを従来の液晶表示装置よりも狭く形成することで、表示品位を従来と同等に保ちつつ、より開口率を高くすることができ、従来よりも明るい画像を表示することが可能である。
【００７０】
したがって、本実施形態の液晶表示装置１００によれば、開口率を下げることなく液晶の配向の乱れに起因する光漏れを低減することが可能なことが判明した。
【００７１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００７２】
本実施形態では透過型のＴＦＴアクティブマトリクス液晶表示装置について説明しているが、例えばＬＣＯＳ等の反射型液晶表示装置や、半透過半反射型の液晶表示装置にも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´断面図である。
【図３】電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
【図４】投射型カラー表示装置の構成例を示す断面図である。
【図５】液晶材料の弾性定数Ｋ１１と、残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図６】液晶材料の弾性定数Ｋ３３と、残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図７】液晶材料の誘電率異方性Δεと、残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図８】液晶材料の回転粘度γと、黒表示から白表示に切り替えてから１０ｍｓ後の透過率Ｔ１０との関係を示すグラフである。
【図９】プレチルト角θ０と、透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図１０】液晶層５０の厚さｄと、透過率Ｔ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図１１】隣接する画素電極間の間隔ａ１と、コントラストＣ及び残像尾引きレベルＬとの関係を示すグラフである。
【図１２】従来の液晶表示装置の構成と動作モードを説明する説明図である。
【図１３】隣接する画素電極間における光漏れについて説明する説明図である。
【図１４】隣接する画素電極間における光漏れについて説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
９ａ  画素電極、  １０  ＴＦＴアレイ基板、  １６  配向膜、  ２０  対向基板、  ２１  対向電極、  ２２  配向膜、  ２３  遮光膜、  ３１  偏光板、  ３２  偏光板、  ３３  導電層、  ５０  液晶層、  ５０ａ  液晶分子、  １００  液晶表示装置、  ２００  ＴＮモード液晶表示装置、  ４００  容量線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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