(57)【要約】【課題】電気光学装置内における液晶の透過率を低下させることなく、かつドメインの破壊もない電気光学装置を提供する。【解決手段】液晶装置１は、基板１０と、基板２０と、基板２０上には設けられず、基板１０上に設けられている、配向処理された配向膜１６と、基板１０の配向膜１６が設けられた面と基板２０の一方の面とが対向するように基板１０と基板２０間に挟持され、かつ、その捻れ量が式ｄ／ｐ＝０．２５を満たすように自発的な捻れを生じさせる材料が添付された液晶と、を有する。ここで、ｐは、液晶の自発ピッチであり、ｄは、液晶層の厚みである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
第２の基板と、
第２の基板上には設けられず、前記第１の基板上に設けられている、配向処理された配向膜と、
前記第１の基板の前記配向膜が設けられた面と前記第２の基板の一方の面とが対向するように前記第１の基板と前記第２の基板間に挟持され、かつ、その捻れ量が下記式を満たすように自発的な捻れを生じさせる材料が添付された液晶と、
を有することを特徴とする電気光学装置。
（式）    ｄ／ｐ＝０．２５
ここで、ｐは、液晶の自発ピッチであり、ｄは、液晶層の厚みである。
【請求項２】
前記自発的な捻れを生じさせる材料は、カイラル剤であることを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気光学装置を搭載した電子機器。
【請求項４】
光源を有し、該光源からの光は前記第１の基板の、前記配向膜が設けられた面とは反対側の面から入射されるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶装置などの電気光学装置が、表示装置等に広く利用されている。電気光学装置として、２枚の基板間で液晶分子が約９０度捻れた配向状態を有するＴＮ（ツイステッドネマティック）型の液晶装置が広く用いられている。
【０００３】
一般に、ＴＮ型液晶装置においては、液晶に接する２枚の基板のそれぞれの表面に配向膜が形成されている。各配向膜の表面は、通常、その表面における液晶分子の配向方向を全面において揃えるために、ラビング処理される。そして、表示すべき画像に応じた信号を画素電極と対向電極に印加することによって、液晶装置の表示領域に所望の画像を表示させることができる。
【０００４】
近年、このような構成の液晶装置について、製造プロセスの簡素化を図るために、ラビング処理を行わない技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平07-318941号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、その提案にかかる技術では、ラビング処理を全く行わないために、液晶層中において、配向方向が互いに異なる複数の領域（個々の領域はいわゆるドメインと言われる）が形成されるため、透過率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、２枚の基板間のギャップを均一にするために、基板間に複数のスペーサを配置する場合があるが、その場合、複数のスペーサによってその複数のドメインの破壊が生じるという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、電気光学装置内における液晶の透過率を低下させることなく、かつドメインの形成のない電気光学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】
【０００８】
本発明の電気光学装置は、第１の基板と、第２の基板と、第２の基板上には設けられず、前記第１の基板上に設けられている、配向処理された配向膜と、前記第１の基板の前記配向膜が設けられた面と前記第２の基板の一方の面とが対向するように前記第１の基板と前記第２の基板間に挟持され、かつ、その捻れ量が式ｄ／ｐ＝０．２５を満たすように自発的な捻れを生じさせる材料が添付された液晶と、を有する。ここで、ｐは、液晶の自発ピッチであり、ｄは、液晶層の厚みである。
【０００９】
このような構成によれば、電気光学装置内における液晶の透過率を低下させることなく、かつドメインの形成のない電気光学装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の電気光学装置において、前記自発的な捻れを生じさせる材料は、カイラル剤であることが望ましい。  
このような構成によれば、容易に自発的な捻れを生じさせることができる。
【００１１】
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を搭載した電子機器である。  
このような構成によれば、電気光学装置内における液晶の透過率を低下させることなく、かつドメインの形成のない電気光学装置を利用した電子機器を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の電子機器において、光源を有し、該光源からの光は前記第１の基板の、前記配向膜が設けられた面とは反対側の面から入射されるように構成されていることが望ましい。  
このような構成によれば、所望の画像品質を精度よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
まず図１に基づき、本実施の形態に係わる液晶装置の構成を説明する。以下の実施の形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１４】
本実施の形態の電気光学装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１はＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)アレイ基板を、その上に構成された各構成要素と共に対向基板の側から見た液晶装置の平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例として、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装置を使用した電気光学装置を例にとる。
【００１５】
図１及び図２において、本実施の形態に係る液晶装置１では、それぞれ略矩形の基板であるＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、ガラス、石英、樹脂等からなり、透光性を有する。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３１により接着されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶が封入されて液晶層５０を形成している。シール材３１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の額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜３２が、対向基板２０側に設けられている。
【００１６】
シール材３１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４１が、ＴＦＴアレイ基板１０の一辺である外部接続辺１０ｂに沿って設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０には、外部接続辺１０ｂに沿って配列された端子である複数の外部回路接続端子４２が形成されている。また、走査線駆動回路４３は、データ線駆動回路４１及び外部回路接続端子４２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿い、かつ額縁遮光膜３１に覆われるように設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺、すなわちデータ線駆動回路４１及び外部回路接続端子４２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に対向する辺に沿って設けられ、額縁遮光膜３２に覆われるように設けられた複数の配線４４によって、二つの走査線駆動回路４３は互いに接続されている。
【００１７】
また、対向基板２０の４つのコーナー部には、ＴＦＴアレイ基板１０との電気的接続を行う上下導通端子として機能する上下導通材４５が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらの上下導通材４５に対応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４５と上下導通端子を介して、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な接続が行われる。
【００１８】
図２に示すように、２枚の偏光板５１と５２が、それぞれＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０のそれぞれが液晶層５０と接する面とは反対側の面に、すなわちそれぞれの外側に設けられている。偏光板５１と５２は、いわゆるノーマリホワイトモードでは、その２枚の偏光板５１と５２の偏光軸は、互いに直交し、一方の基板の界面にある液晶分子の長軸方向と、その一方の基板側の偏光板の偏光軸が平行又は直交関係になるように配置される。いわゆるノーマリブラックモードでは、その２枚の偏光板５１と５２の偏光軸は、互いに平行で、一方の基板の界面にある液晶分子の長軸方向と、その一方の基板側の偏光板の偏光軸が平行又は直交関係にある。
【００１９】
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、更には最上層部分に配向膜２２が形成されている。
【００２０】
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からなり、その液晶には、液晶の自発的捻れを生じさせる材料が添加されている。その液晶の自発的な捻れを生じさせる材料は、ここでは、カイラル剤である。液晶にカイラル剤を添加することにより液晶分子が自発的に捻れる性質を利用して、液晶分子が、上下の基板間で９０度捻れた状態になっている。言い換えると、液晶分子が上下の基板間の距離において、９０度捻れた状態になるような量のカイラル剤が液晶に添加される。なお、液晶へのカイラル剤の添加量を制御することによって、比率ｄ／ｐの値を所定の値にすることができることは、公知の技術である。カイラル剤は、例えば、ＣＮ（チッソ石油化学製）である。
【００２１】
具体的には、上下の基板間の距離、すなわち液晶層の厚みをｄ［μｍ］とし、液晶の自発ピッチをｐ［μｍ］としたときに、比率ｄ／ｐが実質的に０．２５となるような量のカイラル剤が液晶に添加される。比率ｄ／ｐが０．２５であることは、液晶分子が、上下の基板間で９０度捻れた状態になることを意味する。
【００２２】
さらに、本実施の形態では、配向膜１６と２２のうち、一方だけが配向処理されている。ここでは、対向基板２０側の配向膜２２の表面が配向処理されている。配向膜２２に対する配向処理は、ここでは、ラビング処理であるが、光配向処理、斜方蒸着法、イオンビーム法等の配向処理でもよい。
【００２３】
ここでは、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の外部回路接続端子４２が形成された表面を含む平面上において、外部接続辺１０ｂと平行な軸をＸ軸、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と称する。
【００２４】
上述した液晶装置１には、図示しないフレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と称する。）が外部回路接続端子４２を介して接続される。外部回路接続端子４２を介して供給される画像信号に基づいて、液晶装置１は、画像表示領域１０ａに画像を表示する。
【００２５】
ここで、図３を用いて、液晶装置１内における液晶分子の配向について説明する。図３は、液晶装置内の液晶の配向方向を説明するための図である。対向基板２０の配向膜２２の表面は、ラビング処理され、図３の矢印Ａ１で示すように、液晶分子の配向方向はＹ方向となっている。ＴＦＴアレイ基板１０の配向膜１６の表面は、ラビング処理されていない。
【００２６】
また、液晶層５０の液晶分子は、カイラル剤が添加されることによって、自発的に捻れる特性を有している。そして、液晶材料自身が持つ自発ねじれピッチｐと、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の間の距離であるセル厚ｄとの比率ｄ／ｐが、実質的に０．２５となっている。カイラル剤は、自発的な捻れを生じさせる材料として公知の材料であり、カイラル剤を用いれば、容易に液晶に自発的な捻れを生じさせることができる。
【００２７】
よって、液晶層５０の自発的に捻れる特性により、液晶分子群の中の各液晶分子は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０の表面に直交する方向において、対向基板２０の表面からＴＦＴアレイ基板１０の対向面に向かうにつれて、徐々に捻れていく。比率ｄ／ｐは、実質的に０．２５であるので、液晶分子の配向方向が９０度捻れる。その結果、配向処理されていないＴＦＴアレイ基板１０の表面近傍においては、液晶分子の配向方向は、図３の矢印Ａ２で示すように、実質的にＸ方向となる。図３では、模式的に液晶分子Ｍの長軸方向が、対向基板２０側では矢印Ａ１の方向にあるのに対して、ＴＦＴアレイ基板１０側では矢印Ａ２の方向にあることが示されている。
【００２８】
なお、以上の例では、対抗基板２０側の配向膜２２に対して配向処理を施していたが、配向膜２２に対してではなく、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６に対して配向処理を施すようにしてもよい。
【００２９】
また、表示装置として照明光を発する光源は、対向基板２０の外側でも、ＴＦＴアレイ基板１０の外側でもよい。液晶装置１の表示領域１０ａに光を透過させて、その透過した光によって映像表示を行うプロジェクタなどの電子機器に、本実施の形態の液晶装置１は利用される。
【００３０】
その場合、液晶装置１において、配向処理が施されるのは、光源からの光が入射する側の基板上の配向膜が好ましい。例えば、図３であれば、対向基板２０の外側に光源５１が配置される。入射光の偏光を基準として、視野角、コントラスト、あるいは透過率の調整をすることができるので、結果として、所望の画像品質を精度よく得ることができる。これは、ラビング処理を行うことによって、液晶のプレチルト角を所望の値にすることができるので、その結果、コントラスト、透過率等を所望の値にして、所望の表示品質を得ることができる。  
また、本実施の形態は、配向処理を行う工程はそのまま利用できるという効果も有する。
【００３１】
なお、上述した例では、ＴＮ型の液晶が用いられているが、本実施の形態の構成は、自発的に９０度捻れる液晶であれば、適用することができる。
【００３２】
次に、以上詳細に説明した液晶装置１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（いわゆるプロジェクタ）の例について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに、図４は、投射型カラー表示装置の説明図である。
【００３３】
図４において、本実施の形態における投射型カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板１０上に搭載された液晶装置１を含む液晶モジュールを３個用意し、それぞれＲＧＢ用のライトパルブ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。そして、投射されたカラー画像は、配向不良の少ない液晶装置によって形成されるので、画質のよいカラー画像となる。
【００３４】
この場合も、ランプユニット１１０２からの投射光が、各液晶装置１の配向処理された配向膜を有する基板の外側から入射するように、液晶プロジェクタ１１００内において、液晶装置１が配置されることが望ましい。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、２枚の基板のうち、一方の基板上の配向膜のみを配向処理することによって、液晶分子の配向を揃えることができる。上述した従来技術のように、２枚の基板のいずれの配向膜にも全く配向処理がされないと、ドメインが形成されてしまうという問題があったが、本実施の形態のように、片方のみを配向処理するようにすることによって、そのようなドメインを形成しないようにすることができる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、配向処理工程を１つ減らすことができる。よって、配向処理がラビング処理の場合には、ラビング処理時にラビング布から抜け落ちる異物の発生等により表示品質の低下がある。光配向処理の場合は、その処理時間が長いという問題がある。本実施の形態ではラビング処理を１つ減らすことができるので、両面についてラビング処理等を行う従来の方法に比べて、表示品質の向上あるいは処理の短時間化を図ることができる。
【００３７】
さらにまた、液晶装置の基板間に複数のスペーサを配置し、対向する基板表面内において基板間の間隔すなわちギャップを一定にするように構成する場合、上述した従来技術では配向処理を行わないために、ドメインの形成と、液晶内に形成されたドメインの破壊が問題であった。これに対して、本実施の形態では、ドメインの形成がないので、透過率の低下もなく、基板間に複数のスペーサを配置する場合でも、ドメインの破壊ということもない。
【００３８】
なお、上述した図１から図４の構成では、２枚の基板の両面に配向膜が形成されて、一方の配向膜のみが配向処理されているが、配向処理されない基板側には、配向膜を設けなくてもよい。
【００３９】
なお、上述した例は、液晶装置１を透過型の表示装置として利用する場合であるが、液晶装置１を反射型の表示装置として利用する場合にも、本実施の形態は適用することができる。
【００４０】
図５は、反射型の表示装置の場合を説明するための模式的説明図である。反射型の場合、配向処理されるのは、光源６１側の基板１０１の液晶層５０と接する配向膜１０４の表面である。基板１０１の透過光は、基板１０２を透過して反射部材１０３の表面において反射して、基板１０２と１０１を透過する。以上の構成により、透過型の表示装置として、液晶装置を利用することができる。液晶層５０の液晶分子は、上述したようなカイラル剤が添加されることによって、自発的に捻れる特性を有している。この場合も、液晶層５０の液晶材料自身が持つ自発ねじれピッチｐと、２枚の基板１０１と１０２間の距離であるセル厚ｄとの比率ｄ／ｐが、実質的に０．２５となっている。
【００４１】
なお、図５の構成では、２枚の基板の一方側にのみ配向処理された配向膜が形成されているが、他方の基板上に配向処理されていない配向膜を形成していてもよい。
【００４２】
なお、本実施の形態に係る電気光学装置が適用できる電子機器としては、投射型カラー表示装置（プロジェクタ）の他に、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistants：携帯情報端末)、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型もしくは直視型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、テレビ電話機、POS端末機等がある。
【００４３】
また、本発明の電気光学装置は、ＴＦＴを利用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置だけでなく、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル、さらに、パッシブマトリクス型の液晶表示装置等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
【００４４】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、電気光学装置内における液晶の透過率を低下させることなく、かつドメインの破壊もない電気光学装置を提供することができる。
【００４５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる液晶装置の平面図。
【図２】図１のＨ−Ｈ’断面図。
【図３】液晶装置内の液晶の配向方向を説明するための図。
【図４】投射型カラー表示装置の説明図。
【図５】反射型の表示装置の場合を説明するための模式的説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１  液晶装置、９ａ  画素電極、１０  ＴＦＴアレイ基板、１０ａ  画像表示領域、１６、２２  配向膜、２１  対向電極、２３  遮光膜、３１  シール材、４１  データ線駆動回路、４２  外部回路接続端子、４３  走査線駆動回路
【図１】
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【図２】
2007225957.tif 000004
【図３】
2007225957.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007225957.tif 000007