JP2001133747A

JP2001133747A - 液晶装置とこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001133747A
Application number: JP31435299A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ichikawa; 武史市川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】横電界によるディスクリネーションの影響を
抑制する。【解決手段】複数の画素電極（３１〜３３）を単位画
素とした液晶駆動部と、画素電極上に液晶を有する液晶
装置において、単位画素内でディスクリネーション領域
の生ずる方向と逆方向に位置する画素電極３２の最大駆
動電圧が、単位画素内でディスクリネーション領域の生
ずる方向に位置する画素電極３１の最大駆動電圧よりも
小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光シャッターとして
の液晶装置及びこれを用いた液晶表示装置に関するもの
で、特にフルカラー液晶表示装置に好適に用いられるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】今日、世の中はマルチメディア時代に入
り、画像情報でコミュニケーションを図る機器の重要性
がますます高まりつつある。なかでも、液晶表示装置
は、薄型で消費電力が小さいため注目されており、半導
体にならぶ基幹産業にまで成長している。液晶表示装置
は、現在、１０インチサイズのノートサイズのパソコン
に主に使用されている。そして、将来は、パソコンのみ
でなく、ワークステーションや家庭用のテレビとして、
さらに画面サイズの大きい液晶表示装置が使用されると
考えられる。しかし、画面サイズの大型化にともない、
製造装置が高価になるばかりでなく、大画面を駆動する
ためには、電気的に厳しい特性が要求される。このた
め、画面サイズの大型化とともに、製造コストがサイズ
の２〜３乗に比例するなど急激に増加する。

【０００３】そこで、最近、小型の液晶表示パネルを作
製し、光学的に液晶画像を拡大して表示するプロジェク
ション（投影）方式が注目されている。これは、半導体
の微細化にともない、性能やコストが良くなるスケーリ
ング則と同様に、サイズを小さくして、特性を向上さ
せ、同時に、低コスト化も図ることができるからであ
る。これらの点から、液晶表示パネルをＴＦＴ型とした
とき、小型で十分な駆動力を有するＴＦＴが要求され、
ＴＦＴもアモルファスＳｉを用いたものから多結晶Ｓ
ｉ、さらには単結晶Ｓｉ基板を用いたものに移行しつつ
ある。通常のテレビに使われるＮＴＳＣ規格などの解像
度レベルの映像信号は、あまり高速の処理を必要としな
い。

【０００４】このため、ＴＦＴのみでなく、シフトレジ
スタもしくはデコーダといった周辺駆動回路まで多結晶
Ｓｉもしくは単結晶Ｓｉで製造して、表示領域と周辺駆
動回路が一体構造になった液晶表示装置ができる。

【０００５】液晶装置を用いた液晶表示装置の例として
は、透過型の液晶装置に偏光光を入射し、表示画像に対
応して変調された光を出射し拡大投影する方法が一般的
である。さらにμレンズを用いて、液晶表示装置の開口
率をあげる構成が実現している。一方、更に高解像度化
を狙う方法として下地基板を反射型の液晶装置を用いる
試みが近年研究開発され、さらに特開平１０−２５４３
７０号公報のような単板型の反射型液晶装置が提案され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、隣接画素同士の横電界により、ディスクリネ
ーションと呼ばれる液晶の配向制御の乱れが生じる領域
が存在し、画質の低下をもたらすという課題がある。図
１７において負の誘電異方性の垂直配向液晶を例に説明
する。図１７は反射型の液晶パネルの画素部拡大図であ
り、２００が反射電極をあらわす。この例では白を表
示、すなわち負の誘電異方性の垂直配向液晶に電界をか
けている時のディスクリネーション２１０を説明する図
である。カラム反転のため領域Ａと領域Ｂでは電圧の極
性が異なり、横電界が発生する。ディスクリネーション
２１０はプレチルトの方向に関係して主に発生するもの
で、この例では矢印で示すような４５°の方向にプレチ
ルトさせた場合のディスクリネーションを示している。
画素２００のａ−ｂの断面形状で反射率（反射型の例）
の距離依存性を図１８に示す。縦軸には反射率（図中破
線で図示）を示し、かつ等電位面（図中実線で図示）を
図示してある。画素２００は電圧をかけ白表示をしてい
るにもかかわらず、中心からプレチルト方向よりの２１
０の部分で液晶の倒れる方向が直線偏向方向に向いてし
まい、反射率が低く、黒くなってしまう領域があること
がわかる。この領域では白表示において輝度低下という
現象を引き起こす。

【０００７】高解像度、小パネル化の方向に進んでいる
近年では液晶の入っているセルギャップに対して画素電
極が小さくなってくるため、横電界の影響が相対的に大
きくなってきて、隣接の画素電圧でこのディスクリネー
ションが変化する度合いも急速に大きくなってくる。

【０００８】本発明の目的は、液晶装置において、高解
像度化、小パネル化の中で画素電極サイズを小さくして
も横電界によるディスクリネーションの影響を抑制し、
色味の良い液晶装置及びこれを用いた液晶表示装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、横
電界によるディスクリネーションの影響を最小限に抑制
すべく、鋭意研究を行った結果、ディスクリネーション
方向と逆側の画素電極の電圧が大きい時には特にこの液
晶の倒れる方向が初期のプレチルトの方向から大きくず
れ輝度の低下もしくはコントラストの低下がおきるとい
う問題に大きくかかわることを見出し、本発明に到達し
た。

【００１０】すなわち、本発明は、複数の画素電極を単
位画素とした液晶駆動部と、該画素電極上に液晶を有す
る液晶装置において、前記単位画素内でディスクリネー
ション領域の生ずる方向と逆方向に位置する画素電極の
最大駆動電圧が、前記単位画素内でディスクリネーショ
ン領域の生ずる方向に位置する画素電極の最大駆動電圧
よりも小さいことを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、横電界によるディスクリ
ネーションの影響を最小限に抑制し、色味の良いかつ輝
度の高い液晶装置を提供することが可能となる。

【００１２】以下、本発明について図１０及び図１６を
用いて説明する。図１０及び図１６は、負の誘電異方性
を持った垂直配向液晶を用いた液晶装置の画素部分を示
す図である。図１０及び図１６において、３１〜３３は
画素電極、３７は配向不良を生じるディスクリネーショ
ン領域である。ディスクリネーション領域では白表示し
たときに液晶のチルトする方向の擾乱により偏光変調が
生じないため、黒表示となる。ここではハッチ部の画素
電極３１〜３３が１つのＲ、Ｇ、Ｂ絵素をあらわしてい
る。ここで液晶のプレチルト方向は矢印Ａ又はＢで示し
てあり、ディスクリネーションはこのプレチルトの方向
に関係して主に発生する。画素駆動方法としては図１０
ではカラム反転、図１６ではライン反転で、配向不良の
ディスクリネーションの領域は全白表示の場合は図１０
では画素電極の右側、図１６では画素電極の上側に生じ
るように設計してある。

【００１３】本発明において、図１０の例では、画素電
極３１〜３３を含む単位画素内でディスクリネーション
領域３７の生ずる方向と逆方向（図１０中左方向）に位
置する画素電極３１の最大駆動電圧が、単位画素内でデ
ィスクリネーション領域３７の生ずる方向（図１０中右
方向）に位置する画素電極３２の最大駆動電圧よりも小
さくする。図１６の例では、画素電極３１〜３３を含む
単位画素内でディスクリネーション領域３７の生ずる方
向と逆方向（図１６中下方向）に位置する画素電極３３
の最大駆動電圧が、単位画素内でディスクリネーション
領域の生ずる方向（図１６中上方向）の画素電極３１の
最大駆動電圧よりも小さくする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。

【００１５】［実施例１］図５を用いて、本発明の第１
実施例を説明する。

【００１６】図５に本発明による投写型液晶表示装置の
光学系の構成図を示す。図５はその上面図を表す図５
（ａ）、正面図を表す図５（ｂ）、側面図を表す図５
（ｃ）からなっている。同図において、１は投影レン
ズ、２はマイクロレンズ付液晶パネル、３は偏光ビーム
スプリッター（ＰＢＳ）、４０はＲ（赤色光）反射ダイ
クロイックミラー、４１はＢ／Ｇ（青色＆緑色光）反射
ダイクロイックミラー、４２はＢ（青色光）反射ダイク
ロイックミラー、４３は全色光を反射する高反射ミラ
ー、５０はフレネルレンズ、５１は凸レンズ、６はロッ
ド型インテグレーター、７は楕円リフレクター、８はメ
タルハライド、ＵＨＰ等のアークランプである。ここ
で、Ｒ（赤色光）反射ダイクロイックミラー４０、Ｂ／
Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイックミラー４１、Ｂ
（青色光）反射ダイクロイックミラー４２はそれぞれ図
６に示したような分光反射特性を有している。そしてこ
れらのダイクロイックミラーは高反射ミラー４３ととも
に図７の斜視図に示したように３次元的に配置されてお
り、後述するように白色照明光をＲ、Ｇ、Ｂに色分解す
るとともに液晶パネル２に対して各原色光が３次元的に
異なる方向から該液晶パネルを照明するようにしてい
る。

【００１７】ここで、光束の進行過程に従って説明する
と、まずランプ８からの出射光束は白色光であり、楕円
リフレクター７によりその前方のインテグレーター６の
入り口に集光され、このインテグレーター６内を反射を
繰り返しながら進行するにつれて光束の空間的強度分布
が均一化される。そしてインテグレーター６を出射した
光束は凸レンズ５１とフレネルレンズ５０とによりｘ軸
−方向（正面図の図５（ｂ）を基準）に平行光束化さ
れ、まずＢ反射ダイクロイックミラー４２に至る。

【００１８】このＢ反射ダイクロイックミラー４２では
Ｂ光（青色光）のみが反射されｚ軸−方向つまり下側
（正面図の図５（ｂ）を基準）にｚ軸に対して所定の角
度でＲ反射ダイクロイックミラー４０に向かう。一方Ｂ
光以外の色光（Ｒ／Ｇ光）はこのＢ反射ダイクロイック
ミラー４２を通過し、高反射ミラー４３により直角にｚ
軸−方向（下側）に反射されやはりＲ反射ダイクロイッ
クミラー４０に向かう。ここでＢ反射ダイクロイックミ
ラー４２と高反射ミラー４３は共に正面図５（ａ）を基
にして言えば、インテグレーター６からの光束（ｘ軸−
方向）をｚ軸−方向（下側）に反射するように配置して
おり、高反射ミラー４３はｙ軸方向を回転軸にｘｙ平面
に対して丁度４５°の傾きとなっている。それに対して
Ｂ反射ダイクロイックミラー４２はやはりｙ軸方向を回
転軸にｘｙ平面に対してこの４５°よりも浅い角度に設
定されている。従って、高反射ミラー４３で反射された
Ｒ／Ｇ光はｚ軸−方向に直角に反射されるのに対して、
Ｂ反射ダイクロイックミラー４２で反射されたＢ光はｚ
軸対して所定の角度（ｘｚ面内チルト）で下方向に向か
う。ここで、Ｂ光とＲ／Ｇ光の液晶パネル２上の照明範
囲を一致させるため、各色光の主光線は液晶パネル２上
で交差するように、高反射ミラー４３とＢ反射ダイクロ
イックミラー４２のシフト量およびチルト量が選択され
ている。

【００１９】次に、前述のように下方向（ｚ軸−方向）
に向かったＲ／Ｇ／Ｂ光はＲ反射ダイクロイックミラー
４０とＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１に向かう
が、これらはＢ反射ダイクロイックミラー４２と高反射
ミラー４３の下側に位置し、まず、Ｂ／Ｇ反射ダイクロ
イックミラー４１はｘ軸を回転軸にｘｚ面に対して、４
５°傾いて配置されており、Ｒ反射ダイクロイックミラ
ー４０はやはりｘ軸方向を回転軸にｘｚ平面に対してこ
の４５°よりも浅い角度に設定されている。

【００２０】従ってこれらに入射するＲ／Ｇ／Ｂ光のう
ち、まずＢ／Ｇ光はＲ反射ダイクロイックミラー４０を
通過して、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１により
直角にｙ軸＋方向に反射され、ＰＢＳ３を通じて偏光化
された後、ｘｚ面に水平に配置された液晶パネル２を照
明する。このうちＢ光は前述したように（図５（ａ）、
図５（ｂ）参照）、既ｘ軸に対して所定の角度（ｘｚ面
内チルト）で進行しているため、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイ
ックミラー４１による反射後はｙ軸に対して所定の角度
（ｘｙ面内チルト）を維持し、その角度を入射角（ｘｙ
面方向）として該液晶パネル２を照明する。Ｇ光につい
てはＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１により直角に
反射しｙ軸＋方向に進み、ＰＢＳ３を通じて偏光化され
た後、入射角０°つまり垂直に該液晶パネル２を照明す
る。またＲ光については、前述のようにＢ／Ｇ反射ダイ
クロイックミラー４１の手前に配置されたＲ反射ダイク
ロイックミラー４０によりｙ軸＋方向に反射されるが、
図５（ｃ）（側面図）に示したようにｙ軸に対して所定
の角度（ｙｚ面内チルト）でｙ軸＋方向に進み、ＰＢＳ
３を通じて偏光化された後、該液晶パネル２をこのｙ軸
に対する角度を入射角（ｙｚ面方向）として照明する。
また、前述と同様にＲ、Ｇ、Ｂ各色光の液晶パネル２上
の照明範囲を一致させるため、各色光の主光線は液晶パ
ネル２上で交差するようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミ
ラー４１とＲ反射ダイクロイックミラー４０のシフト量
およびチルト量が選択されている。さらに、図６に示し
たようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１のカット
波長は５７０ｎｍ、Ｒ反射ダイクロイックミラー４０の
カット波長は６００ｎｍであるから、不要な橙色光はＢ
／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１を透過して捨てられ
る。これにより最適な色バランスを得ることができる。

【００２１】そして後述するように液晶パネル２にて各
Ｒ、Ｇ、Ｂ光は反射＆偏光変調され、ＰＢＳ３に戻り、
ＰＢＳ３のＰＢＳ面３ａにてｘ軸＋方向に反射する光束
が画像光となり、投影レンズ１を通じて、スクリーン
（不図示）に拡大投影される。

【００２２】次に、ここで用いる本発明に係わる液晶パ
ネル２について説明する。図８に該液晶パネル２の拡大
断面模式図（図５のｙｚ面に対応）を示す。２１はマイ
クロレンズ基板、２２はマイクロレンズ、２３はシート
ガラス、２４は透明対向電極、２５は液晶層、２６は画
素電極、２７はアクティブマトリクス駆動回路部、２８
はシリコン半導体基板である。マイクロレンズ２２はい
わゆるイオン交換法によりガラス基板（アルカリ系ガラ
ス）２１の表面上に形成されており、画素電極２６のピ
ッチの倍のピッチで２次元的アレイ構造をなしている。
液晶層２５は反射型に適応したいわゆるＤＡＰ、ＨＡＮ
等のＥＣＢモードのネマチック液晶を採用しており、不
図示の配向層により所定の配向が維持されている。画素
電極２６はＡｌからなり反射鏡を兼ねており、表面性を
良くして反射率を向上させるためパターニング後の最終
工程でいわゆるＣＭＰ処理を施している。アクティブマ
トリクス駆動回路部２７はいわゆるシリコン半導体基板
２８上に設けられた半導体回路であり、上記画素電極２
６をアクティブマトリクス駆動するものであり、該回路
マトリクスの周辺部には不図示のゲート線ドライバー
（垂直レジスター等）や信号線ドライバー（水平レジス
ター等）が設けられている。これらの周辺ドライバーお
よびアクティブマトリクス駆動回路はＲ、Ｇ、Ｂの各原
色映像信号を所定の各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素に書き込むように
構成されており、該各画素電極２６はカラーフィルター
は有さないものの、前記アクティブマトリクス駆動回路
にて書き込まれる原色映像信号により各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素
として区別され、後述する所定のＲ、Ｇ、Ｂ画素配列を
形成している。

【００２３】ここで、液晶パネル２に対して照明するＧ
光について見てみると、前述したようにＧ光はＰＢＳ３
により偏光化されたのち該液晶パネル２に対して垂直に
入射する。この光線のうち１つのマイクロレンズ２２ａ
に入射する光線例を図中の矢印Ｇ（ｉｎ／ｏｕｔ）に示
す。ここに図示されたように該Ｇ光線はマイクロレンズ
により集光されＧ画素電極２６ｇ上を照明する。そして
Ａｌよりなる該画素電極２６ｇにより反射され、再び同
じマイクロレンズ２２ａを通じてパネル外に出射してい
く。このように液晶層２５を往復通過する際、該Ｇ光線
（偏光）は画素電極２６ｇに印加される信号電圧により
対向電極２４との間に形成される電界による液晶の動作
により変調を受けて該液晶パネルを出射しＰＢＳ３に戻
る。

【００２４】ここで、その変調度合いによりＰＢＳ面３
ａにて反射され投影レンズ１に向かう光量が変化し、各
画素のいわゆる濃淡階調表示がなされることになる。一
方、上述したように図中断面（ｙｚ面）内の斜め方向か
ら入射してくるＲ光については、やはりＰＢＳ３により
偏光化されたのち、例えばマイクロレンズ２２ｂに入射
するＲ光線に注目すると図中の矢印Ｒ（ｉｎ）で示した
ように、該マイクロレンズ２２ｂにより集光されその真
下よりも左側にシフトした位置にあるＲ画素電極２６ｒ
上を照明する。そして該画素電極２６ｒにより反射さ
れ、図示したように今度は隣（−ｚ方向）のマイクロレ
ンズ２２ａを通じてパネル外に出射していく（Ｒ（ｏｕ
ｔ））。この際、該Ｒ光線（偏光）はやはり画素電極２
６ｒに印加される信号電圧により対向電極２４との間に
形成される電界による液晶の動作により変調を受けて該
液晶パネルを出射しＰＢＳ３に戻る。そしてその後のプ
ロセスは前述のＧ光の場合と全く同じように、画像光の
１部として投影される。ところで、図８の描写では画素
電極２６ｇ上と画素電極２６ｒ上の各Ｇ光とＲ光の色光
が１部重なり干渉しているようになっているが、これは
模式的に液晶層の厚さを拡大誇張して描いているためで
あり、実際には該液晶層の厚さは〜５μであり、シート
ガラス２３の５０〜１００μに比べて非常に薄く、画素
サイズに関係なくこのような干渉は起こらない。

【００２５】次に、上記投写型液晶表示装置の駆動回路
系についてその全体ブロック図を図９に示す。図９にお
いて、１０はパネルドライバーであり、Ｒ、Ｇ、Ｂ映像
信号を極性反転しかつ所定の電圧増幅をした液晶駆動信
号を形成するとともに、対向電極２４の駆動信号、各種
タイミング信号等を形成している。１２はインターフェ
ースであり、各種映像及び制御伝送信号を標準映像信号
等にデコードしている。１１はデコーダーであり、イン
ターフェース１２からの標準映像信号をＲ、Ｇ、Ｂ原色
映像信号及び同期信号にデコードしている。１４はバラ
ストであり、アークランプ８を駆動点灯する。１５は電
源回路であり、各回路ブロックに対して電源を供給して
いる。１３は不図示の操作部を内在したコントローラー
であり、上記各回路ブロックを総合的にコントロールす
るものである。このように本投写型液晶表示装置は、そ
の駆動回路系は単板式プロジェクターとしては極一般的
なものであり、特に駆動回路系に負担を掛けることな
く、前述したようなＲ、Ｇ、Ｂモザイクの無い良好な質
感のカラー画像を表示することができるものである。

【００２６】図１に本発明で用いた画素レイアウトの平
面図をあらわす。３１〜３３は画素電極となる反射電
極、３４はマイクロレンズ、３５はマイクロレンズが集
光する集光スポット、３６，３７は配向不良を生じるデ
ィスクリネーション領域である。ディスクリネーション
領域３６，３７では白表示したときに液晶のチルトする
方向の擾乱により偏光変調が生じないため、黒表示とな
る。本実施例ではハッチ部の画素電極３１〜３３が１つ
のＲ、Ｇ、Ｂ絵素をあらわしている。ここで液晶のプレ
チルト方向は矢印Ａで示してある。画素駆動方法として
はカラム反転で、配向不良のディスクリネーションの領
域は全白表示の場合は画素電極の左側に生じるように設
計した。すなわち、ある基準電位に対して画素３０がネ
ガティブ電位であると、画素３１，３２，３３はポジテ
ィブ電位であり、その境界に図１８に示すようなディス
クリネーションが存在するようにプレチルト方向を設定
した。

【００２７】図２に横電界による最大反射率の影響を示
す。横軸に隣接画素の電圧をとり、縦軸に全白表示をし
た場合（反射率Ａ）と、反射率として３０％の中間調の
場合（反射率Ｂ）の最大反射率を示したグラフである。
ここで、本来の画素の設定電圧は全白表示の場合は緑に
あわせた例で電圧値として３．９Ｖとし、３０％の中間
調では２．４Ｖとした。図２（ａ）は図１の右側画素の
電圧、すなわちディスクリネーション方向と逆の隣接画
素例えば画素３２の電圧を横軸としたグラフ、図２
（ｂ）はディスクリネーション方向の隣接画素の例えば
画素３０の電圧を横軸としたグラフである。図２（ｂ）
のグラフから、ディスクリネーション方向の画素との間
に電位差があっても最大反射率に変化はないことがわか
る。図１８で示したようなディスクリネーションの様子
の電圧依存は少なく、電圧を変えても反射率の様子は大
きくは変わらない。このような形の場合はマイクロレン
ズのスポットによってディスクリネーションを避ける設
計も可能である。一方、図２（ａ）のグラフからディス
クリネーション方向でない画素との電位差は、大きくな
ると最大反射率の低下が確認された。特に設定電圧に対
して隣接画素電圧が大きくなるとこの現象は顕著に生
じ、これは隣接画素の影響を大きく受け液晶のディスク
リネーション方向が所望の角度からずれてしまうために
起こる。図１８で示すディスクリネーションの様子も大
きく変化し、画素全体にわたって輝度の低下がみられ
る。この現象は、画素サイズが小さくなり、縦横比が小
さくなればより影響を受けやすい。

【００２８】すなわち、カラム反転の場合図１の３６，
３７で示したディスクリネーションが生じる側は極性が
反転しているためディスクリネーションの出かたに電圧
依存性は少ない。それに対して、逆側の隣接画素電位に
関しては、主電極（画素電極３１）の電位以上に電圧が
かかる場合に反射率は電圧依存を大きくうける。この影
響は主電極が中間調である場合に特に顕著である。この
ようにディスクリネーション方向と逆側で隣接画素との
電位差は小さいことが好ましい。図３に本発明に用いる
液晶のＲ、Ｇ、Ｂごとの電圧−反射率のグラフを示す。
１例としてＲは６３３ｎｍ、Ｇは５５０ｎｍ、Ｂは４３
６ｎｍの波長でのグラフである。Ｒ、Ｇ、Ｂごとに反射
率最大の電圧は異なり、最大反射率となる必要な電圧は
Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順序で大きい。本液晶での構成からすると
白表示時の電圧（最大反射時の電圧）がＲ＞Ｇ＞Ｂであ
るので、画素３１に対して画素３２の電圧が小さいこと
が重要で、上記の例だと例えば画素３１が赤対応の画素
電極、画素３２が青もしくは緑対応の画素電極、画素３
３が残りの色（緑もしくは青）対応の画素電極であるこ
とが好ましい。画素３１と画素３３との関係ではこのカ
ラム反転の例ではくり返しパターンなので、ディスクリ
ネーションの方向に対して常に本発明の関係にはできな
いので、その時は電圧差が小さいものが好ましいのは図
２から明らかである。この時、分光特性が所望の白表示
ができるように最大電圧を設定した場合でも、隣接画素
電位による影響は少なく、良好な白表示が実現できた。
さらに中間調の場合も良好な特性を示した。これは画素
３１が赤の例で示したが画素３１が緑の場合も同様に考
えられ、この時画素３２は青対応の画素となる。

【００２９】図４に画素ピッチと横電界による最大反射
率の影響を示す。Ａは対象画素電圧が中間電位の２．４
Ｖ、ディスクリネーションと逆方向の画素電位が４．５
Ｖの場合、Ｂは対象画素電圧が中間電位の２．８Ｖ、デ
ィスクリネーションと逆方向の画素電位が４．５Ｖの場
合の特性図である。さらにそれぞれディスクリネーショ
ンと逆方向の画素電位が３．８Ｖの場合の効果をあわせ
て示す。画素電極が大きいと隣接画素の影響は少ない
が、画素電極ピッチが小さくなると影響は大きい。セル
ギャップとの相関はあるがおおむね１５μｍあたりから
影響は大きくなる。このような画素ピッチを使用する場
合に本発明の構成を適用すると効果が大きく、ディスク
リネーションと逆方向の画素電位が３．８Ｖの場合には
反射率の劣化が少なくなる。本実施例では画素形状の一
例で示しているが本発明はかかる画素形状に特に限定さ
れない。Ｒ、Ｇ、Ｂの画素の並び方やプレチルト方向及
び、各色の反射率を決める電圧の大小の兼ね合いで、最
適な画素配列が決定され、本実施例に特に限定されるわ
けではないことはいうまでもない。さらには、本実施例
では複数の画素電極で構成されている単位画素として
Ｒ、Ｇ、Ｂの例で示したが、特にこの構成に限定される
ことはなく、例えば複数の大きさの異なる画素電極で単
位画素を構成するような場合にも同様な効果があり、本
発明が適用されると効果があることは言うまでもない。

【００３０】また本実施例では負の誘電異方性を持った
垂直配向液晶を用いた反射型液晶装置の例で示したが本
発明はかかる液晶に特に限定されず、ＴＮ液晶等の他の
液晶でもかまわないし、透過型液晶装置でもかまわな
い。

【００３１】［実施例２］図１０に本発明で用いた画素
レイアウトの平面図をあらわす。３１〜３３は反射電
極、３４はマイクロレンズ、３５はマイクロレンズが集
光する集光スポットである。ここで液晶のプレチルト方
向は矢印Ｂで示してある。実施例１と比較して反対側に
ディスクリネーション領域がある。画素駆動方法として
はカラム反転で、配向不良のディスクリネーションの領
域は全白表示の場合は画素電極の右側に生じる。隣接画
素の電位差は実施例１で記述したようにディスクリネー
ション方向と逆側で小さいことが好ましく、実施例１の
液晶での構成からすると白表示時の電圧がＲ＞Ｇ＞Ｂで
あるので、画素３２に対して画素３１の電圧が小さいこ
とが重要である。例えば、３１が青対応の画素電極、３
２が緑対応の画素電極、３３が赤対応の画素電極である
ことが好ましい。もしくは３１が緑対応の画素電極、３
２が赤対応の画素電極、３３が青対応の画素電極である
ことが好ましい。この時、分光特性が所望の白表示がで
きるように最大電圧を設定した場合でも、隣接画素電位
による影響は少なく、良好な白表示が実現できた。さら
に中間調の場合も良好な特性を示した。

【００３２】なお本実施例では、画素駆動方法としてカ
ラム反転の例を示したが、図１６に示すようなライン反
転の場合にも本発明を適用できる。この場合には、配向
不良のディスクリネーションの領域は全白表示の場合、
例えば、図１６に示すように画素電極の上側に生じるよ
うに設計できる。

【００３３】［実施例３］図１１に本発明で用いた画素
レイアウトの平面図をあらわす。３１〜３３は反射電
極、３４はマイクロレンズ、３５はマイクロレンズ３４
が集光する集光スポットである。本実施例では画素電極
の駆動はフィールド反転を用いている。フィールド反転
の場合は全白表示時は電圧印加時にディスクリネーショ
ン方向（ここではプレチルト方向と同じ）の隣接画素の
電位によって、反射率はほとんど影響されず、液晶のリ
タデーションで記述される反射率を示す。しかしなが
ら、中間調になると実施例１と同様に電圧印加時に液晶
が倒れる方向の隣接画素の電位によって、反射率は変動
するため、電位差はなるべく小さい方がよい。実施例１
と同様にＲ、Ｇ、Ｂごとに反射率最大の電圧は異なり、
最大反射率となる必要な電圧はＲ＞Ｇ＞Ｂの順序で大き
いとすると、画素３１と画素３２、もしくは画素３３の
電圧差が小さいことが好ましい。

【００３４】すなわち上記最大反射率時の電圧の順序か
らすると画素３１の位置は緑画素であることが最も好ま
しい。電圧差はこの場合に最も小さくなり、ディスクリ
ネーションによる擾乱の程度も少ない。この時、分光特
性が所望の白表示ができるように最大電圧を設定した場
合でも、隣接画素電位による影響は少なく、良好な白表
示が実現できた。さらに中間調の場合も比較的良好な特
性を示した。

【００３５】［実施例４］本発明に係る液晶パネルにつ
いて説明する。図１２に液晶パネルの拡大断面模式図を
示す。２１、２１′はマイクロレンズ基板、２２，２
２′はマイクロレンズ、２３，２３′はシートガラス、
２４は透明対向電極、２２５はＴＮ液晶層、２２６は透
明画素電極、２２７はアクティブマトリクス駆動回路部
である、４７，４６はクロスニコル関係の偏光板であ
る。

【００３６】マイクロレンズ２２，２２′はいわゆるイ
オン交換法によりガラス基板（アルカリ系ガラス）２
１，２１′の表面上に形成されており、画素電極２２６
のピッチの倍のピッチで２次元的アレイ構造をなしてい
る。この各マイクロレンズ上にシートガラス２３，２
３′が接着されている。液晶層２２５はＴＮモードのネ
マチック液晶を採用しており、不図示の配向層により所
定の配向が維持されている。画素電極２２６はＩＴＯか
らなり、シートガラス２３上に形成されている。

【００３７】アクティブマトリクス駆動回路部２２７は
いわゆるアモルファスまたはポリシリコン薄膜をベース
としたいわゆるＴＦＴ回路であり、上記画素電極２２６
をアクティブマトリクス駆動するものであり、シートガ
ラス２３′上に形成され、図１３に示したような構成に
なっている。ここで３０１，３０２，３０３はそれぞれ
Ｂ、Ｇ、Ｒ信号映像ライン、３１０はゲートライン、３
２１〜３２３はＴＦＴ、２２６ｒ，２２６ｇ，２２６ｂ
は各Ｒ、Ｇ、Ｂ透明画素電極を表している。

【００３８】また該回路マトリクスの周辺部には不図示
のゲート線ドライバー（垂直レジスター等）や信号線ド
ライバー（水平レジスター等）が設けられている。これ
らの周辺ドライバーおよびアクティブマトリクス駆動回
路はＲ、Ｇ、Ｂの各原色映像信号を所定の各Ｒ、Ｇ、Ｂ
画素に書き込むように構成されており、該各画素電極２
２６はカラーフィルターは有さないものの、前記アクテ
ィブマトリクス駆動回路にて書き込まれる原色映像信号
により各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素として区別され、後述する所定
のＲ、Ｇ、Ｂ画素配列を形成している。

【００３９】ここで、液晶パネルに対して照明するＧ光
について見てみると、前述したようにＧ光は該液晶パネ
ルに対して垂直に入射する。この光線のうち１つのマイ
クロレンズ２２ａに入射する光線例を図１２中の矢印Ｇ
（ｉｎ）に示す。ここに図示されたように該Ｇ光線はマ
イクロレンズにより集光されＧ画素電極２２６ｇ上を照
明する。そして液晶層２２５を通過したのち、今度はＴ
ＦＴ側のマイクロレンズ２２′ａを通じて液晶パネル外
に出射していく。このように液晶層２２５を通過する
際、該Ｇ光線（偏光板４６にて偏光化）は画素電極２２
６ｇに印加される信号電圧により対向電極２４との間に
形成される電界による液晶の動作により変調を受けて該
液晶パネルを出射する。

【００４０】ここで、その変調度合いにより偏光板４７
を通過して投影レンズ１（図５）に向かう光量が変化
し、各画素のいわゆる濃淡階調表示がなされることにな
る。一方、上述したように図中断面（ｙｚ面）内の斜め
方向から入射してくるＲ光については、やはり偏光板４
６により偏光化され、例えばマイクロレンズ２２ｂに入
射するＲ光線に注目すると図中の矢印Ｒ（ｉｎ）で示し
たように、該マイクロレンズ２２ｂにより集光されその
真下よりも下側にシフトした位置にあるＲ画素電極２２
６ｒ上を照明する。そして該Ｒ画素電極２２６ｒを通過
し、図示したようにやはりＴＦＴ側のマイクロレンズ２
２′ａを通じてパネル外に出射していく（Ｇ／Ｒ（ｏｕ
ｔ））。

【００４１】この際、該Ｒ光線（偏光）はやはりＲ画素
電極２２６ｒに印加される信号電圧により対向電極２４
との間に形成される電界による液晶の動作により変調を
受けて該液晶パネルを出射する。そしてその後のプロセ
スは前述のＧ光の場合と全く同じように、画像光の１部
として投影される。

【００４２】ところで、図１２の描写ではＧ画素電極２
２６ｇ上とＲ画素電極２２６ｒ上の各Ｇ光とＲ光の色光
が１部重なり干渉しているようになっているが、これは
模式的に液晶層の厚さを拡大誇張して描いているためで
あり、実際には該液晶層の厚さは〜５μｍであり、シー
トガラスの５０〜１００μｍに比べて非常に薄く、画素
サイズに関係なくこのような干渉は起こらない。

【００４３】本実施例も上記各実施例１〜３に準ずるも
ので透過型にもそのまま適用できる。ただ、透過型の場
合は一般に良く使用されるＴＮ液晶を用いることが一般
的であり、実施例１〜３で示していたようなノーマリー
ブラックタイプでなくノーマリーホワイトタイプが多
い。この時ディスクリネーションは、実施例１〜３と異
なり、黒表示の画素に白表示となって生じるため、さら
に横電界の影響は画質に敏感であり、本発明の効果は大
きい。 [実施例５]図１４を用いて本発明の第５実施例を説明す
る。図１４はカラーフィルターを用いたＴＮ液晶透過型
液晶装置のレイアウト図である。

【００４４】図１４において、５３、５４、５５が一つ
の単位画素を形成しており、それぞれＧ，Ｒ，Ｂ画素で
ある。クロスニコルでノーマリーホワイトの駆動であ
る。画素駆動方法としてはカラム反転で、配向不良のデ
ィスクリネーションの領域は全黒表示の場合に画素電極
の右側に生じるように設計した。すなわち、ある基準電
位に対して画素５６等がネガティブ電位であると、画素
５３、５４、５５で示されるハッチされている画素はポ
ジティブ電位であり、その境界のディスクリネーション
５７が図のように白く存在するようにプレチルト方向を
設定した。このとき、画素５３、５４の関係に本発明を
適用する。画素５５は両側の画素の極性が逆であり、本
発明の構成とは関係がないので最大駆動電圧の画素が好
ましい。ここでは、例えばＢの画素であればよい。画素
５３、５４の関係ではディスクリネーションは画素の右
側に出るように設定されているため、画素５３の最大駆
動電圧を画素５４の最大駆動電圧より低くすることが好
ましい。画素５３、５４の関係では電位差はこの場合に
好ましい関係になり、ディスクリネーションによる擾乱
の程度も少ない。このとき、分光特性が所望の黒表示が
できるように最大電圧を設定した場合でも、隣接画素電
位による影響は少なく、良好な黒表示が実現できた。さ
らに、中間調の場合も比較的良好な特性を示した。

【００４５】本実施例では画素形状の一例で示している
が特に限定されない。Ｒ，Ｇ，Ｂの画素の並び方やプレ
チルト方向及び各色の反射率を決める電圧の大小の兼ね
合いで、最適な画素配列が決定されるわけで、本実施例
に限定されるわけではないことはいうまでもない。透過
型の場合はブラックマトリクスにより、ディスクリネー
ション領域を避ける構成が一般的であるが、近年のよう
に画素ピッチが小さくなってくると開口率をできるだけ
とるために、特開平９−１１４０２３号公報のようなマ
イクロレンズを使用して開口率をあげる試みをとるなど
ブラックマトリクス領域を小さくして開口率をあげる必
要性があり、特に画素ピッチが１５μｍよりも小さくな
る場合に特に有効になるのは実施例１で述べたとおりで
あり、上記本発明の液晶装置が非常に有効に働くことを
確認した。

【００４６】本発明の駆動例を図１５を基に詳細に説明
する。図１５は本発明を用いた液晶プロジェクター装置
に用いられる液晶パネルの画素部付近の等価回路図の一
例である。３０１〜３０９は信号線、３２１〜３２３は
画素部のスイッチングトランジスタ、３１０〜３１２、
及び３３１〜３３６は画素電極、３１６〜３１８は垂直
シフトレジスタ３１９からの出力線、３２４〜３２６は
ビデオ信号線、３２７〜３２９は水平シフトレジスタ３
３０からの出力線につながる転送スイッチトランジスタ
である。まず駆動線３１６が、画素スイッチトランジス
タ３２１〜３２３をオン状態にするべく信号が入力され
る。このオン状態時に、水平のシフトレジスタ３３０が
順次動作し、ビデオ信号線３２４〜３２６から信号線３
０１〜３０９に信号を伝達していく。この例でいくと画
素電極３１０〜３１２に転送スイッチ３２７〜３２９及
び画素スイッチ３２１〜３２３を通して信号が転送さ
れ、ついで画素電極３３１〜３３３、画素電極３３４〜
３３６とそれぞれ信号を転送していく。水平方向の画素
１列全て書き込まれた後、出力線３１６はオフし、それ
ぞれ画素電極に接続している保持容量に電荷を蓄積した
状態になり、液晶に電圧を印加する。上記で説明したよ
うに、白を出す場合に書き込まれる電圧は画素電極３１
０〜３１２では異なる。その後出力線３１７，３１８
が、次の画素スイッチトランジスタをオン状態にするべ
く信号が入力され後は同様である。全画素電極に書き込
んだ後、次の信号を書き込むため再びこの動作が繰り返
される。本回路構成は代表的な説明であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ
画素を同時に書き込んでいたり、垂直シフトレジスタ３
１９からの出力線や水平シフトレジスタ３３０からの出
力線を順次書き込んだ例で示しているが本発明は特にこ
の例に限定されないことは言うまでもなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ
それぞれを異なるタイミングで書き込んでも良いし出力
線を２−３本同時に駆動してもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の画素電極を単位画素とした液晶駆動部と、該画素
電極上に液晶を有する液晶装置において、前記単位画素
内でディスクリネーション領域の生ずる方向と逆方向に
位置する画素電極の最大駆動電圧が、前記単位画素内で
ディスクリネーション領域の生ずる方向に位置する画素
電極の最大駆動電圧よりも小さい構成とすることによ
り、ディスクリネーションの影響を抑制し、輝度が高く
色味が良い液晶装置及びこれを用いた液晶表示装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の液晶装置の画素部分説明
図である。

【図２】本発明の第１実施例の隣接画素電圧と反射率と
の関係を示すグラフである。

【図３】本発明の第１実施例の液晶装置の電圧−反射率
グラフである。

【図４】本発明の第１実施例の画素ピッチと反射率との
関係を示すグラフである。

【図５】本発明の第１実施例を表す液晶表示装置光学系
の全体構成図である。

【図６】本発明に用いたダイクロイックミラーの分光反
射特性図である。

【図７】本発明で用いた色分解照明部の斜視図である。

【図８】本発明の第１実施例を表す断面構造図である。

【図９】本発明の第１実施例の液晶装置の投射型液晶表
示装置の駆動回路系を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第２実施例の液晶装置の画素部分説
明図である。

【図１１】本発明の第３実施例の液晶装置の画素部分説
明図である。

【図１２】本発明の第４実施例の液晶装置の断面構造図
である。

【図１３】本発明の第４実施例の液晶装置の画素部分回
路説明図である。

【図１４】本発明の第５実施例の液晶装置のレイアウト
図である。

【図１５】本発明の第５実施例の液晶パネルの画素部付
近の等価回路図である。

【図１６】本発明による液晶装置の一実施形態の画素部
分説明図である。

【図１７】従来の単板型液晶表示装置の説明図である。

【図１８】従来の単板型液晶表示装置の説明図である。

【符号の説明】

１投影レンズ２マイクロレンズ付液晶パネル３偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）６ロッド型インテグレータ７楕円リフレクター８アークランプ９スクリーン１０パネルドライバー１１デコーダー１２インターフェース回路１３コントローラ１４バラスト１５電源回路２０マイクロレンズ付液晶パネル２１マイクロレンズガラス基板２２マイクロレンズ（インデックス分布式）２３シートガラス２４対向透明電極２５液晶層２６画素電極２７アクティブマトリクス駆動回路部２８シリコン半導体基板３４マイクロレンズ４０Ｒ反射ダイクロイックミラー４１Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４２Ｂ反射ダイクロイックミラー４３高反射ミラー４６，４７偏光板５０フレネルレンズ（第２コンデンサーレンズ）５１第１コンデンサーレンズ２００，３０〜３３，５３〜５５反射画素電極（画
素）２１０，３６，３７，５７ディスクリネーション領域２２５ＴＮ液晶２２６透明画素電極２２７アクティブマトリクス駆動回路部３０１〜３０３信号映像ライン３１０ゲートライン３２１〜３２３ＴＦＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ｂ５Ｃ０８０６８０６８０Ｃ５Ｃ０９４ 3/36 3/36 ５Ｇ４３５ // Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ＺＦターム(参考） 2H090 KA05 KA07 LA01 LA04 LA09 LA12 MA01 MA07 MA10 2H091 FA02Y FA10X FA14Y FA26X FA29X FA29Y FA41X FB08 FD04 GA01 GA13 HA07 HA09 KA05 LA16 LA18 MA07 2H092 GA20 GA22 GA23 HA03 JB07 NA04 PA01 QA07 QA09 RA05 2H093 NA31 NA34 NA36 NA45 ND01 ND05 ND09 ND24 NE01 NE06 NF05 NF09 NG02 5C006 AA01 AA22 AC26 AF35 AF71 BB16 BC03 BC12 FA22 FA54 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 CC07 DD05 EE30 FF11 JJ02 JJ05 JJ06 KK52 5C094 AA08 AA10 BA03 BA44 CA19 CA24 DA11 DA14 DA15 EA04 EA05 EA06 EB02 EB05 ED01 ED11 ED14 FB12 FB15 5G435 AA03 AA04 BB12 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 DD13 EE33 FF03 FF05 GG01 GG02 GG04 GG05 GG08 GG28 HH02 HH12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素電極を単位画素とした液晶駆
動部と、該画素電極上に液晶を有する液晶装置におい
て、前記単位画素内でディスクリネーション領域の生ずる方
向と逆方向に位置する画素電極の最大駆動電圧が、前記
単位画素内でディスクリネーション領域の生ずる方向に
位置する画素電極の最大駆動電圧よりも小さいことを特
徴とする液晶装置。
【請求項２】前記単位画素を構成する複数の画素電極
はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応する画素電極であることを
特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】マイクロレンズを用いた液晶装置である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装
置。
【請求項４】Ｒ、Ｇ、Ｂの各基本画素配列において、
第１の方向とこれと異なる第２の方向にこれら３原色画
素のうちそれぞれ異なる２色の組み合わせの色画素が交
互に並ぶように配列すると共に、該画素配列に対して２
画素ピッチになるように２次元マイクロレンズアレイを
備えた請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】前記画素電極のピッチが１５μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
液晶装置。
【請求項６】前記液晶駆動部はアクティブマトリクス
回路で構成されており、列方向に少なくとも２列以上も
しくは行方向に少なくとも２行以上に共通極性の電圧を
かけるカラム反転駆動を行うことを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項７】前記液晶駆動部はアクティブマトリクス
回路で構成されており、フィールドごとに共通極性の電
圧をかけるフィールド反転駆動を行うことを特徴とする
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項８】前記液晶駆動部を有する半導体回路基板
が反射型であることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
かに記載の液晶装置。
【請求項９】前記液晶装置は負の誘電異方性を有する
液晶を用いていることを特徴とする請求項１〜８のいず
れかに記載の液晶装置。
【請求項１０】前記液晶駆動部を有する半導体回路基
板がＳｉ基板であることを特徴とする請求項１〜９のい
ずれかに記載の液晶装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかの液晶装置
を用いたことを特徴とする液晶表示装置。