JP2004333756A - Liquid crystal device and electronic equipment - Google Patents

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JP2004333756A
JP2004333756A JP2003128079A JP2003128079A JP2004333756A JP 2004333756 A JP2004333756 A JP 2004333756A JP 2003128079 A JP2003128079 A JP 2003128079A JP 2003128079 A JP2003128079 A JP 2003128079A JP 2004333756 A JP2004333756 A JP 2004333756A
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Japan
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liquid crystal
pixel
crystal device
electrode
light
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Withdrawn
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JP2003128079A
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Japanese (ja)
Inventor
Kinya Ozawa
欣也 小澤
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize clear image display having no grittiness, in a vertical alignment type liquid crystal device. <P>SOLUTION: Slit-shaped aperture parts 21a are provided in positions corresponding to a non-pixel region of a common electrode 21 so that liquid crystal molecules L in the non-pixel region are not affected at all by the electric field generated by applying voltage between a pixel electrode 11 and the common electrode 21. The kernel of disclination generated in one pixel is made not to cross the non-pixel region and move to an another pixel region by fixing the alignment of the liquid crystal molecules L of the pixel peripheral part strongly to such an extent. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置及びこれを備えた電子機器に関し、詳しくは、プロジェクタのライトバルブや、携帯電話,PDA等の表示部に用いて好適な垂直配向型液晶装置の配向制御技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶装置には高コントラスト且つ広視野角な表示が求められており、このような表示を実現するために、垂直配向モードの研究が盛んに行なわれている(例えば、特許文献1参照)。
この垂直配向型の液晶装置では、液晶分子の初期配向状態(電圧無印加時の配向状態)が垂直配向膜によって基板面に対して略完全に垂直に立った状態とされ、この状態を黒表示として用いていることで、TN型の液晶装置に比べて黒浮きが少なく高コントラストな表示を実現できる。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−202511号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この垂直配向型の液晶装置ではもともと配向規制力が弱く、電圧印加時に液晶分子が様々な配向状態をとることで不安定なドメイン構造が形成され易い。そして、これら隣接するドメインの境界には液晶分子の倒れない領域(ディスクリネーション)が生じ、基板上の配向処理の僅かな乱れや電圧印加状態のバラツキ等によって、このディスクリネーション領域がふらつくことがある。このディスクリネーション領域は常に同じ箇所に生じている限りあまり大きな問題にならないが、これがパネル全体にわたって動くと画像表示にザラツキ感が生じる。
本発明は、上記課題に鑑み創案されたものであり、ザラツキのない画像表示を得られるようにした液晶装置及びこれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶装置は、複数の画素電極が配列形成されたアレイ基板と、共通電極が形成された対向基板と、上記両基板に挟持され、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層とを備え、上記共通電極は、各画素電極に対応して配列形成された複数の電極部が互いに導電接続されてなることを特徴とする。
【0006】
本構成は、共通電極に対して、非画素領域(画素電極間の領域)に対応する位置に、平面視で各画素電極の外周を囲む形で開口部を設け、電圧印加状態において非画素領域に位置する液晶の配向を安定的に保持できるようにしたものである。すなわち、本構成では、画素電極と共通電極の電極部とが共に島状に配列形成されているため、電圧印加状態において非画素領域に位置する液晶分子は、電圧印加によって生じる画素電極−共通電極間の電界の影響を全く受けず、当初の垂直配向状態を安定的に維持される。このように本構成では非画素領域の液晶の配向状態が強固に規定されるため、1画素内に生じたディスクリネーションはこの非画素領域を越えて他の画素に移動できなくなる。このため、ザラツキのない鮮明な画像表示を実現できる。特に、本発明者らは、画素ピッチが30μm以下の場合にディスクリネーションの発生位置が画素中央部に固定されることを確認している。このため、本構成をこのような高精細の液晶パネルに適用することで表示品質を一層高めることが可能となる。
【0007】
なお、上述の構成では、ディスクリネーションの発生位置を確実に固定するために、各画素電極又は共通電極の各電極部の中央に突起又は開口部を設けてもよい。この構成では、ディスクリネーションの発生位置が上記突起又は開口部の形成領域内に確実に固定され、一層ザラツキ感の少ない画像表示が得られる。
また、上記液晶層にカイラル剤を添加してもよい。これにより、電圧印加時の液晶分子の配向が安定し、明るい表示が得られる。
【0008】
また、上記画素電極の形状は鋭角部を有しない多角形であることが好ましい。また、直線部(鋭角を有しない屈曲部を含む)と曲線部とからなる形状でもよい。このように鋭角部のない形状とすることでディスクリネーションが生じにくくなり、高速,広視野角,高コントラストな表示を実現できる。特に、画素形状を正多角形や円形等、回転対称性を有する形状とすれば、液晶分子の配向が軸対称配向となり、視野角特性が向上する。
【0009】
また、本発明の電子機器は、上述の液晶装置を備えたことを特徴としている。この構成によれば、ザラツキ感のない表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
以下、図1〜図4を参照しながら本発明の第1実施形態に係る液晶装置について説明する。図1は本実施形態の液晶装置の概略構成を示す断面図、図2はその要部構造を対向基板側から見た平面図、図3は電圧印加時における液晶の配向状態を説明するための図、図4はその1画素内の液晶の配向状態を示す平面図である。なお、以下の各図においては、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せてある。また、本明細書では、液晶装置を構成する各部材において液晶層側に配置された面を「内面」、それと反対側の面を「外面」といい、更に、画素電極の形成された領域を画素領域、画素電極間の領域を非画素領域という。
【0011】
図1に示すように、本実施形態の液晶装置は、対向する一対の基板10,20の間に誘電異方性が負の液晶が封入されてなり、上記封入された液晶により光変調層としての液晶層30が構成されている。
石英,ガラス,プラスチック等の透光性材料からなる下基板10の内面側には、ITO等の透明導電膜からなる略矩形の画素電極11がマトリクス状に複数配列形成されており、この画素電極11を覆うように垂直配向膜12が形成されている。なお、本実施形態では、下基板10は、TFT等のスイッチング素子や、データ線,走査線等の各種配線が形成されたTFTアレイ基板として構成されているが、図1では、それらの素子及び配線の図示を省略している。
【0012】
一方、石英,ガラス,プラスチック等の透光性材料からなる上基板20の内面側には、ITO等の透明導電膜からなる共通電極21が形成されており、この共通電極21を覆うように垂直配向膜22が形成されている。
【0013】
図2に示すように、共通電極21には、非画素領域に対応する位置に平面視で各画素電極11の外周を囲む形で複数の開口部21aが設けられている。具体的には、画素電極11の各端辺に沿ってスリット状の開口部21aが設けられており、共通電極21はこれらの開口部21aによって複数の導電領域に区画されている。1つの画素電極11を囲むように配置された4つの開口部21aは互いに連結されておらず、これらの開口部21aに囲まれた導電領域は他の導電領域と電気的に接続された状態となっている。本実施形態では、画素領域に対向する位置において4つの開口部21aに囲まれた導電領域を電極部210とし、非画素領域に対向する位置において4つの開口部21aに囲まれた導電領域を接続部211とする。すなわち、共通電極21は、各画素電極11に対向して配列形成された複数の島状の電極部210からなり、各電極部210は接続部211を介して互いに導電接続されている。
また、下基板10及び上基板20の外面側にはそれぞれ偏光板15,25が設けられている。
【0014】
このような構成において画素電極11と共通電極21との間に電圧を印加すると、画素領域に位置する液晶分子Lは、画素電極11のエッジ部に生じる斜め電界の作用により、図4に示すように、画素周縁部から画素中心部E1に向かって放射状に倒れ、画素中心部E1にはディスクリネーションの核が安定的に形成される。つまり、画素中心部E1では周囲の液晶分子Lの傾倒方向がこの領域E1に集中するため、領域E1に位置する液晶分子Lは倒れることができず、当初の垂直配向状態を安定的に維持される。また、この際、液晶分子Lの配向方向は画素電極11の各端辺に垂直な4方向D1〜D4に規定され、画素内に4つの異なる配向方向を持つ領域ができる。この結果、配向分割が実現され、良好な視角特性が得られる。
【0015】
一方、非画素領域E2では画素電極11,電極部210がいずれも形成されないため、図3に示すように、この領域E2に位置する液晶分子Lは電圧印加によって生じる電極11,210間の電界の影響を全く受けず、当初の垂直配向状態を安定的に維持される。このため、仮に1画素内で印加電圧にバラツキが生じてディスクリネーションの位置がふらついたとしても、画素周縁部の配向状態が強固に規定されているため、この非画素領域を越えて他の画素に移動することはない。
【0016】
したがって、本実施形態の液晶装置によれば、1画素領域内に生じたディスクリネーションの移動範囲を該画素領域内に制限でき、これにより、ザラツキ感のない鮮明な画像表示を実現できる。特に、本発明者等は、画素ピッチを20μm以下とした液晶装置において、上記ディスクリネーションの発生位置が画素中心部の狭い範囲に確実に固定されることを確認しており、本構成をこのような高精細の液晶パネルに適用することで表示品質を一層高めることができる。
【0017】
[第2実施形態]
次に、図5,図6を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る液晶装置について説明する。なお、本実施形態において、上記第1実施形態と同様の部位については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0018】
本実施形態では、液晶層30′にカイラル剤が添加されており、液晶分子Lの配向をより安定に制御可能となっている。つまり、液晶分子Lの配向状態は単純な放射状傾斜配向よりも図6に示すような渦巻状の放射状傾斜配向の方が安定であるため、上記第1実施形態のように液晶層にカイラル剤を添加しない構成であっても、電圧印加状態において液晶分子Lは液晶層厚方向に沿って螺旋状に捩れた状態で倒れる。この捩れ方向は常に一定ではなく不安定であり、又、1画素内の液晶分子Lに関しては上記捩れ方向は一致するが、画素同士の間では上記捩れ方向はランダムである。このように捩れ方向の異なるドメインが表示領域に複数形成されると、その境界領域でディスクリネーションが発生しやすくなり、応答速度や透過率の低下につながる。このため、液晶層30′にカイラル剤を添加して上記捩れ方向を全ての画素で同一方向とすることで、上記画素間でのディスクリネーションの発生を防止することができる。
【0019】
また、単純な放射状傾斜配向では、偏光板15,25の偏光軸に対して垂直方向又は水平方向に配向している液晶分子Lは入射光に対して位相差を与えないため、このような配向状態の領域を通過する入射光は透過率に寄与しない。これに対して、本実施形態のように液晶層30′にカイラル剤を添加して液晶分子Lを液晶層厚方向に沿って螺旋状に変化させた場合には、偏光板15,25の偏光軸に垂直方向または平行方向に配向している液晶分子Lも入射光に対して位相差を与えることができる。したがって、この様な配向状態の領域を通過する入射光も透過率に寄与するので、明るい表示が可能となる。
【0020】
また、本実施形態では、電極部210′の中央(即ち、画素中心部E1)に開口部21bが設けられている。このような開口部21bを設けることで、電圧印加時にこの部分E1の等電位面が歪み、ディスクリネーションの発生位置をこの開口領域内に確実に固定することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、上記第1実施形態に比べてザラツキ感をより低減できるとともに、応答速度が速く且つ明るい表示が可能となる。
【0021】
[第3実施形態]
次に、図7を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る液晶装置について説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態1と同様の部位については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0022】
本実施形態は、上記第1実施形態の構成において画素電極及び電極部の形状を変形したものである。すなわち、本実施形態の画素電極11′は、図7に示すように、円形形状を有しており、共通電極21′′の電極部210′′もそれに合わせて円形形状とされている。なお、図7において符号211′は接続部を示しており、各導電部210′′は接続部211′を介して互いに導電接続されている。
また、電極部210′′の中央(即ち、画素中心部E1)には、上記第2実施形態と同様に、開口部21b′が設けられており、ディスクリネーションの発生位置を画素中心部E1に確実に固定できるようになっている。
そして、これ以外は上記第1実施形態と同様である。
【0023】
したがって、本実施形態では画素形状及び遮光膜の開口形状を円形形状としたため、画素領域内の液晶分子Lが画素中心部E1を中心として放射状に連続的に傾斜配向される結果、よりザラツキ感の少ない表示が可能となる。
【0024】
なお、画素電極11′及び電極部210′′の形状は、円形以外にも、例えば鋭角部を有しない多角形とすることができる。また、直線部(鋭角を有しない屈曲部を含む)と曲線部とにより構成される形状であってもよい。例えば上記形状を8角形とすると、電圧印加時に1画素内には、液晶分子の傾倒方向の異なる8つのドメインが形成される。この際、画素形状に鋭角部があると、この鋭角部において隣接する2つのドメインでは、液晶分子Lは互いに略逆向きに倒れようとするため、この境界部にディスクリネーションが発生しやすくなる。これに対して、画素形状に鋭角部を有しない構成とした場合、隣接するドメイン同士の間では液晶分子の配向方向は平行に近くなり、ディスクリネーションの発生が抑えられる。これにより、高速,広視野角,高コントラストな表示が可能となる。
【0025】
とりわけ上記形状を回転対称性を有する形状(即ち、正多角形又は円形)とした場合には、液晶分子Lの配向が軸対称配向となり視野角特性が向上する。特に、本実施形態のように上記形状を円形とした場合には、最も視角特性がよく且つ安定な配向状態が得られる。
【0026】
なお、本発明は上述の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で種々変形して実施することができる。
例えば、上記第1,第2実施形態では、1つの画素電極11を囲むように設けられた4つの開口部21aは互いに連結されない構成とした。しかし、本発明では、これら開口部の内外に配置される導電領域が互いに電気的に接続され、共通電極内に電気的に孤立した領域が生じなければよく、これら4つの開口部21aの内、2つ又は3つの開口部は互いに連結されてもよい。また、上記実施形態では、接続部211を電極部210の隅角部としたが、この位置は電極部210の端辺でもよく、任意に設定することができる。
【0027】
また、上記第2,第3実施形態ではディスクリネーションの発生位置をより確実に固定するために、共通電極21に開口部21bを設けたが、このような開口部は画素電極に設けてもよい。また、開口部を設ける代わりに画素電極又は電極部に対して突起を設けてもよく、これによっても開口部を設けたのと同様の効果が得られる。
【0028】
また、上記各実施形態では、本発明の液晶装置として透過型の構造を採用したが、反射型若しくは半透過反射型の構造としてもよい。反射型液晶装置とした場合、画素電極にはAlやAg等の高反射率の金属反射膜、若しくは、これら金属反射膜と透明導電膜の積層膜を用いることができる。また、下基板10には、ガラス等の透光性材料以外にも、半導体基板等の不透明な材料を用いることができる。
【0029】
(電子機器)
次に、本発明の電子機器の一例である投射型表示装置について説明する。
図8は、上記実施の形態の液晶装置を3つの液晶ライトバルブ(光変調手段)として用いた、いわゆる3板式の液晶プロジェクタの一例を示す概略構成図である。図中、符号510は光源、513,514はダイクロイックミラー、515,516,517は反射ミラー、518,519,520はリレーレンズ、522,523,524は液晶ライトバルブ、525はクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)、526は投射レンズ系(投射手段)を示す。
【0030】
光源510は、メタルハライド等のランプ511とランプ511の光を反射するリフレクタ512とから構成されている。ダイクロイックミラー513,514は、光源から出射された光を互いに異なる複数の色光に分離する色分離手段であり、青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー513は、光源510からの白色光のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ522に入射される。
【0031】
一方、ダイクロイックミラー513で反射された色光のうち、緑色光は、緑色光反射のダイクロイックミラー514によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ523に入射される。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー514も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ518、リレーレンズ519、出射レンズ520を含むリレーレンズ系からなる導光手段521が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ524に入射される。
【0032】
そして、各ライトバルブ522〜524は、入射された色光を変調して対応する色の画像光を形成し、クロスダイクロイックプリズム525に出力する。このプリズム525は、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に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十字状に形成されたものである。
3つの画像光は、これらの誘電体多層膜によって合成されて、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射レンズ系526によってスクリーン527上に投射され、画像が拡大表示される。
【0033】
上記構成の投射型表示装置では、上記実施の形態の液晶装置をライトバルブとして用いているため、ザラツキ感のない鮮明な画像表示を実現できる。
なお、本発明の電子機器としては、上述の投射型表示装置以外にも、携帯電話やPDA、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディ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、タッチパネルを備えた機器等を例として挙げることができ、これら電子機器の直視型の表示部に本発明の液晶装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の液晶装置の断面図である。
【図2】同、液晶装置の要部構造を示す平面図である。
【図3】同、液晶装置の電圧印加時における配向状態を示す断面図。
【図4】同、液晶装置の電圧印加時における配向状態を示す平面図。
【図5】本発明の第2実施形態の液晶装置の断面図である。
【図6】同、液晶装置の電圧印加時における配向状態を示す平面図。
【図7】本発明の第3実施形態の液晶装置の要部構造を示す平面図。
【図8】本発明の電子機器の一例としての投射型表示装置を示す図。
【符号の説明】
10…アレイ基板、11,11′…画素電極、20…対向基板、21,21′,21′′…共通電極、21a,21a′…開口部、21b,21b′…開口部、30,30′…液晶層、210,210′,210′′…電極部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus including the same, and more particularly, to an alignment control technique of a vertical alignment type liquid crystal device suitable for use in a light valve of a projector, a display unit of a mobile phone, a PDA, or the like. .
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal device is required to have a display with a high contrast and a wide viewing angle, and in order to realize such a display, studies on a vertical alignment mode have been actively conducted (for example, see Patent Document 1).
In this vertical alignment type liquid crystal device, the initial alignment state of liquid crystal molecules (the alignment state when no voltage is applied) is set to be almost completely perpendicular to the substrate surface by the vertical alignment film, and this state is displayed in black. As a result, a high-contrast display with less black floating can be realized as compared with a TN-type liquid crystal device.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-202511
[Problems to be solved by the invention]
However, in this vertical alignment type liquid crystal device, the alignment regulating force is originally weak, and an unstable domain structure is likely to be formed due to various alignment states of liquid crystal molecules when a voltage is applied. A region where the liquid crystal molecules do not fall (disclination) is generated at the boundary between these adjacent domains. There is. This disclination area does not pose a significant problem as long as it always occurs at the same location, but if this disclination area moves over the entire panel, a grainy feeling is generated in the image display.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a liquid crystal device capable of obtaining an image display without roughness, and an electronic apparatus including the liquid crystal device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal device according to the present invention includes an array substrate on which a plurality of pixel electrodes are arrayed, a counter substrate on which a common electrode is formed, and a substrate sandwiched between the two substrates, and the initial alignment state is vertical. A liquid crystal layer made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy exhibiting alignment, wherein the common electrode is formed by conductively connecting a plurality of electrode portions arranged and formed corresponding to each pixel electrode. I do.
[0006]
In this configuration, an opening is provided at a position corresponding to a non-pixel region (a region between pixel electrodes) with respect to the common electrode so as to surround the outer periphery of each pixel electrode in a plan view, and the non-pixel region In this case, the alignment of the liquid crystal positioned at the position can be stably maintained. That is, in this configuration, since both the pixel electrode and the electrode portion of the common electrode are arranged in an island shape, the liquid crystal molecules located in the non-pixel region in the voltage applied state are caused by the pixel electrode-common electrode generated by the voltage application. The initial vertical alignment state is stably maintained without being affected by the electric field at all. As described above, in this configuration, the alignment state of the liquid crystal in the non-pixel region is firmly defined, so that the disclination generated in one pixel cannot move to another pixel beyond the non-pixel region. For this reason, a clear image display without roughness can be realized. In particular, the present inventors have confirmed that when the pixel pitch is 30 μm or less, the position at which the disclination occurs is fixed to the center of the pixel. Therefore, by applying this configuration to such a high-definition liquid crystal panel, the display quality can be further improved.
[0007]
In the above-described configuration, a projection or an opening may be provided at the center of each electrode portion of each pixel electrode or common electrode in order to reliably fix the position where disclination occurs. With this configuration, the position at which the disclination occurs is reliably fixed in the area where the protrusion or the opening is formed, and an image display with less roughness can be obtained.
Further, a chiral agent may be added to the liquid crystal layer. Thereby, the orientation of the liquid crystal molecules at the time of applying a voltage is stabilized, and a bright display is obtained.
[0008]
Further, the shape of the pixel electrode is preferably a polygon having no acute angle portion. Further, the shape may include a straight portion (including a bent portion having no acute angle) and a curved portion. With such a shape having no acute angle portion, disclination hardly occurs, and high-speed display with a wide viewing angle and high contrast can be realized. In particular, when the pixel shape is a shape having a rotational symmetry such as a regular polygon or a circle, the orientation of the liquid crystal molecules becomes an axially symmetric orientation, and the viewing angle characteristics are improved.
[0009]
According to another aspect of the invention, an electronic apparatus includes the above-described liquid crystal device. According to this configuration, it is possible to provide an electronic device including a display unit without a feeling of roughness.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal device according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of a main part structure of the liquid crystal device viewed from a counter substrate side, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing the alignment state of the liquid crystal in one pixel. In the following drawings, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member have a size recognizable in the drawings. Further, in this specification, a surface arranged on the liquid crystal layer side in each member constituting the liquid crystal device is referred to as an “inner surface”, a surface on the opposite side is referred to as an “outer surface”, and a region where a pixel electrode is formed is further defined. A pixel region and a region between pixel electrodes are referred to as a non-pixel region.
[0011]
As shown in FIG. 1, in the liquid crystal device of the present embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is sealed between a pair of substrates 10 and 20 facing each other, and the sealed liquid crystal serves as a light modulation layer. The liquid crystal layer 30 of FIG.
A plurality of substantially rectangular pixel electrodes 11 made of a transparent conductive film such as ITO are arranged in a matrix on the inner surface side of a lower substrate 10 made of a translucent material such as quartz, glass, plastic, or the like. A vertical alignment film 12 is formed so as to cover 11. In the present embodiment, the lower substrate 10 is configured as a TFT array substrate on which switching elements such as TFTs and various wirings such as data lines and scanning lines are formed. However, in FIG. Illustration of the wiring is omitted.
[0012]
On the other hand, a common electrode 21 made of a transparent conductive film such as ITO is formed on the inner surface side of the upper substrate 20 made of a translucent material such as quartz, glass, plastic, or the like. An alignment film 22 is formed.
[0013]
As shown in FIG. 2, the common electrode 21 is provided with a plurality of openings 21a at positions corresponding to the non-pixel regions so as to surround the outer periphery of each pixel electrode 11 in plan view. Specifically, a slit-shaped opening 21a is provided along each edge of the pixel electrode 11, and the common electrode 21 is partitioned into a plurality of conductive regions by these openings 21a. The four openings 21a arranged so as to surround one pixel electrode 11 are not connected to each other, and the conductive region surrounded by these openings 21a is electrically connected to another conductive region. Has become. In the present embodiment, the conductive region surrounded by the four openings 21a at the position facing the pixel region is used as the electrode portion 210, and the conductive region surrounded by the four openings 21a at the position facing the non-pixel region is connected. The unit 211 is assumed. That is, the common electrode 21 is composed of a plurality of island-shaped electrode portions 210 arranged and formed to face the respective pixel electrodes 11, and the respective electrode portions 210 are conductively connected to each other via the connection portions 211.
Polarizing plates 15 and 25 are provided on the outer surfaces of the lower substrate 10 and the upper substrate 20, respectively.
[0014]
When a voltage is applied between the pixel electrode 11 and the common electrode 21 in such a configuration, the liquid crystal molecules L located in the pixel region are caused by the oblique electric field generated at the edge of the pixel electrode 11 as shown in FIG. Then, it falls radially from the periphery of the pixel toward the pixel center E1, and a disclination nucleus is stably formed in the pixel center E1. That is, in the pixel center portion E1, the tilt direction of the surrounding liquid crystal molecules L is concentrated in this region E1, so that the liquid crystal molecules L located in the region E1 cannot be tilted, and the initial vertical alignment state is stably maintained. You. At this time, the orientation directions of the liquid crystal molecules L are defined in four directions D1 to D4 perpendicular to the respective edges of the pixel electrode 11, and regions having four different orientation directions are formed in the pixel. As a result, orientation division is realized, and good viewing angle characteristics are obtained.
[0015]
On the other hand, in the non-pixel region E2, since neither the pixel electrode 11 nor the electrode portion 210 is formed, as shown in FIG. 3, the liquid crystal molecules L located in this region E2 generate an electric field between the electrodes 11 and 210 generated by applying a voltage. The initial vertical alignment state is stably maintained without being affected at all. Therefore, even if the applied voltage fluctuates within one pixel and the position of the disclination fluctuates, the alignment state of the pixel peripheral portion is firmly defined. It does not move to the pixel.
[0016]
Therefore, according to the liquid crystal device of the present embodiment, the moving range of the disclination generated in one pixel area can be limited to the pixel area, thereby realizing a clear image display without roughness. In particular, the present inventors have confirmed that, in a liquid crystal device having a pixel pitch of 20 μm or less, the position at which the disclination occurs is securely fixed in a narrow range at the center of the pixel. The display quality can be further improved by applying to such a high-definition liquid crystal panel.
[0017]
[Second embodiment]
Next, a liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0018]
In the present embodiment, a chiral agent is added to the liquid crystal layer 30 ', so that the alignment of the liquid crystal molecules L can be controlled more stably. That is, since the spirally tilted spiral orientation as shown in FIG. 6 is more stable than the simple radially inclined orientation, the chiral agent is added to the liquid crystal layer as in the first embodiment. Even in a configuration in which no liquid crystal is added, the liquid crystal molecules L fall in a helically twisted state along the thickness direction of the liquid crystal layer when a voltage is applied. The twist direction is not always constant but unstable, and the twist direction of the liquid crystal molecules L in one pixel is the same, but the twist direction is random between pixels. When a plurality of domains having different twisting directions are formed in the display area in this manner, disclination is likely to occur in the boundary area, leading to a reduction in response speed and transmittance. Therefore, by adding a chiral agent to the liquid crystal layer 30 'and setting the twist direction to be the same for all pixels, it is possible to prevent the occurrence of disclination between the pixels.
[0019]
In the simple radial tilt alignment, the liquid crystal molecules L aligned in the vertical or horizontal direction with respect to the polarization axes of the polarizers 15 and 25 do not give a phase difference to incident light. Incident light passing through the state region does not contribute to transmittance. On the other hand, when a chiral agent is added to the liquid crystal layer 30 'to change the liquid crystal molecules L spirally along the liquid crystal layer thickness direction as in the present embodiment, the polarization of the polarizing plates 15 and 25 is increased. Liquid crystal molecules L oriented in a direction perpendicular or parallel to the axis can also give a phase difference to incident light. Therefore, the incident light passing through the region in such an alignment state also contributes to the transmittance, so that a bright display is possible.
[0020]
In the present embodiment, the opening 21b is provided at the center of the electrode portion 210 '(that is, the pixel center E1). By providing such an opening 21b, the equipotential surface of this portion E1 is distorted when a voltage is applied, and the position where disclination occurs can be reliably fixed in this opening region.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to further reduce the feeling of roughness as compared with the first embodiment, and it is possible to provide a fast response and a bright display.
[0021]
[Third embodiment]
Next, a liquid crystal device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0022]
This embodiment is obtained by modifying the shapes of the pixel electrode and the electrode portion in the configuration of the first embodiment. That is, the pixel electrode 11 ′ of the present embodiment has a circular shape as shown in FIG. 7, and the electrode portion 210 ″ of the common electrode 21 ″ has a circular shape accordingly. In FIG. 7, reference numeral 211 'denotes a connecting portion, and each conductive portion 210''is conductively connected to each other via the connecting portion 211'.
An opening 21b 'is provided at the center of the electrode portion 210 "(that is, the pixel central portion E1), as in the second embodiment, and the position at which disclination occurs is determined by the pixel central portion E1. It can be fixed securely.
The rest is the same as the first embodiment.
[0023]
Therefore, in the present embodiment, since the pixel shape and the opening shape of the light-shielding film are circular, the liquid crystal molecules L in the pixel region are continuously tilt-aligned radially around the pixel center E1, resulting in a more rough feeling. A small display is possible.
[0024]
In addition, the shape of the pixel electrode 11 ′ and the electrode portion 210 ″ may be, for example, a polygon having no acute angle portion in addition to the circular shape. Further, the shape may be configured by a straight portion (including a bent portion having no acute angle) and a curved portion. For example, if the shape is an octagon, eight domains having different tilting directions of liquid crystal molecules are formed in one pixel when a voltage is applied. At this time, if there is an acute angle portion in the pixel shape, the liquid crystal molecules L tend to fall in substantially opposite directions in the two adjacent domains at the acute angle portion, so that disclination is likely to occur at this boundary portion. . On the other hand, when the pixel shape does not have an acute angle portion, the orientation direction of liquid crystal molecules between adjacent domains is almost parallel, and the occurrence of disclination is suppressed. Thereby, high-speed, wide viewing angle, and high-contrast display can be performed.
[0025]
In particular, when the shape is a shape having rotational symmetry (that is, a regular polygon or a circle), the orientation of the liquid crystal molecules L becomes an axially symmetric orientation, and the viewing angle characteristics are improved. In particular, when the shape is circular as in the present embodiment, the most favorable viewing angle characteristics and a stable alignment state can be obtained.
[0026]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first and second embodiments, the four openings 21a provided so as to surround one pixel electrode 11 are not connected to each other. However, according to the present invention, the conductive regions disposed inside and outside these openings are electrically connected to each other, so that there is no need to form an electrically isolated region in the common electrode. Two or three openings may be connected to each other. Further, in the above embodiment, the connection portion 211 is a corner portion of the electrode portion 210, but this position may be an edge of the electrode portion 210 and can be set arbitrarily.
[0027]
In the second and third embodiments, the opening 21b is provided in the common electrode 21 in order to more reliably fix the position where disclination occurs. However, such an opening may be provided in the pixel electrode. Good. Further, instead of providing the opening, a projection may be provided on the pixel electrode or the electrode portion, and the same effect as providing the opening can be obtained.
[0028]
Further, in each of the above embodiments, a transmissive structure is employed as the liquid crystal device of the present invention, but a reflective or semi-transmissive reflective structure may be employed. In the case of a reflective liquid crystal device, a metal reflective film of high reflectivity such as Al or Ag, or a laminated film of such a metal reflective film and a transparent conductive film can be used for the pixel electrode. For the lower substrate 10, an opaque material such as a semiconductor substrate can be used in addition to a light-transmitting material such as glass.
[0029]
(Electronics)
Next, a projection display device which is an example of the electronic apparatus of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of a so-called three-panel type liquid crystal projector using the liquid crystal device of the above embodiment as three liquid crystal light valves (light modulation means). In the figure, reference numeral 510 is a light source, 513, 514 are dichroic mirrors, 515, 516, 517 are reflection mirrors, 518, 519, 520 are relay lenses, 522, 523, 524 are liquid crystal light valves, and 525 is a cross dichroic prism (color). Reference numeral 526 denotes a projection lens system (projection means).
[0030]
The light source 510 includes a lamp 511 such as a metal halide and a reflector 512 that reflects light from the lamp 511. The dichroic mirrors 513 and 514 are color separation units that separate light emitted from the light source into a plurality of different color lights, and the dichroic mirror 513 that reflects blue light and green light reflects red light out of white light from the light source 510. While transmitting light, it reflects blue light and green light. The transmitted red light is reflected by the reflection mirror 517 and enters the red light liquid crystal light valve 522.
[0031]
On the other hand, among the color lights reflected by the dichroic mirror 513, green light is reflected by the dichroic mirror 514 that reflects green light, and is incident on the liquid crystal light valve 523 for green. On the other hand, the blue light also passes through the second dichroic mirror 514. For blue light, a light guide unit 521 including a relay lens system including an entrance lens 518, a relay lens 519, and an exit lens 520 is provided to compensate for a difference in optical path length from green light and red light. The blue light is incident on the liquid crystal light valve for blue light 524 via this.
[0032]
Then, each of the light valves 522 to 524 modulates the incident color light to form a corresponding color image light, and outputs the image light to the cross dichroic prism 525. The prism 525 is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface.
The three image lights are combined by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. Then, the combined light is projected on a screen 527 by a projection lens system 526, and an image is displayed in an enlarged manner.
[0033]
In the projection display device having the above configuration, since the liquid crystal device of the above embodiment is used as a light valve, a clear image display without a feeling of roughness can be realized.
Note that, as the electronic apparatus of the present invention, in addition to the above-mentioned projection display device, a mobile phone, a PDA, an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, Examples include a car navigation device, a pager, an electronic organizer, a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a device equipped with a touch panel, and the like. Apparatus can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a main part structure of the liquid crystal device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an alignment state when a voltage is applied to the liquid crystal device.
FIG. 4 is a plan view showing an alignment state when voltage is applied to the liquid crystal device.
FIG. 5 is a sectional view of a liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an alignment state when voltage is applied to the liquid crystal device.
FIG. 7 is a plan view illustrating a main structure of a liquid crystal device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a projection display device as an example of the electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
10, array substrate, 11, 11 ', pixel electrode, 20 counter substrate, 21, 21', 21 '', common electrode, 21a, 21a ', opening, 21b, 21b', opening, 30, 30 ' ... Liquid crystal layer, 210, 210 ', 210 "... Electrode part

Claims (7)

複数の画素電極が配列形成されたアレイ基板と、
共通電極が形成された対向基板と、
上記両基板に挟持され、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層とを備え、
上記共通電極は、各画素電極に対応して配列形成された複数の電極部が互いに導電接続されてなることを特徴とする、液晶装置。
An array substrate on which a plurality of pixel electrodes are arranged and formed;
A counter substrate on which a common electrode is formed,
A liquid crystal layer made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy sandwiched between the two substrates and exhibiting an initial alignment state of vertical alignment,
The liquid crystal device, wherein the common electrode includes a plurality of electrode portions arranged and formed corresponding to each pixel electrode, which are conductively connected to each other.
各画素電極又は各電極部の中央に突起又は開口部が設けられたことを特徴とする、請求項1記載の液晶装置。The liquid crystal device according to claim 1, wherein a projection or an opening is provided at the center of each pixel electrode or each electrode portion. 上記液晶層にカイラル剤が添加されたことを特徴とする、請求項1又は2記載の液晶装置。The liquid crystal device according to claim 1, wherein a chiral agent is added to the liquid crystal layer. 上記画素電極の形状は鋭角部を有しない多角形であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの項に記載の液晶装置。The liquid crystal device according to claim 1, wherein the shape of the pixel electrode is a polygon having no acute angle portion. 上記画素電極の形状は回転対称性を有することを特徴とする、請求項4記載の液晶装置。The liquid crystal device according to claim 4, wherein the shape of the pixel electrode has rotational symmetry. 画素ピッチが30μm以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの項に記載の液晶装置。The liquid crystal device according to claim 1, wherein a pixel pitch is 30 μm or less. 請求項1〜6のいずれかの項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする、電子機器。An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.
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