JP2005024926A

JP2005024926A - Liquid crystal device, electronic apparatus, and projector

Info

Publication number: JP2005024926A
Application number: JP2003190605A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Yamada; 周平山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: JP4407178B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical alignment mode liquid crystal device with which a bright and high contrast display can be obtained. <P>SOLUTION: The liquid crystal device is equipped with a TFT (thin film transistor) array substrate (an element substrate) 10 and a counter substrate 20 interposing a liquid crystal layer 50 containing a liquid crystal with negative dielectric anisotropy in between and placed opposite to each other, a plurality of pixel electrodes 9 disposed on the liquid crystal layer 50 side of the TFT array substrate 10, and alignment films formed on the liquid crystal layer 50 sides of both substrates 10, 20, respectively and imparting a pre-tilt to the liquid crystal layer. The liquid crystal device has a non-display region where a light shielding member group 3 is disposed in a flat face region except for a side end part of the pixel electrode 9 and, on the other hand, is constructed by making the side end part of the pixel electrode 9 be a light transmissive region and form a part of the display region. <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、電子機器、及びプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
垂直配向モードの液晶装置は、電圧無印加状態で液晶分子の長軸方向が基板に対して略垂直方向に配向した構成であり、この垂直配向状態にて黒表示を行うため、高いコントラストが得られるという利点を有している。このような液晶装置においては、対向配置した基板間に液晶層を介在させ、両基板の液晶層側の面に垂直配向膜を形成するとともに、この垂直配向膜にラビング処理を施してプレチルトを付け、それによって電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御するのが一般的である。
しかしながら、垂直配向モードの液晶装置では、高コントラストの表示を実現できる一方で、表示の明るさが、同等の画素開口率を有するＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードの液晶装置に比して低いという課題を有していた。この垂直配向モードの液晶装置における明るさの低下は、画素電極間の横電界の影響で画素領域中にディスクリネーションが生じることに起因する。
ところで、このような画素領域内におけるディスクリネーションは、ＴＮモードの液晶装置においても、スイッチング素子の近傍等において生じることが知られており、その解決策として、ディスクリネーションが生じた領域に遮光膜を形成することが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３６９３１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３３４６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１、２には、配向分割された画素のドメイン界面や、スイッチング素子等の横電界に起因して生じるディスクリネーションを覆うように遮光膜を形成することが開示されており、係る構成により表示領域の光抜けを低減し、表示コントラストを向上させている。
しかしながら、これらの特許文献に記載の構成は、黒表示における光抜けを低減し、もってコントラストを向上させることを目的としており、垂直配向モードの液晶装置における明るさの向上を実現し得るものではない。仮に、係る技術に基づき垂直配向モードの液晶装置のディスクリネーション上に遮光膜を形成したとしても、コントラストや明るさを向上させる効果は得られず、逆に、開口率の低下によって表示の明るさ及びコントラストが低下することになる。
【０００５】
そこで、本発明者は、垂直配向モードの液晶装置における表示明るさの向上を実現するべく、液晶装置の構成について検討を重ね、本発明を完成するに至った。従って、本発明の目的は、明るく、高コントラストの表示が得られる垂直配向モードの液晶装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、複数の画素電極が配列形成された素子基板と、該素子基板と対向して配置された対向基板と、前記両基板間に挟持され、負の誘電異方性を呈する液晶を含む液晶層と、前記両基板の各々の液晶層側に設けられて前記液晶に所定方向のプレチルトを付与する配向膜とを具備してなる液晶装置であって、前記画素電極を含んで構成される各画素が、前記画素電極の辺端部を除く平面領域内に配置された遮光部材からなる非表示領域と、前記プレチルト方向で他の画素電極と隣接する画素電極辺端部まで延設された表示領域とを有していることを特徴とする。
上記「プレチルト方向」は、液晶層に電界を印加しない状態における液晶分子のダイレクタの基板面への投射ベクトルの向きである。
【０００７】
先の問題点に鑑みて行った研究において、本発明者は、従来の垂直配向モードの液晶装置において表示明るさが不足する問題は、その画素構成がＴＮ液晶等を用いた水平配向モードの液晶装置に準じたものとなっており、垂直配向モードにおける画素領域内の輝度分布（液晶の配向状態分布）を考慮したものではなかったことに起因することを知見した。そして、本発明者は、係る知見に基づき垂直配向モードの液晶装置の適切な画素構成について検討を重ね、従来の垂直配向モードの液晶装置の問題点を解決するために、上記本発明の構成を採用するに至った。
【０００８】
従来から、ＴＮモードの液晶装置等においては、画素電極の辺端部に沿って遮光膜やブラックマトリクスからなる遮光領域が設けられており、従来の垂直配向モードの液晶装置においても、同様の遮光領域が設けられていた。これに対して、上記本発明の液晶装置では、画素の表示領域が、プレチルト方向で他の画素電極と隣接する辺端部まで延設され、かつ画素電極の辺端部より内側の領域に非表示領域が設けられた構成となっている。このように表示領域を画素電極辺端部まで延設した構成とすることで、本来表示領域として利用可能でありながら、従来の垂直配向モードの液晶装置においては遮光領域となっていた画素電極辺端部の領域が、有効に表示に利用されるようになり、その結果従来に比して大幅な表示明るさの向上を実現することができる。
尚、このように画素電極辺端部に遮光領域を設けず、係る領域を表示領域に用いる構成とした場合にも、垂直配向モードの液晶装置では、液晶層に電界が印加されていない状態（液晶分子が基板面に対して略垂直に配向された状態）を黒表示に用いているため、上記画素電極辺端部において、黒表示時に漏れ光が生じることはなく、垂直配向モードの利点である高いコントラストを維持しつつ、表示明るさの向上を実現できる。
【０００９】
また、本発明の液晶装置では、画素電極の平面領域内に遮光部材を配置するようになっていることで、上記表示輝度を向上させる効果をさらに高めることができるようになっている。垂直配向モードの液晶装置においては、画素電極間の横電界に起因して生じるディスクリネーション領域は、画素電極の辺端部ではなく、画素電極中央側に近い内側に形成される傾向があり、このようなディスクリネーション領域は、ＴＮモードの液晶装置とは異なり、明表示時に輝度の低下を生じさせる。本発明では、この輝度低下を生じやすい画素電極の領域内に、液晶装置を構成する遮光部材（例えば、画素電極に並設されるスイッチング素子や電極配線など）を配置するので、表示に寄与しない領域の占有面積を縮減することができる。これにより、実質的な画素の開口率を向上させ、もって明るい表示を得ることができるようになっている。
【００１０】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域に形成されるディスクリネーション領域と平面的に重なる位置に配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、表示に寄与しない前記遮光部材と、輝度低下の生じるディスクリネーション領域とが平面的に重なるので、実質的な画素の開口率を高めることができ、より明るい表示を得ることが可能になる。
【００１１】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域に形成されるリバースチルト領域と平面的に重なる位置に配置されている構成とすることもできる。前記リバースチルト領域は、画素電極間の横電界により液晶分子が前記プレチルト方向と異なる方向に傾倒された領域であり、画素電極上に生じるディスクリネーション領域の原因となるものである。このリバースチルト領域に上記遮光部材を配置することで、この領域又はその近傍に生じるディスクリネーション領域と、遮光部材とを平面的に重ねて配置できるようになり、実質的な画素の開口率を向上させて、明るい表示を得ることができるようになる。
【００１２】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極の中央に対して前記プレチルト方向の辺端側寄りに形成されていることが好ましい。
本発明の構成を備えた垂直配向モードの液晶装置において、液晶層に対して電界を印加すると、画素電極上に配置された液晶分子の一部は、配向膜により付与されたプレチルトの方向に沿って傾倒され、また他の一部は、画素電極辺端部の横電界により画素電極辺端から画素電極中央部に向かって傾倒される。ここで、上記プレチルト方向に沿って傾倒される液晶分子には、配向膜と、プレチルト方向手前側の画素電極辺端部にて生じる横電界とが、ほぼ同方向に作用するため、画素電極の平面領域内で、このプレチルト方向に沿って傾倒される液晶分子の割合が多くなる。その結果、先のリバースチルト領域の液晶分子との干渉により生じるディスクリネーション領域は、画素電極中央部ではなく、中央からプレチルト方向の辺端寄りにずれた位置に形成される。従って、上記遮光部材を、画素電極中央からプレチルト方向で辺端寄りにずれた位置に配置すれば、この遮光部材と、ディスクリネーション領域との平面的な重なりを大きくでき、もって画素の実質的な開口率を高め、明るい表示を得ることができる。
【００１３】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記プレチルト方向と交差する向きに前記画素電極を横断する略帯状に形成されていることが好ましい。平面視略矩形状の画素電極を備えた液晶装置では、上記ディスクリネーション領域は、画素電極の領域内で、上記プレチルト方向とほぼ直交する略帯状に形成されることが多い。そこで、このような構成とすれば、上記画素電極上に形成されるディスクリネーション領域と、遮光部材との平面的な重なりを大きくでき、もって画素の実質的な開口率を高め、明るい表示を得ることができる。
【００１４】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材に、前記素子基板又は対向基板に設けられた遮光膜の少なくとも一部が含まれている構成とすることができる。
また、本発明の液晶装置は、前記素子基板の液晶層側に、前記画素電極を駆動するスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続された電極配線とが設けられており、前記遮光部材に、前記電極配線及び／又はスイッチング素子の少なくとも一部が含まれている構成とすることもできる。
本発明の液晶装置における遮光部材は、上記遮光膜、電極配線、及び／又はスイッチング素子を含むものとすることができる。特に素子基板上に設けられる電極配線やスイッチング素子は、アクティブマトリクス型の液晶装置では必須の構成である。そして、これらの構成要素の面積占有率により液晶装置の開口率がほぼ決定される。本発明の液晶装置では、これらの構成要素（又はそれらの一部）を、画素電極の周辺領域ではなく、画素電極の平面領域内に配置したことで、上記構成要素と、画素電極上に形成されたディスクリネーション領域（輝度が低下する領域）とを平面的に重ね、実質的な画素の開口率を向上させ、明るい表示が得られるようになっている。
【００１５】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材を構成する前記電極配線、スイッチング素子、及び／又は遮光膜が、前記画素電極の平面領域内において、平面視で概略一の領域を成して配置されている構成とすることが好ましい。すなわち、画素電極上に配置される上記遮光部材は、複数が画素電極上に配置されたとしても、平面視において互いに離間されず１つの平面領域を構成するように配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、画素電極上における遮光部材の面積を低減でき、画素の開口率向上を容易に実現できる。
【００１６】
本発明の液晶装置では、前記電極配線が、前記素子基板上に設けられた走査線、データ線、容量線から選ばれる１又は複数の配線である構成とすることもできる。本発明に係る液晶装置では、通常素子基板ないし対向基板上に設けられる電極配線のいずれをも前記遮光部材として用いることができる。
【００１７】
本発明の液晶装置では、前記遮光膜が、互いに交差する向きに延在する複数本の遮光部を備えた平面視略格子状とされており、前記画素電極の平面領域において、１本の遮光部が前記画素電極の平面領域を横断するように配置されて前記非表示領域を構成する一方、当該遮光部と交差して延びる前記遮光部が、前記画素電極の辺端部に沿って配置されていることが好ましい。
係る構成によれば、素子基板ないし対向基板に平面視略格子状に設けられた遮光膜を備えた液晶装置であって、明るい表示が得られる液晶装置が提供される。特に、遮光膜以外の遮光部材（電極配線、スイッチング素子等）を画素電極上に配置した場合に、上記構成を適用することで、遮光部材による画素の開口率の低下を効果的に防止できるとともに、スイッチング素子の光リークを防止するための遮光手段として上記遮光膜を機能させ、信頼性に優れる液晶装置を提供することが可能になる。
【００１８】
本発明の液晶装置では、フィールド反転駆動方式により駆動されることが好ましい。係る駆動方式では、隣接する画素電極に印加される電圧の極性（正負）が一致するので、ライン反転駆動方式等のように、隣接画素間で極性を反転させる駆動方式に比して、隣接する画素電極間に生じる横電界の勾配が小さくなる。これにより、画素電極辺端部に配置された液晶分子が基板面方向に配向され易くなり、画素電極辺端部における表示輝度を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラストの表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２０】
次に、本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の液晶装置と、該液晶装置から出力される光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラストの表示が可能であり、表示品質に優れるプロジェクタを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、液晶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２は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板（素子基板）の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。なお、図３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。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置において、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は、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのＴＦＴ３０（スイッチング素子）とがマトリクス状に配置されて構成され、各ＴＦＴ３０は、そのソース領域にて画像信号を供給するデータ線６ａ（信号線）と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良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａ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９は、ＴＦＴ３０のドレイン領域と電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込むようになっている。
【００２３】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。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９と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。例えば画素電極９の電圧は、蓄積容量７０によりソース電圧が印加された時間よりも３桁程も長く保持される。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。本実施形態では、蓄積容量７０を形成する方法として、半導体層との間で容量を形成するための配線である容量線３ｂを設けている。また、容量線３ｂを設ける代わりに、画素電極９と前段の走査線３ａとの間で容量を形成しても良い。
【００２４】
次に、図２を参照して本実施形態の液晶装置を構成するＴＦＴアレイ基板の平面構造について説明する。液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には、インジウム錫酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ，以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性薄膜からなる複数の画素電極９が平面視マトリクス状に設けられており、画素電極９の図示上下方向の辺に沿ってデータ線６ａが設けられている。走査線３ａおよび容量線３ｂは、画素電極９の図示左右方向の辺端と略平行に設けられるとともに、画素電極９を横断している。本実施形態において、平面視矩形状の画素電極９とその周辺部が画素を構成しており、マトリクス状に配置された各画素毎に表示が可能になっている。
【００２５】
データ線６ａは、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜からなる半導体層１ｆのうち後述するソース領域に電気的に接続されており、画素電極９は、コンタクトホール８と、その下層側（基板本体１０Ａ側）に設けられたコンタクトホール１８とを介して半導体層１ｆのうち後述するドレイン領域に電気的に接続されている。また、半導体層１ｆのうち後述するチャネル領域１ａ（図中右下がりの斜線の領域）と対向するように走査線３ａが配置されている。
【００２６】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って延びる本線部と、この本線部から延出され、データ線６ａに沿って延びる分岐部とを有する。図２中、右上がりの斜線を付した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが形成されている。この第１遮光膜１１ａは、各々半導体層１ａのチャネル領域１ａを含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して延びる本線部と、データ線６ａに沿ってチャネル領域１ａ側に延出された分岐部とを有している。第１遮光膜１１ａの分岐部の先端部は、下段側から延びる容量線３ｂの分岐部（データ線６ａに沿って延びる部分）と平面的に重なっており、両者が重なる位置に設けられたコンタクトホール１３を介して互いに電気的に接続されている。従って、第１遮光膜１１ａは、前段又は後段の容量線３ｂと電気的に接続されている。
【００２７】
次に断面構造を見ると、図３に示すように、液晶装置は、対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０とを備えており、これらの基板１０，２０間に、負の誘電異方性を有する、いわゆる垂直配向の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板からなる基板本体１０Ａを備え、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる基板本体２０Ａを備えている。
ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ上に画素電極９が設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０上の各画素電極９の下層側には、各画素電極９をスイッチング制御するＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、走査線３ａと、この走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ｆのチャネル領域１ａと、走査線３ａと半導体層１ｆとを絶縁する絶縁薄膜（ゲート絶縁膜）２と、データ線６ａとを主体として備え、前記半導体層１ｆのチャネル領域１ａの両側には、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、並びに高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。
チャネル領域１ａの下層側には、第１遮光膜１１ａが設けられており、この第１遮光膜１１ａと半導体層１ｆとは、基板本体１０Ａ上に設けられた絶縁層１２により絶縁されている。また、この絶縁層１２の一部を開口してコンタクトホール１３が形成されており、このコンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとが、電気的に接続されている。
【００２８】
また、走査線３ａ上、絶縁薄膜２上を含むＴＦＴアレイ基板１０上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々形成された第１層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８には、データ線６ａと同層の中継層６ｂが形成されている。
【００２９】
さらに、データ線６ａ上および第１層間絶縁膜４上には、上記中継層６ｂへ通じるコンタクトホール８が貫設された第２層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール１８に設けられた中継層６ｂと、第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８とを介して画素電極９と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、画素電極９と高濃度ドレイン領域１ｅとが、データ線６ａと同層に同一構成材料（Ａｌ膜等）で形成された中継層６ｂを中継して、電気的に接続された構成としているが、走査線３ａと同層に同一構成材料（ポリシリコン膜等）にて中継層を形成し、係る中継層を経由して両者を電気的に接続する構成としてもよい。
また、上記第２層間絶縁膜７は、ＴＦＴ３０を構成する各層によりＴＦＴアレイ基板１０上に生じる凹凸を平坦化する作用を奏し、図３に示すように、係る第２層間絶縁膜７上に形成される画素電極９及び配向膜４０（説明は後述）は、ＴＦＴアレイ基板１０上にてほぼ平坦に形成されている。
【００３０】
ＴＦＴ３０は、上述のようにＬＤＤ構造を有することが好ましいが、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を採っても良いし、ゲート電極（チャネル領域１ａ上の走査線３ａ）をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソースおよびドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴとしてもよい。
【００３１】
また本実施形態では、ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部からなるゲート電極をソース・ドレイン領域間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース・ドレイン領域接合部のリーク電流を低減し、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造あるいはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３２】
また、ゲート絶縁膜となる絶縁薄膜２を走査線３ａの一部からなるゲート電極に対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体層１ｆを延設するとともに、これらに対向する容量線３ｂの一部を容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。より詳細には、図２に示すように、半導体層１ｆがそのチャネル領域１ａの図示上側で、平面視略Ｌ字状にデータ線６ａおよび容量線３ａの下に延設されており、この半導体層１ｆが、走査線３ａに沿って延びる本線部と、データ線６ａに沿って延びる分岐部とを備える容量線３ｂに対して、絶縁薄膜２を介して対向配置されることにより蓄積容量７０を形成している。特に、蓄積容量７０の誘電体としての絶縁薄膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるＴＦＴ３０のゲート絶縁膜の場合、薄くかつ高耐圧の絶縁膜となるため、蓄積容量７０は比較的小面積で大容量の蓄積容量とすることが可能である。
【００３３】
また、画素電極９上および第２層間絶縁膜７上には、垂直配向膜４０が設けられている。なお、垂直配向膜４０としては、ポリイミド配向膜にラビング処理を施して液晶層５０を構成する液晶分子にプレチルトが付与されるようにしたものを例示でき、他の配向処理の方法としては、斜方蒸着によりプレチルトを付け、その上に垂直配向膜を塗布する方法、又は回転斜方蒸着により蒸着のみにより配向処理を行う方法等も例示できる。
本実施の形態の場合、垂直配向膜４０及び後述の垂直配向膜６０に付与された配向処理により、液晶層５０を構成する液晶分子は、図２下向きのプレチルト方向Ｐを有して配向されている。尚、このプレチルト方向Ｐは、液晶層５０に電界を印加しない状態における、液晶分子のダイレクタの基板面に対する投射ベクトルの向きである。
【００３４】
他方、対向基板２０においては、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面に、第２遮光膜２２が設けられている。さらに、この遮光膜２２上を含む対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９と同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜から形成されている。上記第２遮光膜２２の存在により、対向基板２０の側からの入射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａや低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することはない。さらに、第２遮光膜２２は、コントラスト向上などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を有している。そして、対向電極２１上には、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して垂直に配向させる垂直配向膜６０が設けられており、この垂直配向膜６０には、先の垂直配向膜４０と同様の構成のものを用いることができる。
これらＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０は、画素電極９と対向電極２１とが対向するように配置され、これら基板１０、２０とシール材（図示略）により囲まれた空間に、負の誘電異方性を有し、電圧無印加状態にて垂直配向を呈する液晶が封入されて液晶層５０が形成されている。
【００３５】
ここで、図４（ａ）は、係る第２遮光膜２２の平面構成を示す図であり、図４（ｂ）は、比較のために示した従来構成における対向基板側の遮光膜４２の平面構成図である。
図４（ａ）に示すように、この第２遮光膜２２は、図示左右方向に延在する複数本の遮光部２２ａと、図示上下方向に延在する複数本の遮光部２２ｂとを備えた平面視格子状を成しており、その構成材としては、遮光性を有する金属薄膜やカラーフィルタのブラックマトリクスに用いる樹脂材料等、公知のものを適用できる。
そして、本実施形態の液晶装置では、上記第２遮光膜２２が、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、ＴＦＴ３０の形成領域に対向して配置されている。具体的には、図４（ａ）上下方向に延在する遮光部２２ｂが、図２に示したデータ線６ａ等と対向して配置され、図４（ａ）左右方向に延在する遮光部２２ａが、図２に示した走査線３ａ、容量線３ｂ等からなる遮光部材群３と対向して配置されている。従って、本実施形態の場合、画素電極９の平面領域を図示左右方向に横断してＴＦＴアレイ基板１０の遮光部材群３と、第２遮光膜２２の遮光部２２ａとが配置されることにより、画素電極９上に非表示領域を形成している。その一方で、画素電極９の図示左右方向に延びる辺端部は、遮光膜等が形成されない光透過領域とされ、表示領域の一部を成している。
尚、上記遮光部材群３をより詳細に説明すると、図２に示した走査線３ａ、容量線３ｂの本線部、第１遮光膜１１ａの本線部、半導体層１ｆの一部（図示左右方向に延びる部分）、及び図３に示した中継層６ｂとにより構成される部材群である。
【００３６】
上記構成を備えた本実施形態の液晶装置では、図４に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０の走査線３ａ、容量線３ｂ、遮光膜１１ａ等からなる遮光部材群３と、対向基板２０の遮光部２２ａとが、画素電極９の平面領域を横断して設けられて画素電極９の領域内に非表示領域を形成していることで、垂直配向モードの液晶装置において表示の明るさが不足する問題を解決し、高輝度、高コントラストの液晶装置を実現した。
本液晶装置の係る作用について、図５を参照して以下に説明する。図５は、本実施形態の液晶装置の作用を説明するための概略断面図であり、図５（ａ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面に対応している。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す断面に沿う液晶装置の透過率分布を示すグラフであるが、図５（ａ）の上下に偏光板を設置し、両偏光板の偏光軸をプレチルト方向に対して４５°ずらし、２枚の偏光板の偏光軸は９０°ずらした状態を想定している。尚、図５に示す各構成要素のうち、図１ないし図４に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００３７】
図５（ａ）に示す概略断面図において、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、複数の画素電極９が形成されるとともに、その下層側に、層間絶縁膜４，７と、遮光部材群３とが形成されている。また、遮光部材群３と同層に示す遮光部材群３ｖ、３ｖは、図４に示したように、従来の構成の垂直配向モードの液晶装置に備えられた走査線や容量線等からなる遮光部材群を示している。
ＴＦＴアレイ基板１０とともに液晶層５０を挟持している対向基板２０の内面側には、対向電極２１が形成されている。また、符号５１は、液晶層５０を構成する液晶分子を模式的に示しており、その向きは液晶分子の配向方向を示している。先に記載のように、本実施形態の液晶装置では、配向膜４０，６０により液晶分子５１…に対してプレチルトが付与されており、その方向は、図５（ａ）に矢印Ｐで示すように、図示右側へ向かう方向である。従って、液晶分子５１…は、画素電極９及び対向電極２１に対して電圧が印加されない状態において、図示右側へ若干傾斜して配向されるようになっている。
【００３８】
図５（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された画素電極９…のうち、図示中央の画素電極９に対して＋５Ｖの電圧を印加し、その両側の画素電極９，９に対しては電圧を印加しない状態（電圧０Ｖ）における液晶分子５１…の配向状態を示しており、図５（ｂ）は係る配向状態における透過率を示している。尚、図５（ｂ）に示すグラフは、図５（ａ）に示す遮光部材群３，３ｖを設けない状態での液晶装置の透過率分布であり、液晶層５０の作用による透過率の変化を示すものである。
図５（ａ）に示すように、画素電極９と対向電極２１との間に電界が印加されると、図中央の画素電極９上において、液晶分子５１…は、そのプレチルト方向に沿うように図示右側へ向かって傾倒され、基板１０，２０と平行に配向される。しかし、画素電極９の右寄りの位置に、液晶分子５１…が紙面と平行に配向していない領域が形成されている。この領域では、隣接する画素電極９，９間の横電界の影響により液晶分子５１…の配向方向がプレチルト方向から外れている。
【００３９】
画素電極９の辺端部においては、液晶分子５１…は、上記横電界による配向規制力を受け、しかもこの横電界による配向規制力は配向膜４０，６０による配向規制力（プレチルト）より強いため、この横電界に沿って液晶分子５１…が配向され、画素電極９の外側から中央部に向かって倒れる。図中央の画素電極９の左辺端部では、この横電界の作用による傾倒方向とプレチルト方向とが一致しているため、液晶分子５１…は紙面と平行な面内で図示右側へ向かって倒れるが、画素電極９の右辺端部においては、プレチルト方向とは逆向きに図示左側へ向かって液晶分子５１…が倒れ、リバースチルト領域Ｒが生じる。
【００４０】
このように、画素電極９の右辺端部から中央部に向かってプレチルト方向Ｐと逆向きに液晶分子５１…が倒れると、これらの液晶分子５１…と、他端（左辺端）側からプレチルト方向Ｐに沿って順次傾倒された液晶分子５１…とが画素電極９上で干渉し、その結果、この干渉位置の液晶分子５１…は、プレチルト方向Ｐと平行な方向からも外れ、紙面にほぼ垂直の方向へ倒れる。さらに、この干渉位置の液晶分子５１…は、周辺の液晶分子５１…に作用し、それらの配向状態も変化させるため、画素電極９上の比較的広い領域で、プレチルト方向Ｐと平行でない方向に液晶分子５１…が配向された領域（ディスクリネーション領域）が形成される。
このディスクリネーション領域では、基板１０，２０と平行な面内で液晶分子５１…の配向方向が連続的に変化しているため、液晶層５０を透過する光の偏光状態が面内で不均一になり、その結果、図５（ｂ）に示すように画素電極９上における透過率分布において、透過率が大きく低下する領域が形成される。
【００４１】
ここで、従来の構成の液晶装置では、画素電極９の辺端部に沿って走査線やデータ線が延在している構成が一般的であり、そのため、図４（ｂ）や図５（ａ）に示すように、画素電極９の辺端部に沿って、これらの配線やＴＦＴ等を含む遮光部材群３ｖが配置され、また対向基板の遮光膜４２を構成する遮光部４２ａ、４２ｂも、画素電極９の辺端に沿って配置されていた。このような構成である場合、画素電極９の辺端部が遮光されるのに加え、画素電極９上に形成されるリバースチルト領域Ｒに起因して生じる透過率の低下により、表示画素領域の実質的な開口率が低くなる。
これに対して、本実施形態に係る液晶装置では、図２及び図４に示したように、画素電極９の平面領域を横断して遮光部材群３が形成されており、その位置は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、リバースチルト領域Ｒに起因して透過率の低下が生じる領域ｒと平面視で一致している。このような構成により、画素電極９の平面領域（すなわち表示画素領域）における低透過率の領域が遮光される一方、画素電極９の辺端部は光透過領域とされ、この辺端部を透過した光を表示に利用することができる。これにより、従来と同程度の開口率でありながら、従来に比して大幅に表示の明るさを向上させることができ、もって高輝度、高コントラストの表示を実現することができる。
そして、本実施形態の液晶装置では、電圧無印加状態（液晶分子５１が基板１０，２０に対して略垂直に配向した状態）を黒表示に用いるため、画素電極９の辺端部が遮光されていない構成であっても、黒表示時に漏れ光が増加することはなく、締まった黒表示と、明るい白表示とにより、従来の垂直配向モードの液晶装置よりさらに高いコントラストが得られるようになっている。
【００４２】
本実施の形態の液晶装置では、図２及び図４、図５に示したように、上記遮光部材群３（走査線３ａ、容量線３ｂ、第１遮光膜１１ａ）が、画素電極９中央からプレチルト方向の辺端部寄りに設けられている。これは、本実施形態の液晶装置では、図５（ａ）に示したリバースチルト領域Ｒが、画素電極９の中央部からプレチルト方向側にずれた位置に形成され、このリバースチルト領域Ｒに起因して生じるディスクリネーションの位置も、画素電極９の中央部からプレチルト方向側にずれるためであり、図２及び図４に示した位置に上記遮光部材群３を形成することで、上記ディスクリネーション領域のみを効果的に遮光して、光透過領域（表示領域）の面積を広げることができる。
【００４３】
また、先に記載のように、本実施形態の液晶装置は、フィールド反転駆動方式にて駆動されるようになっている。この駆動方式では、表示動作に際して、隣接する画素電極９で電圧の極性が一致するので、画素電極９辺端部における横電界の勾配が、ライン反転駆動方式等の隣接画素電極間で極性が反転する駆動方式に比して小さくなる。これにより、画素電極９辺端部に位置する液晶分子５１…が、画素電極９と対向電極２１との間に形成される電界に沿って配向されやすくなり、画素電極９辺端部における透過率（輝度）を高め、高輝度の表示を得ることができる。
【００４４】
さらに、本実施形態の液晶装置の効果を明らかなものとするために、従来の液晶装置とを比較して説明する。図６は、本実施形態の液晶装置（図示左側）と、従来の液晶装置（図示右側）とを白表示させた状態を比較した写真である。同図右側に示す従来構成の液晶装置は、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示した、画素電極９の辺端部に対応して配置された遮光部材群３ｖを有する液晶装置である。
尚、図６では、本実施形態の液晶装置の画素電極９と、従来構成の液晶装置の画素電極とが、平面視マトリクス状に配列されるように両者の平面図の位置を合わせて図示している。つまり、本実施形態の液晶装置では、図４（ａ）及び図５（ａ）に示したように、図示左右方向に延在する遮光部材群３が、画素電極９の平面領域内を横断して形成される一方、画素電極９の辺端部には遮光膜等が形成されていないため、白表示状態を示した図６では画素電極９，９間の境界が明確に視認できなくなっているが、実際には、図示右側に示した従来構成における格子状の遮光領域の図示左右方向に延びる部分の左延長上に、本実施形態に係る画素電極９，９の境界が位置している。
【００４５】
図６から明らかなように、図示左側の本実施形態の液晶装置では、平面視格子状に形成された遮光領域（非表示領域）に囲まれる領域内でほぼ矩形状に光が透過されている。これに対して、図示右側の従来構成の液晶装置では、矩形状の画素領域内の図示下方側に帯状の暗部が形成されているため、実質的な画素の開口率が低下している。このように、本実施形態の液晶装置では、画素電極間の横電界の影響に起因して生じるディスクリネーション領域を、遮光部材群３により覆って非表示領域とするとともに、画素電極９の図示上下辺端の領域を表示領域として用いる構成としたたことで、画素の実質的な開口率を向上させることができ、これにより明るく、高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００４６】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一例として、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた液晶プロジェクタの構成について、その要部を示した図７を参照して説明する。図７において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズを示す。
【００４７】
光源８１０はメタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの光束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８１７で反射されて、上記実施形態の液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。一方、ダイクロイックミラー８１３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８１４によって反射され、上記実施形態の液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー８１４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８１８、リレーレンズ８１９、出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられ、これを介して青色光が上記実施形態の液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。赤色光用液晶光変調装置８２２、緑色光用液晶光変調装置８２３、青色光用液晶光変調装置８２４の前後にはそれぞれ入射側偏光板８２２ａ、８２３ａ、８２４ａと出射側偏光板８２２ｂ、８２３ｂ、８２４ｂが設置されている。入射側偏光板で直線偏光となった光は液晶光変調装置により変調された後、出射側偏光板を通過するが、この時決められた振動方向の光しか透過できないため調光が可能となる。
【００４８】
各光変調装置と２枚の偏光板により調光された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００４９】
上記構造を有する投射型表示装置は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるので、明るく、高コントラストの投射表示が得られる表示装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態に係る液晶装置の回路構成図。
【図２】図２は、同、ＴＦＴアレイ基板の平面構成図。
【図３】図３は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。
【図４】図４（ａ）は、図３に示す第２遮光膜の平面構成図、図４（ｂ）は、従来構成における対向基板の遮光膜の平面構成図。
【図５】図５（ａ）は、実施形態の液晶装置の作用を説明するための図であって、図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構造を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す断面に沿う透過率分布を示す図。
【図６】図６は、実施形態に係る液晶装置と、従来の液晶装置の画素の明るさを比較するための写真。
【図７】図７は、電子機器の一例である投射型表示装置の構成図。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、１０Ａ、２０Ａ…基板本体、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、５０…液晶層、５１…液晶分子、４０，６０…垂直配向膜、３，３ｖ…遮光部材群、３ａ…走査線、３ｂ…容量線、６ａ…データ線、９…画素電極、１１ａ…第１遮光膜、２２…第２遮光膜、２２ａ…遮光部（遮光部材）、２２ｂ…遮光部、Ｒ…リバースチルト領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device, an electronic apparatus, and a projector.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal device in the vertical alignment mode has a configuration in which the major axis direction of liquid crystal molecules is aligned in a substantially vertical direction with respect to the substrate in the absence of voltage application, and black display is performed in this vertical alignment state, so that high contrast is obtained. Has the advantage of being In such a liquid crystal device, a liquid crystal layer is interposed between opposing substrates, a vertical alignment film is formed on the surface of the liquid crystal layer side of both substrates, and a pre-tilt is applied by rubbing the vertical alignment film. Thus, it is common to control the tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied.
However, the vertical alignment mode liquid crystal device can realize a high-contrast display, but the display brightness is lower than that of a TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal device having an equivalent pixel aperture ratio. Had. The decrease in brightness in the vertical alignment mode liquid crystal device is caused by the occurrence of disclination in the pixel region due to the influence of the horizontal electric field between the pixel electrodes.
By the way, it is known that such disclination in the pixel region occurs in the vicinity of the switching element also in the TN mode liquid crystal device. As a solution, the region where the disclination occurs is shielded from light. It is known to form a film (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-136931
[Patent Document 2]
JP 11-133463 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Patent Documents 1 and 2 disclose that a light-shielding film is formed so as to cover the domain interface of orientation-divided pixels and the disclination caused by a lateral electric field such as a switching element. The configuration reduces light leakage in the display area and improves display contrast.
However, the configurations described in these patent documents are intended to reduce light leakage in black display and thus improve contrast, and cannot improve brightness in a liquid crystal device in a vertical alignment mode. . Even if a light shielding film is formed on the disclination of the liquid crystal device in the vertical alignment mode based on such a technique, the effect of improving the contrast and the brightness cannot be obtained. The thickness and contrast will be reduced.
[0005]
In view of this, the present inventors have studied the configuration of the liquid crystal device in order to realize improvement in display brightness in the liquid crystal device in the vertical alignment mode, and have completed the present invention. Accordingly, an object of the present invention is to provide a vertical alignment mode liquid crystal device capable of obtaining a bright and high-contrast display.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal device according to the present invention is sandwiched between an element substrate on which a plurality of pixel electrodes are arranged, a counter substrate disposed to face the element substrate, and the two substrates, and exhibits negative dielectric anisotropy. A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer including liquid crystal; and an alignment film provided on each liquid crystal layer side of both the substrates to impart a pretilt in a predetermined direction to the liquid crystal, including the pixel electrode. Each configured pixel extends to a non-display area composed of a light-shielding member arranged in a planar area excluding the side edge of the pixel electrode, and a pixel electrode side edge adjacent to another pixel electrode in the pretilt direction. And a display area provided.
The “pretilt direction” is a direction of a projection vector of liquid crystal molecules onto a substrate surface of a director in a state where an electric field is not applied to the liquid crystal layer.
[0007]
In the research conducted in view of the above problems, the present inventor has found that the problem of insufficient display brightness in a conventional vertical alignment mode liquid crystal device is that the pixel configuration is a horizontal alignment mode liquid crystal using TN liquid crystal or the like. It has been found that this is due to the fact that the luminance distribution in the pixel region in the vertical alignment mode (the alignment state distribution of the liquid crystal) was not taken into consideration. Based on such knowledge, the present inventor has repeatedly studied the appropriate pixel configuration of the liquid crystal device in the vertical alignment mode, and in order to solve the problems of the conventional liquid crystal device in the vertical alignment mode, It came to adopt.
[0008]
Conventionally, in a TN mode liquid crystal device or the like, a light shielding region made of a light shielding film or a black matrix is provided along the side edge of the pixel electrode. An area was provided. On the other hand, in the liquid crystal device of the present invention, the display area of the pixel extends to the side edge adjacent to the other pixel electrode in the pretilt direction, and is not in the area inside the side edge of the pixel electrode. The display area is provided. In this way, the display area extends to the edge of the pixel electrode, so that it can be used as a display area originally, but in the conventional vertical alignment mode liquid crystal device, the pixel electrode side has been a light-shielding area. The end region is effectively used for display, and as a result, the display brightness can be greatly improved as compared with the conventional case.
Even in the case where the light shielding region is not provided at the edge of the pixel electrode and the region is used as the display region as described above, in the vertical alignment mode liquid crystal device, an electric field is not applied to the liquid crystal layer ( The liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the substrate surface) for black display. Therefore, no leakage light is generated at the pixel electrode side edge during black display, which is an advantage of the vertical alignment mode. The display brightness can be improved while maintaining a certain high contrast.
[0009]
In the liquid crystal device of the present invention, the light shielding member is arranged in the plane region of the pixel electrode, so that the effect of improving the display luminance can be further enhanced. In the liquid crystal device of the vertical alignment mode, the disclination region generated due to the horizontal electric field between the pixel electrodes tends to be formed not on the side edges of the pixel electrodes but on the inner side near the pixel electrode center side, Such a disclination area, unlike a TN mode liquid crystal device, causes a reduction in luminance during bright display. In the present invention, since a light shielding member (for example, a switching element or an electrode wiring arranged in parallel with the pixel electrode) is arranged in the region of the pixel electrode in which the luminance is likely to decrease, it does not contribute to display. The area occupied by the region can be reduced. As a result, the substantial aperture ratio of the pixels can be improved, so that a bright display can be obtained.
[0010]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, it is preferable that the light-shielding member is disposed at a position that overlaps in a planar manner with a disclination region formed in the pixel region when a voltage is applied to the pixel electrode. With such a configuration, the light shielding member that does not contribute to the display and the disclination region where the luminance is reduced overlap in a planar manner, so that the aperture ratio of the substantial pixels can be increased and a brighter display can be achieved. Can be obtained.
[0011]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, the light shielding member may be arranged at a position overlapping with a reverse tilt region formed in the pixel region when a voltage is applied to the pixel electrode. The reverse tilt region is a region where liquid crystal molecules are tilted in a direction different from the pretilt direction due to a lateral electric field between the pixel electrodes, and causes a disclination region generated on the pixel electrode. By disposing the light shielding member in the reverse tilt region, the disclination region generated in this region or the vicinity thereof and the light shielding member can be arranged in a two-dimensional manner so that the substantial aperture ratio of the pixel is increased. As a result, a bright display can be obtained.
[0012]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, it is preferable that the light shielding member is formed closer to a side edge side in the pretilt direction with respect to the center of the pixel electrode.
In the vertical alignment mode liquid crystal device having the configuration of the present invention, when an electric field is applied to the liquid crystal layer, some of the liquid crystal molecules arranged on the pixel electrode are along the pretilt direction provided by the alignment film. The other part is tilted from the pixel electrode side edge toward the pixel electrode center part by a lateral electric field at the pixel electrode side edge part. Here, in the liquid crystal molecules tilted along the pretilt direction, the alignment film and the lateral electric field generated at the pixel electrode side edge on the near side in the pretilt direction act in substantially the same direction. In the plane region, the proportion of liquid crystal molecules tilted along the pretilt direction increases. As a result, the disclination region generated by the interference with the liquid crystal molecules in the reverse tilt region is formed not at the center of the pixel electrode but at a position shifted from the center toward the side edge in the pretilt direction. Accordingly, if the light shielding member is arranged at a position shifted from the center of the pixel electrode toward the side edge in the pretilt direction, the planar overlap between the light shielding member and the disclination region can be increased, thereby substantially reducing the pixel. The aperture ratio can be increased and a bright display can be obtained.
[0013]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, it is preferable that the light shielding member is formed in a substantially strip shape that crosses the pixel electrode in a direction crossing the pretilt direction. In a liquid crystal device including a pixel electrode having a substantially rectangular shape in plan view, the disclination region is often formed in a substantially strip shape substantially orthogonal to the pretilt direction within the pixel electrode region. Therefore, with such a configuration, the planar overlap between the disclination region formed on the pixel electrode and the light shielding member can be increased, thereby increasing the substantial aperture ratio of the pixel and providing a bright display. Obtainable.
[0014]
In the liquid crystal device of the present invention, the light shielding member may include at least part of a light shielding film provided on the element substrate or the counter substrate.
In the liquid crystal device of the present invention, a switching element for driving the pixel electrode and an electrode wiring electrically connected to the switching element are provided on the liquid crystal layer side of the element substrate. Further, at least a part of the electrode wiring and / or the switching element may be included.
The light shielding member in the liquid crystal device of the present invention may include the light shielding film, the electrode wiring, and / or the switching element. In particular, electrode wirings and switching elements provided on the element substrate are essential components in an active matrix liquid crystal device. The aperture ratio of the liquid crystal device is substantially determined by the area occupancy of these components. In the liquid crystal device of the present invention, these constituent elements (or a part thereof) are disposed not in the peripheral area of the pixel electrode but in the plane area of the pixel electrode, so that the above constituent elements and the pixel electrode are formed. The disclination area (the area where the luminance decreases) is overlapped in a planar manner to improve the substantial aperture ratio of the pixels and to obtain a bright display.
[0015]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, the electrode wiring, the switching element, and / or the light shielding film constituting the light shielding member are arranged to form a substantially single region in a plan view in the planar region of the pixel electrode. It is preferable to have a configuration. That is, even when a plurality of the light shielding members disposed on the pixel electrode are disposed on the pixel electrode, it is preferable that the light shielding members are disposed so as not to be separated from each other in a plan view and to form one planar region. With such a configuration, the area of the light shielding member on the pixel electrode can be reduced, and the aperture ratio of the pixel can be easily improved.
[0016]
In the liquid crystal device of the present invention, the electrode wiring may be one or a plurality of wirings selected from a scanning line, a data line, and a capacitor line provided on the element substrate. In the liquid crystal device according to the present invention, any of electrode wirings usually provided on the element substrate or the counter substrate can be used as the light shielding member.
[0017]
In the liquid crystal device according to the aspect of the invention, the light-shielding film has a substantially lattice shape in plan view including a plurality of light-shielding portions extending in directions intersecting each other, and one light-shielding film is formed in the planar region of the pixel electrode. The light shielding part is arranged so as to cross the planar area of the pixel electrode to constitute the non-display area, and the light shielding part extending across the light shielding part is arranged along the side edge of the pixel electrode. It is preferable.
According to such a configuration, there is provided a liquid crystal device including a light-shielding film provided in an approximately lattice shape in a plan view on an element substrate or a counter substrate, and a liquid crystal device capable of obtaining a bright display. In particular, when a light shielding member (electrode wiring, switching element, etc.) other than the light shielding film is disposed on the pixel electrode, by applying the above configuration, it is possible to effectively prevent a decrease in the aperture ratio of the pixel due to the light shielding member. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal device having excellent reliability by causing the light shielding film to function as a light shielding means for preventing light leakage of the switching element.
[0018]
The liquid crystal device of the present invention is preferably driven by a field inversion driving method. In such a driving method, the polarities (positive and negative) of the voltages applied to the adjacent pixel electrodes coincide with each other. Therefore, as compared with the driving method in which the polarity is inverted between adjacent pixels as in the line inversion driving method, the driving method is adjacent. The gradient of the horizontal electric field generated between the pixel electrodes is reduced. As a result, the liquid crystal molecules arranged at the pixel electrode side edge are easily aligned in the substrate surface direction, and the display luminance at the pixel electrode side edge can be improved.
[0019]
Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to provide an electronic device including a display unit with high brightness and high contrast.
[0020]
Next, a projector according to the present invention includes the above-described liquid crystal device according to the present invention and projection means for projecting light output from the liquid crystal device. According to this configuration, it is possible to provide a projector that can display with high brightness and high contrast and has excellent display quality.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix that forms an image display area of a liquid crystal device. 2 is a plan view of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate (element substrate) on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. It is sectional drawing which follows a line. In FIG. 3, the scales of the layers and the members are different in order to make the layers and the members recognizable on the drawing.
[0022]
As shown in FIG. 1, in the liquid crystal device of the present embodiment, a plurality of pixels formed in a matrix that forms an image display area are composed of a pixel electrode 9 and a TFT 30 (switching element) for controlling the pixel electrode 9. Are arranged in a matrix, and each TFT 30 is electrically connected to a data line 6a (signal line) for supplying an image signal in its source region. The image signals S1, S2,..., Sn written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a. good. Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulse-sequential manner in this order at a predetermined timing. It is configured. The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain region of the TFT 30, and the image signal S1, S2,..., Sn supplied from the data line 6a is turned on by turning on the TFT 30 as a switching element for a certain period. Is written at a predetermined timing.
[0023]
Image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 are held for a certain period with a counter electrode (described later) formed on the counter substrate (described later). . Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the counter electrode. For example, the voltage of the pixel electrode 9 is held for about three orders of magnitude longer than the time when the source voltage is applied by the storage capacitor 70. Thereby, the holding characteristics are further improved, and a liquid crystal device having a high contrast ratio can be realized. In the present embodiment, as a method of forming the storage capacitor 70, the capacitor line 3b, which is a wiring for forming a capacitor with the semiconductor layer, is provided. Further, instead of providing the capacitor line 3b, a capacitor may be formed between the pixel electrode 9 and the preceding scanning line 3a.
[0024]
Next, the planar structure of the TFT array substrate constituting the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. On the TFT array substrate 10 of the liquid crystal device, a plurality of pixel electrodes 9 made of a transparent conductive thin film such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) are provided in a matrix in a plan view. A data line 6a is provided along the vertical side of the pixel electrode 9 in the figure. The scanning line 3 a and the capacitor line 3 b are provided substantially parallel to the side edges of the pixel electrode 9 in the horizontal direction in the figure and cross the pixel electrode 9. In the present embodiment, the pixel electrode 9 having a rectangular shape in plan view and its peripheral portion constitute a pixel, and display is possible for each pixel arranged in a matrix.
[0025]
The data line 6a is electrically connected to a source region described later in the semiconductor layer 1f made of a polysilicon film through the contact hole 5, and the pixel electrode 9 is connected to the contact hole 8 and its lower layer side (substrate body). The semiconductor layer 1f is electrically connected to a drain region to be described later via a contact hole 18 provided on the (10A side). In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face a channel region 1a (a hatched region in the right-downward direction in the drawing) of the semiconductor layer 1f, which will be described later.
[0026]
The capacitance line 3b has a main line portion extending along the scanning line 3a and a branch portion extending from the main line portion and extending along the data line 6a. In FIG. 2, a plurality of first light-shielding films 11a are formed in a region with a diagonal line rising to the right. The first light shielding film 11a is provided at a position covering the TFT 30 including the channel region 1a of the semiconductor layer 1a when viewed from the TFT array substrate side, and further, a main line portion extending opposite to the main line portion of the capacitor line 3b. And a branch extending to the channel region 1a side along the data line 6a. The tip of the branch portion of the first light-shielding film 11a overlaps with the branch portion (the portion extending along the data line 6a) of the capacitor line 3b extending from the lower side in a plane, and the contact provided at the position where both overlap. The holes 13 are electrically connected to each other. Therefore, the first light shielding film 11a is electrically connected to the capacitor line 3b at the previous stage or the subsequent stage.
[0027]
Next, looking at the cross-sectional structure, as shown in FIG. 3, the liquid crystal device includes a TFT array substrate 10 and a counter substrate 20 which are arranged to face each other, and a negative electrode is provided between these substrates 10 and 20. A liquid crystal layer 50 made of so-called vertically aligned liquid crystal having the dielectric anisotropy is sandwiched. The TFT array substrate 10 includes a substrate body 10A made of, for example, a quartz substrate, and the counter substrate 20 has a substrate body 20A made of, for example, a glass substrate or a quartz substrate.
A pixel electrode 9 is provided on the substrate body 10A of the TFT array substrate 10, and a TFT 30 for switching control of each pixel electrode 9 is provided on the lower layer side of each pixel electrode 9 on the TFT array substrate 10. The TFT 30 includes a scanning line 3a, a channel region 1a of the semiconductor layer 1f in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, an insulating thin film (gate insulating film) 2 that insulates the scanning line 3a and the semiconductor layer 1f. The low-concentration source region 1b and the low-concentration drain region 1c, and the high-concentration source region 1d and the high-concentration drain region 1e are formed on both sides of the channel region 1a of the semiconductor layer 1f. ing.
A first light shielding film 11a is provided on the lower layer side of the channel region 1a, and the first light shielding film 11a and the semiconductor layer 1f are insulated by an insulating layer 12 provided on the substrate body 10A. Further, a contact hole 13 is formed by opening a part of the insulating layer 12, and the first light shielding film 11 a and the capacitor line 3 b are electrically connected through the contact hole 13.
[0028]
Further, on the TFT array substrate 10 including the scanning line 3a and the insulating thin film 2, a contact hole 5 leading to the high concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e are formed, respectively. An insulating film 4 is formed. That is, the data line 6 a is electrically connected to the high concentration source region 1 d through the contact hole 5 that penetrates the first interlayer insulating film 4. In the contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e, a relay layer 6b of the same layer as the data line 6a is formed.
[0029]
Further, on the data line 6 a and the first interlayer insulating film 4, a second interlayer insulating film 7 in which a contact hole 8 leading to the relay layer 6 b is formed is formed. That is, the high-concentration drain region 1 e is connected to the pixel electrode 9 via the relay layer 6 b provided in the contact hole 18 that penetrates the first interlayer insulating film 4 and the contact hole 8 that penetrates the second interlayer insulating film 7. Electrically connected. In the present embodiment, the pixel electrode 9 and the high-concentration drain region 1e are electrically connected via the relay layer 6b formed of the same constituent material (Al film or the like) in the same layer as the data line 6a. However, the relay layer may be formed of the same material (polysilicon film or the like) in the same layer as the scanning line 3a, and both may be electrically connected via the relay layer.
Further, the second interlayer insulating film 7 functions to flatten unevenness generated on the TFT array substrate 10 by each layer constituting the TFT 30, and is formed on the second interlayer insulating film 7 as shown in FIG. The pixel electrode 9 and the alignment film 40 (described later) are formed almost flat on the TFT array substrate 10.
[0030]
The TFT 30 preferably has an LDD structure as described above, but may adopt an offset structure in which impurity ions are not implanted into the low concentration source region 1b and the low concentration drain region 1c, or a gate electrode (channel region 1a). Self-aligned TFTs that form high-concentration source and drain regions in a self-aligned manner by implanting impurity ions at a high concentration using the upper scanning line 3a) as a mask may be used.
[0031]
Further, in this embodiment, a single gate structure in which only one gate electrode consisting of a part of the scanning line 3a of the TFT 30 is arranged between the source and drain regions is used. However, two or more gate electrodes are arranged between them. May be. At this time, the same signal is applied to each gate electrode. If the TFT is configured with dual gates (double gates) or triple gates or more in this way, the leakage current between the channel and the source / drain region junction can be reduced, and the current at the time of off can be reduced. If at least one of these gate electrodes has an LDD structure or an offset structure, the off-current can be further reduced and a stable switching element can be obtained.
[0032]
Further, the insulating thin film 2 serving as a gate insulating film is extended from a position facing the gate electrode formed of a part of the scanning line 3a and used as a dielectric film, and the semiconductor layer 1f is extended and a capacitor facing the same. A storage capacitor 70 is configured by using a part of the line 3b as a capacitor electrode. More specifically, as shown in FIG. 2, the semiconductor layer 1f is extended below the data line 6a and the capacitor line 3a in a substantially L shape in plan view on the upper side of the channel region 1a. The layer 1f is disposed opposite to the capacitor line 3b having the main line portion extending along the scanning line 3a and the branch portion extending along the data line 6a with the insulating thin film 2 interposed therebetween, whereby the storage capacitor 70 is provided. Forming. In particular, the insulating thin film 2 as a dielectric of the storage capacitor 70 is a thin and high-voltage insulating film in the case of the gate insulating film of the TFT 30 formed on the polysilicon film by high temperature oxidation. It is possible to achieve a large storage capacity with a small area.
[0033]
A vertical alignment film 40 is provided on the pixel electrode 9 and the second interlayer insulating film 7. Examples of the vertical alignment film 40 include a film in which a polyimide alignment film is subjected to a rubbing process so that a pretilt is imparted to liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 50. Examples thereof include a method in which a pretilt is applied by side vapor deposition and a vertical alignment film is applied thereon, or a method in which alignment treatment is performed only by vapor deposition by rotational oblique vapor deposition.
In the case of this embodiment, the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 50 are aligned with the pretilt direction P downward in FIG. 2 by the alignment treatment applied to the vertical alignment film 40 and the vertical alignment film 60 described later. Yes. The pretilt direction P is the direction of the projection vector with respect to the substrate surface of the director of liquid crystal molecules when no electric field is applied to the liquid crystal layer 50.
[0034]
On the other hand, in the counter substrate 20, the second light shielding film 22 is provided on the surface of the substrate body 20A on the liquid crystal layer 50 side. Further, a counter electrode (common electrode) 21 is provided over the entire surface of the counter substrate 20 including the light shielding film 22. Similarly to the pixel electrode 9 of the TFT array substrate 10, the counter electrode 21 is also formed of a transparent conductive thin film such as an ITO film. Due to the presence of the second light shielding film 22, incident light from the counter substrate 20 does not enter the channel region 1 a, the low concentration source region 1 b and the low concentration drain region 1 c of the TFT 30. Further, the second light shielding film 22 has a function such as a contrast improvement, that is, a function as a so-called black matrix. On the counter electrode 21, a vertical alignment film 60 that aligns liquid crystal molecules perpendicularly to the substrate surface without applying a voltage is provided. The vertical alignment film 60 includes the vertical alignment film 40. The thing of the structure similar to can be used.
The TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 are disposed so that the pixel electrode 9 and the counter electrode 21 face each other, and a negative dielectric difference is provided in a space surrounded by the substrates 10 and 20 and a sealing material (not shown). A liquid crystal layer 50 is formed by enclosing a liquid crystal having a directivity and exhibiting a vertical alignment when no voltage is applied.
[0035]
Here, FIG. 4A is a diagram showing a planar configuration of the second light shielding film 22, and FIG. 4B is a plan view of the light shielding film 42 on the counter substrate side in the conventional configuration shown for comparison. It is a block diagram.
As shown in FIG. 4A, the second light shielding film 22 includes a plurality of light shielding portions 22a extending in the horizontal direction in the drawing and a plurality of light shielding portions 22b extending in the vertical direction in the drawing. As a constituent material, a known material such as a light-shielding metal thin film or a resin material used for a black matrix of a color filter can be applied.
In the liquid crystal device according to the present embodiment, the second light shielding film 22 is disposed so as to face the data line 6 a, the scanning line 3 a, and the TFT 30 formation region on the TFT array substrate 10. Specifically, the light shielding portion 22b extending in the vertical direction in FIG. 4A is arranged to face the data line 6a shown in FIG. 2, and the light shielding portion extending in the horizontal direction in FIG. 4A. 22a is arranged to face the light shielding member group 3 composed of the scanning lines 3a, the capacitance lines 3b and the like shown in FIG. Therefore, in the case of the present embodiment, the light shielding member group 3 of the TFT array substrate 10 and the light shielding portion 22a of the second light shielding film 22 are arranged across the plane region of the pixel electrode 9 in the horizontal direction in the figure. A non-display area is formed on the pixel electrode 9. On the other hand, the side edge portion of the pixel electrode 9 extending in the horizontal direction in the figure is a light transmission region where a light shielding film or the like is not formed, and forms a part of the display region.
The light shielding member group 3 will be described in more detail. The main line portion of the scanning line 3a and the capacitor line 3b shown in FIG. 2, the main line portion of the first light shielding film 11a, and a part of the semiconductor layer 1f (in the horizontal direction in the drawing). This is a member group constituted by the extending portion) and the relay layer 6b shown in FIG.
[0036]
In the liquid crystal device of the present embodiment having the above configuration, as shown in FIG. 4, the light shielding member group 3 including the scanning lines 3 a, the capacitor lines 3 b, the light shielding film 11 a and the like of the TFT array substrate 10, and the counter substrate 20 The light shielding portion 22a is provided across the planar region of the pixel electrode 9 and forms a non-display region in the region of the pixel electrode 9, so that the display brightness is insufficient in the vertical alignment mode liquid crystal device. To solve this problem, and realized a high-brightness, high-contrast liquid crystal device.
The operation of the present liquid crystal device will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the liquid crystal device of the present embodiment, and FIG. 5A corresponds to a cross section taken along the line BB ′ of FIG. FIG. 5B is a graph showing the transmittance distribution of the liquid crystal device along the cross section shown in FIG. 5A. A polarizing plate is provided above and below FIG. It is assumed that the polarization axis is shifted by 45 ° with respect to the pretilt direction, and the polarization axes of the two polarizing plates are shifted by 90 °. Of the constituent elements shown in FIG. 5, the same constituent elements as those shown in FIGS. 1 to 4 are designated by the same reference numerals.
[0037]
In the schematic cross-sectional view shown in FIG. 5A, a plurality of pixel electrodes 9 are formed on the inner surface side of the TFT array substrate 10, and the interlayer insulating films 4 and 7 and the light shielding member group 3 are formed on the lower layer side thereof. And are formed. Further, the light shielding member groups 3v and 3v shown in the same layer as the light shielding member group 3, as shown in FIG. 4, are light shieldings composed of scanning lines, capacitance lines, and the like provided in a vertical alignment mode liquid crystal device having a conventional configuration. The member group is shown.
A counter electrode 21 is formed on the inner surface side of the counter substrate 20 that sandwiches the liquid crystal layer 50 together with the TFT array substrate 10. Reference numeral 51 schematically shows the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 50, and the direction thereof indicates the alignment direction of the liquid crystal molecules. As described above, in the liquid crystal device according to the present embodiment, a pretilt is given to the liquid crystal molecules 51 by the alignment films 40 and 60, and the direction thereof is indicated by an arrow P in FIG. In addition, the direction is toward the right side in the figure. Accordingly, the liquid crystal molecules 51 are aligned with a slight inclination to the right side in the figure in a state where no voltage is applied to the pixel electrode 9 and the counter electrode 21.
[0038]
FIG. 5A shows a case where a voltage of +5 V is applied to the pixel electrode 9 in the center of the pixel electrodes 9 formed on the TFT array substrate 10 and the pixel electrodes 9 and 9 on both sides thereof are applied. Indicates the alignment state of the liquid crystal molecules 51 when no voltage is applied (voltage 0 V), and FIG. 5B shows the transmittance in the alignment state. The graph shown in FIG. 5B is a transmittance distribution of the liquid crystal device in a state where the light shielding member groups 3 and 3v shown in FIG. 5A are not provided, and the transmittance change due to the action of the liquid crystal layer 50. Is shown.
As shown in FIG. 5 (a), when an electric field is applied between the pixel electrode 9 and the counter electrode 21, the liquid crystal molecules 51 are aligned along the pretilt direction on the pixel electrode 9 in the center of the figure. It is tilted toward the right side of the figure and oriented parallel to the substrates 10 and 20. However, a region where the liquid crystal molecules 51 are not aligned parallel to the paper surface is formed at a position to the right of the pixel electrode 9. In this region, the alignment direction of the liquid crystal molecules 51 deviates from the pretilt direction due to the influence of the lateral electric field between the adjacent pixel electrodes 9 and 9.
[0039]
At the edge of the pixel electrode 9, the liquid crystal molecules 51 are subjected to the alignment regulating force by the lateral electric field, and the alignment regulating force by the lateral electric field is stronger than the alignment regulating force (pretilt) by the alignment films 40 and 60. The liquid crystal molecules 51 are aligned along the lateral electric field and fall from the outside of the pixel electrode 9 toward the center. At the left side edge of the pixel electrode 9 in the center of the figure, the tilt direction due to the action of the lateral electric field and the pretilt direction coincide with each other, so that the liquid crystal molecules 51 ... tilt toward the right side in the drawing in a plane parallel to the paper surface. At the right side edge of the pixel electrode 9, the liquid crystal molecules 51 fall toward the left in the direction opposite to the pretilt direction, and a reverse tilt region R is generated.
[0040]
As described above, when the liquid crystal molecules 51 are tilted in the direction opposite to the pretilt direction P from the right side end portion to the center portion of the pixel electrode 9, the liquid crystal molecules 51 and the pretilt direction from the other end (left side end) side. The liquid crystal molecules 51 that are sequentially tilted along P interfere with each other on the pixel electrode 9, and as a result, the liquid crystal molecules 51 at the interference position deviate from the direction parallel to the pretilt direction P and are substantially perpendicular to the paper surface. Falls in the direction of. Further, since the liquid crystal molecules 51 at the interference position act on the peripheral liquid crystal molecules 51 and change their alignment state, in a relatively wide area on the pixel electrode 9 in a direction not parallel to the pretilt direction P. A region (disclination region) in which the liquid crystal molecules 51 are aligned is formed.
In this disclination region, the alignment direction of the liquid crystal molecules 51... Continuously changes in a plane parallel to the substrates 10 and 20, so that the polarization state of light transmitted through the liquid crystal layer 50 is not uniform in the plane. As a result, as shown in FIG. 5B, in the transmittance distribution on the pixel electrode 9, a region where the transmittance is greatly reduced is formed.
[0041]
Here, in a liquid crystal device having a conventional configuration, a configuration in which scanning lines and data lines extend along the side edges of the pixel electrode 9 is generally used. Therefore, FIG. 4B and FIG. As shown to a), the light shielding member group 3v containing these wiring, TFT, etc. is arrange | positioned along the edge part of the pixel electrode 9, and the light shielding parts 42a and 42b which comprise the light shielding film 42 of a counter substrate are also included. And arranged along the side edges of the pixel electrode 9. In such a configuration, the side edge of the pixel electrode 9 is shielded from light, and the transmittance is reduced due to the reverse tilt region R formed on the pixel electrode 9. The substantial aperture ratio becomes low.
On the other hand, in the liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the light shielding member group 3 is formed across the plane region of the pixel electrode 9, and the position thereof is as shown in FIG. As shown in FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b), it coincides with a region r where the transmittance is lowered due to the reverse tilt region R in a plan view. With such a configuration, the low transmittance region in the planar region of the pixel electrode 9 (that is, the display pixel region) is shielded, while the side edge portion of the pixel electrode 9 is a light transmission region, and is transmitted through the side edge portion. Light can be used for display. As a result, the display brightness can be significantly improved as compared with the prior art while the aperture ratio is the same as that of the prior art, and a display with high luminance and high contrast can be realized.
In the liquid crystal device according to the present embodiment, since no voltage is applied (the liquid crystal molecules 51 are aligned substantially perpendicular to the substrates 10 and 20) for black display, the side edges of the pixel electrodes 9 are shielded from light. Even in a configuration that does not, the leakage light does not increase during black display, and a higher black contrast and bright white display enable higher contrast than conventional vertical alignment mode liquid crystal devices. ing.
[0042]
In the liquid crystal device of the present embodiment, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the light shielding member group 3 (scanning line 3 a, capacitance line 3 b, first light shielding film 11 a) is formed from the center of the pixel electrode 9. It is provided near the side edge in the pretilt direction. This is because the reverse tilt region R shown in FIG. 5A is formed at a position shifted from the center of the pixel electrode 9 toward the pretilt direction in the liquid crystal device of the present embodiment. This is because the disclination position generated in this way is also shifted from the center of the pixel electrode 9 toward the pretilt direction. By forming the light shielding member group 3 at the position shown in FIGS. It is possible to effectively shield only the nation area and to increase the area of the light transmission area (display area).
[0043]
Further, as described above, the liquid crystal device of this embodiment is driven by the field inversion driving method. In this driving method, the polarities of the voltages at the adjacent pixel electrodes 9 coincide in the display operation. Therefore, the gradient of the horizontal electric field at the edge of the pixel electrode 9 is reversed between the adjacent pixel electrodes in the line inversion driving method or the like. It becomes smaller than the driving method. As a result, the liquid crystal molecules 51... Located at the edge of the pixel electrode 9 are easily aligned along the electric field formed between the pixel electrode 9 and the counter electrode 21, and the transmittance at the edge of the pixel electrode 9. (Brightness) can be increased and a high-brightness display can be obtained.
[0044]
Furthermore, in order to clarify the effect of the liquid crystal device of this embodiment, a description will be given in comparison with a conventional liquid crystal device. FIG. 6 is a photograph comparing a state in which the liquid crystal device of the present embodiment (the left side in the figure) and the conventional liquid crystal device (the right side in the figure) are displayed in white. The liquid crystal device having the conventional configuration shown on the right side of the figure is a liquid crystal device having a light shielding member group 3v arranged corresponding to the side edge of the pixel electrode 9 shown in FIGS. 4 (b) and 5 (a). is there.
In FIG. 6, the pixel electrodes 9 of the liquid crystal device of the present embodiment and the pixel electrodes of the liquid crystal device of the conventional configuration are illustrated with their plan views aligned so that they are arranged in a matrix in plan view. ing. That is, in the liquid crystal device according to the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 5A, the light shielding member group 3 extending in the horizontal direction in the drawing crosses the plane region of the pixel electrode 9. On the other hand, since no light-shielding film or the like is formed on the edge of the pixel electrode 9, the boundary between the pixel electrodes 9 and 9 cannot be clearly seen in FIG. 6 showing the white display state. However, the boundary between the pixel electrodes 9 and 9 according to the present embodiment is actually located on the left extension of the portion extending in the horizontal direction of the lattice-shaped light shielding region in the conventional configuration shown on the right side of the drawing.
[0045]
As is clear from FIG. 6, in the liquid crystal device of the present embodiment on the left side of the drawing, light is transmitted in a substantially rectangular shape within a region surrounded by a light-shielding region (non-display region) formed in a planar view lattice shape. . On the other hand, in the liquid crystal device having the conventional configuration on the right side in the figure, since a band-like dark part is formed on the lower side in the figure in the rectangular pixel region, the substantial aperture ratio of the pixel is lowered. As described above, in the liquid crystal device according to the present embodiment, the disclination region caused by the influence of the horizontal electric field between the pixel electrodes is covered with the light shielding member group 3 to be a non-display region, and the pixel electrode 9 is illustrated. By adopting a configuration in which the upper and lower edge regions are used as the display region, the substantial aperture ratio of the pixel can be improved, and thereby a bright and high-contrast display can be obtained.
[0046]
(Electronics)
Next, as an example of an electronic apparatus according to the present invention, a configuration of a liquid crystal projector including the liquid crystal device according to the above embodiment as a light modulation unit will be described with reference to FIG. In FIG. 7, 810 is a light source, 813 and 814 are dichroic mirrors, 815, 816 and 817 are reflection mirrors, 818 is an incident lens, 819 is a relay lens, 820 is an exit lens, 822, 823 and 824 are liquid crystal light modulators, Reference numeral 825 denotes a cross dichroic prism, and reference numeral 826 denotes a projection lens.
[0047]
The light source 810 includes a lamp 811 such as a metal halide and a reflector 812 that reflects the light of the lamp. The dichroic mirror 813 that reflects blue light and green light transmits red light out of the light flux from the light source 810 and reflects blue light and green light. The transmitted red light is reflected by the reflection mirror 817 and is incident on the red light liquid crystal light modulator 822 including the liquid crystal device of the above embodiment. On the other hand, green light out of the color light reflected by the dichroic mirror 813 is reflected by the dichroic mirror 814 that reflects green light, and is incident on the liquid crystal light modulator 823 for green light including the liquid crystal device of the above embodiment. Note that the blue light also passes through the second dichroic mirror 814. For blue light, light guide means 821 comprising a relay lens system including an incident lens 818, a relay lens 819, and an exit lens 820 is provided in order to compensate for the difference in optical path length from green light and red light. Through this, the blue light is incident on the blue light liquid crystal light modulation device 824 provided with the liquid crystal device of the above embodiment. Before and after the liquid crystal light modulator for red light 822, the liquid crystal light modulator for green light 823, and the liquid crystal light modulator for blue light 824, incident side polarizing plates 822a, 823a, and 824a and outgoing side polarizing plates 822b, 823b, and 824b, respectively. Is installed. The light that has been linearly polarized by the incident-side polarizing plate is modulated by the liquid crystal light modulator and then passes through the outgoing-side polarizing plate. However, since only light in the determined vibration direction can be transmitted at this time, dimming is possible. .
[0048]
The three color lights modulated by the respective light modulation devices and the two polarizing plates are incident on the cross dichroic prism 825. In this prism, four right-angle prisms are bonded together, 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 color lights are synthesized by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the screen 827 by the projection lens 826 which is a projection optical system, and the image is enlarged and displayed.
[0049]
Since the projection display device having the above-described structure includes the liquid crystal device of the above-described embodiment, it is a display device that can obtain a bright and high-contrast projection display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal device according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan configuration diagram of the TFT array substrate.
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram taken along line AA ′ shown in FIG. 2;
4A is a plan configuration diagram of a second light shielding film shown in FIG. 3, and FIG. 4B is a plan configuration diagram of a light shielding film of a counter substrate in a conventional configuration.
5A is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal device according to the embodiment, and is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line BB ′ of FIG. 2, and FIG. The figure which shows the transmittance | permeability distribution along the cross section shown to Fig.5 (a).
FIG. 6 is a photograph for comparing the brightness of the pixels of the liquid crystal device according to the embodiment and the conventional liquid crystal device.
FIG. 7 is a configuration diagram of a projection display device which is an example of an electronic apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... TFT array substrate, 20 ... Counter substrate, 10A, 20A ... Substrate body, 30 ... TFT (switching element), 50 ... Liquid crystal layer, 51 ... Liquid crystal molecule, 40, 60 ... Vertical alignment film, 3, 3v ... Light shielding member Group, 3a ... scanning line, 3b ... capacitance line, 6a ... data line, 9 ... pixel electrode, 11a ... first light shielding film, 22 ... second light shielding film, 22a ... light shielding part (light shielding member), 22b ... light shielding part, R ... Reverse tilt area

Claims

An element substrate in which a plurality of pixel electrodes are arrayed; a counter substrate disposed opposite to the element substrate; a liquid crystal layer including a liquid crystal sandwiched between the substrates and exhibiting negative dielectric anisotropy; A liquid crystal device comprising an alignment film that is provided on each liquid crystal layer side of both the substrates and imparts a pretilt in a predetermined direction to the liquid crystal;
Each pixel configured to include the pixel electrode includes a non-display area composed of a light shielding member disposed in a planar area excluding the side edge of the pixel electrode, and a pixel adjacent to another pixel electrode in the pretilt direction. A liquid crystal device comprising: a display region extending to the side edge of the electrode.

2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the light shielding member is arranged at a position overlapping with a disclination region formed in a pixel region when a voltage is applied to the pixel electrode. .

3. The liquid crystal according to claim 1, wherein the light shielding member is disposed at a position overlapping with a reverse tilt region formed in the pixel region when a voltage is applied to the pixel electrode. apparatus.

4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the light shielding member is disposed closer to a side edge in the pretilt direction with respect to a center of the pixel electrode.

5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the light shielding member is formed in a substantially strip shape that crosses the pixel electrode in a direction crossing the pretilt direction. 6.

6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the light shielding member includes at least a part of a light shielding film provided on the element substrate or the counter substrate.

On the liquid crystal layer side of the element substrate, a switching element for driving the pixel electrode and an electrode wiring electrically connected to the switching element are provided,
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the light shielding member includes at least a part of the electrode wiring and / or the switching element.

The electrode wiring, the switching element, and / or the light shielding film constituting the light shielding member are arranged so as to form a substantially single region in a plan view in a planar region of the pixel electrode. Item 8. The liquid crystal device according to item 6 or 7.

The liquid crystal device according to claim 7, wherein the electrode wiring is one or a plurality of wirings selected from a scanning line, a data line, and a capacitor line provided on the element substrate.

The light shielding film has a substantially lattice shape in a plan view including a plurality of light shielding portions extending in directions intersecting each other,
In the planar area of the pixel electrode, one light shielding portion is arranged so as to cross the planar area of the pixel electrode to constitute the non-display area, while the light shielding portion that extends across the light shielding portion includes: The liquid crystal device according to claim 6, wherein the liquid crystal device is arranged along a side edge of the pixel electrode.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal device is driven by a field inversion driving method.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.

12. A projector comprising: the liquid crystal device according to claim 1; and a projection unit that projects light output from the liquid crystal device.