JP2005316001A - Liquid crystal display element and projection display apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element wherein driving voltage can be raised and contrast can be heightened by suppressing generation of a stripe domain and to provide a projection display apparatus using the liquid crystal display element. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element wherein a plurality of pixels are accumulated has a first substrate 10, a plurality of electrodes 11 formed for every pixel on the first substrate 10, a dielectric film 12 formed on the first substrate 10 in at least part of a region between the plurality of pixel electrodes 11, a second substrate 20, a counter substrate 21 formed on the second substrate 20 and a liquid crystal layer 3 encapsulated in the gap between the dielectric film 12 and the counter electrode 21 formed by sticking the first and the second substrates 10 and 20 to each other so that the dielectric film 12 and the counter electrode 21 are opposed to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示素子および投射型表示装置に関し、特に透過型の液晶表示素子とそれを用いて構成された投射型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display element and a projection display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display element and a projection display device configured using the same.

液晶表示素子(以下LCDという)は、CRT(Cathode Ray Tube)よりも、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有しており、パーソナルコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラなど、様々な電子機器の表示装置に使用されている。   Liquid crystal display elements (hereinafter referred to as LCDs) have advantages over CRT (Cathode Ray Tube) in that they are thinner, lighter, and consume less power. Used in equipment.

さらには、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置におけるライトバルブとしても使用されている。
液晶プロジェクタでは、例えば、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光をLCDにより構成されている3つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。
Furthermore, it is also used as a light valve in a projection display device such as a liquid crystal projector.
In a liquid crystal projector, for example, light emitted from a light source is separated into red, green, and blue, and each color light is modulated by three light valves composed of an LCD, and the modulated color beam is synthesized again. Is projected on the projection surface.

CRTに匹敵するような大容量の表示に適した上記の液晶表示素子の駆動方式として、薄膜トランジスタ(以下TFTという)駆動によるアクティブマトリクス駆動方式が広く用いられている。
アクティブマトリクス駆動方式のLCDのほとんどは、ネマティック液晶が用いられており、主な表示方式としては、旋光モードのLCDがある。旋光モードのLCDでは、90度捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック(TN型)液晶であり、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示す。
As a driving method of the above-described liquid crystal display element suitable for large-capacity display comparable to a CRT, an active matrix driving method by driving a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is widely used.
Most of the active matrix drive type LCDs use nematic liquid crystal, and the main display method is an optical rotation mode LCD. An optical rotation mode LCD is a twisted nematic (TN type) liquid crystal having a molecular arrangement twisted by 90 degrees, and in principle displays in black and white with a high contrast ratio and good gradation display.

図5は上記のようなLCDの構成を示す概略断面図である。
TFTアレイ基板1として、第1基板10の一方の面上に、複数のマトリクス状に配置された画素毎にスイッチング用のTFTなどが形成され、これに接続してITO膜などからなる画素電極11が構成されている。
また、対向基板2として、第2基板20の一方の面上に必要に応じて不図示のカラーフィルタが形成され、それらを被覆して全面に対向電極21が形成されている。
また、TFTアレイ基板1と対向基板2の必要な箇所に不図示の位相差板や偏光板などが形成されている。
上記のTFTアレイ基板1と対向基板2がシール材で貼り合わされ、その間隙に液晶層3が封入および挟持されている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the LCD as described above.
As the TFT array substrate 1, a switching TFT or the like is formed for each pixel arranged in a matrix on one surface of the first substrate 10, and a pixel electrode 11 made of an ITO film or the like is connected to the TFT. Is configured.
As the counter substrate 2, a color filter (not shown) is formed on one surface of the second substrate 20 as necessary, and the counter electrode 21 is formed on the entire surface so as to cover them.
In addition, a retardation plate (not shown), a polarizing plate, and the like are formed at necessary portions of the TFT array substrate 1 and the counter substrate 2.
The TFT array substrate 1 and the counter substrate 2 are bonded together with a sealing material, and a liquid crystal layer 3 is enclosed and sandwiched in the gap.

上記のようなLCDにおいては、画素電極11と対向電極21間に印加する電圧により液晶の傾きを変え、透過率を制御し階調のある画像を形成する。
液晶は直流的な電圧を印加し続けると表示が劣化するため、画像信号としては、例えば1H(Hは水平走査期間)反転駆動方式などにより交流駆動される。この交流駆動では、駆動電圧の高さ(振幅の大きさ)により液晶の色レベル(階調)が変化し、例えばノーマリーホワイト方式の液晶においては、液晶の配向が最大となる電圧VL(例えば4.5〜5V)を与えることにより黒レベルを得、電圧をVS(例えば1V)以下の最小電圧にすることにより液晶の配向が最小となって白レベルを得、その中間の電圧VM(例えば2〜3V)により、グレーレベルを得る。
In the LCD as described above, the inclination of the liquid crystal is changed by the voltage applied between the pixel electrode 11 and the counter electrode 21, and the transmittance is controlled to form a gradation image.
Since the display of the liquid crystal deteriorates when a DC voltage is continuously applied, the image signal is AC driven by, for example, 1H (H is a horizontal scanning period) inversion driving method. In this AC driving, the color level (gradation) of the liquid crystal changes depending on the height (amplitude) of the driving voltage. For example, in a normally white liquid crystal, the voltage V L (maximum in the alignment of the liquid crystal is used. For example, the black level is obtained by applying 4.5 to 5 V), and the white level is obtained by minimizing the alignment of the liquid crystal by setting the voltage to the minimum voltage of V S (for example, 1 V) or less. A gray level is obtained by M (eg 2 to 3 V).

ところで、上記の液晶プロジェクタ用などのLCDにおいて、ストライプドメインと呼ばれる現象が発生することがある。
ストライプドメインとは、例えば画像信号を黒レベルからグレーレベルへと印加電圧を小さくしても、特定の場所においては液晶のヒステリシス特性によって配向状態が追随せず、小さくした電圧に従った偏向に戻らずに黒いラインとして残ってしまうという、液晶の異常配向がストライプ状に発生する現象である。
このような異常配向は一度発生するとなかなか解消せず、例えば画像信号の振幅を小さくして白表示状態にした段階でやっとストライプドメイン状態から開放される。
By the way, a phenomenon called a stripe domain may occur in the LCD for the liquid crystal projector described above.
For example, even if the applied voltage of the image signal is reduced from the black level to the gray level, the stripe domain does not follow the alignment state due to the hysteresis characteristic of the liquid crystal in a specific place, and returns to the deflection according to the reduced voltage. This is a phenomenon in which the abnormal alignment of the liquid crystal occurs in a stripe shape, which remains as a black line.
Such an abnormal orientation does not readily disappear once it occurs. For example, it is finally released from the stripe domain state when the amplitude of the image signal is reduced and the white display state is obtained.

図6は液晶表示画面全体におけるストライプドメインの画像を示す正面図である。
例えば、ノーマリーホワイト方式では、表示面DP全面にグレーを表示した状態の中で、ストライプドメインSDは黒いラインとして現れる。ノーマリーブラック方式のLCDでは逆の現象となり、表示面DP全面にグレーを表示した状態の中で、ストライプドメインSDは白いラインとして現れる。
FIG. 6 is a front view showing an image of a stripe domain in the entire liquid crystal display screen.
For example, in the normally white method, the stripe domain SD appears as a black line while gray is displayed on the entire display surface DP. In the normally black LCD, the reverse phenomenon occurs, and the stripe domain SD appears as a white line in a state where gray is displayed on the entire display surface DP.

ストライプドメインの原因の一つとして、1H反転時に、隣り合う画素電極間で電位が異なることにより、これらの画素電極間に電界が発生することが考えられている。
図7は上記のストライプドメインについて説明する模式図である。
1H反転駆動により、TFTアレイ基板に形成された隣り合う画素電極(11a,11b)が互いに異なる電位となる状態が発生する。通常は、液晶分子3aは画素電極(11a,11b)と対向電極21の間に発生する電界に沿って配向するが、上記のように画素電極(11a,11b)間に大きな電界が生じたときには、この電界に沿って配向してしまうものであり、図に示すように、例えば画素電極11aの領域では垂直に配向し、画素電極11bの領域では斜めに配向した状態としているときに、画素電極11aとの間に発生した電界により、画素電極11bの領域においても画素電極11a側のエッジの部分で液晶分子3aが垂直に配向してしまう。
As one of the causes of the stripe domain, it is considered that an electric field is generated between these pixel electrodes due to a difference in potential between adjacent pixel electrodes during 1H inversion.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the stripe domain.
By 1H inversion driving, a state occurs in which adjacent pixel electrodes (11a, 11b) formed on the TFT array substrate have different potentials. Normally, the liquid crystal molecules 3a are aligned along the electric field generated between the pixel electrodes (11a, 11b) and the counter electrode 21, but when a large electric field is generated between the pixel electrodes (11a, 11b) as described above. As shown in the figure, for example, when the pixel electrode 11a is vertically aligned and the pixel electrode 11b is obliquely aligned, the pixel electrode is aligned. Due to the electric field generated between the liquid crystal molecules 11a and the pixel electrode 11b, the liquid crystal molecules 3a are vertically aligned at the edge of the pixel electrode 11a.

上記のストライプドメインに関して、従来はLCDパネルの基板間ギャップを狭くしたり、透明電極4,5を形成するTFTのパターンを工夫したりして、ストライプドメインが出にくい設計やプロセスにして対応していた。   With regard to the above stripe domains, conventionally, the design has been made to reduce the stripe domain by making the gap between the substrates of the LCD panel narrower or by devising the TFT pattern for forming the transparent electrodes 4 and 5. It was.

また、ストライプドメインのその他の原因として、電源立ち上げ時に大きな電圧が印加されてしまうことが考えられる。
上記の考えに着目して、特許文献1には、画素電極と対向電極に電圧を印加するタイミングをずらすことでストライプドメインの発生を抑制する技術が開示されている。
Another possible cause of stripe domains is that a large voltage is applied when the power is turned on.
Focusing on the above idea, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing the occurrence of stripe domains by shifting the timing of applying a voltage to the pixel electrode and the counter electrode.

しかし、近年では、高コントラスト化を達成するために画像信号の高振幅化に対する要求が強まってきており、上記の1H反転時に発生するストライプドメインがますます発生しやすくなってきている。このようなストライプドメインは、上記の方法や特許文献1に記載の方法で対応することは困難である。
また、液晶表示素子の高画素化と小型化を実現するため、画素電極間の間隔が狭くなってきていることからも、ストライプドメインへのマージンがさらに減ってきている状況となっている。
特開2003−280612号公報
However, in recent years, in order to achieve high contrast, there has been an increasing demand for higher amplitude of the image signal, and stripe domains generated at the time of 1H inversion are more likely to occur. Such a stripe domain is difficult to deal with by the above method or the method described in Patent Document 1.
Further, in order to realize a higher pixel size and a smaller size of the liquid crystal display element, the margin between the stripe domains is further reduced because the interval between the pixel electrodes is narrowed.
JP 2003-280612 A

解決しようとする問題点は、液晶表示素子およびそれを用いた投射型表示装置において、コントラストを高めるために駆動電圧を高くするとストライプドメインが発生しやすくなるという点である。   A problem to be solved is that, in a liquid crystal display element and a projection display device using the same, when a drive voltage is increased to increase contrast, stripe domains are likely to occur.

本発明の液晶表示素子は、複数の画素が集積されてなる液晶表示素子であって、第1基板と、前記第1基板に前記画素毎に形成された複数の画素電極と、複数の前記画素電極の間の領域の少なくとも一部において前記第1基板に形成された誘電膜と、第2基板と、前記第2基板に形成された対向電極と、前記誘電膜と前記対向電極とが対向するように前記第1基板と前記第2基板が貼り合わされてなる前記誘電膜と前記対向電極間の空隙に封入された液晶層とを有する。   The liquid crystal display element of the present invention is a liquid crystal display element in which a plurality of pixels are integrated, and includes a first substrate, a plurality of pixel electrodes formed for each pixel on the first substrate, and a plurality of the pixels. The dielectric film formed on the first substrate, the second substrate, the counter electrode formed on the second substrate, and the dielectric film and the counter electrode face each other in at least a part of a region between the electrodes As described above, the dielectric layer is formed by bonding the first substrate and the second substrate, and a liquid crystal layer sealed in a gap between the counter electrodes.

上記の本発明の液晶表示素子は、画素毎に複数の画素電極が形成され、この複数の画素電極の間の領域の少なくとも一部において誘電膜が形成された第1基板と、対向電極が形成された第2基板とが、誘電膜と対向電極とが対向するように貼り合わされており、両基板が貼り合わされてなる誘電膜と対向電極間の空隙に液晶層が封入されてなる。   In the above liquid crystal display element of the present invention, a plurality of pixel electrodes are formed for each pixel, and a first substrate on which a dielectric film is formed in at least a part of a region between the plurality of pixel electrodes, and a counter electrode are formed. The second substrate thus bonded is bonded so that the dielectric film and the counter electrode face each other, and a liquid crystal layer is sealed in a gap between the dielectric film formed by bonding both the substrates and the counter electrode.

また、本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源から出射された光を液晶表示素子に導く集光光学系と、前記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有し、前記液晶表示素子は、複数の画素が集積されてなる液晶表示素子であって、第1基板と、前記第1基板に前記画素毎に形成された複数の画素電極と、複数の前記画素電極の間の領域の少なくとも一部において前記第1基板に形成された誘電膜と、第2基板と、前記第2基板に形成された対向電極と、前記誘電膜と前記対向電極とが対向するように前記第1基板と前記第2基板が貼り合わされてなる前記誘電膜と前記対向電極間の空隙に封入された液晶層とを有する。   The projection display device of the present invention includes a light source, a condensing optical system that guides light emitted from the light source to a liquid crystal display element, and projection optics that expands and projects light modulated by the liquid crystal display element. The liquid crystal display element is a liquid crystal display element in which a plurality of pixels are integrated, and a first substrate, a plurality of pixel electrodes formed for each pixel on the first substrate, A dielectric film formed on the first substrate in at least a part of a region between the plurality of pixel electrodes, a second substrate, a counter electrode formed on the second substrate, the dielectric film, and the counter electrode And the liquid crystal layer sealed in the gap between the counter electrodes and the dielectric film formed by bonding the first substrate and the second substrate.

上記の本発明の投射型表示装置は、光源と、光源から出射された光を液晶表示素子に導く集光光学系と、液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有する。
ここで、上記の液晶表示素子は、画素毎に複数の画素電極が形成され、この複数の画素電極の間の領域の少なくとも一部において誘電膜が形成された第1基板と、対向電極が形成された第2基板とが、誘電膜と対向電極とが対向するように貼り合わされており、両基板が貼り合わされてなる誘電膜と対向電極間の空隙に液晶層が封入されてなる。
The projection display device according to the present invention includes a light source, a condensing optical system that guides light emitted from the light source to a liquid crystal display element, a projection optical system that expands and projects light modulated by the liquid crystal display element, and Have
Here, in the liquid crystal display element, a plurality of pixel electrodes are formed for each pixel, and a first substrate in which a dielectric film is formed in at least a part of a region between the plurality of pixel electrodes, and a counter electrode are formed. The second substrate thus bonded is bonded so that the dielectric film and the counter electrode face each other, and a liquid crystal layer is sealed in a gap between the dielectric film formed by bonding both the substrates and the counter electrode.

本発明の液晶表示素子は、複数の画素電極の間の領域の少なくとも一部に誘電膜が形成されていることから、ストライプドメインの発生が抑制されており、これによって駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。   In the liquid crystal display element of the present invention, since a dielectric film is formed in at least a part of a region between a plurality of pixel electrodes, the generation of stripe domains is suppressed, thereby increasing the drive voltage and increasing the contrast. Can be increased.

本発明の投射型表示装置は、組み込んでいる液晶表示素子において、複数の画素電極の間の領域の少なくとも一部に誘電膜が形成されていることから、ストライプドメインの発生が抑制されており、これによって駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。   In the projection type display device of the present invention, since the dielectric film is formed in at least part of the region between the plurality of pixel electrodes in the incorporated liquid crystal display element, the occurrence of stripe domains is suppressed, As a result, the drive voltage can be increased to increase the contrast.

以下に、本発明の透過型の液晶表示素子およびこれを用いた投射型表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a transmissive liquid crystal display element and a projection display apparatus using the same will be described below with reference to the drawings.

第1実施形態
図1は本実施形態に係る液晶表示素子(LCD)の構成を示す概略断面図である。
本実施形態に係るLCDは、例えば投射型表示装置(液晶プロジェクタ)のライトバルブなどに好適な透過型のLCDである。
アレイ基板1として、第1基板10の一方の面上に、複数のマトリクス状に配置された画素毎にスイッチング用のTFTあるいはその他の画素選択用の回路などが形成され、これに接続してITO膜などからなる画素電極11が構成されている。
また、対向基板2として、第2基板20の一方の面上に必要に応じて不図示のカラーフィルタが形成され、それらを被覆して全面に対向電極21が形成されている。
また、TFTアレイ基板1と対向基板2の必要な箇所に不図示の位相差板や偏光板などが形成されている。
上記のTFTアレイ基板1と対向基板2がシール材で貼り合わされ、その間隙に不図示の配向膜を介して、液晶層3が封入および挟持されている。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a liquid crystal display element (LCD) according to this embodiment.
The LCD according to the present embodiment is a transmissive LCD suitable for a light valve of a projection display device (liquid crystal projector), for example.
As the array substrate 1, a switching TFT or other pixel selection circuit is formed on one surface of the first substrate 10 for each of the pixels arranged in a plurality of matrix shapes, and connected to the ITO. A pixel electrode 11 made of a film or the like is configured.
As the counter substrate 2, a color filter (not shown) is formed on one surface of the second substrate 20 as necessary, and the counter electrode 21 is formed on the entire surface so as to cover them.
In addition, a retardation plate (not shown), a polarizing plate, and the like are formed at necessary portions of the TFT array substrate 1 and the counter substrate 2.
The TFT array substrate 1 and the counter substrate 2 are bonded together with a sealing material, and a liquid crystal layer 3 is sealed and sandwiched between the gaps via an alignment film (not shown).

ここで、TFTアレイ基板1において、複数の画素電極11の間の領域の少なくとも一部において、例えば、図1に示すように画素電極11の間の領域および画素電極11を被覆して全面に、第1基板10に誘電膜12が形成されている。
上記の誘電膜12に用いる誘電体材料としては、液晶よりも誘電率の高い材料が好ましい。液晶はon状態とoff状態で誘電率が異なるが、例えば3〜4程度とすると、例えば、TaOX、TiO2、HfO2などを好ましく用いることができる。また、BST(チタン酸バリウムストロンチウム)、PZT(チタンジルコン酸鉛)などの強誘電体も好ましく用いることができる。
Here, in the TFT array substrate 1, in at least a part of the region between the plurality of pixel electrodes 11, for example, the region between the pixel electrodes 11 and the pixel electrode 11 as shown in FIG. A dielectric film 12 is formed on the first substrate 10.
The dielectric material used for the dielectric film 12 is preferably a material having a dielectric constant higher than that of liquid crystal. Although the dielectric constant of the liquid crystal differs between the on state and the off state, for example, about 3 to 4, for example, TaO x , TiO 2 , HfO 2, or the like can be preferably used. Further, ferroelectrics such as BST (barium strontium titanate) and PZT (lead titanium zirconate) can also be preferably used.

上記の本実施形態に係るLCDにおいては、画素電極11と対向電極21間に印加する電圧により液晶の傾きを変え、透過率を制御し階調のある画像を形成する。
画像信号としては、駆動方式は例えば1H(Hは水平走査期間)反転駆動方式あるいは1F(Fはフィールド)反転駆動方式などを採用でき、これらの交流駆動では駆動電圧の高さ(振幅の大きさ)により液晶の色レベル(階調)を変化させることができる。
特に、このときの駆動電圧を高めることで、表示される画像のコントラストをさらに高めることが可能である。
In the LCD according to the above-described embodiment, the inclination of the liquid crystal is changed by the voltage applied between the pixel electrode 11 and the counter electrode 21, and the transmittance is controlled to form a gradation image.
As the image signal, for example, a 1H (H is a horizontal scanning period) inversion driving method or a 1F (F is a field) inversion driving method can be adopted as the driving method. In these AC driving methods, the driving voltage is high (the amplitude is large). ) Can change the color level (gradation) of the liquid crystal.
In particular, it is possible to further increase the contrast of the displayed image by increasing the driving voltage at this time.

上記の本実施形態に係るLCDは、複数の画素電極11の間の領域の少なくとも一部において、例えば、画素電極11の間の領域および画素電極11を被覆して全面に、第1基板10にTaOXなどの液晶層3より誘電率の高い誘電体材料により誘電膜12が形成されている。
このことから、上記の1H反転駆動などにおいて隣接する画素電極11間に大きな電界が生じたとしても、画素電極11間に発生する電界が液晶部分に入り込むことを防止できる。これは、誘電膜12がなければ液晶にかかるはずだった電界を誘電膜12により吸収するためである。このとき、完全に吸収してしまう必要はなく、液晶に十分に電位がかけられるような程度に吸収できればよい。
誘電膜12により、液晶自体に電界がかからず、この電界に沿って液晶が配向して本来の配向が乱れてしまうことによるストライプドメインの発生を抑制することができ、これにより、駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。
In the LCD according to the above-described embodiment, in at least a part of the region between the plurality of pixel electrodes 11, for example, the region between the pixel electrodes 11 and the pixel electrode 11 are entirely covered on the first substrate 10. A dielectric film 12 is formed of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the liquid crystal layer 3 such as TaO x .
For this reason, even if a large electric field is generated between the adjacent pixel electrodes 11 in the above-described 1H inversion driving or the like, the electric field generated between the pixel electrodes 11 can be prevented from entering the liquid crystal portion. This is because the electric field that would have been applied to the liquid crystal without the dielectric film 12 is absorbed by the dielectric film 12. At this time, it is not necessary to completely absorb, and it is sufficient that the liquid crystal can be absorbed to such an extent that a potential can be sufficiently applied.
The dielectric film 12 does not apply an electric field to the liquid crystal itself, and can suppress the occurrence of stripe domains caused by the liquid crystal being aligned along the electric field and disturbing the original alignment. Increase the contrast to increase the contrast.

第2実施形態
図2は本実施形態に係るLCDの構成を示す断面図である。
第1実施形態におけるLCDを、特にアクティブマトリクス駆動方式のLCDに適用した形態である。
上記のLCDは、TFTアレイ基板1と、これに対向する対向基板2を備えている。
TFTアレイ基板1としては、例えば石英基板からなる第1基板10上に、例えば高温CVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成されたポリシリコン層(13a,13b)がパターン形成されており、これらの上層に酸化シリコンのゲート絶縁膜14が形成さている。
ポリシリコン層13a上には、ゲート絶縁膜14を介してゲート電極となる走査線15aがパターン形成されており、薄膜トランジスタ(TFT)が構成されている。
また、ポリシリコン層13b上には、ゲート絶縁膜14と同一の層の容量絶縁膜を介してCs線15bがパターン形成されており、保持容量素子Csが構成されている。
Second Embodiment FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of an LCD according to this embodiment.
In this embodiment, the LCD according to the first embodiment is applied to an active matrix driving type LCD.
The LCD includes a TFT array substrate 1 and a counter substrate 2 facing the TFT array substrate 1.
As the TFT array substrate 1, a polysilicon layer (13a, 13b) formed by, for example, a high temperature CVD (Chemical Vapor Deposition) method is patterned on a first substrate 10 made of, for example, a quartz substrate. In addition, a gate insulating film 14 of silicon oxide is formed.
On the polysilicon layer 13a, a scanning line 15a serving as a gate electrode is formed through a gate insulating film 14 to form a thin film transistor (TFT).
On the polysilicon layer 13b, a Cs line 15b is patterned through a capacitive insulating film of the same layer as the gate insulating film 14, thereby forming a storage capacitor element Cs.

これらのTFTやCsを被覆して、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜16が形成されており、TFTのソースおよびドレインに達するコンタクトホールが開口され、それぞれに接続するソース電極17aおよびドレイン電極17bが形成されている。
ソース電極17aは、そのまま信号線としてパターン形成されており、一方、ドレイン電極17bは、ソース電極17aおよびドレイン電極17bを被覆して形成された保護層18に開口された開口部を介して、例えばITO膜(酸化インジウム・スズ膜)などの透明導電性薄膜からなる画素電極11に接続されている。
An interlayer insulating film 16 made of, for example, silicon oxide is formed so as to cover these TFTs and Cs, contact holes reaching the source and drain of the TFT are opened, and a source electrode 17a and a drain electrode 17b connected to each of them are formed. Is formed.
The source electrode 17a is directly patterned as a signal line, while the drain electrode 17b is formed through an opening formed in a protective layer 18 formed so as to cover the source electrode 17a and the drain electrode 17b. The pixel electrode 11 is formed of a transparent conductive thin film such as an ITO film (indium oxide / tin film).

さらに、本実施形態においては、第1実施形態と同様に、画素電極11の間の領域および画素電極11を被覆して全面に、第1基板10に誘電膜12が形成されている。
さらにその上層に配向膜19が形成されている。
以上で、TFTアレイ基板1が構成されている。
Further, in the present embodiment, as in the first embodiment, the dielectric film 12 is formed on the first substrate 10 covering the entire area between the pixel electrodes 11 and the area between the pixel electrodes 11.
Further, an alignment film 19 is formed thereon.
The TFT array substrate 1 is configured as described above.

一方、対向基板2は、例えば石英基板からなる第2基板20上に、全面に例えばITO膜からなる対向電極21が形成されており、さらにその上層に配向膜22が形成されている。
上記の配向膜(19,22)が対向するように配置された状態で、柱状スペーサ、グラスファイバあるいはガラスビーズなどのスペーサで配向膜(19,22)の間隔を所定値に確保した状態でシール材で貼り合わされ、両配向膜(19,22)間の空隙に、液晶層3として、例えば1種類または数種類のネマティック液晶を混合した液晶などの液晶が封入および挟持されている。また、必要に応じて、例えば対向電極21上に赤、緑あるいは青のカラーフィルタを画素毎に有する構成としてカラー画像を表示するLCDとすることもできる。
On the other hand, the counter substrate 2 has a counter electrode 21 made of, for example, an ITO film formed on the entire surface of a second substrate 20 made of, for example, a quartz substrate, and an alignment film 22 formed on the upper layer.
In a state where the alignment films (19, 22) are arranged so as to face each other, sealing is performed in a state in which the interval between the alignment films (19, 22) is secured to a predetermined value by spacers such as columnar spacers, glass fibers or glass beads. A liquid crystal such as a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed is sealed and sandwiched as the liquid crystal layer 3 in the gap between the alignment films (19, 22). Further, if necessary, for example, an LCD that displays a color image may be configured to have a red, green, or blue color filter on the counter electrode 21 for each pixel.

上記の本実施形態に係るLCDは、画素電極11の間の領域および画素電極11を被覆して全面に、第1基板10にTaOXなどの液晶層3より誘電率の高い誘電体材料により誘電膜12が形成されており、画素電極11間に発生する電界が液晶部分に入り込むことを防止でき、これによりストライプドメインの発生を抑制することができ、駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。 In the LCD according to the above-described embodiment, the region between the pixel electrodes 11 and the entire surface of the pixel electrode 11 are covered with a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the liquid crystal layer 3 such as TaO x on the first substrate 10. Since the film 12 is formed, it is possible to prevent the electric field generated between the pixel electrodes 11 from entering the liquid crystal portion, thereby suppressing the generation of stripe domains and increasing the drive voltage to increase the contrast. it can.

第3実施形態
図3は本実施形態に係る液晶表示素子(LCD)の構成を示す概略断面図である。
実質的に第1実施形態と同様であるが、誘電膜12が画素電極11の間の領域および画素電極11を被覆して全面に形成されているのではなく、画素電極11領域を除き、画素電極11の間の領域を被覆して形成されていることが異なる。
Third Embodiment FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a liquid crystal display element (LCD) according to this embodiment.
Substantially the same as in the first embodiment, the dielectric film 12 is not formed on the entire surface covering the region between the pixel electrodes 11 and the pixel electrode 11, but the pixel electrode 11 except for the region of the pixel electrode 11. The difference is that it is formed so as to cover the region between the electrodes 11.

上記の本実施形態に係るLCDは、画素電極11の間の領域を被覆して、第1基板10にTaOXなどの液晶層3より誘電率の高い誘電体材料により誘電膜12が形成されており、画素電極11間に発生する電界が液晶部分に入り込むことを防止でき、これによりストライプドメインの発生を抑制することができ、駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。 In the LCD according to the present embodiment, a region between the pixel electrodes 11 is covered, and a dielectric film 12 is formed on the first substrate 10 by a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the liquid crystal layer 3 such as TaO x. In addition, the electric field generated between the pixel electrodes 11 can be prevented from entering the liquid crystal portion, whereby the generation of stripe domains can be suppressed, and the drive voltage can be increased to increase the contrast.

第4実施形態
図4は本実施形態に係る上述の液晶表示素子を用いた投射型表示装置の構成を示す概略図である。
図4に示すように、投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)300は、光軸Cにそって光源301と透過型の液晶表示素子302と投射光学系303とが順に配設されて構成されている。
光源301を構成するランプ304から投射された光はリフレクタ305によって後方に放射される成分が前方に集光され、コンデンサレンズ306に入射される。コンデンサレンズ306は、光をさらに集光して、入射側偏光板307を介し液晶表示素子302へ導く。
導かれた光は、シャッタもしくはライトバルブに機能を有する液晶表示素子302および射出側偏光板308により画像に変換される。表示された画像は、投射光学系303を介してスクリーン310上に拡大投影される。
なお、光源301とコンデンサレンズ306との間にはフィルタ314が挿入されており、光源301に含まれる不要な波長の光、例えば赤外光および紫外光を除去する。
Fourth Embodiment FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of a projection display device using the above-described liquid crystal display element according to this embodiment.
As shown in FIG. 4, the projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector) 300 is configured by sequentially arranging a light source 301, a transmission type liquid crystal display element 302, and a projection optical system 303 along the optical axis C. Yes.
The light projected from the lamp 304 that constitutes the light source 301 is condensed in the forward direction by the reflector 305 and is incident on the condenser lens 306. The condenser lens 306 further collects the light and guides it to the liquid crystal display element 302 via the incident-side polarizing plate 307.
The guided light is converted into an image by the liquid crystal display element 302 having a function of a shutter or a light valve and the emission side polarizing plate 308. The displayed image is enlarged and projected on the screen 310 via the projection optical system 303.
Note that a filter 314 is inserted between the light source 301 and the condenser lens 306, and removes light having an unnecessary wavelength contained in the light source 301, for example, infrared light and ultraviolet light.

上記の液晶表示素子302は、第1〜第3実施形態に記載の液晶表示素子が採用されている。
即ち、複数の画素電極の間の領域の少なくとも一部において、例えば、画素電極の間の領域および画素電極を被覆して全面に、第1基板にTaOXなどの液晶層より誘電率の高い誘電体材料により誘電膜が形成されている構成であり、画素電極間に発生する電界が液晶部分に入り込むことを防止でき、これによりストライプドメインの発生を抑制することができ、駆動電圧を高くしてコントラストを高めることができる。
The liquid crystal display element 302 employs the liquid crystal display elements described in the first to third embodiments.
That is, in at least part of the region between the plurality of pixel electrodes, for example, the region between the pixel electrodes and the pixel electrode are covered over the entire surface, and the dielectric having a higher dielectric constant than the liquid crystal layer such as TaO x on the first substrate. A dielectric film is formed of a body material, and the electric field generated between the pixel electrodes can be prevented from entering the liquid crystal part, thereby suppressing the generation of stripe domains and increasing the driving voltage. The contrast can be increased.

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、本発明は、透過型、反射型あるいは半透過型などのいずれの液晶表示素子にも適用できる。また、ノーマリーホワイト方式とノーマリーブラック方式のいずれでも適用可能である。
また、上記の実施形態においては、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子について説明をしたが、これに限らない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above description.
For example, the present invention can be applied to any liquid crystal display element such as a transmissive type, a reflective type, or a transflective type. In addition, both the normally white method and the normally black method are applicable.
In the above embodiment, the active matrix type liquid crystal display element has been described. However, the present invention is not limited to this.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の液晶表示素子は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラなど、様々な電子機器の液晶表示装置に、さらには、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置におけるライトバルブに適用できる。
本発明の投射型表示装置は液晶プロジェクタなどとして適用できる。
The liquid crystal display element of the present invention can be applied to liquid crystal display devices of various electronic devices such as personal computers, mobile phones, and digital cameras, and further to light valves in projection display devices such as liquid crystal projectors.
The projection display device of the present invention can be applied as a liquid crystal projector or the like.

図1は本発明の第1実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention. 図2は本発明の第2実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display element according to the second embodiment of the present invention. 図3は本発明の第3実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention. 図4は本発明の第4実施形態に係る投射型表示装置の構成を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a projection display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 図5は従来例に係る液晶表示素子の構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display element according to a conventional example. 図6は液晶表示画面全体におけるストライプドメインの画像を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing an image of a stripe domain in the entire liquid crystal display screen. 図7はストライプドメインについて説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a stripe domain.

符号の説明Explanation of symbols

1…(TFT)アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、10…第1基板、11…画素電極、12…誘電膜、13a,13b…ポリシリコン層、14…ゲート絶縁膜(容量絶縁膜)、15a…走査線、15b…Cs線、16…層間絶縁膜、17a…ドレイン電極、17b…ソース電極、18…保護膜、19,22…配向膜、20…第2基板、21…対向電極、300…投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)、301…光源、302…液晶表示素子、303…投射光学系、304…ランプ、305…リフレクタ、306…コンデンサレンズ、307…入射側偏光板、308…出射側偏光板、310…スクリーン、314…フィルタ、DP…画像表示面、SD…ストライプドメイン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... (TFT) array substrate, 2 ... Counter substrate, 3 ... Liquid crystal layer, 10 ... 1st substrate, 11 ... Pixel electrode, 12 ... Dielectric film, 13a, 13b ... Polysilicon layer, 14 ... Gate insulating film (capacitance insulation) Film), 15a ... scanning line, 15b ... Cs line, 16 ... interlayer insulating film, 17a ... drain electrode, 17b ... source electrode, 18 ... protective film, 19, 22 ... alignment film, 20 ... second substrate, 21 ... opposite Electrode, 300 ... Projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector), 301 ... Light source, 302 ... Liquid crystal display element, 303 ... Projection optical system, 304 ... Lamp, 305 ... Reflector, 306 ... Condenser lens, 307 ... Incident side polarizing plate, 308: Emission side polarizing plate, 310: Screen, 314: Filter, DP: Image display surface, SD: Stripe domain

Claims (10)

複数の画素が集積されてなる液晶表示素子であって、
第1基板と、
前記第1基板に前記画素毎に形成された複数の画素電極と、
複数の前記画素電極の間の領域の少なくとも一部において前記第1基板に形成された誘電膜と、
第2基板と、
前記第2基板に形成された対向電極と、
前記誘電膜と前記対向電極とが対向するように前記第1基板と前記第2基板が貼り合わされてなる前記誘電膜と前記対向電極間の空隙に封入された液晶層と
を有する液晶表示素子。
A liquid crystal display element in which a plurality of pixels are integrated,
A first substrate;
A plurality of pixel electrodes formed for each of the pixels on the first substrate;
A dielectric film formed on the first substrate in at least a part of a region between the plurality of pixel electrodes;
A second substrate;
A counter electrode formed on the second substrate;
A liquid crystal display element comprising: the dielectric film formed by bonding the first substrate and the second substrate so that the dielectric film and the counter electrode face each other; and a liquid crystal layer sealed in a gap between the counter electrodes.
前記誘電膜の誘電率は前記液晶層の誘電率よりも高い
請求項1に記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a dielectric constant of the dielectric film is higher than a dielectric constant of the liquid crystal layer.
前記誘電膜は複数の前記画素電極の間の領域を被覆して形成されている
請求項1に記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the dielectric film is formed so as to cover a region between the plurality of pixel electrodes.
前記誘電膜は複数の前記画素電極の間の領域および前記画素電極を被覆して全面に形成されている
請求項3に記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the dielectric film is formed on an entire surface covering the pixel electrodes and a region between the pixel electrodes.
各画素毎にスイッチング用の薄膜トランジスタが前記第1基板に形成されている
請求項1に記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a switching thin film transistor is formed on the first substrate for each pixel.
光源と、
前記光源から出射された光を液晶表示素子に導く集光光学系と、
前記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有し、
前記液晶表示素子は、
複数の画素が集積されてなる液晶表示素子であって、
第1基板と、
前記第1基板に前記画素毎に形成された複数の画素電極と、
複数の前記画素電極の間の領域の少なくとも一部において前記第1基板に形成された誘電膜と、
第2基板と、
前記第2基板に形成された対向電極と、
前記誘電膜と前記対向電極とが対向するように前記第1基板と前記第2基板が貼り合わされてなる前記誘電膜と前記対向電極間の空隙に封入された液晶層と
を有する
投射型表示装置。
A light source;
A condensing optical system for guiding the light emitted from the light source to a liquid crystal display element;
A projection optical system for projecting the light modulated by the liquid crystal display element,
The liquid crystal display element is
A liquid crystal display element in which a plurality of pixels are integrated,
A first substrate;
A plurality of pixel electrodes formed for each of the pixels on the first substrate;
A dielectric film formed on the first substrate in at least a part of a region between the plurality of pixel electrodes;
A second substrate;
A counter electrode formed on the second substrate;
A projection display device comprising: the dielectric film formed by bonding the first substrate and the second substrate so that the dielectric film and the counter electrode face each other; and a liquid crystal layer sealed in a gap between the counter electrodes .
前記誘電膜の誘電率は前記液晶層の誘電率よりも高い
請求項6に記載の投射型表示装置。
The projection display device according to claim 6, wherein a dielectric constant of the dielectric film is higher than a dielectric constant of the liquid crystal layer.
前記誘電膜は複数の前記画素電極の間の領域を被覆して形成されている
請求項6に記載の投射型表示装置。
The projection display device according to claim 6, wherein the dielectric film is formed so as to cover a region between the plurality of pixel electrodes.
前記誘電膜は複数の前記画素電極の間の領域および前記画素電極を被覆して全面に形成されている
請求項8に記載の投射型表示装置。
The projection display device according to claim 8, wherein the dielectric film is formed on an entire surface so as to cover a region between the pixel electrodes and the pixel electrode.
各画素毎にスイッチング用の薄膜トランジスタが前記第1基板に形成されている
請求項6に記載の投射型表示装置。
The projection display device according to claim 6, wherein a switching thin film transistor is formed on the first substrate for each pixel.
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