JP2009069422A - Liquid crystal display element and projection liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element and a projection liquid crystal display which can prevent image quality defects due to light leakage of a spacer, has proper characteristics of contrast, or the like, and proper display performance. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a liquid crystal layer arranged between two substrates, a plurality of pixel electrodes arranged on surfaces opposite to the respective substrates so as to form matrix-form pixels, oriented films formed on the two substrates so as to orient liquid crystal of the liquid crystal layer in a predetermined direction, and a spacer 46 formed between the pixel electrodes arranged adjacent in between the two substrates; and a pixel unit 50 is a three-pixel unit of a first pixel 51, a second pixel 52, and a third pixel 53 of red, green, and blue, and the spacer 46 is formed between the adjacent pixel units. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、隣接して配置された画素電極間に形成したスペーサを有する液晶表示素子およびこの液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display element having a spacer formed between adjacent pixel electrodes, and a projection type liquid crystal display device using the liquid crystal display element.

液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の方式は、大きく3板式と単板式の2つに分けることができる。   Projection type display devices such as liquid crystal projectors can be roughly divided into two types: a three-plate type and a single-plate type.

3板式のプロジェクタは、たとえば特許文献1に開示されているように光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶表示素子(以下、LCDという)により構成される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、投射面に拡大投射する。この方式は、3枚のLCDを用いる等部品点数が多くなってしまうことから、高コストとなるという課題がある。   A three-plate projector, for example, as disclosed in Patent Document 1, separates light emitted from a light source into red, green, and blue, and each color light is configured by a liquid crystal display element (hereinafter referred to as LCD) 3 The light beams are modulated by the two light valves, and the modulated color light fluxes are synthesized again and enlarged and projected onto the projection surface. This method has a problem of high cost because the number of components, such as using three LCDs, increases.

この課題に対し、単板式のプロジェクタは、1枚のLCDしか必要ないことから、低コストが実現できるといった利点がある。
一般的な単板式のプロジェクタにおいては、たとえば特許文献2に開示されているカラーフィルタを用いてスクリーンに拡大投射する方法がある。
この方法は、光学系構成も簡易で低コストかつシステムもコンパクトになるといった利点がある。
In response to this problem, the single-plate projector has an advantage that low cost can be realized because only one LCD is required.
In a general single-plate projector, for example, there is a method of enlarging and projecting onto a screen using a color filter disclosed in Patent Document 2.
This method has an advantage that the optical system configuration is simple, the cost is low, and the system is compact.

しかしながら、この技術では、カラーフィルタの光吸収や反射により、光利用効率が悪いため高輝度の実現が困難であること、樹脂等のカラーフィルタは耐光性が悪いため画質劣化が懸念されるといった問題がある。   However, with this technology, due to the light absorption and reflection of the color filter, it is difficult to achieve high luminance due to poor light utilization efficiency, and the color filter such as resin has poor light resistance, and there is a concern that image quality may be deteriorated. There is.

これらを解決するために、特許文献3に開示されているような光源をダイクロイックミラーにより赤、緑、青の各光束に分離し、マイクロレンズアレイに異なった角度で入射させ、それぞれに対応されるような表示画素に分配させるといった単板式の表示方式が提案されている。
この表示方式を用いることで、光利用効率は格段に向上し、高輝度の表示装置を得ることができる。
また、耐光性に関しては、カラーフィルタを用いずに、配向膜には、光に強いポリイミド膜や無機膜を用いることにより、長寿命の表示装置を得ることができる。
In order to solve these problems, a light source as disclosed in Patent Document 3 is separated into red, green, and blue light beams by a dichroic mirror, and incident on the microlens array at different angles, corresponding to each. There has been proposed a single-plate display method in which the display pixels are distributed to such display pixels.
By using this display method, the light utilization efficiency is remarkably improved, and a display device with high luminance can be obtained.
As for light resistance, a long-life display device can be obtained by using a light-resistant polyimide film or inorganic film as the alignment film without using a color filter.

上記の液晶プロジェクタ等に搭載されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ(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のLCDが用いられる。
アクティブマトリクス駆動方式のLCDのほとんどには、ネマティック液晶が用いられており、表示方式としては、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)液晶があげられる。
As a light valve mounted on the above liquid crystal projector or the like, an active matrix driving type LCD by driving a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is generally used.
Most active matrix drive LCDs use nematic liquid crystals, and examples of display methods include twisted nematic (TN type) liquid crystals having a molecular arrangement twisted by 90 degrees.

なお、近年においては、液晶プロジェクタ装置の高輝度化、高コントラスト化、高精細化、高寿命化を図るべく、垂直配向型(VA型)の液晶素子が検討されている。
この垂直配向型の液晶表示素子は、透過型および反射型いずれにも用いられ、高寿命化を目的とした配向膜の無機化とともに、今後、液晶プロジェクタの主流となっていくと思われる。
In recent years, a vertical alignment type (VA type) liquid crystal element has been studied in order to increase the brightness, contrast, definition, and life of the liquid crystal projector.
This vertical alignment type liquid crystal display element is used for both transmission type and reflection type, and is expected to become the mainstream of liquid crystal projectors in the future along with the inorganicization of the alignment film for the purpose of extending the lifetime.

配向膜が形成された2枚の基板は、各基板の配向膜が対向して配置され、実際に画像が表示される表示領域の周囲において、シール材により貼り合わされる。
基板間隙を制御するためのスペーサを形成し、液晶が封入されて、液晶セルが製造される。
なお、前述した液晶は、数種類の単体液晶材料からなり、液晶組成物ともよばれる。製造された液晶セルに偏光板が取り付けられて液晶表示素子が製造される。
特開昭60-169827号公報 特開昭59-230383号公報 特開平4-316296号公報
The two substrates on which the alignment films are formed are arranged so that the alignment films of the respective substrates are opposed to each other, and are bonded together with a sealing material around a display area where an image is actually displayed.
A liquid crystal cell is manufactured by forming a spacer for controlling the substrate gap and enclosing the liquid crystal.
Note that the above-described liquid crystal is composed of several types of single liquid crystal materials and is also called a liquid crystal composition. A polarizing plate is attached to the manufactured liquid crystal cell to manufacture a liquid crystal display element.
JP 60-169827 A JP 59-230383 A JP-A-4-316296

ところで、近年では、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の小型化にともなって液晶ライトバルブも小型化され、一方では画素の高精細化、高輝度化が進展している。高精細化に伴い、液晶表示素子の画素ピッチ間は小さくなる。ゆえに遮光部が形成される範囲もどんどん狭くなっている。
たとえば、基板サイズが22.9mm(0.99インチ)XGA(extended graphics array)タイプの場合、画素数は1024×768であり、ピクセルピッチは各単色画素において6.5μmとなっている。
By the way, in recent years, with the miniaturization of projection display devices such as liquid crystal projectors, liquid crystal light valves have also been miniaturized. On the other hand, higher definition and higher brightness of pixels have been developed. As the definition becomes higher, the pixel pitch between liquid crystal display elements becomes smaller. Therefore, the range in which the light shielding portion is formed is becoming narrower.
For example, in the case of a 22.9 mm (0.99 inch) XGA (extended graphics array) type substrate, the number of pixels is 1024 × 768, and the pixel pitch is 6.5 μm in each single color pixel.

上記に示すような光源をダイクロイックミラーにより赤、緑、青の各光束に分離し、マイクロレンズアレイに異なった角度で入射させ、それぞれに対応されるような表示画素に分配させるといった単板式プロジェクタを前述したような超高精細で作成した場合、2つの問題が発生する。   A single-plate projector in which a light source as shown above is separated into red, green, and blue light beams by a dichroic mirror, incident on a microlens array at different angles, and distributed to display pixels corresponding to each. When the image is created with ultra high definition as described above, two problems occur.

一つ目は、色の混色である。図1に示すように各光束が、それぞれの表示画素に入射すれば、画品位上問題がない。
しかし、図2に示すように、各光束が所望の表示画素内から外れて入射してしまうケースがある。中央画素を除く左右の画素の光束が中央画素の一部に入射してしまう、すなわち中央の画素の色が混色してしまうケースがほとんどである。
この原因は、マイクロレンズの形状バラツキや入射光角度のバラツキが大きな要因である。
The first is color mixing. As shown in FIG. 1, if each light beam enters each display pixel, there is no problem in image quality.
However, as shown in FIG. 2, there is a case where each light flux is incident outside the desired display pixel. In most cases, the light beams of the left and right pixels except the central pixel are incident on a part of the central pixel, that is, the colors of the central pixel are mixed.
This is mainly due to variations in the shape of the microlens and variations in the incident light angle.

二つ目は、配向不良である。高精細化デバイスの場合、隣り合う2つの画素電極間には、非常に大きな横電界が生じる。
この横電界の影響により液晶分子の配向不良が発生するといった問題は避けられず、対策としては、狭ギャップ化、すなわちセルギャップを薄くして、TFTアレイ基板と対向基板の上下方向の電界を強め、横方向の電界の影響を防止することが必要である。
特に狭セルギャップの制御においては、小さなバラツキでも表示品位に大きな影響を及ぼすことから、柱状スペーサの形成が必須である。
The second is alignment failure. In the case of a high definition device, a very large lateral electric field is generated between two adjacent pixel electrodes.
The problem that alignment defects of liquid crystal molecules occur due to the influence of the lateral electric field is inevitable. As a countermeasure, narrowing the gap, that is, reducing the cell gap, and strengthening the vertical electric field between the TFT array substrate and the counter substrate. It is necessary to prevent the influence of the lateral electric field.
In particular, in the control of a narrow cell gap, columnar spacers are indispensable because even a small variation has a large effect on display quality.

しかしながら、特に、前述した柱状のスペーサが形成されたLCDにおいては、柱状のスペーサ周りの配向制御は非常に困難である。
配向制御が弱い領域は、横電界の影響から正常に配向することができなくなり、柱状スペーサの周辺部は光漏れなどの原因となる。
混色のある画素近辺に柱状スペーサを作製した場合、画品位は大きく低下することは容易に予測される。
However, in particular, in an LCD in which the above-described columnar spacers are formed, it is very difficult to control the orientation around the columnar spacers.
The region where the orientation control is weak cannot be oriented normally due to the influence of the transverse electric field, and the peripheral portion of the columnar spacer causes light leakage or the like.
When columnar spacers are produced in the vicinity of a pixel having mixed colors, it is easily predicted that the image quality is greatly reduced.

本発明は、スペーサの光漏れにより生じる画質不良を防止することができ、コントラストなどの特性が良好で、表示性能の良好な液晶表示素子および投射型液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element and a projection type liquid crystal display device that can prevent image quality defects caused by light leakage of spacers, have good characteristics such as contrast, and have good display performance.

本発明の第1の観点の液晶表示素子は、互いに対向する二つの基板と、前記二つの基板間に配置された液晶層と、マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に配置される複数の画素電極と、前記液晶層の液晶を所定方向に配向させるために前記二つの基板上に形成された配向膜と、前記二つの基板間において、隣接して配置された前記画素電極間に形成されたスペーサと、を有し、画素単位は、赤緑青で形成する第一画素、第二画素、および第三画素の三画素単位であり、前記スペーサは、隣接する画素単位間に形成されている。   A liquid crystal display element according to a first aspect of the present invention is provided on two opposing surfaces of each substrate so as to form two substrates facing each other, a liquid crystal layer disposed between the two substrates, and a matrix pixel. A plurality of pixel electrodes, an alignment film formed on the two substrates for aligning liquid crystals in the liquid crystal layer in a predetermined direction, and the pixel electrodes disposed adjacent to each other between the two substrates. A pixel unit is a three-pixel unit of a first pixel, a second pixel, and a third pixel formed of red, green, and blue, and the spacer is between adjacent pixel units. Is formed.

本発明の第2の観点の投射型液晶表示装置は、光源と、液晶表示素子と、前記光源から出射された光を互いに異なる主波長を有する赤色光、緑色光、青色光の色光に分離し、前記液晶表示素子に導く集光光学系と、上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、上記液晶表示素子は、互いに対向する二つの基板と、前記二つの基板間に配置された液晶層と、マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に配置される複数の画素電極と、前記液晶層の液晶を所定方向に配向させるために前記二つの基板上に形成された配向膜と、前記二つの基板間において、隣接して配置された前記画素電極間に形成されたスペーサと、を有し、画素単位は、赤緑青で形成する第一画素、第二画素、および第三画素の三画素単位であり、前記スペーサは、隣接する画素単位間に形成されている。   A projection-type liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention separates light emitted from a light source, a liquid crystal display element, and the light source into red, green, and blue light having different principal wavelengths. A condensing optical system that leads to the liquid crystal display element, and a projection optical system that projects the light modulated by the liquid crystal display element in an enlarged manner, and the liquid crystal display element includes two substrates facing each other. A liquid crystal layer disposed between the two substrates, a plurality of pixel electrodes disposed on opposite surfaces of each substrate to form a matrix-like pixel, and a liquid crystal of the liquid crystal layer for aligning the liquid crystal in a predetermined direction And an alignment film formed on the two substrates, and a spacer formed between the pixel electrodes disposed adjacent to each other between the two substrates, and the pixel unit is formed of red, green, and blue Three strokes of first pixel, second pixel, and third pixel A unit, the spacer is formed between adjacent pixels.

好適には、前記スペーサは、少なくとも第一画素と第三画素間に形成されている。   Preferably, the spacer is formed at least between the first pixel and the third pixel.

好適には、第二画素は緑色画素である。   Preferably, the second pixel is a green pixel.

また、好適には、前記スペーサは前記隣接する4つの画素電極A1,A2,B1,B2の間に配置され、前記4つの画素電極は、配向方向に対し前段側A1、A2、自段側B1、B2と定義した場合、前記スペーサ中心部延長線上から画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)≦(b)の関係を満足する。   Preferably, the spacer is disposed between the four adjacent pixel electrodes A1, A2, B1, and B2, and the four pixel electrodes are arranged on the front side A1, A2 and the own side B1 with respect to the alignment direction. , B2, the shortest distance (a) from the spacer center extension line to the pixel electrodes A1, A2 and the shortest distance (b) to the pixel electrodes B1, B2 are as follows: (a) ≦ (b) Satisfied.

好適には、前記液晶層に用いる液晶は室温での屈折率異方性が0.10以上であり、液晶層の厚みが4μm以下である。   Preferably, the liquid crystal used in the liquid crystal layer has a refractive index anisotropy of 0.10 or more at room temperature and a thickness of the liquid crystal layer of 4 μm or less.

好適には、前記画素電極が設けられた液晶パネルは透過型である。   Preferably, the liquid crystal panel provided with the pixel electrode is a transmissive type.

好適には、前記単色1画素の画素ピッチは20μm以下である。   Preferably, the pixel pitch of the single monochrome pixel is 20 μm or less.

また、好適には、前記配向膜は無機配向膜により形成されている。   Preferably, the alignment film is formed of an inorganic alignment film.

本発明によれば、スペーサの配置設計を最適化することにより、画素内に発生する配向異常等が視認されにくくなる。さらに画質不良の発生を抑制することで、高品位な画質を得ることができる。
その結果、高画質の液晶表示素子を実現することが可能となる。
また、プロジェクタ等の投射型LCDにおいてはパネル小型化もしくは有効画素領域拡大による高開口率化も可能となり、セルギャップ制御による高生産性、高歩留まり化も実現できる。無機材料などの材料も画質を劣化させることなく適用できるので長寿命化も可能となる。
According to the present invention, by optimizing the spacer layout design, it becomes difficult to visually recognize abnormal alignment and the like occurring in the pixel. Further, by suppressing the occurrence of image quality defects, high quality image quality can be obtained.
As a result, a high-quality liquid crystal display element can be realized.
In addition, in a projection type LCD such as a projector, it is possible to increase the aperture ratio by reducing the panel size or expanding the effective pixel area, and it is possible to realize high productivity and high yield by cell gap control. Since materials such as inorganic materials can be applied without degrading the image quality, the life can be extended.

以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明の実施形態に係る液晶表示素子を採用した投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a projection display device that employs the liquid crystal display element according to the embodiment of the present invention.

本投射型表示装置PRJは、図3に示すように、液晶表示素子1、光源部2、コンデンサレンズ3、ダイクロイックミラー4R,4G,4B、投射レンズ(投射光学系)5、および投射スクリーン6を主構成要素として構成されている。   As shown in FIG. 3, the projection display apparatus PRJ includes a liquid crystal display element 1, a light source unit 2, a condenser lens 3, dichroic mirrors 4R, 4G, and 4B, a projection lens (projection optical system) 5, and a projection screen 6. It is configured as the main component.

液晶表示素子1は、図4(A),(B)に示すよう、透明なTFTアレイ基板11と透明なマイクロレンズアレイ基板である対向基板12との間に液晶層13が挟持されている(封入されている)。対向基板12においては、液晶層13側のカバーガラス131と光入射側のベースガラス132に挟持されるようにマイクロレンズアレイ133が形成されている。
この液晶表示素子1の構成については、後でさらに詳述する。
In the liquid crystal display element 1, as shown in FIGS. 4A and 4B, a liquid crystal layer 13 is sandwiched between a transparent TFT array substrate 11 and a counter substrate 12 which is a transparent microlens array substrate ( Enclosed). In the counter substrate 12, a microlens array 133 is formed so as to be sandwiched between the cover glass 131 on the liquid crystal layer 13 side and the base glass 132 on the light incident side.
The configuration of the liquid crystal display element 1 will be described in detail later.

本実施形態の光源部2の光源2aとしては、高圧水銀ランプを用いるが、他のランプである、メタルハライドランプやハロゲンランプやキセノンランプを用いることもできる。
白色光源2aの背面には、球面鏡2bが配置され、前面には白色光源を平行光にするためにコンデンサレンズ3が配置されている。
As the light source 2a of the light source unit 2 of the present embodiment, a high-pressure mercury lamp is used, but other lamps such as a metal halide lamp, a halogen lamp, and a xenon lamp can also be used.
A spherical mirror 2b is disposed on the back surface of the white light source 2a, and a condenser lens 3 is disposed on the front surface to make the white light source parallel light.

コンデンサレンズ3の前方(光出射側)には、光束を赤、緑、青に分離する色分離手段である色分離光学系であるダイクロイックミラー4R,4G,4Bが備え付けられている。各色分離光学系であるダイクロイックミラー4R,4G,4Bは、赤、緑、青の各波長帯の光を選択的に反射し他は透過する特性を有する。
赤のダイクロイックミラー4Gは約600nm以上の波長、青のダイクロイックミラー4Bは500nm未満の短波長の可視光を反射する。緑のダイクロイックミラー4Gはおよそ570−500nmの範囲を反射する。
In front of the condenser lens 3 (light emission side), dichroic mirrors 4R, 4G, and 4B that are color separation optical systems that are color separation means for separating the light flux into red, green, and blue are provided. The dichroic mirrors 4R, 4G, and 4B, which are color separation optical systems, have characteristics that selectively reflect light in each wavelength band of red, green, and blue and transmit the others.
The red dichroic mirror 4G reflects visible light having a wavelength of about 600 nm or more, and the blue dichroic mirror 4B reflects short light having a wavelength of less than 500 nm. The green dichroic mirror 4G reflects a range of approximately 570-500 nm.

ダイクロイックミラーの配置により、赤の波長域の光は赤のダイクロイックミラー4Rに反射されて液晶表示素子1のマイクロレンズアレイ133に入射し、緑の波長域の光は赤のダイクロイックミラー4Rを透過後、緑のダイクロイックミラー4Gによって反射され、再び赤のダイクロイックミラー4Rを透過して同様にマイクロレンズアレイ133に異なる角度で入射する。
青の波長域の光は赤および緑のダイクロイックミラー4R、4Gを透過後、青のダイクロイックミラー4Bによって反射され、再び赤および緑のダイクロイックミラー4R、4Gを透過して同様にマイクロレンズアレイ133に異なる角度で入射する。
このように、単一の白色光源2aの光は3色の色光に分離され、3方向からマイクロレンズアレイ133に入射される。
Due to the arrangement of the dichroic mirror, the light in the red wavelength region is reflected by the red dichroic mirror 4R and enters the microlens array 133 of the liquid crystal display element 1, and the light in the green wavelength region is transmitted through the red dichroic mirror 4R. , Reflected by the green dichroic mirror 4G, transmitted again through the red dichroic mirror 4R, and similarly incident on the microlens array 133 at different angles.
The light in the blue wavelength band is transmitted through the red and green dichroic mirrors 4R and 4G, then reflected by the blue dichroic mirror 4B, and again through the red and green dichroic mirrors 4R and 4G, and similarly to the microlens array 133. Incident at different angles.
Thus, the light of the single white light source 2a is separated into three color lights and is incident on the microlens array 133 from three directions.

以下に、本実施形態に係る液晶表示素子1の構成についてさらに詳細に説明する。   Below, the structure of the liquid crystal display element 1 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

図5は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the active matrix liquid crystal display element according to the present embodiment.

本実施形態に係る液晶表示素子1は、図5に示すように、TFTアレイ基板(アクティブ素子が形成される基板)11と、TFTアレイ基板11に対向配置される透明マイクロレンズアレイ基板としての対向基板12とを備えている。
TFTアレイ基板11は、たとえば透過型の場合、画素電極14が設けられている。画素電極14は、たとえばITO膜(インジウム・ティン・オキサイド膜)などの透明導電性薄膜により形成される。
対向基板で12には、前述した全面ITO膜(対向電極)15が前面に設けられている。
TFTアレイ基板11と対向基板12とには、液晶を所定方向に配向させるための図示しない配向膜が形成されており、配向膜が所定間隙で対向するようにシール材16で貼り合わせた一対の基板間に、たとえば液晶層13が挟持されている(封入されている)。
As shown in FIG. 5, the liquid crystal display element 1 according to the present embodiment has a TFT array substrate (substrate on which an active element is formed) 11 and a transparent microlens array substrate opposed to the TFT array substrate 11. And a substrate 12.
For example, in the case of a transmissive type, the TFT array substrate 11 is provided with a pixel electrode 14. The pixel electrode 14 is formed of a transparent conductive thin film such as an ITO film (indium tin oxide film).
The counter substrate 12 is provided with the above-described entire ITO film (counter electrode) 15 on the front surface.
An alignment film (not shown) for aligning liquid crystals in a predetermined direction is formed on the TFT array substrate 11 and the counter substrate 12, and a pair of layers bonded together with a sealing material 16 so that the alignment films face each other with a predetermined gap. For example, a liquid crystal layer 13 is sandwiched (enclosed) between the substrates.

図6は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板(液晶パネル部)における配置例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an arrangement example of the active matrix liquid crystal display element according to the present embodiment on the array substrate (liquid crystal panel unit).

図6に示すように、液晶表示素子1Aは、画素がアレイ状に配列された画素表示領域21、水平転送回路22、垂直転送回路23−1,23−2、プリチャージ回路24、およびレベル変換回路25を含んで形成されている。
画素表示領域21には複数のデータ線26と複数の走査線(ゲート配線)27が格子状に配線され、各データ線26の一端側は水平転送回路22に接続され、他端側はプリチャージ回路24に接続され、各走査線27の端部が垂直転送回路23−1,23−2に接続されている。
As shown in FIG. 6, the liquid crystal display element 1A includes a pixel display region 21 in which pixels are arranged in an array, a horizontal transfer circuit 22, vertical transfer circuits 23-1 and 23-2, a precharge circuit 24, and a level converter. The circuit 25 is formed.
In the pixel display area 21, a plurality of data lines 26 and a plurality of scanning lines (gate wirings) 27 are wired in a grid pattern. One end of each data line 26 is connected to the horizontal transfer circuit 22, and the other end is precharged. Connected to the circuit 24, the end of each scanning line 27 is connected to the vertical transfer circuits 23-1, 23-2.

液晶表示素子1Aの画素表示領域21を構成するマトリクス状に複数形成された画素PXには、スイッチング制御する画素スイッチング用トランジスタ28、液晶29、および補助容量(蓄積容量)30が設けられている。
画素信号が供給されるデータ線26がトランジスタ28のソースに電気的に接続されており、書き込む画素信号を供給している。また、トランジスタ28のゲートに走査線27が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線27にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
画素電極14は、トランジスタ28のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるトランジスタ28を一定期間だけそのスイッチをオンさせることにより、データ線26から供給される画素信号を所定のタイミングで画素信号を書き込む。
A plurality of pixels PX that are formed in a matrix that forms the pixel display region 21 of the liquid crystal display element 1A are provided with a pixel switching transistor 28 that controls switching, a liquid crystal 29, and an auxiliary capacitor (storage capacitor) 30.
A data line 26 to which a pixel signal is supplied is electrically connected to the source of the transistor 28 and supplies a pixel signal to be written. In addition, the scanning line 27 is electrically connected to the gate of the transistor 28, and the scanning signal is applied to the scanning line 27 in a pulse manner at a predetermined timing.
The pixel electrode 14 is electrically connected to the drain of the transistor 28. By turning on the transistor 28, which is a switching element, for a certain period, the pixel signal supplied from the data line 26 is transmitted at a predetermined timing. Write pixel signal.

画素電極14を介して液晶29に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板12に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶29は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。
ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量(蓄積容量)30を付加してある。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表示素子が実現できる。
また、このような保持容量(蓄積容量)30を形成するために、抵抗化されたコモン配線31が設けられている。
A pixel signal of a predetermined level written to the liquid crystal 29 through the pixel electrode 14 is held for a certain period with the counter electrode formed on the counter substrate 12. The liquid crystal 29 modulates light and enables gradation display by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level.
In the case of normally white display, incident light can pass through the liquid crystal portion according to the applied voltage, and light having a contrast corresponding to the pixel signal is emitted from the liquid crystal display element as a whole.
Here, in order to prevent the held pixel signal from leaking, an auxiliary capacitor (storage capacitor) 30 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode and the counter electrode. Thereby, the retention characteristics are further improved, and a liquid crystal display element with a high contrast ratio can be realized.
In addition, in order to form such a storage capacitor (storage capacitor) 30, a resistance common wiring 31 is provided.

図7は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の具体的な構成例を示す断面図である。
この図7に関連付けて本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の製造方法を説明する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a specific configuration example of the active matrix type liquid crystal display element according to the present embodiment.
A manufacturing method of the active matrix type liquid crystal display element according to this embodiment will be described with reference to FIG.

まず、石英からなるTFTアレイ基板11上に、第一の遮光膜32として、高融点の金属(本実施形態ではWSi)を形成する。
その後、第一層間膜33としてSiO2を積層し、CVD法を用いて、多結晶Si膜(p-Si)34を形成し、エッチングによりパターン形成をする。
その後、ゲート絶縁膜35を形成し、ゲート電極36として、多結晶Si膜(p-Si)を形成し、エッチングによりパターン形成を行う。
その後、第二層間膜37として、SiO2を積層し、ソース、ドレイン電極として第一のコンタクト38を形成する。
第一の配線膜39として金属材料(本実施例ではAl)をスパッタなどの成膜により形成し、エッチングによりパターニングを行う。
その後、第三の層間膜40として、SiO2を積層し、第二のコンタクト41を形成した後に、第2の遮光膜42として、金属膜(本実施例ではTi)を形成する。
第四の層間膜43としてSiO2を積層し、第三のコンタクト44を形成し、透明電極45としてITOを形成する。
次いで、柱状スペーサ46となる透明レジスト層を形成する。
基板上にフォトレジストを所定厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、柱状スペーサ46を形成する。柱状スペーサ46は、隣接する画素電極の間の所望の位置に配置される。
次いで、作製したTFTアレイ基板11および対向基板12を洗浄する。
次いで、各基板に配向膜を形成する。
次いで、所定の配向になるようにラビングを行い、注入口を除いて形成されるシールパターンを形成し、液晶組成物を注入する。
First, a high melting point metal (WSi in this embodiment) is formed as the first light shielding film 32 on the TFT array substrate 11 made of quartz.
Thereafter, SiO 2 is laminated as the first interlayer film 33, a polycrystalline Si film (p-Si) 34 is formed using a CVD method, and a pattern is formed by etching.
Thereafter, a gate insulating film 35 is formed, a polycrystalline Si film (p-Si) is formed as the gate electrode 36, and a pattern is formed by etching.
Thereafter, SiO 2 is laminated as the second interlayer film 37, and the first contact 38 is formed as the source and drain electrodes.
A metal material (Al in the present embodiment) is formed as the first wiring film 39 by film formation such as sputtering, and patterning is performed by etching.
Thereafter, SiO 2 is laminated as the third interlayer film 40 and the second contact 41 is formed, and then a metal film (Ti in this embodiment) is formed as the second light shielding film 42.
SiO 2 is laminated as the fourth interlayer film 43, the third contact 44 is formed, and ITO is formed as the transparent electrode 45.
Next, a transparent resist layer to be the columnar spacer 46 is formed.
After applying a photoresist to a predetermined thickness on the substrate, an exposure process by ultraviolet irradiation is performed using a photomask, followed by development and baking to form columnar spacers 46. The columnar spacer 46 is disposed at a desired position between adjacent pixel electrodes.
Next, the fabricated TFT array substrate 11 and counter substrate 12 are washed.
Next, an alignment film is formed on each substrate.
Next, rubbing is performed so as to obtain a predetermined orientation, a seal pattern is formed except for the injection port, and a liquid crystal composition is injected.

このようにして形成される本実施形態に係る液晶表示素子1,1Aは、以下に示すように、柱状スペーサの配置位置(形成位置)を工夫することにより、画素内に発生する配向異常等が視認されにくくなり、画質不良の発生を抑制することで、高品位な画質を得ることを可能とし、高画質の液晶表示素子を実現している。
以下に、本実施形態の液晶表示素子1,1Aの柱状スペーサの配置位置(形成位置)について説明する。
In the liquid crystal display elements 1 and 1A according to the present embodiment formed in this way, as shown below, by devising the arrangement position (formation position) of the columnar spacer, an alignment abnormality or the like occurring in the pixel is generated. It becomes difficult to see and suppresses the occurrence of image quality defects, so that high-quality image quality can be obtained and a high-quality liquid crystal display element is realized.
Hereinafter, the arrangement position (formation position) of the columnar spacers of the liquid crystal display elements 1 and 1A of the present embodiment will be described.

本実施形態の液晶表示素子1,1Aにおいて、画素単位50は、図8に示すように赤緑青で形成する第一画素51、第二画素52、および第三画素53の三画素単位であり、スペーサ46は、隣接する画素単位50間に形成されている。
スペーサ46は、隣接する画素単位50間における第一画素51と第三画素間に形成されている
混色した画素近辺に柱状スペーサ46が配置されると、混色以外にも配向不良による画質低下がある。混色が発生しやすい中央画素に、柱状スペーサ46を配置しないことを工夫するだけで、画質向上および歩留まりの大幅向上が見込めるのである。
そして、本実施形態においては、第一画素51が赤色画素(PX)R、第三画素53が青色画素(PX)Bであり、画素単位50において中央に位置する第二画素52は緑色画素PXGである。
人間の視感度に着目した場合、赤色、緑色、青色画素のうち、柱状スペーサ原因の光漏れによる画質低下は、緑色の画素での視認が圧倒的に目立つのである。この理由は、人間の目は、光の波長によって、明るさの感じ方が異なるからである。一般的に、明るさの感じ方は、視感度といわれるが、図9(CIE測光標準観測者の明所視の比視感度)に示すように、人の目は、555nmの波長の光に最も感じる。
つまり、柱状スペーサ46は緑画素PXRを避けて配置することで、光漏れの視認度は飛躍的に向上することがわかる。
In the liquid crystal display elements 1 and 1A of the present embodiment, the pixel unit 50 is a three-pixel unit of a first pixel 51, a second pixel 52, and a third pixel 53 that are formed of red, green, and blue as shown in FIG. The spacer 46 is formed between adjacent pixel units 50.
The spacer 46 is formed between the first pixel 51 and the third pixel between the adjacent pixel units 50. If the columnar spacer 46 is arranged in the vicinity of the mixed color pixel, the image quality is deteriorated due to poor alignment in addition to the mixed color. . Only by devising not to arrange the columnar spacer 46 at the central pixel where color mixing is likely to occur, image quality and yield can be greatly improved.
In the present embodiment, the first pixel 51 is a red pixel (PX) R, the third pixel 53 is a blue pixel (PX) B, and the second pixel 52 located at the center in the pixel unit 50 is a green pixel PXG. It is.
Focusing on human visibility, among the red, green, and blue pixels, image quality degradation due to light leakage caused by columnar spacers is overwhelmingly visible on green pixels. This is because the human eye has different ways of feeling brightness depending on the wavelength of light. In general, how to perceive brightness is called visual sensitivity, but as shown in FIG. 9 (specific visual sensitivity of photopic vision of CIE photometric standard observer), the human eye looks at light with a wavelength of 555 nm. I feel the most.
That is, it can be seen that the visibility of light leakage is dramatically improved by arranging the columnar spacers 46 avoiding the green pixels PXR.

また、本実施形態においては、図10に示すように、柱状スペーサ46は隣接する4つの画素電極A1,A2,B1,B2の間に配置され、4つの画素電極は、配向方向に対し前段側A1、A2、自段側B1、B2と定義した場合、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)≦(b)の関係を満足する。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the columnar spacer 46 is arranged between the four adjacent pixel electrodes A1, A2, B1, and B2, and the four pixel electrodes are arranged on the front side with respect to the alignment direction. When defined as A1, A2, self-stage side B1, B2, the shortest distance (a) from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1, A2 and the shortest distance (b) from the pixel electrodes B1, B2 are ( The relationship of a) ≦ (b) is satisfied.

配向不良に対する設計パラメータとしては、横電界制御が重要であり、スペーサ周辺部分の配向制御が非常に重要となる。
狭ピッチ高精細デバイスの場合、上述したように横電界によるリバースチルトドメインによる配向乱れには非常に厳しい方向にある。対策としては、セルギャップを薄くして、縦電界を強めることが効果的であるが、狭ギャップ化は、制御が困難であるため、スペーサを配置することが非常に有効である。
配向制御する場合、スペーサは大きな段差であり、その配向方向の下流部分は影になってしまい、配向制御がまったくされない領域が発生する。
たとえば、配向制御をラビング等で実施する場合のスペーサの配置位置は、ラビングの下流(影)となってしまう部分が画素部にかからないように配置したほうが高品位の表示が実現できる。
特に画素電極B1,B2側はラビングの下流部分となってしまうため、画素電極A1,A2寄りにスペーサを配置する。
As a design parameter for alignment failure, lateral electric field control is important, and alignment control of the peripheral portion of the spacer is very important.
In the case of a narrow-pitch high-definition device, as described above, the alignment disturbance due to the reverse tilt domain due to the transverse electric field is in a very severe direction. As a countermeasure, it is effective to reduce the cell gap and increase the vertical electric field. However, since it is difficult to control the narrowing of the gap, it is very effective to arrange a spacer.
In the case of controlling the alignment, the spacer has a large step, and the downstream portion in the alignment direction becomes a shadow, thereby generating a region where the alignment is not controlled at all.
For example, when the alignment control is performed by rubbing or the like, a higher-quality display can be realized by arranging the spacers so that a portion that is downstream (shadow) of rubbing does not cover the pixel portion.
In particular, since the pixel electrodes B1 and B2 side are downstream portions of the rubbing, spacers are arranged near the pixel electrodes A1 and A2.

以上説明したような特徴的な配置位置に形成されたスペーサを有する本実施形態に係る液晶表示素子1,1Aは、たとえば透過型の液晶パネルに好適である。
また、特に配向制御にラビングを用いる場合は、スペーサ周辺の配向制御は段差の存在から、非常に困難である。本発明はラビングを用いた配向制御法に非常に効果が大きい。
また、液晶層に用いる液晶は室温での屈折率異方性が0.10以上であり、セルギャップが4μm以下であることを特徴としている。
また、液晶表示素子の画素ピッチは20μm以下であり、また、配向膜に無機配向膜を用いることも可能である。
The liquid crystal display elements 1 and 1A according to the present embodiment having the spacers formed at the characteristic arrangement positions as described above are suitable for a transmissive liquid crystal panel, for example.
In particular, when rubbing is used for alignment control, alignment control around the spacer is very difficult due to the presence of steps. The present invention is very effective for the alignment control method using rubbing.
The liquid crystal used for the liquid crystal layer is characterized in that the refractive index anisotropy at room temperature is 0.10 or more and the cell gap is 4 μm or less.
The pixel pitch of the liquid crystal display element is 20 μm or less, and an inorganic alignment film can be used as the alignment film.

特に、液晶プロジェクタは、狭ピッチ高精細デバイスであり、更に拡大投影するため画質異常が目立ちやすい。
上述した横電界によるリバースチルトドメインによる配向乱れには非常に厳しい方向にある。対策としては、狭ギャップ化、すなわちセルギャップを薄くして、TFTアレイ基板と対向基板の上下方向の電界を強め、横方向の電界の影響を防止することも効果的である。
狭ギャップ化については、特に遮光部などに選択式のスペーサを作成することがギャップ制御に非常に有効である。なお、最大透過率特性を得るには、前述したセルギャップを薄くするといった対策を施した場合、液晶の屈折率異方性Δnを高くする必要がある。
たとえば、クロスニコル下にTN配向セルを置いた場合(TN配向で電圧OFF時の透過率)は、次のようになる。
In particular, a liquid crystal projector is a narrow-pitch, high-definition device, and further enlarges and projects, so image quality abnormalities are easily noticeable.
The orientation disturbance due to the reverse tilt domain due to the lateral electric field is in a very severe direction. As a countermeasure, it is also effective to narrow the gap, that is, to thin the cell gap, to strengthen the vertical electric field between the TFT array substrate and the counter substrate, and to prevent the influence of the horizontal electric field.
For narrowing the gap, it is very effective for gap control to create a selective spacer especially in the light shielding portion. In order to obtain the maximum transmittance characteristic, it is necessary to increase the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal when the above-described measures are taken to reduce the cell gap.
For example, when a TN alignment cell is placed under crossed Nicols (transmittance when the voltage is OFF in TN alignment), it is as follows.

[数1]
T=1-[sin2 ((1+u2)1/2 ×π/2)]/ (1+u2)
u=2Δnd/λ
[Equation 1]
T = 1- [sin2 ((1 + u2) 1/2 x π / 2)] / (1 + u2)
u = 2Δnd / λ

・(1+u2 )1/2 =2nとなれば最大(Max)となる。
・Δnd=(4n2 -1 )1/2 × (λ/2)のとき最大(Max)となる。
したがって、次の関係を得る
・ If (1 + u2) 1/2 = 2n, the maximum value is reached.
・ Maximum when Δnd = (4n2 −1) 1/2 × (λ / 2).
So you get the following relationship

[数2]
1stΔnd=√3×(λ/2)
[Equation 2]
1stΔnd = √3 × (λ / 2)

上記式から、緑色光(550nm)における最大透過率設計は、Δnd=0.48μmとなり、たとえば、セルギャップ4μm以下のときは、Δn=0.12以上が必要となる。
また近年では、プロジェクタに有利な光に強く高寿命化を狙える無機系の配向膜も検討されている。無機系の配向膜材料は、通常のポリイミド等の有機材料に比べ、配向規制力が小さいものが多く、電界の力をより受けやすい。ゆえに、本発明の有効性が発揮できる。
From the above formula, the maximum transmittance design for green light (550 nm) is Δnd = 0.48 μm. For example, when the cell gap is 4 μm or less, Δn = 0.12 or more is required.
In recent years, inorganic alignment films that are resistant to light, which are advantageous for projectors, and have a long life expectancy have been studied. Inorganic alignment film materials often have a smaller alignment regulating force than ordinary organic materials such as polyimide, and are more susceptible to electric field forces. Therefore, the effectiveness of the present invention can be exhibited.

以下に、本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention are shown below.

<実施例1>・・・スペーサの形成
図7に示すように、柱状スペーサ46となる透明レジスト層を形成した。基板上にフォトレジストとして、PMER(東京応化工業株式会社製)をスピンコート法により3μmの厚さに塗布した後、フォトマスクを用いて、紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、直径約1.5μmの柱状スペーサを形成した。
スペーサ配置位置については、図11および表1に示すとおりである。
Example 1 Formation of Spacer As shown in FIG. 7, a transparent resist layer to be a columnar spacer 46 was formed. After applying PMER (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) as a photoresist on the substrate to a thickness of 3 μm by spin coating, exposure is performed by ultraviolet irradiation using a photomask, followed by development and baking. To form columnar spacers having a diameter of about 1.5 μm.
The spacer arrangement position is as shown in FIG. 11 and Table 1.

Figure 2009069422
Figure 2009069422

この場合、本発明の実施例においては、スペーサ46を第三画素(B)53と第一画素(R)51間に配置し、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)<(b)の関係を満足する。   In this case, in the embodiment of the present invention, the spacer 46 is disposed between the third pixel (B) 53 and the first pixel (R) 51, and the shortest distance from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1, A2 is. The shortest distance (b) between (a) and the pixel electrodes B1, B2 satisfies the relationship of (a) <(b).

また、表1においては比較例<1>〜<4>についても示している。
比較例<1>においては、スペーサ46を第一画素(R)51と第二画素(G)52間に配置し、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)<(b)の関係を満足する。
比較例<2>においては、スペーサ46を第二画素(G)52と第三画素(B)53間に配置し、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)<(b)の関係を満足する。
比較例<3>においては、スペーサ46を第三画素(B)53と第一画素(R)51間に配置し、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)=(b)の関係を満足する。
比較例<4>においては、スペーサ46を第三画素(B)53と第一画素(R)51間に配置し、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)>(b)の関係を満足する。
Table 1 also shows comparative examples <1> to <4>.
In the comparative example <1>, the spacer 46 is disposed between the first pixel (R) 51 and the second pixel (G) 52, and the shortest distance (a) from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1 and A2 And the shortest distance (b) between the pixel electrodes B1 and B2 satisfies the relationship (a) <(b).
In the comparative example <2>, the spacer 46 is disposed between the second pixel (G) 52 and the third pixel (B) 53, and the shortest distance (a) from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1, A2. And the shortest distance (b) between the pixel electrodes B1 and B2 satisfies the relationship (a) <(b).
In Comparative Example <3>, the spacer 46 is disposed between the third pixel (B) 53 and the first pixel (R) 51, and the shortest distance (a) from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1 and A2 And the shortest distance (b) between the pixel electrodes B1 and B2 satisfies the relationship (a) = (b).
In the comparative example <4>, the spacer 46 is disposed between the third pixel (B) 53 and the first pixel (R) 51, and the shortest distance (a) from the spacer center extension line CL to the pixel electrodes A1 and A2. And the shortest distance (b) between the pixel electrodes B1 and B2 satisfies the relationship (a)> (b).

次いで、TFTアレイ基板11および対向基板12を洗浄する。次いで各基板11,12に配向膜を形成した。配向膜はポリイミドからなる有機材料を用いた。膜厚画50nmの厚さになるように、スピンコートにて塗布した。ホットプレートでプレベークを行い、その後ポストベークを行った。
次いで、ラビングを行い、注入口を除いて形成されるシールパターンを形成し、液晶組成物を注入した。液晶組成物は、ギャップ3μmにおいて、緑色光の透過率が理論上最大となるように、室温での屈折率異方性Δnが0.16のものを用いた。作製した液晶表示素子に対して、投射による画質評価を行った。
Next, the TFT array substrate 11 and the counter substrate 12 are cleaned. Next, an alignment film was formed on each of the substrates 11 and 12. An organic material made of polyimide was used for the alignment film. The film was applied by spin coating so that the film thickness was 50 nm. Pre-baking was performed on a hot plate, and then post-baking was performed.
Next, rubbing was performed to form a seal pattern except for the injection port, and a liquid crystal composition was injected. The liquid crystal composition used had a refractive index anisotropy Δn at room temperature of 0.16 so that the transmittance of green light was theoretically maximized at a gap of 3 μm. Image quality evaluation by projection was performed on the manufactured liquid crystal display element.

Figure 2009069422
Figure 2009069422

比較例<1>、<2>のように第二画素である緑画素Rとの間にスペーサを配置した場合は、光漏れが目立つ結果となり、画品位が大きく低下した。
また、スペーサを自段側に近づけて配置した比較例<3>、<4>の場合は、比較例<1>、<2>に比べると、良好である。ただし、比較例<4>もののやはり光漏れが目立つ結果となった。
したがって、スペーサ中心部延長線上CLから画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)≦(b)の関係を満足すること必要である
When the spacer was arranged between the green pixel R which is the second pixel as in Comparative Examples <1> and <2>, the light leakage was noticeable and the image quality was greatly lowered.
The comparative examples <3> and <4> in which the spacers are arranged close to the self-stage side are better than the comparative examples <1> and <2>. However, although the comparative example <4>, the light leakage was conspicuous.
Therefore, the shortest distance (a) from CL on the spacer center extension line to the pixel electrodes A1 and A2 and the shortest distance (b) to the pixel electrodes B1 and B2 must satisfy the relationship of (a) ≦ (b). Is

<実施例2>・・・無機材料
前述した配向膜形成を有機材料の代わりに無機配向膜を用いた。代表的に蒸着で形成されるシリコン等があげられるが、ゲルマニウムなどのIV属元素の単体または混合物または化合物、蒸着によって成膜が可能なほとんどすべての物質が使用可能であると考えられる。
その他に、印刷やスピンコート、インクジェット法で形成されるシロキ酸骨格を有する材料などもあげられる。各基板の配向膜形成を行った。
それぞれの基板を蒸着装置に導入し、それぞれに配向膜として、SiOを斜め蒸着して形成した。膜厚は、約50nmの厚さに塗布した。次いで注入口を除いて形成されるシールパターンを形成した。液晶層に用いる液晶材料は、Δεが負の垂直型液晶材料で室温での屈折率異方性Δnが0.07以上に設定され、液晶層の厚みであるセルギャップdが4μm以下に設定される。
<Example 2> ... Inorganic material In the above-described alignment film formation, an inorganic alignment film was used instead of the organic material. Although silicon etc. which are typically formed by vapor deposition are mentioned, it is thought that almost all substances which can be formed into a film by vapor deposition, such as a simple substance or a mixture or a compound of group IV elements such as germanium can be used.
In addition, a material having a siloxy acid skeleton formed by printing, spin coating, or an ink jet method may be used. An alignment film was formed on each substrate.
Each substrate was introduced into a vapor deposition apparatus, and each was formed by oblique vapor deposition of SiO 2 as an alignment film. The film thickness was applied to a thickness of about 50 nm. Next, a seal pattern formed except for the injection port was formed. The liquid crystal material used for the liquid crystal layer is a vertical liquid crystal material having a negative Δε, the refractive index anisotropy Δn at room temperature is set to 0.07 or more, and the cell gap d, which is the thickness of the liquid crystal layer, is set to 4 μm or less. The

作製した液晶表示素子に対して、画質評価、およびコントラスト評価を行った。その評価結果を表3に示す。   Image quality evaluation and contrast evaluation were performed on the manufactured liquid crystal display element. The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2009069422
Figure 2009069422

実施例および比較例とも表1の場合と同様の条件である。
この場合、比較例<3>においても光漏れがやや目立つ結果となった。
The conditions for the examples and comparative examples are the same as in Table 1.
In this case, the light leakage was somewhat noticeable in Comparative Example <3>.

無機配向膜は、アンカリングエネルギーが小さいために、一般的にポリイミドと比較して、配向制御が弱いと言われている。
評価結果も、特にスペーサ周辺部の配向乱れは更に酷かったが、本発明の実施例である配置を採用することにより、高品質、高画質の液晶パネルを得ることができた。
An inorganic alignment film is generally said to have weaker alignment control than polyimide because of its low anchoring energy.
In the evaluation results, the alignment disorder in the peripheral portion of the spacer was particularly severe, but a high-quality and high-quality liquid crystal panel could be obtained by employing the arrangement according to the embodiment of the present invention.

以上説明したように、本実施形態によれば、柱状スペーサの配置位置(形成位置)を工夫することにより、スペーサの光漏れにより生じる画質不良を防止することができ、コントラストなどの特性が良好で、表示性能の良好な液晶表示素子を実現できる。
すなわち、スペーサの配置設計を最適化することにより、画素内に発生する配向異常等が視認されにくくなる。さらに画質不良の発生を抑制することで、高品位な画質を得ることができる。
その結果、高画質の液晶表示素子を実現することが可能となる。
また、プロジェクタ等の投射型LCDにおいてはパネル小型化もしくは有効画素領域拡大による高開口率化も可能となり、セルギャップ制御による高生産性、高歩留まり化も実現できる。無機材料などの材料も画質を劣化させることなく適用できるので長寿命化も可能となる。
As described above, according to this embodiment, by devising the arrangement position (formation position) of the columnar spacers, it is possible to prevent image quality defects caused by light leakage of the spacers, and the characteristics such as contrast are good. In addition, a liquid crystal display element with good display performance can be realized.
That is, by optimizing the spacer layout design, it becomes difficult to visually recognize alignment abnormalities and the like occurring in the pixel. Further, by suppressing the occurrence of image quality defects, high quality image quality can be obtained.
As a result, a high-quality liquid crystal display element can be realized.
In addition, in a projection type LCD such as a projector, it is possible to increase the aperture ratio by reducing the panel size or expanding the effective pixel area, and it is possible to realize high productivity and high yield by cell gap control. Since materials such as inorganic materials can be applied without degrading the image quality, the life can be extended.

また、レーザー光源を用いた投射型表示装置システムについても本発明を適用することが可能で、その場合も本実施形態と同様の効果を得ることができる。   The present invention can also be applied to a projection display system using a laser light source, and in this case, the same effect as that of this embodiment can be obtained.

理想的に光入射したが画素を示す図である。It is a figure which shows a pixel although light incident ideally. 色の混色が発生する例を示す図である。It is a figure which shows the example which color mixing of color generate | occur | produces. 本発明の実施形態に係る液晶表示素子を採用した投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the projection type display apparatus which employ | adopted the liquid crystal display element which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態の液晶表示素子のマイクロレンズアレイを含む概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure containing the micro lens array of the liquid crystal display element of this embodiment. 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the active matrix type liquid crystal display element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板(液晶パネル部)における配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning in the array substrate (liquid crystal panel part) of the active matrix type liquid crystal display element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の具体的な構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structural example of the active matrix type liquid crystal display element which concerns on this embodiment. 本実施形態の画素単位の構成およびスペーサの配置位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the pixel unit of this embodiment, and the arrangement position of a spacer. CIE測光標準観測者の明所視の比視感度を示す図である。It is a figure which shows the relative luminous sensitivity of the photopic vision of a CIE photometry standard observer. 本実施形態のスペーサの画素電極に対する好適な配置位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suitable arrangement position with respect to the pixel electrode of the spacer of this embodiment. 実施例に用いて画素電極とスペーサの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pixel electrode and a spacer used for the Example.

符号の説明Explanation of symbols

PRJ・・・投射型表示装置、1・・・液晶表示素子、2・・・光源部、3・・・コンデンサレンズ、4R,4G,4B・・・ダイクロイックミラー、5・・・投射レンズ(投射光学系)、11・・・TFTアレイ基板、12・・・対向基板、13・・・液晶層、14・・・画素電極、15・・・対向電極、16・・・シール材、46・・・スペーサ、50・・・単位画素、51・・・第一画素(R)、52・・・第二画素(G)、53・・・第三画素(B)。   PRJ: projection display device, 1 ... liquid crystal display element, 2 ... light source unit, 3 ... condenser lens, 4R, 4G, 4B ... dichroic mirror, 5 ... projection lens (projection) Optical system), 11 ... TFT array substrate, 12 ... Counter substrate, 13 ... Liquid crystal layer, 14 ... Pixel electrode, 15 ... Counter electrode, 16 ... Sealing material, 46 ... -Spacer, 50 ... unit pixel, 51 ... first pixel (R), 52 ... second pixel (G), 53 ... third pixel (B).

Claims (12)

互いに対向する二つの基板と、
前記二つの基板間に配置された液晶層と、
マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に配置される複数の画素電極と、
前記液晶層の液晶を所定方向に配向させるために前記二つの基板上に形成された配向膜と、
前記二つの基板間において、隣接して配置された前記画素電極間に形成されたスペーサと、を有し、
画素単位は、赤緑青で形成する第一画素、第二画素、および第三画素の三画素単位であり、
前記スペーサは、
隣接する画素単位間に形成されている
液晶表示素子。
Two substrates facing each other;
A liquid crystal layer disposed between the two substrates;
A plurality of pixel electrodes disposed on opposing surfaces of each substrate to form matrix-like pixels;
An alignment film formed on the two substrates to align the liquid crystal of the liquid crystal layer in a predetermined direction;
A spacer formed between the pixel electrodes disposed adjacent to each other between the two substrates,
The pixel unit is a three-pixel unit of a first pixel, a second pixel, and a third pixel formed with red, green, and blue.
The spacer is
A liquid crystal display element formed between adjacent pixel units.
前記スペーサは、
少なくとも第一画素と第三画素間に形成されている
請求項1記載の液晶表示素子。
The spacer is
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is formed between at least the first pixel and the third pixel.
第二画素は緑色画素である
請求項2記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 2, wherein the second pixel is a green pixel.
前記スペーサは前記隣接する4つの画素電極A1,A2,B1,B2の間に配置され、
前記4つの画素電極は、配向方向に対し前段側A1、A2、自段側B1、B2と定義した場合、
前記スペーサ中心部延長線上から画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)≦(b)の関係を満足する
請求項1記載の液晶表示素子。
The spacer is disposed between the four adjacent pixel electrodes A1, A2, B1, and B2,
When the four pixel electrodes are defined as the front side A1, A2 and the self side B1, B2 with respect to the alignment direction,
The shortest distance (a) from the spacer center extension line to the pixel electrodes A1, A2 and the shortest distance (b) to the pixel electrodes B1, B2 satisfy a relationship of (a) ≦ (b). Liquid crystal display element.
前記液晶層に用いる液晶は室温での屈折率異方性が0.10以上であり、液晶層の厚みが4μm以下である
請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal used in the liquid crystal layer has a refractive index anisotropy at room temperature of 0.10 or more and a thickness of the liquid crystal layer of 4 μm or less.
前記画素電極が設けられた液晶パネルは透過型である
請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal panel provided with the pixel electrode is a transmissive type.
前記単色1画素の画素ピッチは20μm以下である
請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a pixel pitch of the single monochrome pixel is 20 μm or less.
前記配向膜は無機配向膜により形成されている
請求項1記載の液晶表示素子。
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the alignment film is formed of an inorganic alignment film.
光源と、
液晶表示素子と、
前記光源から出射された光を互いに異なる主波長を有する赤色光、緑色光、青色光の色光に分離し、前記液晶表示素子に導く集光光学系と、
上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、
上記液晶表示素子は、
互いに対向する二つの基板と、
前記二つの基板間に配置された液晶層と、
マトリクス状の画素を形成すべく各基板の対向する面に配置される複数の画素電極と、
前記液晶層の液晶を所定方向に配向させるために前記二つの基板上に形成された配向膜と、
前記二つの基板間において、隣接して配置された前記画素電極間に形成されたスペーサと、を有し、
画素単位は、赤緑青で形成する第一画素、第二画素、および第三画素の三画素単位であり、
前記スペーサは、
隣接する画素単位間に形成されている
投射型液晶表示装置。
A light source;
A liquid crystal display element;
A condensing optical system that separates light emitted from the light source into colored light of red light, green light, and blue light having different principal wavelengths, and guides the light to the liquid crystal display element;
A projection optical system for enlarging and projecting light modulated by the liquid crystal display element,
The liquid crystal display element is
Two substrates facing each other;
A liquid crystal layer disposed between the two substrates;
A plurality of pixel electrodes disposed on opposing surfaces of each substrate to form matrix-like pixels;
An alignment film formed on the two substrates to align the liquid crystal of the liquid crystal layer in a predetermined direction;
A spacer formed between the pixel electrodes disposed adjacent to each other between the two substrates,
The pixel unit is a three-pixel unit of a first pixel, a second pixel, and a third pixel formed with red, green, and blue.
The spacer is
A projection type liquid crystal display device formed between adjacent pixel units.
前記スペーサは、
少なくとも第一画素と第三画素間に形成されている
請求項9記載の投射型液晶表示装置。
The spacer is
The projection type liquid crystal display device according to claim 9, wherein the projection type liquid crystal display device is formed between at least the first pixel and the third pixel.
第二画素は緑色画素である
請求項10記載の投射型液晶表示装置。
The projection type liquid crystal display device according to claim 10, wherein the second pixel is a green pixel.
前記スペーサは前記隣接する4つの画素電極A1,A2,B1,B2の間に配置され、
前記4つの画素電極は、配向方向に対し前段側A1、A2、自段側B1、B2と定義した場合、
前記スペーサ中心部延長線上から画素電極A1,A2までの最短距離(a)と画素電極B1,B2までの最短距離(b)は、(a)≦(b)の関係を満足する
請求項9記載の投射型液晶表示装置。
The spacer is disposed between the four adjacent pixel electrodes A1, A2, B1, and B2,
When the four pixel electrodes are defined as the front side A1, A2 and the self side B1, B2 with respect to the alignment direction,
The shortest distance (a) from the spacer center extension line to the pixel electrodes A1 and A2 and the shortest distance (b) to the pixel electrodes B1 and B2 satisfy a relationship of (a) ≦ (b). Projection type liquid crystal display device.
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