JP2009288373A - 液晶装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの画素において本来印加すべき電界が乱れ、表示すべき画像を正しく表示することができずに表示品質が低下してしまうという課題が発生することがある。
【解決手段】画素電極１１５と遮蔽電極１４５との間でラビング方向であるＸ軸方向に対して反時計方向に傾いた方向の横電界が発生した領域ＲＡと領域ＲＢに、延伸電極１１６と延伸電極１１７を、遮蔽電極１４５に沿ってそれぞれ形成する。すると、領域ＲＡに発生する横電界方向は、専ら延伸電極１１６と共通電極１３５との間で発生することになり、ラビング方向であるＸ軸方向に対して時計方向に傾いた方向となる。また、同様に、領域ＲＢに発生する横電界方向は、専ら延伸電極１１７と共通電極１３５との間で発生することになり、ラビング方向であるＸ軸方向に対して時計方向に傾いた方向となる。従って、画素Ｇ３の光透過領域内においてリバースツイストの発生を抑制することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、液晶装置、およびこの液晶装置を備えた電子機器に関する。

液晶を２枚のガラス基板で挟み、一方のガラス基板面において、画素ごとに略平行に形成した画素電極と共通電極との電極間に所定の電圧を印加してガラス基板の面内方向に電界を発生させ、液晶の配向方向を制御して画像等を表示するＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置（以降「ＩＰＳパネル」と呼ぶ）がある。ＩＰＳパネルは、液晶分子が基板に対して平行な方向に回転するため、斜めから見たとき液晶分子の偏光方向については回転しないことから、コントラストの低下が少なく視野角の広い表示品質の良い液晶表示装置として、広く用いられるようになっている。

加えて近年、さらにＩＰＳパネルの表示品質の向上に関する技術が開示されている。その１つとして、例えば、特許文献１において、コントラストの視野角分布を左右対称にして、左目と右目に映る液晶パネルの映像コントラストを同一にすることで、従来感じていた違和感を抑制する技術が開示されている。

このように、種々の開示技術によって表示品質の向上が図られるＩＰＳパネルは、表示品質の向上とともに画素を微細化して、例えば直視型のハイビジョン対応の高精細パネルや、プロジェクタのライトバルブ（光変調素子）として利用することも行われるようになっている。

特開平１０−１７０９２４号公報

ところで、ＩＰＳパネルでは、隣り合う画素間において、一方の画素電極に印加した電圧が他方の画素の共通電極に対して電界を発生させることが原理的に起こり得る。このとき、発生する電界は、隣り合う画素間に相当の距離が存在する場合は小さくなる。従って、一方の画素電極に印加した電圧が、他方の画素の共通電極に対して発生させる電界は、画素電極に印加する電圧を供給する信号線や、供給された電圧の画素電極への印加を制御する制御信号を供給する走査線によって遮られることもあって、実際に他方の画素の画素電極と共通電極間において生ずる電界に対して影響を及ぼすものではなかった。

しかしながら、このようなＩＰＳパネルにおいて、高精細な画像表示に対する要求に応えるべく、画素のピッチを微細化した場合は、隣り合う画素間の距離が接近するため、一方の画素の画素電極と、他方の画素の共通電極との間の物理的な距離が短くなる。このために、一方の画素電極に印加した電圧が他方の画素の共通電極に対して発生させる電界が大きくなり、他方の画素の画素電極と共通電極間において生ずる電界に対して影響を及ぼすことが生ずる。この結果、１つの画素において本来印加すべき電界が乱れ、表示すべき画像を正しく表示することができずに表示品質が低下してしまうという課題が発生することがある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］第１の方向及び当該第１の方向と交差する第２の方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶装置であって、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、前記第１の基板の前記第２の基板側の面のうち、前記第１の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第２の方向に沿って形成された第１の遮光層と、前記第２の基板の前記第１の基板側の面のうち前記画素内に形成され、所定方向に延在した電極部を有する第１の電極と、前記第２の基板の前記第１の基板側の面に、前記第１の方向に隣り合う前記画素の間の領域に対応して配置され、少なくとも一部が前記第１の遮光層と平面的に重なるように形成され、前記第１の電極の前記電極部に沿った方向に延在した電極部を有する第２の電極と、前記第２の基板の前記第１の基板側の面のうち、前記第２の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第１の方向に沿って形成された電極部を有する第３の電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生ずる電界に応じて、前記第１の基板もしくは前記第２の基板の面内方向に配向する液晶層と、を備え、前記第１の電極は、その両端部において、前記第３の電極に沿って互いにそれぞれ反対となる方向に延伸する延伸電極が形成されていることを特徴とする。

この液晶装置によれば、隣り合う画素間において、一方の画素における第１の電極と第２の電極との間に発生する電界が、他方の画素における第１の電極によって受ける影響度を、第３の電極によって抑制することができる。そして、このとき第３の電極によって発生する液晶分子の反転回転（リバースツイスト）を、延伸電極によって抑制することができる。この結果、隣り合う画素間において、第１の電極と第２の電極間の電界が相互に影響されることが抑制され、かつリバースツイストの発生を抑制した液晶装置を提供することができる。

［適用例２］上記液晶装置であって、前記第１の電極の前記電極部及び前記第２の電極の前記電極部のそれぞれが延在する前記所定方向とは、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差した方向であることを特徴とする。

こうすれば、左右における視野角を対称にするために、第１の遮光層の方向に対して直交する方向を液晶層における液晶分子の初期的な配向方向とした場合、第２の電極の延在する方向が第１の遮光層の方向に対して傾いていることから、液晶分子は、第１の電極と第２の電極との間に生ずる電界に応じて、面内方向において回転方向が反転（リバースツイスト）することなく一様に回転して配向する確率が高くなる。この結果、左右における視野角が対称で、且つ、リバースツイストによる表示品質の低下を抑制することができる液晶装置を得ることができる。

［適用例３］上記液晶装置であって、前記第３の電極は、前記第２の電極と電気的に接続されていることを特徴とする。

こうすれば、総ての画素において、第１の電極は、電気的に接続された第２の電極と第３の電極とによって同じ電位で囲まれることになる。従って、隣り合う画素間において、第１の電極の周囲を同電位で囲むことによって第１の電極間相互の影響が抑制され、その結果、表示品質の低下を抑制することができる。

［適用例４］上記液晶装置であって、前記第１の遮光膜は所定幅で形成されており、前記第２の電極は、該所定幅よりも細い幅を有しているとともに、平面的に該所定幅内に納められて配置形成されていることを特徴とする。

こうすれば、第２の電極は画素内に飛び出すことがないので、画素の領域面積が少なくなることによる照射光の光量の減少を抑制することができる。

［適用例５］上記液晶装置であって、前記第２の基板は、複数の絶縁層が形成され、前記第２の電極および前記第３の電極は、前記第１の電極が形成された絶縁層と同じ絶縁層上に形成されていることを特徴とする。

こうすれば、第１の電極に対して、絶縁層を介することなく第２の電極および第３の電極を形成することができる。従って、第２の基板上に形成する絶縁層の層数の増加を抑制することができるので、絶縁層を透過することによって生ずる照射光の光量の減少を抑制することができる。この結果、表示品質の低下を抑制することができる。

［適用例６］上記液晶装置であって、前記第１の基板の前記第２の基板側の面のうち、前記第２の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第１の方向に沿って形成された第２の遮光層を備え、前記第３の電極は、前記第２の遮光層と少なくとも一部が平面的に重なる位置に形成されていることを特徴とする。

こうすれば、第３の電極を第２の遮光層で覆うことができる。従って、隣り合う画素間において、第３の電極によって第１の電極と第２の電極間の電界が相互に影響されることの抑制を効果的に行うべく、第２の電極を導電性の良い金属材料で形成しても、光透過性の低い金属材料部分によって画素の領域面積が小さくなることが回避できる。この結果、液晶装置を透過する光量が低下せず明るさの減少が抑制されるので、表示品質の低下を抑制することができる。

［適用例７］上記液晶装置であって、前記第２の遮光膜は所定幅で形成されており、前記第３の電極は、該所定幅よりも細い幅を有しているとともに、平面的に該所定幅内を通して延在して形成されていることを特徴とする。

こうすれば、第３の電極は画素内に飛び出すことがないので、画素の領域面積が少なくなることによる照射光の光量の減少を抑制することができる。また、第３の電極を導電性のよい金属材料で形成することが可能であり、第１の電極と第２の電極間の電界が相互に影響されることを効果的に抑制することが可能となる。

［適用例８］上記液晶装置であって、前記第１の電極の前記電極部の端部は、前記第２の遮光膜と重なる部位まで延在して形成されていることを特徴とする。

こうすれば、第３の電極への給電部（コンタクトホール）が画素内に飛び出すことがないので、画素の領域面積が少なくなることによる照射光の光量の減少を抑制することができる。

［適用例９］上記液晶装置であって、前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極のうち、少なくとも１つは透明電極であることを特徴とする。

こうすれば、例えば、画素内に第１の電極、第２の電極もしくは第３の電極が存在していても、透明であることから透過する光量の減少は抑制される。この結果、液晶装置を透過する光量は低下せず明るさの減少が抑制されるので、表示品質の低下を抑制することができる。

［適用例１０］上記の液晶装置を備えた電子機器。

上記液晶装置は、明るさの減少が少ない表示品質の低下を抑制した液晶装置であることから、この液晶装置を搭載した電子機器であれば、表示品質の良い電子機器を提供することができる。特に、この液晶装置を透過光の光変調素子として備えた電子機器としてのプロジェクタは、明るい画像を投写できるという効果がある。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以降の説明において用いる図面は、説明のために誇張して図示している場合もあり、必ずしも実際の大きさや長さを示すものでないことは言うまでもない。

図１は、本発明を具現化した一実施例となる液晶装置１５を光変調素子（ライトバルブ）として備えた電子機器としてのプロジェクタ１０の概略構成を示した構成図である。このプロジェクタ１０は、光源１１から照射される照射光を、偏光ビームスプリッター１２によって偏光方向が揃えられた光にする。そして、この偏光方向が揃えられた照射光が液晶装置１５に設けられた各画素を透過する際に光変調される。そして光変調された照射光は投射レンズ１３によって投射され、所定の距離を隔てて設置されたスクリーン（不図示）に液晶装置１５に表示された画像が投写される。もとより、プロジェクタ１０は、液晶装置１５を複数備え、複数の液晶装置に応じた光学系（ミラーやクロスプリズムなど）を形成したものであってもよい。

本実施例では、偏光ビームスプリッター１２によって揃えられた照射光の偏光方向を、プロジェクタ１０の本体の厚さ方向（図面上下方向）となるＹ軸方向とする。ここでは説明を省略するが、偏光ビームスプリッター１２の製造上の理由から、表示画面の縦方向または横方向と偏光方向とを一致させることが多い。そこで、本実施例では偏光方向をＹ軸方向とした。もとより、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向としてもよい。

また、液晶装置１５に画像が表示されない状態、つまり液晶装置１５における各画素に電圧が印加されない初期状態では、スクリーンに何も投写されない黒の状態とすることが好ましいことから、本実施例のプロジェクタ１０では、液晶装置１５における液晶分子の初期的な配向方向は、照射光の偏光方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向とし、初期的に照射光が透過しない状態としている。

次に、液晶装置１５について説明する。図２は、液晶装置１５の構成を模式的に示した説明図である。液晶装置１５は、基板１００と基板５０とが、後述する液晶層を封止状態で挟んで重ね合わされた構造を有している。

基板１００は、その外周部分に、走査駆動回路１２０とデータ駆動回路１１０、および給電端子１３０とが、ガラスや石英あるいは樹脂などの透明基板上（図面表面側）に形成されたものである。また、走査駆動回路１２０からは走査線１２１が、データ駆動回路１１０からはデータ線１１１が、図２に示したように配線されている。そして、各画素に対応して走査線１２１とデータ線１１１の交点付近にそれぞれ形成された図示しない薄膜トランジスタ（後述する）に対して供給され、走査線１２１によって供給される電圧によって薄膜トランジスタのオン・オフが制御されるように構成されている。

本実施例では、給電端子１３０はグランド（ＧＮＤ）に接続され、これに接続された共通配線１３１によって、各画素に接地電位が供給されているものとする。従って、各画素において、薄膜トランジスタのオンによって、データ線１１１によって供給される電圧と共通配線１３１によって供給される電圧（つまり接地電位の電圧）との間の電圧が、画素に対応する液晶層に印加されるように構成されている。

基板５０は、画素に対応する領域部分を光透過領域とし、その他の領域部分が遮光領域となるように、金属膜などの所定の遮光層がガラスや石英または樹脂などの透明基板上（図面裏側）に形成されたものである。従って、画素間においては、Ｙ軸方向には遮光層５１が、Ｘ軸方向には遮光層５２がそれぞれ形成される。そして、基板５０と基板１００とを重ね合わせたとき、遮光層５１はデータ線１１１と重なり、遮光層５２は走査線１２１、共通配線１３１および図示しない薄膜トランジスタと重なるように構成されている。

次に、薄膜トランジスタを含め、各画素に対応して形成された配線の様子を、図を参照して詳しく説明する。なお、以降の説明においては、本実施例に対する理解を容易にするため、最終的に配線が総て終了するまでの状態を、（Ａ）最初の配線状態、（Ｂ）中間の配線状態、（Ｃ）最終の配線状態、に分けて順次説明する。もとより、（Ｃ）最終の配線状態が本発明を具現化した実施例であり、（Ａ）最初の配線状態、（Ｂ）中間の配線状態は、本実施例の効果の背景を説明するための配線状態を示すものである。

（Ａ）最初の配線状態：
図３は、液晶装置１５における最初の配線状態を模式的に示した説明図で、図２において液晶装置１５の左上部分に例示した４つの画素について、それらの画素に対応して形成された配線の様子を示したものである。

図示するように、走査線１２１とデータ線１１１との交点付近には、データ線１１１の配線が延伸して形成されたソース電極１１１ａと、チャネル領域が形成されたゲート絶縁層１１２と、ゲート電極となる走査線１２１と、ドレイン電極１１３と、からなる薄膜トランジスタが形成されている。そして、ドレイン電極１１３は、コンタクトホール１１４によって、後述する絶縁層上に形成された画素電極１１５と結線されている。従って、走査線１２１すなわちゲート電極に供給される電圧によって、薄膜トランジスタがオンすると、データ線１１１に供給された電圧が薄膜トランジスタを介して画素電極１１５に印加される。

画素電極１１５は、画素Ｇ１（画素Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４においても同様）の領域において、領域の中央付近に形成され、Ｙ軸方向に対してθ度（０＜θ＜９０）時計方向に回転した方向に傾いて延在して形成されている。従って、画素電極１１５は画素の領域内に形成されることから、透明電極（ＩＴＯなど）で形成される。もとより、画素の透過光の光量減少が実用上影響がない場合は、画素電極１１５は金属材料（アルミニウムなど）で形成されることとしてもよい。なお、画素電極１１５をＹ軸方向に対して傾ける理由については後述する。

接地電位の電圧が供給される共通配線１３１は、コンタクトホール１３４によって共通電極１３５と結線されている。共通電極１３５は、図３に示すように画素電極１１５に沿った方向、すなわちＹ軸方向に対してθ度時計方向に傾いた方向に延在して形成され、本実施例では、ほぼ全体が遮光層５１と重なるように形成されている。こうすることによって共通電極１３５における画素の領域内への飛び出し量が抑制されることから、光透過領域となる画素の領域が共通電極１３５によって小さくなり照射光の光量が少なくなることによって、投写される画像が暗くなることを抑制することができる。従って、共通電極１３５は金属材料（例えばアルミニウム）で形成することが可能であり、共通電極１３５の導電性がよくなることから、横電界を効率よく発生することが可能となる。なお、共通電極１３５が、構造的な制約などによって、遮光層５１と重ならない、若しくは一部のみ重なるような場合は、共通電極１３５は透明電極（ＩＴＯなど）で形成することが好ましい。

また、共通電極１３５は、画素電極１１５が形成された絶縁層と同一の層に形成されている。これについて、図４を用いて説明する。図４は、液晶装置１５についての図３におけるＰ−Ｐ断面を示した模式断面図である。

基板１００は、図示するように、透明基板の基板５０側の面上に、データ線１１１、走査線１２１、共通配線１３１、および薄膜トランジスタが、互いに電気的な短絡が生じないように必要に応じて形成された絶縁層を介して、積層形成されている。そして、少なくともデータ線１１１を覆う絶縁層は光透過性を有する材料で表面が平坦化されて形成され、この絶縁層の平坦面に画素電極１１５と共通電極１３５とが形成されている。そして、画素電極１１５と共通電極１３５を保護するため、表面が平坦化された保護膜で覆い、その上に液晶分子の初期的な配向方向を定める配向膜が形成されている。また、透明基板の基板５０側と反対側の面には偏光板が備えられている。

もとより、同じ絶縁層の平坦面に画素電極１１５と共通電極１３５とが形成されている構成であれば、基板１００におけるデータ線１１１、走査線１２１、共通配線１３１、および薄膜トランジスタに関する配線構成は、これに限るものでないことは勿論である。

基板５０は、図示するように、透明基板の基板１００側の面上に、遮光層が形成されている。そして、平坦化層によって遮光層が覆われ、その平坦化層の表面に配向膜が形成されている。また、透明基板の基板１００側と反対側の面には偏光板が備えられている。なお、基板５０において、平坦化層と透明基板との間であって少なくとも画素に相当する光透過領域に、所定の色を透過するカラーフィルタ層を形成する場合もある。

このように形成された基板５０と基板１００との間に液晶層を密封状態で挟持することによって、液晶装置１５が形成される。従って、液晶装置１５は、画素電極１１５と共通電極１３５との間において、基板１００と平行な横方向の電界（以降、単に「横電界」と称す）を発生させ、液晶層の液晶分子を基板１００の面内において回転させることが可能となる。なお、本実施例では、この共通電極１３５には接地電位の電圧を供給することとしたが、接地電位の電圧を含め所定の電圧値を有する共通の電圧値を供給することとしてもよい。

次に、液晶装置１５において行われる液晶分子の回転動作について、図５を用いて説明する。図５は、一例として画素Ｇ３において横電界に応じて回転する液晶分子ＥＢを示す模式図で、図５（ａ）は液晶分子ＥＢの通常の回転状態を示し、図５（ｂ）は液晶分子ＥＢの通常と異なる回転状態（つまり反転）を示したものである。なお、ここでは、液晶分子ＥＢは分極方向が配向方向と直交しているネガ型液晶を用いることとして説明する。もとより、液晶分子ＥＢとして分極方向が配向方向と同方向であるポジ型液晶を用いることもできる。

図５（ａ）に示したように、画素電極１１５に電圧が印加されない初期状態では、Ｙ軸方向に偏光方向を有する照射光を透過させないようにするために、液晶分子ＥＢの初期的な配向方向を、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向とする。従って、配向膜のラビング方向はＸ軸方向となる。また、データ線１１１から供給される電圧が印加された画素電極１１５と共通電極１３５との間に発生する横電界は、共通電極１３５が画素電極１１５とほぼ平行に形成されていることから、画素電極１１５の延在方向に対して直交する方向、つまり白抜き矢印で示したようにＸ軸方向に対して時計方向にθ度回転した方向に発生する。この結果、液晶分子ＥＢは、図中破線で示したように、総て回転角が小さい方向つまり反時計方向に一様に安定して回転することになる。これが、画素電極１１５（および共通電極１３５）をＹ軸方向に対して傾ける理由である。もとより、画素電極１１５（および共通電極１３５）を、Ｙ軸方向に対して時計方向でなく、反時計方向にθ度（０＜θ＜９０）回転した方向に傾いて延在して形成することとしてもよい。

このとき、液晶分子ＥＢの回転角は画素電極１１５に印加される電圧によって画素毎に制御される。こうして、照射光を画素ごとに光変調することができる。この結果、初期的な配向方向をＸ軸方向とすることによって、前述したようにコントラストの視野角分布を左右対称にしつつ、画素電極１１５に印加された電圧に応じて正しく光変調することができる液晶装置１５を得ることができる。

ところが、図５（ｂ）に示したように、隣の画素（例えば画素Ｇ１）の画素電極１１５に印加される電圧が原因で、図５（ａ）に示した横電界以外の横電界、特に、図中白抜き矢印で示したように右肩上がりの方向つまりＸ軸方向に対して反時計方向に角度Ｋ（Ｋ＞０）回転した方向の横電界が加わった場合、液晶分子ＥＢに加わる横電界の方向が乱されてしまう。そして、例えば、液晶分子ＥＢに加わる横電界が、図中白抜き矢印で示したＸ軸方向に対して反時計方向に角度Ｋ回転した方向の横電界となった場合は、液晶分子ＥＢの回転方向は、図中破線で示したように、回転角が小さい方向つまり時計方向に回転してしまうことになる。あるいは、液晶分子ＥＢが時計方向には回転しないものの、加わった横電界の大きさや方向によって、画素電極１１５に印加された電圧に応じて発生すべき横電界が乱されてしまうことになる。その結果、画素電極１１５に印加された電圧に応じて画素毎に正しく光変調することができない液晶装置１５となってしまう虞がある。

上述したように、高精細化のため画素間距離を短くした場合、液晶装置１５は、実際にこのような正しく光変調できない液晶装置となってしまう虞がある。これを、図６を用いて説明する。図６は、画素Ｇ１〜画素Ｇ４において、隣り合う画素間に生ずる横電界の発生の様子を示した模式図である。

図示するように、画素間の距離が近づくことによって、例えば、画素Ｇ１における画素電極１１５と画素Ｇ３における図面左側の共通電極１３５との間で、Ｘ軸方向に対して０度から９０度の範囲で反時計方向に回転した方向の横電界ＹＤ１（白抜き矢印）が発生する。また、同じく、画素Ｇ３における画素電極１１５と画素Ｇ１における図面右側の共通電極１３５との間で、Ｘ軸方向に対して０度から９０度の範囲で反時計方向に回転した方向の横電界ＹＤ２（白抜き矢印）が発生する。

この結果、図示するように、例えば画素Ｇ１の領域のほぼ中央に位置する液晶分子ＥＢ１，ＥＢ２、および画素Ｇ３の領域ほぼ中央に位置する液晶分子ＥＢ７，ＥＢ８は、反時計方向に正しく回転するが、画素Ｇ１の領域において、画素Ｇ３側に位置する液晶分子ＥＢ３は横電界ＹＤ１によって、同じく画素Ｇ３側に位置する液晶分子ＥＢ４は横電界ＹＤ２によって、時計方向に回転（リバースツイスト）することになる。

同様に、画素Ｇ３の領域のほぼ中央に位置する液晶分子ＥＢ７，ＥＢ８は反時計方向に正しく回転するが、画素Ｇ３の領域において、画素Ｇ１側に位置する液晶分子ＥＢ５は横電界ＹＤ１によって、同じく画素Ｇ１側に位置する液晶分子ＥＢ６は横電界ＹＤ２によって、時計方向に回転（リバースツイスト）することになる。

説明は省略するが、このような液晶分子ＥＢが正しく回転しない状態は、画素Ｇ２と画素Ｇ４との間でも、さらには液晶装置１５に形成されたＹ軸方向に隣り合う総ての画素間においても同様に発生する。従って、画素Ｇ２と画素Ｇ４について例示するように、Ｙ軸方向において画素が隣り合う領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３において互いに隣の画素電極１１５に印加された電圧の影響を受けて横電界が乱れ、横電界が乱れた部分において液晶分子ＥＢが正しく回転できない状態が発生する虞がある。この結果、正しく光変調できない液晶装置１５となってしまうのである。

そこで、本実施例における液晶装置１５は、このようなＹ軸方向に隣り合う画素間において、画素の領域内に発生する横電界の乱れを抑制するように配線を追加した。これを、図７を用いて説明する。

（Ｂ）中間の配線状態：
図７は、本実施例の液晶装置１５に形成された画素について、中間の配線状態を示す模式図である。なお図７では、図３における画素電極１１５と共通電極１３５以外を省略して図示している。図示するように、本実施例の液晶装置１５は、Ｙ軸方向に隣り合う画素（例えば、画素Ｇ１と画素Ｇ３、および画素Ｇ２と画素Ｇ４など）の領域間に遮蔽電極１４５を形成する。

このように遮蔽電極１４５を、Ｙ軸方向に隣り合う画素の領域間に形成することによって、隣の画素電極１１５からの横電界の影響を抑制することが可能である。すなわち、例えば画素Ｇ１については、図６においてＹ軸方向の隣の画素Ｇ３の画素電極１１５に印加された電圧と画素Ｇ１の図面右側の共通電極１３５との間に生じた横電界ＹＤ２が、遮蔽電極１４５との間で発生することになるため、画素Ｇ１に対する影響が抑制される。また、画素Ｇ３については、図６においてＹ軸方向の隣の画素Ｇ１の画素電極１１５に印加された電圧と画素Ｇ３の図面左側の共通電極１３５との間に生じた横電界ＹＤ１が、遮蔽電極１４５との間で発生することになるため、画素Ｇ３に対する影響が抑制される。この結果、Ｙ軸方向に隣り合う画素間において、互いに隣の画素電極１１５によって生ずる横電界の影響を抑制し、液晶分子ＥＢをその液晶分子ＥＢが属する画素の画素電極１１５に印加する電圧に応じて正しく回転させることができる。

なお、本実施例では、遮蔽電極１４５の形成位置は、遮光層５２と重なる位置に形成する。こうすれば、遮蔽電極１４５が画素の領域内に存在しないため、遮蔽電極１４５を金属材料（例えばアルミニウム）で形成することが可能であり、遮蔽電極１４５の導電性が良くなることから横電界ＹＤ１や横電界ＹＤ２を効果的に抑制することが可能となる。なお、遮蔽電極１４５が、構造的な制約などによって、遮光層５２と重ならない、若しくは一部のみ重なるような場合は、遮蔽電極１４５は透明電極で形成することが好ましい。

また、本実施例では、遮蔽電極１４５は、画素電極１１５および共通電極１３５が形成された絶縁層（図４参照）と同じ層の面に形成する。こうすれば、隣の画素電極１１５と共通電極１３５との間に生ずる横電界が最も大きいと想定される部分に遮蔽電極１４５が介在することになるので、横電界を効果的に抑制することが可能となる。また、同一層面であることから遮蔽電極１４５と画素電極１１５との間、あるいは遮蔽電極１４５と共通電極１３５との間に絶縁層を形成する必要がない。従って、形成された絶縁層が光透過領域内に存在することによって画素を透過する光量が減少するという不具合が発生する虞も生じない。さらに、画素電極１１５と共通電極１３５と遮蔽電極１４５とを、１つのマスクを用いた蒸着工程などで形成することも可能となり、形成工程が容易となる。

また、本実施例では、遮蔽電極１４５は接地電位の電圧以外の電圧が印加されるものとする。従って遮蔽電極１４５は、例えば図８に示した如く配線形成するとよい。すなわち、図示するように、基板１００の外周部分において、透明基板上に遮蔽電極１４５に印加する電圧を供給するための電極端子１４０を形成する。そしてＹ軸方向において隣り合う総ての画素の領域間に形成された遮蔽電極１４５を電極端子１４０に結線するのである。なお、図８は、図２における基板１００を示した模式図であり、走査線１２１および共通配線１３１を省略したものである。

実際に電極端子１４０すなわち遮蔽電極１４５に印加する電圧は、実験等によって接地電位に対してプラス電位またはマイナス電位を含め最適な電圧値を予め調べて設定しておくことが好ましい。もとより、走査線１２１による薄膜トランジスタのオンによって液晶分子ＥＢが回転駆動される画素に応じて最適な電圧が異なる場合は、遮蔽電極１４５に印加する電圧を複数設定し、設定した複数の電圧を画素電極１１５へデータ線１１１から電圧が印加されるタイミングなどで切り替えて、遮蔽電極１４５に最適な電圧が印加されるようにしても差し支えない。

上述したように、遮蔽電極１４５によって、隣り合う画素の領域間において、相互に画素の領域内の横電界が乱されることを抑制することができるので、データ線１１１から供給された電圧によって画素毎に照射光を正しく光変調することが可能となる。この結果、表示品質の低下を抑制することができる。

しかしながら、このように遮蔽電極１４５をＹ軸方向に隣り合う画素の画素電極間に形成することによって、隣り合う画素間において相互に画素の領域内の横電界が乱されることを抑制することができるが、図５または図６に示したリバースツイストについては、このままの配線状態では抑制することができない。これを、図９を用いて説明する。

図９は、一例として画素Ｇ３において、形成された遮蔽電極１４５と画素電極１１５との間、および共通電極１３５と画素電極１１５との間で生ずる横電界の方向を示した模式図である。図示するように、画素Ｇ３の領域の上部付近と下部付近は、共通電極１３５よりも遮蔽電極１４５の方が画素電極１１５との間の距離が近いために、電圧ポテンシャルの関係から主として遮蔽電極１４５との間での横電界が発生する。このため、画素Ｇ３の領域のうち、図面右上の領域ＲＡと図面左下の領域ＲＢにおいて、横電界の方向は、図中実線の矢印で示したように、ラビング方向であるＸ軸方向に対して反時計方向に傾いた方向となる。

すると、図５（ｂ）において説明したように、領域ＲＡと領域ＲＢにおいて液晶分子ＥＢの回転方向が他の領域と異なるリバースツイストが発生する。この結果、この領域ＲＡ，ＲＢにおいて照射光を正しく光変調することができなくなる。例えば、画素全体を白色の表示（透過状態）とする場合、領域ＲＡ，ＲＢは半透過状態であったり遮光状態のままであったりすることになる。

そこで、本実施例における液晶装置１５は、このようなリバースツイストの発生を抑制するように、画素電極１１５の形状を工夫した。具体的な実施例を、図１０を用いて説明する。

（Ｃ）最終の配線状態：
図１０は、本実施例の液晶装置１５に形成された画素のうち、一例として画素３について、最終の配線状態を示した模式図である。なお図１０では、図３における画素電極１１５と共通電極１３５および遮蔽電極１４５以外を省略して図示している。

本実施例の液晶装置１５は、画素電極１１５について、図示するように、その両端部において遮蔽電極１４５に沿って互いにそれぞれ反対となる方向に延伸する延伸電極１１６および延伸電極１１７を形成することによって、リバースツイストを抑制することができる。

すなわち、画素電極１１５と遮蔽電極１４５との間でラビング方向であるＸ軸方向に対して反時計方向に傾いた方向の横電界が発生した領域ＲＡと領域ＲＢに、延伸電極１１６と延伸電極１１７を、遮蔽電極１４５に沿ってそれぞれ形成する。すると、画素Ｇ３の光透過領域内において、領域ＲＡに発生する横電界方向は、専ら延伸電極１１６と共通電極１３５との間で発生することになり、図中実線の矢印で示したように、ラビング方向であるＸ軸方向に対して時計方向に傾いた方向となる。また、同様に、領域ＲＢに発生する横電界方向は、専ら延伸電極１１７と共通電極１３５との間で発生することになり、図中実線の矢印で示したように、ラビング方向であるＸ軸方向に対して時計方向に傾いた方向となる。従って、上述した図５における説明から明らかなように、画素Ｇ３の光透過領域内においてリバースツイストの発生を抑制することができるのである。

なお、延伸電極１１６と延伸電極１１７の形状（例えば延伸する長さと幅）については、画素の領域内においてリバースツイストの発生領域が最も少なくなる最適な形状を、試作実験などによって予め求めておくことが好ましい。また、遮蔽電極１４５との隙間は、遮蔽電極１４５と電気的な短絡が生じない最も短い間隔で形成することが好ましい。

本実施例における液晶装置１５を、図１１に示す。図１１は、総ての画素について、延伸電極１１６および延伸電極１１７が両端部においてそれぞれ延伸形成された画素電極１１５、共通電極１３５、遮蔽電極１４５とを配線形成した状態を示す模式図である。なお、Ｙ軸方向において隣り合う画素が存在しない側の延伸電極、例えば画素Ｇ１あるいは画素Ｇ２であれば、隣り合う画素が存在しない側の延伸電極１１６は、必ずしも形成する必要がないことは言うまでもない。

実際に総ての画素を白表示した場合の本実施例の液晶装置１５における表示具合を、図１２に示した。図１２（ａ）は、延伸電極１１６，１１７を形成しない状態での画素を透過する光変調された照射光を示し、図１２（ｂ）は、延伸電極１１６，１１７を形成した状態での画素を透過する光変調された照射光を示す。図から明らかなように、延伸電極１１６，１１７によって、黒表示の領域部分が抑制されることが解る。

上述するように、本実施例の液晶装置１５によれば、隣り合う画素間において、一方の画素において発生する画素電極１１５と共通電極１３５との間に発生する横電界が、他方の画素に印加された画素電極１１５の電圧によって受ける影響度を、遮蔽電極１４５によって抑制することができる。そして、このとき遮蔽電極１４５によって発生する液晶分子ＥＢの反転回転すなわちリバースツイストを、延伸電極１１６，１１７によって抑制することができる。この結果、隣り合う画素間において、横電界が相互に影響されることが抑制され、かつリバースツイストの発生を抑制した液晶装置１５を提供することができる。

なお、請求項記載の第１の方向、第２の方向、第１の基板、第２の基板、第１の遮光層、第２の遮光層、第１の電極、第２の電極、第３の電極について、本実施例では、以下のように相当する。第１の方向はＸ軸方向が相当し、第２の方向はＹ軸方向が相当する。第１の基板は基板１００が相当し、第２の基板は基板５０が相当する。第１の遮光層は遮光層５１が、第２の遮光層は遮光層５２がそれぞれ相当する。また、第１の電極は画素電極１１５が、第２の電極は共通電極１３５が、そして第３の電極は遮蔽電極１４５がそれぞれ相当する。

以上、本発明の実施の形態について実施例により説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下、変形例をあげて説明する。

（第１変形例）
上記実施例では、Ｙ軸方向に隣り合う画素間に形成した遮蔽電極１４５は、共通電極１３５と電気的な接続を行わない独立した電極としたが、これに限らず、共通電極１３５と電気的に接続された電極としてもよい。本変形例を図１３に示した。図示するように、各画素における画素電極１１５は、共通電極１３５および遮蔽電極１４５とによって周囲が接地電位で隙間無く囲まれることになる。従って、隣の画素電極１１５によって生ずる横電界は、殆ど総て遮断されることになる。

また、共通電極１３５と遮蔽電極１４５との間に絶縁のための隙間を形成する必要がないので、これらを別のマスクを用いて蒸着形成する場合、共通電極１３５と遮蔽電極１４５との間の短絡問題が生じることがない。従って、遮蔽電極１４５と画素電極１１５との間の隙間を確保するように蒸着制御すればよく、位置合わせなどこれらの電極の形成に伴う制御負荷が軽減される。

（第２変形例）
上記実施例では、ラビング方向をＸ軸方向とし、画素電極１１５および共通電極１３５の延在方向をＹ軸方向に対して傾けることによって、液晶分子ＥＢを総て反時計方向に一様に回転させ、照射光を画素ごとに光変調させることとしたが、必ずしもこれに限るものでないことは勿論である。例えば、画素電極１１５および共通電極１３５をＹ軸方向に沿った方向とし、ラビング方向をＸ軸方向に対して傾けることとしてもよい。

本変形例を図１４に示した。図１４は、共通電極１３５と遮蔽電極１４５とを電気的に接続した例を示した模式図で、各画素電極１１５および共通電極１３５はＹ軸方向と一致した方向に形成されている。そしてラビング方向をＸ軸方向に対して反時計方向に角度θ回転した方向としたものである。こうすることによって、上述した説明から容易に理解できるように、画素Ｇ１〜画素Ｇ４において液晶分子ＥＢは一定方向に安定して回転することができる。この結果、隣の画素電極１１５から共通電極１３５に対して発生する横電界の影響を抑制しつつ、延伸電極１１６，１１７によってリバースツイストの発生を抑制することによって、照射光を正しく光変調する液晶装置１５を提供することができる。

なお本変形例において、上記実施例と同様、遮蔽電極１４５と共通電極１３５とを電気的に接続しないこととしてもよい。こうすれば、前述するように、隣の画素による横電界の乱れを抑制するために遮蔽電極１４５に印加する電圧を最適な電圧値に設定することができる。

（第３変形例）
上記実施例および変化例では、例えば図１１および図１４において、いずれも延伸電極１１６が図面右側に、延伸電極１１７が図面左側に延伸することとして説明しているが、必ずしもこのような方向に延神電極が形成されるものでないことは勿論である。

例えば、上記の説明から容易に理解できるように、図１１においては、画素電極１１５（および共通電極１３５）の傾き方向が、Ｙ軸方向に対して反時計方向にθ度回転した方向であった場合は、延伸電極１１６は図面左側に、延伸電極１１７は図面右側に延伸することとなる。同様に、図１４においては、ラビング方向がＸ軸方向に対して時計方向にθ度回転した方向であった場合は、延伸電極１１６は図面左側に、延伸電極１１７は図面右側にそれぞれ延伸することとなる。

（第４変形例）
上記実施例では、液晶装置１５を、プロジェクタ１０において光変調素子として用いることとして説明したが、必ずしもこれに限るものでないことは勿論である。例えば、液晶装置１５を直視型の表示装置として用いることとしてもよい。この場合は、液晶装置１５の裏面に蛍光管などを用いたバックライトを一体化して形成することが好ましい。このような液晶装置１５は、上述するように高精細な画像を正しく表示できることから、この液晶装置１５をテレビやデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、コンピュータなどの電子機器に直視型の表示装置として備えることとしてもよい。こうすれば、表示品質の良い画像を提供する電子機器が実現できる。

本発明の一実施例となる液晶装置を備えたプロジェクタの概略構成図。 液晶装置の構成を模式的に示した説明図。 液晶装置における最初の配線状態を模式的に示した説明図。 液晶装置についての断面を示す模式断面図。 画素において電界に応じて回転する液晶分子を示す模式図で、（ａ）は通常の回転状態を示す模式図、（ｂ）は通常と異なる反転状態を示す模式図。 隣り合う画素間に生ずる電界の発生の様子を示した模式図。 液晶装置に形成された画素について中間の配線状態を示す模式図。 遮蔽電極の配線形成の様子を示す模式図。 遮蔽電極と画素電極との間、および接地電極と画素電極との間で生ずる横電界の方向を示した模式図。 液晶装置に形成された最終の配線状態を示した模式図。 総ての画素について、延伸電極が両端部に延伸形成された画素電極、接地電極、遮蔽電極とを配線形成した状態を示す模式図。 （ａ）は、延伸電極を形成しない状態、（ｂ）は、延伸電極を形成した状態で、画素を透過する光変調された照射光を示す図。 第１変形例で、遮蔽電極と接地電極とを電気的に接続した状態を示す模式図。 第２変形例で、画素電極と接地電極と遮蔽電極の配線状態を示す模式図。

符号の説明

１０…プロジェクタ、１１…光源、１２…偏光ビームスプリッター、１３…投射レンズ、１５…液晶装置、５０…基板、５１…遮光層、５２…遮光層、１００…基板、１１０…データ駆動回路、１１１…データ線、１１１ａ…ソース電極、１１２…ゲート絶縁層、１１３…ドレイン電極、１１４…コンタクトホール、１１５…画素電極、１１６…延伸電極、１１７…延伸電極、１２０…走査駆動回路、１２１…走査線、１３０…給電端子、１３１…共通配線、１３４…コンタクトホール、１３５…共通電極、１４０…電極端子、１４５…遮蔽電極。

Claims (10)

1. 第１の方向及び当該第１の方向と交差する第２の方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶装置であって、
   第１の基板と、
   前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、
   前記第１の基板の前記第２の基板側の面のうち、前記第１の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第２の方向に沿って形成された第１の遮光層と、
   前記第２の基板の前記第１の基板側の面のうち前記画素内に形成され、所定方向に延在した電極部を有する第１の電極と、
   前記第２の基板の前記第１の基板側の面に、前記第１の方向に隣り合う前記画素の間の領域に対応して配置され、少なくとも一部が前記第１の遮光層と平面的に重なるように形成され、前記第１の電極の前記電極部に沿った方向に延在した電極部を有する第２の電極と、
   前記第２の基板の前記第１の基板側の面のうち、前記第２の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第１の方向に沿って形成された電極部を有する第３の電極と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生ずる電界に応じて、前記第１の基板もしくは前記第２の基板の面内方向に配向する液晶層と、
   を備え、
   前記第１の電極は、その両端部において、前記第３の電極に沿って互いにそれぞれ反対となる方向に延伸する延伸電極が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記第１の電極の前記電極部及び前記第２の電極の前記電極部のそれぞれが延在する前記所定方向とは、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに交差した方向であることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶装置であって、
   前記第３の電極は、前記第２の電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第１の遮光膜は所定幅で形成されており、前記第２の電極は、該所定幅よりも細い幅を有しているとともに、平面的に該所定幅内に納められて配置形成されていることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第２の基板は、複数の絶縁層が形成され、
   前記第２の電極および前記第３の電極は、前記第１の電極が形成された絶縁層と同じ絶縁層上に形成されていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第１の基板の前記第２の基板側の面のうち、前記第２の方向に隣り合う前記画素の間の領域に、前記第１の方向に沿って形成された第２の遮光層を備え、
   前記第３の電極は、前記第２の遮光層と少なくとも一部が平面的に重なる位置に形成されていることを特徴とする液晶装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第２の遮光膜は所定幅で形成されており、前記第３の電極は、該所定幅よりも細い幅を有しているとともに、平面的に該所定幅内を通して延在して形成されていることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項６または７に記載の液晶装置であって、
   前記第１の電極の前記電極部の端部は、前記第２の遮光膜と重なる部位まで延在して形成されていることを特徴とする液晶装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第１の電極、前記第２の電極、および前記第３の電極のうち、少なくとも１つは透明電極であることを特徴とする液晶装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の液晶装置を備えた電子機器。

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