JP2013072932A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示領域に配置された第1の画素電極と、非表示領域に配置されたダミー画素電極と、第1の画素電極とダミー画素電極との間に配置された第2の画素電極と、遮光部材とを備え、第2の画素電極のサイズを大きくし、非表示領域側にはみ出させる。ダミー画素電極からの横電界に起因する配向状態が乱れたディスクリネーションを、非表示領域側にはみ出した第2の画素電極上に発生させ、非表示領域に形成した遮光部材と平面的に重ね合わせ、遮光部材によってディスクリネーションを隠すことによって、ディスクリネーションが表示に影響しない優れた表示品質の表示装置が提供される。
【選択図】図7
Description
従って、ダミー画素電極からの横電界で発生するディスクリネーションが表示に影響しない、良好な表示品質の表示装置を提供することができる。
「表示装置の概要」
まず、図1を用いて、本実施形態に係る電気光学装置としての表示装置100の全体構成について説明する。
素子基板10は、好適例として石英基板を用いている。素子基板10は、無アルカリガラス基板、シリコン基板などを用いても良い。素子基板10には、画像を形成するアクティブ画素Aがマトリクス状に配置された素子領域Vが形成されている。
なお、ネガ液晶を用いることに限定するものではなく、正の誘電率異方性の液晶からなるポジ液晶を用いても良い。液晶の動作モードも、垂直配向(Vertically Aligned)モードに限定するものではなく、TN(Twisted Nematic)モードや、IPS(In−Plane Switching)モードなどを用いても良い。
なお、図1を含む各図においては、横長の長方形をなした表示領域Vにおける横方向をX軸方向、当該方向と交差する縦方向をY軸方向とし、さらに、X軸(+)方向を右、X軸(−)方向を左、Y軸(+)方向を上、Y軸(−)方向を下と称す。また、表示装置100の厚さ方向で、素子基板10から対向基板20に向かう方向をZ軸(+)としている。
図2(a)は、表示装置100の画素レイアウト図であり、図2(b)は画素の等価回路図である。
最初に画素レイアウトに関して、詳細を説明する。
図2(a)に示すように、表示装置100は、表示領域V(図1参照)、非表示領域VD、走査線駆動回路8、データ線駆動回路6、サンプリング回路7などで構成されている。
表示領域Vは、第1のアクティブ画素A1がマトリクス状に配置された第1の表示領域V1、及び、その周囲に第2のアクティブ画素A2が配置された第2の表示領域V2で構成されている。ここで、第2のアクティブ画素A2が最外周アクティブ画素となる。第1のアクティブ画素A1と第2のアクティブ画素A2とが、略同等の電気光学特性となるように、ダミー画素Dは、表示領域Vを囲んで配置されている。
従って、図2(a)におけるK部は、液晶分子のプレチルトの方位と逆方向側に配列されたアクティブ画素とダミー画素との境界付近の領域を示し、図2(a)におけるL部は、液晶分子のプレチルトの方位と順方向側に配列されたアクティブ画素とダミー画素との境界付近の領域を示している。
図2(b)に示すように、アクティブ画素Aには、駆動素子としてのTFT30、画素電極Pa、及び蓄積容量70がそれぞれ形成されている。TFT30は、電界効果型のN型トランジスターである。
各TFT30において、ゲート端子は対応する走査線83に接続され、ソース端子は対応するデータ線63に接続され、ドレイン端子は画素電極Pa、及び蓄積容量70の一端に接続されている。
また、ダミー画素Dも、上述したアクティブ画素Aと同様の回路構成となっている。
ここで書き込まれたデータ信号の電位を保持するために、画素電極Paと対向電極21との間に形成される液晶容量に対して、電気的に並列な蓄積容量70が形成されている。蓄積容量70の他端は、所定の電位に設定された容量線85に接続されている。
また、対向基板20の対向電極21は、対向電極信号生成回路(図示せず)に接続されており、周期的に極性が反転する対向電圧が供給され、反転駆動が行われている。反転駆動としては、ライン反転駆動や、フレーム反転駆動、ドット反転駆動などを用いることができる。
図3(a)及び図3(b)は、図2(a)におけるK部の拡大平面図であり、図3(b)は、図3(a)から画素電極を抜き出した平面図である。なお、詳細を後述する遮光部材54は省略されている。各図の一点鎖線Cは、表示領域Vと非表示領域VDとの境界を示し、各図に向かって左側が非表示領域VD、右側が表示領域Vとなる。以下、図3(a)と図3(b)とを用いて、アクティブ画素A及びダミー画素Dの構成について説明する。
図3(a)に向かって左端側から順に、第1のダミー画素D1、第2のダミー画素D2、第2のアクティブ画素A2、第1のアクティブ画素A1が配置されている。ダミー画素Dとアクティブ画素Aとは、格子状の隔壁部分によって、それぞれ矩形状に区画されている。隔壁部分には、走査線83や、データ線63、TFT30、容量電極300(図4)、シールド層400、などが形成されている。
データ線63は、Al、高融点金属などからなり、Y軸方向に延在している。データ線63と走査線83との公差部にはTFT30が形成されている。
容量電極300は、Al、高融点金属、金属シリサイドなどからなり、TFT30の上方に島状に形成され、蓄積容量70の上部電極となる。容量電極300は、対向基板20側から入射する光の遮光膜も兼ねる。
図3(b)に向かって左端側から順に、第1のダミー画素電極Pd1、第2のダミー画素電極Pd2、第2の画素電極Pa2、第1の画素電極Pa1が配置され、それぞれITOからなる透明電極で構成される。
(1)第2の画素電極Pa2のサイズが第1の画素電極Pa1のサイズより大きく、非表示領域VD側に大きくはみ出している。
(2)第2のダミー画素電極Pd2のサイズが第1のダミー画素電極Pd1のサイズより小さい。
(3)詳細は後述するが、ダミー画素Dには遮光部材54を構成する遮光材料(図5、6参照)が形成されている。
すなわち、図2(a)のL部(表示領域Vの右端)においては、第2の画素電極Pa2のサイズは非表示領域VD側(X軸(+)方向)に大きくはみ出し、隣り合う第2のダミー画素Pd2のサイズは第1のダミー画素電極Pd1のサイズより小さくなっている。表示領域Vの上端においても、第2の画素電極Pa2のサイズは非表示領域VD側(Y軸(+)方向)に大きくはみ出し、隣り合う第2のダミー画素Pd2のサイズは第1のダミー画素電極Pd1のサイズより小さくなっている。表示領域Vの下端においても、第2の画素電極Pa2のサイズは非表示領域VD側(Y軸(−)方向)に大きくはみ出し、隣り合う第2のダミー画素Pd2のサイズは第1のダミー画素電極Pd1のサイズより小さくなっている。
また、第2の画素電極Pa2のサイズと、第2の画素電極Pd2のサイズとは、表示領域Vの右端、表示領域Vの左端、表示領域Vの上端、及び表示領域Vの下端で略同じである。
すなわち、本実施形態のように、第2の画素電極Pa2のサイズを一様に大きくしても良いし、ディスクリネーションの発生状況に応じて、大きくする第2の画素電極Pa2のサイズを部分的に変えても良い。
続いて、図4を交えて、各部の構成を詳しく説明する。
図4に示すように、素子基板10には、各種の構成要素が積層構造をなして形成されている。この積層構造は、下から順に、走査線83を含む第1層、TFT30などを含む第2層、蓄積容量70を含む第3層、データ線63などを含む第4層、シールド層400などを含む第5層、前述の画素電極Pa、及び配向膜16などを含む第6層からなる。また、第1層と第2層との間には絶縁膜としての下地絶縁膜12が、第2層と第3層との間には第1層間絶縁膜41が、第3層と第4層との間には第2層間絶縁膜42が、第4層と第5層との間には第3層間絶縁膜43が、第5層と第6層との間には第4層間絶縁膜44が、それぞれ設けられており、前述の各要素間が短絡することを防止している。
また、容量電極300は、蓄積容量70の固定電位側容量電極として機能する。容量電極300は、これを固定電位とするために、固定電位とされたシールド層400と電気的に接続されている。
また、第1層間絶縁膜41には、蓄積容量70を構成する画素電位側容量電極としての下部電極71と中継電極719とを電気的に接続するためのコンタクトホール881が開孔されている。
さらに、第1層間絶縁膜41には、中継電極719と後述する第2中継電極6a2とを電気的に接続するコンタクトホール882が、第2層間絶縁膜42を貫通しつつ開孔されている。
第2層間絶縁膜42には、TFT30の高濃度ソース領域1dとデータ線63とを電気的に接続するコンタクトホール81が開孔されているとともに、シールド層用中継層6a1と蓄積容量70の上部電極たる容量電極300とを電気的に接続するコンタクトホール801が開孔されている。さらに、第2層間絶縁膜42には、第2中継電極6a2と中継電極719とを電気的に接続するためのコンタクトホール882が開孔されている。
シールド層400、及び第3中継電極402は、光反射性能に優れたアルミニウムを含み、かつ、光吸収性能に優れた窒化チタンを含むことから、遮光膜としても機能する。
データ線63の上には、酸化シリコン膜などからなる第3層間絶縁膜43が形成されている。この第3層間絶縁膜43には、シールド層400とシールド層用中継層6a1とを電気的に接続するためのコンタクトホール803、及び、第3中継電極402と第2中継電極6a2とを電気的に接続するためのコンタクトホール804がそれぞれ開孔されている。
配向膜16、22は、蒸着法、スパッタ法などの物理気相成長法によって、斜め方向から蒸着させ、形成された無機配向膜であり、SiO2、SiO、MgF2などからなる。無機配向膜は、ポリイミドなどの有機配向膜と比べて、耐光性や耐熱性に優れるという特徴を有している。なお、配向膜16、22には有機材料を使用しても良い。
素子基板10と対向基板20との間隙には、液晶層50が封入されている。
次に、非表示領域VDに形成されている遮光部材54の構成を説明する。
図5〜7は、図2(a)におけるK部の拡大平面図である。図5は第1の遮光材料54aの平面図、図6は第2の遮光材料54bの平面図、及び図7は、第1の遮光材料54aと第2の遮光材料54bとで構成される遮光部材54の平面図である。各図の一点鎖線Cは、表示領域Vと非表示領域VDとの境界を示し、各図に向かって左側が非表示領域VD、右側が表示領域Vとなる。
以下、図5〜7を用いて、遮光部材54の構成を詳細に説明する。
図6に示すように、第2の遮光材料54bは、シールド層400、第3中継電極402と同層に形成され、下層がアルミニウムで上層が窒化チタンの2層構造からなる。図6の黒ドット領域が第2の遮光材料54bであり、ハッチング領域がシールド層400及び第3中継電極402である。なお、非表示領域VDに形成されているシールド層400は遮光材料54bに含まれており、第3中継電極402は、遮光部材54の構成要素の一部となる。
なお、遮光部材54は、上記構成の遮光材料に限定されない。表示装置100を構成する遮光材料の他の組み合わせ、例えば、上記遮光材料に対して、素子基板10の第3層の容量電極300の形成に使用した遮光材料を、新たに付加しても良い。例えば、上記遮光材料に対して、素子基板10の第4層のデータ線63形成に使用した遮光材料を、新たに付加しても良い。例えば、走査線83の下層に、新たな遮光膜と絶縁膜とを付加し、新たな遮光材料を形成しても良い。要は、素子基板10及び対向基板20で形成されている遮光材料を活用し、遮光部材54を構成すれば良い。
同様に、表示領域Vに形成しているブラックマトリクス部材BMも、上記構成の遮光材料に限定されず、素子基板10及び対向基板20で形成されている遮光材料を活用して、ブラックマトリクス部材BMを構成すれば良い。
次に、表示領域Vと非表示領域VDとの境界に配置されたアクティブ画素A及びダミー画素Dの光学特性を説明する。
図8(a)は図2(a)のK部(表示領域Vの左端)、及び図8(b)は図2(a)のL部(表示領域Vの右端)における光学特性を示している。詳しくは、図8(a)は、液晶分子のプレチルトの方位と逆方向側に配列されたアクティブ画素Aとダミー画素Dとの光学特性であり、図8(b)は、液晶分子のプレチルトの方位と順方向側に配列されたアクティブ画素Aとダミー画素Dとの光学特性である。
以上述べたように、本実施形態に係る表示装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
図9は、上述した表示装置100をライトバルブとして用いた3板式プロジェクターの構成を示す平面図である。図9を用いて、本実施形態に係る表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、R色及びB色の光は90度に屈折する一方、G色の光は直進する。ダイクロイックプリズム2112において合成されたカラー画像を表す光は、レンズユニット2114によって拡大投射され、スクリーン2120上にフルカラー画像が表示される。
本変形例を、図3を参照しながら説明する。図3(b)のL2は、表示領域Vの最外周に配置された第2の画素電極Pa2と、隣り合う第2のダミー画素電極Pd2との間隔を示す。図3(b)のL1は、表示領域Vの最外周に配置された第2の画素電極Pa2と、隣り合う第1の画素電極Pa1との間隔を示す。実施形態1ではL1=L2として説明したが、L1<L2としても良い。
本変形例を、図2を参照しながら説明する。図2(a)のK部、即ち、液晶分子のプレチルトの方位と逆方向側に配列され、リバースチルトが発生しない側の画素電極Paと隣り合うダミー画素電極Pdとの間隔をL3とし、図2(a)のL部、即ち、液晶分子のプレチルトの方位と順方向側に配列され、リバースチルトが発生する側の画素電極Paと隣り合うダミー画素電極Pdとの間隔をL4とした場合に、実施形態1ではL3=L4として説明したが、L3<L4としても良い。
実施形態1では、アクティブ画素Aの画素電極Pa上で発生したディスクリネーションを隠す遮光部材54は、素子基板10に形成された第1の遮光材料54aと第2の遮光材料54b、及び対向基板20に形成された第3の遮光材料(遮光膜53)によって構成されている。遮光部材54を、対向基板20に形成されている遮光材料のみで構成しても良い。
Claims (11)
- 表示領域に配置された第1の画素電極と、
非表示領域に配置されたダミー画素電極と、
第1の画素電極と前記ダミー画素電極との間に配置された第2の画素電極と、
遮光部材とを備え、
前記第2の画素電極は、前記第1の画素電極のサイズとは異なるサイズを有し、
前記第2の画素電極のうち、前記ダミー画素と隣り合う領域は、前記遮光部材と平面的に重なるように配置されていることを特徴とする電気光学装置。 - 前記第2の画素電極は、前記表示領域の最外周に配置され、前記第2の画素電極のサイズは前記第1の画素電極のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項1記載の電気光学装置。
- 前記第1の画素電極の光変調領域のサイズと前記第2の画素電極の光変調領域のサイズとが、略等しいことを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。
- 前記ダミー画素電極には、所定の電圧が印加されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記ダミー画素電極と前記第2の画素電極との間隔が、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間隔よりも広いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記遮光部材は、前記非表示領域に配置され、前記表示領域の輪郭を区画することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記遮光部材は、前記第1の画素電極、前記第2の画素電極、及び前記ダミー画素電極を有する素子基板に形成されている遮光材料で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記遮光部材は、前記素子基板に対向配置された対向基板に形成されている遮光材料で構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記遮光部材は、前記素子基板に形成されている遮光材料と前記対向基板に形成されている遮光材料とで構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気光学装置。
- 前記素子基板と前記対向基板とに挟持された液晶層を有し、
前記複数の第2の画素電極のうち、前記液晶層の液晶分子のプレチルトの方位と順方向側に配列された前記第2の画素電極と前記ダミー画素電極との間隔と、前記液晶分子のプレチルトの方位と逆方向側に配列された前記第2の画素電極と前記ダミー画素電極との間隔とが異なることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電気光学装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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