JP2023019434A - 液晶装置、および電子機器 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023019434000001
【課題】表示領域におけるシミの発生を抑える液晶装置を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００は、液晶層５０を介して対向する一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０の表示領域Ｅに設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極９ａと、表示領域Ｅの外側の領域Ｆに設けられ、第１周波数よりも低い第２周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位Ｖａと低電位の負極性電位Ｖｂとを交互に、正極性電位となる正極性期間Ｔ１と負極性電位となる負極性期間Ｔ２とが同じ長さで供給される第１電極と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関する。
従来、特許文献１に示すように、液晶装置において、液晶注入時に混入したり、液晶層を取り囲んでいるシール材から溶出したりしたイオン不純物が、その後の液晶装置の駆動によって、表示領域に拡散・凝集することで、液晶パネルの表示特性の劣化を招くことが知られている。
特許文献１では、こうした表示特性の劣化を抑制するために、シール材と表示領域の間の周辺領域に、複数の周辺電極を配置し、当該複数の周辺電極のうちの隣り合う電極に、それぞれ異なる電位を印加している。
そして、当該電位を、画素電極の駆動周波数と同じ１２０Ｈｚ、または、１２０Ｈｚよりも高い周波数で、周期的に入れ替えることで、周辺領域での不純物イオンの流れを止めることなく、継続的に表示領域外へ不純物イオンを移動する、ことが記載されている。
特開２００８－５８４９７号公報
例えば、ショッピングセンターの売場等の明るい場所で、液晶装置によって表示される映像を見る場合、表示される映像が暗いと、見えにくい映像となってしまう。
そこで、近年、液晶装置と組み合わせる光源に、レーザー光源などの高輝度光源を用いて、明るい映像を表示できる液晶装置の開発が、行われている。
しかしながら、レーザー光源などの高輝度光源を用いた場合、明るい映像を表示できるようになる反面、使用する液晶装置の表示領域に、シミが生じやすくなる、という課題があった。
本願の液晶装置は、液晶層を介して対向する一対の基板と、前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第２周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが同じ長さで供給される第１電極と、を備える。
電子機器は、上記に記載の液晶装置を備える。
本願の電子機器は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の光源と、前記光源からの光を、分光する分光部材と、前記分光部材によって分光された第１の光を変調する、上記に記載の液晶装置と、前記分光部材によって分光された第２の光を変調する、第２の液晶装置と、を備え、前記第２の液晶装置は、液晶層を介して対向する一対の基板と、前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが異なる長さで供給される第１電極と、を備える。
本願の電子機器は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第１の光源と、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第２の光源と、前記第１の光源からの第１の光を変調する、上記に記載の液晶装置と、前記第２の光源からの第２の光を変調する、第２の液晶装置と、を備え、前記第２の液晶装置は、液晶層を介して対向する一対の基板と、前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが異なる長さで供給される第１電極と、を備える。
実施形態１にかかる液晶装置の概略的な構成を示す平面図。 図１のＨ－Ｈ’線に沿った断面図。 図１の液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 図１のＪ－Ｊ’線に沿った断面図。 画素電極と第１電極とに供給される電圧の波形図。 実施形態２にかかる液晶装置の概略的な構成を示す平面図。 実施形態３にかかる電子機器としての投射型表示装置の概略構成図。 画素電極と第１電極とに供給される電圧の波形図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
ここで、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。また、以下の各図において、必要に応じて、相互に直交する座標軸としてＸＹＺ軸を付し、各図において、軸に沿った各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。なお、＋Ｚ方向を上方、－Ｚ方向を下方ということもあり、＋Ｚ方向から見ることを平面視あるいは平面的という。さらに、以下の説明において、例えば基板に対して、「基板上に」との記載は、基板の上に接して配置される場合、基板の上に他の構造物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接して配置され、一部が他の構造物を介して配置される場合のいずれかを表すものとする。
１．実施形態１
図１は、液晶装置を、対向基板側から見た平面図である。
本実施形態では、液晶装置１００として、画素ごとに画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備えたアクティブ駆動型の液晶装置１００を例に挙げて説明する。この液晶装置１００は、例えば、後述する電子機器としての投射型表示装置１０００において、光変調装置として好適に用いることができるものである。
１．１．液晶装置の概要
図１に示すように、液晶装置１００は、素子基板１０と、破線Ｌ１で示す対向基板２０とを備える。なお、破線Ｌ１で示す対向基板２０の外縁の内側において、実線で記載された構成は、いずれも、対向基板２０と素子基板１０との間に設けられた構成である。
シール材６０は、対向基板２０の外縁に沿って枠状に設けられている。シール材６０は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材を含んでいる。
破線Ｌ２で囲った領域は、表示領域Ｅであり、画素Ｐがマトリクス状に配置される。
表示領域Ｅとシール材６０との間は、遮光された周辺領域Ｆとなっている。周辺領域Ｆの最内周には、額縁状の第１電極１０８が配置されている。つまり、表示領域Ｅの外周における遮光領域に、額縁状の第１電極１０８が設けられている。
第１電極１０８は、外部端子１０４に電気的に接続され、外部から交流信号が供給される。当該交流信号によって、第１電極１０８には、表示領域Ｅからイオン不純物を引き寄せて引き留め、そして、第１電極１０８に引き寄せたイオン不純物を表示領域Ｅに突き放すための電界が発生する。
周辺領域Ｆは、遮光されており、図示しない走査線駆動回路が配置される。
シール材６０の外側の素子基板１０の対向基板２０から図面下側に張り出した部分には、データ線駆動回路１０１と複数の外部端子１０４が配置される。
対向基板２０の各コーナーには、素子基板１０と対向基板２０との間の電気的な導通を取るための、基板間導通部１０６が配置される。
表示領域Ｅにおいて、素子基板１０と対向基板２０との間には、後述する液晶層５０が配置され、素子基板１０において、液晶層５０側の面には、第１配向層１８が配置され、対向基板２０において、液晶層５０側の面には、第２配向層２２が配置される。
第１配向層１８と第２配向層２２とは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの無機材料を、斜め蒸着法によって形成した斜方蒸着層を含む。第１配向層１８の斜め蒸着方向は、素子基板１０側では、矢印Ｙ１で示す図面右上から左下に向かって所定の方位角度でＹ方向と交差する方向であり、対向基板２０側では、矢印Ｙ２で示す図面左下から右上に向かって所定の方位角度でＹ方向と交差する方向である。所定の角度は例えば４５度である。なお、図に示した斜め蒸着方向は、液晶装置１００を対向基板２０側から見たときの方向である。また、所定の方位角度は、図に示した方位角度に限定されない。
液晶層５０に電界を印加すると、後述する液晶分子５０ａに挙動ないし振動が生じ、液晶層５０内に、矢印Ｙ１，Ｙ２で示した斜め方向の流れが生ずる。そして、液晶層５０に正極性または負極性のイオン不純物が含まれていると、当該イオン不純物は、液晶層５０内の流れに沿って、表示領域Ｅの角部Ｃ１，Ｃ２に向かって移動し、角部Ｃ１，Ｃ２の辺りで凝集する。ここで、イオン不純物が、表示領域Ｅの角部Ｃ１，Ｃ２に凝集する理由は、遮光されている周辺領域Ｆにおけるイオン不純物の移動度が、光が照射されている表示領域Ｅの移動度よりも低いことによって、周辺領域Ｆの手前の角部Ｃ１およびＣ２で、イオン不純物が停滞しやすくなるため、と考えられる。
そして、角部Ｃ１および角部Ｃ２に、イオン不純物が凝集することによって、角部Ｃ１，Ｃ２に位置する画素Ｐにおいて液晶層５０の絶縁抵抗が低下すると、当該画素Ｐにおいて駆動電位の低下を招き、表示のムラとして観測される。
１．２．液晶装置の断面構成の概要
図２は、図１のＨ－Ｈ’線に沿った液晶装置の概略的な構成を示す断面図である。なお、図２では、さらに、当該液晶装置１００を用いた投射型表示装置１０００の概略構成を示す。
図２に示すように、液晶装置１００は、素子基板１０と対向基板２０とが、その外縁においてシール材６０によって貼り合わされるとともに、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０を有する。
素子基板１０は、その基板１０ｗと液晶層５０との間に、画素Ｐごとに設けられた光透過性を有する画素電極９ａと、第１電極１０８と、画素電極９ａと第１電極１０８とを覆って配置された第１配向層１８とを備える。
対向基板２０は、その基板２０ｗと液晶層５０との間に、見切り部２４と、絶縁層２５と、対向電極２１と、対向電極２１を覆って配置された第２配向層２２とが設けられている。
見切り部２４は、遮光性の材料からなる遮光層であり、周辺領域Ｆにおいて、表示領域Ｅを取り囲み、平面視で、周辺領域Ｆに配置される走査線駆動回路や検査回路などの回路と重なる位置に設ける。見切り部２４によって、対向基板２０側からこれらの回路に入射する光Ｌが遮蔽されて、回路の誤動作が防止される。また、見切り部２４によって、不必要な迷光が表示領域Ｅに入射しないように遮蔽されて、表示領域Ｅの表示において高いコントラストが確保される。
画素電極９ａと対向電極２１とは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料によって形成される。基板１０ｗと基板２０ｗは、それぞれ透光性を有する基板であり、例えば、ガラス基板、または、石英基板が用いられる。
液晶層５０は、例えば、負の誘電異方性を有する液晶から構成される。負の誘電異方性を有する液晶分子５０ａは、第１配向層１８および第２配向層２２の配向層面の法線方向に対して、所定のプレチルト角度を有して、略垂直配向（ＶＡ；Vertical Alignment）する。
投射型表示装置１０００は、レーザー光源１００１、入射側偏光板１００２、液晶装置１００、出射側偏光板１００３、投射レンズ１００４を含む。
レーザー光源１００１は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の高光束の高輝度光源である。レーザー光源１００１として、例えば、表示領域Ｅの面積以上の発光領域を有する面発光型の半導体レーザーを採用することができる。
このように大きな発光領域を備えるレーザー光源１００１を用いることで、レーザー光源１００１から出射された光Ｌの放射角を小さくすることができる。よって、レーザー光源１００１と液晶装置１００との間に、集光レンズやロッドインテグレーターなどを用いることなく、液晶装置１００の表示領域Ｅに光Ｌを照射することができる。また、投射レンズ１００４にＦ値（F-number）の大きな小口径の投射レンズを用いることができる。
従って、投射型表示装置１０００の小型化を図ることができる。
なお、レーザー光源１００１から出射される光Ｌが直線偏光であれば、入射側偏光板１００２を備えなくてもよい。例えば、レーザー光源１００１として、フォトニック結晶構造体を有するフォトニック結晶レーザーを用いた場合は、直線偏光を出力することができる。
液晶装置１００は、単色パネルまたはカラーパネルのいずれであってもよい。
１．３．画素回路の概要
図３は、表示領域Ｅの電気的な構成を示す等価回路図である。
液晶装置１００の表示領域Ｅには、走査線３とデータ線６と容量線８とが配置されている。走査線３とデータ線６との交差に対応して、画素Ｐが位置する。画素Ｐは、画素電極９ａとＴＦＴ（thin film transistor）３０と容量素子１６とを備える。容量素子１６の一方の電極は、画素電極９ａに電気的に接続され、他方の電極は、容量線８に電気的に接続される。ＴＦＴ３０のゲート電極は走査線３に電気的に接続され、ソース電極はデータ線６に電気的に接続され、ドレイン電極は画素電極９ａが接続される。
複数の走査線３には、走査線駆動回路からの走査信号が、所定の順番で供給される。同じ走査線３に電気的に接続された複数の画素Ｐは、同じ走査信号によって、一斉にオンまたはオフに制御される。
複数のデータ線６には、データ線駆動回路１０１から画像信号が所定の順番で供給され、走査信号で選択された画素Ｐの画素電極９ａに、画像信号が供給される。
１．４．周辺領域の概要
図４は、図１のＪ－Ｊ’線に沿った断面図であり、周辺領域Ｆの構成を示す。なお、図において、走査線駆動回路などの一部の構成は省略されている。
図に示すように、第１電極１０８は、画素電極９ａおよびダミー画素電極９ｂと同じ層上に配置され、画素電極９ａと同じ材料によって形成される。
第１配向層１８は、第１蒸着膜１８ａと、第１蒸着膜１８ａと液晶層５０との間に配置される第２蒸着膜１８ｂを含む。第１蒸着膜１８ａは、表示領域Ｅの画素電極９ａと、周辺領域Ｆのダミー画素電極９ｂと第１電極１０８とを覆って、これらの上方に配置される。
第２配向層２２は、第３蒸着膜２２ａと、第３蒸着膜２２ａと液晶層５０との間に配置される第４蒸着膜２２ｂを含む。
第１蒸着膜１８ａは、素子基板１０の平面の法線に沿う方向から蒸着法によって形成され、長軸方向がＺ軸に沿う複数のカラムを含む。当該カラムは、酸化ケイ素などの無機材料の柱状結晶体である。第３蒸着膜２２ａは、対向基板２０の平面の法線方向に沿う方向から蒸着法によって形成され、第１蒸着膜１８ａと同様に、長軸方向がＺ軸に沿う複数のカラムを含む。
第２蒸着膜１８ｂは、第１蒸着膜１８ａの＋Ｚ方向側を覆って設けられる。第２蒸着膜１８ｂの厚さ、つまりＺ軸に沿う方向の距離は、第１蒸着膜１８ａの厚さより薄い。第２蒸着膜１８ｂは、素子基板１０の平面の法線方向に対して、長軸方向が角度αで交差する複数のカラムを含む。該カラムは斜め蒸着法にて形成される。具体的には、角度αの方向に沿う方向から、酸化ケイ素などの無機材料を斜方蒸着することにより第２蒸着膜１８ｂのカラムが形成される。
第４蒸着膜２２ｂは、第３蒸着膜２２ａの－Ｚ方向側を覆って配置される。第４蒸着膜２２ｂの厚さ、つまりＺ軸に沿う方向の距離は、第３蒸着膜２２ａの厚さより薄い。第４蒸着膜２２ｂは、対向基板２０の平面の法線方向に対して、長軸方向が角度βで交差する複数のカラムを含む。該カラムは斜め蒸着法にて形成される。具体的には、角度βの方向に沿う方向から、酸化ケイ素などの無機材料を斜方蒸着することにより第４蒸着膜２２ｂのカラムが形成される。なお、角度βと角度αとは、等しい角度であってもよい。
なお、液晶分子５０ａのプレチルト角は、第２蒸着膜１８ｂのカラムの傾斜角度αと第４蒸着膜２２ｂのカラムの傾斜角度βとに必ずしも一致しないが、第２蒸着膜１８ｂのカラムの傾斜角度αと第４蒸着膜２２ｂのカラムの傾斜角度βとを制御することにより、液晶分子５０ａのプレチルト角を所望の角度に制御することができる。
第１配向層１８および第２配向層２２の表面には、シランカップリング剤による表面処理が施されている。具体的には、素子基板１０の第２蒸着膜１８ｂおよび対向基板２０の第４蒸着膜２２ｂの表面に、シランカップリング剤を用いてオルガノポリシロキサン膜を形成する。
シランカップリング剤は、第２蒸着膜１８ｂおよび第４蒸着膜２２ｂの酸化ケイ素にシラノール基が結合して脱水縮合する。これによって、液晶層５０との界面に、疎水基が配向したオルガノポリシロキサン膜が形成される。この表面処理によって、第２蒸着膜１８ｂおよび第４蒸着膜２２ｂの表面は、水に対する接触角が大きくなり、液晶装置１００の耐光性を向上させることができる。なお、シランカップリング剤による表面処理の方法としては、公知の方法を採用することが可能である。
素子基板１０には、遮光層１９が配置される。遮光層１９は、見切り部２４と同様に、第１電極１０８と平面視で重なって配置される。遮光層１９は、出射側偏光板１００３などで、反射した光が、周辺領域Ｆに入射することを防止するとともに、不必要な迷光が、表示領域Ｅに入射されることを抑制する。
１．５．第１電極に供給される電圧波形の概要
図５は、画素電極と第１電極とに供給されるアナログ電圧信号の波形図である。
信号波形Ａは、画素電極９ａに供給される階調信号の電圧波形を示す。信号波形Ａは、正極性期間Ｓ１と負極性期間Ｓ２とを含み、正極性期間Ｓ１と負極性期間Ｓ２とが、交互に出現する波形となっている。正極性期間Ｓ１は、共通電位Ｖｃｏｍに対して、高電位の正極性の階調電位が供給される期間であり、負極性期間Ｓ２は、対向電極２１に供給される所定の電位である共通電位Ｖｃｏｍに対して、低電位の負極性の階調電位が供給される期間である。
正極性期間Ｓ１において、画素電極９ａには、画像信号の階調情報に対応した正極性の階調電位が供給され、画素電極９ａは、当該正極性の階調電位となる。正極性の階調電位Ｖｓ_Ｈは、ノ―マリーブラック方式において、白階調に対応する階調電位である。
負極性期間Ｓ２において、画素電極９ａには、画像信号の階調情報に対応した負極性の階調電位が供給され、画素電極９ａは、当該負極性の階調電位となる。負極性の階調電位Ｖｓ_Ｌは、ノ―マリーブラック方式において、白階調に対応する階調電位である。
画素電極９ａには、画素電極９ａのリフレッシュレートである第１周波数で、正極性の階調電位または負極性の階調電位が供給されて、画素電極９ａは、当該正極性の階調電位または負極性の階調電位となる。本実施形態において、第１周波数は、２４０Ｈｚであり、第１周波数に基づく、リフレッシュ期間Ｒ１は、約４．２ｍｓである。よって、画素電極９ａは、リフレッシュ期間Ｒ１毎に、正極性の階調電位または負極性の階調電位に書き換えられる。
画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１は、正極性期間Ｓ１と負極性期間Ｓ２とで同じ長さである。なお、正極性期間Ｓ１と負極性期間Ｓ２との間に、インターバル期間を設ける場合、リフレッシュ期間Ｒ１は、負極性期間Ｓ２または正極性期間Ｓ１と、インターバル期間との合計が、リフレッシュ期間Ｒ１と同じ長さになる。
信号波形Ｂは、第１電極１０８に供給される電圧波形を示す。信号波形Ｂは、正極性期間Ｔ１と負極性期間Ｔ２とを含み、正極性期間Ｔ１と負極性期間Ｔ２とが、交互に、出現する波形となっている。正極性期間Ｔ１は、共通電位Ｖｃｏｍに対して、高電位の正極性電位Ｖａが供給される期間であり、負極性期間Ｔ２は、共通電位Ｖｃｏｍに対して、低電位の負極性電位Ｖｂが供給される期間である。
正極性期間Ｔ１において、第１電極１０８には、正極性電位Ｖａが供給されて、第１電極１０８の電位は、正極性電位Ｖａとなる。また、負極性期間Ｔ２において、第１電極１０８には、負極性電位Ｖｂが供給されて、第１電極１０８の電位は、負極性電位Ｖｂとなる。
なお、正極性電位Ｖａは、共通電位Ｖｃｏｍに対して、１．５Ｖ程度高い電位とするのがよい。また、負極性電位Ｖｂは、共通電位Ｖｃｏｍに対して、１．５Ｖ程度低い電位とするのがよい。正極性電位Ｖａおよび負極性電位Ｖｂと共通電位Ｖｃｏｍとの電位差が、３Ｖを超えると、第１電極１０８に気泡が生じることがあるからである。
第１電極１０８には、第１電極１０８のリフレッシュレートである第２周波数で、正極性電位Ｖａまたは負極性電位Ｖｂが供給されて、第１電極１０８は、当該正極性電位Ｖａまたは負極性電位Ｖｂとなる。本実施形態において、第２周波数は、０.１Ｈｚであり、第２周波数に基づく、リフレッシュ期間Ｒ２は１０ｓである。よって、第１電極１０８は、リフレッシュ期間Ｒ２毎に、正極性電位Ｖａまたは負極性電位Ｖｂに書き換えられる。
第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ２は、画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１よりも長く、好ましくは、第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ２は、画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１の１００倍以上１０００００倍以下とする。具体的には、リフレッシュ期間Ｒ１が約４．２ｍｓの場合、リフレッシュ期間Ｒ２は約４２０ｍｓ以上４２０ｓ以下とする、ことが好ましい。
第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ２は、正極性期間Ｔ１と負極性期間Ｔ２とで同じ長さである。なお、正極性期間Ｔ１と負極性期間Ｔ２との間に、インターバル期間を設ける場合、リフレッシュ期間Ｒ２は、正極性期間Ｔ１または負極性期間Ｔ２と、インターバル期間との合計が、リフレッシュ期間Ｒ２と同じ長さになる。
本願発明者等は、第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ２を、画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１より長くするとともに、第１電極１０８の正極性期間Ｔ１と負極性期間Ｔ２とを同じ長さとすることによって、表示領域Ｅにおけるシミの発生と、焼き付きの表示ムラの発生を抑制できることを確認している。さらには、第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ２を、画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１の１００倍以上１０００００倍以下とすることによって、表示ムラの発生をより効果的に抑制できることを確認している。
以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置１００または、当該液晶装置１００を備えた電子機器である投射型表示装置１０００によれば、以下の効果を得ることができる。
液晶装置１００は、液晶層５０を介して対向する一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０の表示領域Ｅに設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極９ａと、表示領域Ｅの外側の領域である周辺領域Ｆに設けられ、第１周波数よりも低い第２周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位Ｖａと低電位の負極性電位Ｖｂとを交互に、正極性電位となる正極性期間Ｔ１と負極性電位となる負極性期間Ｔ２とが同じ長さで供給される第１電極１０８と、を備える。
この構成によれば、表示領域Ｅの外側の領域である周辺領域Ｆに設けられた第１電極１０８には、画素電極９ａのリフレッシュレートである第１周波数よりも低いリフレッシュレートである第２周波数で、正極性電位と負極性電位とが、同じ長さで、交互に供給されるので、イオン不純物を周辺領域Ｆに引き寄せて留めおくことができる。
よって、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制するとともに、焼き付きの発生も抑制することができる。従って、高輝度光源を用いた場合であっても、表示品位に優れた液晶装置１００を提供することができる。
第１電極１０８のリフレッシュレートである第２周波数は、第１周波数の一万分の一以上百分の一以下とする。この構成によれば、それ以外の周波数の場合よりも、表示領域Ｅにおけるシミの発生の抑制効果を高めることができる。
液晶層５０には、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００以下の光源１００１からの光が入射されている。
この構成によれば、液晶装置１００に組み合わせる光源として、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００以下の高輝度光源であるレーザー光源１００１を採用した場合において、レーザー光源１００１からの高光束の光Ｌに照射されて、発生しやすくなる表示領域Ｅにおける、シミの発生を抑制することができる。
すなわち、液晶装置１００の液晶層５０に、レーザー光源１００１からの高光束の光Ｌが入射することで、液晶層５０において、イオン不純物の移動度は、上がり、イオン不純物は、液晶層５０内で、動きやすくなる。
そして、イオン不純物の移動度が上がった場合、従来のもののように、周辺電極の駆動周波数を画素電極の駆動周波数以上とすると、イオン不純物は、短い周期で反転する電界に、従来のものよりも強く影響されて、周辺領域まで引き寄せられる前に、跳ね返されてしまう。従って、イオン不純物が表示領域に留まってしまい、イオン不純物を周辺領域に引き寄せて留めることが、困難になってしまう。なお、従来のもののようにイオン不純物の移動度が低い場合、周辺電極の駆動周波数を画素電極の駆動周波数以上とすることによって生じる液晶層内の流れによって、イオン不純物を周辺領域まで引き寄せることができる、と考えらえる。
しかし、本実施形態のように、第１電極１０８に、正極性電位Ｖａと負極性電位Ｖｂとを、画素電極９ａのリフレッシュレートである第１周波数よりも低い、第２周波数で供給した場合、第１電極１０８の電界の極性の反転周期が長くなる。そして、第１電極１０８の電界の極性の反転周期が長くなることによって、イオン不純物を周辺領域Ｆに引き寄せる時間も長くなるため、イオン不純物を周辺領域Ｆに引き寄せることができるとともに、イオン不純物を第１電極１０８に引き留める時間も長くすることができる。
従って、レーザー光源１００１を用いることで、液晶層５０の不純物イオンの移動度が上がったとしても、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制することができる。
さらには、第１電極１０８が、正極性電位Ｖａとなる正極性期間Ｔ１と、負極性電位Ｖｂとなる負極性期間Ｔ２とが、同じ長さのため、第１電極１０８に直流信号を印加することにより生じる焼き付きの発生も抑制することができる。
投射型表示装置１０００は、液晶装置１００を備える。この構成によれば、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制することができる液晶装置１００を備えた、すぐれた投射型表示装置１０００を提供することができる。
投射型表示装置１０００は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下のレーザー光源１００１と、レーザー光源１００１からの光Ｌを変調する液晶装置１００と、を備える。この構成によれば、液晶装置１００に組み合わせる光源として、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の高輝度光源であるレーザー光源１００１を採用した場合において、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制することができる液晶装置１００を備えた、すぐれた投射型表示装置１０００を提供することができる。
２．実施形態２
図６は、液晶装置を、対向基板側から見た平面図である。
本実施形態の液晶装置２００は、第２電極１０９を備える点で、実施形態１の液晶装置１００と異なる。なお、以下の説明では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を使用して、重複する説明は省略する。
図に示すように、液晶装置２００は、平面視で、第１電極１０８とシール材６０との間に配置された第２電極１０９を備える。第２電極１０９は、第１電極１０８と同様に、画素電極９ａおよびダミー画素電極９ｂと同じ層上に配置され、画素電極９ａと同じ材料によって形成される。
第２電極１０９は、外部端子１０４に電気的に接続され、外部からイオン不純物を引き留める電界を発生させるための直流信号が供給される。当該直流信号は、共通電位Ｖｃｏｍよりも高電位の正極性電位の信号であり、第２電極１０９に、第１電極１０８が引き寄せた負のイオン不純物を、第２電極１０９に引き留めておく電界を発生させる。
第２電極１０９に供給する電位は、第１電極１０８に供給される正極性電位Ｖａと同様の電位とする。または、第２電極１０９に供給する電位を、第１電極１０８に供給される正極性電位Ｖａよりも高電位とすることによって、第２電極１０９が、負のイオン不純物を第２電極１０９に引き留める効果を高めてもよい。
以上、述べたとおり、本実施形態の液晶装置２００によれば、実施形態１の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
液晶装置２００は、表示領域Ｅの外側の領域である周辺領域Ｆにおいて、第１電極１０８の外側に設けられ、直流信号が供給される第２電極１０９と、を備える。
この構成によれば、第２電極１０９によって、イオン不純物を周辺領域Ｆに、より確実に留め置くことができるので、表示領域Ｅにおけるシミの発生の抑制効果を高めることができる。従って、高輝度光源を用いた場合であっても、表示品位に優れた液晶装置２００を提供することができる。
直流信号は、所定の電位よりも高電位の正極性電位の信号である。この構成によれば、シミの主たる原因と考えられている負極性のイオン不純物を周辺領域Ｆに、より確実に留め置くことができるので、表示領域Ｅにおけるシミの発生の抑制効果を高めることができる。
３．実施形態３
３．１．電子機器の概要
図７は、本実施形態に係る電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略構成図である。
図に示すように、投射型表示装置２０００は、レーザー光源２００１、分光部材としてのダイクロイックミラー２０１１，２０１２、それぞれが液晶装置１００である３個の液晶装置１００Ｂ，１００Ｇ，１００Ｒ、３個の反射ミラー２１１１，２１１２，２１１３、３個のリレーレンズ２１２１，２１２２，２１２３、色合成光学系としてのダイクロイックプリズム２１３０、投射光学系としての投射レンズ２１４０を備えている。
レーザー光源２００１は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の高光束の高輝度光源である。レーザー光源２００１として、例えば、表示領域Ｅの面積以上の発光領域を有する面発光型の半導体レーザーを採用することができる。
レーザー光源２００１から射出された光Ｌは、２個のダイクロイックミラー２０１１，２０１２によって、各々異なる波長域の３色の色光に分離する。３色の色光は、赤色の波長帯域を含む波長域の光である略赤色の光、緑色の波長帯域を含む波長域の光である略緑色の光、青色の波長帯域を含む波長域の光である略青色の光、である。以降の説明において、上記略赤色の光を赤色光Ｒともいい、上記略緑色の光を緑色光Ｇともいい、上記略青色の光を青色光Ｂともいう。
ダイクロイックミラー２０１１は、赤色光Ｒを透過させると共に、赤色光Ｒよりも波長が短い、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを反射させる。ダイクロイックミラー２０１１を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー２１１１で反射され、液晶装置１００Ｒに入射する。ダイクロイックミラー２０１１で反射された緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２０１２によって反射された後、液晶装置１００Ｇに入射する。ダイクロイックミラー２０１１で反射された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２０１２を透過して、リレーレンズ系２１２０へ射出される。
リレーレンズ系２１２０は、リレーレンズ２１２１，２１２２，２１２３、反射ミラー２１１２，２１１３を有している。青色光Ｂは、緑色光Ｇや赤色光Ｒと比べて光路が長いため、光束が大きくなりやすい。そのため、リレーレンズ２１２２を用いて光束の拡大を抑えている。リレーレンズ系２１２０に入射した青色光Ｂは、反射ミラー２１１２で反射されると共に、リレーレンズ２１２１によってリレーレンズ２１２２の近傍で収束される。そして、青色光Ｂは、反射ミラー２１１３およびリレーレンズ２１２３を経て、液晶装置１００Ｂに入射する。
投射型表示装置２０００における、光変調装置である液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂには、実施形態１にかかる液晶装置１００が適用されている。また、光変調装置である液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに、実施形態２にかかる液晶装置２００を適用してもよい。または、液晶装置１００Ｂのみに、もしくは、液晶装置１００Ｇ，１００Ｂのみに、液晶装置２００を適用してもよい。
液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのそれぞれは、投射型表示装置２０００の上位回路と電気的に接続される。これによって、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの階調レベルを指定する画像信号がそれぞれ外部回路から供給され、上位回路で処理される。これによって、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが駆動されて、それぞれの色光が変調される。
液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂによって変調された赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、ダイクロイックプリズム２１３０に３方向から入射する。ダイクロイックプリズム２１３０は、入射した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを合成する。ダイクロイックプリズム２１３０において、赤色光Ｒおよび青色光Ｂは９０度に反射され、緑色光Ｇは透過する。そのため、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、カラー画像を表示する表示光として合成され、投射レンズ２１４０に向かって射出される。
投射レンズ２１４０は、投射型表示装置２０００の外側を向いて配置されている。表示光は、投射レンズ２１４０を介して拡大されて射出され、投射対象であるスクリーン２２００に投射される。
上記実施形態では、レーザー光源２００１からの光Ｌをダイクロイックミラー２０１１，２０１２によって、各々異なる波長域の３色の色光に分光して、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに照射する構成としたが、光源の構成は、これに限らず、液晶装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのそれぞれに、レーザー光源１００１を配置する構成としてもよい。
３．２．第１電極に供給される電圧波形の概要
図８は、画素電極と第１電極とに供給されるアナログ電圧信号の波形図である。以下の説明では、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を使用して、重複する説明は省略する。
信号波形Ａは、図５の信号波形Ａと同様に、画素電極９ａに供給される階調信号の電圧波形を示す。
信号波形Ｂは、緑色光Ｇが入射される液晶装置１００Ｇの第１電極１０８に供給される電圧波形を示し、信号波形Ｃは、青色光Ｂが入射される液晶装置１００Ｂの第１電極１０８に供給される電圧波形を示す。
信号波形Ｂは、図５の信号波形Ｂと同様に、リフレッシュ期間Ｒ２毎に、正極性期間Ｔ１と、当該正極性期間Ｔ１と同じ長さの負極性期間Ｔ２とが交互に繰り返す電圧波形となっている。
信号波形Ｃは、正極性期間Ｔ３と負極性期間Ｔ４とを含み、正極性期間Ｔ３と負極性期間Ｔ４とが、交互に、出現する波形となっている。正極性期間Ｔ３の長さは、負極性期間Ｔ４より長く、具体的には、正極性期間Ｔ３の長さと負極性期間Ｔ４との比は、３対１であることが好ましい。正極性期間Ｔ３は、正極性期間Ｔ１と同様に、共通電位Ｖｃｏｍに対して、高電位の正極性電位Ｖａが供給される期間であり、負極性期間Ｔ４は、負極性期間Ｔ２と同様に、共通電位Ｖｃｏｍに対して、低電位の負極性電位Ｖｂが供給される期間である。
正極性期間Ｔ３において、液晶装置１００Ｂの第１電極１０８には、正極性電位Ｖａが供給されて、第１電極１０８の電位は、正極性電位Ｖａとなる。また、負極性期間Ｔ４において、液晶装置１００Ｂの第１電極１０８には、負極性電位Ｖｂが供給されて、第１電極１０８の電位は、負極性電位Ｖｂとなる。
本実施形態において、液晶装置１００Ｂの第１配向層１８および第２配向層２２の表面における水に対する接触角は、液晶装置１００Ｇの第１配向層１８および第２配向層２２の表面における水に対する接触角よりも大きい。具体的には、液晶装置１００Ｇの接触角は、５０°未満であり、液晶装置１００Ｂの接触角は、５０°以上であり、好ましくは、６０°以上９０°以下とする。
液晶装置１００Ｂの第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ３とリフレッシュ期間Ｒ４とは、画素電極９ａのリフレッシュ期間Ｒ１よりも長い。
なお、図に示すように、液晶装置１００Ｂの第１電極１０８のリフレッシュ期間Ｒ３とリフレッシュ期間Ｒ４とは、長さが異なっている。よって、液晶装置１００Ｂの第１電極１０８のリフレッシュレートである第３周波数は、リフレッシュ期間Ｒ３の逆数である第３ａ周波数とリフレッシュ期間Ｒ４の逆数である第３ｂ周波数との２種類の周波数を含むが、第３ａ周波数および第３ｂ周波数のいずれも、画素電極９ａのリフレッシュレートである第１周波数より低い周波数である。
以上、述べたとおり、本実施形態の電子機器である液晶装置１００を備えた投射型表示装置２０００によれば、以下の効果を得ることができる。
投射型表示装置２０００は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の光源であるレーザー光源２００１と、レーザー光源２００１からの光を分光する、分光部材であるダイクロイックミラー２０１２と、ダイクロイックミラー２０１２によって分光された第１の光Ｇを変調する液晶装置１００Ｇと、ダイクロイックミラー２０１２によって分光された第２の光Ｂを変調する、第２の液晶装置１００Ｂと、を備え、第２の液晶装置１００Ｂは、液晶層５０を介して対向する一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０の表示領域Ｅに設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極９ａと、表示領域Ｅの外側の領域である周辺領域Ｆに設けられ、第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位Ｖａと低電位の負極性電位Ｖｂとを交互に、正極性電位Ｖａとなる正極性期間Ｔ３と負極性電位となる負極性期間Ｔ４とが異なる長さで供給される液晶装置１００Ｂの第１電極１０８と、を備える。
この構成によれば、液晶装置１００に組み合わせる光源として、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の高輝度光源であるレーザー光源２００１を採用した場合において、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制することができる液晶装置１００Ｇ，１００Ｂを備えた、すぐれた投射型表示装置２０００を提供することができる。
投射型表示装置２０００において、第１の光Ｇは、緑色の波長帯域を含む波長域の光である緑色光であり、第２の光Ｂは、青色の波長帯域を含む波長域の光である青色光である。このように、液晶装置１００Ｇと液晶装置１００Ｂとで、第１電極１０８を異なる駆動パターンとすることによって、液晶装置１００Ｇと液晶装置１００Ｂとで、同じように表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制できるすぐれた投射型表示装置２０００を提供することができる。
また、投射型表示装置２０００は、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第１の光源と、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第２の光源と、第１の光源からの第１の光Ｇを変調する液晶装置１００Ｇと、第２の光源からの第２の光Ｂを変調する第２の液晶装置１００Ｂと、を備え、第２の液晶装置１００Ｂは、液晶層５０を介して対向する一対の基板１０，２０と、一対の基板１０，２０の表示領域Ｅに設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極９ａと、表示領域Ｅの外側の領域に対応する周辺領域Ｆに設けられ、第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位Ｖａと低電位の負極性電位Ｖｂとを交互に、正極性電位Ｖａとなる正極性期間Ｔ３と負極性電位Ｖｂとなる負極性期間Ｔ４とが異なる長さで供給される液晶装置１００Ｂの第１電極１０８と、を備える。
この構成によれば、液晶装置１００に組み合わせる光源として、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の高輝度光源であるレーザー光源１００１を採用した場合において、表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制することができる液晶装置１００Ｇ，１００Ｂを備えた、すぐれた投射型表示装置１０００を提供することができる。
投射型表示装置２０００において、第１の光Ｇは、緑色の波長帯域を含む波長域の光である緑色光であり、第２の光Ｂは、青色の波長帯域を含む波長域の光である青色光である。このように、液晶装置１００Ｇと液晶装置１００Ｂとで、第１電極１０８を異なる駆動パターンとすることによって、液晶装置１００Ｇと液晶装置１００Ｂとで、同じように表示領域Ｅにおけるシミの発生を抑制できるすぐれた投射型表示装置２０００を提供することができる。
上記実施形態では、電子機器として投射型表示装置１０００，２０００を例示したが、液晶装置１００が適用される電子機器はこれに限定されない。例えば、ＨＵＤ（Head-Up Display）、ＨＭＤ（Head Mounted Display）、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、液晶テレビなどの電子機器に適用されてもよい。
また、上記実施形態では、液晶装置１００，２００として、透過型の液晶装置を例示したが、液晶装置１００，２００としては、反射型の液晶装置またはＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）型の液晶装置としてもよい。
また、上記実施形態では、高輝度光源として、レーザー光源１００１，２００１を例示したが、高輝度光源としては、ＬＥＤ光源などの高輝度光源を採用してもよい。
また、上記実施形態において、第１配向層１８および第２配向層２２を、それぞれ２層構造としているが、それぞれ斜方層のみの構成としてもよい。
また、上記実施形態において、対向基板２０の対向電極２１と基板２０ｗとの間に、画素電極９ａと１対１に対応するマイクロレンズを設けていてもよい。
また、上記実施形態において、素子基板１０の画素電極９ａと基板１０ｗとの間に、画素電極９ａと１対１に対応するマイクロレンズを設けていてもよい。
また、上記実施形態では、対向電極２１を対向基板２０側に配置した場合を例示したが、対向電極２１を配置する位置は、これに限定されない。例えば、画素電極９ａと基板１０ｗとの間に配置する構成としてもよい。
９ａ…画素電極、１０…素子基板、１８…第１配向層、１９…遮光層、２０…対向基板、２１…対向電極、２２…第２配向層、２４…見切り部、３０…ＴＦＴ、５０…液晶層、５０ａ…液晶分子、６０…シール材、１００，１００Ｂ，１００Ｇ，１００Ｒ，２００…液晶装置、１０４…外部端子、１０８…第１電極、１０９…第２電極、１０００，２０００…投射型表示装置、１００１，２００１…レーザー光源、２０１１，２０１２…ダイクロイックミラー、Ｃ１…角部、Ｃ２…角部、Ｌ１…破線、Ｌ２…破線、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…リフレッシュ期間、Ｓ１，Ｔ１，Ｔ３…正極性期間、Ｓ２，Ｔ２，Ｔ４…負極性期間。

Claims (11)

  1. 液晶層を介して対向する一対の基板と、
    前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、
    前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第２周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが同じ長さで供給される第１電極と、
    を備える液晶装置。
  2. 前記第２周波数は、前記第１周波数の一万分の一以上百分の一以下である、
    請求項１に記載の液晶装置。
  3. 前記表示領域の外側の領域において、前記第１電極の外側に設けられ、直流信号が供給される第２電極と、
    を備える、請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
  4. 前記直流信号は、前記所定の電位よりも高電位の正極性電位の信号である、
    請求項３に記載の液晶装置。
  5. 前記液晶層には、出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の光源からの光が入射される、
    請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液晶装置を備える電子機器。
  7. 出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の光源と、
    前記光源からの光を変調する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶装置と、
    を備える電子機器。
  8. 出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の光源と、
    前記光源からの光を、分光する分光部材と、
    前記分光部材によって分光された第１の光を変調する、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶装置と、
    前記分光部材によって分光された第２の光を変調する、第２の液晶装置と、を備え、
    前記第２の液晶装置は、
    液晶層を介して対向する一対の基板と、
    前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、
    前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが異なる長さで供給される第１電極と、
    を備える電子機器。
  9. 前記第１の光は、緑色の波長帯域を含む波長帯域の光であり、
    前記第２の光は、青色の波長帯域を含む波長帯域の光である、
    請求項８に記載の電子機器。
  10. 出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第１の光源と、
    出力光束が、５０００ルーメン以上２００００ルーメン以下の第２の光源と、
    前記第１の光源からの第１の光を変調する、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶装置と、
    前記第２の光源からの第２の光を変調する、第２の液晶装置と、を備え、
    前記第２の液晶装置は、
    液晶層を介して対向する一対の基板と、
    前記一対の基板の表示領域に設けられ、第１周波数で、画像信号が供給される画素電極と、
    前記表示領域の外側の領域に設けられ、前記第１周波数よりも低い第３周波数で、所定の電位よりも高電位の正極性電位と低電位の負極性電位とを交互に、前記正極性電位となる正極性期間と前記負極性電位となる負極性期間とが異なる長さで供給される第１電極と、
    を備える電子機器。
  11. 前記第１の光は、緑色の波長帯域を含む波長帯域の光であり、
    前記第２の光は、青色の波長帯域を含む波長帯域の光である、
    請求項１０に記載の電子機器。
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