JP3644447B2

JP3644447B2 - Liquid crystal panel and projection display device

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Publication number: JP3644447B2
Application number: JP2002233852A
Authority: JP
Inventors: 宏貞堀口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JP2003177426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型アクティブマトリックス液晶パネルおよびその駆動方法に関し、特に投射型表示装置のライトバルブに利用して好適な反射型液晶パネルおよびそれを用いた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリックス液晶パネルとしては、ガラス基板上にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴアレーを画素電極と１対１で形成し、ＴＦＴで画素電極に駆動電圧を印加するようにした構造の液晶パネルが実用化されている。
【０００３】
また、アクティブマトリックス液晶パネルには、反射型と透過型とがあり、反射型アクティブマトリックス液晶パネルは、透過型アクティブマトリックス液晶パネルと比較して以下のような利点がある。
▲１▼信号線（ソース線もしくはデータ線）、走査線（ゲート線）、容量線などの配線や画素駆動用トランジスタ（ＴＦＴ）や保持容量など、表示には直接寄与しない部分を画素電極の下に形成することで、実質的に高い開口率を得ることができる。
▲２▼上記理由から配線を太くしても開口率が低下しないので、配線抵抗を減らして良効な表示を行うことができる。
▲３▼反射型の場合、絶縁基板または半導体基板上に駆動能力の大きいＴＦＴやＭＯＳＦＥＴアレーを形成し、さらにその上に反射電極となる画素電極を形成してトランジスタで駆動電圧を印加するように構成することができる。特に半導体基板上にＭＯＳＦＥＴを形成する構成の場合、シリコンＩＣのプロセスを利用することができるので、微細加工が可能である。そのため、透過型に比べて小型高精細で明るい表示が得られるため、プロジェクタのライトバルブとして着目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射型アクティブマトリックス液晶パネルは、光の反射強度を高めるためデバイスサイズを透過型に比較して小さくすることが求められている。液晶パネルには、見切り（表示画面の周縁を隠すためのマスク）のための遮光部材を対向基板側に設けることが必要であるが、パネルサイズが小さくなると遮光部材と画素領域との相対的な位置合わせが難しくなってしまうという不具合がある。
【０００５】
そこで、本発明者は、反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて見切りを形成する技術について検討した。その結果、以下のような課題があることが明らかになった。
【０００６】
ＳＨ（Super Homeotropic）液晶を使用したＳＨ液晶モードのようなネガモードの場合、液晶に電圧が印加されない状態では黒表示になるので、画素領域の周囲の液晶が正常に配向していれば、トランジスタ側基板の周辺が反射状態でも無反射状態でも表示は黒くなり、見切りとしての機能は得られる。しかし、ＳＨ液晶モードは液晶を垂直配向させる必要があり、従来の技術では均一な垂直配向処理が極めて困難であるため、周囲を完全に黒表示させることが難しい。また、ＳＨ液晶モードで使用する負の誘電異方性の液晶材料は、ＴＮ（Twisted Nematic）液晶モードで使用される正の誘電異方性液晶材料に比べると種類が少なく、使用できる温度範囲も狭く、信頼性に乏しいという欠点がある。
【０００７】
一方、ＴＮ液晶モードの液晶パネルであれば実績のある既存技術で製造することができるので、信頼性の点では問題はない。しかし、ＴＮ液晶モードの反射型液晶パネルを投射型表示装置に組み込んだ場合、ポジ表示となるので画素領域の周辺に見切りが設けられていないと表示部の周囲に白い輪郭がでてしまうという不具合がある。
【０００８】
この発明の目的は、反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて、画素領域の周囲に見切りを設けたのと同様な黒枠表示を行なうことができる技術を提供することにある。
【０００９】
この発明の他の目的は、プロセスを複雑にすることなく見切りを設けたのと同様な黒枠表示を行なうことができるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するため、反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて、反射側基板の画素領域の周囲に遮光性の導電層を形成し、該導電層と上記対向電極との間に狭持された液晶に表示を黒色方向の表示レベルにする交流電圧が印加されるようにした。これによって、見切りと同様な画素領域を囲む黒枠表示を行なうことができる。しかも、上記導電層は、反対側基板に形成されるため、対向基板側に形成される遮光部材に比べて位置合わせ精度が高くなり合わせずれによる表示不良（白輪郭の発生）も回避することができる。この発明は、上記液晶パネルの表示モードがポジ表示である場合に特に有効である。
【００１１】
また、上記画素領域の周囲に、表示に寄与しないダミーの画素電極とこの電極に駆動電圧を印加するスイッチング素子とからなるダミー画素列を配置して、上記ダミー画素電極に、対向基板に設けられた透明共通電極との間に狭持された液晶に黒レベルの表示を行なうような交流電圧を印加させるようにした。従来より、画素領域周縁の表示むらを防止するためダミー画素電極を設ける技術が知られており、本発明はかかるダミー画素電極を利用して見切りとなる黒枠表示を行なわせることで、何らプロセスを変更することなく上記目的を達成することができる。もちろん、ダミー画素電極の外側に上記黒枠表示用の導電層を形成して黒レベルの表示を行なわせる交流電圧を液晶に印加するように構成してもよい。
【００１２】
さらに、反射側基板上にスイッチング素子アレーを画素電極と１対１で形成し、スイッチング素子を介して画素電極に駆動電圧を印加するとともに周囲にトランジスタ等のスイッチング素子からなる周辺回路を設けた反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて、上記導電層を遮光性の材料で上記周辺回路を覆うように形成する。これによって、入射した光によってスイッチング素子にリーク電流が流れて回路が誤動作するのを防止することができる。上記導電層やダミーの画素電極は画素領域の画素電極と同一材料で同時に形成するようにすることができる。また、上記導電層およびダミー画素電極の表面に反射防止処理を施すようにしてもよい。
【００１３】
上記導電層により液晶に印加される交流電圧は、上記対向電極に印加されるコモン電位を中心として実質的に正負同一振幅を有する交流電圧で、上記ダミー画素電極により液晶に印加される交流電圧は、上記対向電極に印加される信号の中心電位を中心として実質的に正負同一振幅を有する交流電圧であるのが望ましい。経時的に液晶に直流電圧が印加されるのを防止するためである。また、上記交流電圧は、１画素への印加電圧の極性の反転周期と同一もしくはそれよりも短い周期の交流電圧、望ましくは商用電源の５０Ｈｚ以上で液晶の応答速度よりも低い１００ｋＨｚ以下の交流電圧である。５０Ｈｚ以上とするのはフリッカを防止するためである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図３は、本発明を適用した反射型アクティブマトリックス液晶パネルの第１の参考の実施例を示す。このうち、図１は画素電極およびトランジスタが形成された反射側基板の平面レイアウト、図２は液晶パネル全体の断面構成、図３（ａ）は画素領域の一部の拡大断面を示す。図３（ｂ）は一画素の等価回路図を示す。図１〜図３において、１０は入射側の基板となるガラス基板、２０は反射側の基板となるガラス基板、３０は上記基板間に封入されたＴＮ液晶、３１はシール材である。図１に示されているように、この実施例においては、反射側基板２０の中央に画素電極２１がマトリックス状に形成されてなる画素領域２２が設けられ、その周囲に、信号線に画像データを供給する信号線駆動回路２３や上記信号線上の電圧を画素電極に印加するスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲートが接続された走査線４を順番に選択する選択走査線駆動回路２４、パッド領域２５を介して外部から入力される画像データを取り込む入力回路２６、これらの回路を制御するタイミング制御回路２７等からなる周辺回路が設けられている。
【００１６】
上記周辺回路は、上記画素電極２１に電圧を印加するトランジスタと同一工程で形成されるトランジスタを能動素子もしくはスイッチング素子とし、これに抵抗や容量などの負荷素子を組み合わせることで構成される。この実施例では、上記画素領域２２の周囲に、上記周辺回路に光が入射するのを防止する遮光層を兼ねた導電層である見切り電極２８が設けられている。見切り電極２８の内端形状すなわち開口形状は上記画素領域２２の外形とほぼ一致するようにされている。外部から信号を入力したり、電源電圧を供給するパッド領域２５は、上記シール材３１の外側に来るように、その位置が設定されている。
【００１７】
図２に示すように、入射側のガラス基板１０の内面（図では下面）には液晶の対向電位となるＬＣコモン電位が印加される透明導電膜（ＩＴＯ）からなる共通電極１１が設けられ、上記反射側のガラス基板２０と入射側のガラス基板１０が適当な間隔をおいて配置され、周囲をシール材３１で封止された間隙内にＴＮ（Twisted Nematic）型液晶３０などが封入されて液晶パネルとして構成されている。
【００１８】
なお、ここで、ＬＣコモン電位（ＬＣ−ＣＯＭ）とは、上記画素電極２１と液晶３０を挟んで対向される共通電極１１に印加される電圧で、液晶駆動で問題となるいわゆるプッシュダウン（トランジスタの寄生容量の電荷が画素電極側に流れ実質的な書込み電圧がマイナス側シフトする現象）を考慮してその分だけ予めシフトした電圧である。つまり、トランジスタの寄生容量ＣTr、画素の液晶容量ＣLCD 、画素の電荷保持容量ＣH 、トランジスタのゲートに印加する走査信号の電圧振幅Ｖｇのとき、｛ＣTr／（ＣTr＋ＣLCD ＋ＣH ）｝×Ｖｇの電圧分の電荷がトランジスタの非導通期間（非選択期間）に画素に流れ込むことにより、液晶の印加電圧が降下するので、この電圧分を画像信号の振幅中心電位と、共通電極に印加される電位ＬＣ−ＣＯＭとの間にバイアスしたものである。
【００１９】
また、上記共通電極１１は、上記画素領域２２の画素電極２１および上記周辺回路上の見切り電極２８と液晶３０を介して対向するように画素領域２２よりも広く構成されている。しかも、この実施例においては、特に限定されないが、上記見切り電極２５は、画素電極２１と同一工程で形成されるアルミニウム等の金属層で構成されている。これによって、プロセスを簡略化することができる。また、画素領域２２と見切り電極２８との間隔を、プロセスの最小加工寸法まで小さくすることができ、かつマスクの合わせずれによる位置ずれも回避することができる。
【００２０】
図３（ａ）に示されているように、反射側のガラス基板２０の表面にはＴＦＴの動作領域となるポリシリコン等の半導体層４１が島状に形成され、この半導体層４１の上にはゲート絶縁膜を介して２層目のポリシリコンまたはポリシリコンと高融点金属の多層からなる走査線兼ゲート電極４２が形成され、この走査線兼ゲート電極１２の上方からガラス基板２０表面にかけてはＰＳＧ膜のような層間絶縁膜４３が形成されている。また、この層間絶縁膜４３の上にはアルミニウム等の金属層からなる信号線４４が形成され、この信号線４４は上記層間絶縁膜４３に形成されたコンタクトホールにて上記半導体層４１のゲート電極４２の側方に位置するソース（もしくはドレイン）領域に接続されている。
【００２１】
そして、上記信号線４４および層間絶縁膜４３の上には二酸化シリコンのような絶縁物からなるＬＴＯ（Low Tenperature Oxide）膜あるいはスピンコートにより形成されたＳＯＧ膜等からなる平坦化膜４５が形成され、この平坦化膜４５の上に二層目のアルミニウム層等の金属からなる画素電極２１が形成され、この画素電極２１の一部が上記平坦化膜４５および層間絶縁膜４３に形成されたコンタクトホールにてＴＦＴのドレイン（もしくはソース）領域に電気的に接続されている。また、図３（ｂ）は１画素の等価回路図であり、通常、各画素のＴＦＴには保持容量４６（図３（ａ）には図示しない）が接続される。なお、図示しないが、上記画素電極２１の表面（図では上面）および共通電極１１の表面（図では下面）には封入される液晶を配向させるための配向膜が形成されている。
【００２２】
上記画素電極２１は、層間絶縁膜４３としてＬＴＯ膜を使用する場合にはＬＴＯ膜をＣＭＰ（化学的機械研磨）法で削って平坦化してから、またＳＯＧ膜を使用する場合にはコートした膜をベーク（焼付け）してから、例えば低温スパッタ法により、一辺が約２０μｍの正方形のような形状とされる。上記画素電極２１は、アルミニウムに限定されず、反射率の高い導電体であればどのような材料であっても良い。また、画素電極２１は、その表面をＣＭＰ法で研磨してさらに反射率を高めるようにしてもよい。
【００２３】
一方、上記実施例では、画素領域２２の周囲に設けられ周辺回路を覆う見切り電極２８を画素電極２１と同一のアルミニウム等の金属で形成しているが、アルミニウム以外の導電体で形成しても良い。また、上記見切り電極２８は入射した光を反射する必要はなく散乱もしくは吸収してしまった方が良いので、見切り電極２８の表面を例えばエッチング処理などで曇らせたりＣｒ層等を形成したりして、反射防止処理を施しておくようにしても良い。
【００２４】
この実施例の液晶パネルは、上記共通電極１１にＬＣコモン電位ＬＣ−ＣＯＭが印加され、また見切り電極２８には図４（ａ）に示すように、ＬＣ−ＣＯＭを中心に正負に実質的に対称となる振幅の電圧Ｖａを印加する。この電圧Ｖａは、直線偏光された光が入射側基板１０から入射され、見切り電極２８により反射されて入射側基板１０の外側に位置する偏光素子に入射されたときの偏光素子を介した光透過率が少なくとも１０％以下、より好ましくは０．５％以下となる電圧、具体的には透過率特性における黒側の飽和電圧程度のレベルの電圧Ｖａが印加される（図４（ｃ）参照）。図４（ｃ）は、入射側基板の外側に液晶パネルからの反射光を入射する偏光素子を配置した構成において、偏光素子を透過する光の液晶への印加電圧対透過率特性図である。この図においては、ポジモードになるように偏光素子の偏光軸は設定されている。これによって、周辺回路上方の見切り電極２８と共通電極１１との間に介在する液晶には交流電圧が印加され、液晶分子が垂直な状態になって入射した光は見切り電極２８でそのまま反射されて出て行く。一方、電圧が印加されていない画素電極では、液晶分子がねじれたままとなり、入射した偏光は画素電極で反射して９０°偏光軸が回転されて出て行く。
【００２５】
このように、上記実施例の液晶パネルは後述の投射型表示装置に組み込まれたときポジ表示、すなわち電圧が印加された部分が黒くなるような表示を行なうように構成されている。従って、上記のごとく画素領域２２を囲むように形成された見切り電極２８に交流電圧が印加されているとその部分は黒レベル表示となって、入射側基板に見切りとなる遮光部材を形成することなく見切りと同様な機能を有する黒枠表示を行なうことができ、画素領域２２との位置合わせ精度が高くなり、合わせずれによる表示不良（白輪郭の発生）も回避することができる。尚、見切り電極が駆動されないと液晶を駆動する領域が画素領域と見切り電極との境界で不連続となり、表示ノイズが発生してしまうが、本実施例では、画素領域と見切り電極領域の液晶は共に交流駆動されるので、表示むらの発生が抑えられる。
【００２６】
また、対向基板の外側に遮光部材を配置する場合は、遮光部材の開口端部を見切り電極２８上に位置合わせすればよく、遮光部材の位置合わせの精度が低くてもよくなり、組立が簡単となる。加えて、遮光部材と見切り電極領域での黒レベル表示との組み合わせにより見切りの黒色表示ができるので、より光漏れをより少なくできる。
【００２７】
尚、以上の実施例では、ＴＦＴを画素のトランジスタ素子として説明したが、反射側基板を半導体基板とし、半導体基板にＭＯＳＦＥＴを形成し、画素や周辺回路のトランジスタをＭＯＳＦＥＴとして構成してもよい。
【００２８】
また、スイッチング素子は、トランジスタではなくＭＩＭ等の２端子型非線形素子を用いてもよい。
【００２９】
図５および図６は、本発明を適用した反射型アクティブマトリックス液晶パネルの第２の実施例を示す。
【００３０】
この実施例では、反射側基板２０の画素領域２２の周囲に本来の表示に寄与しないダミー画素電極２９が複数列形成されたダミー画素領域が設けられている。一方、対向基板１０の外面（図では上面）側の周縁には、反射率の低い樹脂材料で構成もしくは表面にＣｒ（クロム）膜等を形成した遮光部材１２が、上記ダミー画素領域途中からその外側の周辺回路の上方を覆うように接合されている。つまり、この実施例では、上記遮光部材１２の内端（開口端）がダミー画素領域内に位置するように設計されている。そして、上記ダミー画素電極２９に、第１の実施例における見切り電極２８と同様に交流電圧が印加されるように構成されている。
【００３１】
第１の実施例の液晶パネルでは、反射側基板の画素電極が形成された画素領域の周囲に形成された見切り電極に、対向基板に形成される共通電極に印加されるＬＣコモン電位に対して実質的に正負同一振幅となる波形を有するように電圧を印加しているが、ダミー画素を設けたこの第２実施例においては、信号線に供給される画像信号の振幅中心電位Ｖｂに対して実質的に正負同一振幅となる波形を有する電圧Ｖｃ（図４（ｂ）参照）を、ダミー画素電極が接続される信号線に印加するのが良い。実施例では、ダミー画素も表示用画素と同一構造であり、ダミー画素電極も表示用画素電極と同様に１対１対応で設けられているトランジスタにより電圧が印加されるように構成される。従ってトランジスタの寄生容量によって生ずるプッシュダウンが画素と同様に発生するため、ダミー画素に供給する電圧も表示用画素と同一の振幅中心で変化させ、ダミー画素電極と共通電極間に直流電圧が印加され続けないように工夫している。
【００３２】
上記ダミー画素は２列に限定されるものでなく、何列であっても良い。通常は６列もあれば充分である。
【００３３】
表示用の画素の周囲にダミー画素を設けることにより、見切り表示ができるだけではない。画素領域とダミー画素領域との境界が液晶を駆動する上で不連続でなくなる（液晶が共に駆動された領域となる）ので、従来、画素領域と液晶を駆動しない周辺領域との境界にて発生し画素領域での表示に影響を与えた表示むらは、画素領域近傍では抑えることができ、表示の画質を向上できる。
【００３４】
また、遮光部材を設けたとしても、その内端を上記ダミー画素電極領域上に配置すればよく、遮光部材を画素領域の周辺端部に一致させなくてよいので遮光部材の位置合わせが簡単となる。加えて、遮光部材とダミー電極領域での黒レベル表示との組み合わせにより見切りの黒色表示ができるので、より光漏れをより少なくできる。
【００３５】
また、スイッチング素子は、トランジスタではなくＭＩＭ等の２端子型非線形素子を用いてもよい。
【００３６】
尚、第１の実施例と同様にトランジスタはＴＦＴでＭＯＳＦＥＴでもよい。
また、ダミー画素電極の表面は第１実施例の見切り電極と同様に反射防止処理をしてもよい。
【００３７】
図７および図８は、本発明を適用した反射型アクティブマトリックス液晶パネルの第３の実施例を示す。
【００３８】
この実施例では、反射側基板２０の画素領域２２の周囲に本来の表示に寄与しないダミー画素電極２９が複数列形成されたダミー画素領域が設けられ、さらにその外側に第１の実施例と同様な見切り電極２８が設けられている。そして、上記ダミー画素電極２９に、第２の実施例と同様に画像信号の振幅中心電位に対して実質的に正負同一振幅となる波形を有する電圧Ｖｃが印加され、ダミー画素領域の周囲に形成された見切り電極２８に対しては、第１の実施例と同様に対向基板に形成される共通電極に印加されるＬＣコモン電位に対して実質的に正負同一振幅となる波形を有する電圧Ｖａが印加されるように構成されている。
【００３９】
尚、第１及び第２の実施例と同様に、第３実施例においても、画素領域の周辺近傍での表示むらが低減されるので、画質を向上できる。
【００４０】
また、対向基板の外側に遮光部材を配置する場合は、遮光部材の開口端部をダミー電極または見切り電極上に位置合わせすればよく、遮光部材の位置合わせの精度が低くてもよくなり、組立が簡単となる。加えて、遮光部材とダミー電極領域及び／又は見切り電極領域での黒レベル表示との組み合わせにより見切りの黒色表示ができるので、より光漏れをより少なくできる。
【００４１】
また、トランジスタは、上記の実施例と同様に、ＴＦＴでもＭＯＳＦＥＴでもよく、ＭＩＭ等の２端子型非線形素子に置き換えてもよい。
【００４２】
また、ダミー画素電極及び／又は見切り電極の表面に第１実施例と同様に反射防止処理を施してもよい。
【００４３】
図９には上記実施例の反射型液晶パネルをライトバルブとして応用した投射型表示装置の一例としてプロジェクタの構成例が示されている。
【００４４】
図９において、１００は光源としてのランプ、１０１は反射ミラー、１０２Ａ，１０２Ｂはそれぞれ直角プリズムである。２つの直角プリズムは界面に偏光ビームスプリッタ層１０２ａを有し接着剤により接合されてキューブプリズムを構成している。この接着剤は屈折率がプリズムの屈折率により近いものが使われる。偏光ビームスプリッタ層１０２ａは光源１００からの光のうちＳ偏光を選択的に透過し、Ｐ偏光成分を選択的に反射する。もちろん、この偏光成分スプリッタはＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する構成でも構わない。
【００４５】
１０３は赤色光の波長成分のみ透過し他の成分（緑色および青色光）は反射するダイクロイックミラー、１０４は緑色光のみ反射し他の成分（赤色および青色光）は透過するダイクロイックミラー、１０５は青色光のみ透過し他の成分（緑色および赤色光）は反射するダイクロイックミラー、１０６，１０７，１０８は上記実施例の反射型液晶パネルを用いた赤色光用、緑色光用、青色光用のライトバルブであり、１１０は各ライトバルブにより変調され上記プリズムで各色光を合成してなるカラー画像をスクリーンに投射する投射レンズである。
【００４６】
以上の構成において、光源からの光は次に説明するように、分離、変調、合成、投射される。
【００４７】
光源１００から出た光は上記偏光ームスプリッタ層１０２ａでＰ偏光のみ反射され、反射されたＰ偏光成分は、ダイクロイックミラー１０３に入射され、赤色光の波長成分のみ透過し、他の波長成分は反射される。これにより、液晶パネル１０６には赤色光が入射される。一方、上記偏光ームスプリッタ層１０２ａを透過したＳ偏光成分は、ダイクロイックミラー１０４に入射され、緑色光の波長成分のみ反射し、他の波長成分は透過する。従って、ダイクロイックミラー１０４により反射された緑色光は、液晶パネル１０７に入射される。また、ダイクロイックミラー１０４を透過した色光には赤色光成分だけでなく、青色光成分も含まれている。そこで、ダイクロイックミラー１０５によって青色光のみ透過して、液晶パネル１０８へは青色光のみを入射するようにしている。
【００４８】
液晶パネル１０６，１０７，１０８はＴＮ型液晶を採用した反射型液晶パネルである。ＴＮ型液晶を採用した場合には、液晶層への印加電圧がほぼ０の画素（ＯＦＦ状態）では、入射した色光は液晶層にて楕円偏光され、画素電極により反射され、液晶層により再度楕円偏光されるので、入射した色光の偏光軸とほぼ９０度ずれた偏光軸の光として反射・出射される。一方、液晶層に電圧印加された画素（ＯＮ状態）では、入射した色光のまま画素電極に至り、反射されて、入射時と同一の偏光軸のまま反射・出射される。また、画素電極に印加された電圧に応じてＴＮ型液晶の液晶分子の配列角度が変化するので、入射光に対する反射光の偏光軸の角度は、画素のトランジスタを介して画素電極に印加する電圧に応じて可変される。
【００４９】
例えば、液晶パネル１０６では、Ｐ偏光の赤色光が入射されると、ＴＮ型液晶の場合には、ＯＦＦ状態画素はＳ偏光に変換して反射・出射、ＯＮ状態画素はＰ偏光のまま反射・出射する。一方、液晶パネル１０７，１０８では、Ｓ偏光の色光が入射されるので、ＴＮ型液晶の場合には、ＯＦＦ状態画素はＰ偏光に変換して反射・出射、ＯＮ状態画素はＳ偏光のまま反射・出射する。
【００５０】
液晶パネル１０６で反射された赤色光はダイクロイックミラー１０３を透過して、Ｐ偏光成分反射・Ｓ偏光透過の偏光ビームスプリッタ１０２ａに至る。従って、液晶パネル１０６の反射光は、ＴＮ型液晶の場合には、ＯＦＦ状態画素で反射されてＳ偏光された反射光は透過して投射レンズ１１０へ至るが、ＯＮ状態画素のＰ偏光の反射光は反射されてレンズ１１０へは至らない。以上の変調制御により、液晶パネル１０６の各画素への電圧印加に応じて、１０２ａでの透過光量が画素毎に制御され、赤色光の画像が形成される。なお、偏光ビームスプリッタ１０２ａで反射されたＰ偏光のうち緑色光と青色光はダイクロイックミラー１０３でＰ偏光のまま反射されるので、偏光ビームスプリッタ１０２ａで反射されてレンズ１１０へは至らない。
【００５１】
これに対して、液晶パネル１０７，１０８により反射された色光はダイクロイックミラー１０４で合成されて、偏光ビームスプリッタ１０２ａに至る。従って、液晶パネル１０７，１０８の反射光は、ＴＮ型液晶の場合には、ＯＦＦ状態画素でＰ偏光された反射光は反射して投射レンズ１１０へ至るが、ＯＮ状態画素のＳ偏光の反射光は透過してレンズ１１０へは至らない。以上の変調制御により、液晶パネルの各画素への電圧印加に応じて、１０２ａでの透過光量が画素毎に制御され、緑色光と青色光の画像が形成される。なお、偏光ビームスプリッタ１０２ａを透過したＳ偏光のうち青色光はダイクロイックミラー１０５でＳ偏光のまま反射されるので、偏光ビームスプリッタ１０２ａを透過してしまいレンズ１１０へは至らない。
【００５２】
従って、偏光ビームスプリッタ１０２ａによる反射・透過により、液晶パネル１０６〜１０８でそれぞれ形成された３原色の画像を合成したカラー画像が形成され、投射レンズ１１０によりスクリーン１１０へ投射される。その結果、上記ＴＮ型液晶の反射型液晶パネルをライトバルブとして組み込んだ図９の投射型プロジェクターでは、ＯＦＦ状態画素の反射光は投射レンズ１１０へ至るため、スクリーンへの投射画像はポジモードで表示されることとなる。
【００５３】
図１０には、ＴＮ液晶を用いた上記液晶パネルにおける素子基板（反射側基板）と対向基板の配向膜の最適なラビング方向（配向処理方向）等のパラメータの一例が示されている。このうち図１０（Ａ）は図９における液晶パネル１０６〜１０８のうちＳ偏光が入射されるパネル１０７，１０８に最適なパラメータを、また図１０（Ｂ）は図９における液晶パネル１０６のようなＰ偏光が入射されるパネルに最適なパラメータをそれぞれ示す。
【００５４】
前記第１および第３の実施例の液晶パネルを使用した図９のプロジェクタでは、図１〜図３にて説明したように、反射側基板の画素電極が形成された画素領域の周囲は見切り電極で覆われ、対向基板に形成される共通電極に印加されるＬＣコモン電位に対して交流波形となる電圧を印加しているので、画素領域の周囲は黒枠として表示される。これが見切りとして機能するため対向基板側に見切りとなる遮光部材を設ける必要がなくなる。もしくは、遮光部材を設けたとしても見切り電極が遮光機能を有するので、遮光部材を画素領域の端部に位置合わせしなくてもよく遮光部材の内端を見切り電極上に設ければよいので、遮光部材の位置合わせが簡単となる。また、画素電極と同一基板上に見切り電極を形成したので、画素領域と見切り領域との位置合わせ精度が高くなり合わせずれによる表示不良（白輪郭の発生）も回避することができる。さらに、画素電極と見切り電極とが同一工程で形成されれば、その位置合わせはより高精度となる。また、第２の実施例の液晶パネルを使用したプロジェクタでは、ダミー画素電極と遮光部材とが一体となって見切りとして機能するとともに、遮光部材が周辺回路に光が入射するのを防止することができるというダミー電極のみでは得られない利点を有する。
【００５５】
なお、上記実施例では、反射側基板としてガラス基板を用いこのガラス基板上に形成されたポリシリコンを能動層とするいわゆるポリシリコンＴＦＴを画素電極へ電圧を印加するスイッチング素子としたものについて説明したが、単結晶シリコンのような半導体ウェハを基板としてその上にＭＯＳＦＥＴや画素電極等を形成したものを反射側基板とする液晶パネルであっても良い。また、画素電極へ電圧を印加する素子としてＴＦＴを用いた液晶パネルのみでなく、ＭＩＭ（Meta-Insulator-Metal）等の２端子型非線形素子を画素電極へ電圧を印加する素子とした液晶パネルにも適用することができる。
【００５６】
さらに、上記実施例ではＴＮ液晶を用いた反射型液晶パネルに適用した場合について説明したが、この発明はＳＨ液晶を用い偏光板を入射側に設けた液晶パネルあるいは高分子分散型液晶パネルに適用することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて、反射側基板の画素領域の周囲に導電層を形成し、この導電層に、対向基板すなわち入射側基板に設けられた透明共通電極との間に狭持された液晶が黒レベルの表示を行なうような交流電圧を印加させるようにしたので、見切りと同様な画素領域を囲む黒枠表示を行なうことができるとともに、上記導電層は、画素電極のある反射側基板に形成されるため、位置合わせ精度が高くなり合わせずれによる表示不良（白輪郭の発生）も回避することができるという効果がある。また、見切りをこの導電層でできるので、遮光部材を不要とすることもできる。また、遮光部材を設けたとしても、その内端を上記導電層上に配置すればよく、遮光部材を画素領域の周辺端部に一致させなくてよいので遮光部材の位置合わせが簡単となる。
【００５８】
また、画素領域の周囲に表示に寄与しないダミーの画素電極とこの電極に駆動電圧を印加するスイッチング素子を配置して、上記ダミー画素電極と対向基板に設けられた透明共通電極との間に狭持された液晶により黒レベルの表示を行なうように交流電圧を印加させるようにしたので、これらのダミー画素電極を利用して見切りとなる黒枠表示を行なわせることができる。
【００５９】
さらに、基板上にスイッチング素子を画素電極と１対１で形成し、スイッチング素子を介して画素電極に駆動電圧を印加するとともに周囲にスイッチング素子からなる周辺回路を設けた反射型アクティブマトリックス液晶パネルにおいて、上記導電層を遮光性の材料で上記周辺回路を覆うように形成したので、周辺回路を構成するスイッチング素子に入射した光によってリーク電流が流れて回路が誤動作するのを防止することができるという効果がある。
【００６０】
また、上記導電層やダミーの画素電極は画素領域の画素電極と同一材料で同時に形成することによりプロセスの簡略化を図ることができる。
【００６１】
さらに、上記導電層およびダミー画素電極の表面に反射防止処理を施すことにより一層コントラストの高い見切りを得ることができる。
【００６２】
さらに、上記導電層に印加される電圧として、上記対向電極に印加されるコモン電位を中心として実質的に正負同一振幅を有する交流電圧を、また上記ダミー画素電極に印加される電圧として、画像信号の中心電位を中心として実質的に正負同一振幅を有する交流電圧を用いるようにしたので、液晶に直流電圧が印加されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第１の実施例を示す平面レイアウト図。
【図２】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第１の実施例を示す断面図。
【図３】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第１の実施例の拡大断面図。
【図４】本発明を適用した反射型液晶パネルの見切り電極およびダミー画素電極に印加される交流電圧の一例を示す波形図。
【図５】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第２の実施例を示す平面レイアウト図。
【図６】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第２の実施例を示す断面図。
【図７】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第３の実施例を示す平面レイアウト図。
【図８】本発明を適用した反射型液晶パネルの反射側基板の第３の実施例を示す断面図。
【図９】実施例の反射型液晶パネルをライトバルブとして応用した投射型表示装置の一例としてプロジェクタの概略構成図。
【図１０】ＴＮ液晶を用いた反射型液晶パネルにおける素子基板（反射側基板）と対向基板の配向膜の最適なラビング方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１０対向基板（入射側基板）
１１共通電極
１２見切りとなる遮光部材
２０反射側基板
２１画素電極
２２画素領域
２３信号線駆動回路
２４走査線駆動回路
２５パッド領域
２６入力回路
２７タイミング制御回路
２８見切り電極
２９ダミー画素電極
３０液晶
３１シール材
４１ポリシリコン層（ＭＯＳＦＥＴの動作層）
４２走査線兼ゲート電極
４３層間絶縁膜
４４信号線
４５平坦化膜
１００ランプ
１０１，１０２直角プリズム
１０３〜１０５ダイクロイックミラー
１０６〜１０８反射型液晶パネル
１１０投影レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective active matrix liquid crystal panel and a driving method thereof, and more particularly to a reflective liquid crystal panel suitable for use in a light valve of a projection display device and a projection display device using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an active matrix liquid crystal panel, a liquid crystal panel having a structure in which a TFT array using amorphous silicon is formed on a glass substrate on a one-to-one basis with a pixel electrode, and a driving voltage is applied to the pixel electrode by the TFT. It has become.
[0003]
The active matrix liquid crystal panel includes a reflection type and a transmission type, and the reflection type active matrix liquid crystal panel has the following advantages compared to the transmission type active matrix liquid crystal panel.
(1) Signal line (source line or data line), scanning line (gate line), wiring such as capacitor line, pixel driving transistor (TFT), storage capacitor, etc. A substantially high aperture ratio can be obtained.
(2) For the above reason, even if the wiring is thickened, the aperture ratio does not decrease. Therefore, it is possible to reduce the wiring resistance and perform a good display.
(3) In the case of the reflective type, a TFT or MOSFET array having a large driving capability is formed on an insulating substrate or a semiconductor substrate, and a pixel electrode serving as a reflective electrode is further formed thereon, and a driving voltage is applied by a transistor. Can be configured. In particular, in the case of a structure in which a MOSFET is formed on a semiconductor substrate, since a silicon IC process can be used, fine processing is possible. For this reason, it is attracting attention as a light valve of a projector because a bright display with a small size and high definition can be obtained as compared with the transmission type.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the reflective active matrix liquid crystal panel is required to have a smaller device size than the transmissive type in order to increase the reflection intensity of light. In a liquid crystal panel, it is necessary to provide a light-shielding member for parting (a mask for hiding the periphery of the display screen) on the counter substrate side. However, when the panel size is reduced, the light-shielding member and the pixel region are relatively There is a problem that alignment becomes difficult.
[0005]
Accordingly, the present inventor has studied a technique for forming a parting in a reflective active matrix liquid crystal panel. As a result, it became clear that there are the following problems.
[0006]
In the negative mode such as the SH liquid crystal mode using SH (Super Homeotropic) liquid crystal, black is displayed when no voltage is applied to the liquid crystal. Therefore, if the liquid crystal around the pixel area is normally aligned, the transistor Even if the periphery of the side substrate is in a reflective state or a non-reflective state, the display is black and a function as a parting is obtained. However, in the SH liquid crystal mode, the liquid crystal needs to be vertically aligned, and uniform vertical alignment processing is extremely difficult with the conventional technique, so that it is difficult to display the periphery completely in black. In addition, the negative dielectric anisotropy liquid crystal material used in the SH liquid crystal mode has fewer types than the positive dielectric anisotropy liquid crystal material used in the TN (Twisted Nematic) liquid crystal mode, and the usable temperature range is also It has the disadvantage of being narrow and unreliable.
[0007]
On the other hand, any liquid crystal panel in the TN liquid crystal mode can be manufactured by a proven existing technology, so there is no problem in terms of reliability. However, when a reflective liquid crystal panel in the TN liquid crystal mode is incorporated in a projection display device, a positive display is obtained, and a white outline is generated around the display section unless a parting is provided around the pixel area. There is.
[0008]
An object of the present invention is to provide a technique capable of performing a black frame display similar to a case where a parting is provided around a pixel region in a reflective active matrix liquid crystal panel.
[0009]
Another object of the present invention is to enable a black frame display similar to that provided with a parting without complicating the process.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a reflective active matrix liquid crystal panel, a light-shielding conductive layer is formed around the pixel region of the reflective substrate, and is sandwiched between the conductive layer and the counter electrode. An AC voltage that makes the display level in the black direction is applied to the liquid crystal. Thereby, a black frame display surrounding the pixel region similar to the parting off can be performed. In addition, since the conductive layer is formed on the opposite substrate, the alignment accuracy is higher than that of the light shielding member formed on the counter substrate, and display defects due to misalignment (occurrence of white outline) can be avoided. it can. The present invention is particularly effective when the display mode of the liquid crystal panel is positive display.
[0011]
In addition, a dummy pixel column including a dummy pixel electrode that does not contribute to display and a switching element that applies a driving voltage to the electrode is disposed around the pixel region, and the dummy pixel electrode is provided on the counter substrate. An alternating voltage is applied to the liquid crystal sandwiched between the transparent common electrodes to display a black level. Conventionally, a technique for providing a dummy pixel electrode to prevent display unevenness in the periphery of the pixel region is known, and the present invention uses such a dummy pixel electrode to perform a black frame display that is cut off, so that no process is performed. The above object can be achieved without change. Of course, the conductive layer for displaying the black frame may be formed outside the dummy pixel electrode so that an AC voltage for displaying a black level is applied to the liquid crystal.
[0012]
Further, a reflection element substrate is formed on the reflection side substrate in a one-to-one relationship with the pixel electrode, a driving voltage is applied to the pixel electrode through the switching element, and a peripheral circuit including a switching element such as a transistor is provided around the reflection electrode. In the type active matrix liquid crystal panel, the conductive layer is formed with a light-shielding material so as to cover the peripheral circuit. Accordingly, it is possible to prevent the circuit from malfunctioning due to leakage current flowing through the switching element due to incident light. The conductive layer and the dummy pixel electrode can be formed simultaneously with the same material as the pixel electrode in the pixel region. Further, an antireflection treatment may be applied to the surfaces of the conductive layer and the dummy pixel electrode.
[0013]
The AC voltage applied to the liquid crystal by the conductive layer is an AC voltage having substantially the same positive and negative amplitude around the common potential applied to the counter electrode, and the AC voltage applied to the liquid crystal by the dummy pixel electrode is It is desirable that the AC voltage has substantially the same positive and negative amplitude with the central potential of the signal applied to the counter electrode as the center. This is to prevent a DC voltage from being applied to the liquid crystal over time. Further, the AC voltage is an AC voltage having a period equal to or shorter than the polarity reversal period of the polarity of the voltage applied to one pixel, preferably an AC voltage of 50 kHz or more of the commercial power supply and 100 kHz or less lower than the response speed of the liquid crystal It is. The reason why the frequency is 50 Hz or more is to prevent flicker.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
1 to 3 show a first reference embodiment of a reflective active matrix liquid crystal panel to which the present invention is applied. Among these, FIG. 1 shows a planar layout of a reflection-side substrate on which pixel electrodes and transistors are formed, FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the entire liquid crystal panel, and FIG. 3A shows an enlarged cross-section of a part of the pixel region. FIG. 3B shows an equivalent circuit diagram of one pixel. 1 to 3, reference numeral 10 denotes a glass substrate serving as an incident side substrate, 20 denotes a glass substrate serving as a reflection side substrate, 30 denotes a TN liquid crystal sealed between the substrates, and 31 denotes a sealing material. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a pixel region 22 in which pixel electrodes 21 are formed in a matrix is provided at the center of the reflection-side substrate 20, and image data is displayed on a signal line around the pixel region 22. A signal line driving circuit 24 for supplying a voltage, a selection scanning line driving circuit 24 for sequentially selecting a scanning line 4 connected to a gate of a thin film transistor (TFT) as a switching element for applying a voltage on the signal line to a pixel electrode, a pad A peripheral circuit including an input circuit 26 for capturing image data input from the outside via the region 25, a timing control circuit 27 for controlling these circuits, and the like is provided.
[0016]
The peripheral circuit is formed by combining a transistor formed in the same process as the transistor for applying a voltage to the pixel electrode 21 as an active element or a switching element, and a load element such as a resistor or a capacitor. In this embodiment, a parting electrode 28, which is a conductive layer that also serves as a light-shielding layer that prevents light from entering the peripheral circuit, is provided around the pixel region 22. The inner end shape, that is, the opening shape of the parting electrode 28 is made to substantially coincide with the outer shape of the pixel region 22. The position of the pad region 25 for inputting a signal from the outside or supplying the power supply voltage is set so as to be outside the sealing material 31.
[0017]
As shown in FIG. 2, a common electrode 11 made of a transparent conductive film (ITO) to which an LC common potential that is a counter potential of liquid crystal is applied is provided on the inner surface (lower surface in the drawing) of the glass substrate 10 on the incident side, The glass substrate 20 on the reflection side and the glass substrate 10 on the incident side are arranged at an appropriate interval, and a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal 30 or the like is sealed in a gap sealed with a sealing material 31. It is configured as a liquid crystal panel.
[0018]
Here, the LC common potential (LC-COM) is a voltage applied to the common electrode 11 opposed to the pixel electrode 21 across the liquid crystal 30, and is a so-called push-down (transistor) that causes a problem in liquid crystal driving. This is a voltage that has been shifted in advance by that amount in consideration of the phenomenon that the charge of the parasitic capacitance flows to the pixel electrode side and the substantial write voltage shifts to the negative side. That is, when the parasitic capacitance CTr of the transistor, the liquid crystal capacitance CLCD of the pixel, the charge holding capacitance CH of the pixel, and the voltage amplitude Vg of the scanning signal applied to the gate of the transistor, {CTr / (CTr + CLCD + CH)} × Vg Since the charge flows into the pixel during the non-conduction period (non-selection period) of the transistor, the applied voltage of the liquid crystal drops. Therefore, this voltage is divided into the amplitude central potential of the image signal and the potential LC-COM applied to the common electrode. Is biased between.
[0019]
The common electrode 11 is wider than the pixel region 22 so as to face the pixel electrode 21 in the pixel region 22 and the parting electrode 28 on the peripheral circuit through the liquid crystal 30. Moreover, in this embodiment, although not particularly limited, the parting electrode 25 is composed of a metal layer such as aluminum formed in the same process as the pixel electrode 21. This can simplify the process. In addition, the distance between the pixel region 22 and the parting electrode 28 can be reduced to the minimum processing dimension of the process, and misalignment due to misalignment of the mask can be avoided.
[0020]
As shown in FIG. 3A, a semiconductor layer 41 such as polysilicon serving as a TFT operating region is formed in an island shape on the surface of the glass substrate 20 on the reflection side. A scanning line and gate electrode 42 composed of a second layer of polysilicon or a multilayer of polysilicon and a refractory metal is formed through a gate insulating film, and the scanning line and gate electrode 12 is formed above the surface of the glass substrate 20 from above the scanning line and gate electrode 12. An interlayer insulating film 43 such as a PSG film is formed. A signal line 44 made of a metal layer such as aluminum is formed on the interlayer insulating film 43. The signal line 44 is connected to the gate electrode of the semiconductor layer 41 through a contact hole formed in the interlayer insulating film 43. 42 is connected to a source (or drain) region located on the side of 42.
[0021]
A flattening film 45 made of an LTO (Low Tenperature Oxide) film made of an insulator such as silicon dioxide or an SOG film formed by spin coating is formed on the signal line 44 and the interlayer insulating film 43. A pixel electrode 21 made of a metal such as a second aluminum layer is formed on the planarizing film 45, and a part of the pixel electrode 21 is formed on the planarizing film 45 and the interlayer insulating film 43. The contact hole is electrically connected to the drain (or source) region of the TFT. FIG. 3B is an equivalent circuit diagram of one pixel. Usually, a storage capacitor 46 (not shown in FIG. 3A) is connected to the TFT of each pixel. Although not shown, an alignment film for aligning the liquid crystal to be sealed is formed on the surface of the pixel electrode 21 (upper surface in the drawing) and the surface of the common electrode 11 (lower surface in the drawing).
[0022]
When the LTO film is used as the interlayer insulating film 43, the pixel electrode 21 is planarized by cutting the LTO film by CMP (Chemical Mechanical Polishing), and when the SOG film is used, it is a coated film. After baking (baking), it is made into a shape like a square having a side of about 20 μm by, for example, a low-temperature sputtering method. The pixel electrode 21 is not limited to aluminum, and may be any material as long as it is a highly reflective conductor. Further, the surface of the pixel electrode 21 may be polished by a CMP method to further increase the reflectance.
[0023]
On the other hand, in the above embodiment, the parting electrode 28 provided around the pixel region 22 and covering the peripheral circuit is formed of the same metal such as aluminum as the pixel electrode 21, but may be formed of a conductor other than aluminum. good. Further, the parting electrode 28 does not need to reflect incident light and is preferably scattered or absorbed. Therefore, the surface of the parting electrode 28 is fogged by, for example, etching treatment or a Cr layer is formed. Further, an antireflection treatment may be performed.
[0024]
In the liquid crystal panel of this embodiment, the LC common potential LC-COM is applied to the common electrode 11, and the parting electrode 28 is substantially positively or negatively centered on LC-COM as shown in FIG. A voltage Va having a symmetrical amplitude is applied. The voltage Va is transmitted through the polarizing element when linearly polarized light is incident from the incident side substrate 10, reflected by the parting electrode 28, and incident on the polarizing element located outside the incident side substrate 10. A voltage at which the rate is at least 10% or less, more preferably 0.5% or less, more specifically, a voltage Va at a level of about the black saturation voltage in the transmittance characteristic is applied (see FIG. 4C). . FIG. 4C is a characteristic diagram of applied voltage to the liquid crystal of the light transmitted through the polarizing element in the configuration in which the polarizing element that reflects the light reflected from the liquid crystal panel is disposed outside the incident side substrate. In this figure, the polarization axis of the polarizing element is set so as to be in the positive mode. As a result, an AC voltage is applied to the liquid crystal interposed between the parting electrode 28 and the common electrode 11 above the peripheral circuit, and the incident light with the liquid crystal molecules in a vertical state is reflected by the parting electrode 28 as it is. get out. On the other hand, in the pixel electrode to which no voltage is applied, the liquid crystal molecules remain twisted, and the incident polarized light is reflected by the pixel electrode and is rotated out of the 90 ° polarization axis.
[0025]
As described above, the liquid crystal panel of the above embodiment is configured to perform a positive display, that is, a display in which a portion to which a voltage is applied becomes black when incorporated in a projection type display device described later. Therefore, when an AC voltage is applied to the parting electrode 28 formed so as to surround the pixel region 22 as described above, the part is displayed as a black level, and a light-shielding member is formed on the incident side substrate. Therefore, a black frame display having the same function as the parting-off can be performed, the alignment accuracy with the pixel region 22 is increased, and a display defect (occurrence of white outline) due to misalignment can be avoided. If the parting electrode is not driven, the region for driving the liquid crystal becomes discontinuous at the boundary between the pixel region and the parting electrode, and display noise occurs. In this embodiment, the liquid crystal in the pixel region and the parting electrode region Since both are AC driven, the occurrence of display unevenness can be suppressed.
[0026]
In addition, when the light shielding member is disposed outside the counter substrate, the opening end of the light shielding member may be partly positioned on the electrode 28, and the light shielding member may have low positioning accuracy, so that assembly is easy. It becomes. In addition, since the black parting display can be performed by combining the light shielding member and the black level display in the parting electrode region, light leakage can be further reduced.
[0027]
In the above embodiment, the TFT is described as a pixel transistor element. However, the reflection side substrate may be a semiconductor substrate, a MOSFET may be formed on the semiconductor substrate, and the pixel and peripheral circuit transistors may be configured as MOSFETs.
[0028]
The switching element may be a two-terminal nonlinear element such as MIM instead of a transistor.
[0029]
5 and 6 show a second embodiment of a reflective active matrix liquid crystal panel to which the present invention is applied.
[0030]
In this embodiment, a dummy pixel region in which a plurality of columns of dummy pixel electrodes 29 that do not contribute to the original display is provided around the pixel region 22 of the reflective substrate 20. On the other hand, a light shielding member 12 made of a resin material having a low reflectance or having a Cr (chromium) film formed on the surface is provided at the periphery on the outer surface (upper surface in the figure) side of the counter substrate 10 from the middle of the dummy pixel region. It joins so that the upper part of an outer peripheral circuit may be covered. In other words, in this embodiment, the inner end (opening end) of the light shielding member 12 is designed to be located in the dummy pixel region. Then, an AC voltage is applied to the dummy pixel electrode 29 in the same manner as the parting electrode 28 in the first embodiment.
[0031]
In the liquid crystal panel of the first embodiment, the parting electrode formed around the pixel region where the pixel electrode of the reflective substrate is formed is applied to the LC common potential applied to the common electrode formed on the counter substrate. The voltage is applied so as to have waveforms having substantially the same positive and negative amplitudes. However, in the second embodiment in which dummy pixels are provided, the amplitude central potential Vb of the image signal supplied to the signal line is applied. It is preferable to apply a voltage Vc (see FIG. 4B) having a waveform with substantially the same positive and negative amplitude to the signal line to which the dummy pixel electrode is connected. In the embodiment, the dummy pixel has the same structure as the display pixel, and the dummy pixel electrode is configured so that a voltage is applied by a transistor provided in a one-to-one correspondence like the display pixel electrode. Therefore, pushdown caused by the parasitic capacitance of the transistor occurs in the same way as the pixel. Therefore, the voltage supplied to the dummy pixel is also changed at the same amplitude center as the display pixel, and a DC voltage is applied between the dummy pixel electrode and the common electrode. Devised not to continue.
[0032]
The dummy pixels are not limited to two columns, and any number of columns may be used. Usually six rows are sufficient.
[0033]
By providing dummy pixels around the display pixels, not only parting display is possible. Since the boundary between the pixel area and the dummy pixel area is not discontinuous in driving the liquid crystal (the liquid crystal is driven together), it has conventionally occurred at the boundary between the pixel area and the peripheral area where the liquid crystal is not driven. However, the display unevenness that affects the display in the pixel area can be suppressed in the vicinity of the pixel area, and the image quality of the display can be improved.
[0034]
Even if the light shielding member is provided, the inner end thereof may be disposed on the dummy pixel electrode region, and the light shielding member does not have to coincide with the peripheral edge of the pixel region. Become. In addition, since the parting black display can be performed by the combination of the light shielding member and the black level display in the dummy electrode region, light leakage can be further reduced.
[0035]
The switching element may be a two-terminal nonlinear element such as MIM instead of a transistor.
[0036]
As in the first embodiment, the transistor may be a TFT and a MOSFET.
Further, the surface of the dummy pixel electrode may be subjected to antireflection treatment in the same manner as the parting electrode of the first embodiment.
[0037]
7 and 8 show a third embodiment of a reflective active matrix liquid crystal panel to which the present invention is applied.
[0038]
In this embodiment, a dummy pixel region in which a plurality of dummy pixel electrodes 29 that do not contribute to the original display are formed around the pixel region 22 of the reflection side substrate 20 is provided, and further, the same as in the first embodiment. A parting electrode 28 is provided. A voltage Vc having a waveform having substantially the same positive and negative amplitude with respect to the amplitude central potential of the image signal is applied to the dummy pixel electrode 29 as in the second embodiment, and is formed around the dummy pixel region. For the parting electrode 28, a voltage Va having a waveform having substantially the same amplitude as the LC common potential applied to the common electrode formed on the counter substrate is the same as in the first embodiment. It is comprised so that it may be applied.
[0039]
As in the first and second embodiments, in the third embodiment as well, display unevenness in the vicinity of the periphery of the pixel region is reduced, so that the image quality can be improved.
[0040]
Further, when the light shielding member is disposed outside the counter substrate, the opening end of the light shielding member may be aligned with the dummy electrode or the parting electrode, and the accuracy of alignment of the light shielding member may be low. Becomes easy. In addition, since the black-off display can be performed by combining the light shielding member and the black level display in the dummy electrode region and / or the parting electrode region, light leakage can be further reduced.
[0041]
The transistor may be a TFT or a MOSFET, as in the above embodiment, and may be replaced with a two-terminal nonlinear element such as MIM.
[0042]
Further, the surface of the dummy pixel electrode and / or the parting electrode may be subjected to an antireflection treatment as in the first embodiment.
[0043]
FIG. 9 shows a configuration example of a projector as an example of a projection display device in which the reflective liquid crystal panel of the above embodiment is applied as a light valve.
[0044]
In FIG. 9, reference numeral 100 denotes a lamp as a light source, 101 denotes a reflecting mirror, and 102A and 102B denote right-angle prisms. The two right-angle prisms have a polarizing beam splitter layer 102a at the interface and are joined by an adhesive to form a cube prism. This adhesive has a refractive index close to that of the prism. The polarizing beam splitter layer 102a selectively transmits S-polarized light out of the light from the light source 100 and selectively reflects P-polarized light components. Of course, the polarization component splitter may be configured to transmit the P polarization component and reflect the S polarization component.
[0045]
103 is a dichroic mirror that transmits only the wavelength component of red light and reflects other components (green and blue light), 104 is a dichroic mirror that reflects only green light and transmits other components (red and blue light), and 105 is blue. Dichroic mirrors that transmit only light and reflect other components (green and red light), 106, 107, and 108 are light valves for red light, green light, and blue light using the reflective liquid crystal panel of the above embodiment. 110 denotes a projection lens that projects a color image, which is modulated by each light valve and is synthesized by the prisms, onto the screen.
[0046]
In the above configuration, the light from the light source is separated, modulated, combined, and projected as described below.
[0047]
The light emitted from the light source 100 is reflected only by the P-polarized light splitter layer 102a, and the reflected P-polarized component is incident on the dichroic mirror 103, and only the wavelength component of red light is transmitted, and the other wavelength components are reflected. The As a result, red light is incident on the liquid crystal panel 106. On the other hand, the S-polarized component transmitted through the polarization beam splitter layer 102a enters the dichroic mirror 104, reflects only the wavelength component of green light, and transmits the other wavelength components. Accordingly, the green light reflected by the dichroic mirror 104 enters the liquid crystal panel 107. The color light transmitted through the dichroic mirror 104 includes not only a red light component but also a blue light component. Therefore, only the blue light is transmitted by the dichroic mirror 105 and only the blue light is incident on the liquid crystal panel 108.
[0048]
The liquid crystal panels 106, 107, and 108 are reflective liquid crystal panels that employ TN liquid crystal. When a TN type liquid crystal is used, in a pixel where the voltage applied to the liquid crystal layer is almost zero (OFF state), the incident color light is elliptically polarized by the liquid crystal layer, reflected by the pixel electrode, and again elliptical by the liquid crystal layer. Since it is polarized, it is reflected and emitted as light having a polarization axis that is substantially 90 degrees shifted from the polarization axis of the incident color light. On the other hand, in a pixel (ON state) in which a voltage is applied to the liquid crystal layer, the incident color light reaches the pixel electrode, is reflected, and is reflected and emitted with the same polarization axis as that at the time of incidence. In addition, since the alignment angle of the liquid crystal molecules of the TN liquid crystal changes according to the voltage applied to the pixel electrode, the angle of the polarization axis of the reflected light with respect to the incident light is the voltage applied to the pixel electrode via the pixel transistor. It is variable according to.
[0049]
For example, when P-polarized red light is incident on the liquid crystal panel 106, in the case of a TN liquid crystal, the OFF state pixel is converted to S-polarized light and reflected, and the ON-state pixel is reflected and emitted as P-polarized light. Exit. On the other hand, since S-polarized color light is incident on the liquid crystal panels 107 and 108, in the case of a TN type liquid crystal, the OFF state pixel is converted to P-polarized light and reflected, and the ON-state pixel is reflected as S-polarized light.・ Exit.
[0050]
The red light reflected by the liquid crystal panel 106 passes through the dichroic mirror 103 and reaches the polarization beam splitter 102a that reflects P-polarized component and transmits S-polarized light. Therefore, in the case of the TN liquid crystal, the reflected light of the liquid crystal panel 106 is reflected by the OFF state pixel and the S-polarized reflected light is transmitted and reaches the projection lens 110, but the reflected light of the P state of the ON state pixel is reflected. The light is reflected and does not reach the lens 110. Through the above modulation control, the amount of light transmitted through 102a is controlled for each pixel in accordance with voltage application to each pixel of the liquid crystal panel 106, and a red light image is formed. Of the P-polarized light reflected by the polarizing beam splitter 102 a, green light and blue light are reflected by the dichroic mirror 103 as P-polarized light, and thus are reflected by the polarizing beam splitter 102 a and do not reach the lens 110.
[0051]
On the other hand, the color lights reflected by the liquid crystal panels 107 and 108 are combined by the dichroic mirror 104 and reach the polarization beam splitter 102a. Therefore, in the case of the TN liquid crystal, the reflected light of the liquid crystal panels 107 and 108 reflects the P-polarized reflected light in the OFF state pixel and reaches the projection lens 110, but the S-polarized reflected light of the ON state pixel. Passes through and does not reach the lens 110. With the above modulation control, the amount of light transmitted through 102a is controlled for each pixel in accordance with voltage application to each pixel of the liquid crystal panel, and green light and blue light images are formed. Of the S-polarized light that has passed through the polarizing beam splitter 102a, blue light is reflected by the dichroic mirror 105 as S-polarized light, so that it passes through the polarizing beam splitter 102a and does not reach the lens 110.
[0052]
Accordingly, a color image obtained by synthesizing the images of the three primary colors respectively formed by the liquid crystal panels 106 to 108 is formed by reflection / transmission by the polarization beam splitter 102 a and is projected onto the screen 110 by the projection lens 110. As a result, in the projection type projector of FIG. 9 in which the reflective liquid crystal panel of the TN type liquid crystal is incorporated as a light valve, the reflected light of the OFF state pixel reaches the projection lens 110, so that the projected image on the screen is displayed in the positive mode. The Rukoto.
[0053]
FIG. 10 shows an example of parameters such as the optimum rubbing direction (alignment processing direction) of the alignment film of the element substrate (reflection-side substrate) and the counter substrate in the liquid crystal panel using TN liquid crystal. Of these, FIG. 10A shows optimum parameters for the panels 107 and 108 on which S-polarized light is incident among the liquid crystal panels 106 to 108 in FIG. 9, and FIG. 10B shows the liquid crystal panel 106 in FIG. The optimum parameters for the panel on which P-polarized light is incident are shown.
[0054]
In the projector of FIG. 9 using the liquid crystal panels of the first and third embodiments, as described with reference to FIGS. 1 to 3, the periphery of the pixel region where the pixel electrode of the reflection side substrate is formed is a parting electrode. Since a voltage having an AC waveform is applied to the LC common potential applied to the common electrode formed on the counter substrate, the periphery of the pixel region is displayed as a black frame. Since this functions as a parting, it is not necessary to provide a light-shielding member for parting on the counter substrate side. Alternatively, even if the light shielding member is provided, the parting electrode has a light shielding function, so it is not necessary to align the light shielding member with the end of the pixel region, and the inner end of the light shielding member may be provided on the electrode. Positioning of the light shielding member is simplified. In addition, since the parting electrode is formed on the same substrate as the pixel electrode, the alignment accuracy between the pixel area and the parting area is increased, and display defects (occurrence of white outline) due to misalignment can be avoided. Further, if the pixel electrode and the parting electrode are formed in the same process, the alignment becomes more accurate. In the projector using the liquid crystal panel of the second embodiment, the dummy pixel electrode and the light shielding member function as a parting function, and the light shielding member prevents light from entering the peripheral circuit. There is an advantage that cannot be obtained only by the dummy electrode.
[0055]
In the above embodiment, a glass substrate is used as the reflection side substrate, and a so-called polysilicon TFT having polysilicon formed on the glass substrate as an active layer is used as a switching element for applying a voltage to the pixel electrode. However, it may be a liquid crystal panel in which a semiconductor wafer such as single crystal silicon is used as a substrate and MOSFETs, pixel electrodes, and the like are formed thereon as a reflection-side substrate. In addition to a liquid crystal panel using TFT as an element for applying a voltage to a pixel electrode, a liquid crystal panel using a two-terminal nonlinear element such as MIM (Meta-Insulator-Metal) as an element for applying a voltage to the pixel electrode is used. Can also be applied.
[0056]
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a reflective liquid crystal panel using TN liquid crystal has been described. However, the present invention is applied to a liquid crystal panel or a polymer dispersion type liquid crystal panel using SH liquid crystal and provided with a polarizing plate on the incident side. It is also possible to do.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the reflective active matrix liquid crystal panel, a conductive layer is formed around the pixel region of the reflective substrate, and the transparent common provided on the counter substrate, that is, the incident substrate is formed on the conductive layer. Since an alternating voltage is applied so that the liquid crystal sandwiched between the electrodes performs a black level display, a black frame display surrounding the pixel region similar to the parting off can be performed, and the conductive layer Since it is formed on the reflection-side substrate having the pixel electrode, there is an effect that the alignment accuracy is increased and display defects due to misalignment (occurrence of white outline) can be avoided. Moreover, since the parting can be performed with this conductive layer, a light shielding member can be dispensed with. Even if the light shielding member is provided, the inner end thereof may be disposed on the conductive layer, and the light shielding member does not have to coincide with the peripheral edge of the pixel region, so that the light shielding member can be easily aligned.
[0058]
In addition, a dummy pixel electrode that does not contribute to display and a switching element that applies a driving voltage to the electrode are arranged around the pixel region, and the space between the dummy pixel electrode and the transparent common electrode provided on the counter substrate is narrowed. Since the AC voltage is applied so as to display a black level by the held liquid crystal, it is possible to perform a black frame display which is cut off by using these dummy pixel electrodes.
[0059]
Further, in a reflective active matrix liquid crystal panel in which switching elements are formed on a substrate in one-to-one correspondence with pixel electrodes, a driving voltage is applied to the pixel electrodes via the switching elements, and a peripheral circuit composed of the switching elements is provided around the switching electrodes. Since the conductive layer is formed so as to cover the peripheral circuit with a light-shielding material, it is possible to prevent the circuit from malfunctioning due to leakage current flowing due to light incident on the switching element constituting the peripheral circuit. effective.
[0060]
Further, the process can be simplified by forming the conductive layer and the dummy pixel electrode simultaneously with the same material as the pixel electrode in the pixel region.
[0061]
Further, by giving an antireflection treatment to the surfaces of the conductive layer and the dummy pixel electrode, it is possible to obtain a parting with higher contrast.
[0062]
Further, as the voltage applied to the conductive layer, an AC voltage having substantially the same positive and negative amplitude around the common potential applied to the counter electrode, and as a voltage applied to the dummy pixel electrode, an image signal Since the AC voltage having substantially the same positive and negative amplitude with the center potential at the center is used, it is possible to prevent the DC voltage from being applied to the liquid crystal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan layout view showing a first embodiment of a reflective substrate of a reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a reflective substrate of a reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a first embodiment of a reflective substrate of a reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of an AC voltage applied to a parting electrode and a dummy pixel electrode of a reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a plan layout view showing a second embodiment of the reflection side substrate of the reflection type liquid crystal panel to which the present invention is applied;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the reflective substrate of the reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a plan layout view showing a third embodiment of a reflection side substrate of a reflection type liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the reflective substrate of the reflective liquid crystal panel to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a projector as an example of a projection display device in which the reflective liquid crystal panel of the embodiment is applied as a light valve.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an optimal rubbing direction of an alignment film of an element substrate (reflection-side substrate) and a counter substrate in a reflective liquid crystal panel using TN liquid crystal.
[Explanation of symbols]
10 Counter substrate (incident side substrate)
11 Common electrode
12 Shading member to be closed
20 Reflection side substrate
21 Pixel electrode
22 pixel area
23 Signal line drive circuit
24 Scanning line drive circuit
25 Pad area
26 Input circuit
27 Timing control circuit
28 Parting electrode
29 Dummy pixel electrode
30 LCD
31 Sealing material
41 Polysilicon layer (MOSFET operation layer)
42 Scan line and gate electrode
43 Interlayer insulation film
44 signal lines
45 Planarization film
100 lamp
101,102 Right angle prism
103-105 dichroic mirror
106-108 reflective liquid crystal panel
110 Projection lens

Claims

A reflective substrate having a pixel region in which switching electrodes are formed corresponding to each reflective electrode and a transparent substrate on the incident side having a counter electrode are opposed to each other. In the liquid crystal panel configured so that liquid crystal is sealed in a gap between the reflective substrate and the transparent substrate, and a voltage is applied to the reflective electrode via the switching element,
A plurality of dummy pixel electrodes made of the reflective electrode and a switching element for applying a voltage to the dummy pixel electrode are provided around the pixel region of the reflective substrate, and a peripheral edge on the outer surface side of the transparent substrate A light shielding member is provided, and the inner end of the light shielding member is disposed on the dummy pixel region in which the dummy pixel electrode is formed, and the display is black on the liquid crystal sandwiched between the dummy pixel electrode and the counter electrode. A liquid crystal panel configured to be applied with an alternating voltage for a directional display level.

The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the dummy pixel electrodes are formed in a plurality of columns.

The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the light shielding member is formed on a peripheral circuit.

The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the dummy pixel electrode is made of the same material as the pixel electrode.

The liquid crystal panel according to claim 1, wherein a surface of the dummy pixel electrode is subjected to an antireflection treatment.

The voltage applied to the dummy pixel electrode is an AC voltage having substantially the same positive and negative amplitude with a potential applied to the pixel electrode as a center. The liquid crystal panel described.

The liquid crystal panel according to claim 1, wherein the AC voltage is an AC voltage having a cycle that is the same as or shorter than a polarity inversion cycle of a voltage applied to one pixel.

A polarizing means is provided on the light emitting side of the liquid crystal panel according to any one of claims 1 to 7, and the transmittance at which the light reflected by the dummy pixel electrode is transmitted through the polarizing means is 10% or less. In addition, an AC voltage is applied to the liquid crystal sandwiched between the dummy pixel electrode and the counter electrode.

A light source, a liquid crystal panel having a configuration according to any one of claims 1 to 8 that modulates and reflects light from the light source, and a projection lens that condenses and projects the light modulated by these liquid crystal panels. And a projection type display device.