JP3794187B2

JP3794187B2 - 液晶装置、電子機器、投射型表示装置

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Publication number: JP3794187B2
Application number: JP2868099A
Authority: JP
Inventors: 秀文坂田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000227602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ，携帯型ゲーム機等の電子機器の表示装置などに用いられる液晶装置およびそれらの電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノート型パーソナルコンピュータ，携帯型ゲーム機や電子手帳などの種々の電子機器には表示部として薄型軽量で消費電力の少ない液晶装置が多用されている。
【０００３】
液晶装置としては、電界効果型の旋光モードおよび複屈折モードによる液晶表示を応用したものが一般的であり、いずれもガラス基板に対して垂直方向の縦電界によって液晶分子の動きを制御していた。
【０００４】
しかしながら、ガラス基板に対して垂直方向の縦電界で液晶分子を制御する方式においては、液晶分子が斜めに立ち上がった状態では、視認する者の見る角度によって光学特性が変わってしまい、階調反転を生じたり、コントラストの低下を起こすなど、視野角依存性があるという不都合があった。
【０００５】
そこで、上記不都合を解決すべく、ガラス基板に対して水平方向の横電界を生成し、その横電界で液晶分子を制御する動作モード（ＩＰＳ：In-Plane Switchingモード）を応用した液晶装置が開発されてきている。
【０００６】
図１１は、ＩＰＳモードの表示原理を示す概略図である。このＩＰＳモードでは、一対の対向するガラス基板４０ａ，４０ｂ間に液晶層４３を挟持し、ガラス基板４０ａの液晶層側に形成される画素電極４２ａと対向電極４２ｂとの間に横電界Ｄ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を生成するように構成されている。
【０００７】
図上、（ａ）は電極４２ａ，４２ｂ間に電界がない状態を示し、（ｂ）は電極４２ａ，４２ｂ間に横電界Ｄがある状態をそれぞれ示している。この様子から分かるように電界Ｄがない状態では、液晶分子４３ａは基板面と平行に同じ方向に配向し、電界Ｄがある状態では、電界方向に液晶分子が配列する。このようにして、電極４２ａ，４２ｂ間に電圧を印加したとき、上方から入射した光Ｌは液晶４３を透過して下方へ出射するノーマリ・ブラックモードとすることができる。
【０００８】
このＩＰＳモードによれば、液晶分子はガラス基板に対して平行に回転されるため、視認する者の見る角度によって光学特性が変化する視野角依存性が抑制され、どの方向から見ても良好な画像が得られるようになった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＩＰＳモードでは、櫛歯状の電極がガラス基板４０ａ上に形成されており、電極の真上に位置する液晶は電界によって制御することができない。電界により液晶の傾きを変えて光の透過状態を制御できるのは画素電極間だけである。このため開口率を大きくとることができずコントラスト等の光学特性の改善を妨げる要因の一つとなっていた。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決すべく案出されたものであり、ガラス基板に対して水平方向の均一な横電界を生成して液晶分子を正確に制御することができるとともに、散乱型の液晶装置においては、セル厚を十分にとって光学特性を高めることのできる液晶装置およびその液晶装置を備えた電子機器を提供することを主な目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶装置は、一対の基板間に液晶層を挟持し、表示用の画素を有する液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板に複数の柱状電極が形成されており、前記柱状電極は第１の電極と第２の電極とからなり、
前記第１の電極は前記画素が多角形状になるように該画素の各頂点に配置されてなる。なお、前記複数の柱状電極は前記液晶層内の液晶分子の配列を制御するものである。
【００１２】
これによれば、柱状電極間で生成される均一な横電界によって、液晶層の液晶分子を上記基板と水平に回転させて正確に制御することができるので、視認する者の見る角度によって光学特性が異なるという現象を大幅に低減することができ視野角依存性を改善することができる。
【００１３】
また、前記柱状電極の高さは、前記液晶層の厚さにほぼ等しいように構成するとよい。これによれば、横電界の強さは基板からの距離によらず均一かつ高い平行性を保つことができるため、セル厚を厚くすることができ、ＩＰＳ方式に比べて開口率を高くでき、ＴＮ方式よりも視角を広くできる。さらに、散乱モードに適用することができ、かつ散乱層を厚くとることができるため表示を明るくすることができる。
【００１５】
また、前記第２の電極は前記画素のほぼ中央に配置されてなるようにするとよい。
【００１６】
これにより、画素内の横電界を均一に生成することができ、また、横電界は画素の各頂点に配置される第１の電極と、前記画素の略中央に配置される第２の電極の間で発生して画素領域から漏洩するおそれが低いため、隣接する画素間で横電界が影響し合う事態を避けることができ、コントラスト等を高めることができる。
【００１７】
なお、より具体的には、上記画素の形状は四角形であり、前記第１の電極はその四角形上の４つの頂点に相当する位置に配置されてなり、前記第２の電極は上記四角形の対角上の頂点を結ぶ線分の交点に相当する位置に配置されてなるように構成することができる。これにより、従来の画素形状を踏襲しつつ視野角依存性の解消し、セル厚を厚くして開口率等の光学特性を一層高めることができる。
【００１８】
また、前記画素の形状が六角形であり前記第１の電極はその六角形上の６つの頂点に相当する位置に配置されてるようにすることができる。
【００１９】
また、前記第２の電極は上記六角形の対角上の頂点を結ぶ線分の交点に相当する位置に配置されてなるように構成することができる。
【００２０】
これにより、視野角依存性を解消し、セル厚を厚くして開口率等の光学特性を一層高めることができる。
【００２１】
一対の基板のうちいずれか一方の基板にマイクロレンズが配置されてなるように構成することができる。これにより、集光率を高めることができる。
【００２２】
また、前記柱状電極の前記一方の基板側の端面には遮光膜を形成することにより、表示画面上に電極の影が見えないようにすることが可能である。
【００２３】
また、前記柱状電極のうち上記第２の電極の前記一方の基板側の端面に、遮光膜が形成することにより、表示画面上に第２の電極の影が見える事態を回避することが可能である。
【００２４】
また、上記第１の電極は、互いに同電位となる共通電極とすることが望ましく、その場合には隣接する画素間で電位が影響する事態を未然に防止することができる。
【００２５】
なお、上記柱状電極は、クロムまたはアルミニウムをスパッタ法で堆積させて形成したり、あるいはＡｕ，Ａｇ，Ｃｕで形成された球状部材で構成して当該球状部材をシール材で所定位置に固定して形成することができる。これにより、所望の柱状電極を容易に形成することが可能である。
【００２６】
また、上記液晶層をネマティック液晶とし、上記基板の少なくとも一方には偏光板が設けられるように構成したり、あるいは上記液晶層を高分子と液晶とからなる複合層とすることもできる。
【００２７】
そして、上述のような液晶装置を各種電子機器の表示装置として応用することにより、視野角依存性が少なく明るく鮮明な液晶表示を提供することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に本実施形態に係る液晶装置（液晶パネルＰ１）の構成例を示す。図１（ａ）は液晶装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’断面における断面透視図である。図２は第１実施形態に係る液晶装置としての液晶パネルＰ１の要部の概略構成および表示原理を示す概略説明図、図３は実施形態に係る液晶装置の画素形状および電極の配置例を示す説明図である。
【００３０】
本液晶装置は、アクティブマトリクス基板１ａと対向基板１ｂとをシール材４０で貼り合せ、これらの２枚の基板間に例えばネマティック液晶が注入され、液晶層２が形成される。
【００３１】
ガラスからなるアクティブマトリクス基板１ａ上には、例えばスイッチング素子としてポリシリコンからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図示省略）、および薄膜トランジスタに接続する配線としてＡｌ、ＴａもしくはＡｌやＴａを主成分とする複合材料を積層した配線層（図示省略）が形成されている。また、各基板１ａ，１ｂの液晶層２と反対側の面には偏光板３ａ，３ｂがそれぞれ配置されている。
【００３２】
アクティブマトリクス基板１ａ上に、例えば図３の（ａ）に示すような四角形状の画素領域Ｇ１が形成される場合には、その４つの各頂点に第１の電極としての柱状電極Ａ１がそれぞれ形成される。
【００３３】
また、画素領域Ｇ１の略中央、即ち対角上の頂点を結ぶ線分の交点に相当する位置に第２の電極としての柱状電極Ａ２が配置されている。
【００３４】
各柱状電極Ａ１およびＡ２は、例えばＣｒやＡｌをスパッタ法で堆積させ形成する。
【００３５】
なお、柱状電極Ａ２の基板１ｂ側の端面には、電極の存在を目立たなくするための遮光膜（ブラックマスク）４が設けられている。また、基板１ａ，１ｂの液晶層２側の面にはポリイミド樹脂、またはシランカップリング剤等からなる垂直配向膜６ａ，６ｂが形成されている。
【００３６】
また、柱状電極Ａ１，Ａ１・・・は互いに同電位に設定され、コモン電極（共通電極）とされる。なお、柱状電極Ａ１，Ａ２間に印加される電圧によって液晶の配列におけるオン／オフ状態は、例えばガラス基板１ａ上に形成されるＴＦＴ等のスイッチング素子によって制御されるようになっている。
【００３７】
このように構成された液晶パネルＰ１において、柱状電極Ａ１，Ａ２間に電圧を印加しない状態（図２の（ａ））では、液晶分子２ａ，２ａ・・・は基板面に対してほぼ垂直に配向し、偏光板３ａ，３ｂの働きにより外光Ｌが透過しない状態となっている。
【００３８】
一方、図２の（ｂ）に示すように、柱状電極Ａ１，Ａ２間に所定電圧を印加した場合には、基板に対して水平方向の横電界Ｆが発生し、液晶分子２ａ，２ａ・・・は、この横電界Ｆによってガラス基板１ａ，１ｂに対してほぼ平行に配向する。
【００３９】
これにより、上方から入射した光Ｌは液晶層２を透過して下方へ出射するノーマリ・ブラックモードの表示を行うことができる。
【００４０】
この場合に、液晶分子２ａは、、図３で示される画素中央に配置された柱状電極Ａ２を中心に放射線状で、対称に配向するため、液晶パネルＰ１を視認する者の見る角度が変わっても光学特性が変化せず、どの角度から見ても反転表示を起こしたり、コントラストが低下することなく常に良好な画像を得ることができる。
【００４１】
即ち、横電界Ｆによる液晶分子２ａの制御により、視野角依存性を大幅に低減することができる。
【００４２】
しかも、横電界Ｆは、柱状電極Ａ１，Ａ２間において、電極の何れの位置においても電界を均一に印加することができるため、従来のＩＰＳ方式のように、電極からの距離が離れるほど電界強度が弱くなって液晶分子の制御性が低下する（図１１参照）という難点を解消することができる。
【００４３】
したがって、本実施形態に係る液晶装置によれば、基板１ａ，１ｂの距離（セル厚）を十分にとっても、柱状電極Ａ１，Ａ２間のいずれの位置でも均一に横電界Ｆを印加することができ、液晶分子２ａを正確に制御することができる。更に、液晶層の厚さによる設計上の規制がなくなるため設計マージン広くなるという効果もある。
【００４４】
なお、画素領域Ｇ１は、図３の（ｂ）に示すように、マトリクス状に縦横に複数配置させて、所定面積の画面を構成することができる。
【００４５】
この場合に、コモン電極としての柱状電極Ａ１，Ａ１・・・は、各画素領域Ｇ１，Ｇ１・・・の各頂点に各一つずつ形成され、また、柱状電極Ａ２は各画素領域Ｇ１，Ｇ１・・・の略中央にそれぞれ配置される。
【００４６】
ここで、図４を参照して柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を簡単に説明する。図４は、各画素領域Ｇ１における柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を示す概略断面図である。
【００４７】
図４（ａ）は、コモン電極となる柱状電極Ａ１の構成を示すものであり、ガラス基板１ａの下面には偏光板３ａが設けられている。
【００４８】
アクティブマトリックス基板１ａ上には、例えばＣｒやＡｌ等をスパッタ法で堆積させて径が約５μｍ，高さが約２０μｍの柱状電極Ａ１が形成される。
【００４９】
また、アクティブマトリックス基板１ａの上面には、ポリイミド樹脂、またはシランカップリング剤からなる垂直配向膜６ａが形成される。
【００５０】
ガラス基板１ｂの上面には偏光板３ｂが設けられ、ガラス基板１ｂの下面側の表面には、カラーフィルタ５が配置される。
【００５１】
カラーフィルタ５の表面には、ＩＴＯからなる透明電極７が形成され、上記柱状電極Ａ１の上面と電気的に接触されている。
【００５２】
また、透明電極７の表面には、ポリイミド樹脂、またはシランカップリング剤からなる垂直配向膜６ｂが形成されるようになっている。
【００５３】
概略上記のような構成により、画素領域Ｇ１の各頂点に配置される柱状電極Ａ１，Ａ１・・・は、互いに接続される透明電極７を介して同電位に保たれるようになっている。
【００５４】
一方、図４の（ｂ）は、画素領域Ｇ１の略中央に形成される柱状電極Ａ２の構成を示すものである。なお、図４（ａ）と同一の構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
アクティブマトリックス基板１ａの上面には、Ｃｒ等をスパッタ法などで形成した接続線８が形成されている。この接続線８は、図５に示すようにソース線５００およびゲート線５０１に接続するＴＦＴ等のスイッチング素子に接続している。そして、電極Ａ２に印加される電圧により液晶分子が制御されるようになっている。
【００５６】
アクティブマトリックス基板１ａ上には接続線８と電気的に接続される柱状電極Ａ２が、例えばＣｒやＡｌをスパッタ法で堆積させて径が約５μｍ，高さが約５μｍに形成される。ガラス基板１ｂの構成は、上記透明電極７が無い構成となっている。
【００５７】
これにより、ＴＦＴ等のスイッチング素子のオン／オフにより接続線８を介して柱状電極Ａ２の所定の電圧が印加されると、柱状電極Ａ１，Ａ１・・・との間に均一な横電界Ｆが形成され、液晶分子２ａを正確に制御することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る液晶装置としての液晶パネルＰ２の要部の概略構成および表示原理を示す概略説明図である。なお、上記第１実施形態と同一の構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
この第２実施形態に係る液晶パネルＰ２においては、上記第１実施形態におけるネマティック液晶の液晶層２に代えて液晶と高分子とからなる複合層を挟持した構成について説明する。ここでは、複合層として高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）２０ａ，２０ａ・・・をアクティブマトリックス基板１ａと対向基板１ｂの間に挟持した構成を一例としてあげる。
【００６０】
このようにＰＤＬＣを用いる場合には、ＰＤＬＣの特性から第１実施形態における偏光板３ａ，３ｂは不要である。
【００６１】
柱状電極Ａ１，Ａ１・・・は互いに同電位のコモン電極（共通電極）とされ、柱状電極Ａ１，Ａ２間の電圧のオン／オフは、例えばアクティブマトリックス基板１ａ上に作り込まれるＴＦＴ等のスイッチング素子によって制御されるようになっている。
【００６２】
即ち、電圧無印加状態では「透過状態」、電圧印加状態では液晶分子２０ａの配向が中心の柱状電極Ａ１を中心として放射線状に配列するため「散乱状態」となる（図６（ａ），（ｂ）参照）。
【００６３】
概略このように構成された液晶パネルＰ２において、柱状電極Ａ１，Ａ２間に電圧を印加しない状態（図６の（ａ））では、液晶分子２０ａ及び高分子２０ｂは基板面に対してほぼ垂直に配向し、液晶分子２０ａと高分子２０ｂの境界における屈折率がほぼ一致しているため外光Ｌは透過状態となる。
【００６４】
一方、図６の（ｂ）に示すように、柱状電極Ａ１，Ａ２間に所定電圧を印加した場合には、基板に対して水平方向の横電界Ｆが発生し、液晶分子２０ａ，２０ａ・・・はこの横電界Ｆによってガラス基板１ａ，１ｂに垂直に配向する。
【００６５】
高分子２０ｂは電圧が印加されてもほとんど配列は変化しないため、液晶分子２０ａと高分子２０ｂの境界で屈折率に差が生じ外光Ｌは散乱し、これにより透過状態と散乱状態、即ち表示のオン、オフを制御することができる。
【００６６】
この場合に、液晶の駆動に必要な電圧がセル厚に依存していないため、基板１ａ，１ｂの距離（セル厚）を十分にとっても、柱状電極Ａ１，Ａ２間に均等に生成される横電界Ｆによって液晶分子２０ａを正確に制御することができる。
【００６７】
液晶層での吸収の影響がないとすると、液晶層が厚いほど散乱は強くなるので、液晶層２０による散乱層を十分厚くすることによって、高い散乱効果を得ることができ、明るく見易い表示が可能である。
【００６８】
なお、ここでは、リバースモード（電圧印加時に散乱、無印加時に透明）の高分子分散型液晶を用いた例について説明したが、ノーマルモード（電圧印加時に透明、無印加時に散乱）を用いても同様の効果を得ることができる。また、ノーマルモードを用いた場合、配向膜６ａ、６ｂが不要となる。
【００６９】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る液晶装置の画素領域の形状を示す概略説明図である。
【００７０】
本実施形態では、上記第１，第２実施形態における四角形の画素領域Ｇ１に代えて、六角形の画素領域Ｇ２を採用したものである。
【００７１】
図７に示すように画素領域Ｇ２の形状を六角形とした場合には、６つの各頂点にコモン電極としての柱状電極Ａ１，Ａ１・・・を形成し、略中央には柱状電極Ａ２を配置する。
【００７２】
これにより、柱状電極Ａ１とＡ２に横電界Ｆを生成することができ、上記実施形態の場合と同様にして液晶分子を横電界Ｆで正確に制御することが可能である。また、図７（ｂ）に示すように、六角形状の画素領域Ｇ２を縦横に複数配置して所定面積の画面を構成することができる。
【００７３】
なお、このように画素領域Ｇ２の形状を六角形とした液晶パネルを透過型のライトバルブとして用いる場合には、図７（ｃ）に示すような平面図、及び図７（ｄ）に示すような断面図に記載したように、各画素領域Ｇ２に対応してそれぞれマイクロレンズＭを配置することにより集光率を向上させることができる。
【００７４】
また、画素領域の形状は上記実施形態に示す四角形や六角形に限られるものではなく、その他の多角形であってもよい。その場合には、多角形の各頂点に柱状電極Ａ１，Ａ１・・・を形成し、略中央には柱状電極Ａ２を配置することとなる。
【００７５】
また、マイクロレンズの形状が円形であるため、多角形にすればするほど円形に近くなるため集光率も一層向上する。
【００７６】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る液晶装置の概略断面図である。
【００７７】
第４実施形態においては、柱状電極Ａ１，Ａ２を第１，第２，第３実施形態のようにＣｒやＡｌをスパッタ法で堆積させて形成するのに代えて、例えばＡｕ，ＡｇやＣｕで形成した金属球をガラス基板間に挟持して電極としたものである。
【００７８】
即ち、図８に示すように、偏光板３ａ，３ｂをそれぞれ備えるガラス基板１ａ，１ｂと間に、直径約５μｍのＡｕ，ＡｇまたはＣｕで形成した球状部材９，９・・・を、例えば図３の四角形状または図７の六角形状などの画素領域の各頂点およびその略中央の位置に配置して、柱状電極Ａ１，Ａ２を構成する。
【００７９】
この場合に、ガラス基板１ａ，１ｂの液晶層２側の各面に固定材１０ａ，１０ｂを塗布し、この固定材１０ａ，１０ｂの固化によって各球状部材９，９・・・を固定させる。これにより、簡易かつ迅速に柱状電極Ａ１，Ａ２を構成することが可能となる。
【００８０】
なお、その他、ガラス基板１ａ，１ｂ間にわたる高さの柱状電極Ａ１，Ａ２を形成することができる方法ならば何れをも採用することが可能である。
【００８１】
（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る反射型の液晶装置の要部の概略拡大断面図であり、図１０はその液晶装置の概略平面図である。
【００８２】
なお、第１実施形態の説明で参照した図４と同一の構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８３】
図９の（ａ）に示す構成例では、垂直配向膜６ｂの表面にＡｌ，Ｃｒまたは誘電体多層膜６００を形成して、対向基板１ｂ側に反射膜を形成したものである。この場合には、アクティブマトリックス基板１ａ側から光を入射させることにより反射型の液晶装置（液晶パネルＰ３ａ）として機能する。
【００８４】
また、Ａｌ，Ｃｒまたは誘電体多層膜６００を形成するかわりに、透明電極７をＡｌ、Ｃｒの反射電極膜に変えることによっても、同じく反射型の液晶装置を得ることができる。
【００８５】
また、図９の（ｂ）に示す構成例では、垂直配向膜６ａの表面にＡｌ，Ｃｒまたは誘電体多層膜６０１を形成して、アクティブマトリックス基板１ａ側に反射膜を形成したものである。この場合には、対向基板１ｂ側から光を入射させることにより反射型の液晶装置（液晶パネルＰ３ｂ）として機能する。
【００８６】
なお、以上説明した液晶装置の構成では、初期状態における液晶分子が垂直に配向したモードについて説明したが、液晶分子が基板に対して水平に配向したモードも本発明を適用することができる。
【００８７】
液晶分子が水平に配向したモードとして、液晶分子がほぼ９０度にねじれ配向したＴＮモードや、１２０度以上にねじれ配向したＳＴＮモード、液晶分子にねじれがなく平行に配向したモード、などを適用することができる。
【００８８】
これらのモードにおいて、柱状電極に電界を印加した際、前述の実施形態と同様に画素内に配置された電極を中心に放射線状に液晶分子が配列する。このような初期状態と電圧印加状態とにより表示のオフ状態とオン状態とを制御する。
【００８９】
次に上記実施形態に係る液晶装置を応用した電子機器等の構成例について説明する。
【００９０】
上記液晶装置を用いて構成される電子機器は、図１２に示す表示情報出力源１０１０、表示情報処理回路１０１１、表示駆動回路１０１２、上記液晶装置としての液晶パネルＰなどの表示パネル１０１３、クロック発生回路１０１４、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路などを含んで構成され、クロック発生回路１０１４からのクロックに基づいて、ビデオ信号などの表示情報を出力する。
【００９１】
表示情報処理回路１０１１は、クロック発生回路１０１４からのクロックに基づいて表示情報を処理して出力する。この表示情報処理回路１０１１は、例えば増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路あるいはクランプ回路等を含むことができる。表示駆動回路１０１２は、走査側駆動回路およびデータ側駆動回路を含んで構成され、液晶パネル１０１３を表示駆動する。電源回路１０１５は、上述の各回路に電力を供給する。
【００９２】
このような構成の電子機器としては、図１３に示す透過型の液晶パネルＰ１，Ｐ２を用いた液晶プロジェクタ、図１４に示す反射型の液晶パネルＰ３ａ，Ｐ３ｂを用いた液晶プロジェクタ、図１５に示す上記液晶装置（液晶パネル）をディスプレイとして備えた電子機器等がある。
【００９３】
図１３は、透過型の液晶パネルＰ１またはＰ２を用いた液晶プロジェクタの要部を示す概略構成図である。図中、１０２０は光源、１０２３ａ，１０２３ｂはダイクロイックミラー、１０２４ａ，１０２４ｂ，１０２４ｃは反射ミラー、１０２５ａ，１０２５ｂ，１０２５ｃはリレーレンズ、１０２６Ｒ，１０２６Ｇ，１０２６Ｂは透過型の液晶ライトバルブ、１５００はマイクロレンズアレイ、１０２７はクロスダイクロイックプリズム、１０２８は投射レンズを示す。
【００９４】
上記３つの透過型の液晶ライトバルブ１０２６Ｒ，１０２６Ｇ，１０２６Ｂには、それぞれ前述のように例えば図３の四角形状または図７の六角形状などの画素領域の各頂点およびその略中央の位置に柱状電極Ａ１，Ａ２を形成した透過型の液晶パネルＰ１，Ｐ２が用いられている。
【００９５】
マイクロレンズアレイ１５００は、図７（ｃ）で示したマイクロレンズＭを各画素に対応して縦横に配列したものである。このマイクロレンズアレイ１５００は、特に円形に近似した六角形状の画素領域Ｇ２と組み合わせることにより集光率を一層向上させることが期待できる。
【００９６】
光源１０２０は、メタルハライド等のランプ１０２１とランプの光を反射するリフレクタ１０２２とからなる。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１０２３ａは、光源１０２０からの白色光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー１０２４ｃで反射されて、マイクロレンズアレイ１５００を介して赤色光用液晶ライトバルブ１０２６Ｒに入射される。
【００９７】
一方、ダイクロイックミラー１０２３ａで反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー１０２３ｂによって反射され、マイクロレンズアレイ１５００を介して緑色光用液晶ライトバルブ１０２６Ｇに入射される。
【００９８】
また、青色光は第２のダイクロイックミラー２３ｂも透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ１０２５ａ、リレーレンズ１０２５ｂ、出射レンズ１０２５ｃを含むリレーレンズ系からなる導光手段１０３０が設けられ、これとマイクロレンズアレイ１５００を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１０２６Ｂに入射される。
【００９９】
各ライトバルブにより変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム１０２７に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１０２８によってスクリーン１０２９上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１００】
この例に係る電子機器は、透過型の液晶ライトバルブ１０２６Ｒ，１０２６Ｇ，１０２６Ｂとして、上述の実施形態に示すように柱状電極Ａ１，Ａ２を形成した透過型の液晶パネルＰ１またはＰ２を用いているので、均一な電界強度の横電界によって液晶分子を正確に制御することができ、開口率を高めること、及び、散乱型においてはセル厚を十分に厚くして散乱性能を高めることで明るく高品質の画像を提供することができる。
【０１０１】
図１４は、反射型の液晶パネルを用いた液晶プロジェクタの要部を平面的に見た概略構成図である。
【０１０２】
図中１１１０はシステム光軸Ｌに沿って配置した光源部、１１２０はインテグレータレンズ、１１３０は偏光変換素子を示し、光源部１１１０、インテグレータレンズ１１２０、偏光変換素子１１３０から偏光照明装置１１００が構成される。
【０１０３】
また、図中１１５０はＳ偏光光束反射面、１１４０は偏光ビームスプリッタ、１１６０ａ，１１６０ｂはダイクロイックミラー、１１７０Ｒ，１１７０Ｇ，１１７０Ｂは反射型の液晶ライトバルブ、１１８０は投射レンズ、１１９０はスクリーンを示す。
【０１０４】
上記３つの反射型の液晶ライトバルブ１１７０Ｒ，１１７０Ｇ，１１７０Ｂには、それぞれ前述のように例えば図２の四角形状または図４の六角形状などの画素領域の各頂点およびその略中央の位置に柱状電極Ａ１，Ａ２を形成した反射型の液晶パネルＰ３ａまたはＰ３ｂが用いられている。
【０１０５】
光源部１１１０から出射されたランダムな偏光光束は、インテグレータレンズ１１２０により複数の中間光束に分割された後、第２のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子１１３０により偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束（Ｓ偏光光束）に変換されてから偏光ビームスプリッタ１１４０に至る。
【０１０６】
偏光変換素子１１３０から出射されたＳ偏光光束は、偏光ビームスプリッタ１１４０のＳ偏光光束反射面１１５０によって反射され、反射された光束のうち、青色光（Ｂ）の光束がダイクロイックミラー１１６０ａの青色光反射層にて反射され、反射型液晶ライトバルブ１１７０Ｂによって変調される。
【０１０７】
また、ダイクロイックミラー１１６０ａの青色光反射層を透過した光束のうち、赤色光（Ｒ）の光束はダイクロイックミラー１１６０ｂの赤色光反射層にて反射され、反射型液晶ライトバルブ１１７０Ｒによって変調される。
【０１０８】
一方、ダイクロイックミラー１１６０ｂの赤色光反射層を透過した緑色光（Ｇ）の光束は反射型液晶ライトバルブ１１７０Ｇによって変調される。このようにして、それぞれの反射型液晶ライトバルブ１１７０Ｒ，１１７０Ｇ，１１７０Ｂによって色光の変調がなされる。これらの反射型液晶パネルの画素から反射された色光のうち、Ｓ偏光成分はＳ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ１１４０を透過せず、また、Ｐ偏光成分は透過する。
【０１０９】
この偏光ビームスプリッタ１１４０を透過した光により画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１１８０によってスクリーン１１９０上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１１０】
この例に係る電子機器は、反射型の液晶ライトバルブ１０２６Ｒ，１０２６Ｇ，１０２６Ｂとして、上述の実施形態に示すように柱状電極Ａ１，Ａ２を形成した反射型の液晶パネルＰ３ａ，Ｐ３ｂを用いているので、均一な電界強度の横電界によって液晶分子を正確に制御することができ、開口率を高めること、及び、散乱型においてはセル厚を十分に厚くして散乱性能を高めることで明るく高品質の画像を提供することができる。
【０１１１】
また、透過型および反射型の液晶パネルをディスプレイとして備える電子機器としてパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ページャ、携帯電話、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、腕時計、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などを挙げることができる。
【０１１２】
図１５の（ａ）は携帯電話を示す斜視図である。２００は携帯電話本体を示し、そのうちの２０１は本発明に係る反射型の液晶パネルを用いた液晶表示部である。
【０１１３】
図１５の（ｂ）はワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の携帯型情報処理装置を示す図である。３００は情報処理装置を示し、３０１はキーボード等の入力部、３０２は本発明に係る液晶装置としての反射型液晶パネルを用いた表示部、３０３は情報処理装置本体を示す。
【０１１４】
図１５の（ｃ）は、腕時計型電子機器４００を示す斜視図である。４０１は本実施形態に係る液晶装置を用いた液晶表示部である。
【０１１５】
各々の電子機器は、表示部として上述の実施形態に示すように柱状電極Ａ１，Ａ２を形成した透過型の液晶パネルＰを用いているので、均一な電界強度の横電界によって液晶分子を正確に制御することができ、開口率を高めること、及び、散乱型においてはセル厚を十分に厚くして散乱性能を高めることで明るく見易い表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の実施形態の平面図および縦断面透視図である。
【図２】本発明に係る液晶装置の第１実施形態としての液晶パネルの概略構成および表示原理を示す概略説明図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶装置の画素形状および電極の配置例を示す説明図である。
【図４】各画素領域Ｇ１における柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を示す概略断面図である。
【図５】各画素領域Ｇ１における柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を示す概略平面図である。
【図６】本発明に係る液晶装置の第２実施形態としての液晶パネルの概略構成および表示原理を示す概略説明図である。
【図７】第３実施形態に係る液晶装置の他の画素形状および電極の配置例を示す説明図である。
【図８】第４実施形態に係る液晶装置の柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を示す概略断面図である。
【図９】第５実施形態に係る反射型の液晶装置の各画素領域における柱状電極Ａ１およびＡ２の配線構造を示す概略断面図である。
【図１０】第５実施形態に係る反射型の液晶装置の概略構成を示す平面図である。
【図１１】ＩＰＳモードの表示原理を示す概略図である。
【図１２】本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】実施形態に係る液晶装置を透過型のライトバルブとして応用した投射型表示装置の例としてビデオプロジェクタの概略断面図である。
【図１４】実施形態に係る液晶装置を反射型のライトバルブとして応用した投射型表示装置の例としてビデオプロジェクタの概略断面図である。
【図１５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明に係る液晶装置を使った電子機器の例を示す外観図である。
【符号の説明】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ液晶装置（液晶パネル）
Ａ１第１の柱状電極（共通電極）
Ａ２第２の柱状電極
Ｆ横電界
Ｌ光線
１ａ，１ｂガラス基板
２液晶層
２ａ液晶分子
３ａ，３ｂ偏光板
Ｇ１四角形状の画素領域
５カラーフィルタ
６ａ，６ｂ垂直配向膜
７透明電極
８信号線
Ｇ２六角形状の画素領域
９球状部材
１０ａ，１０ｂ固定材
４０シール材

Claims

一対の基板間に液晶層を挟持し、表示用の画素を有する液晶装置において、
前記一対の基板のうち一方の基板に複数の柱状電極が形成されており、
前記柱状電極は第１の電極と第２の電極とからなり、
前記第１の電極は前記画素が多角形状になるように該画素の各頂点に配置されてなることを特徴とする液晶装置。
前記複数の柱状電極は前記液晶層内の液晶分子の配列を制御することを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
前記柱状電極の高さが前記液晶層の厚さにほぼ等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
前記第２の電極は前記画素のほぼ中央に配置されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記画素の形状は四角形であり、前記第１の電極は前記四角形上の４つの頂点に相当する位置に配置されてなり、
前記第２の電極は前記四角形の対角上の頂点を結ぶ線分の交点に相当する位置に配置されてなることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
前記画素の形状が六角形であり、前記第１の電極はその六角形上の６つの頂点に相当する位置に配置されてなることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
前記第２の電極は前記六角形の対角上の頂点を結ぶ線分の交点に相当する位置に配置されてなることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
一対の基板のうちいずれか一方の基板にマイクロレンズが配置されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記柱状電極の前記一方の基板側の端面には遮光膜が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記柱状電極のうち上記第２の電極の前記一方の基板側の端面に、遮光膜が形成されてなることを特徴とする請求項９に記載の液晶装置。
前記第１の電極が共通電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記柱状電極はクロム、またはアルミニウムからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記柱状電極は、Ａｕ，ＡｇまたはＣｕからなる球状部材により形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の液晶装置。
前記液晶層はネマティック液晶により形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液晶装置。
上記基板の少なくとも一方には偏光板が設けられてなることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶装置。
上記液晶層は、高分子と液晶とからなる複合層であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶装置。
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶装置を表示装置として備えることを特徴とする電子機器。
光源と、
前記光源からの光を変調して透過もしくは反射する請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶装置と、
前記液晶装置の前方側または後方側に配置されて光の集光率を高めるマイクロレンズアレイと、
前記液晶装置により変調された光を集光し拡大投射する投射光学手段と
を少なくとも備えていることを特徴とする投射型表示装置。