JP3887980B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の基板間に液晶が封入された液晶パネルを用いた液晶装置に関するものである。さらに詳しくは、所定の配向処理が施された一対の基板間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モードの液晶パネルにおける表示品位の向上技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置に用いる液晶パネルでは、図１２に模式的に示すように、画素電極８、配向膜４６、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）１０などが形成されたアクティブマトリクス基板３と、遮光膜６、対向電極３２および配向膜４９が形成された対向基板４と、これらの基板間に封入、挟持されている液晶３９とから概略構成されている。アクティブマトリクス基板３と対向基板４とはギャップ材含有のシール材５９によって所定の間隙（基板間の間隔）を介して貼り合わされ、この間隙内に液晶３９が封入されている。ここで、液晶パネル１′を反射型として構成する場合には、画素電極８としてアルミニウム電極などといった反射性の電極が用いられる。また、画素電極８として透明な電極を形成した場合でも、液晶パネル１′の一方の面側に反射シートなどを重ねれば、反射型として構成できる。
【０００３】
このように構成した液晶パネル１′において、配向膜４６、４９は、ポリイミド膜などの有機薄膜に対して所定方向のラビング処理、あるいは斜め蒸着などを行うことによって形成されたものであり、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間に液晶３９を封入したときに、液晶３９の配向状態を規定する。このラビング処理において、液晶パネル１′をＴＮモードで構成する場合には、アクティブマトリクス基板３に対するラビング方向、および対向基板４に対するラビング方向は、互いに直角をなすように設定される。このため、液晶３９は、電場がかかっていない状態では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４の表面近傍において配向膜４６、４９からの配向規制力を受け、基板間で９０°の角度をもって捩じれ配向する。このような捩じれ配向は、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間に電場をかけることによって解放される。従って、画素電極８と対向電極３２との間に電場を印加するか否かによって、液晶３９の配向状態を制御することができる。それ故、反射型の液晶パネル１′であれば、光源（図示せず。）からの光は、入射側に配置された偏光板（図示せず。）によって所定の直線偏光光に揃えられた後、対向基板４の側から液晶３９の層に入射し、ある領域を透過する直線偏光光は、入射した状態から透過偏光軸が液晶３９によって捩じられながらアクティブマトリクス基板３の側で反射されて再び、対向基板４から出射される一方、他の領域を通過した直線偏光光は、入射した状態から透過偏光軸が液晶３９によって捩じられることなくアクティブマトリクス基板３の側で反射されて再び対向基板４から出射される。このため、入射側の偏光板を再び透過するのは、液晶３９によって透過偏光軸が捩じられることがなかった方の光だけであるので、これらの偏光状態を画素毎に制御することにより所定の情報を表示することができる。
【０００４】
このように構成した液晶パネル１′を用いてカラー画像を表示する場合に、従来は、対向基板４には、各画素電極８に対向するように赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂが形成される。
【０００５】
また、反射型の液晶パネル１′をライトバルブとして用いてカラー画像を投射表示する投射型表示装置は、図１３に示すように構成される。この投射型表示装置においては、以下に説明するように、３枚の液晶パネル１′はそれぞれ、ＲＧＢ用のライトバルブとして使用されているので、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された光が入射し、光変調させた光を出射する。従って、ここに使用する液晶パネル１′にはカラーフィルタが形成されていない。また、この投射型表示装置では、偏光板に代えて偏光ビームスプリッタが用いられている。
【０００６】
図１３において、投射型表示装置２１００では、システム光軸Ｌに沿って、光源１１０、インテグレータレンズ１２０、偏光変換素子１３０を備える偏光照明装置１４０と、偏光照明装置１４０から出射された偏光光束をＳ偏光光束反射面２０１により反射させる偏光ビームスプリッタ２００と、偏光ビームスプリッタ２００のＳ偏光反射面２０１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー４１２と、分離された青色光(Ｂ)を青色光を変調する反射型のライトバルブ１Ｂと、青色光が分離された後の光束のうち赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー４１３と、分離された赤色光（Ｒ）を変調する反射型のライトバルブ１Ｒと、ダイクロイックミラー４１３を透過する残りの緑色光（Ｇ）を変調する反射型のライトバルブ１Ｇと、３つのライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー４１２、４１３、偏光ビームスプリッタ２００にて合成し、この合成光をスクリーン６００に投射する投射レンズからなる拡大投射光学系５００′とから構成されている。上記３つの反射型のライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、それぞれ前述の液晶パネル１′が用いられ、偏光ビームスプリッタ２００は、これらのライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから出射されてくる光のうち、液晶によって透過偏光軸が捩じられてＰ偏光光となった光のみを透過させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成した液晶パネル１′において、図１２に示すようなカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを用いた場合には、カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを光が通過する段階で透過率がかなり低下するため、明るい表示が強く求められる投射型表示装置には不適であるという問題点がある。
【０００８】
また、図１３に示すように、従来の液晶パネル１′をライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとして用いた投射型表示装置２１００では、３枚の液晶パネル１′（ライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）が必要であるため、投射型表示装置２１００を小型化できないという問題点がある。
【０００９】
ここに、本願発明者は、電界制御複屈折モードの液晶パネルを用いることによって、カラーフィルタを形成しない液晶パネル、１枚でカラー表示を行うことを提案するものである。しかしながら、電界制御複屈折モードの液晶パネルを投射型表示装置に用いた場合には、周囲の温度変化によって表示の品位が変化するという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、電界制御複屈折モードの液晶パネルを用いた場合に表示の品位が変動する原因を追求すべく各種の検討を行い、その検討により得られた知見に基づいて、液晶パネルの駆動状態と液晶材料の物性とを適合させることにより、表示の品位を高めることのできる液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、平行配向処理が施された一対の基板間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モード（ＥＣＤモード／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）の液晶パネルと、前記液晶の相転移点（Ｃｌｅａｒｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ／ＮＩ点）よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶パネルを加熱する加熱装置とを有し、前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性が２．５から１０までの範囲にあり、前記基板間の間隔は、０．７μｍから１．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明に係る別の液晶表示装置は、平行配向処理が施された第一の基板と垂直配向処理が施された第二の基板との間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モード（ＯＣＢ／Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ ｍｏｄｅ）の液晶パネルと、前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶を加熱する加熱装置とを有し、前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性の絶対値が２．５から１０までの範囲にあり、前記基板間の間隔は、１．２μｍから２．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
本願発明者は、繰り返し行った実験によって、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルでは、パネル温度が変化するとコントラスト比が変化するので、表示の品位が変化するという知見を得た。また、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルでは、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にあるという知見も得た。そこで、本発明では、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、相転移点よりも約３０℃低い温度以上にまで液晶パネルを加熱装置によって加熱する。従って、本発明によれば、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度が相転移点を越えると、液晶パネルとして機能しなくなるので、その上限温度は相転移点とする。
【００１３】
また、本願発明者は、繰り返し行った実験によって、電界制御複屈折モードの液晶パネルを投射型表示装置などに用いたときに、パネル温度が変化すると、液晶パネルの応答性が変化し、表示の品位が変動するという知見を得た。但し、パネル温度が液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度範囲内では、パネル温度が変化しても、液晶パネルの応答性があまり変化しないという知見を得た。従って、本発明において、前記加熱装置は、前記液晶パネルが前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように加熱することが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記加熱装置は、たとえば、前記液晶パネルに光を照射するとともに該光の照射によって当該液晶パネルを加熱する光源を利用することができる。
【００１５】
このような液晶パネルは、たとえば投射型表示装置に用いることができる。この場合には、前記光源から出射された光を前記液晶パネルによって変調した後、この光を拡大投射光学系によって、スクリーンなどの投射面に向けて拡大投射する。
【００１６】
このような投射型表示装置では、光源からかなり強い光が出射されることが多いので、液晶パネルに対して冷却装置を付加することによって、前記光源から照射された光によって加熱された前記液晶パネルの温度を前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度に保持することが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記一対の基板がいずれも平行配向処理が施されている場合には、前記液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲にあるものを用い、前記基板間の間隔ｄを０．７μｍから１．５μｍまでの範囲とすることが好ましい。また、本発明において、前記一対の基板がそれぞれ垂直配向処理および平行配向処理が施されている場合には、前記液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεの絶対値が２．５から１０までの範囲にあるものを用い、かつ、前記基板間の間隔ｄを１．２μｍから２．５μｍまでの範囲とすることが好ましい。
【００１８】
本願明細書において、屈折率異方性Δｎとは、結晶の光軸に対して平行方向の屈折率から垂直方向の屈折率を引いた値のことをいい、屈折率が方向によって異なる度合いのことをいう。また、誘電率異方性Δεとは、結晶分子の配列方向に平行方向の誘電率から垂直方向の誘電率を引いた値のことをいい、誘電率が方向によって異なる度合いのことをいう。
【００１９】
本願発明者は、繰り返し行った実験から得た知見に基づいて、上記のように、液晶パネルの応答性が高い条件に、基板間の間隔ｄおよび液晶材料の物性（屈折率異方性Δｎ、粘度、誘電率異方性Δε）を規定する。このように構成すると、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルにおいて、応答速度の高い表示を行うことができる。それ故、フィールドシーケンシャル方式によるフルカラー表示に対応可能な液晶パネルを実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本形態に係る液晶パネルは、基本的な構成が従来の液晶パネルと同一なので、共通する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。
【００２１】
［液晶表示パネルの全体構成］
図１は、本形態に係る反射型の液晶パネルを対向基板の側からみた平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶パネルの断面図である。図３は、本形態の液晶パネルに用いたアクティブマトリクス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構造を示すパネル端部の断面図である。
【００２２】
図１、図２および図３に示すように、投射型液晶表示装置などに用いられる液晶パネル１は、石英ガラスや耐熱ガラスなどの基板３０の表面に画素電極８がマトリクス状に形成されたアクティブマトリクス基板３と、同じく石英ガラスや耐熱ガラスなどの基板３１の表面に対向電極３２が形成された対向基板４と、これらの基板間に封入、挟持されている液晶３９とから概略構成されている。
【００２３】
本形態では、液晶パネル１を反射型として構成することを目的に、画素電極８としては、アルミニウム電極などといった反射性を有する電極を形成する。ここで、画素電極８としてアルミニウム電極に代えてＩＴＯなどによって透明電極を形成した場合でも、液晶パネル１の一方の面側に反射シートなどを重ねれば、反射型として構成できる。
【００２４】
アクティブマトリクス基板３と対向基板４とは、対向基板４の外周縁に沿って形成されたギャップ材含有のシール材５９によって所定の間隙（基板間の間隔ｄ／図３参照）を介して貼り合わされている。また、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間には、ギャップ材含有のシール材５９によって液晶封入領域４０が区画形成され、この液晶封入領域４０内に液晶３９が封入されている。
【００２５】
対向基板４はアクティブマトリクス基板３よりも小さく、アクティブマトリクス基板３の周辺部分は、対向基板４の外周縁よりはみ出た状態に貼り合わされる。従って、アクティブマトリクス基板３の駆動回路（走査線駆動回路７０やデータ線駆動回路６０）や入出力端子４５は対向基板４から露出した状態にある。ここで、シール材５９は部分的に途切れているので、この途切れ部分によって、液晶注入口２４１が構成されている。このため、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とを貼り合わせた後、シール材５９の内側領域を減圧状態にすれば、液晶注入口２４１から液晶３９を減圧注入でき、液晶３９を封入した後、液晶注入口２４１を封止剤２４２で塞げばよい。なお、アクティブマトリクス基板３には、シール材５９の形成領域の内側において、画面表示領域７を見切りするための遮光膜５５が形成されている。また、対向基板４には、アクティブマトリクス基板３の各画素電極８の境界領域に対応する領域に遮光膜６が形成されている。
【００２６】
本形態の液晶パネル１は、カラー表示用であるが、液晶を電界制御複屈折モード用に配向させているので、カラーフィルタが形成されておらず、後述するように、ＥＣＤモードで用いる。
【００２７】
このように構成した液晶パネル１において、アクティブマトリクス基板３では、データ線（図示せず。）およびＴＦＴ１０を介して画素電極８に印加した画像信号によって、画素電極８と対向電極３２との間において液晶３９の配向状態を画素毎に制御し、画像信号に対応した所定の画像を表示する。従って、アクティブマトリクス基板３では、データ線およびＴＦＴ１０を介して画素電極８に画像信号を供給するとともに、対向電極３２にも所定の電位を印加する必要がある。
【００２８】
そこで、液晶パネル１では、アクティブマトリクス基板３の表面のうち、対向基板４の各コーナー部に対向する部分には、データ線などの形成プロセスを援用してアルミニウム膜からなる上下導通用の第１の電極４７が形成されている。一方、対向基板４の各コーナー部には、対向電極４の形成プロセスを援用してＩＴＯ膜からなる上下導通用の第２の電極４８が形成されている。さらに、これらの上下導通用の第１の電極４７と第２の電極４８とは、エポキシ樹脂系の接着剤成分に銀粉や金めっきファイバーなどの導電粒子が配合された導通材５６によって電気的に導通している。それ故、液晶パネル１では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のそれぞれにフレキシブル配線基板などを接続しなくても、アクティブマトリクス基板３のみにフレキシブル配線基板９９を接続するだけで、アクティブマトリクス基板３および対向基板４の双方に所定の信号を入力することができる。
【００２９】
［アクティブマトリクス基板の構成］
図４は、液晶パネル１の構成を模式的に示すブロック図、図５は、この液晶パネル１における画素領域の一部を抜き出して示す平面図、図６（Ａ）は、図５におけるＡ−Ａ′線におけるアクティブマトリクス基板の断面図である。
【００３０】
図４に示すように、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板３上には、データ線９０および走査線９１に接続する画素スイッチング用のＴＦＴ１０と、このＴＦＴ１０を介してデータ線９０から画像信号が入力される液晶セル９４が存在する。データ線９０に対しては、シフトレジスタ８４、レベルシフタ８５、ビデオライン８７、アナログスイッチ８６を備えるデータ線駆動回路６０が形成されている。走査線９１に対しては、シフトレジスタ８８およびレベルシフタ８９を備える走査線駆動回路７０が形成されている。
【００３１】
画素領域には、容量線９２との間に保持容量４０（容量素子）が形成され、この保持容量４０は、液晶セル９４での電荷の保持特性を高める機能を有している。なお、保持容量４０は前段の走査線９１との間に形成されることもある。
【００３２】
ここで、走査線９１に供給される走査信号の遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路７０は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路６０を画面表示領域７の辺に沿って両側に配列しても良い。例えば奇数列のデータ線は画面表示領域７の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、 偶数列のデータ線は画面表示領域７の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしても良い。このようにデータ線を櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路６０の形成面積を拡張することが出来るため、複雑な回路を構成することが可能となる。また、アクティブマトリクス基板３において、データ線駆動回路６０と対向する辺の側では、遮光膜５５（図１を参照）の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。なお、データ線駆動回路６０および走査線駆動回路７０をアクティブマトリクス基板３の上に形成する代わりに、たとえば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（テープ オートメイテッド、ボンディング）基板をアクティブマトリクス基板３の周辺部に形成された端子群に対して異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
【００３３】
いずれの場合でも、図５に一部の画素領域を抜き出して示すように、マトリクス状に複数の画素電極８が形成されており、画素電極８の縦横の境界に沿って、データ線９０、走査線９１および容量線９２が形成されている。データ線９０は、コンタクトホールを介してポリシリコン膜からなる半導体層のうち、ソース領域１６に電気的に接続され、画素電極８は、コンタクトホールを介してドレイン領域１７に電気的に接続している。また、チャネル形成領域１５に対向するように走査線９１が延びている。なお、保持容量４０は、画素スイッチング用のＴＦＴ１０を形成するためのシリコン膜１０ａ（半導体膜／図５に斜線を付した領域）の延設部分に相当するシリコン膜４０ａ（半導体膜／図５に斜線を付した領域）を導電化したものを下電極４１とし、この下電極４１に対して容量線９２が上電極として重なった構造になっている。
【００３４】
このように構成した画素領域のＡ−Ａ′線における断面は、図６（Ａ）に示すように表される。まず、アクティブマトリクス基板３の基板３０の表面に絶縁性の下地保護膜３０１が形成され、この下地保護膜３０１の表面には、島状のシリコン膜１０ａ、４０ａが形成されている。また、シリコン膜１０ａの表面にはゲート絶縁膜１３が形成され、このゲート絶縁膜１３の表面に走査線９１がゲート電極として通っている。シリコン膜１０ａのうち、走査線９１に対してゲート絶縁膜１３を介して対峙する領域がチャネル形成領域１５になっている。このチャネル形成領域１５に対して一方側には、低濃度ソース領域１６１および高濃度ソース領域１６２を備えるソース領域１６が形成され、他方側には低濃度ドレイン領域１７１および高濃度ドレイン領域１７２を備えるドレイン領域１７が形成されている。このように構成された画素スイッチング用のＴＦＴ１０の表面側には、第１層間絶縁膜１８および第２層間絶縁膜１９が形成され、第１層間絶縁膜１８の表面に形成されたデータ線９０は、第１層間絶縁膜１８に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１６２に電気的に接続している。また、画素電極８は、第１層間絶縁膜１８および第２層間絶縁膜１９に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１６２に電気的に接続している。また、高濃度ドレイン領域１７２から延設されたシリコン膜４０ａには低濃度領域からなる下電極４１が形成され、この下電極４１に対しては、ゲート絶縁膜１３と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して容量線９２が対向している。このようにして保持容量４０が形成されている。
【００３５】
なお、反射型の液晶パネル１では、図６（Ｂ）に示すように、アルミニウム膜などといった反射性を有する画素電極８をＴＦＴ１０の形成領域を覆うまで拡張して形成すれば、反射面積を拡張できるので、表示の高精彩化を図ることができる。
【００３６】
ここで、ＴＦＴ１０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１６１および低濃度ドレイン領域１７１に相当する領域に不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を有していてもよい。また、ＴＦＴ１０は、走査線９１をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソースおよびドレイン領域を形成したセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。なお、本形態では、ＴＦＴ１０のゲート電極（走査線９１）をソース−ドレイン領域の間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）或いはトリプルゲート以上でＴＦＴ１０を構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域の接合部でのリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することが出来る。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることが出来る。
【００３７】
［液晶パネル１の製造方法］
このように構成した液晶パネル１を製造するには、基板３１の表面に対向電極３２および遮光膜６を順次形成した後、遮光膜６および対向電極３２の表面にポリイミド樹脂４９を薄く塗布する。次に、ポリイミド樹脂４７を１５０℃から２００℃位の温度で熱硬化させる。このようにして対向基板４の側にポリイミド樹脂４９の層を形成した後、ラビング処理を行う。一方、アクティブマトリクス基板３を形成するには、基板３０の表面にＴＦＴ１０および画素電極８を順次形成した後、画素電極８の表面にもポリイミド樹脂４６の層を形成し、しかる後にラビング処理を行う。なお、このような方法で形成する代わりに、斜め蒸着法によって配向膜４６、４９を形成する場合もある。
【００３８】
次に、アクティブマトリクス基板３の表面にギャップ材含有の未硬化のシール材５９をディスペンサから吐出しながら塗布する。また、アクティブマトリクス基板３の表面のうち、シール材５９の塗布領域よりやや外周側には、上下導通用の未硬化の導通材５６を打点式のディスペンサから吐出しながら塗布する。本形態では、導通材５６として、光硬化性を有するエポキシ樹脂系の接着剤成分などに約４．５μｍ径、あるいは約３．３μｍ径の銀粉や金めっきファイバーなどの導電粒子が配合されたものを用いる。また、ギャップ材含有のシール材５９として、導通材５６と同様、光硬化性を有するエポキシ樹脂系の接着剤成分、たとえばスリーボンド社製の商品名３０２５などに約２μｍ〜約１０μｍの無機あるいは有機質のファイバ若しくは球からなるギャップ材が５％程度配合されたものを用いる。
【００３９】
次に、アクティブマトリクス基板３に形成されている上下導通用の第１の電極４７に対して対向基板４に形成されている上下導通用の第２の電極４８が対向するように、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とを位置合わせした後、アクティブマトリクス基板３に向けて対向基板４を押圧しながら、対向基板４の側から紫外線を照射し、導通材５６およびシール材５９を硬化させる。その結果、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とは所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、アクティブマトリクス基板３に形成されている上下導通用の第１の電極４７と、対向基板４に形成されている上下導通用の第２の電極４８とが導通材５６を介して電気的に接続する。
【００４０】
しかる後に、シール材５９で区画された液晶封入領域４０に対して液晶注入口２４１から液晶３９を減圧注入した後、液晶注入口２４１を封止剤２４２で塞ぐ。
【００４１】
［反射型液晶パネルの投射型表示装置への適用例］
このように構成した反射型の液晶パネル１において、本形態では、後述するように、液晶の物性値を最適化することにより、１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃという高い応答性を有する電界制御複屈折モード（ＥＣＤモード）の液晶パネル１とすることができるので、フィールドシーケンシャル方式を採用できる。それ故、ライトバルブとして１枚の液晶パネル１を用いるだけで、図７に示すように、フルカラー表示可能な投射型表示装置を構成することができる。図７は、この投射型表示装置の概略構成図である。
【００４２】
すなわち、本形態では、システム光軸Ｌに沿って、光源１１０、集光レンズ１１１、回転式カラーフィルタ１１２、導光レンズ１１２を備える偏光照明装置１４０と、偏光照明装置１４０から出射された偏光光束をＳ偏光光束反射面２０１により液晶パネル１（液晶ライトバルブ）の方に反射させる広波長域の偏光ビームスプリッタ２００と、液晶パネル１で反射されて偏光ビームスプリッタ２００を透過してきた光を拡大投射する投射レンズを備える拡大投射光学系５００とを配置することにより、フィールドシーケンシャル方式の投射型表示装置２０００を構成でき、スクリーン６００（投射面）上にフルカラー画像を観ることができる。
【００４３】
すなわち、この投射型表示装置２０００では、回転式カラーフィルタ１１２によって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を時間的に分割しながら液晶パネル１に入射させるとともに、この液晶パネル１によって形成された各色の像を人間の目で混色させてフルカラーを出す。それには、液晶パネル１を１２０Ｈｚで駆動するとして、液晶パネル１に入射する光を１／１２０の１／３秒（約２．８ｍｓｅｃ）毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に切り換えるので、液晶を２．８ｍｓｅｃの中でオン、オフする必要がある。このような駆動方式は、従来のＴＮ式の液晶パネルでは、応答速度が３０ｍｓｅｃ〜４０ｍｓｅｃと遅いので、不可能である。しかるに、本形態では、後述するように、ＥＣＢ方式でセル条件や液晶物性値を最適化するので、応答速度が１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃの液晶パネル１を実現でき、このような液晶パネル１であれば、フィールドシーケンシャル方式を採用することにより、１枚のパネルでフルカラー表示を行うことができる。
【００４４】
たとえば、本形態の投射型表示装置１では、光源１１０から強い光が出射されるので、この光によって液晶パネル１が所定の温度まで加熱されるように構成することにより、液晶の物性値が最適な条件下で液晶パネル１を駆動できる。すなわち、本形態では、この光源１１０を、液晶パネル１を最適な条件下で駆動するための加熱装置として利用する。
【００４５】
また、投射型表示装置１では、光源１１０からかなり強い光が出射されるので、この光を受けて液晶パネル１が、過度に加熱される場合がある。このような場合には、液晶パネル１に対して冷却装置１９０を設ける。この冷却装置１９０としては、液晶パネル１に対する冷却専用のものであってもよいし、投射型表示装置１内において、外気を導入して光源１１０などを冷却するための冷却装置によって外気を液晶パネル１に向けて供給する構成であってもよい。
【００４６】
［実施の形態１］
このような電子機器の一例である投射型表示装置２０００に用いる液晶パネル１を電界制御複屈折モード（ｐ−ＥＣＤモード／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）として構成するために、本形態では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のいずれにも、平行配向処理を施した配向膜４６、４９を形成する。従って、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間において、液晶３９は、液晶分子が両方の基板面に対して平行、かつ、同一方位に向くホモジニアス配列をとる。ここで、液晶としては、誘電率異方性Δεが正のネマティック液晶を用いる。
【００４７】
また、本形態では、表１に実施例１、２、３、４の構成を示すように、液晶パネル１の構造（基板間の間隔ｄ）、および液晶材料を変えてその特性を検討し、液晶パネル１を最適な条件で駆動するための構成を設定する。
【００４８】
【表１】
【００４９】
すなわち、表１に示すように、実施例１に相当する試料Ａでは、基板間の間隔ｄを１．０３８μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．０、Ｎ−Ｉ点（相転移点）が９１℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３３２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３８である。
【００５０】
実施例２に相当する試料Ｂでは、基板間の間隔ｄを１．０４１μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．６、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３１のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３７である。
【００５１】
実施例３に相当する試料Ｃでは、基板間の間隔ｄを１．２４４μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが１．８、Ｎ−Ｉ点が８６℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１０７２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３３である。
【００５２】
実施例４に相当する試料Ｄでは、基板間の間隔ｄを１．６６μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが２．５未満、Ｎ−Ｉ点が９２℃、粘度が１６ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．０８１２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３５である。
【００５３】
なお、本形態、および後述する形態において用いた液晶は、トラン系液晶、シアノ系液晶、フッ素系液晶などを適宜、その種類や配合比を変えることにより物性値を変えたものである。
【００５４】
これらの試料Ａ〜Ｄ（液晶パネル１）についてコントラスト特性を調査した。その調査結果を図８に示す。図８に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００５５】
図８において、実線ＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＤ１はそれぞれ、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）における温度とコントラスト比との関係を示す。
【００５６】
この図に示すように、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）のいずれにおいても、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、Ｎ−Ｉ点（相転移点）よりも約３０℃低い温度以上にまで、光源から１１０の光照射によって液晶パネル１を加熱するように構成する。従って、本形態によれば、投射型表示装置２０００において、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度がＮ−Ｉ点（相転移点）を越えると、液晶パネル１として機能しなくなるので、必要に応じて、図７に示す冷却装置１９０によって液晶パネル１を冷却し、その上限温度はＮ−Ｉ点（相転移点）とする。
【００５７】
次に、表１に示す各試料Ａ〜Ｄ（液晶パネル１）について、表示の応答性を調査した。この応答性の評価は、液晶パネル１に７Ｖの矩形波を２０ｍｓｅｃ．印加して、液晶パネル１から出射されてくる光をフォトマルチプライヤおよびストレージスコープを用いて検出し、反射率が０％から９０％に変化するのに要した時間を計測した。その結果を図９に示す。図９に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００５８】
図９において、実線ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２、ＬＤ２はそれぞれ、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）における温度と応答速度との関係を示す。
【００５９】
この図に示すように、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）のいずれにおいても、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲では、温度が変化しても応答速度がほとんど変化しない傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、光源１１０からの光照射、さらには冷却装置１９０を利用して、液晶１を、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲で駆動する。
【００６０】
また、図９に示す結果において、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）は、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）と比較して、応答速度が速いとともに、温度が３０℃から８０℃までの範囲内で変化しても応答速度が変化しない。従って、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）は、投射型表示装置２０００のように、光源１１０から強い光が照射されるタイプの表示装置に使用するのに特に適している。すなわち、本形態の投射型表示装置２０００では、光源１１０の点燈開始時には常温の３０℃であった液晶パネル１が、定常状態になると光源１１０からの光照射によって７０℃〜８０℃位にまで達するが、このような条件下でも、実施例１、２に係る液晶パネル１では、応答速度があまり変動しないので、表示開始当初から品位の安定した表示を行うことができる。
【００６１】
また、本形態の液晶パネル１に関して本願発明者が基板間の間隔ｄおよび液晶材料を変えて繰り返し行った実験結果によれば、液晶をホモジニアス配列させた反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネル１では、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲のものを用い、かつ、基板間の間隔ｄを０．７μｍから１．５μｍまでの範囲に設定すれば、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）のように、応答速度が速くて、かつ、３０℃から８０℃までの温度範囲内で応答速度が変化しないという知見が得られた。従って、図９に示す結果において、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）に比較して、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）では、応答速度が遅く、かつ、温度の変化によって応答速度が大きく変化するのは、試料Ｃ（実施例３）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいことに起因し、試料Ｄ（実施例４）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいこと、および粘度が大きいことに起因するものと考えられる。
【００６２】
［実施の形態２］
本形態では、液晶パネル１を電界制御複屈折モード（Ｒ−ＯＣＢ／Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ ｍｏｄｅ）として構成することを目的に、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のうちの一方には平行配向処理を施した配向膜４６（または配向膜４９）を形成し、他方には垂直配向処理を施した配向膜４９（または配向膜４６）を形成する。従って、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間において、液晶３９は、液晶分子が一方の基板面に対して平行に配列し、他方の基板に対して垂直に配向して、全体の分子配列が両基板間で９０°曲がっているハイブリッド分子配列をとる。ここで、液晶としては、誘電率異方性Δεが正、負のいずれのネマティック液晶を用いてもよい。
【００６３】
また、本形態では、表２に実施例５、６、７、８の構成を示すように、液晶パネル１の構造（基板間の間隔ｄ）、および液晶材料を変えてその特性を検討し、液晶パネル１を最適な条件で駆動するための構成を設定する。
【００６４】
【表２】
【００６５】
すなわち、表２に示すように、実施例５に相当する試料Ｅでは、基板間の間隔ｄを２．１２μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．０、Ｎ−Ｉ点が９１℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３３２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．２８２である。
【００６６】
実施例６に相当する試料Ｆでは、基板間の間隔ｄを２．１９μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．６、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３１のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．２８７である。
【００６７】
実施例７に相当する試料Ｇでは、基板間の間隔ｄを１．９４μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが５．０、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１６５のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．３２０である。
【００６８】
実施例８に相当する試料Ｈでは、基板間の間隔ｄを２．９１μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが１．８、Ｎ−Ｉ点が８６℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１０７２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．３１２である。
【００６９】
これらの試料Ｅ〜Ｈ（液晶パネル１）についてコントラスト特性を調査した。その調査結果を図１０に示す。図１０に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００７０】
図１０において、実線ＬＥ１、ＬＦ１、ＬＧ１、ＬＨ１はそれぞれ、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）における温度とコントラスト比との関係を示す。
【００７１】
この図に示すように、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）のいずれにおいても、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、Ｎ−Ｉ点（相転移点）よりも約３０℃低い温度以上にまで、光源から１１０の光照射によって液晶パネル１を加熱するように構成する。従って、本形態によれば、投射型表示装置２０００において、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度がＮ−Ｉ点（相転移点）を越えると、液晶パネル１として機能しなくなるので、必要に応じて、図７に示す冷却装置１９０によって液晶パネル１を冷却し、その上限温度はＮ−Ｉ点（相転移点）とする。
【００７２】
次に、表２に示す各試料Ｅ〜Ｈ（液晶パネル１）について、表示の応答性を調査した。この応答性の評価は、液晶パネル１に７Ｖの矩形波を２０ｍｓｅｃ．印加して、液晶パネル１から出射されてくる光をフォトマルチプライヤおよびストレージスコープを用いて検出し、反射率が０％から９０％に変化するのに要した時間を計測した。その結果を図１１に示す。図１１に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００７３】
図１１において、実線ＬＥ２、ＬＦ２、ＬＧ２、ＬＨ２はそれぞれ、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）における温度と応答速度との関係を示す。
【００７４】
この図に示すように、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）のいずれにおいても、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲では、温度が変化しても応答速度がほとんど変化しない傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、光源１１０からの光照射、さらには冷却装置１９０を利用して、液晶１を、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲で駆動する。
【００７５】
また、図１１に示す結果において、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）は、試料Ｈ（実施例８）と比較して、応答速度が速いとともに、温度が３０℃から８０℃までの範囲内で変化しても応答速度が変化しない。従って、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）は、投射型表示装置２０００のように、光源１１０から強い光が照射されるタイプの表示装置に使用するのに特に適している。すなわち、投射型表示装置２０００では、光源１１０の点燈開始時には常温の３０℃であった液晶パネル１が、定常状態になると光源１１０からの光照射によって８０℃位にまで達するが、このような条件下でも、実施例５、６、７に係る液晶パネル１では、応答速度があまり変動しないので、表示開始当初から品位の安定した表示を行うことができる。
【００７６】
また、本形態の液晶パネル１に関して本願発明者が基板間の間隔ｄおよび液晶材料を変えて繰り返し行った実験結果によれば、液晶をハイブリッド配列させた反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネル１では、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲のものを用い、かつ、基板間の間隔ｄを１．２μｍから２．５μｍまでの範囲に設定すれば、試料Ｅ（実施例３）、試料Ｆ（実施例４）、試料Ｇ（実施例５）のように、応答速度が速くて、かつ、３０℃から８０℃までの温度範囲内で応答速度が変化しないという知見が得られた。従って、図１１に示す結果において、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）に比較して、試料Ｈ（実施例８）では、応答速度が遅く、かつ、温度の変化によって応答速度が大きく変化するのは、試料Ｈ（実施例８）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいことに起因するものと考えられる。
【００７７】
［その他の実施の形態］
なお、上記形態ではいずれもアクティブマトリクス型の液晶パネルを例に説明したが、パッシブマトリクス型の液晶パネルに本発明を適用してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明では、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルにおいて温度が高いほどコントラスト特性が向上するので、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、光源からの光照射などを利用して液晶パネルを加熱装置によって加熱する。従って、本発明によれば、投射型表示装置などにおいてコントラスト比の高い表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した液晶パネルを対向基板の側からみた平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶パネルの断面図である。
【図３】本発明を適用した液晶パネルに用いたアクティブマトリクス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構造を示すパネル端部の断面図である。
【図４】液晶パネルの構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】液晶パネルの画素領域の一部を抜き出して示す平面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図５におけるＡ−Ａ′線におけるアクティブマトリクス基板の断面図、および反射型の液晶パネルに適した画素電極の構成を示す断面図である。
【図７】本発明を適用した反射型の液晶パネルを用いたフィールドシーケンシャル方式の投射型表示装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る各液晶パネルにおける温度とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る各液晶パネルにおける温度と応答速度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る各液晶パネルにおける温度とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る各液晶パネルにおける温度と応答速度との関係を示すグラフである。
【図１２】従来のカラーフィルタ型の液晶パネルの断面図である。
【図１３】従来の反射型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
３ アクティブマトリクス基板
４ 対向基板
８ 画素電極
１０ 画素スイッチング用のＴＦＴ
３０、３１ 基板
３２ 対向電極
３９ 液晶
９０ データ線
９１ 走査線
１１０ 光源（加熱装置）
１９０ 冷却装置
２０００ 投射型表示装置（液晶装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の基板間に液晶が封入された液晶パネルを用いた液晶装置に関するものである。さらに詳しくは、所定の配向処理が施された一対の基板間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モードの液晶パネルにおける表示品位の向上技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置に用いる液晶パネルでは、図１２に模式的に示すように、画素電極８、配向膜４６、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）１０などが形成されたアクティブマトリクス基板３と、遮光膜６、対向電極３２および配向膜４９が形成された対向基板４と、これらの基板間に封入、挟持されている液晶３９とから概略構成されている。アクティブマトリクス基板３と対向基板４とはギャップ材含有のシール材５９によって所定の間隙（基板間の間隔）を介して貼り合わされ、この間隙内に液晶３９が封入されている。ここで、液晶パネル１′を反射型として構成する場合には、画素電極８としてアルミニウム電極などといった反射性の電極が用いられる。また、画素電極８として透明な電極を形成した場合でも、液晶パネル１′の一方の面側に反射シートなどを重ねれば、反射型として構成できる。
【０００３】
このように構成した液晶パネル１′において、配向膜４６、４９は、ポリイミド膜などの有機薄膜に対して所定方向のラビング処理、あるいは斜め蒸着などを行うことによって形成されたものであり、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間に液晶３９を封入したときに、液晶３９の配向状態を規定する。このラビング処理において、液晶パネル１′をＴＮモードで構成する場合には、アクティブマトリクス基板３に対するラビング方向、および対向基板４に対するラビング方向は、互いに直角をなすように設定される。このため、液晶３９は、電場がかかっていない状態では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４の表面近傍において配向膜４６、４９からの配向規制力を受け、基板間で９０°の角度をもって捩じれ配向する。このような捩じれ配向は、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間に電場をかけることによって解放される。従って、画素電極８と対向電極３２との間に電場を印加するか否かによって、液晶３９の配向状態を制御することができる。それ故、反射型の液晶パネル１′であれば、光源（図示せず。）からの光は、入射側に配置された偏光板（図示せず。）によって所定の直線偏光光に揃えられた後、対向基板４の側から液晶３９の層に入射し、ある領域を透過する直線偏光光は、入射した状態から透過偏光軸が液晶３９によって捩じられながらアクティブマトリクス基板３の側で反射されて再び、対向基板４から出射される一方、他の領域を通過した直線偏光光は、入射した状態から透過偏光軸が液晶３９によって捩じられることなくアクティブマトリクス基板３の側で反射されて再び対向基板４から出射される。このため、入射側の偏光板を再び透過するのは、液晶３９によって透過偏光軸が捩じられることがなかった方の光だけであるので、これらの偏光状態を画素毎に制御することにより所定の情報を表示することができる。
【０００４】
このように構成した液晶パネル１′を用いてカラー画像を表示する場合に、従来は、対向基板４には、各画素電極８に対向するように赤、緑、青のカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂが形成される。
【０００５】
また、反射型の液晶パネル１′をライトバルブとして用いてカラー画像を投射表示する投射型表示装置は、図１３に示すように構成される。この投射型表示装置においては、以下に説明するように、３枚の液晶パネル１′はそれぞれ、ＲＧＢ用のライトバルブとして使用されているので、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された光が入射し、光変調させた光を出射する。従って、ここに使用する液晶パネル１′にはカラーフィルタが形成されていない。また、この投射型表示装置では、偏光板に代えて偏光ビームスプリッタが用いられている。
【０００６】
図１３において、投射型表示装置２１００では、システム光軸Ｌに沿って、光源１１０、インテグレータレンズ１２０、偏光変換素子１３０を備える偏光照明装置１４０と、偏光照明装置１４０から出射された偏光光束をＳ偏光光束反射面２０１により反射させる偏光ビームスプリッタ２００と、偏光ビームスプリッタ２００のＳ偏光反射面２０１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー４１２と、分離された青色光(Ｂ)を青色光を変調する反射型のライトバルブ１Ｂと、青色光が分離された後の光束のうち赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー４１３と、分離された赤色光（Ｒ）を変調する反射型のライトバルブ１Ｒと、ダイクロイックミラー４１３を透過する残りの緑色光（Ｇ）を変調する反射型のライトバルブ１Ｇと、３つのライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにて変調された光をダイクロイックミラー４１２、４１３、偏光ビームスプリッタ２００にて合成し、この合成光をスクリーン６００に投射する投射レンズからなる拡大投射光学系５００′とから構成されている。上記３つの反射型のライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、それぞれ前述の液晶パネル１′が用いられ、偏光ビームスプリッタ２００は、これらのライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから出射されてくる光のうち、液晶によって透過偏光軸が捩じられてＰ偏光光となった光のみを透過させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成した液晶パネル１′において、図１２に示すようなカラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを用いた場合には、カラーフィルタ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを光が通過する段階で透過率がかなり低下するため、明るい表示が強く求められる投射型表示装置には不適であるという問題点がある。
【０００８】
また、図１３に示すように、従来の液晶パネル１′をライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとして用いた投射型表示装置２１００では、３枚の液晶パネル１′（ライトバルブ１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）が必要であるため、投射型表示装置２１００を小型化できないという問題点がある。
【０００９】
ここに、本願発明者は、電界制御複屈折モードの液晶パネルを用いることによって、カラーフィルタを形成しない液晶パネル、１枚でカラー表示を行うことを提案するものである。しかしながら、電界制御複屈折モードの液晶パネルを投射型表示装置に用いた場合には、周囲の温度変化によって表示の品位が変化するという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、電界制御複屈折モードの液晶パネルを用いた場合に表示の品位が変動する原因を追求すべく各種の検討を行い、その検討により得られた知見に基づいて、液晶パネルの駆動状態と液晶材料の物性とを適合させることにより、表示の品位を高めることのできる液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、平行配向処理が施された一対の基板間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モード（ＥＣＤモード／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）の液晶パネルと、前記液晶の相転移点（Ｃｌｅａｒｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ／ＮＩ点）よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶パネルを加熱する加熱装置とを有し、前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性が２．５から１０までの範囲にあり、前記基板間の間隔は、０．７μｍから１．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明に係る別の液晶表示装置は、平行配向処理が施された第一の基板と垂直配向処理が施された第二の基板との間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モード（ＯＣＢ／Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ ｍｏｄｅ）の液晶パネルと、前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶を加熱する加熱装置とを有し、前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性の絶対値が２．５から１０までの範囲にあり、前記基板間の間隔は、１．２μｍから２．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
本願発明者は、繰り返し行った実験によって、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルでは、パネル温度が変化するとコントラスト比が変化するので、表示の品位が変化するという知見を得た。また、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルでは、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にあるという知見も得た。そこで、本発明では、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、相転移点よりも約３０℃低い温度以上にまで液晶パネルを加熱装置によって加熱する。従って、本発明によれば、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度が相転移点を越えると、液晶パネルとして機能しなくなるので、その上限温度は相転移点とする。
【００１３】
また、本願発明者は、繰り返し行った実験によって、電界制御複屈折モードの液晶パネルを投射型表示装置などに用いたときに、パネル温度が変化すると、液晶パネルの応答性が変化し、表示の品位が変動するという知見を得た。但し、パネル温度が液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度範囲内では、パネル温度が変化しても、液晶パネルの応答性があまり変化しないという知見を得た。従って、本発明において、前記加熱装置は、前記液晶パネルが前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように加熱することが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記加熱装置は、たとえば、前記液晶パネルに光を照射するとともに該光の照射によって当該液晶パネルを加熱する光源を利用することができる。
【００１５】
このような液晶パネルは、たとえば投射型表示装置に用いることができる。この場合には、前記光源から出射された光を前記液晶パネルによって変調した後、この光を拡大投射光学系によって、スクリーンなどの投射面に向けて拡大投射する。
【００１６】
このような投射型表示装置では、光源からかなり強い光が出射されることが多いので、液晶パネルに対して冷却装置を付加することによって、前記光源から照射された光によって加熱された前記液晶パネルの温度を前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度に保持することが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記一対の基板がいずれも平行配向処理が施されている場合には、前記液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲にあるものを用い、前記基板間の間隔ｄを０．７μｍから１．５μｍまでの範囲とすることが好ましい。また、本発明において、前記一対の基板がそれぞれ垂直配向処理および平行配向処理が施されている場合には、前記液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεの絶対値が２．５から１０までの範囲にあるものを用い、かつ、前記基板間の間隔ｄを１．２μｍから２．５μｍまでの範囲とすることが好ましい。
【００１８】
本願明細書において、屈折率異方性Δｎとは、結晶の光軸に対して平行方向の屈折率から垂直方向の屈折率を引いた値のことをいい、屈折率が方向によって異なる度合いのことをいう。また、誘電率異方性Δεとは、結晶分子の配列方向に平行方向の誘電率から垂直方向の誘電率を引いた値のことをいい、誘電率が方向によって異なる度合いのことをいう。
【００１９】
本願発明者は、繰り返し行った実験から得た知見に基づいて、上記のように、液晶パネルの応答性が高い条件に、基板間の間隔ｄおよび液晶材料の物性（屈折率異方性Δｎ、粘度、誘電率異方性Δε）を規定する。このように構成すると、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルにおいて、応答速度の高い表示を行うことができる。それ故、フィールドシーケンシャル方式によるフルカラー表示に対応可能な液晶パネルを実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本形態に係る液晶パネルは、基本的な構成が従来の液晶パネルと同一なので、共通する機能を有する部分には同一の符号を付して説明する。
【００２１】
［液晶表示パネルの全体構成］
図１は、本形態に係る反射型の液晶パネルを対向基板の側からみた平面図である。図２は、図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶パネルの断面図である。図３は、本形態の液晶パネルに用いたアクティブマトリクス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構造を示すパネル端部の断面図である。
【００２２】
図１、図２および図３に示すように、投射型液晶表示装置などに用いられる液晶パネル１は、石英ガラスや耐熱ガラスなどの基板３０の表面に画素電極８がマトリクス状に形成されたアクティブマトリクス基板３と、同じく石英ガラスや耐熱ガラスなどの基板３１の表面に対向電極３２が形成された対向基板４と、これらの基板間に封入、挟持されている液晶３９とから概略構成されている。
【００２３】
本形態では、液晶パネル１を反射型として構成することを目的に、画素電極８としては、アルミニウム電極などといった反射性を有する電極を形成する。ここで、画素電極８としてアルミニウム電極に代えてＩＴＯなどによって透明電極を形成した場合でも、液晶パネル１の一方の面側に反射シートなどを重ねれば、反射型として構成できる。
【００２４】
アクティブマトリクス基板３と対向基板４とは、対向基板４の外周縁に沿って形成されたギャップ材含有のシール材５９によって所定の間隙（基板間の間隔ｄ／図３参照）を介して貼り合わされている。また、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間には、ギャップ材含有のシール材５９によって液晶封入領域４０が区画形成され、この液晶封入領域４０内に液晶３９が封入されている。
【００２５】
対向基板４はアクティブマトリクス基板３よりも小さく、アクティブマトリクス基板３の周辺部分は、対向基板４の外周縁よりはみ出た状態に貼り合わされる。従って、アクティブマトリクス基板３の駆動回路（走査線駆動回路７０やデータ線駆動回路６０）や入出力端子４５は対向基板４から露出した状態にある。ここで、シール材５９は部分的に途切れているので、この途切れ部分によって、液晶注入口２４１が構成されている。このため、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とを貼り合わせた後、シール材５９の内側領域を減圧状態にすれば、液晶注入口２４１から液晶３９を減圧注入でき、液晶３９を封入した後、液晶注入口２４１を封止剤２４２で塞げばよい。なお、アクティブマトリクス基板３には、シール材５９の形成領域の内側において、画面表示領域７を見切りするための遮光膜５５が形成されている。また、対向基板４には、アクティブマトリクス基板３の各画素電極８の境界領域に対応する領域に遮光膜６が形成されている。
【００２６】
本形態の液晶パネル１は、カラー表示用であるが、液晶を電界制御複屈折モード用に配向させているので、カラーフィルタが形成されておらず、後述するように、ＥＣＤモードで用いる。
【００２７】
このように構成した液晶パネル１において、アクティブマトリクス基板３では、データ線（図示せず。）およびＴＦＴ１０を介して画素電極８に印加した画像信号によって、画素電極８と対向電極３２との間において液晶３９の配向状態を画素毎に制御し、画像信号に対応した所定の画像を表示する。従って、アクティブマトリクス基板３では、データ線およびＴＦＴ１０を介して画素電極８に画像信号を供給するとともに、対向電極３２にも所定の電位を印加する必要がある。
【００２８】
そこで、液晶パネル１では、アクティブマトリクス基板３の表面のうち、対向基板４の各コーナー部に対向する部分には、データ線などの形成プロセスを援用してアルミニウム膜からなる上下導通用の第１の電極４７が形成されている。一方、対向基板４の各コーナー部には、対向電極４の形成プロセスを援用してＩＴＯ膜からなる上下導通用の第２の電極４８が形成されている。さらに、これらの上下導通用の第１の電極４７と第２の電極４８とは、エポキシ樹脂系の接着剤成分に銀粉や金めっきファイバーなどの導電粒子が配合された導通材５６によって電気的に導通している。それ故、液晶パネル１では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のそれぞれにフレキシブル配線基板などを接続しなくても、アクティブマトリクス基板３のみにフレキシブル配線基板９９を接続するだけで、アクティブマトリクス基板３および対向基板４の双方に所定の信号を入力することができる。
【００２９】
［アクティブマトリクス基板の構成］
図４は、液晶パネル１の構成を模式的に示すブロック図、図５は、この液晶パネル１における画素領域の一部を抜き出して示す平面図、図６（Ａ）は、図５におけるＡ−Ａ′線におけるアクティブマトリクス基板の断面図である。
【００３０】
図４に示すように、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板３上には、データ線９０および走査線９１に接続する画素スイッチング用のＴＦＴ１０と、このＴＦＴ１０を介してデータ線９０から画像信号が入力される液晶セル９４が存在する。データ線９０に対しては、シフトレジスタ８４、レベルシフタ８５、ビデオライン８７、アナログスイッチ８６を備えるデータ線駆動回路６０が形成されている。走査線９１に対しては、シフトレジスタ８８およびレベルシフタ８９を備える走査線駆動回路７０が形成されている。
【００３１】
画素領域には、容量線９２との間に保持容量４０（容量素子）が形成され、この保持容量４０は、液晶セル９４での電荷の保持特性を高める機能を有している。なお、保持容量４０は前段の走査線９１との間に形成されることもある。
【００３２】
ここで、走査線９１に供給される走査信号の遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路７０は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路６０を画面表示領域７の辺に沿って両側に配列しても良い。例えば奇数列のデータ線は画面表示領域７の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、 偶数列のデータ線は画面表示領域７の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしても良い。このようにデータ線を櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路６０の形成面積を拡張することが出来るため、複雑な回路を構成することが可能となる。また、アクティブマトリクス基板３において、データ線駆動回路６０と対向する辺の側では、遮光膜５５（図１を参照）の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。なお、データ線駆動回路６０および走査線駆動回路７０をアクティブマトリクス基板３の上に形成する代わりに、たとえば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（テープ オートメイテッド、ボンディング）基板をアクティブマトリクス基板３の周辺部に形成された端子群に対して異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
【００３３】
いずれの場合でも、図５に一部の画素領域を抜き出して示すように、マトリクス状に複数の画素電極８が形成されており、画素電極８の縦横の境界に沿って、データ線９０、走査線９１および容量線９２が形成されている。データ線９０は、コンタクトホールを介してポリシリコン膜からなる半導体層のうち、ソース領域１６に電気的に接続され、画素電極８は、コンタクトホールを介してドレイン領域１７に電気的に接続している。また、チャネル形成領域１５に対向するように走査線９１が延びている。なお、保持容量４０は、画素スイッチング用のＴＦＴ１０を形成するためのシリコン膜１０ａ（半導体膜／図５に斜線を付した領域）の延設部分に相当するシリコン膜４０ａ（半導体膜／図５に斜線を付した領域）を導電化したものを下電極４１とし、この下電極４１に対して容量線９２が上電極として重なった構造になっている。
【００３４】
このように構成した画素領域のＡ−Ａ′線における断面は、図６（Ａ）に示すように表される。まず、アクティブマトリクス基板３の基板３０の表面に絶縁性の下地保護膜３０１が形成され、この下地保護膜３０１の表面には、島状のシリコン膜１０ａ、４０ａが形成されている。また、シリコン膜１０ａの表面にはゲート絶縁膜１３が形成され、このゲート絶縁膜１３の表面に走査線９１がゲート電極として通っている。シリコン膜１０ａのうち、走査線９１に対してゲート絶縁膜１３を介して対峙する領域がチャネル形成領域１５になっている。このチャネル形成領域１５に対して一方側には、低濃度ソース領域１６１および高濃度ソース領域１６２を備えるソース領域１６が形成され、他方側には低濃度ドレイン領域１７１および高濃度ドレイン領域１７２を備えるドレイン領域１７が形成されている。このように構成された画素スイッチング用のＴＦＴ１０の表面側には、第１層間絶縁膜１８および第２層間絶縁膜１９が形成され、第１層間絶縁膜１８の表面に形成されたデータ線９０は、第１層間絶縁膜１８に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１６２に電気的に接続している。また、画素電極８は、第１層間絶縁膜１８および第２層間絶縁膜１９に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１６２に電気的に接続している。また、高濃度ドレイン領域１７２から延設されたシリコン膜４０ａには低濃度領域からなる下電極４１が形成され、この下電極４１に対しては、ゲート絶縁膜１３と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して容量線９２が対向している。このようにして保持容量４０が形成されている。
【００３５】
なお、反射型の液晶パネル１では、図６（Ｂ）に示すように、アルミニウム膜などといった反射性を有する画素電極８をＴＦＴ１０の形成領域を覆うまで拡張して形成すれば、反射面積を拡張できるので、表示の高精彩化を図ることができる。
【００３６】
ここで、ＴＦＴ１０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１６１および低濃度ドレイン領域１７１に相当する領域に不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を有していてもよい。また、ＴＦＴ１０は、走査線９１をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソースおよびドレイン領域を形成したセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。なお、本形態では、ＴＦＴ１０のゲート電極（走査線９１）をソース−ドレイン領域の間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）或いはトリプルゲート以上でＴＦＴ１０を構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域の接合部でのリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することが出来る。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることが出来る。
【００３７】
［液晶パネル１の製造方法］
このように構成した液晶パネル１を製造するには、基板３１の表面に対向電極３２および遮光膜６を順次形成した後、遮光膜６および対向電極３２の表面にポリイミド樹脂４９を薄く塗布する。次に、ポリイミド樹脂４７を１５０℃から２００℃位の温度で熱硬化させる。このようにして対向基板４の側にポリイミド樹脂４９の層を形成した後、ラビング処理を行う。一方、アクティブマトリクス基板３を形成するには、基板３０の表面にＴＦＴ１０および画素電極８を順次形成した後、画素電極８の表面にもポリイミド樹脂４６の層を形成し、しかる後にラビング処理を行う。なお、このような方法で形成する代わりに、斜め蒸着法によって配向膜４６、４９を形成する場合もある。
【００３８】
次に、アクティブマトリクス基板３の表面にギャップ材含有の未硬化のシール材５９をディスペンサから吐出しながら塗布する。また、アクティブマトリクス基板３の表面のうち、シール材５９の塗布領域よりやや外周側には、上下導通用の未硬化の導通材５６を打点式のディスペンサから吐出しながら塗布する。本形態では、導通材５６として、光硬化性を有するエポキシ樹脂系の接着剤成分などに約４．５μｍ径、あるいは約３．３μｍ径の銀粉や金めっきファイバーなどの導電粒子が配合されたものを用いる。また、ギャップ材含有のシール材５９として、導通材５６と同様、光硬化性を有するエポキシ樹脂系の接着剤成分、たとえばスリーボンド社製の商品名３０２５などに約２μｍ〜約１０μｍの無機あるいは有機質のファイバ若しくは球からなるギャップ材が５％程度配合されたものを用いる。
【００３９】
次に、アクティブマトリクス基板３に形成されている上下導通用の第１の電極４７に対して対向基板４に形成されている上下導通用の第２の電極４８が対向するように、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とを位置合わせした後、アクティブマトリクス基板３に向けて対向基板４を押圧しながら、対向基板４の側から紫外線を照射し、導通材５６およびシール材５９を硬化させる。その結果、対向基板４とアクティブマトリクス基板３とは所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、アクティブマトリクス基板３に形成されている上下導通用の第１の電極４７と、対向基板４に形成されている上下導通用の第２の電極４８とが導通材５６を介して電気的に接続する。
【００４０】
しかる後に、シール材５９で区画された液晶封入領域４０に対して液晶注入口２４１から液晶３９を減圧注入した後、液晶注入口２４１を封止剤２４２で塞ぐ。
【００４１】
［反射型液晶パネルの投射型表示装置への適用例］
このように構成した反射型の液晶パネル１において、本形態では、後述するように、液晶の物性値を最適化することにより、１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃという高い応答性を有する電界制御複屈折モード（ＥＣＤモード）の液晶パネル１とすることができるので、フィールドシーケンシャル方式を採用できる。それ故、ライトバルブとして１枚の液晶パネル１を用いるだけで、図７に示すように、フルカラー表示可能な投射型表示装置を構成することができる。図７は、この投射型表示装置の概略構成図である。
【００４２】
すなわち、本形態では、システム光軸Ｌに沿って、光源１１０、集光レンズ１１１、回転式カラーフィルタ１１２、導光レンズ１１２を備える偏光照明装置１４０と、偏光照明装置１４０から出射された偏光光束をＳ偏光光束反射面２０１により液晶パネル１（液晶ライトバルブ）の方に反射させる広波長域の偏光ビームスプリッタ２００と、液晶パネル１で反射されて偏光ビームスプリッタ２００を透過してきた光を拡大投射する投射レンズを備える拡大投射光学系５００とを配置することにより、フィールドシーケンシャル方式の投射型表示装置２０００を構成でき、スクリーン６００（投射面）上にフルカラー画像を観ることができる。
【００４３】
すなわち、この投射型表示装置２０００では、回転式カラーフィルタ１１２によって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を時間的に分割しながら液晶パネル１に入射させるとともに、この液晶パネル１によって形成された各色の像を人間の目で混色させてフルカラーを出す。それには、液晶パネル１を１２０Ｈｚで駆動するとして、液晶パネル１に入射する光を１／１２０の１／３秒（約２．８ｍｓｅｃ）毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に切り換えるので、液晶を２．８ｍｓｅｃの中でオン、オフする必要がある。このような駆動方式は、従来のＴＮ式の液晶パネルでは、応答速度が３０ｍｓｅｃ〜４０ｍｓｅｃと遅いので、不可能である。しかるに、本形態では、後述するように、ＥＣＢ方式でセル条件や液晶物性値を最適化するので、応答速度が１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃの液晶パネル１を実現でき、このような液晶パネル１であれば、フィールドシーケンシャル方式を採用することにより、１枚のパネルでフルカラー表示を行うことができる。
【００４４】
たとえば、本形態の投射型表示装置１では、光源１１０から強い光が出射されるので、この光によって液晶パネル１が所定の温度まで加熱されるように構成することにより、液晶の物性値が最適な条件下で液晶パネル１を駆動できる。すなわち、本形態では、この光源１１０を、液晶パネル１を最適な条件下で駆動するための加熱装置として利用する。
【００４５】
また、投射型表示装置１では、光源１１０からかなり強い光が出射されるので、この光を受けて液晶パネル１が、過度に加熱される場合がある。このような場合には、液晶パネル１に対して冷却装置１９０を設ける。この冷却装置１９０としては、液晶パネル１に対する冷却専用のものであってもよいし、投射型表示装置１内において、外気を導入して光源１１０などを冷却するための冷却装置によって外気を液晶パネル１に向けて供給する構成であってもよい。
【００４６】
［実施の形態１］
このような電子機器の一例である投射型表示装置２０００に用いる液晶パネル１を電界制御複屈折モード（ｐ−ＥＣＤモード／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）として構成するために、本形態では、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のいずれにも、平行配向処理を施した配向膜４６、４９を形成する。従って、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間において、液晶３９は、液晶分子が両方の基板面に対して平行、かつ、同一方位に向くホモジニアス配列をとる。ここで、液晶としては、誘電率異方性Δεが正のネマティック液晶を用いる。
【００４７】
また、本形態では、表１に実施例１、２、３、４の構成を示すように、液晶パネル１の構造（基板間の間隔ｄ）、および液晶材料を変えてその特性を検討し、液晶パネル１を最適な条件で駆動するための構成を設定する。
【００４８】
【表１】
すなわち、表１に示すように、実施例１に相当する試料Ａでは、基板間の間隔ｄを１．０３８μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．０、Ｎ−Ｉ点（相転移点）が９１℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３３２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３８である。
【００５０】
実施例２に相当する試料Ｂでは、基板間の間隔ｄを１．０４１μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．６、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３１のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３７である。
【００５１】
実施例３に相当する試料Ｃでは、基板間の間隔ｄを１．２４４μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが１．８、Ｎ−Ｉ点が８６℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１０７２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３３である。
【００５２】
実施例４に相当する試料Ｄでは、基板間の間隔ｄを１．６６μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが２．５未満、Ｎ−Ｉ点が９２℃、粘度が１６ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．０８１２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．１３５である。
【００５３】
なお、本形態、および後述する形態において用いた液晶は、トラン系液晶、シアノ系液晶、フッ素系液晶などを適宜、その種類や配合比を変えることにより物性値を変えたものである。
【００５４】
これらの試料Ａ〜Ｄ（液晶パネル１）についてコントラスト特性を調査した。その調査結果を図８に示す。図８に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００５５】
図８において、実線ＬＡ１、ＬＢ１、ＬＣ１、ＬＤ１はそれぞれ、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）における温度とコントラスト比との関係を示す。
【００５６】
この図に示すように、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）のいずれにおいても、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、Ｎ−Ｉ点（相転移点）よりも約３０℃低い温度以上にまで、光源から１１０の光照射によって液晶パネル１を加熱するように構成する。従って、本形態によれば、投射型表示装置２０００において、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度がＮ−Ｉ点（相転移点）を越えると、液晶パネル１として機能しなくなるので、必要に応じて、図７に示す冷却装置１９０によって液晶パネル１を冷却し、その上限温度はＮ−Ｉ点（相転移点）とする。
【００５７】
次に、表１に示す各試料Ａ〜Ｄ（液晶パネル１）について、表示の応答性を調査した。この応答性の評価は、液晶パネル１に７Ｖの矩形波を２０ｍｓｅｃ．印加して、液晶パネル１から出射されてくる光をフォトマルチプライヤおよびストレージスコープを用いて検出し、反射率が０％から９０％に変化するのに要した時間を計測した。その結果を図９に示す。図９に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００５８】
図９において、実線ＬＡ２、ＬＢ２、ＬＣ２、ＬＤ２はそれぞれ、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）における温度と応答速度との関係を示す。
【００５９】
この図に示すように、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）のいずれにおいても、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲では、温度が変化しても応答速度がほとんど変化しない傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、光源１１０からの光照射、さらには冷却装置１９０を利用して、液晶１を、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲で駆動する。
【００６０】
また、図９に示す結果において、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）は、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）と比較して、応答速度が速いとともに、温度が３０℃から８０℃までの範囲内で変化しても応答速度が変化しない。従って、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）は、投射型表示装置２０００のように、光源１１０から強い光が照射されるタイプの表示装置に使用するのに特に適している。すなわち、本形態の投射型表示装置２０００では、光源１１０の点燈開始時には常温の３０℃であった液晶パネル１が、定常状態になると光源１１０からの光照射によって７０℃〜８０℃位にまで達するが、このような条件下でも、実施例１、２に係る液晶パネル１では、応答速度があまり変動しないので、表示開始当初から品位の安定した表示を行うことができる。
【００６１】
また、本形態の液晶パネル１に関して本願発明者が基板間の間隔ｄおよび液晶材料を変えて繰り返し行った実験結果によれば、液晶をホモジニアス配列させた反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネル１では、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲のものを用い、かつ、基板間の間隔ｄを０．７μｍから１．５μｍまでの範囲に設定すれば、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）のように、応答速度が速くて、かつ、３０℃から８０℃までの温度範囲内で応答速度が変化しないという知見が得られた。従って、図９に示す結果において、試料Ａ（実施例１）、試料Ｂ（実施例２）に比較して、試料Ｃ（実施例３）、試料Ｄ（実施例４）では、応答速度が遅く、かつ、温度の変化によって応答速度が大きく変化するのは、試料Ｃ（実施例３）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいことに起因し、試料Ｄ（実施例４）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいこと、および粘度が大きいことに起因するものと考えられる。
【００６２】
［実施の形態２］
本形態では、液晶パネル１を電界制御複屈折モード（Ｒ−ＯＣＢ／Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ ｍｏｄｅ）として構成することを目的に、アクティブマトリクス基板３および対向基板４のうちの一方には平行配向処理を施した配向膜４６（または配向膜４９）を形成し、他方には垂直配向処理を施した配向膜４９（または配向膜４６）を形成する。従って、アクティブマトリクス基板３と対向基板４との間において、液晶３９は、液晶分子が一方の基板面に対して平行に配列し、他方の基板に対して垂直に配向して、全体の分子配列が両基板間で９０°曲がっているハイブリッド分子配列をとる。ここで、液晶としては、誘電率異方性Δεが正、負のいずれのネマティック液晶を用いてもよい。
【００６３】
また、本形態では、表２に実施例５、６、７、８の構成を示すように、液晶パネル１の構造（基板間の間隔ｄ）、および液晶材料を変えてその特性を検討し、液晶パネル１を最適な条件で駆動するための構成を設定する。
【００６４】
【表２】
すなわち、表２に示すように、実施例５に相当する試料Ｅでは、基板間の間隔ｄを２．１２μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．０、Ｎ−Ｉ点が９１℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３３２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．２８２である。
【００６６】
実施例６に相当する試料Ｆでは、基板間の間隔ｄを２．１９μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが３．６、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１３１のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．２８７である。
【００６７】
実施例７に相当する試料Ｇでは、基板間の間隔ｄを１．９４μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが５．０、Ｎ−Ｉ点が８０．９℃、粘度が１０．２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１６５のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．３２０である。
【００６８】
実施例８に相当する試料Ｈでは、基板間の間隔ｄを２．９１μｍに設定し、液晶として、誘電率異方性Δεが１．８、Ｎ−Ｉ点が８６℃、粘度が１２ｃｐｓ、屈折率異方性Δｎが０．１０７２のものを用いる。この液晶パネル１におけるリターデーションΔｎｄは、０．３１２である。
【００６９】
これらの試料Ｅ〜Ｈ（液晶パネル１）についてコントラスト特性を調査した。その調査結果を図１０に示す。図１０に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００７０】
図１０において、実線ＬＥ１、ＬＦ１、ＬＧ１、ＬＨ１はそれぞれ、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）における温度とコントラスト比との関係を示す。
【００７１】
この図に示すように、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）のいずれにおいても、パネル温度が高い程、コントラスト特性が向上する傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、すなわち、Ｎ−Ｉ点（相転移点）よりも約３０℃低い温度以上にまで、光源から１１０の光照射によって液晶パネル１を加熱するように構成する。従って、本形態によれば、投射型表示装置２０００において、コントラスト比の高い表示を行うことができる。但し、パネル温度がＮ−Ｉ点（相転移点）を越えると、液晶パネル１として機能しなくなるので、必要に応じて、図７に示す冷却装置１９０によって液晶パネル１を冷却し、その上限温度はＮ−Ｉ点（相転移点）とする。
【００７２】
次に、表２に示す各試料Ｅ〜Ｈ（液晶パネル１）について、表示の応答性を調査した。この応答性の評価は、液晶パネル１に７Ｖの矩形波を２０ｍｓｅｃ．印加して、液晶パネル１から出射されてくる光をフォトマルチプライヤおよびストレージスコープを用いて検出し、反射率が０％から９０％に変化するのに要した時間を計測した。その結果を図１１に示す。図１１に（）内に示す数字は、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）である。
【００７３】
図１１において、実線ＬＥ２、ＬＦ２、ＬＧ２、ＬＨ２はそれぞれ、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）における温度と応答速度との関係を示す。
【００７４】
この図に示すように、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）、試料Ｈ（実施例８）のいずれにおいても、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲では、温度が変化しても応答速度がほとんど変化しない傾向にある。従って、本形態では、図７に示す投射型表示装置２０００において、光源１１０からの光照射、さらには冷却装置１９０を利用して、液晶１を、液晶のＮ−Ｉ点（相転移点）に対して２０℃から３０℃、低い温度範囲で駆動する。
【００７５】
また、図１１に示す結果において、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）は、試料Ｈ（実施例８）と比較して、応答速度が速いとともに、温度が３０℃から８０℃までの範囲内で変化しても応答速度が変化しない。従って、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）は、投射型表示装置２０００のように、光源１１０から強い光が照射されるタイプの表示装置に使用するのに特に適している。すなわち、投射型表示装置２０００では、光源１１０の点燈開始時には常温の３０℃であった液晶パネル１が、定常状態になると光源１１０からの光照射によって８０℃位にまで達するが、このような条件下でも、実施例５、６、７に係る液晶パネル１では、応答速度があまり変動しないので、表示開始当初から品位の安定した表示を行うことができる。
【００７６】
また、本形態の液晶パネル１に関して本願発明者が基板間の間隔ｄおよび液晶材料を変えて繰り返し行った実験結果によれば、液晶をハイブリッド配列させた反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネル１では、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１から０．１８までの範囲、粘度が１５ｃｐｓ以下、誘電率異方性Δεが２．５から１０までの範囲のものを用い、かつ、基板間の間隔ｄを１．２μｍから２．５μｍまでの範囲に設定すれば、試料Ｅ（実施例３）、試料Ｆ（実施例４）、試料Ｇ（実施例５）のように、応答速度が速くて、かつ、３０℃から８０℃までの温度範囲内で応答速度が変化しないという知見が得られた。従って、図１１に示す結果において、試料Ｅ（実施例５）、試料Ｆ（実施例６）、試料Ｇ（実施例７）に比較して、試料Ｈ（実施例８）では、応答速度が遅く、かつ、温度の変化によって応答速度が大きく変化するのは、試料Ｈ（実施例８）においては、液晶の誘電率異方性Δεが小さいことに起因するものと考えられる。
【００７７】
［その他の実施の形態］
なお、上記形態ではいずれもアクティブマトリクス型の液晶パネルを例に説明したが、パッシブマトリクス型の液晶パネルに本発明を適用してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明では、反射型の電界制御複屈折モードの液晶パネルにおいて温度が高いほどコントラスト特性が向上するので、コントラスト特性が常温と比較して明らかに向上する温度まで、光源からの光照射などを利用して液晶パネルを加熱装置によって加熱する。従って、本発明によれば、投射型表示装置などにおいてコントラスト比の高い表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した液晶パネルを対向基板の側からみた平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ′線で切断したときの液晶パネルの断面図である。
【図３】本発明を適用した液晶パネルに用いたアクティブマトリクス基板、対向基板およびこれらの基板の貼り合わせ構造を示すパネル端部の断面図である。
【図４】液晶パネルの構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】液晶パネルの画素領域の一部を抜き出して示す平面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図５におけるＡ−Ａ′線におけるアクティブマトリクス基板の断面図、および反射型の液晶パネルに適した画素電極の構成を示す断面図である。
【図７】本発明を適用した反射型の液晶パネルを用いたフィールドシーケンシャル方式の投射型表示装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る各液晶パネルにおける温度とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る各液晶パネルにおける温度と応答速度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る各液晶パネルにおける温度とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る各液晶パネルにおける温度と応答速度との関係を示すグラフである。
【図１２】従来のカラーフィルタ型の液晶パネルの断面図である。
【図１３】従来の反射型の液晶パネルを用いた投射型表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
３ アクティブマトリクス基板
４ 対向基板
８ 画素電極
１０ 画素スイッチング用のＴＦＴ
３０、３１ 基板
３２ 対向電極
３９ 液晶
９０ データ線
９１ 走査線
１１０ 光源（加熱装置）
１９０ 冷却装置
２０００ 投射型表示装置（液晶装置）
Claims (7)
- 平行配向処理が施された一対の基板間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モードの液晶パネルと、
前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶を加熱する加熱装置とを有し、
前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性が２．５から１０までの範囲にあり、
前記基板間の間隔は、０．７μｍから１．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする液晶装置。 - 平行配向処理が施された第一の基板と垂直配向処理が施された第二の基板との間にネマティック液晶が封入された電界制御複屈折モードの液晶パネルと、
前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度になるように前記液晶を加熱する加熱装置とを有し、
前記ネマティック液晶は、屈折率異方性が０．１から０．１８までの範囲にあり、粘度が１５ｃｐｓ以下であり、誘電率異方性の絶対値が２．５から１０までの範囲にあり、
前記基板間の間隔は、１．２μｍから２．５μｍまでの範囲にあることを特徴とする液晶装置。 - 前記加熱装置は、前記液晶パネルに光を照射するとともに該光の照射によって当該液晶パネルを加熱する光源であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
- 請求項３において、前記光源から出射された光を前記液晶パネルによって変調した光を投射面に向けて拡大投射する拡大投射光学系を有することを特徴とする液晶装置。
- 請求項４において、前記光源から照射された光によって加熱された前記液晶の温度を前記液晶の相転移点よりも２０℃から３０℃、低い温度に保持する冷却装置を有することを特徴とする液晶装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶装置を表示装置として用いたことを特徴とする電子機器。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶装置をライトバルブとして配置してなり、所定の光学系が配置されてなることを特徴とする電子機器。
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