JP4029786B2

JP4029786B2 - Liquid crystal display element and liquid crystal display device

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Publication number: JP4029786B2
Application number: JP2003190538A
Authority: JP
Inventors: 俊一橋本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: CN1576959A; CN100345032C; JP2005024923A

Description

【０００１】
本発明は、入射した光を変調して出射する液晶表示素子、並びにそのような液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プロジェクションディスプレイ（プロジェクタ）等の各種表示装置、並びに各種携帯型電子機器及び各種情報処理端末等の表示部には、液晶パネルや液晶セル等と呼ばれる液晶表示素子が利用されている。この液晶表示素子には、大別して透過型と反射型とがあり、透過型液晶表示素子は、背面に配置されたバックライトからの光を変調し透過光として出射する。一方、反射型液晶表示素子は、入射した光を変調し反射光として出射するものであり、近年、プロジェクタの高精細化、小型化及び高輝度化が進むにつれて、高精細化及び小型化が可能であり且つ高い光利用効率が期待できる表示デバイスとして注目され、実際に実用化されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
具体的に、反射型液晶表示素子は、ＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)等の透明な導電材料からなる透明電極が設けられたガラス基板と、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる反射画素電極が設けられた駆動回路基板とが互いに対向配置され且つその端縁部がシール材によって封止されると共に、内部に液晶を封入することで液晶層が形成された構造を有している。また、ガラス基板及び駆動回路基板の対向面には、それぞれ液晶を所定の方向に配向させるための配向膜が設けられている。
【０００４】
この反射型液晶表示素子では、互いに対向する透明電極と反射画素電極との間に電圧を印加することで、液晶層に対して電界が印加される。このとき、液晶層では、電極間の電位差に応じて光学的な特性が変化し、通過する光を変調させる。これにより、反射型液晶表示素子では、光変調による階調表示が可能となっている。
【０００５】
また、最近では、負の誘電異方性を有するネマティック液晶を垂直配向させた垂直配向液晶を用いるデバイスが、コントラストが高く、応答速度が速いため、注目されている。この垂直配向液晶は、駆動電圧がゼロとなるとき、液晶分子が基板に対して略垂直に配向し、いわゆるノーマリブラック表示モードと呼ばれる黒表示を行う。一方、駆動電圧が印加されると、液晶分子が所定の方向にティルトし、そのとき生じる複屈折により光の透過率を変化させる。
【０００６】
また、この垂直配向液晶では、図７及び図８Ａ，８Ｂに示すように、液晶分子２００の傾斜する方向が一様でないと明暗のムラが生じてしまうため、液晶分子２００の長軸を画素電極２０１が形成された駆動回路基板２０２の法線に対して傾けるプレティルト角θを一定の方向Ｘに僅かに与えて垂直配向させる必要がある。このプレティルトを与える方向Ｘ、すなわち液晶分子２００の配向方向は、は、一般的に偏光板等の光学系との組合せにより透過率が最大となるデバイスの略対角方向、すなわち略正方形状の画素電極２０１の略対角方向である略４５゜方向に設定される。また、プレティルト角θがあまり大きいと、垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させたり、Ｖ−Ｔ（駆動電圧−透過率）曲線に影響を与えることなる。したがって、一般的には、プレティルト角θを１゜〜７゜の角度範囲で制御している。
【０００７】
この垂直配向液晶にプレティルトを与える配向膜としては、酸化珪素（ＳｉＯ）等の無機材料を基板に対して斜め方向から蒸着させた斜方蒸着膜や、表面にラビング処理が施されたポリイミド等の高分子膜が用いられる。そして、プレティルトを与える方向及びその角度制御は、前者の斜方蒸着膜の場合には、その斜め蒸着の入射方向及び蒸着角度を制御し、後者の高分子膜の場合、そのラビング方向及びその条件を制御することで行われる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−５７６７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した液晶表示素子では、隣り合う画素電極２０１に対して異なる大きさの電圧が印加されると、画素間及びその近傍に面内方向の横電界が発生し、クロストークによる液晶分子２００の配列の乱れが生じる問題があった。この液晶分子２００の乱れは、一般にディスクリネーションと呼ばれている。
【００１０】
例えば、一ラインを走査する毎に信号電圧の極性を反転させるライン反転駆動と呼ばれる駆動方法では、隣り合う画素電極２０１の電圧の極性が逆向きとなるとき、例えば±５Ｖの範囲で電圧の極性を反転させると、その電位差は１０Ｖにも達する。このため、本来なら全白表示であるところが、隣り合う画素電極２０１間の横電界によって液晶分子２００がティルトせずに、すなわち白状態とならずに少し暗い状態となってストライプ状のディスクリネーションを形成することになる。
【００１１】
液晶表示素子では、このようなディスクリネーションによる画質の劣化を防ぐため、フレーム毎に駆動電圧の極性を反転させるフレーム反転駆動と呼ばれる駆動方法を採用するのが一般的である。この駆動方法によれば、全白表示時に隣り合う画素電極２０１の電圧が同じとなるため、横電界によるディスクリネーションは形成されないことになる。また、中間調表示においても、少なくとも隣り合う画素電極２０１の電圧の極性が逆向きとはならず、電位差もライン反転駆動の半分となることから、上述したライン反転駆動法を採用する場合に比べて、クロストークはかなり低減されたものとになる。
【００１２】
しかしながら、このようなフレーム反転駆動法を採用した場合であっても、隣り合う画素が白と黒といった輝度差の大きい表示を行った場合には、これら隣り合う画素の画素電極２０１間において横電界によるクロストークの影響を避けることは困難である。
【００１３】
その影響が最も大きいのは、例えば図９に示すような枠状の黒表示の中に白表示を行う場合であり、この白表示には、上述したプレティルトを与えた方向Ｘの角部から黒表示との境界に沿って伸びる２本のディスクリネーションライン２０３ａ，２０３ｂが形成される。さらに、これら２本のディスクリネーションライン２０３ａ，２０３ｂが交差する画素電極２０１ａには、図１０に拡大して示すように、最も複雑なディスクリネーション２０３ｃが形成される。
【００１４】
このディスクリネーション２０３ｃは、図１１に示すように、画素電極２０２ａと隣り合う画素電極２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄからの横電界（図１１中矢印で示す。）がクロストークによる液晶分子２００の配列の乱れを種々の方向に生じさせることで、画素電極２０２ａのプレティルトを与えた方向Ｘの角部に、捻れ状の複雑な形状となって現れる。したがって、このような複雑なディスクリネーション２０３ｃが発生した液晶表示素子では、画質の著しい劣化を誘発すると共に、長期信頼性の低下を引き起こすことになる。
【００１５】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ディスクリネーションの発生を抑制することで、高画質化及び信頼性の向上を可能とした液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、そのような液晶表示素子によってディスクリネーションの発生を抑制し、信頼性の高い良好な画質表示を行うことを可能とした液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子は、透明電極と、透明電極を被覆する配向膜とを有する透明基板と、透明電極と対向する面にマトリクス状に複数配列された画素電極と、画素電極を被覆する配向膜とを有する駆動回路基板と、透明基板側の配向膜と駆動回路基板側の配向膜との間に介在される液晶層とを備え、配向膜は、液晶層の液晶分子を所定の方向にプレティルトを与えて垂直配向させており、画素電極は、略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも上記所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって略直角に切り欠かれた形状を有する。また、画素電極は、略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって凸となるように切り欠いた形状としてもよい。
【００１８】
以上のように、本発明に係る液晶表示素子は、マトリクス状に複数配列された画素電極の略矩形の四隅の角部のうち、略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって略直角に切り欠かれた形状とされることにより、当該画素電極の液晶分子の配向方向に位置する角部と隣り合う画素電極の角部との間の距離を長くすることができ、横電界によるクロストークの電界強度を弱めることで、例えば、液晶分子の配向方向に位置する画素電極の角部に複雑な形状を有するディスクリネーションが発生するのを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行うものであり、液晶表示素子は、透明電極と、透明電極を被覆する配向膜とを有する透明基板と、透明電極と対向する面にマトリクス状に複数配列された画素電極と、画素電極を被覆する配向膜とを有する駆動回路基板と、透明基板側の配向膜と駆動回路基板側の配向膜との間に介在される液晶層とを備え、配向膜は、液晶層の液晶分子を所定の方向にプレティルトを与えて垂直配向させており、画素電極は、略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも上記所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって略直角に切り欠かれた形状を有する。また、画素電極は、略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって凸となるように切り欠いた形状としてもよい。
【００２０】
以上のように、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子のマトリクス状に複数配列された画素電極の略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも所定のプレティルト方向に位置する角部が、内側に向かって略直角に切り欠かれた形状とされることにより、当該画素電極の液晶分子の配向方向に位置する角部と隣り合う画素電極の角部との間の距離を長くすることができ、横電界によるクロストークの電界強度を弱めることで、例えば、液晶分子の配向方向に位置する画素電極の角部に複雑な形状を有するディスクリネーションが発生するのを抑制することができ、当該液晶表示素子によって変調された光を用いて適切な映像表示を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した液晶表示素子及び液晶表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
先ず、図１に示す本発明を適用したアクティブ型の反射型液晶表示素子１について説明する。
【００２３】
この反射型液晶表示素子１は、互いに対向配置された透明基板２及び駆動回路基板３と、これら透明基板２と駆動回路基板３との間に液晶４ａを注入することによって形成された液晶層４と、これら透明基板２と駆動回路基板３との端縁部を封止するシール材５とを備えている。
【００２４】
透明基板２は、例えばガラス基板からなり、このガラス基板の対向面上に、光透過性を有する透明電極６が全面に亘って形成されている。この透明電極６は、例えば酸化すず（ＳｎＯ_２）と酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）との固溶体物質であるＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)等の透明な導電材料からなり、全画素領域で共通の電位（例えば接地電位）が印加されるようになっている。
【００２５】
駆動回路基板３は、図１及び図２に示すように、例えばＣ−ＭＯＳ(Complementary-Metal Oxide Semiconductor)型やｎチャンネルＭＯＳ型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)７と、液晶層４に電圧を供給する補助容量であるコンデンサ８とからなるスイッチング駆動回路９を、シリコン基板上に各画素毎にマトリクス状に複数配列して形成したものである。また、このシリコン基板上には、各ＦＥＴ７のソース電極と電気的に接続された信号線１０と、各ＦＥＴ７のゲート電極と電気的に接続された走査線１１とが互いに直交する方向に複数並んで形成されており、これら信号線１０と走査線１１との交差位置が各画素１２ａに対応した表示領域１２となっている。さらに、これら表示領域１２の外側には、各信号線１０に表示電圧を印加する信号ドライバ１３と、各走査線１１に選択パルスを印加する走査ドライバ１４とがロジック部として形成されている。なお、スイッチング駆動回路９は、液晶層４の駆動電圧に対応した耐圧がトランジスタに要求されるため、一般的にロジック部よりも高い耐圧プロセスで作製される。
【００２６】
また、シリコン基板上には、各ＦＥＴ７のドレイン電極と電気的に接続された反射画素電極１５が各画素毎にマトリクス状に複数配列して形成されている。この反射画素電極１５は、図３に拡大して示すように、正方形の四隅の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを直線的に切り欠いた八角形状を有している。この反射画素電極１５は、可視領域で高い反射率を有する、例えばアルミニウム（Ａｌ）、具体的には、ＬＳＩプロセスで配線に用いられる銅（Ｃｕ）やシリコン（Ｓｉ）を数重量％以下だけ添加したアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属膜からなる。この反射画素電極１５は、透明基板２側から入射した光を反射する機能及び液晶層４に対して電圧を印加する機能とを有しており、さらに反射率を上げるため、誘電体ミラーのような多層膜をＡｌ膜上に積層したものであってもよい。なお、この反射画素電極１５の厚みは、５０〜５００ｎｍ程度である。
【００２７】
そして、この反射画素電極１５と透明電極６との間に、後述する液晶層４が介在するようになされている。また、上述した透明基板２と駆動回路基板３との互いに対向する対向面には、それぞれ透明電極６及び反射画素電極１５を被覆する配向膜１７，１８が形成されている。これら配向膜１７，１８は、液晶層４の液晶分子４ａを所定の方向に配向させるため、例えば酸化珪素（ＳｉＯ）等の無機材料を上記シリコン基板に対して斜め方向から蒸着させた斜方蒸着膜等や、表面にラビング処理が施されたポリイミド等の高分子膜からなる。なお、液晶層４のプレティルトを与える方向及びその角度制御は、前者の斜方蒸着膜の場合には、その斜め蒸着の入射方向及び蒸着角度を制御し、後者の高分子膜の場合、そのラビング方向及びその条件を制御することで行われる。
【００２８】
液晶層４は、負の誘電異方性を有するネマティック液晶を上述した配向膜１７，１８によって垂直配向させた垂直配向液晶からなる。この垂直配向液晶は、駆動電圧がゼロとなるとき、液晶分子４ａが基板に対して略垂直に配向し、いわゆるノーマリブラック表示モードと呼ばれる黒表示を行う。一方、駆動電圧が印加されると、液晶分子４ａが所定の方向にティルトし、そのとき生じる複屈折により光の透過率を変化させる。また、この垂直配向液晶では、上述した図７及び図８Ａ，８Ｂに示す場合と同様に、液晶分子４ａの傾斜する方向が一様でないと明暗のムラが生じてしまうため、液晶分子４ａの長軸を反射画素電極１５が形成された駆動回路基板３の法線に対して傾けるプレティルト角θを一定の方向Ｘに僅かに与えて垂直配向させる。このプレティルトを与える方向Ｘ、すなわち液晶分子４ａの配向方向は、偏光板等の光学系との組合せにより透過率が最大となる表示領域１２の略対角方向、すなわち反射画素電極１５の略対角方向である略４５゜方向に設定される。また、プレティルト角θがあまり大きいと、垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させたり、Ｖ−Ｔ（駆動電圧−透過率）曲線に影響を与えることなる。したがって、プレティルト角θを１゜〜７゜の角度範囲で制御している。
【００２９】
シール材５は、エポキシ系樹脂等からなり、透明基板２と駆動回路基板３との間にガラスビーズ（図示せず。）を適当な数だけ分散させた後に、数μｍ程度の厚みで配向膜１７，１８の間を封止するように形成されている。なお、シール材５は、これら配向膜１７，１８の側面を覆うように形成することも可能である。
【００３０】
以上のように構成される反射型液晶表示素子１では、透明基板２側から入射した入射光が、液晶層４を通過しながら、駆動回路基板３側の反射画素電極１５で反射された後に、反射光として入射光とは逆向きに、液晶層４及び透明基板２を通過して出射される。このとき、液晶層４は、透明電極６と反射画素電極１５との間に印加される駆動電圧の電位差に応じて、その光学的な特性が変化し、通過する光を変調させることになる。したがって、この反射型液晶表示素子１では、上述した光変調による階調表現が可能となり、その変調された反射光を映像表示に利用することが可能となっている。
【００３１】
ところで、この反射型液晶表示素子１において隣り合う画素１２ａが白と黒といった輝度差の大きい表示を行った場合、特に、上述した図９に示すような枠状の黒表示の中に白表示を行う場合、白表示には、図４に示すように、プレティルトを与えた方向Ｘの角部から黒表示との境界に沿って伸びる２本のディスクリネーションライン１９ａ，１９ｂが形成される。
【００３２】
ここで、反射型液晶表示素子１では、マトリクス状に複数配列された反射画素電極１５の四隅の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが切り欠かれていることから、これら角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを削って鋭角部分を無くすことで、その角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに作用する横電界の方向が変化する。
【００３３】
具体的に、白表示のプレティルトを与えた方向Ｘの角部に位置する反射画素電極１５ａでは、図３に示すように、そのプレティルトを与えた方向Ｘに位置する角部１６ａを切り欠き、鋭角部分を無くすことで、その角部１６ａと隣接する反射画素電極１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの角部１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの間で発生する横電界（図３中矢印で示す。）が、プレティルトを与えた方向Ｘに近似したものとなる。すなわち、この角部１６ａに入り込む横電界の一方向性が高まることになる。
【００３４】
また、この反射画素電極１５ａの角部１６ａを切り欠くことで、当該角部１６ａと隣接する反射画素電極１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの角部１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとの間の距離が長くなり、横電界によるクロストークの電界強度が弱まることになる。
【００３５】
これにより、反射型液晶表示素子１では、液晶分子４ａの配向方向に位置する反射画素電極１５ａの角部１６ａに捻れ状のディスクリネーションが発生するのを抑制することが可能である。すなわち、２本のディスクリネーションライン１９ａ，１９ｂは、図４に示すように、反射画素電極１５ａ内で交差することなく、それぞれプレティルトを与えた方向Ｘに位置する角部１６ａに向かって伸びた形状となる。したがって、この反射型液晶表示素子１では、捻れ状のディスクリネーションが発生するのを抑制し、信頼性の高い良好な画質表示を行うことが可能となっている。
【００３６】
ところで、反射画素電極１５の四隅の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのうち、液晶分子４ａの配向方向に位置する角部１６ａを除いた残りの３つの角部１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを切り欠いても、上述した捻れ状のディスクリネーションを抑制する効果は大きく認められなかった。すなわち、この反射画素電極１５では、略矩形の四隅の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのうち、少なくとも液晶分子４ａの配向方向に位置する角部１６ａを切り欠いた形状とする必要がある。また、略矩形の四隅の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを全て切り欠いた形状とすることで、隣り合う反射画素電極１５間の横電界を弱めることができ、最も効果的にディスクリネーションの発生を抑制することができる。
【００３７】
また、反射画素電極１５は、図３に示すように、角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの切り欠く長さＡを一辺の長さＢに対して１／８以下とすることが好ましい。これは、反射画素電極１５の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを削り過ぎて隣り合う反射画素電極１５の角部の間のスペースが広くなり過ぎると、実質的な画素１２ａの開口率及び反射率の低下を招くからである。また、その部分がスクリーン上に認識されるといった不都合が生じてしまう。また、反射画素電極１５の角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを切り欠く割合Ａ／Ｂを更に１／１０〜１／２０以下とすれば、従来の正方画素に対して開口率及び反射率の低下をほとんど無視することができる。
【００３８】
なお、反射画素電極１５は、上述した角部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを直線的に切り欠いた形状ものに限定されるものではなく、例えば図５Ａに示すように角部１６を内側に向かって略直角に略Ｌ字状に切り欠いたものや、図５Ｂに示すように角部１６を曲線的に外側に向かって凸となるように切り欠いたもの、図５Ｃに示す角部を曲線的に内側に向かって凸となるように切り欠いたもの等であってもよい。
【００３９】
なお、上述した図３，４，５に示す反射画素電極１５では、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、図中の寸法比率が実際と同じであるとは限らない。
【００４０】
次に、本発明を適用した液晶表示装置として、例えば図６に示す反射型液晶プロジェクタ１００について説明する。
【００４１】
この反射型液晶プロジェクタ１００は、いわゆる３板方式として、赤，緑，青の３原色に対応した３つのライトバルブに上記反射型液晶表示素子１を使用し、スクリーン（図示せず。）上に拡大投影されたカラー映像を表示する投射型の液晶表示装置である。
【００４２】
具体的に、この反射型液晶プロジェクタ１００は、照明光を出射する光源であるランプ１０１と、ランプからの照明光を赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）に分離する分離光学手段であるダイクロイック色分離フィルタ１０２及びダイクロイックミラー１０３と、分離された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）をそれぞれ変調して反射する光変調手段であるＲライトバルブ１０４Ｒ，Ｇブライトバルブ１０４Ｇ及びＢライトバルブ１０４Ｂと、変調された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）を合成する合成光学手段である合成プリズム１０５と、合成された照明光をスクリーンに投射する投射手段である投射レンズ１０６とを備えている。
【００４３】
ランプ１０１は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を含む白色光を照射するものであり、例えばハロゲンランプや、メタルハライドランプ、キセノンランプ等からなる。
【００４４】
また、ランプ１０１とダイクロイック色分離フィルタ１０２との間の光路中には、ランプ１０１から出射された照明光の照度分布を均一化するフライアイレンズ１０７や、照明光のＰ，Ｓ偏光成分を一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）に変換する偏光変換素子１０８、照明光を集光させるコンデンサレンズ１０９等が配置されている。
【００４５】
ダイクロイック色分離フィルタ１０２は、ランプ１０１から照射された白色光を青色光（Ｂ）とその他の色光（Ｒ，Ｇ）とに分離する機能を有し、分離された青色光（Ｂ）とその他の色光（Ｒ，Ｇ）とを互いに逆向きに反射させる。
【００４６】
また、ダイクロイック色分離フィルタ１０２とＢライトバルブ１０４との間には、分離された青色光（Ｂ）をＢライトバルブ１０４に向けて反射させる全反射ミラー１１０が配置され、ダイクロイック色分離フィルタ１０２とダイクロイックミラー１０３との間には、分離されたその他の色光（Ｒ，Ｇ）をダイクロイックミラー１０３に向けて反射させる全反射ミラー１１１が配置されている。
【００４７】
ダイクロイックミラー１０３は、その他の色光（Ｒ，Ｇ）を赤色光（Ｒ）と緑色光（Ｇ）とに分離する機能を有し、分離された赤色光（Ｒ）をＲライトバルブ１０４Ｒに向かって透過させ、分離された緑色光（Ｇ）をＧライトバルブ１０４Ｇに向かって反射させる。
【００４８】
また、各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂと合成プリズム１０５との間には、それぞれ分離された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂに導くＲ，Ｇ，Ｂ偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂが配置されている。これらＲ，Ｇ，Ｂ偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、入射した各色光Ｒ，Ｇ，ＢをＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する機能を有し、一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）をＲ，Ｇ，Ｂライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂに向かって反射させ、他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を合成プリズム１０５に向かって透過させる。
【００４９】
Ｒ，Ｇ，Ｂライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂは、上記反射型液晶表示素子１からなり、各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによって導かれた一方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）の光を映像信号に応じて偏光変調させながら、その偏光変調された光を各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂに向かって反射させる。
【００５０】
合成プリズム１０５は、いわゆるクロスキューブプリズムであり、各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを通過した他方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）の各色光Ｒ，Ｇ，Ｂを合成する機能を有し、合成された光を投射レンズ１０６に向かって出射する。
【００５１】
投射レンズ１０６は、合成プリズム１０５からの光をスクリーンに向かって拡大投影する機能を有している。
【００５２】
以上のように構成される反射型液晶プロジェクタ１００では、ランプ１０１から出射された白色光がダイクロイック色分離フィルタ１０２及びダイクロイックミラー１０３によって赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）に分離される。これら分離された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、Ｓ偏光成分の光であり、各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを通って各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂへと入射される。各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂに入射された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂの各画素に印加される駆動電圧に応じて偏光変調された後、各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂに向かって反射される。そして、これら変調された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、Ｐ偏光成分の光のみが各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを透過し、合成プリズム１０５によって合成され、この合成された光が投射レンズ１０６によってスクリーン上に拡大投射される。
【００５３】
以上のようにして、この反射型液晶プロジェクタ１００では、ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂによって変調された光に応じた映像をスクリーン上に拡大投影することでカラー映像表示を行う。
【００５４】
また、上述した各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂを構成する上記反射型液晶表示素子１は、駆動電圧がゼロとなる場合、入射されたＳ偏光成分の光をそのままＳ偏光成分の光として反射することになる。この場合、赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）が各偏光ビームスプリッタ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂを透過せずに、いわゆるノーマリブラック表示モードと呼ばれる黒表示を行う。また、この反射型液晶表示素子１では、駆動電圧の上昇と共に偏光変調されたＰ偏光成分の光が増加することで透過率が上昇することになる。
【００５５】
上述したように、この反射型液晶プロジェクタ１００では、各ライトバルブ１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４Ｂに上記反射型液晶表示素子１を用いることで、液晶分子４ａの配向方向に位置する反射画素電極１５ａの角部１６ａに捻れ状のディスクリネーションが発生するのを抑制することが可能である。したがって、この反射型液晶プロジェクタ１００では、信頼性の高い良好な画質表示を行うことが可能である。
【００５６】
【実施例】
次に、本発明に係る反射型液晶表示素子を実際に作製した実施例について説明する。また、実施例と比較するために作製した比較例について説明する。
【００５７】
＜実施例＞
実施例では、先ず、ＩＴＯ膜からなる透明電極が成膜されたガラス基板と、Ａｌ膜からなる八角形の反射画素電極が形成されたシリコン基板とを作製し洗浄を行った後に、蒸着装置を用いてＳｉＯ_２からなる配向膜を斜め蒸着により成膜した。なお、反射画素電極は、上述した図３に示すように、画素スペースＣを０．６μｍとし、画素ピッチＢ＋Ｃを９μｍとし、一辺の長さＢが８．４μｍとなる正方画素の４つの角部を直線的に切り欠くことで八角形状とされている。また、その角部を切り欠く長さＡは、０．５μｍである。Ａｌ膜の厚みは、１５０ｎｍである。配向膜の厚みは、５０ｎｍであり、液晶のプレティルト角が約３゜となるように配向膜の蒸着角度を４５゜〜５０゜となる範囲で制御する。また、プレティルトを与える方向（液晶分子の配向方向）Ｘは、反射画素電極の略対角方向とする。次に、配向膜が形成された両基板の間に直径２μｍのガラスビーズを適当な数だけ散布し、エポキシ樹脂からなるシール材を用いて両基板を対向配置させた状態で端縁部を封止する。次に、メルク社製の負の誘電異方性を有するネマティック液晶材料を内部に注入し、セル厚が２μｍとなる反射型液晶表示素子を作製した。
【００５８】
＜比較例＞
比較例では、一辺の長さＡが８．４μｍとなる正方形の反射画素電極とする以外は、上記実施例の反射型液晶表示素子と同様に作製した。
【００５９】
そして、これら実施例の反射型液晶表示素子と比較例の反射型液晶表示素子とを反射型液晶プロジェクタのライトバルブとして実際に使用し、スクリーン上に全黒表示（駆動電圧０Ｖ）を行い、この黒表示の中に１０×１０画素の白表示（駆動電圧４Ｖ）を行った際のプレティルトを与えた方向Ｘの角部に現れるディスクリネーションについて観察した。
【００６０】
比較例の反射型液晶表示素子を用いた反射型液晶プロジェクタでは、白表示の中にプレティルトを与えた方向Ｘの角部から黒表示との境界に沿って伸びる２本のディスクリネーションラインと、これら２本のディスクリネーションラインが交差する画素に捻れ状のディスクリネーションとが現れた。また、捻れ状のディスクリネーションが現れた部分には、フリッカが認められると共に、１００時間の長期駆動においてイオンの焼付き現象が認められた。
【００６１】
これに対して、実施例の反射型液晶表示素子を用いた反射型液晶プロジェクタでは、白表示の中にプレティルトを与えた方向Ｘの角部から黒表示との境界に沿って伸びる２本のディスクリネーションラインが現れたものの、プレティルトを与えた方向Ｘの角部の画素には、比較例のような捻れ状のディスクリネーションは現れなかった。また、この部分には、フリッカは認められず、１００時間の長期駆動においてもイオンの焼付き現象は全く認められなかった。
【００６２】
以上のことからも、本発明を適用した液晶表示素子では、捻れ状のディスクリネーションの発生を抑制し、画質の著しい向上と長期の信頼性を得ることが可能である。
【００６３】
なお、比較例の反射型液晶表示素子の開口率は、８７％となるのに対して、実施例の反射型液晶表示素子の開口率は、８６．５％となることから、開口率の低下はほとんど無視することができる。仮に、反射画素電極の角部を切り欠く長さＡを１．１μｍとした場合でも、その開口率は８４％となり、開口率の低下は３％程度、反射率の低下も数％程度に留まり、実用性を十分維持することができる。
【００６４】
なお、本発明は、入射した光を変調し反射光として出射する反射型の液晶表示素子１に限らず、背面に配置されたバックライトからの光を変調し透過光として出射する透過型の液晶表示素子にも適用可能である。
【００６５】
また、本発明は、上述した反射型液晶プロジェクタ１００のようなスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置に限定されるものではなく、本発明を適用した液晶表示素子を直接見るような直視型の液晶表示装置にも広く適用可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、マトリクス状に複数配列された画素電極の略矩形の四隅の角部のうち、少なくとも液晶分子の配向方向に位置する角部が切り欠かれていることから、液晶分子の配向方向に位置する画素電極の角部に複雑な形状を有するディスクリネーションが発生するのを抑制することが可能であり、画質の著しい向上と長期の信頼性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した反射型液晶表示素子の構成を示す断面図である。
【図２】上記反射型液晶表示素子の駆動回路基板及びスイッチング駆動回路の構成を示す模式図である。
【図３】上記反射型液晶表示素子の反射画素電極の構成を示す要部平面図である。
【図４】上記反射液晶表示素子において枠状の黒表示の中に白表示を行った場合の２本のディスクリネーションラインが交差する位置を拡大して示す要部平面図である。
【図５】反射画素電極の変形例を示す平面図である。
【図６】本発明を適用した反射型液晶プロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図７】垂直配向液晶に与えるプレティルトの方向を示す駆動回路基板の平面図である。
【図８】図７に示す画素電極に対する液晶分子の配向方向を示し、Ａは、その平面図であり、Ｂは、その側面図である。
【図９】従来の液晶表示素子において枠状の黒表示の中に白表示を行った状態を示す平面図である。
【図１０】図９に示す液晶表示素子の２本のディスクリネーションラインが交差する位置を拡大して示す要部平面図である。
【図１１】図１０に示す２本のディスクリネーションラインが交差する画素電極と隣り合う画素電極との間の横電界の様子を模式的に示す要部平面図である。
【符号の説明】
１反射型液晶表示素子、２透明基板、３駆動回路基板、４液晶層、５シール材、６透明電極、９スイッチング駆動回路、１５反射画素電極、１６角部、１７，１８配向膜、１００反射型液晶プロジェクタ、１０１ランプ、１０２ダイクロイック色分離フィルタ、１０３ダイクロイックミラー、１０４Ｒ，１０４Ｇ，１０４ＢＲ，Ｇ，Ｂライトバルブ、１０５合成プリズム、１０６投射レンズ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２ＢＲ，Ｇ，Ｂ偏光ビームスプリッタ[0001]
The present invention relates to a liquid crystal display element that modulates and emits incident light, and a liquid crystal display device that displays an image using light modulated by such a liquid crystal display element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, liquid crystal display elements called liquid crystal panels and liquid crystal cells have been used in various display devices such as projection displays (projectors), and display units such as various portable electronic devices and various information processing terminals. This liquid crystal display element is roughly classified into a transmissive type and a reflective type. The transmissive liquid crystal display element modulates light from a backlight disposed on the back surface and emits it as transmitted light. On the other hand, a reflective liquid crystal display element modulates incident light and emits it as reflected light. In recent years, as a projector becomes higher in definition, size, and brightness, it can be increased in size and size. In addition, it has attracted attention as a display device that can be expected to have high light utilization efficiency, and is actually put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
Specifically, the reflective liquid crystal display element includes a glass substrate provided with a transparent electrode made of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Tin Oxide), and a reflective pixel electrode made of a metal material mainly composed of aluminum. The driving circuit board provided is opposed to each other and the edge thereof is sealed with a sealing material, and a liquid crystal layer is formed by sealing liquid crystal inside. An alignment film for aligning the liquid crystal in a predetermined direction is provided on the opposing surfaces of the glass substrate and the drive circuit substrate.
[0004]
In this reflective liquid crystal display element, an electric field is applied to the liquid crystal layer by applying a voltage between the transparent electrode and the reflective pixel electrode facing each other. At this time, in the liquid crystal layer, the optical characteristics change according to the potential difference between the electrodes, and the light passing therethrough is modulated. Thereby, the reflective liquid crystal display element can perform gradation display by light modulation.
[0005]
Recently, devices using vertically aligned liquid crystals obtained by vertically aligning nematic liquid crystals having negative dielectric anisotropy have been attracting attention because of their high contrast and high response speed. In this vertically aligned liquid crystal, when the driving voltage becomes zero, the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the substrate, and a black display called a so-called normally black display mode is performed. On the other hand, when a driving voltage is applied, the liquid crystal molecules are tilted in a predetermined direction, and the light transmittance is changed by birefringence generated at that time.
[0006]
Further, in this vertically aligned liquid crystal, as shown in FIGS. 7, 8 </ b> A, and 8 </ b> B, light and dark unevenness occurs unless the tilt direction of the liquid crystal molecules 200 is uniform. The pretilt angle θ tilted with respect to the normal line of the drive circuit board 202 on which the 201 is formed needs to be given in a certain direction X to be vertically aligned. The pretilt direction X, that is, the alignment direction of the liquid crystal molecules 200 is generally the diagonal direction of the device that has the maximum transmittance when combined with an optical system such as a polarizing plate, that is, a substantially square pixel. It is set in a substantially 45 ° direction, which is a substantially diagonal direction of the electrode 201. On the other hand, if the pretilt angle θ is too large, the vertical alignment is deteriorated, the black level is increased and the contrast is lowered, or the VT (drive voltage-transmittance) curve is affected. Therefore, in general, the pretilt angle θ is controlled within an angle range of 1 ° to 7 °.
[0007]
Examples of the alignment film that gives pretilt to the vertically aligned liquid crystal include an obliquely deposited film obtained by depositing an inorganic material such as silicon oxide (SiO) from an oblique direction with respect to the substrate, and a polyimide whose surface is subjected to a rubbing process. A polymer membrane is used. In the case of the former oblique deposition film, the pretilt applying direction and the angle control thereof control the incident direction and the deposition angle of the oblique deposition, and in the latter polymer film, the rubbing direction and the conditions thereof. It is done by controlling.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2003-57674 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described liquid crystal display element, when voltages having different magnitudes are applied to adjacent pixel electrodes 201, a lateral electric field in the in-plane direction is generated between and in the vicinity thereof, and the liquid crystal molecules 200 due to crosstalk are generated. There was a problem that the disorder of the arrangement of. This disorder of the liquid crystal molecules 200 is generally called disclination.
[0010]
For example, in a driving method called line inversion driving in which the polarity of the signal voltage is inverted every time one line is scanned, when the polarity of the voltage of the adjacent pixel electrode 201 is reversed, the polarity of the voltage is within a range of ± 5 V, for example. Is inverted, the potential difference reaches 10V. For this reason, originally all white display is performed, but the liquid crystal molecules 200 are not tilted by the lateral electric field between the adjacent pixel electrodes 201, that is, are not in a white state but in a slightly dark state, and are striped disclinations. Will be formed.
[0011]
In order to prevent image quality degradation due to such disclination, a liquid crystal display element generally employs a driving method called frame inversion driving in which the polarity of the driving voltage is inverted for each frame. According to this driving method, since the voltages of the adjacent pixel electrodes 201 are the same during all white display, disclination due to a lateral electric field is not formed. Also, even in halftone display, the polarity of the voltage of at least the adjacent pixel electrode 201 is not reversed, and the potential difference is also half that of line inversion driving. Therefore, compared to the case where the above-described line inversion driving method is employed. Thus, crosstalk is considerably reduced.
[0012]
However, even when such a frame inversion driving method is employed, when a display with a large luminance difference between adjacent pixels is performed such as white and black, a horizontal electric field is generated between the pixel electrodes 201 of these adjacent pixels. It is difficult to avoid the influence of crosstalk due to.
[0013]
The effect is greatest when, for example, white display is performed in a frame-shaped black display as shown in FIG. 9, and the white display includes black from the corner in the direction X to which the above-described pretilt is applied. Two disclination lines 203a and 203b extending along the boundary with the display are formed. Further, the most complicated disclination 203c is formed on the pixel electrode 201a where these two disclination lines 203a and 203b intersect as shown in an enlarged manner in FIG.
[0014]
In this disclination 203c, as shown in FIG. 11, a horizontal electric field (indicated by an arrow in FIG. 11) from the pixel electrodes 202b, 202c, and 202d adjacent to the pixel electrode 202a is an alignment of the liquid crystal molecules 200 due to crosstalk. By causing disturbance in various directions, a complicated twisted shape appears at the corner in the direction X where the pretilt of the pixel electrode 202a is applied. Therefore, in the liquid crystal display element in which such a complicated disclination 203c is generated, the image quality is significantly deteriorated and the long-term reliability is deteriorated.
[0015]
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and provides a liquid crystal display element capable of improving image quality and improving reliability by suppressing the occurrence of disclination. The purpose is to do.
[0016]
It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can suppress the occurrence of disclination by such a liquid crystal display element and can display a high-quality image with high reliability.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film covering the transparent electrode, and a plurality of pixels arranged in a matrix on a surface facing the transparent electrode. A driving circuit board having an electrode and an alignment film covering the pixel electrode, and a liquid crystal layer interposed between the alignment film on the transparent substrate side and the alignment film on the driving circuit board side. The liquid crystal molecules in the layerPretilt is given to make the vertical alignment,The pixel electrode has at least four corners of a substantially rectangular corner.Located in the predetermined pretilt directionThe corner is, At a right angle toward the insideIt has a notched shape.In addition, the pixel electrode may have a shape in which at least corner portions located in a predetermined pretilt direction among the corner portions of the substantially rectangular four corners are cut out so as to protrude inward.
[0018]
  As described above, the liquid crystal display element according to the present invention includes at least one of the corners of the substantially rectangular four corners of the corners of the substantially rectangular four corners of the plurality of pixel electrodes arranged in a matrix.Located in a predetermined pretilt directionThe corner is, At a right angle toward the insideNotchedShapeBy this, it is possible to increase the distance between the corner portion of the pixel electrode in the alignment direction of the liquid crystal molecules and the corner portion of the adjacent pixel electrode, and by weakening the electric field strength of crosstalk due to the transverse electric field, For example, it is possible to suppress the occurrence of disclination having a complicated shape at the corner of the pixel electrode positioned in the alignment direction of the liquid crystal molecules.
[0019]
  The liquid crystal display device according to the present invention performs video display using light modulated by the liquid crystal display element, and the liquid crystal display element has a transparent electrode and a transparent film having an alignment film covering the transparent electrode. A drive circuit substrate having a substrate, a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix on a surface facing the transparent electrode, and an alignment film covering the pixel electrode; an alignment film on the transparent substrate side; and an alignment film on the drive circuit substrate side A liquid crystal layer interposed between the liquid crystal layer and the alignment film.Pretilt is given to make the vertical alignment,The pixel electrode has at least four corners of a substantially rectangular corner.Located in the predetermined pretilt directionThe corner is, At a right angle toward the insideIt has a notched shape.In addition, the pixel electrode may have a shape in which at least corner portions located in a predetermined pretilt direction among the corner portions of the substantially rectangular four corners are cut out so as to protrude inward.
[0020]
  As described above, the liquid crystal display device according to the present invention includes at least the four corners of the substantially rectangular corners of the pixel electrodes arranged in a matrix of liquid crystal display elements.Located in a predetermined pretilt directionThe corner is, At a right angle toward the insideNotchedShapeBy this, it is possible to increase the distance between the corner portion of the pixel electrode in the alignment direction of the liquid crystal molecules and the corner portion of the adjacent pixel electrode, and by weakening the electric field strength of crosstalk due to the transverse electric field, For example, it is possible to suppress the occurrence of disclination having a complicated shape at the corners of the pixel electrode located in the alignment direction of the liquid crystal molecules, and an appropriate image can be obtained using light modulated by the liquid crystal display element. Display can be made.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a liquid crystal display element and a liquid crystal display device to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
First, an active reflective liquid crystal display element 1 to which the present invention shown in FIG. 1 is applied will be described.
[0023]
The reflective liquid crystal display element 1 includes a transparent substrate 2 and a drive circuit substrate 3 that are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 4 that is formed by injecting liquid crystal 4 a between the transparent substrate 2 and the drive circuit substrate 3. And a sealing material 5 for sealing the edge portions of the transparent substrate 2 and the drive circuit substrate 3.
[0024]
The transparent substrate 2 is made of, for example, a glass substrate, and a transparent electrode 6 having light transmittance is formed over the entire surface on the opposite surface of the glass substrate. The transparent electrode 6 is made of, for example, tin oxide (SnO₂) And indium oxide (In₂O₃) And a transparent conductive material such as ITO (Indium-Tin Oxide), which is a solid solution substance, and a common potential (for example, ground potential) is applied to all pixel regions.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the drive circuit board 3 supplies a voltage to, for example, a C-MOS (Complementary-Metal Oxide Semiconductor) type or n-channel MOS type FET (Field Effect Transistor) 7 and the liquid crystal layer 4. A plurality of switching drive circuits 9 including capacitors 8 serving as auxiliary capacitors are arranged in a matrix for each pixel on a silicon substrate. A plurality of signal lines 10 electrically connected to the source electrodes of the FETs 7 and scanning lines 11 electrically connected to the gate electrodes of the FETs 7 are arranged on the silicon substrate in directions orthogonal to each other. The intersection position of the signal line 10 and the scanning line 11 is a display area 12 corresponding to each pixel 12a. Further, a signal driver 13 for applying a display voltage to each signal line 10 and a scanning driver 14 for applying a selection pulse to each scanning line 11 are formed as logic portions outside the display areas 12. Note that the switching drive circuit 9 is generally manufactured by a higher withstand voltage process than that of the logic portion because the transistor is required to have a withstand voltage corresponding to the drive voltage of the liquid crystal layer 4.
[0026]
On the silicon substrate, a plurality of reflective pixel electrodes 15 electrically connected to the drain electrode of each FET 7 are arranged in a matrix for each pixel. As shown in an enlarged view in FIG. 3, the reflective pixel electrode 15 has an octagonal shape in which corners 16a, 16b, 16c, and 16d at four corners of a square are cut out linearly. The reflective pixel electrode 15 has a high reflectance in the visible region, for example, aluminum (Al), specifically, copper (Cu) or silicon (Si) used for wiring in an LSI process is added by several weight percent or less. It consists of a metal film containing aluminum (Al) as a main component. The reflective pixel electrode 15 has a function of reflecting light incident from the transparent substrate 2 side and a function of applying a voltage to the liquid crystal layer 4. Such a multilayer film may be laminated on the Al film. The reflective pixel electrode 15 has a thickness of about 50 to 500 nm.
[0027]
A liquid crystal layer 4 described later is interposed between the reflective pixel electrode 15 and the transparent electrode 6. In addition, alignment films 17 and 18 that cover the transparent electrode 6 and the reflective pixel electrode 15 are formed on the opposing surfaces of the transparent substrate 2 and the drive circuit substrate 3 that are opposed to each other. These alignment films 17 and 18 are oblique vapor deposition in which an inorganic material such as silicon oxide (SiO) is vapor-deposited from the oblique direction with respect to the silicon substrate in order to align the liquid crystal molecules 4a of the liquid crystal layer 4 in a predetermined direction. It consists of a polymer film such as a film or the like, or a polyimide whose surface is rubbed. In addition, in the case of the former oblique deposition film, the incident direction and the deposition angle of the oblique deposition are controlled in the case of the former oblique deposition film, and the rubbing is performed in the case of the latter polymer film. This is done by controlling the direction and its conditions.
[0028]
The liquid crystal layer 4 is made of vertical alignment liquid crystal in which nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is vertically aligned by the alignment films 17 and 18 described above. In this vertically aligned liquid crystal, when the driving voltage becomes zero, the liquid crystal molecules 4a are aligned substantially perpendicular to the substrate, and a black display called a so-called normally black display mode is performed. On the other hand, when a driving voltage is applied, the liquid crystal molecules 4a are tilted in a predetermined direction, and the light transmittance is changed by birefringence generated at that time. Further, in this vertically aligned liquid crystal, as in the case shown in FIGS. 7, 8 </ b> A, and 8 </ b> B described above, if the tilting direction of the liquid crystal molecules 4 a is not uniform, uneven brightness is generated. A pretilt angle θ that tilts the axis with respect to the normal line of the drive circuit board 3 on which the reflective pixel electrode 15 is formed is slightly given in a certain direction X to be vertically aligned. The pretilt direction X, that is, the alignment direction of the liquid crystal molecules 4a is approximately diagonal to the display region 12 where the transmittance is maximum by combining with an optical system such as a polarizing plate, that is, approximately diagonal to the reflective pixel electrode 15. The direction is set to approximately 45 °. On the other hand, if the pretilt angle θ is too large, the vertical alignment is deteriorated, the black level is increased and the contrast is lowered, or the VT (drive voltage-transmittance) curve is affected. Therefore, the pretilt angle θ is controlled in the angle range of 1 ° to 7 °.
[0029]
The sealing material 5 is made of an epoxy-based resin or the like, and after an appropriate number of glass beads (not shown) are dispersed between the transparent substrate 2 and the drive circuit substrate 3, the alignment film has a thickness of about several μm. It is formed so as to seal between 17 and 18. The sealing material 5 can also be formed so as to cover the side surfaces of the alignment films 17 and 18.
[0030]
In the reflective liquid crystal display element 1 configured as described above, incident light incident from the transparent substrate 2 side is reflected by the reflective pixel electrode 15 on the drive circuit substrate 3 side while passing through the liquid crystal layer 4. The reflected light is emitted through the liquid crystal layer 4 and the transparent substrate 2 in the direction opposite to the incident light. At this time, the optical characteristics of the liquid crystal layer 4 change according to the potential difference of the drive voltage applied between the transparent electrode 6 and the reflective pixel electrode 15, and the light passing therethrough is modulated. Therefore, in the reflective liquid crystal display element 1, gradation expression by the light modulation described above can be performed, and the modulated reflected light can be used for video display.
[0031]
By the way, when the adjacent pixels 12a in the reflective liquid crystal display element 1 perform a display with a large luminance difference such as white and black, white display is particularly performed in the frame-shaped black display as shown in FIG. In the case of performing the white display, as shown in FIG. 4, two disclination lines 19a and 19b extending from the corner portion in the direction X to which the pretilt is applied along the boundary with the black display are formed.
[0032]
Here, in the reflective liquid crystal display element 1, since the corners 16a, 16b, 16c, and 16d of the four corners of the reflective pixel electrode 15 arranged in a matrix are cut out, the corners 16a, 16b, By cutting 16c and 16d and eliminating the acute angle portion, the direction of the transverse electric field acting on the corner portions 16a, 16b, 16c and 16d changes.
[0033]
Specifically, in the reflective pixel electrode 15a positioned at the corner in the direction X to which the white display pretilt is applied, the corner 16a positioned in the direction X to which the pretilt is applied is cut out as shown in FIG. By eliminating the portion, a lateral electric field (indicated by an arrow in FIG. 3) generated between the corner portion 16a and the corner portions 16b, 16c, and 16d of the adjacent reflective pixel electrodes 15b, 15c, and 15d is pretilt. Approximate to the given direction X. That is, the unidirectionality of the transverse electric field entering the corner portion 16a is enhanced.
[0034]
Further, by notching the corner portion 16a of the reflective pixel electrode 15a, the distance between the corner portion 16a and the corner portions 16b, 16c, and 16d of the adjacent reflective pixel electrodes 15b, 15c, and 15d is increased. The electric field strength of crosstalk due to the electric field is weakened.
[0035]
Thereby, in the reflective liquid crystal display element 1, it is possible to suppress the occurrence of twisted disclination in the corner portion 16a of the reflective pixel electrode 15a located in the alignment direction of the liquid crystal molecules 4a. That is, as shown in FIG. 4, the two disclination lines 19a and 19b extend toward the corner 16a located in the pretilt direction X without intersecting each other in the reflective pixel electrode 15a. It becomes a shape. Therefore, in the reflective liquid crystal display element 1, it is possible to suppress the occurrence of twisted disclination and to display a high-quality image with high reliability.
[0036]
By the way, of the four corners 16a, 16b, 16c and 16d of the reflective pixel electrode 15, the remaining three corners 16b, 16c and 16d are cut out except for the corner 16a located in the alignment direction of the liquid crystal molecules 4a. However, the effect of suppressing the twisted disclination described above was not recognized. That is, the reflective pixel electrode 15 needs to have a shape in which at least the corners 16a located in the alignment direction of the liquid crystal molecules 4a are cut out from the corners 16a, 16b, 16c, and 16d at the four corners of the substantially rectangular shape. In addition, by forming the corners 16a, 16b, 16c, and 16d at the four corners of a substantially rectangular shape, the lateral electric field between the adjacent reflective pixel electrodes 15 can be weakened, and the disclination is most effectively performed. Can be suppressed.
[0037]
In addition, as shown in FIG. 3, the reflective pixel electrode 15 preferably has a cut-out length A of the corners 16 a, 16 b, 16 c, and 16 d of 1/8 or less of the length B of one side. This is because when the corners 16a, 16b, 16c, and 16d of the reflective pixel electrode 15 are excessively cut and the space between the corners of the adjacent reflective pixel electrodes 15 becomes too wide, the aperture ratio and the reflection of the pixel 12a are substantially reduced. This is because the rate drops. In addition, there is a problem that the part is recognized on the screen. Further, if the ratio A / B at which the corner portions 16a, 16b, 16c and 16d of the reflective pixel electrode 15 are cut out is further reduced to 1/10 to 1/20 or less, the aperture ratio and the reflectance of the conventional square pixel can be reduced. The decline can be almost ignored.
[0038]
The reflective pixel electrode 15 is not limited to the shape in which the corners 16a, 16b, 16c, and 16d described above are linearly cut out. For example, as shown in FIG. 5A, the corner 16 is directed inward. And cut into a substantially L shape at a substantially right angle, or a corner portion 16 that is cut out so as to be convex outward as shown in FIG. 5B, and a corner portion shown in FIG. 5C as a curve. For example, it may be cut out so as to be convex toward the inside.
[0039]
In addition, in the reflective pixel electrode 15 shown in FIGS. 3, 4, and 5 described above, in order to make the feature easy to understand, the portion that becomes the feature may be shown in an enlarged manner for convenience. Is not necessarily the same.
[0040]
Next, as a liquid crystal display device to which the present invention is applied, for example, a reflective liquid crystal projector 100 shown in FIG. 6 will be described.
[0041]
This reflection type liquid crystal projector 100 uses the reflection type liquid crystal display element 1 for three light valves corresponding to the three primary colors of red, green, and blue as a so-called three-plate system, on a screen (not shown). This is a projection-type liquid crystal display device that displays an enlarged projected color image.
[0042]
Specifically, the reflective liquid crystal projector 100 separates the lamp 101, which is a light source that emits illumination light, and the illumination light from the lamp into red light (R), green light (G), and blue light (B). R light that is a light modulation means that modulates and reflects the separated red light (R), green light (G), and blue light (B), respectively, and the dichroic color separation filter 102 and the dichroic mirror 103 that are separation optical means. The synthesized light is synthesized with the synthesis prism 105, which is a synthesis optical means for synthesizing the modulated red light (R), green light (G), and blue light (B) with the bulb 104R, the G bright valve 104G, and the B light valve 104B. And a projection lens 106 as projection means for projecting illumination light onto the screen.
[0043]
The lamp 101 emits white light including red light (R), green light (G), and blue light (B), and includes, for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like.
[0044]
Further, in the optical path between the lamp 101 and the dichroic color separation filter 102, a fly-eye lens 107 for making the illuminance distribution of the illumination light emitted from the lamp 101 uniform, and the P and S polarization components of the illumination light are on one side. A polarization conversion element 108 that converts the polarization component (for example, S polarization component), a condenser lens 109 that collects the illumination light, and the like are disposed.
[0045]
The dichroic color separation filter 102 has a function of separating white light emitted from the lamp 101 into blue light (B) and other color lights (R, G). The separated blue light (B) and other light Colored light (R, G) is reflected in opposite directions.
[0046]
In addition, a total reflection mirror 110 that reflects the separated blue light (B) toward the B light valve 104 is disposed between the dichroic color separation filter 102 and the B light valve 104. Between the dichroic mirror 103, a total reflection mirror 111 that reflects other separated color lights (R, G) toward the dichroic mirror 103 is disposed.
[0047]
The dichroic mirror 103 has a function of separating other color light (R, G) into red light (R) and green light (G), and the separated red light (R) is directed toward the R light valve 104R. The green light (G) that has been transmitted and separated is reflected toward the G light valve 104G.
[0048]
Also, between the light valves 104R, 104G, and 104B and the combining prism 105, R, G, and B polarization beam splitters that guide the separated color lights R, G, and B to the light valves 104R, 104G, and 104B, respectively. 112R, 112G, and 112B are arranged. These R, G, and B polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B have a function of separating incident color lights R, G, and B into a P polarization component and an S polarization component, and one polarization component (for example, S polarization) Component) is reflected toward the R, G, B light valves 104R, 104G, 104B, and the other polarization component (eg, P polarization component) is transmitted toward the combining prism 105.
[0049]
The R, G, B light valves 104R, 104G, 104B are composed of the reflective liquid crystal display element 1, and receive light of one polarization component (for example, S polarization component) guided by the polarization beam splitters 112R, 112G, 112B. While polarization-modulating according to the video signal, the polarization-modulated light is reflected toward the polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B.
[0050]
The combining prism 105 is a so-called cross cube prism, and has a function of combining each color light R, G, B of the other polarization component (for example, P polarization component) that has passed through each polarization beam splitter 112R, 112G, 112B. The synthesized light is emitted toward the projection lens 106.
[0051]
The projection lens 106 has a function of enlarging and projecting the light from the combining prism 105 toward the screen.
[0052]
In the reflective liquid crystal projector 100 configured as described above, white light emitted from the lamp 101 is converted into red light (R), green light (G), and blue light (B) by the dichroic color separation filter 102 and the dichroic mirror 103. Separated. The separated red light (R), green light (G), and blue light (B) are S-polarized light components, which pass through the polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B. It is incident on 104B. The red light (R), green light (G), and blue light (B) incident on the light valves 104R, 104G, and 104B correspond to drive voltages applied to the pixels of the light valves 104R, 104G, and 104B. After being polarized and modulated, the light is reflected toward the polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B. In the modulated red light (R), green light (G), and blue light (B), only the P-polarized component light passes through the polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B and is synthesized by the synthesis prism 105. The combined light is enlarged and projected on the screen by the projection lens 106.
[0053]
As described above, the reflective liquid crystal projector 100 performs color image display by enlarging and projecting an image corresponding to the light modulated by the light valves 104R, 104G, and 104B on the screen.
[0054]
Further, the reflection type liquid crystal display element 1 constituting each light valve 104R, 104G, 104B described above reflects incident S-polarized component light as it is as S-polarized component light when the driving voltage becomes zero. It will be. In this case, the red light (R), the green light (G), and the blue light (B) do not pass through the polarization beam splitters 112R, 112G, and 112B, and a black display called a so-called normally black display mode is performed. In the reflective liquid crystal display element 1, the transmittance is increased by increasing the light of the P-polarized light component that has undergone polarization modulation as the drive voltage increases.
[0055]
As described above, in the reflective liquid crystal projector 100, the reflective liquid crystal display element 1 is used for each of the light valves 104R, 104G, and 104B, whereby the corners of the reflective pixel electrode 15a positioned in the alignment direction of the liquid crystal molecules 4a. It is possible to suppress the occurrence of twisted disclination in 16a. Therefore, the reflective liquid crystal projector 100 can display a high-quality image with high reliability.
[0056]
【Example】
Next, examples in which the reflective liquid crystal display element according to the present invention was actually manufactured will be described. Further, a comparative example produced for comparison with the example will be described.
[0057]
<Example>
In the embodiment, first, after a glass substrate on which a transparent electrode made of an ITO film is formed and a silicon substrate on which an octagonal reflective pixel electrode made of an Al film is formed and cleaned, a vapor deposition apparatus is used. Use SiO₂An alignment film made of was formed by oblique deposition. As shown in FIG. 3, the reflective pixel electrode has four corners of a square pixel in which the pixel space C is 0.6 μm, the pixel pitch B + C is 9 μm, and the length B of one side is 8.4 μm. An octagonal shape is formed by cutting out a straight line. Further, the length A at which the corner is cut out is 0.5 μm. The thickness of the Al film is 150 nm. The thickness of the alignment film is 50 nm, and the deposition angle of the alignment film is controlled in the range of 45 ° to 50 ° so that the pretilt angle of the liquid crystal is about 3 °. In addition, the pretilt direction (alignment direction of liquid crystal molecules) X is a substantially diagonal direction of the reflective pixel electrode. Next, an appropriate number of glass beads having a diameter of 2 μm are dispersed between the two substrates on which the alignment film is formed, and the edges are sealed in a state where the two substrates are arranged opposite to each other using a sealing material made of epoxy resin. Stop. Next, a nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy made by Merck was injected into the interior to produce a reflective liquid crystal display element having a cell thickness of 2 μm.
[0058]
<Comparative example>
In the comparative example, it was fabricated in the same manner as the reflective liquid crystal display element of the above example, except that a square reflective pixel electrode having a side length A of 8.4 μm was used.
[0059]
Then, the reflective liquid crystal display element of these examples and the reflective liquid crystal display element of the comparative example are actually used as a light valve of the reflective liquid crystal projector, and an all black display (driving voltage 0 V) is performed on the screen. The disclination appearing at the corners in the direction X where the pretilt was given when the white display (driving voltage 4 V) of 10 × 10 pixels was performed in the black display was observed.
[0060]
In the reflective liquid crystal projector using the reflective liquid crystal display element of the comparative example, two disclination lines extending along the boundary with the black display from the corner of the direction X in which the pretilt is given in the white display, Twisted disclinations appeared at the pixels where these two disclination lines intersected. In addition, flicker was observed in the portion where the twisted disclination appeared, and an ion seizure phenomenon was observed in the long-term driving for 100 hours.
[0061]
On the other hand, in the reflection type liquid crystal projector using the reflection type liquid crystal display element of the embodiment, two disks extending along the boundary with the black display from the corner in the direction X in which the pretilt is given in the white display. Although the combination line appeared, the twisted disclination as in the comparative example did not appear in the corner pixel in the direction X given the pretilt. Further, no flicker was observed in this portion, and no ion seizure phenomenon was observed even after long-term driving for 100 hours.
[0062]
From the above, in the liquid crystal display element to which the present invention is applied, it is possible to suppress the occurrence of twisted disclination and to obtain a significant improvement in image quality and long-term reliability.
[0063]
The aperture ratio of the reflective liquid crystal display element of the comparative example is 87%, whereas the aperture ratio of the reflective liquid crystal display element of the example is 86.5%. Is almost negligible. Even if the length A at which the corner of the reflective pixel electrode is cut out is 1.1 μm, the aperture ratio is 84%, the aperture ratio decreases by about 3%, and the reflectivity decreases by only a few percent. , The practicality can be sufficiently maintained.
[0064]
The present invention is not limited to the reflective liquid crystal display element 1 that modulates incident light and emits it as reflected light, but a transmissive liquid crystal that modulates light from a backlight disposed on the back surface and emits it as transmitted light. It can also be applied to a display element.
[0065]
Further, the present invention is not limited to a projection type liquid crystal display device that projects onto a screen such as the reflection type liquid crystal projector 100 described above, but a direct view type in which a liquid crystal display element to which the present invention is applied is directly viewed. The present invention can be widely applied to liquid crystal display devices.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, at least the corners located in the alignment direction of the liquid crystal molecules are cut out from the corners of the substantially rectangular four corners of the plurality of pixel electrodes arranged in a matrix. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a disclination having a complicated shape at the corner of the pixel electrode positioned in the alignment direction of the liquid crystal molecules, thereby obtaining a significant improvement in image quality and long-term reliability. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective liquid crystal display element to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a drive circuit board and a switching drive circuit of the reflective liquid crystal display element.
FIG. 3 is a plan view of a principal part showing a configuration of a reflective pixel electrode of the reflective liquid crystal display element.
FIG. 4 is an enlarged plan view of a main part showing a position where two disclination lines intersect when white display is performed in a frame-like black display in the reflective liquid crystal display element.
FIG. 5 is a plan view showing a modification of the reflective pixel electrode.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a reflective liquid crystal projector to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a plan view of a drive circuit board showing the direction of pretilt applied to vertically aligned liquid crystal.
8 shows the alignment direction of liquid crystal molecules with respect to the pixel electrode shown in FIG. 7, A is a plan view thereof, and B is a side view thereof. FIG.
FIG. 9 is a plan view showing a state in which white display is performed in a frame-like black display in a conventional liquid crystal display element.
10 is an enlarged plan view of a main part showing a position where two disclination lines of the liquid crystal display element shown in FIG. 9 intersect.
11 is a plan view of a principal part schematically showing a state of a horizontal electric field between a pixel electrode at which two disclination lines shown in FIG. 10 intersect and an adjacent pixel electrode; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reflective type liquid crystal display element, 2 Transparent substrate, 3 Drive circuit board, 4 Liquid crystal layer, 5 Seal material, 6 Transparent electrode, 9 Switching drive circuit, 15 Reflection pixel electrode, 16 Corner | angular part, 17, 18 Orientation film, 100 Reflection LCD projector, 101 lamp, 102 dichroic color separation filter, 103 dichroic mirror, 104R, 104G, 104BR, G, B light valve, 105 composite prism, 106 projection lens, 112R, 112G, 112BR R, G, B polarized beam Splitter

Claims

A transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film covering the transparent electrode;
A drive circuit substrate having a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix on the surface facing the transparent electrode, and an alignment film covering the pixel electrodes;
A liquid crystal layer interposed between the alignment film on the transparent substrate side and the alignment film on the drive circuit board side,
The alignment film vertically aligns liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying pretilt in a predetermined direction ,
The pixel electrode has a shape in which at least the corners located in the predetermined pretilt direction among the corners of the four corners of a substantially rectangular shape are cut out at a substantially right angle toward the inside. .

2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the pixel electrode has a notch length of 1/8 or less with respect to the length of one side.

The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the pixel electrode reflects light incident from the transparent substrate side.

The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is made of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy.

A transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film covering the transparent electrode;
A drive circuit substrate having a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix on a surface facing the transparent electrode, and an alignment film covering the pixel electrodes;
A liquid crystal layer interposed between the alignment film on the transparent substrate side and the alignment film on the drive circuit board side,
The alignment film vertically aligns the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by giving a pretilt in a predetermined direction,
The pixel electrode has a shape in which at least corners located in the predetermined pretilt direction among the corners of the four corners of a substantially rectangular shape are cut out so as to protrude inward in a curved manner. A liquid crystal display element.

6. The liquid crystal display element according to claim 5, wherein the pixel electrode has a cut-out length of the corner portion of 1/8 or less with respect to the length of one side.

6. The liquid crystal display element according to claim 5, wherein the pixel electrode reflects light incident from the transparent substrate side.

6. The liquid crystal display element according to claim 5, wherein the liquid crystal layer is made of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy.

In a liquid crystal display device that displays an image using light modulated by a liquid crystal display element,
The liquid crystal display element includes a transparent substrate, a transparent substrate having an alignment film covering the transparent electrode,
A drive circuit substrate having a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix on the surface facing the transparent electrode, and an alignment film covering the pixel electrodes;
A liquid crystal layer interposed between the alignment film on the transparent substrate side and the alignment film on the drive circuit board side,
The alignment film vertically aligns liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying pretilt in a predetermined direction ,
The pixel electrode has a shape in which at least the corners located in the predetermined pretilt direction among the corners of the four corners of a substantially rectangular shape are cut out at a substantially right angle toward the inside. .

10. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the pixel electrode has a cut-out length of the corner portion of 1/8 or less with respect to the length of one side.

The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the pixel electrode reflects light incident from the transparent substrate side.

The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the liquid crystal layer is made of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy.

The liquid crystal display device according to claim 9, further comprising: a light source; and a projection unit that projects light emitted from the light source and modulated by the liquid crystal display element onto a screen, and is configured as a liquid crystal projector.

In a liquid crystal display device that displays an image using light modulated by a liquid crystal display element,
The liquid crystal display element includes a transparent substrate, a transparent substrate having an alignment film covering the transparent electrode,
A drive circuit substrate having a plurality of pixel electrodes arranged in a matrix on a surface facing the transparent electrode, and an alignment film covering the pixel electrodes;
A liquid crystal layer interposed between the alignment film on the transparent substrate side and the alignment film on the drive circuit board side,
The alignment film vertically aligns the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by giving a pretilt in a predetermined direction,
The pixel electrode has a shape in which at least corners located in the predetermined pretilt direction among the corners of the four corners of a substantially rectangular shape are cut out so as to protrude inward in a curved manner. A liquid crystal display device.

15. The liquid crystal display device according to claim 14, wherein the pixel electrode has a notch length of 1/8 or less of a side length.

The liquid crystal display device according to claim 14, wherein the pixel electrode reflects light incident from the transparent substrate side.

15. The liquid crystal display device according to claim 14, wherein the liquid crystal layer is made of a liquid crystal having negative dielectric anisotropy.

15. The liquid crystal display device according to claim 14, further comprising: a light source; and a projection unit that projects light emitted from the light source and modulated by the liquid crystal display element onto a screen, and is configured as a liquid crystal projector.