JP4345797B2 - 液晶装置、プロジェクタ及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶装置、プロジェクタ及び電子機器に関する。
液晶ディスプレイや液晶プロジェクタに用いられる液晶装置の分野では、静止画はもとより動画の画質向上が求められている。動画の画質向上のためには、液晶装置の応答速度を高くすることが不可欠である。近年では、応答速度の高いＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードの液晶装置が注目されている。
ＯＣＢモードの液晶装置は、初期状態と表示動作状態とで液晶分子の配向が変化するようになっている。初期状態では液晶分子の配向が２枚の基板間でスプレイ状に開くように規制される（スプレイ配向）。表示動作状態では液晶分子の配向が２枚の基板間で弓なりに曲がるように規制される（ベンド配向）。
ＯＣＢモードの液晶装置で画像表示や光変調を行う場合には、ベンド配向の状態で駆動電圧を印加する。ベンド配向の状態では、電圧を印加したときに液晶分子の配向が切り替わるまでの時間がＴＮモードやＳＴＮモードの場合に比べて短くなるので、液晶層の光透過率を短時間で変化させることができ、高速応答が可能となる。
ＯＣＢモードの液晶装置では、液晶分子の配向をスプレイ配向からベンド配向に変化させる際、ある閾値電圧以上の電圧を液晶層に印加する必要がある（初期転移操作）。初期転移操作が不十分な場合には、スプレイ配向からベンド配向への変化が不十分となり、表示不良が生じたり応答速度が低くなったりする。このベンド転移を容易にするため、例えば特許文献１に示すように、画素電極間の下層に専用の制御電極を配置し、この制御電極と画素電極（又は共通電極）との間に強電界を発生させる技術が開示されている。この技術によって、ベンド核を容易に発生させることができ、これによりベンド転移が容易になりかつ安定化することとなる。
特開２００３−８４２９９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の手法では、制御用電極がアルミなどの金属で構成されているため、例えば画素電極に平面視で重なる領域に設けると画素電極を透過する光が遮光されてしまう。このように、画素内の限られた領域にしか設けることができないため画素電極（共通電極）と制御用電極との間に強電界を発生させてもベンド核の発生効率が悪く、ベンド転移の高速化には寄与が不十分である。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ベンド転移を効率的に高速化させることが可能な液晶装置、プロジェクタ及び電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶層とを備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置であって、前記一対の基板のうち一方の基板に画素ごとに設けられた画素電極と、少なくとも一部が前記画素に平面視で重なるように前記画素電極の下層側に設けられ、光を透過可能な導電材料からなる補助電極とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、補助電極が、少なくとも一部が画素に平面視で重なるように画素電極の下層側に設けられ光を透過可能な導電材料からなるので、画素に平面視で重なるように設けても光を遮光することがない。しかも、画素に平面視で重なるように設けることにより、強電界を発生させることができ、ベンド核の発生効率を高めることができる。これにより、ベンド転移を効率的に高速化させることができる。
上記液晶装置は、前記補助電極が、前記一方の基板のほぼ全面に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、補助電極が一方の基板のほぼ全面に設けられているので、平面視における液晶層のほぼ全範囲に強電界を発生させることができる。これにより、ベンド核の発生効率を高めることができ、ベンド転移の高速化に大きく寄与することとなる。
上記液晶装置は、前記画素電極が前記一方の基板のうち第１領域にマトリクス状に設けられており、前記駆動信号を供給するスイッチング素子が前記第１領域及び当該第１領域の外側の第２領域にマトリクス状に設けられており、前記スイッチング素子に駆動信号を供給するデータ線及び走査線が格子状に設けられており、前記補助電極が、前記データ線又は前記走査線のうちいずれか１本に沿って設けられるスイッチング素子に接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、補助電極が、データ線又は走査線のうちいずれか１本に沿って設けられるスイッチング素子に接続されている。液晶装置の駆動は、データ線又は走査線ごとに所定の方向へ順に行われるのが一般的である。補助電極に接続されたスイッチング素子がこの所定の方向に沿って設けられている場合には、各配線の駆動毎に強電界が発生するため、ベンド転移時においてはベンド核の発生効率が高くなり、表示動作時においてはベンド配向を容易に維持することができることとなる。補助電極に接続されたスイッチング素子がこの所定の方向に交差するように設けられている場合には、各配線の駆動のうち上記の１本の配線についての駆動時にのみ強電界が発生するため、液晶装置の駆動時においてベンド配向を維持する強電界が表示・光変調に影響しにくく、良好な表示が可能になるという利点がある。
上記液晶装置は、前記補助電極と前記画素電極との間に発生する電界の向きが前記スプレイ配向の前記液晶分子の配向方向に交差する方向になるように前記補助電極が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、当該補助電極と画素電極との間に発生する電界の向きがスプレイ配向の液晶分子の配向方向に交差する方向になるように補助電極が設けられているので、補助電極と画素電極との間で強電界を発生させたときに液晶分子を強電界の向きにツイストさせることができる。この液晶分子のツイストがベンド核発生を促進するため、ベンド核を容易に発生させることができ、ベンド転移の高速化を図ることができる。
上記液晶装置は、前記画素電極が複数設けられ、前記複数の画素電極に電気信号を供給する配線が複数設けられ、前記配線毎に前記画素電極に信号を供給するようになっており、前記補助電極が、前記画素電極との間で第１の電界を印加可能な第１補助電極と、前記第１補助電極との間で電気的に絶縁され前記画素電極との間で前記第１の電界とは異なる第２の電界を印加可能な第２補助電極とを有しており、前記第１補助電極と前記第２補助電極とが、前記各配線に沿って交互に設けられていることを特徴とする。
例えば画素電極を駆動する際にライン反転駆動を行う場合、ラインごとに駆動電圧の極性が交互に反転することになる。本発明によれば、複数の画素電極に電気信号を供給する配線が複数設けられ、この配線毎に画素電極に信号を供給するようになっており、補助電極が、画素電極との間で第１の電界を印加可能な第１補助電極と、第１補助電極との間で電気的に絶縁され画素電極との間で第１の電界とは異なる第２の電界を印加可能な第２補助電極とを有しており、第１補助電極の延在部分と第２補助電極の延在部分とが、各配線に沿って交互に設けられているので、画素電極に対してこれら２種類の補助電極の間でそれぞれ異なる電界を発生させることが可能になり、画素電極と補助電極との間で発生する強電界の極性と駆動電圧の極性とを一致させるように駆動を行うことができる。これにより、駆動電圧による液晶分子の配向の乱れを軽減することができる。さらに画素電極と補助電極との間で発生する電界の強さを最大限にするように駆動を行うこともできる。これにより、ベンド核発生を促進するため、ベンド核を容易に発生させることができ、ベンド転移の高速化を図ることができる。
上記液晶装置は、前記画素電極が複数列設けられており、前記複数列には、前記補助電極が平面視で前記画素に重なるように設けられる列と、ダミー電極が設けられる列とが交互に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、画素電極が複数列設けられており、この複数列には、補助電極が平面視で画素に重なるように設けられる列と、ダミー電極が設けられる列とが交互に設けられているので、従来のダミー画素として用いる電極と、補助電極として使用する電極とに機能を分けて両立することができる。
上記液晶装置は、平面視で前記補助電極の少なくとも一部に重なるように、前記画素電極と同一の層にダミー電極が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、平面視で補助電極の少なくとも一部に重なるように、画素電極と同一の層にダミー電極が設けられているので、補助電極がダミー電極の下層に設けられることになり、ダミー電極と補助電極とが立体的に配置されることになる。これにより、従来のダミー画素として用いる電極と、補助電極として使用する電極とに機能を分けて両立することができる。
本発明に係るプロジェクタは、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、ベンド転移を効率的に高速化させることが可能な液晶装置を搭載したので、応答速度の高い光変調が可能であり、表示特性の高いプロジェクタを得ることができる。
本発明に係る電子機器は、上記の液晶装置を搭載したことを特徴とする。
本発明によれば、ベンド転移を効率的に高速化させることが可能な液晶装置を搭載したので、表示部において応答速度が高く、表示特性の高い表示が可能な電子機器を得ることができる。
図１（ａ）は液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う側面断面図である。図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されており、シール材５２の内周に沿って設けられた周辺見切り５３に囲まれた矩形状の領域が表示変調領域３５である。シール材５２の内側の領域のうち表示変調領域３５の外側の領域が非表示変調領域３６である。
シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ信号駆動回路１０１及び外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査信号駆動回路１０４がそれぞれ形成されている。走査信号駆動回路１０４同士は、配線１０５を介して電気的に接続されており、駆動回路１０１、１０４はそれぞれ対応する外部回路実装端子１０２と電気的に接続されている。また、対向基板２０の角部にはＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
図２は、ＴＦＴを用いた液晶装置１００の等価回路図である。液晶装置１００のＴＦＴアレイ基板１０には、表示変調領域３５及び非表示変調領域３６に亘ってデータ線６ａ及び走査線３ａが格子状に配置され、両者に囲まれた領域は、画像表示単位である画素になっている。マトリクス状に配置された複数の画素には、それぞれ画素電極１５が形成されている。実際には図示しない遮光部などが設けられているため、画素電極１５が設けられた領域に対して、画素１５ａ（図３（ａ）等参照）は狭くなっている。以下の書く実施形態においても同様である。各画素電極１５に対応して当該画素電極１５への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ１３が形成されている。ＴＦＴ１３のソースに対してデータ線６ａが電気的に接続されており、各データ線６ａを介してＴＦＴ１３に画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが供給される。またＴＦＴ１３のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、走査線３ａを介して所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｍが供給される。ＴＦＴ１３のドレインは画素電極１５と電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ１３を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎは、画素電極１５と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と容量線３ｂとの間に蓄積容量７が形成され、液晶容量と並列に接続されている。そして、上記のように液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となっている。
図３は、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側（対向基板２０との対向面側）の構成を示す図である。図３（ａ）は液晶層５０側から見た平面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の下層側の構成を示す平面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ断面に沿った構成を示す図である。
図３（ｃ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には下地層３８が形成されており、当該下地層３８上にはＴＦＴ１３が形成されている。ＴＦＴ１３は、液晶装置１００の表示変調領域３５及び非表示変調領域３６に設けられた画素ごとに形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０上には、ＴＦＴ１３を覆うように絶縁膜３０が形成されている。絶縁膜３０上には補助電極３３が設けられている。絶縁膜３０上には、この補助電極３３を覆うように層間絶縁膜３１が形成されている。層間絶縁膜３１上には、画素電極１５が形成されている。画素電極１５は、ＴＦＴアレイ基板１０の画素１５ａごとにマトリクス状に設けられており、層間絶縁膜３１及び絶縁膜３０を貫通して設けられるコンタクトホール３２を介してＴＦＴ１３を構成するドレイン電極に接続されている。
補助電極３３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料からなる電極である。補助電極３３は、画素１５ａに平面視で重なるようにＴＦＴアレイ基板１０のほぼ全面に形成されている。図３（ｃ）に示すように、補助電極３３が画素電極１５の下層側に設けられている。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、補助電極３３は、非表示変調領域３６において、絶縁膜３０を貫通して設けられるコンタクトホール３７を介してＴＦＴ１３（ドレイン電極）に電気的に接続されている。補助電極３３には、貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、表示変調領域３５において、画素電極１５に設けられたコンタクトホール３２を囲うように形成されており、補助電極３３と当該画素電極１５とが電気的に接触されないようになっている。
図４は、ＯＣＢモードの液晶装置における液晶分子の配向状態の説明図である。ＯＣＢモードの液晶装置では、その初期状態（非動作時）において、図４（ａ）に示すように液晶５１がスプレイ状に開いた配向状態（スプレイ配向）になっており、表示動作時には、図４（ｂ）に示すように液晶５１が弓なりに曲がった配向状態（ベンド配向）になっている。そして、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することにより、表示動作の高速応答性を実現し得るようになっている。
次に、上記のように構成された液晶装置１００のうちＴＦＴアレイ基板１０の製造工程を簡単に説明する。まず、ＴＦＴアレイ基板１０上に下地層３８を形成し、下地層３８上にＴＦＴ１３を形成する。ＴＦＴ１３を形成したら、下地層３８上にＴＦＴ１３を覆うように絶縁膜３０を形成する。絶縁膜３０を形成したら、絶縁膜３０のうち非表示変調領域３６に形成されたＴＦＴ１３のドレイン電極に平面視で重なる位置にコンタクトホール３７を形成する。コンタクトホール３７を形成したら、絶縁膜３０上に補助電極３３を形成する。
補助電極３３は、例えばＩＴＯをスパッタリングすることにより絶縁膜３０の全面に導電薄膜を成膜し、表示変調領域３５内のＴＦＴ１３を構成するドレイン電極に平面視で重なる位置に貫通孔３４を設けることによって形成する。補助電極３３を形成したら、当該補助電極３３上に層間絶縁膜３１を形成する。
層間絶縁膜３１を形成したら、表示変調領域３５内のＴＦＴ１３を構成するドレイン電極及び貫通孔３４に平面視で重なる位置にコンタクトホール３２を形成する。コンタクトホール３２を形成したら、層間絶縁膜３１上の所定の領域に画素電極１５を形成する。画素電極１５を形成後には、図示しない配向膜を形成する。このようにＴＦＴアレイ基板１０を形成する。
このように、本実施形態によれば、補助電極３３が画素１５ａに平面視で重なるようにＴＦＴアレイ基板１０のほぼ全面に設けられており、光を透過可能な導電材料（例えばＩＴＯ）からなる補助電極３３からなるので、画素１５ａに平面視で重なるように設けても光を遮光することが無い。しかも、画素１５ａに平面視で重なるように設けることにより、例えば図５（ａ）に示すように、画素電極１５と補助電極３３との間に最大の電位差となるように強電界Ｅを発生させることができ、液晶層５０内の液晶分子５１のうち垂直に電界Ｅが印加される液晶分子５１ａを中心としてベンド核の発生効率を高めることができる。これにより、ベンド転移を効率的に高速化させることができる。
また、画素電極１５の駆動制御と補助電極３３の駆動制御とを共にＴＦＴ１３によって行うことにより、両者の駆動制御を１つの制御系で行うことができる。これにより、補助電極３３の制御回路を新たに設ける必要は無く、従来の駆動回路の構成においても対応可能となる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、補助電極の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
図６は、本実施形態に係る液晶装置２００のＴＦＴアレイ基板２１０の構成を示す平面図であり、第１実施形態における図３（ａ）に対応している。
ＴＦＴアレイ基板２１０には、第１実施形態と同様に下地層、ＴＦＴ（いずれも図示せず）が形成されており、図６に示すように、ＴＦＴを覆うように絶縁膜２３０が形成されている。絶縁膜２３０上には補助電極２３３が設けられている。絶縁膜２３０上には、この補助電極２３３を覆うように層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。層間絶縁膜上には、画素電極２１５が形成されている。画素電極２１５は、ＴＦＴアレイ基板２１０にマトリクス状に設けられており、層間絶縁膜及び絶縁膜２３０を貫通して設けられるコンタクトホール２３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。
補助電極２３３は、第１実施形態と同様、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料からなる電極である。補助電極２３３は、ＴＦＴアレイ基板２１０の非表示変調領域２３６ではほぼ全面に設けられており、絶縁膜２３０を貫通するコンタクトホール２３７によってＴＦＴ（ドレイン電極）に電気的に接続されている。補助電極２３３は、表示変調領域２３５内に延在部分２３３ａを有している。
延在部分２３３ａは、マトリクス状に配列された画素電極２１５の行方向（図６中左右方向）に延在するように設けられており、この画素電極２１５の１行の間の領域に配置されている。延在部分２３３ａは、画素２１５ａに一部が平面視で重なるように設けられており、液晶装置２００の液晶層を構成するスプレイ配向の液晶分子２５１に交差する方向に電界が発生するように配置されている。例えば本実施形態では、液晶分子２５１のスプレイ配向の方向はマトリクスの行方向になっており、画素電極２１５と補助電極２３３の延在部分２３３ａとの間で発生する電界Ｅの方向はマトリクスの列方向になっている。
このように、本実施形態によれば、補助電極２３３の延在部分２３３ａと画素電極２１５との間に発生する電界Ｅの向きがスプレイ配向の液晶分子２５１の配向方向に交差する方向になるように、延在部分２３３ａ、液晶分子２５１が設けられているので、図５（ｂ）に示すように、延在部分２３３ａと画素電極２１５との間で強電界Ｅを発生させたときに液晶分子２５１を強電界Ｅの向きにツイストさせることができる。この液晶分子２５１のツイストがベンド核発生を促進するため、ベンド核を容易に発生させることができ、ベンド転移の高速化を図ることができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、補助電極の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
図７は、本実施形態に係る液晶装置３００のＴＦＴアレイ基板３１０の構成を示す平面図であり、第１実施形態における図３（ａ）に対応している。
ＴＦＴアレイ基板３１０には、第１実施形態と同様に下地層、ＴＦＴ（いずれも図示せず）が形成されており、図７に示すように、データ線３０６ａ、走査線３０３ａ、絶縁膜３３０が形成されている。絶縁膜３３０上には補助電極３３３、３４３が設けられている。絶縁膜３３０上には、この補助電極３３３、３４３を覆うように層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。層間絶縁膜上には、画素電極３１５及びダミー電極３５５を有する電極群が形成されている。この電極群は、ＴＦＴアレイ基板３１０にマトリクス状に設けられている。この電極群のうち表示変調領域３３５内に設けられているものが画素電極３１５であり、非表示変調領域３３６に設けられているものがダミー電極３５５である。ダミー電極３５５は、マトリクスの列方向の端部側に設けられている。
画素電極３１５は、層間絶縁膜及び絶縁膜３３０を貫通して設けられるコンタクトホール３３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。ダミー電極３５５は、層間絶縁膜及び絶縁膜３３０を貫通して設けられるコンタクトホール３５７を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。
補助電極３３３、３４３は、第１実施形態と同様、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料からなる電極であり、画素電極３１５及びダミー電極３５５に対して下層側（ＴＦＴアレイ基板３１０の表面側）に設けられている。補助電極３３３はマトリクス状に配列された画素電極３１５の行方向の一端側に幹部分３３３ａを有しており、補助電極３４３は他端側に幹部分３４３ａを有している。例えば幹部分３３３ａが図中右側に設けられており、幹部分３４３ａが図中左側に設けられている。
補助電極３３３の幹部分３３３ａは、絶縁膜３３０を貫通して設けられるコンタクトホール３３７を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。補助電極３４３の幹部分３４３ａは、絶縁膜３３０を貫通して設けられるコンタクトホール３４７を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。幹部分３３３ａと幹部分３４３ａとの間は電気的に絶縁されている。幹部分３３３ａは、幹部分３４３ａの方向に向けて延在部分３３３ｂを有している。幹部分３４３ａは、幹部分３３３ａの方向に向けて延在部分３４３ｂを有している。
延在部分３３３ｂ、延在部分３４３ｂは、画素３１５ａの中央部に平面視で重なるように設けられている。延在部分３３３ｂ同士、延在部分３４３ｂ同士は、それぞれ幹部分３３３ａ、３４３ａによって接続されている。マトリクス状に配列された画素電極３１５の１行ごとに、延在部分３３３ｂと延在部分３４３ｂとが交互に配置されている。延在部分３３３ｂと延在部分３４３ｂとの間は電気的に絶縁されている。
上記のように構成された液晶装置３００を駆動する際にはライン反転駆動を行う。ライン反転駆動を行った場合、画素電極３１５の１行ごとに駆動電圧の極性を交互に反転させながら書き込みを行うことになる。
本実施形態によれば、幹部分３３３ａと幹部分３４３ａとの間、延在部分３３３ｂと延在部分３４３ｂとの間は電気的に絶縁されているので、画素電極３１５に対して補助電極３３３と補助電極３４３とでそれぞれ異なる電界を発生させることが可能になる。本実施形態では液晶装置３００の駆動がライン反転駆動であり、幹部分３３３ａに接続された延在部分３３３ｂと幹部分３４３ａに接続された延在部分３４３ｂとが、延在方向に直交する方向（マトリクスの列方向）に交互に配置されているので、画素電極３１５と補助電極３３３、３４３との間で発生する強電界の極性と駆動電圧の極性とが一致するように駆動を行うことができる。これにより、駆動電圧による液晶分子の配向の乱れを軽減することができる。さらに画素電極と補助電極との間で発生する電界の強さを最大限にするように駆動を行うこともできる。これにより、ベンド核発生を促進するため、ベンド核を容易に発生させることができ、ベンド転移の高速化を図ることができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、補助電極の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
図８は、本実施形態に係る液晶装置４００のＴＦＴアレイ基板４１０の構成を示す平面図であり、第１実施形態における図３（ａ）に対応している。
ＴＦＴアレイ基板４１０には、第１実施形態と同様に下地層、ＴＦＴ、絶縁膜（いずれも図示せず）が形成されており、図８に示すように、データ線４０６ａ、走査線４０３ａが格子状に形成されている。絶縁膜上には補助電極４３３が設けられている。絶縁膜上には、この補助電極４３３を覆うように層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。層間絶縁膜上には、画素電極４１５が形成されている。画素電極４１５は、ＴＦＴアレイ基板４１０の表示変調領域４３５にマトリクス状に設けられている。画素電極４１５は、層間絶縁膜及び絶縁膜を貫通して設けられるコンタクトホール４３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。
補助電極４３３は、第１実施形態と同様、例えばＩＴＯなどの透明な導電材料からなる電極である。補助電極４３３は、画素４１５ａに平面視で重なるようにＴＦＴアレイ基板４１０のほぼ全面に形成されている。この補助電極４３３は、画素電極４１５の下層側に設けられている。
補助電極４３３は、非表示変調領域４３６において、絶縁膜を貫通して設けられるコンタクトホール４３７を介して、１本の走査線４０３ａに沿って設けられるＴＦＴ（ドレイン電極）に電気的に接続されている。表示変調領域４３５においては、画素電極４１５に設けられたコンタクトホール４３２を囲うように貫通孔４３４が形成されており、補助電極４３３と当該画素電極４１５とが電気的に接触されないようになっている。
液晶装置４００の駆動時には、走査線４０３ａの１本ごと、すなわち、走査線４０３ａに対応する画素電極４１５の１行ずつに書き込みが行われるようになっており、１本の走査線４０３ａについて書き込みが終了したら、マトリクスの列方向（図８中下向きの矢印の方向）に向けて１行ずつ画素電極４１５に書き込みが行われるようになっている。
本実施形態では、格子状に設けられたデータ線４０６ａ及び走査線４０３ａのうち走査線４０３ａの１本に沿って設けられるＴＦＴに補助電極４３３が接続されているので、当該１本の走査線４０３ａについての駆動時にのみ、画素電極４１５と補助電極４３３との間に強電界が発生することになる。これにより、液晶装置４００の駆動時において当該強電界が表示・光変調に影響しにくく、良好な表示が可能になるという利点がある。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、補助電極の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
図９は、本実施形態に係る液晶装置５００のＴＦＴアレイ基板５１０の構成を示す平面図であり、第１実施形態における図３（ａ）に対応している。図１０（ａ）は図９におけるＡ−Ａ断面、図１０（ｂ）は図９におけるＢ−Ｂ断面、図１０（ｃ）は図９におけるＣ−Ｃ断面、図１０（ｄ）は図９におけるＤ−Ｄ断面に沿った構成をそれぞれ示したものである。
本実施形態では、画素電極５１５がマトリクス状に配置されており、この画素電極５１５の列のうち補助電極５３３が平面視で画素５１５ａに重なるように設けられる列と、ダミー電極５５５が設けられる列とが交互に配置されている。
まず、断面構成について図１０（ａ）〜図１０（ｄ）を基にして説明する。ＴＦＴアレイ基板５１０には、第１実施形態と同様に下地層、ＴＦＴ５１３、絶縁膜５３０が形成されている。絶縁膜５３０上には補助電極５３３が設けられている（図１０（ｃ））。絶縁膜５３０上には、この補助電極５３３を覆うように層間絶縁膜５３１が形成されている。層間絶縁膜５３１上には、画素電極５１５及びダミー電極５５５が形成されている（図１０（ａ）、図１０（ｂ））。画素電極５１５は、層間絶縁膜５３１及び絶縁膜５３０を貫通して設けられるコンタクトホール５３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。ダミー電極５５５は、画素電極５１５と同一の層に設けられており、層間絶縁膜５３１及び絶縁膜５３０を貫通して設けられるコンタクトホール５３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている（図１０（ａ））。
次に、平面構成について図９を基にして説明する。同図に示すように、画素電極５１５は、ＴＦＴアレイ基板５１０の表示変調領域５３５にマトリクス状に設けられている。補助電極５３３は、画素電極５１５の列のうち１列おきに設けられており、画素電極５１５に平面視で重なるように設けられている。ダミー電極５５５は、非表示変調領域５３６のうち補助電極５３３の設けられない列に設けられている。
このように、本実施形態によれば、画素電極５１５が複数列設けられており、この複数列には、補助電極５３３が平面視で画素５１５ａ重なるように設けられる列と、ダミー電極５５５が設けられる列とが交互に設けられているので、従来のダミー画素として用いる電極（ダミー電極５５５）と、補助電極５３３として使用する電極とに機能を分けて両立することができる。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、その説明を省略する。本実施形態では、補助電極の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
図１１は、本実施形態に係る液晶装置５００のＴＦＴアレイ基板６１０の構成を示す平面図であり、第１実施形態における図３（ａ）に対応している。図１２（ａ）は図１１におけるＡ−Ａ断面、図１２（ｂ）は図１１におけるＢ−Ｂ断面、図１２（ｃ）は図１１におけるＣ−Ｃ断面、図１２（ｄ）は図１１におけるＤ−Ｄ断面に沿った構成をそれぞれ示したものである。
本実施形態では、画素電極６１５がマトリクス状に配置されており、補助電極６３３とダミー電極６５５とが立体的に設けられている。
まず、断面構成について図１２（ａ）〜図１２（ｄ）を基にして説明する。ＴＦＴアレイ基板６１０には、第１実施形態と同様に下地層、ＴＦＴ６１３、絶縁膜６３０が形成されている。絶縁膜６３０上には補助電極６３３が設けられている（図１２（ｃ））。絶縁膜６３０上には、この補助電極６３３を覆うように層間絶縁膜６３１が形成されている。層間絶縁膜６３１上には、画素電極６１５及びダミー電極６５５が形成されている（図１２（ａ）、図１２（ｂ））。画素電極６１５は、層間絶縁膜６３１及び絶縁膜６３０を貫通して設けられるコンタクトホール６３２を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている。ダミー電極６５５は、画素電極６１５と同一の層に設けられており、層間絶縁膜６３１及び絶縁膜６３０を貫通して設けられるコンタクトホール６５７を介してＴＦＴ（ドレイン電極）に接続されている（図１２（ａ））。
次に、平面構成について図１１を基にして説明する。
同図に示すように、画素電極６１５は、ＴＦＴアレイ基板６１０の表示変調領域６３５にマトリクス状に設けられている。
補助電極６３３は、非表示変調領域６３６においては画素電極６１５の列のうち１列おきに設けられており、表示変調領域６３５内においては隣接する２列の画素６１５ａに平面視で重なるように設けられている。この補助電極６３３は、表示変調領域６３５内においては、画素６１５ａの中央部を空けるように形成されている。
ダミー電極６５５は、非表示変調領域６３６において行方向に延在するように設けられている。画素電極６１５のマトリクスのうち補助電極６３３が設けられてない列においては、ダミー電極６５５の列方向の寸法が画素電極６１５の列方向の寸法とほぼ同一になっており、この部分にコンタクトホール６５７が形成されている。ダミー電極６５５は、補助電極６３３が設けられている列において、列方向にくびれた部分６５６が形成されており、このくびれ部分６５６において補助電極６３３に平面視で重なるように設けられている。
このように、本実施形態によれば、平面視で補助電極６３３の少なくとも一部に重なるように、画素電極６１５と同一の層にダミー電極６５５が設けられているので、補助電極６３３がダミー電極６５５の下層に設けられることになり、ダミー電極６５５と補助電極６３３とが立体的に配置されることになる。これにより、従来のダミー画素として用いる電極と、補助電極として使用する電極とに機能を分けて両立することができる。
［第７実施形態］
次に、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置（プロジェクタ）の構成について、図１３を参照して説明する。図１３は、上記実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置７００の要部を示す概略構成図である。図１３において、７１０は光源、７１３、７１４はダイクロイックミラー、７１５、７１６、７１７は反射ミラー、７１８は入射レンズ、７１９はリレーレンズ、７２０は出射レンズ、７２２、７２３、７２４は液晶光変調装置、７２５はクロスダイクロイックプリズム、７２６は投写レンズを示す。
光源７１０はメタルハライド等のランプ７１１とランプの光を反射するリフレクタ７１２とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー７１３は、光源７１０からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー７１７で反射されて、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置７２２に入射される。
一方、ダイクロイックミラー７１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー７１４によって反射され、上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置７２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー７１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ７１８、リレーレンズ７１９、出射レンズ７２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段７２１が設けられ、これを介して青色光が上述の本発明の一例たる液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置７２４に入射される。
各光変調装置により変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム７２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ７２６によってスクリーン７２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
本実施形態によれば、ベンド転移を効率的に高速化させることが可能な液晶装置を搭載したので、表示特性が高く、応答速度の高い表示が可能なプロジェクタ７００を得ることができる。
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態を説明する。本実施形態では携帯電話を例に挙げて説明する。
図１４は、携帯電話８００の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話８００は、筺体８０１、複数の操作ボタンが設けられた操作部８０２、画像や動画、文字等を表示する表示部８０３を主体として構成されている。表示部８０３には、上記第１実施形態〜第６実施形態における液晶装置にカラーフィルタを設けた液晶表示装置が搭載される。
このように、本実施形態では、ベンド転移を効率的に高速化させることが可能な液晶装置を搭載したので、表示特性が高く、応答速度の高い表示部を有する電子機器を得ることができる。
上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストの表示が可能になっている。
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記第２実施形態においては、補助電極２３３の延在部分２３３ａが図中左右方向（マトリクスの行方向）に形成されている例を説明したが、これに限られることは無く、例えば図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、図中上下方向（マトリクスの列方向）に延在するような構成であっても構わない。
この場合、図１５（ａ）に示すように、画素２１５ａの行方向中央部を空けて当該画素２１５ａの行方向の両端に平面視で重なるように延在部分２３３ａを形成しても構わないし、図１５（ｂ）に示すように、画素２１５ａの行方向の一辺側のみに平面視で重なるように延在部分２３３ａを形成しても構わない。また、延在部分２３３ａを図中左右方向に延在する構成とした場合であっても、図１５（ｃ）に示すように、画素２１５ａの列方向の中央部に平面視で重なるように形成しても構わない。あるいは延在部分２３３ａを斜め方向に形成することもできる。いずれの場合であっても、補助電極２３３と画素電極２１５との間に発生する電界の向きがスプレイ配向の液晶分子２５１の配向方向に交差する方向になるように設けられていることが好ましい。
また、上記第４実施形態においては、補助電極４３３が非表示変調領域４３６において、１本の走査線４０３ａに沿って設けられるＴＦＴ（ドレイン電極）に電気的に接続された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図１６に示すように、補助電極４３３が非表示変調領域４３６において、１本のデータ線４０６ａに沿って設けられるＴＦＴ（ドレイン電極）に電気的に接続された構成であっても構わない。この場合には、各走査線４０４ａの走査毎に補助電極４３３と画素電極４１５との間に強電界が発生するため、ベンド転移時においてはベンド核の発生効率が高くなり、表示動作時においてはベンド配向を容易に維持することができることとなる。
本発明の第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す図。 本実施形態に係る液晶装置の構成を示す回路図。 本実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す図。 ＯＣＢモードの液晶装置の動作を説明する図。 液晶装置の動作を説明する図。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す平面図。 本発明の第３実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す平面図。 本発明の第４実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す平面図。 本発明の第５実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す平面図。 本実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す断面図。 本発明の第６実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す平面図。 本実施形態に係る液晶装置の一部の構成を示す断面図。 本発明の第７実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。 本発明の第８実施形態に係る携帯電話の構成を示す図。 本発明に係る液晶装置の他の構成を示す図。 本発明に係る液晶装置の他の構成を示す図。
符号の説明
３ａ…走査線 ３ｂ…容量線 ６ａ…データ線 １０…ＴＦＴアレイ基板 １３…ＴＦＴ １５…画素電極 ３２…コンタクトホール ３４…貫通孔 ３３…補助電極 ３５…表示変調領域 ３６…非表示変調領域 ３７…コンタクトホール ５０…液晶層 ５１…液晶分子 ５１ａ…液晶分子 １００〜６００…液晶装置 ７００…プロジェクタ ８００…携帯電話

Claims (7)

  1. 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、複数のデータ線と、複数の走査線と、該複数のデータ線と該複数の走査線との複数の交点ごとに対応して設けられた画素と、前記一対の基板のうち一方の基板に複数の前記画素ごとに設けられた画素電極とスイッチング素子と、を備え、前記液晶層の液晶分子の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示又は光変調を行う液晶装置であって、
    複数の前記スイッチング素子は、表示変調領域と、該表示変調領域の外側の領域とに設けられると共に、少なくとも一部が前記画素に平面視で重なるように前記画素電極の下層側に設けられ、光を透過可能な導電材料からなる補助電極を備え、
    前記表示変調領域は、複数の前記画素を含む領域であり、
    前記補助電極は、前記表示変調領域に設けられた複数の前記画素に渡って前記表示変調領域の外側から内側へ延在し、かつ、前記複数のデータ線又は前記複数の走査線のうちいずれか１本に対応して設けられた前記スイッチング素子に接続されている
    ことを特徴とする液晶装置。
  2. 前記補助電極と前記画素電極との間に発生する電界の向きが前記スプレイ配向の前記液晶分子の配向方向に交差する方向になるように前記補助電極が設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
  3. 前記画素電極が複数設けられ、
    前記複数の画素電極に電気信号を供給する配線が複数設けられ、前記配線毎に前記画素電極に信号を供給するようになっており、
    前記補助電極が、前記画素電極との間で第１の電界を印加可能な第１補助電極と、前記第１補助電極との間で電気的に絶縁され前記画素電極との間で前記第１の電界とは異なる第２の電界を印加可能な第２補助電極とを有しており、
    前記第１補助電極と前記第２補助電極とが、前記各配線に沿って交互に設けられている
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。
  4. 前記画素電極が複数列設けられており、
    前記複数列には、前記補助電極が平面視で前記画素に重なるように設けられる列と、ダミー電極が設けられる列とが交互に設けられている
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。
  5. 平面視で前記補助電極の少なくとも一部に重なるように、前記画素電極と同一の層にダミー電極が設けられている
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。
  6. 請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
  7. 請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
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