JP4389579B2 - 液晶装置、投射型表示装置 - Google Patents
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本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡素な構成でフリッカの発生を十分に防止できるようにした液晶装置、並びにこの液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。
また本発明の一実施形態に係る液晶装置は、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた一対の配向膜を有し、前記一対の配向膜の一方の配向膜の比誘電率は前記前記一対の配向膜の他方の配向膜の比誘電率よりも大きく、前記第1無機膜及び前記第2無機膜は前記一方の配向膜に含まれており、前記第3無機膜は前記他方の配向膜に含まれることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る液晶装置は、電極を備えた一対の基板の間に液晶層を挟持してなる液晶装置であって、少なくとも一方の電極の表面に、両基板に備えられた電極の液晶界面における仕事関数の差を小さくするような仕事関数調整層が設けられたことを特徴とする。
本発明者は、上述のフリッカの発生原因として、液晶層と接する上下の電極の仕事関数の違いに着目した。すなわち、上述した従来の液晶装置では、一方の基板にITO等の透明電極が形成され、他方の基板にAl等の反射電極が形成されており、両電極の液晶界面の仕事関数には大きな差が生じている。このような仕事関数の違いは、両電極のコモン電位にずれを生じさせ、フリッカの原因となる。本発明では、仕事関数調整層によって両電極の液晶界面における仕事関数の不均衡を解消できるため、フリッカのない表示が可能となる。特に本発明では電極表面の電気的特性(液晶界面の仕事関数の大きさ)を直接改善しているので、駆動を調節した場合のように温度が変化してもコモン電位に変動は生じず、常に安定した表示特性が得られる。なお、本発明では、上記仕事関数調整層は無機材料からなることが好ましい。一般に無機材料は有機材料に比べて比誘電率が大きいため、仕事関数調整層に無機材料を用いることで、仕事関数の調節幅が広がり、調整が容易となる。
また本発明は、ガラス基板等の絶縁基板を用いた液晶装置に限らず、シリコン基板等の半導体基板を素子基板としたLCOS(Liquid Crystal On Silicon)と呼ばれる液晶装置に対しても適用することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の液晶装置について説明する。
本実施の形態では、投射型表示装置のライトバルブに用いるアクティブマトリクス方式の液晶装置(液晶ライトバルブ)の例を挙げて説明する。
図1は本実施形態の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、図2は図1のH−H’線に沿う断面図、図3はシール部周辺の構成を拡大した断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。なお、本明細書において液晶装置を構成する各部材の液晶層側の面を「内面」、それと反対側の面を「外面」という。
図3に示すように、本実施形態の液晶装置100は、矩形枠状に配されたシール材52を介して対向する一対の基板10,20の間に液晶層50を挟持した構成をなしている。
次に、本発明の第1の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順により本発明に係るLCOS型の液晶装置を作製した。
まず、シリコン基板上にAlをスパッタし、パターニングによりAl電極(反射電極)を形成する。次に、このAl電極の形成された基板の表面に、蒸着又はスパッタによりTiO2膜を50nm成膜し、続いて、このTiO2膜の上にSiO2を仰角50°の角度から打ち込む(斜方蒸着)。この斜方蒸着膜の厚みは10nmとする。一方、このシリコン基板とは別に、内面側にITO電極の形成されたガラス基板を用意し、ITO電極上にSiO2を斜方蒸着する。この斜方蒸着膜は18nmとする。次に、これらの基板をシール材によって貼り合わせて空セルを作製し、この空セルの中に誘電異方性が負の液晶を注入する。以上により、本発明に係る反射型の液晶装置が作製される。
また、同様の方法により、比較用の液晶装置を作製した。この比較用の液晶装置は、Al電極上にTiO2が形成されない点を除いて、上記本発明の液晶装置の構成と同じである。
次に、これらの液晶装置の中心電位差(コモン電位のずれ)を測定した。この結果、比較用の液晶装置ではAl電極とITO電極との間でコモン電位に500mVのずれが生じるのに対して、本発明の液晶装置では、これが200mVまで低減された。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順により本発明に係る反射型の液晶装置を作製した。
まず、シリコン基板上にAlをスパッタし、パターニングによりAl電極(反射電極)を形成する。次に、このAl電極の形成された基板の表面に、SiO2を10nmだけ斜方蒸着し、続いて、この斜方蒸着膜の上に、蒸着又はスパッタによりTiO2膜を5nm成膜する。一方、このシリコン基板とは別に、内面側にITO電極の形成されたガラス基板を用意し、ITO電極上にTiO2を斜方蒸着する。この斜方蒸着膜は20nmとする。次に、これらの基板をシール材によって貼り合わせて空セルを作製し、この空セルの中に誘電異方性が負の液晶を注入する。以上により、本発明に係る反射型の液晶装置が作製される。
次に、この液晶装置の中心電位差(コモン電位のずれ)を測定した。この結果、本発明の液晶装置では、コモン電位のずれが100mVまで低減された。
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順により本発明に係る反射型の液晶装置を作製した。
まず、シリコン基板上にAlをスパッタし、パターニングによりAl電極(反射電極)を形成する。この際、Al電極に液晶配向制御用のスリットを形成する。次に、このAl電極の形成された基板の表面にTiO2を蒸着又はスパッタし、続いて、このTiO2膜の上に、珪素酸を含む無機液体をスピンコートで成膜し、焼成によりSiO2膜とする。一方、このシリコン基板とは別に、内面側にITO電極の形成されたガラス基板を用意し、ITO電極上にSiO2を斜方蒸着する。次に、これらの基板をシール材によって貼り合わせて空セルを作製し、この空セルの中に誘電異方性が負の液晶を注入する。以上により、本発明に係る反射型の液晶装置が作製される。
次に、この液晶装置の中心電位差(コモン電位のずれ)を測定した。本例でも、コモン電位のずれは100mVまで低減された。なお、本例では、シリコン基板側の膜には斜方蒸着膜は含まれないが、ガラス基板側に斜方蒸着膜を形成しているため、配向制御は可能である。
次に、本発明の第4の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順により本発明に係る透過型の液晶装置を作製した。
まず、p−SiTFTの形成されたガラス基板(TFTアレイ基板)上にITOを成膜し、パターニングによりITO電極を形成する。次に、このITO電極の形成された基板の表面に、SiO2を10nmだけ斜方蒸着し、続いて、この斜方蒸着膜の上に、蒸着又はスパッタによりTiO2膜を1nm成膜する。一方、このTFTアレイ基板とは別に、内面側にITO電極の形成されたガラス基板(対向基板)を用意し、この対向基板側のITO電極上にSiO2を斜方蒸着する。この斜方蒸着膜は20nmとする。次に、これらの基板をシール材によって貼り合わせて空セルを作製し、この空セルの中に誘電異方性が負の液晶を注入する。以上により、本発明に係る透過型の液晶装置が作製される。
また、同様の方法により、比較用の液晶装置を作製した。この比較用の液晶装置は、TFTアレイ基板側のITO電極上にTiO2が形成されない点を除いて、上記本発明の液晶装置の構成と同じである。
次に、この液晶装置の中心電位差(コモン電位のずれ)を測定した。この結果、比較用の液晶装置では、TFTアレイ基板側のITO電極と対向基板側のITO電極との間でコモン電位に若干のずれが生じていた。つまり、両基板の電極材料が同じ場合であっても、両基板で電極の下層側の構成が異なるため、両電極の液晶界面の仕事関数に若干の不均衡が生じたものと考えられる。これに対して、本発明に係る液晶装置では、コモン電位のずれがなく、フリッカが全く生じなかった。
次に、上述の液晶装置を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)について説明する。
図4は、液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。この図に示されるように、プロジェクタ1100内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット1102が設けられている。このランプユニット1102から射出された投射光は、内部に配置された3枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によって赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ100R、100Gおよび100Bにそれぞれ導かれる。
本実施形態の投射型表示装置は、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えたことによって、高品質且つ安定な投射表示を実現することができる。
例えば、上記実施形態では、本発明の投射型表示装置を透過型のプロジェクタとして説明したが、ライトバルブに反射型の液晶装置を用いることで、反射型のプロジェクタとすることもできる。この場合、ライトバルブとなる液晶装置には、通常のガラス基板を用いたものの他に、基板にシリコン基板を用いたLCOSと呼ばれる構造のものを用いることもできる。
また、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
Claims (10)
- 第1電極を備えた第1基板と、第2電極を備えた第2基板と、前記第1電極と前記第2電極との間に挟持してなる液晶層と、を有する液晶装置であって、
前記第1電極の前記第1基板とは反対側の面に、第1無機膜と第2無機膜とが順次形成されており、
前記第2電極の前記第2基板とは反対側の面に、第3無機膜が形成されており、
前記第1電極は前記第2電極よりも仕事関数が小さく、
前記第1無機膜及び前記第2無機膜のいずれか一方の無機膜は斜方蒸着膜からなり、
前記第1無機膜及び前記第2材料膜のいずれか他方の無機膜は前記いずれか一方の無機膜及び前記第3無機膜よりも比誘電率が大きいことを特徴とする、液晶装置。 - 前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた一対の配向膜を有し、前記一対の配向膜の一方の配向膜の比誘電率は前記前記一対の配向膜の他方の配向膜の比誘電率よりも大きく、前記第1無機膜及び前記第2無機膜は前記一方の配向膜に含まれており、前記第3無機膜は前記他方の配向膜に含まれることを特徴とする、請求項1記載の液晶装置。
- 前記第2無機膜がSiOxからな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。
- 前記第1無機膜がTiOxからなることを特徴とする、請求項3に記載の液晶装置。
- 前記第1無機膜がAl酸化物からなることを特徴とする、請求項3に記載の液晶装置。
- 前記第1基板と前記第2基板とは枠状に設けられたシール材を介して対向しており、上記第2無機膜は前記シール材の枠内の領域に該シール材に掛からないように設けられたことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記第1電極が反射電極として構成されたことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記第1基板がスイッチング素子を備えた素子基板からなることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 前記第1基板がシリコン基板からなることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の液晶装置を光変調手段として備えたことを特徴とする、投射型表示装置。
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