JP4923758B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特には基板間に柱状スペーサを狭持してなる液晶表示装置に関する。

一般に、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置においては、互いに対向する一対の基板間に液晶層を充填封止してなる。一対の基板のうちの一方は、縦横にそれぞれ配列された多数の走査線および信号線、ならびにこれらの各交点に対応して多数の画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられたＴＦＴアレイ基板とされている。さらに一対の基板のうち他方には、対向電極が設けられている。また、両基板を対向配置した状態でのギャップ（基板間隔）の均一化を図るため、これらの基板間には柱状のスペーサを狭持させている。

ところで、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置においては、ライン毎に書き込みの極性を反転する１Ｈ反転駆動や、１フィールドで同極性の画像信号が書き込まれる１Ｆ反転駆動等が行われている。このうち１Ｆ反転駆動は、全ての画素電極に同符号の電圧が掛かるため、画素電極間における横電界の影響が取り除かれ、ディスクリネーション（液晶配向の乱れ）に起因する透過率の低下や光漏れを改善できることが知られている。

ところが、１Ｆ反転駆動を採用した場合であっても、柱状スペーサの周辺においては液晶配向に乱れが生じることがわかった。そこで、柱状スペーサの近傍に、画素電極が形成されていない領域を設け、柱状スペーサの周囲には画素電極の形成が回避された領域を設けるようにした構成が提案されている。このような構成とすることにより、柱状スペーサの周囲の画素電極（反射膜）部分に入射される外来光が反射されず、この部分において黒表示での光漏れが生じるのを回避することができるとしている（下記特許文献1参照）。

特開２００４−１７７８４８号公報（特に第００２７，００２９段落参照）

ところで、上述したような柱状スペーサの周囲での液晶配向の乱れは、画素電極に反射膜を用いた特許文献１の構成に限らずに発生する。このため、例えば画素電極と対向電極とが共に光透過性である場合には、このような柱状スペーサの周囲での液晶配向の乱れに起因して透過率低下が引き起こされる。

そこで本発明は、柱状スペーサの周囲での液晶配向の乱れによる表示性能の低下を防止することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、複数の画素電極がマトリクス状に配置された駆動基板と、複数画素に共通の対向電極が設けられた対向基板と、複数の画素電極と対向電極とを向かい合わせて配置された駆動基板と対向基板との間に狭持された柱状のスペーサと、駆動基板と対向基板との間に一対の垂直配向膜を介して充填封止された垂直配向モードの液晶層とを備えている。複数の画素電極はそれぞれ、基板面に沿った面形状が矩形状であり、一対の垂直配向膜のうちの一方の垂直配向膜が前記スペーサを覆って形成され、一方の垂直配向膜の配向方向が、画素電極の矩形状の辺に対して４５°の方位角方向をなす。対向電極は、複数の画素電極の各角部の近傍領域に、スペーサを内包する開口パターンを有し、かつ開口パターンの平面形状が、配向方向と略直交する辺または略平行な辺により構成された略矩形または略正方形となっている。

このような構成の液晶表示装置では、通常はベタ膜として形成される対向電極に開口パターンを設けたことにより、開口部近傍に電界分布が生じ、液晶配向を制御し、乱れを抑制することができる。そして、この開口パターンにスペーサが内包されていることから、スペーサの周辺部分が、画素表示に影響を与えない部分となる。

以上説明したように本発明によれば、スペーサの周囲での液晶配向の乱れが抑制され、画素表示に影響を及ぼすことを防止できるため、液晶表示装置における表示性能の向上を図ることが可能になる。

以下、本発明の液晶表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜第1実施形態＞
図１（ａ）は、第1実施形態の液晶表示装置の要部を示す一部を切り欠いた概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示すように、第1実施形態の液晶表示装置１は、透過型の液晶表示装置であり、対向配置された駆動基板２と対向基板３との間に、柱状のスペーサ（以下柱状スペーサと記す）４と液晶層ＬＣとが狭持されている。

このうち、駆動基板２は、石英，ガラス，プラスチック等の透光性材料からなる透明基板上に、ここでの図示を省略した複数の走査線および信号線、これらの各交差部に設けた薄膜トランジスタなどを用いた画素回路を設けてなる。また、透明基板上には、この画素回路を構成する層を用いた遮光パターン２２（断面図のみに図示）が、画素間を覆うブラックマトリックスとして設けられている。さらに、これらの画素回路を覆う絶縁膜２３（断面図のみに図示）上には、画素回路に接続させた複数の画素電極２４が、マトリクス状に複数配列形成されている。これらの画素電極２４は、ＩＴＯのような透明導電性材料膜を矩形形状にパターニングしてなり、矩形形状を構成する辺の延設方向に配列されていることとする。

そして、本実施形態においては、駆動基板２側の透明基板上に柱状スペーサ４が立設された構成であることとする。この柱状スペーサ４は、画素電極２４間の設けられていることが好ましく、端部が画素電極２４上に重ねて配置されていても良い。尚、柱状スペーサ４は、図示したように画素電極２４間の全て配置される必要はなく、駆動基板２と対向基板３との間隔（ギャップ）が基板面内において均一に保たれる範囲で、均一に配置されていれば良い。ここでは、例えば電圧印加時において基板２−３間の液晶層ＬＣがλ／２の位相差となるように、基板２−３間の間隔が保たれるようにする。

また、駆動基板２側の透明基板上には、画素電極２４および柱状スペーサ４を覆う状態で配向膜２５（断面図のみに図示）が設けられている。この配向膜２５は、例えば平面図上に図中矢印で示したように、画素電極２４の平面形状を構成する矩形形状の辺に対して４５°の方位角方向（配向方向ｘ）からの斜方蒸着によって形成された垂直配向膜であることとする。このような配向膜２５は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）からなる。

一方、対向基板３は、石英，ガラス，プラスチック等の透光性材料からなる透明基板３１における駆動基板２側に向かう面上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極３２が形成されており、この対向電極３２を覆うよう配向膜３３（断面図のみに図示）が形成されている。

そして、特に対向電極３２は、全画素の共通の電位を供給する共通電極として設けられており、柱状スペーサ４を内包する開口パターンａが設けられているところが特徴的である。つまり、柱状スペーサ４は、対向電極３２が除去された開口パターンａの内部に立設されているのである。

図２は、１つの開口パターンａが配置した部分の拡大平面図である。この図に示すように、開口パターンａは、柱状スペーサ４が開口の中央に位置するように設けられている、つまり開口パターンａの中央に柱状スペーサ４が配置されることが好ましい。ただし、柱上スペーサ４の一部が開口パターンａ内からはみ出した状態となっても良い。

また、開口パターンａは、画素電極２４を覆う配向膜２５［図１（ｂ）参照］の配向方向ｘに対して、略直交または略平行をなす辺ａ１，ａ２，ａ３，ａ４で構成された略矩形または略正方形に整形されていることが好ましい。これにより、後に説明するように、より効果的に表示特性を良好にすることが可能である。

このような開口パターンａは、画素電極２４の端部と重なる状態で配置されて良く、開口パターンａの内部に画素電極２４の端部が露出した状態となっていても良い。ただし、開口パターンａは、駆動基板２側に設けられた遮光パターン２２［図１（ｂ）参照］に重なる範囲に設けられていることが好ましい。尚、先に述べたように、画素電極２４−２４が間隔ｄで配列されている場合、柱状スペーサ４の径ｒは画素電極２４の間隔ｄよりも大きくて良い。

また、このような開口パターンａを備えた対向電極３２を覆う配向膜３３は、駆動基板２側に設けた配向膜２５と反平行をなす垂直配向膜であることとする。このような配向膜３３は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）の斜方蒸着によって形成される。

そして、以上のような構成の駆動基板２と対向基板３との間に充填された状態で狭持された液晶層ＬＣは、誘電異方性が負の液晶分子を用いて構成されており、光変調層として構成されている。この液晶層ＬＣは、基板２−３の周縁に狭持させた封止樹脂（図示省略）によって、基板２−３間に封止されている。

また、以上のように駆動基板２と対向基板３との間に柱状スペーサ４や液晶層ＬＣを狭持させた液晶パネルは、ここでの図示を省略した偏光板に狭持させた状態で液晶表示装置１として用いる。この際、偏光板は、透過軸をクロスニコルとした状態で液晶パネルの両側に配置される。

このような構成の液晶表示装置１においては、画素電極２４と対向電極３２との間が電圧無印加状態において、液晶層ＬＣを構成する液晶分子は垂直配向しているため、入射側の偏光板を透過した光は液晶層ＬＣをそのまま透過して出射側の偏光板で吸収されて黒表示になる。一方、画素電極２４と対向電極３２との間が電圧印加状態において、液晶層ＬＣを構成する液晶分子が配向方向ｘに倒れ、液晶層ＬＣがλ／２の位相差を得る。これにより、入射側の偏光板を透過した光は、液晶層ＬＣにおいて９０°回転して出射側の偏光板を透過して白表示になる。

図３には、本第１実施形態で図２を用いて説明した平面構成の開口パターンａを対向電極に設けた場合（１）と、対向電極がベタ膜状である場合（２）とで、画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態において液晶分子ｍの配向方向をシミュレーションした結果を示す。尚、図２を参照し、（１）のシミュレーションにおいては、画素電極２４−２４間の間隔ｄ＝１．０μｍ、柱状スペーサ４の径ｒ＝１．５μｍ、開口パターンａのサイズ（４辺の大きさａ１，ａ２，ａ３，ａ４）＝４．４５μｍとし、柱状スペーサ４が開口パターンａの中央に配置されることとした。また、図３（１），（２）には、等電位線のシミュレーション結果を合わせて示した。

先ず、これらの図３（１），（２）の等電位線から見るように、対向電極３２に開口パターンａを設けたことにより（１）、対向電極がベタ膜状である場合（２）と比較して、基板間（液晶層）に印加される電界および液晶分子ｍの配向状態が変化することがわかる。

そして特に、図３（１）では、図３（２）と比較して、柱状スペーサ４の周囲における液晶分子ｍの配向方向が、配向膜の配向方向ｘに効果的に揃っていることが確認された。これにより、図２を用いて説明したように、略正方形の開口パターンａの中央に柱状スペーサ４を配置し、配向膜の配向方向ｘに対して、略直交または略平行をなす辺ａ１，ａ２，ａ３，ａ４で構成された略矩形または略正方形として開口パターンａを構成することにより、柱状スペーサ４の周囲における液晶分子ｍの配向方向を、配向膜の配向方向ｘに揃える効果が有ることが確認された。

また、図４には、本第１実施形態で図２を用いて説明した平面構成の開口パターンａを対向電極に設けた場合（１）と、対向電極がベタ膜状である場合（２）と、対向電極をベタ膜状として柱状スペーサの形成位置における画素電極を除去した特許文献１の構成（３）とで、画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態においての透過表示のシミュレーション結果（ドメイン）を示す。尚、図２を参照し、（１）のシミュレーションにおいては、画素電極２４−２４間の間隔ｄ＝１．０μｍ、柱状スペーサ４の径ｒ＝１．５μｍ、開口パターンａのサイズ（４辺の大きさａ１，ａ２，ａ３，ａ４）＝４．４５μｍとし、柱状スペーサ４が開口パターンａの中央に配置されることとした。

これら図４（１）〜（３）の結果から、対向電極に開口パターンａを設けた第１実施形態の構成（１）としたことにより、対向電極がベタ膜状である場合（２）および特許文献１の構成（３）と比較して、透過率が低下した表示不良領域（ドメイン）の発生が抑えられていることがわかる。

したがって、以上説明した構成の液晶表示装置１では、通常はベタ膜として形成される対向電極３２に開口パターンａを設けたことにより、開口部近傍に電界分布が生じ、液晶配向を制御し、乱れを抑制することができる。そして、この開口パターンａに柱状スペーサ４が内包されていることから、柱状スペーサ４の周辺部分が、画素表示に影響を与えない部分となる。

ここで図５には、開口パターンの平面形状を変化させた各Model１〜９に対し、画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態においての表示状態を示す。Model１〜９の各図には、透過光度線を合わせて示す。尚、Model１〜９の対向電極の図においては、開口パターンを白抜きで示している。またModel０は、対向電極がベタ膜状である場合の表示状態を示している。

これらを比較すると、Model６，８において、光透過率が低下する領域の発生が効果的に抑えられていることがわかる。Model６，８は、開口パターンａの平面形状が、配向膜の配向方向ｘに対して、略直交または略平行をなす４つの辺で構成された略矩形または略正方形である。そして特に、開口パターンａの中心付近に柱状スペーサ４が設けられたModel８において、光透過率が低下する領域（ドメイン）の発生がより効果的に抑えられていることがわかる。これにより、図２を用いて説明したように、略正方形の開口パターンａの中央に柱状スペーサ４を配置し、配向膜の配向方向ｘに対して、略直交または略平行をなす辺ａ１，ａ２，ａ３，ａ４で構成された略矩形または略正方形として開口パターンａを構成することにより、ドメインの発生が効果的に抑えられることが確認された。

また、ドメインの発生により、画素毎の光透過率が異なることになり、表示画像のザラツキを生じる。図６には、先の図２で説明した構成の開口パターンａにおいて、開口パターンａのサイズ（ここではａ１，ａ２，ａ３，ａ４の大きさ）を変化させた場合の表示特性（ザラツキ感）を検査した結果を示す。尚、画素電極２４−２４間の間隔ｄ＝１．０μｍ、柱状スペーサ４の径ｒ＝１．５μｍ、柱状スペーサ４が開口パターンａの中央に配置されることとした。

この図６から、対向電極がベタ膜状である場合と比較して、対向電極に開口パターンを設けることにより、ザラツキ感の少ない表示が可能になることがわかった。また、開口パターンａのサイズによって、ザラツキの発生を防止する効果が異なることがわかった。そして、図２に示した構成であれば、開口パターンａのサイズ４．３μｍ〜４．６μｍ付近でザラツキが少なく良好な表示状態が得られることがわかる。

そして、図７には、開口パターンａのサイズ（ここではａ１，ａ２，ａ３，ａ４の大きさ）と、柱状スペーサに対する開口パターンａの位置ずれ量（Ｘ，Ｙ）とに対する、画素面内における光透過率ばらつき量を示す。なお、光透過率ばらつき量とは、画素中心との光透過率差の２乗平均とした。

この図から、Ｘ方向とＹ方向への位置ずれ量（Ｘ，Ｙ）＝（−０．５，−０．５）〜（＋０．５，＋０．５）の範囲であれば、開口パターンａのサイズ４．０５〜４．８５（４．４５±０．４）μmの範囲において、本発明の効果が現れ、光透過率ばらつき量０．２５以下の良好な表示が可能であることが確認された。尚、対向電極がベタ膜状である場合には、光透過率バラツキ量が０．９であり、０．２５を超える値となる。

尚、以上の図５〜図７を用いて説明したような開口パターンａの形状、サイズ、および配置状態は、柱状スペーサ４の形状や配置状態によって適宜設定される要素であり、これらの要素を適宜設定することにより本発明の効果をより確実にすることが可能である。例えば、開口部の角はＲがついていてもよく、また、開口部の辺は直線でなくてもよい。さらに、開口部のサイズは、柱状スペーサーのサイズによって適宜調整してよく、また更に、柱状スペーサーが無い部分に開口パターンａを配置することも可能である。

以上説明したように、本第１実施形態の液晶表示装置１によれば、図１および図２を用いて説明したように、通常はベタ膜として形成される対向電極３２に開口パターンａを設け、この開口パターンａに柱状スペーサ４を内包する構成としたことにより、柱状スペーサ４の周囲で液晶配向の乱れが画素表示に影響を及ぼすことを防止できる。これにより、柱状スペーサ４によって、基板２−３間の間隔（ギャップ）の面内均一性を保ちながらも、ザラツキ感のない鮮明な画像表示を実現できる。またこれにより、画素電極サイズが１８μm以下の高精細な液晶表示装置においての表示品質を高めることも可能になる。

尚、本発明は以上説明した実施形態の構成に限定されることはなく、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは自明である。

例えば、上述した構成においては、駆動基板２側に柱状スペーサ４を立設させた構成を説明した。しかしながら、柱状スペーサ４は、画素電極２４および対向電極３２の開口パターンａとの位置関係が保たれれば、対向基板３側に立設させても良い。この場合、対向基板３側の第２基板３１上に設けた柱状スペーサ４を配向膜３３で覆う構成とする。

また、ブラックマトリックスとしての遮光パターン２２は、駆動基板２側だけではなく、対向基板３側にも設けることにより、駆動基板２に設けた薄膜トランジスタなどの素子を遮光する効果がえら得る。このような場合であっても、対向電極３２の開口パターンａは、遮光パターンに重なる範囲で設けられることが好ましい。そして、このような遮光パターン２２に対して開口パターンａを重ねた位置とすることにより、開口パターンａを設けてもわずかに見える可能性のあるディスクリネーションを、遮光パターン２２によって隠せる効果を得ることができる。尚、遮光パターンは、駆動基板２および対向基板３の少なくとも一方に設けられても良い。

尚、画素回路を構成する配線・コンタクト部分等の設計に余裕がある場合には、ブラックマトリクス（遮光パターン）を縮小して、開口率を大きくすることが出来るため、さらなる透過率改善につなげることが可能になる。

さらに、この液晶表示装置１は、透過率の向上を図るために、外光を集光するためのマイクロレンズを設けた構成としても良い。この場合、外光の入射側となる対向基板３側に、マイクロレンズを設けた構成とする。マイクロレンズを組み合わせることにより、さらに光透過率の向上が期待できる。

また、液晶表示装置１は、電圧無印加状態で液晶分子が垂直に配向した垂直配向モードとし、電圧印加状態で白表示となる構成を説明した。しかしながら、本発明は、柱状スペーサを用いて液晶層が狭持される基板間の間隔を制御する構成の液晶表示装置に広く適用可能であり、同様の効果を得ることができる。ただし、柱状スペーサに対する、開口パターンａの形状、配置状態、およびサイズなどは、それぞれの構成によって適宜設定することにより、効果をより確実にすることが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態として、上述した第１実施形態の液晶表示装置１として構成された液晶パネルをライトバルブとして用いた投射型の液晶表示装置の構成を説明する。

図８に図示した液晶プロジェクタ１００は、光源からの光を赤色、青色、緑色の３原色に分離し、それぞれの色に対して液晶表示パネルを１枚ずつ用いてカラー画像表示を行なう、いわゆる３板方式のプロジェクタである。この液晶プロジェクタ１００においては、３原色にそれぞれ対応させて、第１実施形態で説明した構成の液晶表示装置１（液晶パネル）が、ライトバルブとして設けられている。以下では、便宜上、赤色光が入射する液晶表示装置を液晶パネル１Ｒ、緑色光が入射する液晶表示装置を液晶パネル１Ｇ、青色光が入射する液晶表示装置を液晶パネル１Ｂと称する。

この液晶プロジェクタ１００は、光を発する光源１１１と、光源１１１からの光の出射側に配置される第１のレンズアレイ１１２と、第１のレンズアレイ１１２からの出射光を反射し、出射光の光路（光軸１１０）を９０°変更するミラー１１４と、ミラー１１４からの反射光が入射する第２のレンズアレイ１１３とを備えている。

光源１１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発する。光源１１１は、白色光を発する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光Ｌを反射、集光するリフレクターとを含んで構成されている。発光体としては、例えば、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等のランプが使用される。リフレクターは、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば回転楕円鏡や回転放物面等の回転対称な凹面形状となっている。また、発光体の発光点は、凹面形状のリフレクターの焦点位置に配置される。

第１レンズアレイ１１２と第２レンズアレイ１１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ１１２Ｍ，１１３Ｍが二次元的に配列されている。第１レンズアレイ１１２、第２レンズアレイ１１３は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有している。なお、光源１１１と第１レンズアレイ１１２との間に、図示しないＵＶ（Ultra Violet）／ＩＲ（Infrared）カットフィルタを設置してもよい。

ミラー１１４は、好適には全反射ミラーである。

そして、光源１１１の発光体から出射された白色光は、リフレクターによって略平行光となり、第１レンズアレイ１１２を通過して全反射ミラー１１４に入射する。全反射ミラー１１４によって光軸１１０が９０°曲がった白色光は、第２レンズアレイ１１３に入射する。

さらにこの液晶プロジェクタ１００は、第２レンズアレイ１１３からの光の出射側に、ＰＳ合成素子１１５と、コンデンサレンズ１１６と、ダイクロイックミラー１１７とを有する。

ＰＳ合成素子１１５には、第２レンズアレイ１１３における隣り合うマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の位相差板１１５Ａが設けられている。１／２波長板が、位相差板１１５Ａの一例である。ＰＳ合成素子１１５は、入射した光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分の偏光に分離する。また、ＰＳ合成素子１１５は、分離した２つの偏光のうち、一方の偏光を、その偏光方向（例えばＰ偏光）を保ったまま偏光変換素子１１５から出射し、他方の偏光（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長板１１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に変換して出射する。

ＰＳ合成素子１１５から出射した光は、コンデンサレンズ１１６によって集光されてダイクロイックミラー１１７に入射する。ダイクロイックミラー１１７は、入射した光のうち、例えば赤色光ＬＲを反射し、その他の色の光を透過することにより、入射光を赤色光ＬＲとその他の色とに色分解する。

さらに、液晶プロジェクタ１００は、ダイクロイックミラー１１７によって色分解された赤色光ＬＲの光路に沿って、ミラー１１８と、フィールドレンズ１２４と、２枚の偏光板１３０に狭持された液晶パネル１Ｒとを有する。

ミラー１１８としては、好適には全反射ミラーが用いられる。全反射ミラー１１８は、ダイクロイックミラー１１７によって色分解された赤色光ＬＲを、偏光板１３０に狭持された液晶パネル１Ｒに向けて反射する。

入射側の偏光板１３０は、前述のように、全反射ミラー１１８から入射する赤色光ＬＲのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。液晶パネル１Ｒは、図１，２を用いて説明した液晶表示装置と同じ構造をしており、入射側の偏光板１３０を介して入射した赤色光ＬＲを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。出射側の偏光板１３０は、表示パネル１Ｒからの変調された赤色光ＬＲのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

液晶プロジェクタ１００は、ダイクロイックミラー１１７によって色分解された他の色の光の光路に沿って、ダイクロイックミラー１１９を有している。ダイクロイックミラー１１９は、入射した光のうち、例えば緑色光ＬＧを反射して青色光ＬＢを透過することにより、入射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに色分解する。

ダイクロイックミラー１１９によって色分解された緑色光ＬＧの光路には、フィールドレンズ１２４と、２枚の偏光板１３０に狭持された液晶パネル１Ｇとを有する。

入射側の偏光板１３０は、前述のように、ダイクロイックミラー１１９から入射する緑色光ＬＧのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。液晶パネル１Ｇは、図１，２を用いて説明した液晶表示装置と同じ構造をしており、入射側の偏光板１３０を介して入射した緑色光ＬＧを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。出射側の偏光板１３０は、表示パネル１Ｇからの変調された緑色光ＬＧのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

さらに、ダイクロイックミラー１１９によって色分解された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ１２０、ミラー１２１、リレーレンズ１２２、ミラー１２３、フィールドレンズ１２４、および２枚の偏光板１３０に狭持された液晶パネル１Ｂが設けられている。

ミラー１２１，１２３は、好適には全反射ミラーである。全反射ミラー１２１は、リレーレンズ１２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー１２３に向けて反射する。全反射ミラー１２３は、全反射ミラー１２１によって反射され、リレーレンズ１２２を介して入射した青色光ＬＢを、２枚の偏光板１３０に狭持された液晶パネル１Ｂに向けて反射する。

入射側の偏光板１３０は、全反射ミラー１２３から入射する青色光ＬＢのうち、偏光軸１３０に一致する方向の光を通過させる。液晶パネル１Ｂは、全反射ミラー１２３によって反射され、フィールドレンズ１２４および入射側の偏光板１３０を介して入射した青色光ＬＢを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。出射側の偏光板１３０は、液晶パネル１Ｂからの変調された青色光ＬＢのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

そして、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置には、これら３つの色光を合成する機能を有したクロスプリズム１２６が設置されている。クロスプリズム１２６は、一例として、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢがそれぞれ入射する入射面、およびこれらの光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが合成された光が出射する出射面１２６Ｔを各々有する４つの直角プリズムを接合して構成されている。

液晶プロジェクタ１００においては、クロスプリズム１２６内に入射した緑色光ＬＧを出射面１２６Ｔ側に向けて透過し、クロスプリズム１２６内に入射した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを出射面１２６Ｔ側に向けて反射するように、ダイクロイック膜が各直角プリズムの接合面にコートされている。

以上により、クロスプリズム１２６は、各入射面に入射した３色の光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを合成して出射面１２６Ｔから出射する。

また、液晶プロジェクタ１００は、クロスプリズム１２６から出射された合成光を、スクリーン２００に向けて投射するための投射レンズ１２７を有している。投射レンズ１２７は、好適には複数のレンズからなり、スクリーン２００に投射する画像の大きさを調整するズーム機能や、ピント合わせ機能を有する。

以上のように構成された第２実施形態の液晶プロジェクタ（液晶表示装置）１００では、ライトバルブとして第１実施形態で説明した構成の液晶表示装置（液晶パネル）を用いている。

これにより、近年、液晶表示装置をライトバルブとして用いた投射型の液晶表示装置では、解像度アップやコストダウンの観点から年々画素サイズが小さくなり、現在では１８μｍ以下まで画素サイズが微細化されている。このように微細化が進んだ投射型の液晶表示装置において、第１実施形態で説明した構成の液晶表示装置（液晶パネル）をライトバルブとして用いることにより、配線・コンタクト部分等の設計に余裕がある場合には、遮光部分を縮小し開口率を大きくすることが出来るため、さらなる透過率改善につなげることが可能になる。

（ａ）は第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を説明するための一部を切り欠いた平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 第１実施形態の液晶表示装置における要部の拡大平面図である。 画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態においての液晶分子ｍの配向方向をシミュレーションした結果を示す。 画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態においての透過表示のシミュレーション結果（ドメイン）を示す。 開口パターンの平面形状を変化させた各Model１〜９において、画素電極−対向電極間に電圧を印加した状態においての表示状態のシミュレーション結果を示す。 異なった開口パターンサイズを有する液晶表示装置の表示特性（面ザラの度合い）の検査結果を示す図である。 開口パターンのサイズおよび柱状スペーサに対する位置ずれ量に対する輝度差２乗平均を示す図である。 第２実施形態の液晶表示装置の構成図である。

符号の説明

１…液晶表示装置（液晶パネル）、２…駆動基板、３…対向基板、４…柱状スペーサ、２２…遮光パターン、２４…画素電極、２５…配向膜、３２…対向電極、３３…配向膜、１００…液晶表示装置、１０１…光源、１１４…投射レンズ、ａ…開口パターン、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４…辺、ｈ…投影光、ＬＣ…液晶層、ｘ…配向方向

Claims (5)

1. 複数の画素電極がマトリクス状に配置された駆動基板と、
   複数画素に共通の対向電極が設けられた対向基板と、
   前記複数の画素電極と前記対向電極とを向かい合わせて配置された前記駆動基板と前記対向基板との間に狭持された柱状のスペーサと、
   前記駆動基板と前記対向基板との間に一対の垂直配向膜を介して充填封止された垂直配向モードの液晶層とを備え、
   前記複数の画素電極はそれぞれ、基板面に沿った面形状が矩形状であり、
   前記一対の垂直配向膜のうちの一方の垂直配向膜が前記スペーサを覆って形成され、
   前記一方の垂直配向膜の配向方向が、前記画素電極の矩形状の辺に対して４５°の方位角方向をなし、
   前記対向電極は、前記複数の画素電極の各角部の近傍領域に、前記スペーサを内包する開口パターンを有し、かつ
   前記開口パターンの平面形状が、前記配向方向と略直交する辺または略平行な辺により構成された略矩形または略正方形である
   液晶表示装置。
2. 前記開口パターンの中央に前記スペーサが配置されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記開口パターンは、略正方形の平面形状で形成されている
   請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記開口パターンは、前記駆動基板および前記対向基板の少なくとも一方に設けられた遮光パターンに重なる範囲に設けられている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記駆動基板と対向基板との間に前記スペーサおよび液晶層を設けてなる液晶パネルと共に、
   前記液晶パネルに投影光を照射する光源と、
   前記液晶パネルから射出された前記投影光を投影する投射レンズとを有する
   請求項１に記載の液晶表示装置。