JP6702368B2 - 液晶装置および電子機器 - Google Patents
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Description
また、第1基板と、シール材を介して前記第1基板と貼り合わされた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間の前記シール材で囲まれた空間内に配置された液晶層と、前記第1基板の画素領域に設けられた複数の画素電極と、前記第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板に設けられ、平面視で前記画素領域と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzの第1信号が供給される第1電極と、前記一方の基板に設けられ、平面視で前記第1電極と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzであるとともに前記第1信号と異なる位相の第2信号が供給される第2電極と、を備え、前記複数の画素電極のうち、前記第1電極と隣り合う画素電極と前記第1電極との間隔である第1間隔が、前記第1電極と前記第2電極との間隔である第2間隔以下であり、前記第1信号および前記第2信号の最大電圧振幅の1/2倍に相当する電圧は、前記画素電極と共通電極との間に印加される最大電圧以下であることを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態1に係る液晶装置100の平面構成を模式的に示す説明図である。図2は、図1に示す液晶装置100をH−H′線に沿って切断した様子を模式的に示す断面図である。図1および図2に示す液晶装置100は、第1基板10と、第1基板10に対向する第2基板20とを有しており、第1基板10と第2基板20とは、枠状のシール材40を介して貼り合わされている。また、第1基板10と第2基板20との間のうち、シール材40で囲まれた空間内には液晶層50が保持されている。第1基板10および第2基板20は、例えば、石英基板やガラス基板等の透光性基板からなる。
図3は、図1に示す液晶装置100の電気的な構成を示す等価回路図である。図3に示すように、液晶装置100は、少なくとも画素領域EにおいてX方向に延在する複数の走査線3aと、Y方向に延在する複数のデータ線6aとを有しており、走査線3aとデータ線6aとは、第1基板10において、互いに絶縁された状態にある。本実施形態において、第1基板10は、データ線6aに沿って延在する容量線3bを有している。また、複数の走査線3aと複数のデータ線6aとの各交差に対応して画素Pが設けられている。複数の画素Pは各々、画素電極15、TFT30、および蓄積容量16を備えている。走査線3aはTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のソースに電気的に接続されている。画素電極15はTFT30のドレインに電気的に接続されている。
図4は、図3に示す画素Pの構造を模式的に示す断面図である。図4に示すように、第1基板10の一方面10sには、走査線3aが形成される。走査線3aは、例えばAl(アルミニウム)、Ti(チタン)、Cr(クロム)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)等の遮光層からなる。
第1配向膜18および第2配向膜24は、無機配向膜であって、酸化シリコン等の無機材料を斜め蒸着して柱状に成長させたカラム18a、24aの集合体からなる。従って、液晶層50において、液晶分子LCは、第1基板10および第2基板20に対する法線方向に対して、3°〜5°のプレチルト角度θpを有して略垂直配向(VA;Vertical Alignment)する。液晶分子LCは、画素電極15と共通電極23との間に駆動信号が印加された際、画素電極15と共通電極23との間に生ずる電界方向によって傾きが変化する。
図5は、図1に示す液晶装置100におけるイオン性不純物の挙動を模式的に示す説明図であり、図5には、液晶装置100を第2基板20側から見た様子を示してある。図5において、第1基板10に第1配向膜18を形成する際の斜め蒸着方向は、例えば、破線の矢印A1で示す方位であり、Y方向に角度θaの角度を成す方向である。第2基板20に第2配向膜24を形成する際の斜め蒸着方向は、例えば、実線の矢印A2で示す方位であり、Y方向に角度θaの角度を成す方向である。角度θaは例えば45度である。第1基板10に第1配向膜18を形成する際の斜め蒸着の方位と、第2基板20に第2配向膜24を形成する際の斜め蒸着の方位は逆向きである。
図6は、図1に示す液晶装置100における画素領域Eの説明図である。図7は、図6のA−A’線に沿って液晶パネル110を切断した様子を模式的に示す断面図である。図6および図7に示すように、本実施形態の液晶装置100の画素領域Eは複数の画素PがX方向およびY方向に配置されており、複数の画素Pは各々、TFT30に電気的に接続された画素電極15を有している。画素Pおよび画素電極15は、平面的な形状、大きさや配置ピッチ等が同一である。
イオントラップ機構130では、第1電極131に第1信号Vaが供給されるとともに、第2電極132には、第1信号Vaと位相の異なる第2信号Vbが供給される。また、第3電極133には、第1信号Vaおよび第2信号Vbと位相の異なる第3信号Vcが供給される。より具体的には、第1電極131、第2電極132、および第3電極133には、隣り合う電極間に生ずる電界(電気力線)の方向が画素領域Eに近い第1電極131から第2電極132の方向に移動し、さらに、第2電極132から第3電極133の方向に移動するように交流信号が与えられる。交流信号は、共通電極23に与えられる共通電位(LCCOM)を基準電位として、高電位と低電位とに遷移する信号である。正極性(+)または負極性(−)のイオン性不純物は、上記の電界方向の第1電極131から第3電極133への移動に伴ってダミー画素領域E2から見切り領域E3に掃き寄せられる。
図8は、図7に示すイオントラップ機構130で用いられる信号の第1例を示す説明図である。図9は、図7に示すイオントラップ機構130で用いられる信号の第2例を示す説明図である。図10は、図7に示すイオントラップ機構130で用いられる信号の第3例を示す説明図である。
v=e・μ・・・(1)
e=Vn/p・・・(2)
e=2VE/p・・・(3)となる。
v=2μVE/p・・・(4)
td=p/v=p2/2μVE・・・(5)
f=1/n/td=2μVE/np2・・・(6)
図11は、液晶層中におけるイオン性不純物の移動度と温度との関係を示すグラフである。図11に示すグラフは、前述した文献に記載されたイオン性不純物の移動度μの値を参照して得られたものである。
図12は、図8等に示す信号を生成するための構成を示す回路図である。上記実施形態では、図6に示すように、外部から3つの端子104(It1、It2、It3)を介してイオントラップ機構130の第1電極131、第2電極132、第3電極133の各々に周波数が同じで位相がずれた交流信号を印加したが、周波数が同じで位相がずれた交流信号を印加する方法(手段)は、これに限定されない。
図13は、図6に示すイオントラップ電極の構成とイオン性不純物の掃引効果との関係を示す説明図であり、図13には、各電極間距離の比、および信号の周波数を変化させた場合のイオン性不純物の掃引効果を示してある。図13には、第1電極131と画素電極15との間隔S0を第1電極131と第2電極132との間隔S1で割った値を0.5〜4まで変化させ、信号の周波数を0.1Hzから10Hzまで変化させた際のイオン性不純物の掃引効果を電気泳動シミュレーターで評価した結果を示してある。図13において、イオン性不純物に対して十分な掃引効果が得られた条件には「○」を付し、イオン性不純物に対する掃引効果が不十分である条件には「×」を付してある。ここで、イオントラップ電極(第1電極131、第2電極132、および第3電極133)の配置ピッチは4μmであり、イオントラップ電極の幅、およびイオントラップ電極の間隔はいずれも2μmである。
以上説明したように、本実施形態の液晶装置100では、画素領域Eとシール材40との間に第1電極131、第2電極132、および第3電極133を備えたイオントラップ機構130が設けられ、第1電極131、第2電極132、および第3電極133の各々には、互いに位相がずれた交流信号が印加される。例えば、第1電極131、第2電極132、および第3電極133には、同じ周波数であって、1周期に相当する時間内で互いに位相がずれた交流信号が印加される。これにより、第1電極131、第2電極132、および第3電極133の間に生ずる電界の分布が第1電極131から第3電極133へスクロールされ、当該電界のスクロールによって液晶層50中のイオン性不純物が画素領域Eから外側の見切り領域E3へ掃き出される。
図14は、本発明の実施形態2に係る液晶装置100の説明図であり、画素領域Eの外側に形成したイオントラップ用の電極等の構成を模式的に示す説明図である。従って、図14は、実施形態1で参照した図7に対応する。また、本形態および以下に説明する実施形態の基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、対応する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
図15は、本発明の実施形態3に係る液晶装置100の説明図であり、画素Pの構造を模式的に示す断面図である。従って、図15は、実施形態1で参照した図4に対応する。実施形態1に係る液晶装置100が透過型であるのに対して、本実施形態の液晶装置100は反射型である。従って、画素電極15は、例えば、光反射性を有するAl(アルミニウム)やAlを含む合金等からなる。ここで、画素電極15を覆うように無機絶縁膜19が形成されており、無機絶縁膜19の上層に第1配向膜18が形成されている。
図16は、本発明の実施形態4に係る液晶装置100の説明図であり、画素Pの構造を模式的に示す断面図である。従って、図16は、実施形態1で参照した図4に対応する。実施形態1では、イオントラップ電極(第1電極131、第2電極132、および第3電極133)が第1基板10に設けられていたが、本実施形態では、第2基板20にイオントラップ電極(第1電極131、第2電極132、および第3電極133)が設けられている。ここで、第1電極131、第2電極132、および第3電極133は共通電極23と同様、平坦化膜22の上層に形成されている。このため、図示を省略するが、第1電極131、第2電極132、および第3電極133は、第2配向膜24によって覆われている。また、共通電極23は、画素領域Eと平面視で重なる領域の全域に設けられているが、共通電極23の外縁は、平面視で画素領域Eと第1電極131との間に位置する。
図17は、本発明の実施形態5に係る液晶装置100の説明図であり、画素Pの構造を模式的に示す断面図である。従って、図17は、実施形態1で参照した図4に対応する。実施形態1では、共通電極23が第2基板20に設けられていたが、本実施形態においては、画素電極15および共通電極23がいずれも第1基板10に形成されている。より具体的には、第1基板10の配線層14には、共通電極23が形成されており、共通電極23と画素電極15との間には、絶縁層140が設けられている。また、画素電極15には、スリット状の開口部が形成されており、画素電極15と共通電極23とは開口部を介して液晶層50に駆動電圧を横電界として印加する。すなわち、液晶装置100は、FFS(Fringe Field Switching)方式の液晶パネル110を有している。
(投射型表示装置の第1構成例)
図18は、本発明を適用した電子機器(投射型表示装置)の第1構成例を示す説明図である。図18に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104、1105と、3つの反射ミラー1106、1107、1108と、5つのリレーレンズ1201、1202、1203、1204、1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210、1220、1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
図19は、本発明を適用した電子機器(投射型表示装置)の第2構成例を示す説明図である。図19に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置2000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置2100と、3つのダイクロイックミラー2111、2112、2115と、2つの反射ミラー2113、2114と、3つの光変調手段としての反射型の液晶ライトバルブ2250、2260、2270と、クロスダイクロイックプリズム2206と、投射レンズ2207とを備えている。偏光照明装置2100は、ハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプニット2101と、インテグレーターレンズ2102と、偏光変換素子2103とから概略されている。
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置の駆動方法、及び該液晶装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。例えば、上記実施形態に係る液晶装置100では、ダミー画素領域E2が見切り部21と表示領域E1の間に設けられていたが、ダミー画素領域E2が見切り部21と平面視で重なっている場合に本発明を適用してもよい。また、見切り部21と表示領域E1の間にダミー画素領域E2が設けられていない場合に本発明を適用してもよい。
Claims (12)
- 第1基板と、
シール材を介して前記第1基板と貼り合わされた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間の前記シール材で囲まれた空間内に配置された液晶層と、
前記第1基板の画素領域に設けられた複数の画素電極と、
前記第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板に設けられ、平面視で前記画素領域と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzの第1信号が供給される第1電極と、
前記一方の基板に設けられ、平面視で前記第1電極と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzであるとともに前記第1信号と異なる位相の第2信号が供給される第2電極と、
を備え、
前記複数の画素電極のうち、前記第1電極と隣り合う画素電極と前記第1電極との間隔である第1間隔が、前記第1電極と前記第2電極との間隔である第2間隔以下であり、
前記第1間隔および前記第2間隔は、前記複数の画素電極のうち、隣り合う2つの画素電極の間隔より広いことを特徴とする液晶装置。 - 請求項1に記載の液晶装置において、
前記第1間隔と前記第2間隔とが等しいことを特徴とする液晶装置。 - 第1基板と、
シール材を介して前記第1基板と貼り合わされた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間の前記シール材で囲まれた空間内に配置された液晶層と、
前記第1基板の画素領域に設けられた複数の画素電極と、
前記第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板に設けられ、平面視で前記画素領域と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzの第1信号が供給される第1電極と、
前記一方の基板に設けられ、平面視で前記第1電極と前記シール材とに挟まれた領域で周波数が0.1Hz〜5Hzであるとともに前記第1信号と異なる位相の第2信号が供給される第2電極と、
を備え、
前記複数の画素電極のうち、前記第1電極と隣り合う画素電極と前記第1電極との間隔である第1間隔が、前記第1電極と前記第2電極との間隔である第2間隔以下であり、
前記第1信号および前記第2信号の最大電圧振幅の1/2倍に相当する電圧は、前記画素電極と共通電極との間に印加される最大電圧以下であることを特徴とする液晶装置。 - 請求項3に記載の液晶装置において、
前記第1信号および前記第2信号の最大電圧振幅の1/2倍に相当する電圧は、前記画素電極と前記共通電極との間に印加される最大電圧と等しいことを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から4までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記第1信号と前記第2信号とは、同一波形の交流信号であることを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から5までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記一方の基板は前記第1基板であることを特徴とする液晶装置。 - 請求項6に記載の液晶装置において、
前記第2基板に共通電極が設けられていることを特徴とする液晶装置。 - 請求項7に記載の液晶装置において、
前記共通電極は、前記画素領域と平面視で重なる領域に設けられ、
前記共通電極の外縁は、平面視で前記画素領域と前記第1電極との間に位置することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から8までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記一方の基板には、平面視で前記第2電極と前記シール材とに挟まれた領域で前記第1信号および第2信号と異なる位相の第3信号が供給される第3電極が設けられていることを特徴とする液晶装置。 - 請求項9に記載の液晶装置において、
前記第1信号、前記第2信号、および前記第3信号は、同一周波数の交流信号であり、
前記第1信号が正極性または基準電位から負極性に遷移してから、前記基準電位または正極性に遷移する前に、前記第2信号が正極性または前記基準電位から負極性に遷移し、
前記第2信号が負極性に遷移してから、前記基準電位または正極性に遷移する前に、前記第3信号が正極性または前記基準電位から負極性に遷移し、
前記第1信号が負極性または前記基準電位から正極性に遷移してから、前記基準電位または負極性に遷移する前に、前記第2信号が負極性または前記基準電位から正極性に遷移し、
前記第2信号が負極性または前記基準電位から正極性に遷移してから、前記基準電位または負極性に遷移する前に、前記第3信号が負極性または前記基準電位から正極性に遷移することを特徴とする液晶装置。 - 請求項9または10に記載の液晶装置において、
前記第2電極と前記第3電極との間隔である第3間隔は、前記第2間隔と等しいことを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から11までの何れか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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