JP7294325B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本開示は、一対の電極の間に液晶層を有する液晶表示装置および、そのような液晶表示装置を備えた電子機器に関する。
液晶表示装置は、例えば、画素電極と対向電極との間に液晶層を有している(例えば、特許文献1,2)。液晶表示装置は、例えば、投射型表示装置等の電子機器に適用され得る。
特開平4-97226号公報 特開2001-311936号公報
このような液晶表示装置では、画品位の低下を抑えることが望まれている。したがって、画品位の低下を抑えることが可能な液晶表示装置および電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る液晶表示装置は、各々が、第1電極と、第1電極に対向する第2電極と、第2電極と第1電極との間の液晶層とを有する複数の画素と、複数の画素各々に設けられ、第1電極と第2電極との間に第1の光路長を有する第1領域と、複数の画素各々に設けられ、第1電極と第2電極との間に第1の光路長よりも短い第2の光路長を有するとともに、第1領域の液晶層と同じ厚みの液晶層が設けられた第2領域と、第1領域の液晶層と第1電極との間に設けられ、第2領域の第1電極と第1領域の第1電極との段差を埋める光路長調整層とを備えたものである。複数の画素は、行列状に配置されており、複数の画素にわたってベタ状に設けられた第1電極に、複数の画素にわたる一直線状の段差が途切れることなく連続的に設けられている。光路長調整層は、第2領域の液晶層と第1電極との間にも設けられ、第2領域の光路長調整層の厚みが第1領域の光路長調整層の厚みよりも小さくなるように、光路長調整層の厚みが連続的に変化している。
本開示の一実施の形態に係る電子機器は、上記本開示の一実施の形態の液晶表示装置を備えたものである。
本開示の一実施の形態に係る液晶表示装置および電子機器では、第1領域に光路長調整層が設けられているので、第1領域の第1の光路長が、第2領域の第2の光路長よりも長くなる。
本開示の一実施の形態に係る液晶表示装置および電子機器によれば、各画素に、第1電極と第2電極との間の光路長が互いに異なる第1領域および第2領域を設けるようにしたので、干渉縞の発生を抑えることができる。よって、画品位の低下を抑えることが可能となる。
尚、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を表す機能ブロック図である。 図1に示した画素の回路構成の一例を表す図である。 図1に示した液晶表示装置の要部の構成を表す断面模式図である。 図3に示した第1領域および第2領域の平面構成の一例を表す模式図である。 図4に示した第1領域および第2領域の平面構成の他の例(1)を表す模式図である。 図4に示した第1領域および第2領域の平面構成の他の例(2)を表す模式図である。 図4に示した第1領域および第2領域の平面構成の他の例(3)を表す模式図である。 図3に示した光路長調整層の他の例を表す断面模式図である。 比較例に係る液晶表示装置の要部の構成を表す断面模式図である。 図3等に示した液晶表示装置から取り出される光のスペクトルを表す図である。 変形例1に係る液晶表示装置の要部の構成を表す断面模式図である。 図11に示した第1領域および第2領域の平面構成の一例を表す模式図である。 変形例2に係る液晶表示装置の要部の構成を表す断面模式図である。 変形例3に係る液晶表示装置の要部の構成を表す断面模式図である。 適用例(1)に係る電子機器(投射型表示装置)の構成の一例を表す図である。 図15に示した液晶表示ユニットの一例を表す分解斜視図である。 適用例(2)に係る電子機器(テレビジョン装置)の構成の一例を表す図である。 適用例(3)に係る電子機器(デジタル一眼レフカメラ)の構成を表す正面図である。 図18Aに示したデジタル一眼レフカメラの構成を表す背面図である。 適用例(4)に係る電子機器(ヘッドマウントディスプレイ)の構成の一例を表す斜視図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(第1領域に光路長調整層を有する液晶表示装置の例)
2.変形例1(対向基板側に光路長調整層を有する例)
3.変形例2(光路長調整層が曲線形の断面形状を有する例)
4.変形例3(反射型液晶表示装置の例)
5.適用例(電子機器)
<実施の形態>
[構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る液晶表示装置(液晶表示装置10)の全体構成を表す機能ブロック図である。液晶表示装置10は、後述するように、例えばプロジェクタなどの投射型表示装置に用いられるものであり、例えばHTPS(High Temperature Poly-Silicon)等の透過型液晶表示装置である。この液晶表示装置10は、複数の画素Pを有する表示領域(有効画素領域)10aと、表示領域10aの周囲に配置された走査線駆動回路110および信号線駆動回路120と、複数の走査線GLおよび複数の信号線DLとを備えている。なお、この他にも、図示しないタイミングコントローラや各種信号処理を行う映像信号処理部が設けられている。
信号線駆動回路120は、水平方向に沿って並列配置された複数の信号線DLを介して、複数の画素Pに対して水平方向に順次、映像信号に基づく映像電圧を供給するものである。走査線駆動回路110は、垂直方向に沿って並列配置された複数の走査線GLを介して、複数の画素Pに対して垂直方向に順次、ゲート信号(走査信号)を供給するものである。
複数の画素Pは、複数の信号線DLと複数の走査線GLとの各交点に対応する位置に配置され、全体として行列状(マトリクス状)に2次元配置されている。
図2は、画素Pの回路構成を表したものである。画素Pは、例えば液晶素子LCと、補助容量素子Csと、TFT(Thin Film Transistor)12とを有している。液晶素子LCの一端(後述の画素電極13)は、TFT12のドレインと補助容量素子Csの一端とに接続され、他端(後述の対向電極17)は、例えば接地されている。補助容量素子Csは、液晶素子LCの蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子Csの一端は、液晶素子LCの一端およびTFT12のドレインに接続され、他端は補助容量線CLに接続されている。TFT12のゲートは走査線GLに、ソースは信号線DLにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子LCの一端と補助容量素子Csの一端とに接続されている。
液晶素子LCは、信号線DLからTFT12を介して一端に供給される映像電圧に応じて、光透過率が変化するものである。TFT12は、液晶素子LCおよび補助容量素子Csの各一端に対し、映像信号に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、例えばMOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)により構成されている。
図3は、液晶表示装置10の要部構成を表す断面図である。図3は、2つの画素Pの素子構造を表している。液晶表示装置10は、それぞれが液晶素子(図2の液晶素子LC)を含む複数の画素(画素P)を有している。具体的には、液晶表示装置10では、TFT12を含む駆動基板11上に、画素P毎に画素電極13が設けられている。この画素電極13は、TFT12と電気的に接続されており、画素電極13上には配向膜15Aが形成されている。液晶表示装置10は、駆動基板11に対向する対向基板19を有している。この対向基板19の駆動基板11との対向面には、全ての画素Pにわたって対向電極17が設けられ、この対向電極17の表面を覆って配向膜15Bが形成されている。これらの配向膜15Aと配向膜15Bとの間に液晶層16が封止されている。対向基板19と対向電極17との間には、画素P毎にレンズ18が設けられている。このレンズ18は、例えばマイクロレンズにより構成されている。
駆動基板11および対向基板19は、石英、ガラスなどの光透過性を有する透明基板により構成されている。画素電極13および対向電極17は、例えば厚み140nm程度のITO(インジウム錫酸化物)などの透明導電膜により構成されている。配向膜15A,15Bは、例えば酸化シリコン(SiO2)などの絶縁膜により構成されている。配向膜15A,15Bは、例えば斜方蒸着により形成されたものであり、その厚みは、200nm程度である。配向膜15A,15Bは、有機絶縁材料により構成されていてもよい。液晶層16には、例えば垂直配向型(VA(Vertical Alignment)モード)の液晶が用いられている。VAモードの液晶は、印加電圧に対する応答特性を高めるために、液晶分子にいわゆるプレチルトが付与されている。このプレチルトの角度は、例えば、水平方向を0°とすると、85°である。液晶層16を構成する液晶材料の屈折率異方性(Δn)は、例えば、0.13であり、誘電率異方性は、例えば、-3.5である。液晶層16の厚み(セルギャップ)は、例えば、2.7μmである。液晶層16には、用途に応じて、他の液晶モード、例えばTN(Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically controlled birefringence)モード、FFS(Fringe Field Switching)モードあるいはIPS(In Plane Switching)モード等が用いられても構わない。
本実施の形態では、画素P毎に、画素電極13と対向電極17との間の光路長が互いに異なる領域(第1領域R1,第2領域R2)が設けられている。第1領域R1は、画素電極13と対向電極17との間に光路長D1(第1の光路長)を有する領域であり、第2領域R2は、画素電極13と対向電極17との間に光路長D1よりも短い光路長D2(第2の光路長)を有する領域である。第1領域R1および第2領域R2のうち、第1領域R1の画素電極13と配向膜15Aとの間には、光路長調整層14が設けられている。液晶表示装置10では、異なる光路長(光路長D1,D2)を有する第1領域R1と第2領域R2との間で、巨視的に光学干渉の打ち消し合いが生じ、干渉縞の発生が抑えられる。
図4は、第1領域R1および第2領域R2の平面構成の一例を表している。図4には、9つの画素Pを表す。例えば、図4のIII-III’線に沿った断面構成が、図3に対応する。画素Pは、例えば、一辺が8.5μm程度の正方形である。第1領域R1は各画素Pの中央部に四角形状に設けられ、第2領域R2は、この第1領域R1の周囲を囲むように、各画素Pに額縁状に設けられている。第1領域R1の面積と第2領域R2の面積とは略同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。第1領域R1の面積と第2領域R2の面積とを略同じにすることで、第1領域R1と第2領域R2との間での光学干渉の打ち消し合いの効果が高まる。
図5,図6および図7は、第1領域R1および第2領域R2の平面構成の他の例を表している。例えば、第1領域R1R1の平面形状は、四角形以外の形状であってもよく、例えば、円であってもよい(図5)。第1領域R1および第2領域R2を市松状に配置するようにしてもよい(図6)。第1領域R1および第2領域R2は、各々三角形の平面形状を有していてもよく、1つの画素Pの対角に配置されていてもよい(図7)。第1領域R1は、行方向または列方向に隣り合う画素Pの間で連結して設けられていてもよい(後述の図12)。
第1領域R1,第2領域R2は各々、上述のように、画素電極13と対向電極17との間に光路長D1,D2を有している(図3)。光路長D1と光路長D2との差は、液晶層16に入射する光の波長λの1/4であることが好ましい。換言すれば、光路長D1と光路長D2との差は、1/(2π)であることが好ましい(πは液晶層16に入射する光の周波数)。例えば、液晶層16に、455nmの青色波長域の光が入射するとき、光路長D1と光路長D2との差は、455×1/4=113.75nm程度であることが好ましい。本開示の効果を奏する範囲内で、光路長D1と光路長D2との差が、液晶層16に入射する光の波長λの1/4からずれていてもよい。
液晶表示装置10では、第1領域R1および第2領域R2のうち、第1領域R1に選択的に設けられた光路長調整層14により、第1領域R1の光路長D1が第2領域R2の光路長D2よりも長くなっている。詳細は後述するが、このように第1領域R1に設けられた光路長調整層14により、光路長の差に起因した第1領域R1と第2領域R2との間の段差が小さくなる。したがって、第1領域R1および第2領域R2の液晶層16の厚みを略同じにすることができる。
光路長調整層14は、第1領域R1の光路長D1を調整するためのものであり、液晶層16と画素電極13との間、より具体的には、配向膜15Aと画素電極13との間に設けられている。光路長調整層14は、第1領域R1の画素電極13と第2領域R2の画素電極13との段差を埋めるためのものであり、例えば、第1領域R1に設けられた駆動基板11の凹部に埋められている。この光路長調整層14は、配向膜15Aの屈折率と略同じ屈折率を有している。光路長調整層14は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等により構成されている。光路長調整層14は、無機材料および有機材料のどちらにより構成するようにしてもよい。光路長調整層14の屈折率および厚みにより、光路長D1が調整される。例えば、光路長調整層14が酸化シリコン(屈折率1.465)により構成され、上記のように、光路長D1と光路長D2との差が、455×1/4=113.75nm程度であるとき、光路長調整層14の厚み(図3のZ方向の大きさ)は、77.6nm程度である。
このような所定の厚みの光路長調整層14を第1領域R1に設けることにより、第1領域R1の画素電極13の表面と、第2領域R2の画素電極13の表面との間の段差が埋められる。したがって、第1領域R1の光路長調整層14の表面と、第2領域R2の画素電極13の表面とが同一平面となり、配向膜15Aは平坦面上に設けられる。これにより、第1領域R1と第2領域R2との間で、液晶層16の段差の発生が抑えられ、第1領域R1および第2領域R2の液晶層16の厚みが略同じとなる。
図8は、光路長調整層14の断面形状の他の例を表している。光路長調整層14は、例えば矩形等の四角形状の断面形状を有している(図3)。光路長調整層14は、テーパ状の断面形状を有していてもよい(図 8)。光路長調整層14の平面形状は、第1領域R1の平面形状と同じである(図4~図7参照)。
光路長調整層14は、例えば、以下のようにして形成する。まず、第1領域R1の画素電極13上に、HDP-CVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)法等を用いて酸化シリコン等を成膜する。その後、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)により、この酸化シリコン膜等を平坦化する。これにより、光路長調整層14が形成される。
[動作]
この液晶表示装置10では、外部から入力された映像信号に基づいて、走査線駆動回路110により画素Pが線順次で選択されると共に、信号線駆動回路120により映像信号に応じた映像電圧が各画素Pに供給される。これにより、画素Pが表示駆動され、映像表示がなされる(図1)。
[作用および効果]
本実施の形態では、各画素Pに画素電極13と対向電極17との間の光路長(光路長D1,D2)が互いに異なる第1領域R1および第2領域R2が設けられているので、干渉縞の発生が抑えられる。また、より長い光路長D1を有する第1領域R1に、選択的に光路長調整層14が設けられているので、第1領域R1と第2領域R2との間の段差の発生が抑えられる。以下、この作用効果について説明する。
例えば、液晶表示装置はプロジェクタ等に適用され得る。このとき、光源にはレーザダイオード(LD)等が用いられる。レーザダイオードから出射される光は、単波長の光であり、かつ、コヒーレント光である。このように、出射される光のスペクトルピークが急峻となる光源を用いると、液晶層の厚み(セルギャップ)のムラに起因した干渉縞が発生しやすくなる。この干渉縞は、表示画面にリング状に表れ、画質を顕著に低下させる。
この干渉縞の発生を抑えるため、透明電極の界面反射を抑える方法を考え得る。例えば、透明電極の厚みを調整することにより、透明電極の界面反射を抑えることが可能になる。しかし、この方法では、R(赤),G(緑),B(青)各色で透明電極の厚みを調整しなければならず、生産性が低くなる。また、多層膜による反射防止コートを行い、透明電極の界面反射を抑えることも可能であるが、この場合には、多層膜の膜厚ばらつきを制御することが困難である。一方、1つの画素内で液晶層の厚みを変化させることにより、干渉スペクトルを打ち消す方法も提案されている。
図9は、比較例に係る液晶表示装置(液晶表示装置100)の要部の模式的な断面構成を表している。この液晶表示装置100では、画素P各々に、第1領域R101および第2領域R102が設けられている。第1領域R101は、厚みT1の液晶層16を有する領域であり、第2領域R102は、厚みT1よりも小さい厚みT2の液晶層16を有する領域である。このような液晶層16の厚み(厚みT1,T2)が異なる第1領域R101,第2領域R102を設けることにより、巨視的に干渉スペクトルが打ち消され、干渉縞の発生を抑えることが可能となる。しかし、この液晶表示装置100では、第1領域R101と第2領域R102との間の液晶層16に段差が形成される。この液晶層16の段差に起因して液晶配向が乱れ、画質の低下およびコントラスト比の低下等が起こるおそれがある。
これに対し、液晶表示装置10では、第1領域R1の画素電極13と配向膜15Aとの間に、所定の厚みの光路長調整層14を設けることにより、第1領域R1の光路長D1を第2領域R2の光路長D2よりも長くしている。このため、各画素Pに光路長(光路長D1,D2)の異なる第1領域R1,第2領域R2を設けつつ、第1領域R1と第2領域R2との間の液晶層16の段差の発生を抑えることができる。したがって、干渉縞の発生を抑えると共に、液晶層16の配向乱れに起因した画質の低下およびコントラスト比の低下も抑えることができる。
図10は、第1領域R1,第2領域R2各々から取り出される光と、これらの平均光とのスペクトルを表している。このように、第1領域R1,第2領域R2各々から取り出される光は、巨視的に互いに光学干渉を打ち消し合うことを確認している。
以上のように、本実施の形態の液晶表示装置10では、各画素Pに、画素電極13と対向電極17との間の光路長が互いに異なる第1領域R1および第2領域R2を設けるようにしたので、干渉縞の発生を抑えることができる。よって、画品位の低下を抑えることが可能となる。
以下、上記実施の形態の変形例について説明する。尚、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
<変形例1>
図11は、上記実施の形態の変形例1に係る液晶表示装置(液晶表示装置10A)の要部の模式的な断面構成を表している。この液晶表示装置10Aでは、第1領域R1の対向基板19側に光路長調整層14が設けられている。この点を除き、液晶表示装置10Aは、上記実施の形態で説明した液晶表示装置10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
光路長調整層14は、第1領域R1の配向膜15Bと対向電極17との間に設けられている。上記実施の形態と同様に、この光路長調整層14が設けられた第1領域R1では、画素電極13と対向電極17との間の光路長D1が、第2領域R2の画素電極13と対向電極17との間の光路長D2よりも、液晶層16に入射する光の波長λの1/4分長くなっている。
図12は、第1領域R1および第2領域R2の平面構成の一例を表している。例えば、図12のXI-XI’線に沿った断面構成が、図11に対応する。第1領域R1(光路長調整層14)は、例えば、各画素Pの列方向(図12のY方向)の一方に矩形状に設けられている。この第1領域R1は、行方向(図12のX方向)に隣り合う複数の画素Pにわたって連結され、帯状に設けられている。列方向(図12のY方向)に隣り合う2つの画素Pの間で、第1領域R1が隣接して配置されていてもよい。第1領域R1は、列方向に沿って帯状に配置されていてもよい(図示せず)。
あるいは、図4,図5に示したように、各画素Pの中央部に四角形または円形等の第1領域R1が設けられていてもよい。図6に示したように、第1領域R1および第2領域R2を市松状に配置するようにしてもよい。第1領域R1および第2領域R2は、各々三角形の平面形状を有していてもよく、1つの画素Pの対角に配置されていてもよい(図7)。
対向電極17とレンズ18との間には、カバー層21を設けるようにしてもよい(図11)。このカバー層21は、レンズ18の焦点距離を調整するためのものである。このカバー層21は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜されたシリコン酸化膜により構成されている。
本変形例の液晶表示装置10Aも、上記実施の形態の液晶表示装置10と同様に、各画素Pに、画素電極13と対向電極17との間の光路長が互いに異なる第1領域R1および第2領域R2を設けるようにしたので、干渉縞の発生を抑えることができる。よって、画品位の低下を抑えることが可能となる。また、対向基板19側は、駆動基板11側よりも光路長調整層14を自由に配置しやすいので、液晶表示装置10Aでは、第1領域R1および第2領域R2の設計の自由度を向上させることが可能となる。
<変形例2>
図13は、上記実施の形態の変形例2に係る液晶表示装置(液晶表示装置10B)の要部の模式的な断面構成を表している。この液晶表示装置10Bの光路長調整層14は、曲線形の断面形状を有している。この点を除き、液晶表示装置10Bは、上記実施の形態で説明した液晶表示装置10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
光路長調整層14は、例えば、上記変形例1と同様に、第1領域R1の配向膜15Bと対向電極17との間に設けられている。光路長調整層14は、第1領域R1の画素電極13と配向膜15Aとの間、即ち、駆動基板11側に設けられていてもよい。上記実施の形態と同様に、この光路長調整層14が設けられた第1領域R1では、画素電極13と対向電極17との間の光路長D1が、第2領域R2の画素電極13と対向電極17との間の光路長D2よりも、液晶層16に入射する光の波長λの1/4分長くなっている。
光路長調整層14の厚みは、第1領域R1内で、X方向またはY方向の位置が変化するに連れて、徐々に大きくなり、ある位置で最大となった後、徐々に小さくなる。光路長調整層14は、第2領域R2に設けられていてもよい。第2領域R2内では、X方向またはY方向の位置が変化するに連れて、光路長調整層14の厚みが徐々に小さくなり、ある位置で最小となった後、徐々に大きくなる。つまり、光路長調整層14の厚みは、各第1領域R1および第2領域R2内で変化している。例えば、光路長調整層14の最大厚みにより、第1領域R1の光路長D1が調整され、光路長調整層14の最小厚みにより、第2領域R2の光路長D2が調整される。このように、第1領域R1から第2領域R2へ、あるいは第2領域R2から第1領域R1へ徐々に変化させるようにしてもよい。光路長調整層14の厚みの変化の周期は、画素Pのピッチ以下で調整すればよい。
光路長調整層14は、例えば、円形に隆起した立体形状を有している。あるいは、光路長調整層14は、波板状であってもよい。
本変形例の液晶表示装置10Bも、上記実施の形態の液晶表示装置10と同様に、各画素Pに、画素電極13と対向電極17との間の光路長が互いに異なる第1領域R1および第2領域R2を設けるようにしたので、干渉縞の発生を抑えることができる。よって、画品位の低下を抑えることが可能となる。
<変形例3>
図14は、上記実施の形態の変形例に係る液晶表示装置(液晶表示装置10C)の要部の模式的な断面構成を表している。この液晶表示装置10Cは、例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)等の反射型の液晶表示装置である。この点を除き、液晶表示装
置10Cは、上記実施の形態で説明した液晶表示装置10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
この液晶表示装置10Cでは、例えば画素電極13が、高い反射率を有する導電膜により構成され、対向電極17が、高い光透過性を有する導電膜により構成されている。例えば、画素電極13は、厚み80nm程度のアルミニウム(Al)膜等により構成されている。対向電極17は、厚み15nm程度のITO等により構成されている。液晶層16には、例えば垂直配向型(VAモード)の液晶が用いられている。プレチルトの角度は、例えば、85°である。液晶層16の複屈折率(Δn)は、例えば、0.11であり、液晶層16の厚み(セルギャップ)は、例えば、1.6μmである。
配向膜15A,15Bは、例えば酸化シリコン(SiO2)などの絶縁膜により構成されている。配向膜15A,15Bは、例えば斜方蒸着により形成されたものであり、その厚みは、120nm程度である。
画素電極13と配向膜15Aとの間には、低屈折率膜22および高屈折率膜23が設けられている。画素電極13と高屈折率膜23との間に設けられた低屈折率膜22は、例えば、厚み36nm程度の酸化シリコン(SiO2)等により構成されている。この低屈折率膜22と配向膜15Aとの間に設けられた高屈折率膜23は、例えば、厚み70nm程度の窒化シリコン(SiN)等により構成されている。このような低屈折率膜22および高屈折率膜23は、画素電極13での反射効率を高める増反射膜として機能する。
第1領域R1の画素電極13と低屈折率膜22との間には、光路長調整層14が設けられている。この光路長調整層14は、低屈折率膜22の屈折率と略同じ屈折率を有しており、低屈折率膜22の構成材料と同じ材料により構成されていることが好ましい。光路長調整層14は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等により構成されている。上記実施の形態と同様に、この光路長調整層14が設けられた第1領域R1では、画素電極13と対向電極17との間の光路長D1が、第2領域R2の画素電極13と対向電極17との間の光路長D2よりも、液晶層16に入射する光の波長λの1/4分長くなっている。
光路長調整層14は、上記変形例1と同様に、対向基板19側に設けられていてもよい。光路長調整層14は、例えば矩形等の四角形状の断面形状を有している(図14)。光路長調整層14は、テーパ状の断面形状を有していてもよい(図8)。光路長調整層14の平面形状は、上記実施の形態で説明したのと同様に、第1領域R1の平面形状と同じである(図4~図7参照)。画素Pは、例えば一辺が4μm程度の正方形である。
本変形例の液晶表示装置10Cも、上記実施の形態の液晶表示装置10と同様に、各画素Pに、画素電極13と対向電極17との間の光路長が互いに異なる第1領域R1および第2領域R2を設けるようにしたので、干渉縞の発生を抑えることができる。よって、画品位の低下を抑えることが可能となる。
<適用例>
上記実施の形態等の液晶表示装置10,10A,10B,10C(以下、略して液晶表示装置10と記す)は、投射型または直視型のあらゆるタイプの表示装置(電子機器)に用いることができる。その一例として、図15に、投射型表示装置(投射型表示装置1)の概略構成について示す。投射型表示装置1では、上記実施の形態等の液晶表示装置10が、液晶表示ユニット(液晶表示ユニット10UR,10UG,10UB)内に組み込まれている。この投射型表示装置1は、透過型の液晶表示ユニット10UR,10UG,10UBを3枚用いてカラー映像表示を行ういわゆる3板方式のものである。この投射型表示装置1は、光源211と、一対の第1、第2マルチレンズアレイインテグレータ212,213と、全反射ミラー214とを備えている。マルチレンズアレイインテグレータ212,213では、それぞれ複数のマイクロレンズ212M,213Mが2次元的に配列されている。マルチレンズアレイインテグレータ212,213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。
光源211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ものである。この光源211は、例えば、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を反射、集光する凹面鏡とを含んでいる。発光体としては、例えば、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が挙げられる。凹面鏡は、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状となっている。光源211は、レーザ光源、蛍光体光源またはLED(Light Emitting Diode)光源等により構成されていてもよい。
この投射型表示装置1は、また、第2マルチレンズアレイインテグレータ213の光出射側に、PS合成素子215と、コンデンサレンズ216と、ダイクロイックミラー217とをこの順に備えている。ダイクロイックミラー217は、入射した光を、例えば赤色光LRと、その他の色光とに分離する機能を有している。
PS合成素子215には、第2マルチレンズアレイインテグレータ213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1/2波長板215Aが設けられている。PS合成素子215は、入射した光L0を2種類(P偏光成分およびS偏光成分)の偏光光L1,L2に分離する機能を有している。PS合成素子215は、また、分離された2つの偏光光L1,L2のうち、一方の偏光光L2を、その偏光方向(例えばP偏光)を保ったままPS合成素子215から出射し、他方の偏光光L1(例えばS偏光成分)を、1/2波長板215A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機能を有している。
この投射型表示装置1は、また、ダイクロイックミラー217によって分離された赤色光LRの光路に沿って、全反射ミラー218と、フィールドレンズ224Rと、液晶表示ユニット10URとを順番に備えている。全反射ミラー218は、ダイクロイックミラー217によって分離された赤色光LRを、液晶表示ユニット10URに向けて反射するようになっている。液晶表示ユニット10URは、フィールドレンズ224Rを介して入射した赤色光LRを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
この投射型表示装置1は、さらに、ダイクロイックミラー217によって分離された他の色光の光路に沿って、ダイクロイックミラー219を備えている。ダイクロイックミラー219は、入射した光を、例えば緑色光と青色光とに分離する機能を有している。
この投射型表示装置1は、また、ダイクロイックミラー219によって分離された緑色光LGの光路に沿って、フィールドレンズ224Gと、液晶表示ユニット10UGとを順番に備えている。液晶表示ユニット10UGは、フィールドレンズ224Gを介して入射した緑色光LGを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。さらに、ダイクロイックミラー219によって分離された青色光LBの光路に沿って、リレーレンズ220と、全反射ミラー221と、リレーレンズ222と、全反射ミラー223と、フィールドレンズ224Bと、液晶表示ユニット10UBとを順番に備えている。全反射ミラー221は、リレーレンズ220を介して入射した青色光LBを、全反射ミラー223に向けて反射するようになっている。全反射ミラー223は、全反射ミラー221によって反射され、リレーレンズ222を介して入射した青色光LBを、液晶表示ユニット10UBに向けて反射するようになっている。液晶表示ユニット10UBは、全反射ミラー223によって反射され、フィールドレンズ224Bを介して入射した青色光LBを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
この投射型表示装置1は、また、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、3つの色光LR,LG,LBを合成する機能を有したクロスプリズム226を備えている。この投射型表示装置1は、また、クロスプリズム226から出射された合成光を、スクリーン228に向けて投射するための投射レンズ227を備えている。クロスプリズム226は、3つの入射面226R,226G,226Bと、一つの出射面226Tとを有している。入射面226Rには、液晶表示ユニット10URから出射された赤色光LRが、入射面226Gには、液晶表示ユニット10UGから出射された緑色光LGが、入射面226Bには、液晶表示ユニット10UBから出射された青色光LBが、それぞれ入射するようになっている。クロスプリズム226は、入射面226R,226G,226に入射した3つの色光を合成して出射面226Tから出射する。
図16は、液晶表示ユニット10UR,10UG,10UBの要部を分解して表したものである。液晶表示ユニット10UR,10UG,10UBは、液晶表示装置10とこれを収納あるいは挟持する、外枠151および見切り板154を含んでいる。
液晶表示装置10には、フィルム基板155が接続されており、フィルム基板155を通じて、入射光の変調に必要な映像情報が投射型表示装置1の本体側から供給される。この液晶表示装置10の光入射側には、入射側防塵ガラス153、光出射側には、出射側防塵ガラス152がそれぞれ貼り合わせられている。見切り板154は、液晶表示装置10の入射面側に装着され、その表示領域10aに対向して開口を有する。外枠151は、液晶表示装置10の光出射側に取り付けられ、液晶表示装置10の端面部を囲む枠形状を有する。
上記実施の形態等の液晶表示装置10は、テレビジョン装置,デジタルカメラ,ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどの電子機器に適用することも可能である。
例えば、図17は、上記実施の形態等の液晶表示装置10が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有している。映像表示画面部300が上記実施の形態等の液晶表示装置10により構成されている。
図18Aおよび図18Bは、デジタル一眼レフカメラ410の外観を表したものである。このデジタル一眼レフカメラ410は、例えば本体部411,レンズ412,グリップ413,表示部414およびビューファインダー415などを有している。表示部414またはビューファインダー415に、上記実施の形態等の液晶表示装置10が搭載されている。
図19は、ヘッドマウントディスプレイ420の外観を表したものである。ヘッドマウントディスプレイ420は、例えば眼鏡型の表示部421および支持部422を有している。表示部421に、上記実施の形態等の液晶表示装置10が搭載されている。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等で述べた、各構成要素の材料、形状およびサイズ等はあくまで一例であり、記載したものに限定される訳ではない。また、全ての構成要素を備える必要はなく、他の構成要素を含んでいてもよい。
また、上記実施の形態等では、光路長調整層14を駆動基板11側または対向基板19側のどちらか一方に設ける場合について説明したが、駆動基板11側および対向基板19側に光路長調整層14を設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態等では、1つの画素P内に、第1領域R1および第2領域R2を各々1つずつ設ける場合について説明したが、1つの画素P内に、第1領域R1および第2領域R2の少なくとも一方を2つ以上設けるようにしてもよい。
尚、本明細書中に記載された効果は一例であり、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
(1)
各々が、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間の液晶層とを有する複数の画素と、
前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に第1の光路長を有する第1領域と、
前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に前記第1の光路長よりも短い第2の光路長を有するとともに、前記第1領域の前記液晶層と同じ厚みの前記液晶層が設けられた第2領域と、
前記第1領域の前記液晶層と前記第1電極との間に設けられ、前記第2領域の前記第1電極と前記第1領域の前記第1電極との段差を埋める光路長調整層と
を備えた液晶表示装置。
(2)
前記第1の光路長と前記第2の光路長との差は、前記液晶層に入射する光の波長λの1/4である
前記(1)に記載の液晶表示装置。
(3)
更に、前記第1領域の前記光路長調整層と前記液晶層との間に設けられるとともに、前記第2領域の前記第1電極と前記液晶層との間に設けられた配向膜を有し、
前記配向膜は、前記第1領域および前記第2領域にわたって平坦面に設けられている
前記(1)または(2)に記載の液晶表示装置。
(4)
更に、前記第1電極、前記液晶層および前記第2電極を間にして対向する駆動基板および対向基板を有する
前記(1)ないし(3)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(5)
前記駆動基板上に、前記第1電極、前記液晶層、前記第2電極および前記対向基板がこの順に設けられている
前記(4)に記載の液晶表示装置。
(6)
前記駆動基板上に、前記第2電極、前記液晶層、前記第1電極および前記対向基板がこの順に設けられている
前記(4)に記載の液晶表示装置。
(7)
前記複数の画素各々で、前記第1領域の面積と前記第2領域の面積とが同じである
前記(1)ないし(6)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(8)
前記第1領域は、前記複数の画素各々の中央部に設けられている
前記(1)ないし(7)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(9)
前記複数の画素は、行列状に配置されている
前記(1)ないし(8)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(10)
前記複数の画素にわたって、前記第1領域が帯状に配置されている
前記(9)に記載の液晶表示装置。
(11)
前記光路長調整層は四角形状の断面形状を有している
前記(1)ないし(10)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(12)
前記光路長調整層は、曲線形の断面形状を有している
前記(1)ないし(10)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(13)
前記第2領域に、前記第1領域の前記光路長調整層の厚みよりも小さい厚みを有する前記光路長調整層が設けられている
前記(1)ないし(12)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(14)
前記光路長調整層は酸化シリコンを含む
前記(1)ないし(13)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(15)
透過型液晶表示装置である
前記(1)ないし(14)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(16)
反射型液晶表示装置である
前記(1)ないし(14)のうちいずれか1つに記載の液晶表示装置。
(17)
更に、前記第1電極と前記液晶層との間に、低屈折率膜および高屈折率膜を有し、
前記光路長調整層は、前記第1領域の前記低屈折率膜と前記第1電極との間に設けられている
前記(16)に記載の液晶表示装置。
(18)
各々が、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間の液晶層とを有する複数の画素と、
前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に第1の光路長を有する第1領域と、
前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に前記第1の光路長よりも短い第2の光路長を有するとともに、前記第1領域の前記液晶層と同じ厚みの前記液晶層が設けられた第2領域と、
前記第1領域の前記液晶層と前記第1電極との間に設けられ、前記第2領域の前記第1電極と前記第1領域の前記第1電極との段差を埋める光路長調整層とを含む
液晶表示装置を備えた電子機器。
本出願は、日本国特許庁において2018年4月16日に出願された日本特許出願番号第2018-78535号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (12)

  1. 各々が、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間の液晶層とを有する複数の画素と、
    前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に第1の光路長を有する第1領域と、
    前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に前記第1の光路長よりも短い第2の光路長を有するとともに、前記第1領域の前記液晶層と同じ厚みの前記液晶層が設けられた第2領域と、
    前記第1領域の前記液晶層と前記第1電極との間に設けられ、前記第2領域の前記第1電極と前記第1領域の前記第1電極との段差を埋める光路長調整層と
    を備え、
    前記複数の画素は、行列状に配置されており、
    前記複数の画素にわたってベタ状に設けられた前記第1電極に、前記複数の画素にわたる一直線状の前記段差が途切れることなく連続的に設けられており、
    前記光路長調整層は、前記第2領域の前記液晶層と前記第1電極との間にも設けられ、
    前記第2領域の前記光路長調整層の厚みが前記第1領域の前記光路長調整層の厚みよりも小さくなるように、前記光路長調整層の厚みが連続的に変化している
    液晶表示装置。
  2. 前記第1の光路長と前記第2の光路長との差は、前記液晶層に入射する光の波長λの1/4である
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 更に、前記第1領域の前記光路長調整層と前記液晶層との間に設けられるとともに、前記第2領域の前記第1電極と前記液晶層との間に設けられた配向膜を有し、
    前記配向膜は、前記第1領域および前記第2領域にわたって平坦面に設けられている
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 更に、前記第1電極、前記液晶層および前記第2電極を間にして対向する駆動基板および対向基板を有する
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記駆動基板上に、前記第1電極、前記液晶層、前記第2電極および前記対向基板がこの順に設けられている
    請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記駆動基板上に、前記第2電極、前記液晶層、前記第1電極および前記対向基板がこの順に設けられている
    請求項4に記載の液晶表示装置。
  7. 前記複数の画素各々で、前記第1領域の面積と前記第2領域の面積とが同じである
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  8. 前記光路長調整層は酸化シリコンを含む
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  9. 透過型液晶表示装置である
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  10. 反射型液晶表示装置である
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  11. 更に、前記第1電極と前記液晶層との間に、低屈折率膜および高屈折率膜を有し、
    前記光路長調整層は、前記第1領域の前記低屈折率膜と前記第1電極との間に設けられている
    請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 各々が、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極と、前記第2電極と前記第1電極との間の液晶層とを有する複数の画素と、
    前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に第1の光路長を有する第1領域と、
    前記複数の画素各々に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に前記第1の光路長よりも短い第2の光路長を有するとともに、前記第1領域の前記液晶層と同じ厚みの前記液晶層が設けられた第2領域と、
    前記第1領域の前記液晶層と前記第1電極との間に設けられ、前記第2領域の前記第1電極と前記第1領域の前記第1電極との段差を埋める光路長調整層とを含む
    液晶表示装置を備え、
    前記複数の画素は、行列状に配置されており、
    前記複数の画素にわたってベタ状に設けられた前記第1電極に、前記複数の画素にわたる一直線状の前記段差が途切れることなく連続的に設けられており、
    前記光路長調整層は、前記第2領域の前記液晶層と前記第1電極との間にも設けられ、
    前記第2領域の前記光路長調整層の厚みが前記第1領域の前記光路長調整層の厚みよりも小さくなるように、前記光路長調整層の厚みが連続的に変化している
    電子機器。
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