JP4923866B2 - 液晶表示装置および映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置および映像表示装置に関し、詳細には、液晶パネルにおける表示特性の劣化を抑制することができる液晶パネルを有する液晶表示装置および映像表示装置に関するものである。

液晶プロジェクタ等の投射型映像表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶表示素子により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。

このような映像表示装置において、近年では、高輝度化と高寿命化が求められており、それらの両立を図るべく、強力な光にも劣化を起こさない、無機材料からなる配向膜を適用した液晶表示素子が適用されるようになっている。

映像表示装置を構成する液晶パネルは、対面配置された第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持して構成されており、第１の基板の画素領域（有効画素領域）の対向面側および第２の基板の対向面側全面には共通電極が設けられている。
また、電極はそれぞれ配向膜によって覆われており、これらの配向膜によって液晶層に含まれる液晶分子の配向状態が制御されることとなる。
さらに、第１の基板と第２の基板との間は、画素領域の周辺領域に設けられたシール剤で封止されて液晶層が第１の基板および第２の基板間に充填封止された状態となっている。

ところで、上記のように構成された液晶パネルにおいては、液晶注入時に混入したり、液晶層を取り囲んでいるシール剤から溶出したイオン性不純物が、その後の液晶表示装置の駆動により、画素領域に拡散・凝集することにより、液晶パネルの表示特性の劣化を招くことが知られている。
そこで、こうした表示特性の劣化を抑制することを目的とした様々な構成の表示装置が提案されている。

たとえば、特許文献１には、紫外線照射による表面改質を用いることで、液晶パネルの中央部に位置する画素領域の配向膜の表面エネルギーよりも、周辺領域に位置する配向膜の表面エネルギーを高く設定することで、シール剤から溶け出したイオン性不純物を表面エネルギーの高い周辺領域の配向膜部分に吸着捕獲し、画素領域へのイオン性不純物の拡散を抑制する表示装置が提案されている。
また、特許文献２には、周辺領域にイオン吸着性の高い物質を設けることにより、特許文献１と同様にして画素領域へのイオン性不純物の拡散を抑制する表示装置が提案されている。
さらに、特許文献３には、シール剤と画素領域との間に突起を設け、シール剤から溶け出したイオン性不純物の拡散を防ぐバリア構造を有した表示装置が提案されている。
さらに、周辺領域に、イオントラップ電極を設けて電気的に不純物イオンを吸着し、拡散を抑制する表示装置が数多く提案されている（特許文献４〜１２参照）。
特開平１０−２６０４０６号公報 特開平３−１５２５１２号公報 特開平１０−１７７１７７号公報 特開平１−２９３３１７号公報 特開平４−１２５６１７号公報 特開平６−２８９４０８号公報 特開平８−２０１８３０号公報 特開平９−５４３２５号公報 特開２０００−３３８５１０号公報 特開２００２−１９６３５５号公報 特開平４−８６８１２号公報 特開２００６−４７６１３号公報

しかしながら、周辺領域の配向膜状態を変化させるという技術は、膜状態の制御が非常に困難である。
また、特殊材料を用いる提案は、製造工程数を増大させ実現性が低い。
また、突起を設けるという提案では、液晶中に溶出した不純物を完全に防ぐことが困難という点から、効果が不十分である。

一方、イオントラップ電極による電気的なイオン性不純物の吸着は、効果は見られる。
しかしながら、投射型映像表示装置の高輝度化と長寿命化に適応した、無機材料からなる配向膜を備えた液晶表示装置においては、一般的にイオン性不純物が配向膜に吸着しやすく、先行例にある単なる電極を設けただけでは、良好な表示を維持するに十分とはいえないという不利益がある。

本発明は、液晶セル内のイオン性不純物の影響を抑止することが可能で、焼きつき等の表示不良を防止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる液晶表示装置および映像表示装置を提供することにある。

本発明の第１の観点の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と所定の間隙を介して対面配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の相対する表面それぞれに形成された配向膜と、前記第１基板と前記第２基板との間隙内に画素領域および当該画素領域の周辺領域を含めて保持された液晶層と、前記第１基板に形成された第１電極部と、前記第２基板に形成された第２電極部と、を有し、前記第１電極部は、前記画素領域に形成された画素電極と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、前記第２電極部は、前記画素領域に形成された画素電極部と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、前記第１電極部と前記第２電極部のうちの少なくとも一方の電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、前記周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧の電圧値が異なり、周期的に入れ替わる。

本発明の第２の観点の映像表示装置は、光源と、少なくとも一つの液晶表示装置と、上記光源から出射された光を上記液晶表示装置に導く集光光学系と、上記液晶表示装置で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、上記液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と所定の間隙を介して対面配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の相対する表面それぞれに形成された配向膜と、前記第１基板と前記第２基板との間隙内に画素領域および当該画素領域の周辺領域を含めて保持された液晶層と、前記第１基板に形成された第１電極部と、前記第２基板に形成された第２電極部と、を有し、前記第１電極部は、前記画素領域に形成された画素電極と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、前記第２電極部は、前記画素領域に形成された画素電極部と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、前記第１電極部と前記第２電極部のうちの少なくとも一方の電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、前記周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧の電圧値が異なり、周期的に入れ替わる。

本発明によれば、周辺領域にまず、複数の電極を隣接して設けて、隣接する電極間の電位を変化させる。
これにより、横方向の電界が生じ、液晶の微小な揺らぎによる流れに加えて、不純物イオンを移動させる力となり、画素領域内から移動してくるイオンをすばやく、画素領域外へ移動させることができる。

本発明によれば、液晶セル内のイオン性不純物の影響を抑止することが可能で、焼きつき等の表示不良を防止でき、ひいてはより高品位な画質を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。

本実施形態においては、アクティブマトリクス型液晶表示装置の特徴的な構成および機能を説明した後、この液晶表示装置が適用される好適な電子機器である投射型液晶表示装置（映像表示装置）の概略構成および機能について説明する。

〔液晶表示装置〕
図１は本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す平面図、図２は図１におけるA-A'での断面図、図３は図１における点線で囲われた領域Ｂの拡大平面図である。

本実施形態に係る液晶表示装置１は、図２に示すように、ＴＦＴ基板（第１基板）１０と、ＴＦＴ基板１０に対向（対面）配置される透明な対向基板（第２基板）２０とを備えている。
そして、対向するＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間に、液晶３１が封入され、封入された液晶３１により、光変調層としての液晶層３０が形成されている。液晶層３０は、周囲をシール材４０に囲われており、また対向する一対の基板はシール材４０によって一定の間隔に保持される構造をとっている。

ＴＦＴ基板１０は、石英、ガラス、プラスチック等の透光性材料により形成されている。
ＴＦＴ基板１０は、内面側（対向面側）に、ＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）等の透明導電膜により形成された略矩形の画素電極１１がマトリクス状に複数配列形成されている。画素電極１１は、有効画素領域（画素領域）１２に形成されており、この画素領域１２の周辺領域１３には隣接する複数の周辺電極１３Ａ，１３Ｂが形成され、この画素電極１１および周辺電極１３Ａ，１３Ｂを覆うように無機材料により形成された無機配向膜５０が形成されている。
ＴＦＴ基板１０に形成された画素電極１１と周辺電極１３Ａ，１３Ｂにより第１電極部ＥＬ１が構成されている。

対向基板２０は、石英、ガラス、プラスチック等の透光性材料により形成されている。
対向基板２０は、内面側（対向面側）に、ＩＴＯ等の透明導電膜により形成された共通電極２１が形成されており、この共通電極２１を覆うように無機材料により形成された無機配向膜５１が形成されている。
すなわち、対向基板２０に形成された共通電極２１は画素領域１２の画素電極部と周辺領域１３の周辺電極とが接続された、画素領域１２と周辺領域１３で共通の一つの電極として構成されている。
対向基板２０に形成された共通電極２１により第２電極部ＥＬ２が構成されている。

また、ＴＦＴ基板１０は、図１に示すように、中央部に画素電極１１等が形成される有効画素領域１２が配置され、この有効画素領域１２の周囲に周辺領域１３が設けられている。

図２に示すように、周辺領域１３には、第１周辺電極１３Ａと第２周辺電極１３Ｂが隣接するように形成されている。
さらに、本実施形態では、図３に示すように、周辺電極１３Ａ、１３Ｂが、それぞれ、横方向に伸びた複数の電極から構成され、それら、複数の電極は、周辺電極１３Ａ、１３Ｂ、それぞれにおいて、電気的に接続された状態となっている。換言すれば、周辺電極１３Ａ，１３Ｂは、図３のように一方の端を短絡するような櫛歯形状をなすように形成されている。

このような構成において、画素電極１１、周辺電極１３Ａ、１３Ｂに、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すような矩形波の電圧を印加する。図４（Ａ）が画素電極１１に印加する電圧Ｖ１１を、図４（Ｂ）が第１周辺電極１３Ａに印加する電圧Ｖ１３Ａを、図４（Ｃ）が第２周辺電極１３Ｂに印加する電圧Ｖ１３Ｂをそれぞれ示している。
図４（Ａ）〜（Ｃ）の矩形波において、周辺電極１３Ａ、１３Ｂに印加する電圧は、画素電極の印加電圧Ｖｓｉｇよりも大きく、さらに、周辺電極１３Ａへの印加電圧Ｖ１３Ａと第２周辺電極１３Ｂへの印加電圧Ｖ１３Ｂとの位相（または極性）が逆であることが特徴である。

図５は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ基板（液晶パネル部）における回路要素の配置例を示す図である。

図５に示すように、ＴＦＴ基板１０Ａは、画素がアレイ状に配列された有効画素領域１２、周辺領域１３のさらに周辺部に、水平転送回路１０１、垂直転送回路１０２−１，１０２−２、プリチャージ回路１０３、および電圧制御回路１０４を含んで形成されている。
有効画素領域１２には複数のデータ線１０５と複数の走査線（ゲート配線）１０６が格子状に配線され、各データ線１０５の一端側は水平転送回路１０１に接続され、他端側はプリチャージ回路１０３に接続され、各走査線１０６の端部が垂直転送回路１０２−１，１０２−２に接続されている。

ＴＦＴ基板１０Ａの有効画素領域１２を構成するマトリクス状に複数形成された画素ＰＸには、スイッチング制御する画素スイッチング用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０７、液晶１０８（３１）、および補助容量（蓄積容量）１０９が設けられている。
画素信号が供給されるデータ線１０５がトランジスタ１０７のソースに電気的に接続されており、書き込む画素信号Ｖsigを供給している。また、トランジスタ１０７のゲートに走査線１０６が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１０６にパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
画素電極１１は、トランジスタ１０７のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるトランジスタ１０７を一定期間だけそのスイッチをオンさせることにより、データ線１０５から供給される画素信号Ｖsigを所定のタイミングで画素信号を書き込む。

画素電極１１を介して液晶１０８に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板２０に形成された共通（対向）電極２１との間で一定期間保持される。液晶１０８は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。
印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
ここで、保持された画素信号がリークされるのを防ぐために、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量（蓄積容量）１０９を付加してある。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶表示素子が実現できる。
また、このような保持容量（蓄積容量）１０９を形成するために、抵抗化されたコモン配線１１０が設けられている。

そして、本実施形態においては、電圧制御回路１０４は上述した周辺領域１３に形成された第１周辺電極１３Ａへの印加電圧Ｖ１３Ａと第２周辺電極１３Ｂへの印加電圧Ｖ１３Ｂを、位相（または極性）を逆にして供給する。

本実施形態の液晶表示装置１は、たとえば、フレーム毎に各画素電極に印加する電圧を対向電極電圧に対して反転させるフレーム反転駆動を行うアクティブマトリクス型液晶表示素子として構成される。

この構成および駆動の説明の前に、液晶層中の不純物の動きを、図６〜図９に関連付けて説明する。図５の状態は、簡単のために、液晶分子が、アンチパラレル配向している状態を真横から見ている状態である。

液晶層３０に印加する電圧は、交流であり、１フレーム期間毎に極性が正負逆転する。その交流波形に呼応して、液晶分子も微小にその極角方向の配向が揺らぎ、その速度は、傾斜方向と緩和方向とでは異なる（図中α）。
すると、液晶層３０中には、微小な流動が生じる。液晶層３０の中間層では、液晶分子の重心を回転軸とした揺らぎとなるため、微小な流動（図中 ＋γ、−γ）は相殺され、不純物イオンを動かす力にはならない。
一方、互いに対向する基板１０、２０の液晶層界面（無機配向膜５０、５１）では、液晶分子は分子鎖の一方が配向膜に固定されているため、その揺らぎは、配向膜界面との接点となり、微小な流動は、液晶３１の配向方向に現れる（図中＋β、−β）。
そして、この流れは、対向する基板１０、２０で逆方向となり全体としては、相殺されているが、界面では一方向の微小な流動となり、この流れにより不純物イオンが動かされる。したがって、不純物イオンは、液晶の配向方位と平行な方向に動いてゆく。このような現象は特許文献１１（特開平4-86812号公報）に記載されている。

図７はその様子を平面図を用いて説明するための図である。
図７中、２５は対向基板２０の液晶配向方位を示す配向ベクトル、１５はＴＦＴ基板１０の液晶配向方位を示す配向ベクトルを示し、各基板界面の不純物２００はそれぞれ基板のベクトル方向に沿って移動する。
この場合、図中２０１、２０２のような位置に表示ムラとして観測される。これは、画素電極の電圧が不純物によってリークし、実際に液晶に印加される電圧が低下したことにより生じることが知られている。（ノーマリーブラックモードの場合は黒く、ノーマリーホワイトモードの場合は白いムラとなる）

また、図８および図９には、チェッカーパターンを継続して表示した場合の不純物の様子を表している。
今、電圧印加により白表示となるノーマリーブラックモードの場合で不純物イオンの動きを説明する。
図８は、表示するチェッカーパターンと基板の配向ベクトルを示している。図８の表示をしばらく表示し続けた後、均一な画像を表示すると、図９に示すように、図８で白を表示していた領域、つまり高い電圧が印加されていた領域の縁部に線状の跡、いわゆる焼きつき現象が観測される。
この現象は、高い電圧を印加している部分（白）は、低い電圧印加部（黒）よりも、液晶の揺らぎが比較的大きく、基板界面の流れが速いため、白表示領域内の不純物イオンが、配向ベクトルに沿って移動し、流れの遅い黒表示領域の縁で滞留したことを示している。
しばらく、この状態（均一な表示）を続けておくと、均一な流動により、不純物が移動・拡散し、線状の跡は解消される。
それから、図９において、対向基板の液晶配向ベクトル２５の方向に焼き現象が現れているのは、図８の表示状態において、微弱な直流成分が交流波形に重畳されて液晶層に印加されたため、不純物イオンの極性によって、片側基板に付着したことによるものである。
このような焼きつき現象は、有機材料の配向膜を用いても観測される場合があるが、無機材料を用いた配向膜の方が、顕著に現れるということが知られている（たとえば、特許文献１２（特開2006-47613号公報））。

上述のように液晶層３０内の不純物イオン２００は、基板界面付近を液晶配向方向と平行に移動し、電圧上昇と共に移動速度が上がり、さらに、電界方向に沿っても移動し、直流電界成分があれば配向膜に吸着するようになる。

この現象を利用して考案されたのが、本実施形態であり、再び、図３、図４に戻り本実施形態について説明をする。

本実施形態は、周辺領域１３にまず、複数の電極１３Ａ，１３Ｂを隣接して設けて、隣接する電極間の電位を変化させる。
これにより、横方向の電界が生じ、液晶の微小な揺らぎによる流れに加えて、不純物イオンを移動させる力となり、画素領域１２内から移動してくるイオンをすばやく、画素領域１２外へ移動させることができる。
さらに、周辺電極１３Ａ，１３Ｂに印加する電圧を、画素領域１２よりも大きくすることで、液晶の微小な揺らぎによる流れが速くなり、上記に加えさらにすばやく画素領域外へ不純物イオンを移動させることができる。
さらに、周期的に隣接している電極の電位を入れ替えることにより、周辺領域での不純物イオンの流れを止めることなく、継続的に画素領域外へ不純物イオンを移動させることができる。
さらに、その周期を早める（周波数を高くする）ことにより、上記に加え不純物イオンの移動速度を速めることができる。

上記を実現するに、大幅な回路変更をせずに実現できる周辺電極構造として、本実施形態では、ＴＦＴ基板１０側に図３の櫛歯状電極構造を採用した。
続いて、本実施形態における実験例を説明する。

周辺電極構造とその駆動方法を３水準用意し、一定時間の連続駆動後に、図８のチェッカーパターンを表示し、焼きつき現象を確認した。使用したサンプルは次のように作製した。

周辺電極構造は、全くないもの（なし）、周辺領域に一様な１つの電極（ベタ）、本実施例の櫛歯電極の３種類であり、画素電極間および櫛歯周辺電極間は１．０μｍとした。
対向基板の電極は一様なＩＴＯからなる透明導電膜つきのガラス基板を用いた。無機材料からなる配向膜は、ＳｉＯ_２を斜方蒸着することにより、対向基板とＴＦＴ基板の電極面に成膜し、シール剤を介して、略平行に重ね合わせ固定した。
液晶は誘電率異方性が負である材料を使用し、真空注入方法により前記基板間に導入し、前記配向膜により垂直配向させた。注入口をＵＶ硬化性樹脂により硬化封止後、Ｎ−Ｉ点を超える温度にて熱処理を施し再配向処理を施し、端子部にＦＰＣを接合し、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置を作成した。

実験は、まず、次に述べる動作条件で連続動作させた。
動作温度：５５℃、 動作電圧：±５Ｖ、 駆動周波数：１２０Ｈｚ、 周辺電極電圧：±７．５Ｖ、 周辺電極周波数：１２０Ｈｚ、 第１および第２周辺電極により形成される櫛歯電極においては、隣接する電極で極性が反転している波形を印加した（図４（Ｂ），（Ｃ））。連続動作は所定時間行った。

続いて、次に述べる手法により評価を行った。
動作温度：５５℃、 駆動周波数：１２０Ｈｚ、 周辺電極電圧：±７．５Ｖ、 周辺電極周波数：１２０Ｈｚ、 櫛歯電極においては、隣接する電極で極性が反転している波形を印加している状態で、±５Ｖ（白）と±１Ｖ（黒）のチェッカーパターン（図８）を１時間表示したした後、２Ｖの均一画面表示を行い、暗室内で投射型映像表示装置を用い、緑色光によって拡大投影して、目視検査をした。

上記試験の結果を表１に示す。

周辺電極なしは、約１０００時間で焼きつきが酷くなるが、ベタ電極を設置したものでは、２０００時間でも、すぐ消失するレベルであり、先行例での改善は確認できた。しかしならが、実使用上は十分とは言い切れない。
一方、本実施例の櫛歯電極を設置したサンプルでは、２０００時間を越えてもなお、焼き付きが観測されず、非常に良好な表示が得られた。
これをイオンの動きから説明すると、周辺電極なしでは、画素領域中の不純物イオンが、液晶駆動によるフローで図７のような一部に凝集することで、酷い焼き付きとなる。また、ベタ電極を配したものは、画素領域から連続して周辺領域へと不純物イオンが移動し、図７のような凝集は見られなくなるために、焼き付きが改善する。
さらに、櫛歯電極を配した本実施例では、周辺領域の掃き出し能力が高く、画素領域中の不純物イオンを能動的に掃きだすことが可能であるため、不純物イオンの滞留を招くことなく、画素領域中の不純物を掃きだすことができ、焼き付きのない良好な表示が得られた。

〔変形例〕
本実施形態では、ＴＦＴ基板１０を透明基板としたが、シリコン（Si）基板を用いて反射型画素電極を配置した反射基板としてもよい。

また、図２の構成においては、第１基板としてＴＦＴ基板１０の周辺領域１３に隣接する複数の周辺電極１３Ａ，１３Ｂを設けた例を示したが、たとえば図１０に示すように、第２基板として対向基板２０側においても、共通電極とする代わりに、画素領域１２における共通電極（画素電極部）２１Ａと、周辺領域１３に、ＴＦＴ基板１０と同様に、隣接する複数の周辺電極２１Ｂ，２１Ｃを設けて第２電極部ＥＬ２Ａを構成することも可能である。
この場合、周辺電極２１Ｂ，２１Ｃへの駆動電圧の印加は、第１電極部ＥＬ１の周辺電極１３Ａ，１３Ｂと同様に行われる。
図１０の例においても、図２の構成と同様の効果を得ることが可能となる。

さらに、図１０の構成に代えて、図１１に示すように、第１基板としてのＴＦＴ基板１０の第１電極部ＥＬ１Ｂを構成する周辺電極を単一の電極１３Ｃで形成することも可能である。

また、本実施形態では、周辺画素電極の形状を櫛歯形状としたが、たとえば図１２に示すような市松形状を採用することも可能である。

次に、上記の液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型液晶表示装置の構成について、図１３の概略構成図に関連付けて説明する。

〔投射型表示装置〕
図１に示したような液晶表示装置は、一例として、図１３に示すような投射型の液晶プロジェクタに用いられる。

図１３に図示した液晶プロジェクタ３００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。３原色にそれぞれ対応する液晶表示パネルが図１記載の液晶表示装置に相当し、３枚ともほぼ同じ構造を有している。
以下では、便宜上、赤色光が入射する液晶表示装置を液晶表示装置３２５Ｒ、緑色光が入射する液晶表示装置を液晶表示装置３２５Ｇ、青色光が入射する液晶表示装置を液晶表示装置３２５Ｂと呼称する。

図１３の液晶プロジェクタ３００は、光を発する光源３１１と、光源３１１からの光の出射側に配置される第１のレンズアレイ３１２と、第１のレンズアレイ３１２からの出射光を反射し、出射光の光路（光軸３１０）を９０°変更するミラー３１４と、ミラー３１４からの反射光が入射する第２のレンズアレイ３１３とを備えている。
ミラー３１４は、好適には全反射ミラーである。

第１レンズアレイ３１２と第２レンズアレイ３１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ３１２Ｍ，３１３Ｍが２次元的に配列されている。第１レンズアレイ３１２、第２レンズアレイ３１３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３１１と第１レンズアレイ３１２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。

光源３１１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３１１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、たとえば、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、たと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。
光源３１１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３１２を通過して全反射ミラー３１４に入射する。全反射ミラー３１４によって光軸３１０が９０°曲がった白色光は、第２レンズアレイ３１３に入射する。

図１３に図解の液晶プロジェクタ３００は、第２レンズアレイ３１３からの光の出射側に、ＰＳ合成素子３１５と、コンデンサレンズ３１６と、ダイクロイックミラー３１７とを有する。
ＰＳ合成素子３１５には、第２レンズアレイ３１３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３１５Ａが設けられている。１／２波長板が、位相差板３１５Ａの一例である。
ＰＳ合成素子３１５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３１５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（たとえばＰ偏光）を保ったまま偏光変換素子３１５から出射し、他方の偏光（たとえばＳ偏光成分）を、１／２波長板３１５Ａの作用により、他の偏光成分（たとえばＰ偏光成分）に変換して出射する。

ＰＳ合成素子３１５から出射した光は、コンデンサレンズ３１６によって集光されてダイクロイックミラー３１７に入射する。
ダイクロイックミラー３１７は、入射した光のうち、たとえば赤色光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３００は、ダイクロイックミラー３１７によって色分解された赤色光ＬＲの光路に沿って、ミラー３１８と、フィールドレンズ３２４Ｒと、入射側偏光板３３０Ｉと、液晶表示装置３２５Ｒと、出射側偏光板３３０Ｓとを有する。
ミラー３１８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３１８は、ダイクロイックミラー３１７によって色分解された赤色光ＬＲを、入射側偏光板３３０Ｉおよび液晶表示装置３２５Ｒに向けて反射する。

入射側偏光板３３０Ｉは、前述のように、全反射ミラー３１８から入射する赤色光ＬＲのうち、偏光軸３３０ａに一致する方向の光を通過させる。
液晶表示装置３２５Ｒは、上述のように図１に図解の液晶表示装置と同じ構造をしており、入射側偏光板３３０Ｉ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。
出射側偏光板３３０Ｓは、液晶表示パネル３２５Ｒからの変調された赤色光ＬＲのうち、偏光軸３３０ｂに一致する方向の光を通過させる。

液晶プロジェクタ３００は、ダイクロイックミラー３１７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３１９を有している。ダイクロイックミラー３１９は、入射した光のうち、たとえば緑色光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３１９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３２４Ｇと、入射側偏光板３３０Ｉと、液晶表示パネル３２５Ｇと、出射側偏光板３３０Ｓとが設けられている。

入射側偏光板３３０Ｉは、ダイクロイックミラー３１９から入射する緑色光ＬＧのうち、偏光軸３３０ａに一致する方向の光を通過させる。
液晶表示装置３２５Ｇは、入射側偏光板３３０Ｉ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。
出射側偏光板３３０Ｓは、液晶表示パネル３２５Ｇからの変調された緑色光ＬＧのうち、偏光軸３３０ｂ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３１９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３２０と、ミラー３２１と、リレーレンズ３２２と、ミラー３２３と、フィールドレンズ３２４Ｂと、入射側偏光板３３０Ｉと、液晶表示装置３２５Ｂと、出射側偏光板３３０Ｓとが設けられている。
ミラー３２１，３２３は、好適には全反射ミラーである。全反射ミラー３２１は、リレーレンズ３２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー３２３に向けて反射する。全反射ミラー３２３は、全反射ミラー３２１によって反射され、リレーレンズ３２２を介して入射した青色光ＬＢを、入射側偏光板３３０Ｉおよび液晶表示パネル３２５Ｂに向けて反射する。

入射側偏光板３３０Ｉは、全反射ミラー３２３から入射する緑色光ＬＧのうち、偏光軸３３０ａに一致する方向の光を通過させる。
液晶表示装置３２５Ｂは、全反射ミラー３２３によって反射され、フィールドレンズ３２４Ｂおよび入射側偏光板３３０Ｉ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。
出射側偏光板３３０Ｓは、液晶表示パネル３２５Ｂからの変調された青色光ＬＢのうち、偏光軸３３０ｂに一致する方向の光を通過させる。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３２６が設置されている。

クロスプリズム３２６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３２６Ｒ，３２６Ｇ，３２６Ｂ、および、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢが合成された光が出射する出射面３２６Ｔ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３００においては、クロスプリズム３２６内に入射した緑色光ＬＧを出射面３２６Ｔ側に向けて透過し、クロスプリズム３２６内に入射した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを出射面３２６Ｔ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３２６は、入射面３２６Ｒ，３２６Ｇ，３２６Ｂに入射した３つの色光を合成して出射面３２６Ｔから出射する。

また、液晶プロジェクタ３００は、クロスプリズム３２６から出射された合成光を、スクリーン３２８に向けて投射するための投射レンズ３２７を有している。投射レンズ３２７は、好適には複数のレンズからなり、スクリーン３２８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。

なお、本発明は投射型の液晶表示素子だけでなく、反射型液晶表示素子、ＬＣＯＳ、いずれの方式のデバイスに適用しても上述した効果が得られる。
また、駆動内蔵型の液晶表示素子、駆動回路を外付けする形の液晶表示素子、対角１インチから１５インチ程度あるいはそれ以上のさまざまなサイズの液晶表示素子、単純マトリクス方式、ＴＦＤアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス駆動方式、旋光モード、複屈折モードなど、いずれの方式の液晶表示素子に適用しても、上述した効果が期待できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＴＦＴ基板（第１基板）１０と、ＴＦＴ基板１０と所定の間隙を介して対面配置された対向基板（第２基板）２０と、ＴＦＴ基板１０および対向基板２０の相対する表面それぞれに形成された無機配向膜５０，５１と、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間隙内に画素領域１２および周辺領域１３を含めて保持された液晶層４０と、ＴＦＴ基板１０に形成された第１電極部ＥＬ１と、対向基板２０に形成された第２電極部ＥＬ２と、を有し、第１電極部ＥＬ１は、画素領域１２に形成された画素電極１１と、周辺領域１３に形成された周辺電極（１３Ａ，１３Ｂ、（１３Ｃ））と、を含み、第２電極部ＥＬ２は、画素領域１１に形成された画素電極部２１（Ａ）と、周辺領域１３に形成された周辺電極２１（２１Ｂ，２１Ｃ）と、を含み、第１電極部ＥＬ１と第２電極部ＥＬ２のうちの少なくとも一方の電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧の電圧値が異なることから、以下の効果を得ることができる。
無機材料を配向膜に使用した場合にも、不純物イオンによる焼きつきの発生を抑制することができる。
また、駆動回路の大幅な変更による製造コストの増大を招くことなく、高品質な液晶表示装置を製造することができる。

本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。 図１におけるA-A'での断面図である。 図１における点線で囲われた領域Ｂの拡大平面図である。 画素電極、複数の周辺電極に印加する駆動電圧の波形を示す図である。 本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子のアレイ基板（液晶パネル部）における配置例を示す図である。 イオン不純物の影響により発生する現象を説明するための液晶表示装置の断面図である。 イオン不純物の影響により発生する現象を説明するための液晶表示装置の平面図である。 チェッカーパターンを継続して表示した場合の不純物の様子を示す図である。 電圧印加により白表示となるノーマリーブラックモードの場合で不純物イオンの動きを説明するための図である。 他の実施形態の液晶表示装置の断面図である。 さらに他の実施形態の液晶表示装置の断面図である。 複数の周辺電極の他の形状（市松形状）を示す図である。 本実施形態に係る３板式投射型液晶表示装置のより具体的な一例を示す構成図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ・・・液晶表示装置、１０・・・ＴＦＴ基板（第１基板）、１１・・・画素電極、１２・・・画素領域、１３・・・周辺領域、１３Ａ，１３Ｂ・・・複数の周辺電極、１３Ｃ・・・単一の周辺電極、１４・・・端子部、２０・・・対向基板（第２基板）、２１・・・共通電極、２１Ａ・・・画素電極部（共通電極）、２１Ｂ，２１Ｃ・・・複数の周辺電極、３０・・・液晶層、３１・・・液晶、４０・・・シール材、５０，５１・・・無機配向膜、ＥＬ１、ＥＬ１Ｂ・・・第１電極部、ＥＬ２、ＥＬ２Ａ・・・第２電極部、１０１・・・水平転送回路、１０２−１，１０２−２・・・垂直転送回路、１０３・・・プリチャージ回路、１０４・・・電圧制御回路、１０５・・・データ線、１０６・・・走査線、１０７・・・画素スイッチング用トランジスタ（ＴＦＴ）、１０８・・・液晶、１０９・・・補助容量（蓄積容量）、３００・・・液晶プロジェクタ（投射型液晶表示装置（映像表示装置））。

Claims (6)

1. 第１基板と、
   前記第１基板と所定の間隙を介して対面配置された第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の相対する表面それぞれに形成された配向膜と、
   前記第１基板と前記第２基板との間隙内に画素領域および当該画素領域の周辺領域を含めて保持された液晶層と、
   前記第１基板に形成された第１電極部と、
   前記第２基板に形成された第２電極部と、を有し、
   前記第１電極部は、前記画素領域に形成された画素電極と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、
   前記第２電極部は、前記画素領域に形成された画素電極部と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、
   前記第１電極部と前記第２電極部のうちの少なくとも一方の電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、
   前記周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧の電圧値が異なり、周期的に入れ替わる
   液晶表示装置。
2. 前記第２電極部の画素電極部と周辺電極は互いに接続された共通電極として形成されている
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１電極部と前記第２電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、
   各周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧が異なる
   請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記第１電極部の周辺電極は、単一の電極により形成され、
   前記第２電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、
   前記第２電極部の周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧が異なる
   請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記配向膜は、無機材料により形成されている
   請求項１から４のいずれか一に記載の液晶表示装置。
6. 光源と、
   少なくとも一つの液晶表示装置と、
   上記光源から出射された光を上記液晶表示装置に導く集光光学系と、
   上記液晶表示装置で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と、を有し、
   上記液晶表示装置は、
   第１基板と、
   前記第１基板と所定の間隙を介して対面配置された第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の相対する表面それぞれに形成された配向膜と、
   前記第１基板と前記第２基板との間隙内に画素領域および当該画素領域の周辺領域を含めて保持された液晶層と、
   前記第１基板に形成された第１電極部と、
   前記第２基板に形成された第２電極部と、を有し、
   前記第１電極部は、前記画素領域に形成された画素電極と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、
   前記第２電極部は、前記画素領域に形成された画素電極部と、前記周辺領域に形成された周辺電極と、を含み、
   前記第１電極部と前記第２電極部のうちの少なくとも一方の電極部の周辺電極は、隣接する複数の電極により形成され、
   前記周辺電極の隣り合う電極間で印加する駆動電圧の電圧値が異なり、周期的に入れ替わる
   映像表示装置。

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