JP2006113192A - Electrooptical device and projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶装置や、有機EL(Electro-Luminescence)装置、無機EL装置に代表される発光装置等の電気光学装置及び投射型表示装置に関する。 The present invention relates to an electro-optical device such as a liquid crystal device, an organic EL (Electro-Luminescence) device, a light emitting device represented by an inorganic EL device, and a projection display device.
液晶装置は、例えば複数の画素電極や当該画素電極を駆動するスイッチング素子等が配列された素子基板と、当該素子基板と対向して設けられる対向基板とで液晶を挟持した構成になっている。素子基板及び対向基板は例えば石英やガラス等の透明な材料から構成される。対向基板の内側(液晶側)の面には、例えば隣接する画素電極の間の領域に光が当たらないように、いわゆるブラックマトリクス等の遮光層が設けられる。 The liquid crystal device has a configuration in which, for example, a liquid crystal is sandwiched between an element substrate on which a plurality of pixel electrodes, switching elements for driving the pixel electrodes, and the like are arranged, and a counter substrate provided to face the element substrate. The element substrate and the counter substrate are made of a transparent material such as quartz or glass. A light-shielding layer such as a so-called black matrix is provided on the inner substrate (liquid crystal side) surface of the counter substrate so that, for example, light does not strike a region between adjacent pixel electrodes.
このような液晶装置は、直視型表示装置の表示部として用いられたり、プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられたりする。特にプロジェクタのライトバルブとして用いられる場合には、直視型表示装置に用いられる場合に比べて強い光が照射される。 Such a liquid crystal device is used as a display unit of a direct-view display device or as a light valve of a projection display device such as a projector. In particular, when used as a light valve of a projector, intense light is emitted as compared with the case of being used in a direct-view display device.
液晶装置に照射された光については、液晶装置を透過するものだけではなく、液晶装置の内部、例えば液晶や遮光層等により吸収されるものもある。吸収された光は当該液晶装置内部で熱となって発生する。素子基板及び対向基板を構成する石英やガラスは熱伝導性がそれほど高くないため、発生した熱が液晶装置内部にこもりやすく、液晶装置内部の温度が上昇する。液晶装置内部の温度が上昇すると、液晶の特性が劣化する等、表示不良の原因となる。プロジェクタのライトバルブには強い光が照射されるため、温度上昇が大きく、表示不良も著しくなる。これに対して、特許文献1には、素子基板及び対向基板の内側全面にそれぞれ薄膜状の透明な放熱層を形成することにより液晶装置内部で発生する熱を効率よく放熱できる、とする技術が記載されている。
上記の特許文献1においては、放熱層が薄膜であり熱が伝導する方向に対する断面積が小さいため熱が伝わりにくく、液晶装置内部で発生した熱を十分に放熱できない恐れがある。
また、放熱層は透明ではあるものの、いわば光路を覆うように形成されており、光源からの光を吸収してしまうので、発熱の原因になってしまう上、液晶装置を透過する光量が減少し表示が暗くなる原因にもなってしまう。
In
In addition, although the heat dissipation layer is transparent, it is formed so as to cover the optical path, so it absorbs light from the light source, causing heat generation and reducing the amount of light transmitted through the liquid crystal device. It may also cause the display to darken.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる電気光学装置及び当該電気光学装置を搭載した投射型表示装置を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an electro-optical device capable of efficiently dissipating heat generated inside while preventing the display from becoming dark, and a projection display equipped with the electro-optical device. To provide an apparatus.
上記目的を達成するため、本発明に係る電気光学装置は、複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有する電気光学装置であって、前記対向基板の外面から前記素子基板側に向けて所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、前記遮光部が、前記対向基板のうち前記画素電極の有効表示領域へ向かう前記入射光を遮光しない領域内に断面を有するように前記対向基板内に埋め込まれていることを特徴とする。
ここで、「対向基板の内面」は、対向基板の基板面のうち素子基板と対向する基板面を意味し、「対向基板の外面」は、この内面とは反対側の基板面を意味する。
To achieve the above object, an electro-optical device according to the present invention includes an element substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements for driving the pixel electrodes are arranged, and a counter substrate provided to face the element substrate. An electro-optical device having a light-shielding portion that shields light traveling from an outer surface of the counter substrate toward the element substrate side at a predetermined angle toward light between adjacent pixel electrodes. Provided on the inner surface of the counter substrate, and the light shielding portion is embedded in the counter substrate so as to have a cross section in a region of the counter substrate that does not block the incident light toward the effective display region of the pixel electrode. It is characterized by.
Here, “the inner surface of the counter substrate” means a substrate surface of the counter substrate that faces the element substrate, and “the outer surface of the counter substrate” means a substrate surface opposite to the inner surface.
本発明では、遮光部が対向基板のうち画素電極へ向かう入射光を遮光しない領域内に埋め込まれているので、画素電極へ向かう光が弱まること無い。また、遮光部が当該領域内に断面を有するように埋め込まれているので、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、電気光学装置内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。 In the present invention, since the light shielding portion is embedded in the region of the counter substrate that does not shield the incident light directed to the pixel electrode, the light directed to the pixel electrode is not weakened. In addition, since the light shielding portion is embedded so as to have a cross section in the region, the cross sectional area in the direction in which heat is conducted can be sufficiently increased, and the heat generated inside the electro-optical device can be efficiently conducted. be able to. Thereby, the heat generated inside can be efficiently radiated while preventing the display from becoming dark.
また、本発明の別の観点に係る電気光学装置は、複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有する電気光学装置であって、前記対向基板の外面から所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、前記遮光部が、前記対向基板内に埋め込まれた内面から外面に向けて先細りのテーパー部を有することを特徴とする。 An electro-optical device according to another aspect of the present invention includes an element substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements that drive the pixel electrodes are arranged, and a counter substrate provided to face the element substrate. An electro-optical device having a light-shielding portion that shields light directed to a region between adjacent pixel electrodes from incident light incident at a predetermined angle from an outer surface of the counter substrate is provided on an inner surface of the counter substrate. The light-shielding portion has a tapered portion that tapers from the inner surface embedded in the counter substrate toward the outer surface.
本発明では、遮光部が対向基板内に埋め込まれたテーパー部を有している、すなわち、遮光部の側面が対向基板の基板面に対して対向基板の内部で先細りになるように傾いているので、対向基板の内部を進行する光の方向や角度に合わせてテーパー部の傾きを設計すれば、画素領域に向けた入射光を遮光しないようにすることができる。また、遮光部は、対向基板内部に向けて先端が細くなっていく形状を有しているので、その断面は熱を伝導するのに十分な断面積を有していることになり、テーパー部を介して電気光学装置内で発生した熱を効率よく伝導させることができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。 In the present invention, the light shielding portion has a tapered portion embedded in the counter substrate, that is, the side surface of the light shielding portion is inclined so as to be tapered inside the counter substrate with respect to the substrate surface of the counter substrate. Therefore, if the inclination of the tapered portion is designed in accordance with the direction and angle of light traveling inside the counter substrate, it is possible to prevent light incident on the pixel region from being blocked. Further, since the light shielding portion has a shape in which the tip becomes narrower toward the inside of the counter substrate, the cross section has a sufficient cross sectional area to conduct heat, and the tapered portion. Thus, heat generated in the electro-optical device can be efficiently conducted. Thereby, the heat generated inside can be efficiently radiated while preventing the display from becoming dark.
また、前記遮光部の前記テーパー部の傾斜角が、前記入射光の屈折角よりも大きいことが好ましい。「傾斜角」は、対向基板の基板面に垂直な面を基準としたときの傾斜角を意味する。テーパー部の傾斜角が入射光の屈折角よりも小さいと、テーパー部が画素電極に向かう光の少なくとも一部をいわば壁となって遮る構成になるため、画素電極に向かう光が弱くなってしまう。テーパー部の傾斜角を入射光の屈折角よりも大きくすることで、画素電極に向かう入射光が当該テーパー部に遮られないようにすることができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぐことができる。 Moreover, it is preferable that the inclination angle of the tapered portion of the light shielding portion is larger than the refraction angle of the incident light. “Inclination angle” means an inclination angle with respect to a plane perpendicular to the substrate surface of the counter substrate. If the inclination angle of the taper portion is smaller than the refraction angle of incident light, the taper portion is configured to block at least a part of the light toward the pixel electrode, so that the light toward the pixel electrode becomes weak. . Increasing the angle of inclination of the tapered portion than the angle of refraction of the incident light can prevent the incident light directed to the pixel electrode from being blocked by the tapered portion. Thereby, it can prevent that a display becomes dark.
また、前記遮光部の断面がほぼ三角形であることが好ましい。遮光部は、例えば対向基板の表面を切削し、当該切削した溝に材料を埋め込むことで形成することができる。遮光部の断面を三角形にする場合、切削する溝の形状を三角形にすればよい。三角形の溝を切削により形成することは容易であるため、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。 Moreover, it is preferable that the cross section of the said light-shielding part is a substantially triangle. The light shielding portion can be formed, for example, by cutting the surface of the counter substrate and embedding a material in the cut groove. When the cross section of the light shielding portion is triangular, the shape of the groove to be cut may be triangular. Since it is easy to form the triangular groove by cutting, there is an advantage that the manufacturing process is simplified and the productivity is improved.
また、前記遮光部の断面がエッチングによる形状であることが好ましい。これにより、例えば基板をエッチングしたときの溝をそのまま遮光部の形状として利用することができるので、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。エッチングにより、遮光部の断面の形状は例えば半円になる。 Moreover, it is preferable that the cross section of the said light-shielding part is a shape by an etching. Thereby, for example, the groove when the substrate is etched can be used as it is as the shape of the light-shielding portion, so that there is an advantage that the manufacturing process is simplified and the productivity is improved. By etching, the cross-sectional shape of the light shielding portion becomes, for example, a semicircle.
また、前記遮光部が、前記対向基板に格子状に設けられることが好ましい。例えば、素子としてTFT(Thin Film Transistor)が用いられる場合、通常は素子基板の表面には画素電極が縦横に配列されることになるため、隣接する画素電極の間の領域は格子状になる。当該格子状の領域に対応するように遮光層を格子状に形成することで、当該配線や素子への光を遮光できると同時に、格子状に形成された当該遮光層を介して、電気光学装置の内部で発生した熱を基板全体に拡散させることができる。 Moreover, it is preferable that the said light shielding part is provided in the said opposing board | substrate at a grid | lattice form. For example, when a TFT (Thin Film Transistor) is used as an element, the pixel electrodes are usually arranged vertically and horizontally on the surface of the element substrate, so that the area between adjacent pixel electrodes is in a grid pattern. By forming the light shielding layer in a lattice shape so as to correspond to the lattice area, it is possible to shield the light to the wiring and element, and at the same time, through the light shielding layer formed in the lattice shape, the electro-optical device The heat generated inside the substrate can be diffused throughout the substrate.
また、前記遮光部が、前記対向基板にストライプ状に設けられることが好ましい。例えば、素子としてTFD(Thin Film Diode)が用いられる場合、通常は素子基板の表面には配線がストライプ上に形成される。遮光部をこの素子及び配線の形成された領域に対応するようにストライプ状に形成することで、当該配線や素子へ光を遮光できると同時に、電気光学装置の内部で発生した熱をストライプに沿って拡散させることができる。 Moreover, it is preferable that the said light-shielding part is provided in the said opposing board | substrate at stripe form. For example, when a TFD (Thin Film Diode) is used as an element, wiring is usually formed on the stripe on the surface of the element substrate. By forming the light-shielding portion in a stripe shape so as to correspond to the region where the element and the wiring are formed, light can be shielded to the wiring and the element, and at the same time, the heat generated in the electro-optical device is moved along the stripe. Can be diffused.
また、前記遮光部が、前記対向基板の一端から他端まで延在していることが好ましい。このようにすれば、電気光学装置の内部で発生した熱を、対向基板の一端から他端に亘って広く拡散させることができる。 Further, it is preferable that the light shielding portion extends from one end to the other end of the counter substrate. In this way, the heat generated inside the electro-optical device can be widely diffused from one end of the counter substrate to the other end.
また、少なくとも前記対向基板の前記一端又は他端には、前記遮光部に接するように放熱部材が設けられることが好ましい。これにより、電気光学装置の内部で発生し、基板の一端又は他端に拡散された熱を枠部にも伝導することができる。例えば枠部を熱伝導性の高い金属等の材料で形成することで更に効率的に熱を伝導させることができる。電気光学装置の内部で発生した熱が、遮光部、枠部を介して電気光学装置の全体に伝導することで、放熱効率を格段に向上させることができる。 Moreover, it is preferable that a heat radiating member is provided at least at one end or the other end of the counter substrate so as to be in contact with the light shielding portion. Accordingly, the heat generated inside the electro-optical device and diffused to one end or the other end of the substrate can be conducted to the frame portion. For example, heat can be more efficiently conducted by forming the frame portion from a material such as a metal having high thermal conductivity. The heat generated inside the electro-optical device is conducted to the entire electro-optical device through the light shielding portion and the frame portion, so that the heat radiation efficiency can be significantly improved.
また、前記放熱部材が、当該電気光学装置を保持するフレームであることが好ましい。このようにケースが放熱部材を兼ねているので、別段に放熱部材を設ける必要が無い。これにより、内部で発生した熱を効率的に放熱することができる。 Moreover, it is preferable that the heat radiating member is a frame for holding the electro-optical device. Since the case also serves as a heat radiating member, it is not necessary to provide a heat radiating member separately. Thereby, the heat generated inside can be efficiently radiated.
また、前記遮光部が、金属からなることが好ましい。遮光部を形成する材料として金属が好ましく用いられるのは、金属が熱伝導性の高い材料であること、対向基板の溝の形状に合わせて形成可能であること、高い光反射率を有しており例えば樹脂などに比べて照射される光を吸収せずに反射する傾向が強いこと、遮光部としての機能を十分に発揮できることの理由によるものである。 Moreover, it is preferable that the said light shielding part consists of metals. The metal is preferably used as the material for forming the light-shielding portion because the metal is a material having high thermal conductivity, can be formed in accordance with the shape of the groove of the counter substrate, and has a high light reflectance. This is because, for example, there is a strong tendency to reflect the irradiated light without absorbing it compared to a resin or the like, and the function as a light shielding portion can be sufficiently exhibited.
また、前記遮光部が、アルミニウムからなることが好ましい。アルミニウムは、金属の中でも極めて高い光反射率を有している。アルミニウムに照射される光のほとんどが吸収されずに反射する。アルミニウムを遮光部の材料として用いることで、十分に遮光することができる上、遮光部自身が光をほとんど吸収しないので当該遮光部での発熱を抑えることもできる。 Moreover, it is preferable that the said light-shielding part consists of aluminum. Aluminum has a very high light reflectance among metals. Most of the light irradiated to aluminum is reflected without being absorbed. By using aluminum as a material for the light shielding portion, it is possible to sufficiently shield the light, and since the light shielding portion itself hardly absorbs light, heat generation in the light shielding portion can be suppressed.
また、前記対向基板には、マイクロレンズアレイが設けられていることが好ましい。これにより、対向基板に入射する光は、マイクロレンズのレンズ部分により画素電極に向けて集光される。例えば本来遮光部のテーパー部に向かう光についても、レンズ部分により画素電極に向けて集光することができるため、光を効率的に利用することができる。 The counter substrate is preferably provided with a microlens array. Thereby, the light incident on the counter substrate is condensed toward the pixel electrode by the lens portion of the microlens. For example, light that is originally directed toward the tapered portion of the light-shielding portion can be condensed toward the pixel electrode by the lens portion, so that the light can be used efficiently.
本発明の別の観点に係る投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを具備する投射型表示装置であって、前記光変調手段が、上記の電気光学装置であることを特徴とする。 A projection display apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source, a light modulation unit that modulates light from the light source, and a projection unit that projects light modulated by the light modulation unit. In the display device, the light modulation unit is the electro-optical device described above.
本発明では、光源からの光を遮らないことで表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することで表示不良を回避できるようにした電気光学装置を搭載したので、コントラストが高い投射型表示装置を得ることができる。 In the present invention, since an electro-optical device that can avoid display defects by efficiently dissipating the heat generated inside while preventing the display from becoming dark by not blocking the light from the light source, A projection display device with high contrast can be obtained.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶の配向が変化するしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。
なお本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという)素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置を例にして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
In the present specification, the liquid crystal layer side of each component of the liquid crystal device is referred to as an inner side, and the opposite side is referred to as an outer side. “When non-selection voltage is applied” and “when selection voltage is applied” are respectively “when the applied voltage to the liquid crystal layer is near the threshold voltage at which the liquid crystal orientation changes” and “applied to the liquid crystal layer”. "When the voltage is sufficiently higher than the threshold voltage of the liquid crystal".
In the present embodiment, an active matrix type transmissive liquid crystal device using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element as a switching element will be described as an example.
[第1実施形態]
(等価回路)
図1は、液晶装置の等価回路図である。透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極20が形成されている。また、その画素電極20の側方には、当該画素電極20への通電制御を行うためのスイッチング素子であるTFT素子15が形成されている。このTFT素子15のソースには、データ線10が電気的に接続されている。その各データ線10には、画像信号S1、S2、…、Snが供給されるようになっている。なお画像信号S1、S2、…、Snは、各データ線10に対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線10に対してグループ毎に供給してもよい。
[First Embodiment]
(Equivalent circuit)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal device.
また、TFT素子15のゲートには、走査線9が電気的に接続されている。走査線9には、所定のタイミングでパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmが供給されるようになっている。なお走査信号G1、G2、…、Gmは、各走査線9に対してこの順に線順次で印加する。また、TFT素子15のドレインには、画素電極20が電気的に接続されている。そして、走査線9から供給された走査信号G1、G2、…、Gmにより、スイッチング素子であるTFT素子15を一定期間だけオン状態にすると、データ線10から供給された画像信号S1、S2、…、Snが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
Further, the
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極20と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号S1、S2、…、Snがリークするのを防止するため、画素電極20と容量線60との間に蓄積容量51が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて、階調表示ができるようになっている。
Image signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal are held for a certain period by a liquid crystal capacitor formed between the
(平面構造)
図2は、液晶装置の平面構造の説明図である。本実施形態の液晶装置では、TFTアレイ基板(素子基板)4上に、矩形状の画素電極20(破線20aによりその輪郭を示す)がマトリクス状に配列形成されている。また、画素電極20の縦横の境界に沿って、データ線10、走査線9および容量線60が設けられている。また、斜線で示す領域(対向基板5上)には遮光部21が格子状に設けられる。本実施形態では、各画素電極20の形成された領域がドット領域であり、マトリクス状に配置されたドット領域ごとに表示を行うことができるようになっている。
(Planar structure)
FIG. 2 is an explanatory diagram of a planar structure of the liquid crystal device. In the liquid crystal device of the present embodiment, rectangular pixel electrodes 20 (the outlines of which are indicated by
TFT素子15は、ポリシリコン膜等からなる半導体層1aを中心として形成されている。半導体層1aのソース領域(後述)には、コンタクトホール53を介して、データ線10が電気的に接続されている。また、半導体層1aのドレイン領域(後述)には、コンタクトホール54を介して、画素電極20が電気的に接続されている。一方、半導体層1aにおける走査線9との対向部分には、チャネル領域1a’が形成されている。なお走査線9は、チャネル領域1a’との対向部分においてゲート電極として機能する。
The
(断面構造)
図3は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図2のA−A’線における側面断面図である。図3に示すように、本実施形態の液晶装置1は、TFTアレイ基板4と、これに対向配置された対向基板5と、これらの間に挟持された液晶層8とを主体として構成されている。TFTアレイ基板4は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側にはTFT素子15や画素電極20、配向膜22aなどが設けられている。一方の対向基板5は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側には共通電極57や配向膜22bなどが設けられている。
(Cross-section structure)
3 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of the liquid crystal device, and is a side cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. As shown in FIG. 3, the
TFTアレイ基板4の表面には第1層間絶縁膜59が形成されている。そして、第1層間絶縁膜59の表面には多結晶シリコン等からなる半導体層1aが形成され、この半導体層1aを中心としてTFT素子15が形成されている。半導体層1aにおける走査線9との対向部分にはチャネル領域1a’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。なお、このTFT素子15はLDD(Lightly Doped Drain)構造を採用しているため、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域(LDD領域)とが形成されている。すなわち、ソース領域には低濃度ソース領域1bと高濃度ソース領域1dとが形成され、ドレイン領域には低濃度ドレイン領域1cと高濃度ドレイン領域1eとが形成されている。
A first
半導体層1aの表面には、ゲート絶縁膜2が形成されている。そして、ゲート絶縁膜2の表面に走査線9が形成されて、その一部がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜2および走査線9の表面には、第2層間絶縁膜61が形成されている。そして、第2層間絶縁膜61の表面にデータ線10が形成され、第2層間絶縁膜61に形成されたコンタクトホール53を介して、高濃度ソース領域1dと電気的に接続されている。さらに、第2層間絶縁膜61およびデータ線10の表面には、第3層間絶縁膜62が形成されている。そして、第3層間絶縁膜62の表面には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下ITOという)等の透明導電性材料からなる画素電極20が形成されている。この画素電極20は、第2層間絶縁膜61および第3層間絶縁膜62に形成されたコンタクトホール54を介して、高濃度ドレイン領域1eと電気的に接続されている。さらに、画素電極20の内側には、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜22aが形成されている。配向膜22aの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。なお、走査線はゲート電極を含むものとして説明したが、走査線をゲート電極とは別層に形成して、コンタクトホールを介して接続する構成でもよい。
A
なお、本実施形態では、半導体層1aを延設して第1蓄積容量電極1fが形成されている。また、ゲート絶縁膜2を延設して誘電体膜が形成され、その表面に容量線60が配置されて第2蓄積容量電極が形成されている。これらにより、上述した蓄積容量51が構成されている。
In the present embodiment, the first
対向基板5の表面には、ほぼ全面にわたってITO等の透明導電性材料からなる共通電極57が形成されている。さらに、共通電極57の表面には、必要に応じて後述する撥水層(不図示)を介して、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜22bが形成されている。配向膜22bの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。
A
配向膜22a,22bを形成するには、まずポリイミドをスピンコートにより塗布し、約80℃で10分間程度乾燥させて溶剤を揮発させた後に、約180℃で1時間程度焼成して、ポリイミド膜を形成する。さらに、そのポリイミド膜をラビング密度450程度でラビング処理すれば、配向膜22a、22bが形成される。一例を挙げれば、配向膜22a,22bの厚さは、約25nmに形成されている。なお、配向膜22a,22bの厚さは5〜50nmとすることが好ましく、15〜30nmとすることがより好ましい。
In order to form the
そして、TFTアレイ基板4および対向基板5を周縁部で接着するシール剤の内側には、ネマチック液晶からなる液晶層8が封止されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を示すものであり、非選択電圧印加時には電極に対して水平に配向し、選択電圧印加時には電極に対して垂直に配向するようになっている。なお、TFTアレイ基板4の配向膜22aによる配向規制方向と、対向基板5の配向膜22bによる配向規制方向とは、約90°ねじれた状態で配置されている。これにより、本実施形態の液晶装置1は、ツイステッドネマチックモードで動作するようになっている。なお、液晶モードとしては、ツイステッドネマチックモードの他に負の誘電率異方性を持つ液晶モード、すなわち垂直配向モードでもよい。
A
図4は、本実施形態に係る液晶装置の説明図である。なお、図4は、図3に示す断面構造の概略図であり、理解を容易にするため適宜記載を省略している。
TFT素子15の形成領域に対応するTFTアレイ基板4の表面に、遮光部21が形成されている。遮光部21は、アルミニウム単体や、アルミニウムに他の金属膜を積層したもので構成される。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the liquid crystal device according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram of the cross-sectional structure shown in FIG. 3, and is omitted as appropriate for easy understanding.
A
図4(a)に示すように、遮光部21は、膜状に形成されるのではなく、断面が例えば三角形に形成される。具体的には、対向基板5の内面に幅L(L=約4μm)、対向基板5の内部に深さh(h=約10μm)となるように、また、対向基板5の内部で徐々に先細りとなるように対向基板5に埋め込まれて形成される。このように遮光部21が断面を有していることで、液晶装置1の内部で発生した熱が遮光部21の延在方向へ伝わりやすくなっている。遮光部21のように幅Lが約4μm、深さ(高さ)が約10μmの断面であれば、熱が伝導する方向に対する断面積が十分に大きいといえる。
As shown in FIG. 4A, the light-shielding
この先細り部分(以下、「テーパー部」という。)21aは、基板に垂直な方向(法線方向)に対して角度θ3をなすように傾いている。なお、光源からの光は、対向基板5に対して一定の方向から入射角θ1で対向基板5に入射し、屈折角θ2で屈折して対向基板5内を直進するようになっている。対向基板5を形成する材料(例えばガラス)の屈折率をn2とすると、sin(θ1)=n2sin(θ2)となる。
The tapered portion (hereinafter referred to as “taper portion”) 21 a is inclined so as to form an angle θ 3 with respect to a direction (normal direction) perpendicular to the substrate. The light from the light source is incident on the
図4(b)に示すように、対向基板5に入射した入射光α1及び入射光β1は、遮光部21に遮られること無く画素電極20に到達する。入射光α1よりも図中左側から入射する光α2や、入射光β1よりも図中右側から入射する光β2は、遮光部21により遮られることになる。このような光は、遮光部21が存在しない場合には画素電極20に到達するのではなく、隣接する画素電極20の間の領域25に到達する光である。遮光部21は、このような画素電極20以外に到達する光を遮光することができるように、かつ、画素電極20に到達する光を遮光しないように、図4(b)に示す入射光αを表す線と、入射光βを表す線と、対向基板5の表面を示す線とで囲まれた領域Σ内に収まるように形成されている。対向基板5の表面から領域Σの頂点Pまでの深さHは、
図4(c)に示すように、図4(b)に示す領域Σからはみ出るように遮光部21を形成した場合、例えば遮光部21の幅Lの値を変えずに高さhの値を[式1]の値よりも大きくした場合には、本来画素電極20に到達することができる入射光α3であっても、遮光部21に遮光されてしまう。なお、ここでは比較のため、図4(c)中に、図4(b)で示した遮光部21を一点鎖線で示してある。光α3は一点鎖線で示した遮光部のちょうどふもとの部分を通過して画素電極20に到達することができるが、実線で示した遮光部21のテーパー部21aに遮られ画素電極20に到達することができない。
As shown in FIG. 4C, when the
図5は、液晶装置1の端部の構成を示す図である。
遮光部21は、液晶装置1の端部ではフレーム3の面3aと接触している。このフレーム3は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなり、液晶装置1を保持するものである。例えば液晶装置1の内部で発生した熱は、遮光部21を介して液晶装置1の端部に伝わり、端部では遮光部21からフレーム3に伝わり、フレーム3を介して放熱されるようになっている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an end portion of the
The
次に、本発明の液晶装置1の製造工程について説明する。
図6は、液晶装置1の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置1に分離する方法を例に挙げて説明する。
Next, the manufacturing process of the
FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing process of the
ST1からST6までの工程により、対向側マザー基板5Mが形成され、ST11からST13まで工程によって配線や例えばアクティブマトリクス型の液晶装置であればスイッチング素子等が設けられたTFTアレイ側マザー基板4Mが形成される。なお、TFTアレイ側マザー基板4Mは、TFTアレイ基板4となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板であり、対向側マザー基板5Mは、対向基板5となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板である。
The
まず、対向側マザー基板5Mの形成工程(ST1〜ST6)について説明する。
対向側マザー基板5Mに遮光部21を形成する(ST1)。図7に示すように、対向側マザー基板5Mの表面にレジストRを塗布する。次に、図8に示すように、ダイシングによりレジストRが塗布された対向側マザー基板5Mの表面をレジストRごと切削する。このとき、切削部分35の幅Lや深さhが上述した領域Σ内に収まるようにする。次に、図9に示すように、切削部分35にアルミニウム(図9中の斜線で示す部分)を蒸着させる。そして、図10に示すように、レジストR部分及び上部のアルミニウムを除去すると、遮光部21が形成される。
First, the formation process (ST1 to ST6) of the opposite-
The
次に、遮光部21が形成された面に平坦化層、共通電極57を順に形成し(ST2)、当該共通電極57を覆うように配向膜22bを形成し(ST3)、この配向膜22bに対してラビング処理を実行する(ST4)。配向膜22bは、例えばポリイミドを塗布又は印刷することによって形成することができる。
Next, a planarization layer and a
各表示領域の周縁部には、当該表示領域を囲むようにエポキシ樹脂等からなるシール材6を矩形枠状に形成する(ST5)。このシール材6は、ディスペンサ等を用いて設計された位置に正確に形成する。シール材6は表示領域の角部を開始点として一筆書きで閉環状に形成される。シール材6が形成されるTFTアレイ側マザー基板4M上の領域には、光反射率が高い例えば金属などの材料からなる反射膜40(図10参照)を予め形成しておく。
At the periphery of each display area, a sealing
そして、シール材で囲まれた表示領域に液晶を塗布する(ST6)。例えば液晶滴下装置内に対向側マザー基板を配置させ、液滴吐出ヘッドから液晶を液滴状にして吐出し、これを基板表面に連続的に多数配置することによって所定の広さを持った液膜を形成する。 And a liquid crystal is apply | coated to the display area enclosed with the sealing material (ST6). For example, a liquid having a predetermined area can be obtained by disposing a counter mother substrate in a liquid crystal dropping device, discharging liquid crystals in droplets from a liquid droplet discharge head, and arranging a large number of them continuously on the substrate surface. A film is formed.
次に、TFTアレイ側マザー基板4Mの形成工程(ST11〜ST13)について簡単に説明する。
対向側マザー基板5Mの場合と同様に、石英等の透光性材料からなる大判の基材の各表示領域に走査線9、データ線10等を形成し、画素電極20及びTFT素子15を形成する(ST11)。これら走査線9やデータ線10については、例えば基材の表面全体にアルミニウム等の金属をスパッタし、これをエッチングすることによって、各表示領域に対して一括的に形成することができる。次に、各表示領域内にポリイミド等からなる配向膜を形成し(ST12)、この配向膜に対してラビング処理を実行する(ST13)。
Next, a process of forming the TFT array
As in the case of the opposing
次に、上記の各工程で形成した対向側マザー基板5MとTFTアレイ側マザー基板4Mとを貼り合わせる(ST21)。両基板を近接させ、TFTアレイ側マザー基板4Mが対向側マザー基板5M上のシール材6に接着させるようにする。対向側マザー基板5MとTFTアレイ側マザー基板4Mとを貼り合わせた後には、図11に示すように、シール材6に紫外線(UV)を照射して硬化させる。
Next, the opposing
対向側マザー基板5Mの外側から紫外線を照射すると、当該紫外線は対向側マザー基板5Mを透過してシール材6に照射される。シール材6を透過する紫外線については、予めTFTアレイ側マザー基板4Mのシール材6形成部分に形成しておいた反射膜40で反射され、シール材6に照射される。反射膜40で反射された紫外線のうち、再びシール材6を透過した紫外線は、遮光部21の面21bで再度反射されてシール材6に照射される。このように紫外線を効率よく照射してシール材6を硬化する。
When ultraviolet rays are irradiated from the outside of the opposing
その後、TFTアレイ基板4及び対向基板5にスクライブ線を形成し、当該スクライブ線に沿って液晶パネルを切断し(ST22)、各液晶パネルの洗浄を行い(ST23)、各液晶パネルに例えばACFを介してフレキシブル基板を実装して、液晶装置1が完成する。
Thereafter, scribe lines are formed on the
本実施形態によれば、遮光部21が対向基板5のうち画素電極20へ向かう入射光を遮光しない領域Σ内に埋め込まれているので、画素電極20へ向かう光が弱まることは無い。また、遮光部21が当該領域Σ内に断面を有するように埋め込まれているので、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、例えば液晶装置1の内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。これにより、表示特性の低下を防ぎつつ、液晶装置1の内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。
According to this embodiment, since the
尚、本実施形態において、対向側マザー基板5Mは、TFTアレイ側マザー基板4Mとの貼り合せの前にブレイクして、分離された対向基板5をTFTアレイ側マザー基板4M上に貼り合せてもよい。
In this embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図12は、本実施形態に係る液晶装置101の構成を示す断面図である。第1実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、遮光部の構成が第1実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of the
図12に示すように、遮光部221は、対向基板5のX方向及びY方向に格子状になるように形成され、その断面が半円になるように形成される。対向基板5の内面に幅L(L=約4μm)、対向基板5の内部に深さh(h=約10μm)となるように埋め込まれて形成される点、領域Σ内に収容されるように形成されている点は、第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 12, the
次に、このように構成される液晶装置101の製造方法について説明する。遮光部221を形成する工程を除いては第1実施形態と同様であるため、ここでは遮光部221の製造工程について説明する。
Next, a method for manufacturing the
対向側マザー基板5Mに遮光部221を形成するには、まず、図13に示すように、対向側マザー基板5Mの表面に遮光部221を形成する領域Sを除いてレジストRを塗布する。次に、図14に示すように、領域Sに例えばウエットエッチングを施して半円形の溝235を形成する。エッチングは、例えば石英などを溶解することができ、レジストRを溶解しないようなフッ酸(HF)等を用いて行う。このとき、溝235の幅Lや深さhが上述した領域Σ内に収まるようにする。次に、図15に示すように、溝235にアルミニウム236を蒸着させる。そして、図16に示すように、レジストRを除去すると、対向側マザー基板5Mに埋め込まれた状態で遮光部221が完成する。
In order to form the
このように、本実施形態によれば、対向側マザー基板5Mをエッチングしたときの溝235をそのまま遮光部221の形状として利用することができるので、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。エッチングにより、遮光部221の断面の形状は例えば半円になる。
As described above, according to the present embodiment, the
(投射型表示装置)
次に、各実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の実施形態を説明する。
(Projection type display device)
Next, an embodiment of a projection display device using the liquid crystal device of each embodiment as a light modulation device will be described.
図17は、投射型表示装置の一例としてのプロジェクタ102の内部の構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ102は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の間欠表示型カラー液晶プロジェクタであり、光源107と、フライアイレンズ108、109と、ダイクロイックミラー110、111と、反射ミラー112、113、114と、液晶ライトバルブ115、116、117と、クロスダイクロイックプリズム118と、投射レンズ119とを有している。なお、プロジェクタ102は、単板式であっても良い。
FIG. 17 is a diagram schematically showing an internal configuration of a projector 102 as an example of a projection display device.
The projector 102 is a three-plate intermittent display type color liquid crystal projector having a transmission type liquid crystal light valve for each of different colors of R (red), G (green), and B (blue), for example.
光源107は、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等のランプ107aと、当該ランプ107aからの光を反射するリフレクタ107bとを有する。フライアイレンズ108、109は、光源107からの光の照度分布を均一化するものである。光源107側のフライアイレンズ108は、複数の2次光源像を形成する。スクリーン103側のフライアイレンズ109は、フライアイレンズ108で形成された2次光源像を重畳する。
The
ダイクロイックミラー110は、光源107から射出される白色光のうち、赤色光LRを透過させると共に、緑色光LG及び青色光LBを反射する。ダイクロイックミラー111は、緑色光LGを反射し、青色光LBを透過する。
Of the white light emitted from the
液晶ライトバルブ115、116、117は、それぞれ照射された赤色光、緑色光、青色光を所定の画像信号に基づいて変調する。クロスダイクロイックプリズム118は、4つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、赤色光を反射する誘電体多層膜118aと青色光を反射する誘電体多層膜118bとが十字状に形成されている。各誘電体多層膜118a、118bによって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光(映像光)が形成されるようになっている。投射レンズ119は、映像光をスクリーン103に向けて投射する。液晶ライトバルブ115、116、117については、ここでは上述の液晶装置1、101を用いている。液晶ライトバルブ115、116、117として用いられる場合、当該液晶装置1、101のサイズは、4.6平方センチメートル(約0.7平方インチ)程度である。
The liquid crystal
光源107からの光は、平行光(直線偏光)に変換され、液晶装置1により変調され、変調された各色光は投射レンズ119によりスクリーン103上に投射される。
Light from the
プロジェクタ102を駆動中に、液晶装置1、101内で熱が発生して例えば内部の各層にクラックが形成されたりすると、スクリーンS上に大きく現れ表示不良となる。上記の液晶装置1、101は、表示が暗くなるのを防ぎつつ、液晶装置1の内部で発生する熱を効率よく放熱することができるので、液晶装置1内の温度上昇を抑えることができ、熱による表示不良を抑えることができる。したがって、コントラストの高いプロジェクタ102を得ることができる。
If heat is generated in the
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば図18に示すように、対向基板5にマイクロレンズを設けた構成としてもよい。具体的には、封止基板5cと対向基板5dとでマイクロレンズ5eを挟持する構成とすることができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, as shown in FIG. 18, the
この場合、対向基板5に入射する光は、マイクロレンズ5eのレンズ部分5fにより画素電極20に向けて集光される。例えば本来遮光部21のテーパー部21aに向かう光についても、レンズ部分5fにより画素電極20に向けて集光することができるため、光を効率的に利用することができる。
In this case, the light incident on the
本実施形態では、遮光部21を設けることで表示特性の低下を防ぎつつ、液晶装置1の内部で発生する熱を効率よく放熱することができる上に、マイクロレンズ5eを設けることで、光を効率的に利用し、表示特性を更に高めることができる。このように、遮光部21にマイクロレンズ5eを組み合わせて設けることで、本発明の意義が一層大きなものとなる。
In the present embodiment, the provision of the light-shielding
また、図19に示すように、遮光部21をストライプ状に形成しても良い。ストライプ状の遮光部21であっても遮光を十分に果たすことができる上、液晶装置1、101の内部で発生した熱を当該ストライプに沿って拡散させることができる。
Further, as shown in FIG. 19, the
1、101…液晶装置 4…TFTアレイ基板 5…対向基板 15…TFT素子 20…画素電極 21…遮光部 21a…テーパー部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ...
Claims (14)
前記対向基板の外面から前記素子基板側に向けて所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、
前記遮光部が、前記対向基板のうち前記画素電極の有効表示領域へ向かう前記入射光を遮光しない領域内に断面を有するように前記対向基板内に埋め込まれていることを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device comprising: an element substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements for driving the pixel electrodes are arranged; and a counter substrate provided to face the element substrate.
A light shielding portion is provided on the inner surface of the counter substrate for blocking light that enters the region between the adjacent pixel electrodes from incident light incident at a predetermined angle from the outer surface of the counter substrate toward the element substrate side. ,
The electro-optical device, wherein the light-shielding portion is embedded in the counter substrate so as to have a cross section in a region of the counter substrate that does not block the incident light directed to the effective display region of the pixel electrode. .
前記対向基板の外面から所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、
前記遮光部が、前記対向基板内に埋め込まれた内面から外面に向けて先細りのテーパー部を有することを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device comprising: an element substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements for driving the pixel electrodes are arranged; and a counter substrate provided to face the element substrate.
A light-shielding portion that shields light that is directed to a region between adjacent pixel electrodes from incident light incident at a predetermined angle from the outer surface of the counter substrate is provided on the inner surface of the counter substrate.
The electro-optical device, wherein the light shielding portion includes a tapered portion that tapers from an inner surface embedded in the counter substrate toward an outer surface.
前記光源からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段と
を具備する投射型表示装置であって、
前記光変調手段が、請求項1乃至請求項13のうちいずれか一項に記載の電気光学装置であることを特徴とする投射型表示装置。
A light source;
Light modulating means for modulating light from the light source;
A projection type display device comprising: projection means for projecting light modulated by the light modulation means;
The projection display device, wherein the light modulation unit is the electro-optical device according to any one of claims 1 to 13.
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