JP2006276622A - 液晶装置およびその製造方法、投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度低下等の表示不良を防止することができる横電界方式の液晶装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶装置は、一対の基板のうちの素子基板４０（一方の基板）の内面に、液晶層３０中に横電界を発生させる共通電極１７Ａ（第１電極）と画素電極１７Ｂ（第２電極）とが設けられ、一対の基板のうちの対向基板４１（他方の基板）に、画素間領域に対応して誘電体多層膜からなる誘電体遮光層２２が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶装置およびその製造方法、投射型表示装置に関し、特にＩＰＳ（In-Plane Swiching）方式などと呼ばれる横電界方式の液晶装置に関するものである。

従来のＴＮ（Twisted Nematic）方式などの液晶表示装置は、２枚の基板間に液晶を封入した構成を有しており、各基板に設けた電極で基板面に垂直な方向に電界を印加することによって液晶分子の配向を制御し、光透過率を変調している。これに対し、近年では液晶に印加する電界の方向を基板面に略平行な方向とする方式が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の液晶表示装置は、横電界方式、あるいはＩＰＳ（In-Plane Switching）方式などと呼ばれている。

横電界方式は、ＶＡ（Vertical Alignment, 垂直配向）方式と並んで直視型の大画面テレビジョン向け液晶パネルに採用されている方式であり、液晶分子のダイレクタが面内でスイッチングするので、視野角依存性が小さいという特長を持っている。そこで、横電界方式の液晶パネルを、直視型の表示装置のみならず、投射型表示装置の液晶ライトバルブに適用することが提案されている。特に、横電界方式で画素駆動用スイッチング素子が薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）である場合、対向基板上の共通電極が不要になるというメリットもある。
特開２０００−１６２６０２号公報

特許文献１の構成においては、画素駆動用スイッチング素子となるＴＦＴの上方にあたる対向基板上に、ＴＦＴに光が入射して光リーク電流が流れるのを防ぐため、遮光用のブラックマトリクス（Black Matrix, 以下、ＢＭと略記する）が設けられている。遮光用のＢＭ、特に投射型表示装置の液晶ライトバルブ用のＢＭは、耐光性や耐熱性が要求されるため、クロム等の金属が材料として用いられるのが一般的である。しかしながら、本願発明者がこのような構造の液晶装置を実際に製作したところ、本来白表示となるべき領域の一部が黒表示になる、あるいは、輝度が低下する、といった表示不良が発生した。この表示不良は、特に液晶ライトバルブ用の液晶装置のように画素ピッチが小さいもので顕著に現れた。ただし、程度の差はあれ、これは横電界方式の直視型液晶表示装置にも共通する問題であった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、上記のような表示不良を防止することができる横電界方式の液晶装置とその製造方法を提供すること、および、この液晶装置を備え、表示品位に優れた投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持され、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる液晶装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板の、前記他方の基板と対向する側の面に、協働して前記液晶層中に横電界を発生させる第１電極と第２電極とが設けられ、前記他方の基板に、画素間領域に対応して誘電体材料からなる誘電体遮光層が設けられたことを特徴とする。

本願発明者は、上述した表示不良が以下のような原因で発生していることを突き止め、本願発明の構成に到った。
上述したように、横電界方式は、素子基板上の画素電極と共通電極との間に発生する基板面に略平行な方向の電界、いわゆる横電界で液晶分子を駆動するものである。しかしながら、対向基板側に金属ＢＭが存在すると、素子基板上の各電極と対向基板上の金属ＢＭとの間に電気的な干渉が生じ、これに起因して液晶分子の配向乱れ（ディスクリネーション）が発生し、輝度低下等の表示不良の原因となることが判った。特に液晶ライトバルブの場合には、直視用液晶パネルと比べて画素ピッチが小さく、セルギャップ（基板間距離、換言すると液晶層厚）に近いため、素子基板上の電極と対向基板上の金属ＢＭとの距離が短くなり、電気的な干渉が顕著に現れる。

そこで、本発明の液晶装置では、従来の金属ＢＭに代えて、誘電体材料からなる誘電体遮光層を用いることに想到した。誘電体遮光層の場合、これ自体が光を吸収して遮光するものであってもよいが、光を反射させることでその下方を遮光するものを用いることができる。
この構成によれば、ＴＦＴ等の画素スイッチング素子や各種配線が設けられた画素間領域に誘電体遮光層が設けられているため、素子や配線に対する光入射の悪影響が防止されるのみならず、遮光層が誘電体（電気的絶縁体）であることから一方の基板上の第１電極や第２電極との電気的干渉が生じることがなく、輝度低下等の表示不良を防止することができる。さらに、誘電体遮光層は反射光の指向性が高いという特性から、不要散乱光が生じにくく、これによる迷光が表示に悪影響を与えることがない、という効果も得られる。また、誘電体遮光層は特定波長での反射率が高いという特性から、光の利用効率を高くできる、という効果も得られる。また、無機材料から構成されるため、耐光性や耐熱性が高く、遮光層としての信頼性が高くなる。

また、前記誘電体遮光層を、低屈折率の第１誘電体膜と高屈折率の第２誘電体膜とが交互に複数積層されてなる誘電体多層膜から構成することができる。
この構成によれば、第１，第２誘電体膜それぞれの膜厚や層数を最適化することにより用途に合わせて誘電体遮光層の反射特性を調整することができる。

また、前記他方の基板の、前記一方の基板と対向する側の面に凹部を設け、凹部の内部に誘電体遮光層の膜厚方向の少なくとも一部を埋め込む構成とすることが望ましい。
誘電体多層膜を用いる場合のように、誘電体を用いて遮光層を形成しようとすると、金属膜を用いた場合と比べて膜厚が厚くなりがちになり、例えば数μｍのオーダーになることがある。その場合、他方の基板の一方の基板と対向する側の面にそのまま誘電体遮光層を形成すると、誘電体遮光層の膜厚分の段差ができることで段差近傍のセルギャップが変わり、表示品位が低下する等の不具合が生じる。したがって、他方の基板に凹部を設け、誘電体遮光層の少なくとも一部を凹部に埋め込むようにすれば、誘電体遮光層による段差が緩和され、セルギャップの変化に伴う上記の不具合を解消することができる。特に、誘電体遮光層の膜厚と同じ深さの凹部を形成し、誘電体遮光層を凹部内に完全に埋め込むようにすれば、他方の基板の一方の基板と対向する側の面が平坦化され、また配向処理が容易になることからも最適である。

あるいは、前記誘電体遮光層上を含む他方の基板の、前記一方の基板と対向する側の面に平坦化膜を設けてもよい。
この構成においても、平坦化膜によって誘電体遮光層の段差が緩和され、セルギャップの変化に伴う上記の不具合や配向不良を解消することができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、前記一対の基板のうちの他方の基板の一面に、後で誘電体遮光層を形成する領域に開口を有するマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを用いて前記他方の基板の一面をエッチングすることにより前記他方の基板の一面に凹部を形成する工程と、前記凹部の内部を含む前記他方の基板の一面に前記誘電体遮光層を成膜する工程と、前記マスクパターンを前記他方の基板から剥離することにより前記凹部以外の領域の前記誘電体遮光層を前記マスクパターンとともに前記他方の基板から除去する工程と、を有することを特徴とする。

この構成は、例えばレジスト等からなるマスクパターンを形成した基板上に所定の膜を成膜することでマスクパターンが存在する箇所と存在しない箇所に不連続な膜を形成した後、マスクパターンとともにマスクパターン上の膜を基板から剥離して所望の膜パターンを得る、いわゆる「リフトオフ法」と呼ばれる方法を利用したものである。この方法によれば、誘電体遮光膜を成膜した後にエッチング等によりパターニングする工程を伴うことなく、比較的容易に誘電体遮光膜を凹部内に埋め込む構造を実現することができる。

本発明の他の液晶装置の製造方法は、前記他方の基板の一面に前記誘電体遮光層を成膜する工程と、前記誘電体遮光層をパターニングする工程と、パターニングした前記誘電体遮光層上を含む前記他方の基板の一面に絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜に対して研磨を施すことにより前記絶縁膜の上面を平坦化する工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、例えば絶縁膜形成、化学的機械的研磨等、半導体製造プロセスで一般的に用いる手法を用いて、誘電体遮光層を平坦化する構成を実現することができる。

本発明の投射型表示装置は、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備えた投射型表示装置であって、上記本発明の液晶装置を光変調手段として用いたことを特徴とする。
この構成によれば、輝度低下等の表示不良がなく、表示品位の高い投射型表示装置を実現することができる。

また、本発明の投射型表示装置は、前記光源からの光を異なる色の複数の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、を備え、前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記複数の光変調手段の各々に設けられた前記誘電体多層膜が、当該誘電体多層膜が設けられた光変調手段に入射される色光の波長域の光を選択的に反射する特性を有する構成とすることもできる。

この投射型表示装置の構成は、光源からの光を色分離し、分離した各色光毎に複数の液晶装置で光変調を行い、変調後の光を再度色合成する構成であり、例えば一般的な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色であれば、３板式の投射型表示装置などと呼ばれるものである。誘電体多層膜は、各誘電体膜の膜厚や層数の調整によって特定の波長域の光を選択的に反射する特性を有するようにできる。したがって、この選択反射性を利用して、例えば赤色光変調用の液晶装置にはもともと赤色光しか入射されないため、ここで用いる誘電体多層膜は赤色光のみを反射するもので足りる。このようにすれば、誘電体多層膜全体の膜厚を薄くすることができる。

あるいは、前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記誘電体多層膜が、可視光の全波長域の光を反射する特性を有する構成とすることもできる。
この投射型表示装置の構成は、例えば光源からの光を時分割で色分離し、１個の液晶装置で各色光毎に時分割で光変調を行い、人間の目によって色合成する構成、あるいは、例えば光源からの光を１個の液晶装置に配置されたカラーフィルターで色分離し、各色光毎に光変調を行い、人間の目によって色合成する構成であり、単板式の投射型表示装置などと呼ばれるものである。誘電体多層膜は、各誘電体膜の膜厚や層数の調整によって可視光全波長域の光を反射する特性を有するようにできる。このように、本発明は３板式のみならず、単板式の投射型表示装置にも適用が可能である。

さらに、前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記誘電体多層膜が、可視光以外の光を反射する特性を有する構成とすることもできる。
このような投射型表示装置の構成とすることにより、例えば近紫外線や近赤外線等の光が液晶装置に入射することによる光熱的劣化等を防止し、信頼性の高い投射型表示装置を実現することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。
本実施の形態の液晶装置は、投射型表示装置（プロジェクタ）のライトバルブとして用いられる液晶装置であり、ＩＰＳ方式の透過型液晶装置である。
図１は同液晶装置の複数の画素を拡大視した平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は同液晶装置の対向基板の製造方法を示す工程断面図である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素や部材を見やすくするため、寸法や縮尺を適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、液晶装置を構成する一対の基板のうち、一方の基板の他方の基板と対向する側の面（すなわち液晶層側の面）を「内面」といい、それと反対側の面と「外面」という。

最初に断面構造について説明する。
本実施形態の液晶装置１０は、図２に示すように、ガラスやプラスチック等の透明基板１１からなる素子基板４０（一方の基板）と同様の透明基板２１からなる対向基板４１（他方の基板）とがシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、一対の基板４０，４１とシール材とに囲まれた空間に、ネマチック液晶からなる液晶層３０が封入されて構成されている。素子基板４０の内面上には、クロム等の金属からなる遮光膜１２が画素間領域に形成され、この遮光膜１２の上方に、第１層間絶縁膜１３ａを介して多結晶シリコン等からなる半導体層１４を有するＴＦＴ素子Ｓが形成されている。このＴＦＴ素子Ｓは画素毎に設けられ、画素スイッチング素子として機能する。半導体層１４はゲート絶縁膜１３ｇで覆われ、ゲート絶縁膜１３ｇを介して半導体層１４のチャネル領域と対向するようにゲート電極１５ｇが設けられている。このゲート電極１５ｇは、これと同じ層に形成された後述する走査信号線１５に電気的に接続されている。

ゲート電極１３ｇ上には第２層間絶縁膜１３ｂを介して画像信号線１６が形成され、この画像信号線１６のコンタクト部１６ｓは第２層間絶縁膜１３ｂを通して半導体層１４のソース領域に電気的に接続されている。画像信号線１６上を含む第２層間絶縁膜１３ｂ上に第３層間絶縁膜１３ｃが形成され、この第３層間絶縁膜１３ｃ上に共通電極１７Ａ（第１電極、すなわち共通電位が供給される電極）が形成されている。また、共通電極１７Ａ上を含む第３層間絶縁膜１３ｃ上に第４層間絶縁膜１３ｄが形成され、この第４層間絶縁膜１３ｄ上に画素電極１７Ｂ（第２電極、すなわち画素毎に制御された画素電位が供給される電極）が形成されている。画素電極１７Ｂのコンタクト部１７ｄは第２，第３，第４層間絶縁膜１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを通して半導体層１４のドレイン領域に電気的に接続されている。

画素電極１７Ｂ上を含む第４層間絶縁膜１３ｄ上に配向膜１８が形成されている。この配向膜１８は無機材料で構成されたものであり、例えば斜方蒸着法によりＳｉＯ_２（シリコン酸化物）を真空蒸着してなるものである。具体的には、基板面に対して４０°〜６０°の範囲、好ましくは約５０°の角度で初期配向方位に向けて成膜が行われるように蒸着を行う。この方法によれば、液晶層３０の液晶分子３０ｍのプレチルト角を１°程度に設定することができる。斜方蒸着法によって液晶分子に初期配向能を与えられる材料として、上記ＳｉＯ_２の他、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２などが挙げられる。直視型液晶装置の場合には配向膜材料にポリイミド等の有機材料を用いることが多いが、投射型表示装置の液晶ライトバルブの場合には光源からの強い光が照射されるため、これら無機材料を用いることが耐光性、耐熱性の点から好ましい。

一方、対向基板４１の内面上の画素間領域には、誘電体多層膜からなる誘電体遮光層２２が形成されている。ここで用いる誘電体多層膜は、例えば低屈折率のＳｉＯ_２（シリコン酸化物、第１誘電体膜）とＳｉＯ_２に比べて高屈折率のＴａ_２Ｏ_５（タンタル酸化物、第２誘電体膜）とを交互に１５〜４０層積層したものであり、総膜厚が約２〜３μｍである。ここで、誘電体多層膜の各誘電体膜の膜厚や層数を調整することによって、特定の波長域の光を選択的に反射する特性、あるいは可視光の全波長域の光を反射する特性のいずれかを有するように設定することができる。本実施の形態の場合、対向基板４１の透明基板２１の表面に誘電体多層膜の総膜厚と同等の深さを有する溝２１ｔ（凹部）が形成され、誘電体遮光層２２はその膜厚方向のほぼ全てが溝２１ｔの内部に埋め込まれている。この構成により、誘電体遮光層２２の上面と透明基板２１の上面とが面一状態となり、平坦化がなされている。

誘電体遮光層２２上を含む透明基板２１上に配向膜２４が形成されている。この配向膜２４は、上述した素子基板４０側の配向膜１８と同様の構成とすることができる。本実施の形態の場合、素子基板４０側の配向膜１８と対向基板４１側の配向膜２４とは、初期配向方位がアンチパラレル配向の関係となるように構成されている。

素子基板４０の外面上に偏光板３１が配置されるとともに、対向基板４１の外面上には偏光板３２が配置されている。本実施の形態の場合、対向基板４１側が光入射側であり、偏光板３２の透過軸は後述する液晶層３０の初期配向方位と一致し、偏光板３１の透過軸は偏光板３２の透過軸と直交している。これにより、非選択電圧印加時（あるいは電圧無印加時）において光遮断状態となり、選択電圧印加時において光透過状態となる。なお、本実施の形態において、画素とは、共通電極１７Ａと画素電極１７Ｂとで形成される電界によって独立に配向制御され得る液晶層３０の領域を含む平面範囲を言う。したがって、常に共通の電位が供給される複数の共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂが隣接配置される場合には、これら複数の共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂによって配向制御される液晶層３０の全範囲が当該画素に含まれる。

次に、平面構造について説明する。
図１に示すように、素子基板４０上には、複数の走査信号線１５と複数の画像信号線１６とが互いに直交するように配設され、走査信号線１５と画像信号線１６とにより区画された領域に対応して画素Ｐが設けられている。この画素Ｐは、遮光層１２および誘電体遮光層２２によって遮光された画素間領域Ｑによって囲まれた矩形の領域であり、図１においてその輪郭を１点鎖線で示してある。画素間領域Ｑは、走査信号線１５、画像信号線１６およびこれらの間に形成されたＴＦＴ素子Ｓの形成領域を含んでいる。ＴＦＴ素子Ｓは、上記半導体層１４、ゲート絶縁膜１３ｇ（図１参照）、ゲート電極１５ｇ、画像信号線１６のコンタクト部１６ｓ（ソース電極）、および画素電極１７Ｂのコンタクト部１７ｄ（ドレイン電極）によって構成される。

本実施の形態では、各画素Ｐにおいて共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂがそれぞれ直線状に形成されている。共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂはともに線状に形成され、それらの延在方向が略平行となるように構成されている。共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂの延在方向は、配向膜１８，２４によって規定される初期配向方位Ｒに対してともに傾斜（交差）している。本実施の形態の場合、共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂの延在方向が、初期配向方位Ｒと直交する方向に対する交差角θが６０°〜８０°、あるいは２０°〜３０°の範囲になるように構成されている。交差角θは、約７０°あるいは約２０°が好ましい。図１の例では約７０°である。本実施の形態の場合、初期配向方位Ｒは全ての画素Ｐについて同一であり、また、共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂの延在方向は全ての画素Ｐについて同一の方向を向いている。さらに、共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂの画素内の配置や形状も全ての画素Ｐで同一である。したがって、複数の画素Ｐ間で基本的に同一の電気光学効果が得られる。

本実施の形態において、素子基板４０の内面上に設けられた共通電極１７Ａと画素電極１７Ｂとの間に電圧を印加することで、液晶層３０内に実質的に基板面と略平行な横電界が形成されるようになっている。また、液晶層３０は、正の誘電率異方性を備えた液晶分子３０ｍによって構成されている。この液晶分子３０ｍの長軸は、基本的に常に基板面に実質的に平行に配向されている。共通電極１７Ａと画素電極１７Ｂとの間に電界が形成されていない場合（もしくは、当該電界が閾値未満である場合）、には、液晶分子３０ｍの長軸の方位は、配向膜１８，２４によって規定される初期配向方位Ｒに平行になる。一方、電界が印加されると、液晶分子３０ｍの長軸の方位は、電界の方向に向くため、図１に破線で示すように、初期配向方位Ｒに対して交差する方向に向くようになる。このとき、共通電極１７Ａおよび画素電極１７Ｂの延在方向と初期配向方位Ｒとが相互に傾斜しているため、電圧を印加すると、全ての液晶分子３０ｍが同じ方向（図１における反時計回り）に回転する。これにより、液晶分子３０ｍの電圧印加時の配向方位が均一化され、着色や光透過率のばらつきを低減することができる。

本実施の形態の液晶装置１０によれば、ＴＦＴ素子Ｓや走査信号線１５、画像信号線１６などが設けられた画素間領域Ｑに誘電体遮光層２２が設けられているため、素子や配線に対する光入射の悪影響が防止されるのみならず、素子基板４０上の画素電極１７Ｂや共通電極１７Ａとの電気的干渉が生じることがなく、輝度低下等の表示不良を防止することができる。さらに、誘電体遮光層２２は反射光の指向性が高いという特性から、不要な散乱光が生じにくく、これによる迷光が表示に悪影響を与えることがない、という効果も得られる。また、誘電体遮光層２２が無機材料から構成されているため、耐光性や耐熱性が高く、遮光層としての信頼性が高い。また、対向基板４１の内面に溝２１ｔが設けられ、溝２１ｔの内部に誘電体遮光層２２が埋め込まれているので、誘電体遮光層２２の膜厚が２〜３μｍあっても対向基板４１の内面に段差ができず、セルギャップの変化に伴う表示不良を防止することができ、また配向処理も容易になる。

次に、上記構成の液晶装置１０の製造方法について説明する。
本実施形態の液晶装置１０の最大の特徴点は、対向基板４１に埋め込まれた誘電体遮光層２２が形成されたことであるから、製造方法は対向基板４１側を中心に説明することとし、素子基板４０側の製造方法は一般のＩＰＳ方式の基板と同様であるため、ごく簡単に説明する。

素子基板４０側については、透明基板１１上にＣＶＤ法等により第１層間絶縁膜１３ａを形成し、第１層間絶縁膜１３ａ上に周知の方法、例えば高温ポリシリコンプロセスによりＴＦＴ素子Ｓを形成する。このとき、アルミニウム等の金属膜の成膜、フォトリソグラフィー、エッチング工程を経てＴＦＴ素子Ｓのゲート電極１５ｇと同時に走査信号線１５を形成する。次いで、ＴＦＴ素子Ｓを覆う第２層間絶縁膜１３ｂをＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソグラフィー、エッチング法を用いてコンタクトホールを形成し、画像信号線１６を形成する。

次いで、画像信号線１６を覆う第３層間絶縁膜１３ｃをＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソグラフィー、エッチング法を用いてコンタクトホールを形成し、共通電極１７ａを形成する。次いで、共通電極１７ａを覆う第４層間絶縁膜１３ｄをＣＶＤ法等により形成した後、フォトリソグラフィー、エッチング法を用いてコンタクトホールを形成し、画素電極１７Ｂを形成する。
最後に、基板全面に配向膜１８を形成し、素子基板が完成する。

対向基板側については、図３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー法により、透明基板２１上に、後で誘電体遮光層を形成する領域に開口を有するレジストパターン４４（マスクパターン）を形成する。
次いで、図３（ｂ）に示すように、レジストパターン４４をマスクとして透明基板２１をエッチングすることにより透明基板２１の画素間領域Ｑに対応する領域（誘電体遮光層２２の形成領域）に溝２１ｔを形成する。このとき、溝２１ｔの深さが後で形成する誘電体遮光層２２の膜厚である２〜３μｍとなるようにエッチング時間をコントロールする。

次いで、図３（ｃ）に示すように、基板全面に、スパッタ法等によってＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５とを交互に１５〜４０層積層し、誘電体多層膜４５を形成する。このとき、スパッタ法の持つ成膜時の異方性によりレジストパターン４４の開口の側面４４ｓには誘電体多層膜４５が形成されず、誘電体多層膜４５はレジストパターン４４の上面と溝２１ｔの底面とで不連続な状態となる。
次いで、一般のレジスト剥離液を用いてレジストパターン４４を剥離すると、レジストパターン４４上の誘電体多層膜４５（溝２１ｔ以外の領域の誘電体多層膜４５）がレジストパターン４４とともに透明基板２１上から剥離され、図３（ｄ）に示すように、溝２１ｔの内部にのみ誘電体多層膜４５が残存して誘電体遮光層２２となる。
最後に、基板全面に配向膜２４を形成し、対向基板４１が完成する。

以上のようにしてできた素子基板４０と対向基板４１とをシール材を介して貼り合わせ、これら基板４０，４１とシール材とによって囲まれた空間に、真空注入法により液晶を注入して液晶層３０とする。次いで、液晶注入口を封止した後、素子基板４０と対向基板４１の外面に偏光板３１，３２をそれぞれ貼付することによって、本実施の形態の液晶装置１０が完成する。

本実施の形態の対向基板４１の誘電体遮光層２２の製造方法は、いわゆるリフトオフ法と呼ばれる手法を利用しており、この方法によれば、誘電体遮光層を成膜した後にエッチング等によりパターニングする工程を伴うことなく、比較的容易に誘電体遮光層２２を溝２１ｔ内に埋め込む構造を実現することができる。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図４、図５を参照して説明する。
本実施の形態の液晶装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、特に素子基板側の構成は第１の実施の形態と全く同様である。そして、対向基板上の誘電体遮光膜の形態が第１の実施の形態と異なるのみである。
図４は本実施の形態の液晶装置の断面図、図５は同液晶装置の対向基板の製造方法を示す工程断面図であり、第１の実施の形態の図２，図３に対応する図である。したがって、図４，図５において図２，図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態の液晶装置５０は、図４に示すように、対向基板５１をなす透明基板２１の内面に誘電体遮光層２２が形成され、誘電体遮光層２２の周囲が平坦化膜５２によって埋め込まれることによって誘電体遮光層２２による段差が平坦化されている。誘電体遮光層２２の具体的な構成は、第１の実施の形態と同様、ＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５とが交互に積層された誘電体多層膜である。また、平坦化膜５２の材料としては、ＳｉＯ_２等の無機絶縁膜を用いることが好ましい。本実施の形態の場合、誘電体遮光層２２の上面には平坦化膜５２が形成されていないが、誘電体遮光層２２の上面を平坦化膜５２が覆っていてもよい。そして、誘電体遮光層２２上および平坦化膜５２上には配向膜２４が形成されている。

対向基板５１の製造方法については、図５（ａ）に示すように、透明基板２１の全面にスパッタ法等によってＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５とを交互に１５〜４０層積層し、誘電体多層膜４５を形成する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー、エッチング法により誘電体多層膜４５を所望の形状にパターニングして誘電体遮光層２２とする。

次いで、図５（ｃ）に示すように、ゾルゲル法等を用いてＳｉＯ_２膜５３を基板全面に成膜する。このとき、少なくとも誘電体遮光層２２の膜厚以上（例えば２〜３μｍ以上）の膜厚を有するＳｉＯ_２膜５３を成膜する。この時点では、ＳｉＯ_２膜５３の上面は誘電体遮光層２２の段差を反映した形状となっている。
次いで、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法を用いて誘電体遮光層２２の上面が露出するまでＳｉＯ_２膜５３を研磨すると、図５（ｄ）に示すように、誘電体遮光層２２の周囲がＳｉＯ_２膜５３による平坦化膜５２で埋め込まれ、平坦化された構造となる。したがって、平坦化膜５２の最終的な膜厚は誘電体遮光層２２の膜厚と同一となる。
あるいは、誘電体遮光層２２の膜厚を超える膜厚のＳｉＯ_２膜５３を成膜した後、ＣＭＰを行い、誘電体遮光層２２の上面が露出する前に研磨を止めてもよい。この方法でも平坦化が可能である。
なお、ゾルゲル法を用いれば、誘電体遮光層２２の段差に対してＳｉＯ_２膜５３がレベリングするため、研磨が容易になり、製造工程の簡略化やコストダウンに寄与する。
最後に、基板全面に配向膜２４を形成し、対向基板５１が完成する。

本実施の形態の液晶装置５０においても、画素間領域Ｑに誘電体遮光層２２が設けられているため、画素電極１７Ｂや共通電極１７Ａと遮光層との電気的干渉が生じることがなく、輝度低下等の表示不良を防止することができる、遮光層の耐光性や耐熱性が高く、信頼性が確保できる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、平坦化膜５２が設けられたことで誘電体遮光層２２があっても対向基板５１の内面に段差ができず、セルギャップの変化に伴う表示不良を防止することができ、また配向処理も容易になる。

［投射型表示装置］
次に、上記実施の形態で示した透過型液晶装置を備えた投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）の具体例について説明する。
図７は、液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。この図に示すように、プロジェクタ１１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光が、内部に配置された３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８（色分離手段）によって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂ（光変調手段）にそれぞれ導かれる。

ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した実施の形態に係る液晶装置と同様であり、画像信号を入力する処理回路（図示省略）から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。また、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。

本実施の形態の液晶プロジェクタは、色分離系を有する３板式の投射型表示装置であるから、各ライトバルブ１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ（液晶装置）に設けられた誘電体遮光層は、各誘電体膜の膜厚や層数の調整によって当該誘電体遮光層が設けられたライトバルブに入射される色光の波長域の光を選択的に反射する特性を有するようにすればよい。すなわち、赤色光変調用ライトバルブ１００Ｒにはもともと赤色光しか入射されないため、ここで用いる誘電体遮光層は赤色光のみを反射するもので足りる。同様に、緑色光変調用ライトバルブ１００Ｇの誘電体遮光層は緑色光のみを反射するもの、青色光変調用ライトバルブ１００Ｂの誘電体遮光層は青色光のみを反射するものであればよい。このようにすれば、誘電体多層膜の総膜厚を薄くすることができる。

ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２（色合成手段）に３方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム１１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。このようにして、各色の画像が合成された後、スクリーン１１２０には、投射レンズ１１１４によってカラー画像が投射されることとなる。
本実施形態の投射型表示装置は、上記実施形態の液晶装置を備えたことによって、ディスクリネーションによる輝度低下等の表示不良がなく、高い表示品位を実現することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記第１，第２の実施の形態では、誘電体遮光層の段差を完全に平坦化する構成として、誘電体遮光層を透明基板の溝や平坦化膜中に全て埋め込む構成を採用したが、誘電体遮光層の膜厚方向の少なくとも一部を埋め込むようにすれば、セルギャップ変化に伴う表示品位の低下を多少なりとも抑えることができる。

また、上記実施の形態では、投射型表示装置として３板式の液晶プロジェクタの例を挙げたが、単板式の液晶プロジェクタに本発明を適用することもできる。その場合には、液晶ライトバルブに白色光が入射されるため、誘電体多層膜中の各誘電体膜の膜厚や層数の調整によって誘電体多層膜が可視光の全波長域の光を反射する特性を持つようにすればよい。すなわち、誘電体多層膜が赤色光、緑色光、青色光の全てを反射する特性を持つようにすればよい。また、上記実施の形態では、誘電体遮光層を誘電体多層膜で構成する例のみを示したが、ある程度の遮光性（光吸収性）を有するものであれば、単層の誘電体膜を誘電体遮光層として用いてもよい。

さらに、誘電体多層膜中の各誘電体膜の膜厚や層数の調整によって誘電体多層膜が可視光以外の光、例えば近紫外線や近赤外線等の光を反射する特性を持たせることにより、これらの光が液晶装置に入射することによる光熱的劣化を防止し、信頼性の高い投射型表示装置を実現することができる。

さらに、本発明は投射型液晶表示装置のみならず、直視型の液晶表示装置にも適用できる。ただし、直視型の場合には、例えば使用者が対向基板側から視認するものとすると、対向基板に入射して誘電体遮光層で反射した光が使用者にとって視認の妨げになるので、図６に示すように、対向基板６１をなす透明基板２１の視認側（外面側）に、黒色樹脂等からなる遮光膜６２をさらに設ける方がよい。

本発明の第１実施形態の液晶装置の複数の画素を示す平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 同、液晶装置の対向基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第２実施形態の液晶装置を示す断面図である。 同、液晶装置の対向基板の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の液晶装置を直視型に用いる場合の構成例を示す断面図である。 本発明の投射型表示装置の概略構成図である。

符号の説明

１０，５０，６０…液晶装置、１１，２１…透明基板、１７Ａ…共通電極（第１電極）、１７Ｂ…画素電極（第２電極）、２１ｔ…溝（凹部）、２２…誘電体遮光層、３０…液晶層、４０…素子基板（一方の基板）、４１，５１，６１…対向基板（他方の基板）、４４…レジストパターン（マスクパターン）、４５…誘電体多層膜、５２…平坦化膜、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…ライトバルブ（光変調手段）、１１０８…ダイクロイックミラー（色分離手段）、１１１２…ダイクロイックプリズム（色合成手段）、１１１４…投射レンズ（投射手段）。

Claims (10)

1. 一対の基板間に液晶層が挟持され、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の、他方の基板と対向する側の面に、協働して前記液晶層中に横電界を発生させる第１電極と第２電極とが設けられ、
   前記他方の基板に、画素間領域に対応して誘電体材料からなる誘電体遮光層が設けられたことを特徴とする液晶装置。
2. 前記誘電体遮光層が、低屈折率の第１誘電体膜と高屈折率の第２誘電体膜とが交互に複数積層されてなる誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記他方の基板の、前記一方の基板と対向する側の面に凹部が設けられ、前記凹部の内部に前記誘電体遮光層の膜厚方向の少なくとも一部が埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記誘電体遮光層上を含む前記他方の基板の、前記一方の基板と対向する側の面に平坦化膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 請求項３に記載の液晶装置の製造方法であって、
   前記一対の基板のうちの他方の基板の一面に、誘電体遮光層を形成する領域に開口を有するマスクパターンを形成する工程と、
   前記マスクパターンを用いて前記他方の基板の一面をエッチングすることにより前記他方の基板の一面に凹部を形成する工程と、
   前記凹部の内部を含む前記他方の基板の一面に前記誘電体遮光層を成膜する工程と、
   前記マスクパターンを前記他方の基板から剥離することにより前記凹部以外の領域の前記誘電体遮光層を前記マスクパターンとともに前記他方の基板から除去する工程と、を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 請求項４に記載の液晶装置の製造方法であって、
   前記他方の基板の一面に前記誘電体遮光層を成膜する工程と、
   前記誘電体遮光層をパターニングする工程と、
   パターニングした前記誘電体遮光層上を含む前記他方の基板の一面に絶縁膜を成膜する工程と、
   前記絶縁膜に対して研磨を施すことにより前記絶縁膜の上面を平坦化する工程と、を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 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、を備えた投射型表示装置であって、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶装置を前記光変調手段として用いたことを特徴とする投射型表示装置。
8. 前記光源からの光を異なる色の複数の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された複数の色光をそれぞれ変調する複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、を備え、
   前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記複数の光変調手段の各々に設けられた前記誘電体多層膜が、当該誘電体多層膜が設けられた光変調手段に入射される色光の波長域の光を選択的に反射する特性を有することを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
9. 前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記誘電体多層膜が、可視光の全波長域の光を反射する特性を有することを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
10. 前記誘電体遮光層が誘電体多層膜からなり、前記誘電体多層膜が、可視光以外の光を反射する特性を有することを特徴とする請求項８または９に記載の投射型表示装置。
    

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