JP2007212499A

JP2007212499A - 液晶装置及びプロジェクタ

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Publication number: JP2007212499A
Application number: JP2006029344A
Authority: JP
Inventors: Shunji Uejima; 俊司上島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23
Also published as: US8031300B2; US20070182874A1; KR20070080570A; CN101017298A; CN101017298B

Abstract

【課題】遮光膜による開口率の低下を抑制し、明るく且つ高品質な画像表示が可能な液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置１は、スイッチング素子３０を備える第１基板１０と、第１基板１０に対向して設けられた第２基板２０とを有する。この液晶装置１は、第１基板１０側から入射された光を液晶５０により変調する構成とされ、第１基板１０において少なくともスイッチング素子３０の光入射側には遮光膜１１ａが設けられる一方、第２基板２０の少なくとも画像表示領域に対応する部分は、液晶５０に入射された光を透過する透明層のみから構成され、遮光膜が省略された構成となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶装置及びプロジェクタに関するものである。

プロジェクタは、近年ホームユースの用途が拡大している。このため、プロジェクタの空間光変調装置には、安価、長寿命、かつ高輝度な画像を得られることが望まれている。空間光変調装置の代表例として、例えば液晶装置が用いられている。液晶装置としては、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor ;TFT）を画素スイッチング素子として備えるアクティブマトリクス型の液晶装置が一般的である。この液晶装置では、各画素に設けられたＴＦＴのチャネル領域に光が照射されると、光による励起で光リーク電流が発生しＴＦＴの特性が変化してしまう場合がある。そこで、従来は、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板の双方に設けた遮光膜によりＴＦＴを保護している（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−６４６９０号公報

一般に、プロジェクタに搭載される液晶装置は、ＴＦＴの形成されない対向基板側を光源に向けて配置される。対向基板側の遮光膜は、光源から入射された光を遮光し、その対向側に設けられたＴＦＴに直接光が入射しないように保護する。ＴＦＴアレイ基板側に設けられた遮光膜は、戻り光によってＴＦＴの裏面側から光が入射しないように保護する。そして、これらによりＴＦＴは２重に保護されるようになっている。

しかしながら、このような遮光膜は、微視的には、投影される画素間の領域に黒色のラインとして存在するため、特に動画表示を行なう場合にざらつき感を生じ、表示品質を低下させる。また、２重に設けられた遮光膜によって光が遮光されることで、十分な明るさが得られなくなる。そして、この傾向は、画素の大きさが遮光膜のサイズに比べて十分大きかった従来より、製造技術の進歩により画素の大きさがより小さくなった最近の微小画素列による画像において、より顕著である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、遮光膜による開口率の低下を抑制し、明るく且つ高品質な画像表示が可能な液晶装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記データ線と前記走査線の交差に対応して設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極に対応して構成される画素と、複数の前記画素により構成される画像表示領域と、少なくとも前記スイッチング素子を備える第１基板と、前記第１基板に対向して設けられた第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された液晶と、を有する液晶装置であって、前記第１基板側から入射された光を前記液晶により変調する構成とされ、前記第１基板において少なくとも前記スイッチング素子の光入射側には遮光膜が設けられ、前記第２基板の少なくとも前記画像表示領域に対応する部分は、前記液晶に入射された光を透過する透明層のみから構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、少なくともスイッチング素子の裏面側が遮光膜で保護されているので、光源からの光が直接スイッチング素子に入射されることはない。また、戻り光については、スイッチング素子として通常用いられるＴＦＴのゲート電極等により保護可能であるため、第２基板側に遮光膜が無いことによる光リーク等の問題は殆ど生じない。むしろ、第２基板側の遮光膜をなくしたことで、明るさの向上や、遮光膜の影を抑制したことによる表示品質の改善が図られる。

本発明の液晶装置は、互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、前記データ線と前記走査線の交差に対応して設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、前記画素電極に対応して構成される画素と、少なくとも前記スイッチング素子を備える第１基板と、前記第１基板に対向して設けられた第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された液晶と、を有し、前記第１基板側から入射された光を前記液晶により変調する構成とされ、前記第１基板の前記スイッチング素子の光入射側、及び前記第２基板の前記スイッチング素子に対向する位置には、それぞれ遮光膜が設けられ、前記第２基板の遮光膜の開口率は前記第１基板の遮光膜の開口率よりも大きいことを特徴とする。
この構成によれば、少なくともスイッチング素子の裏面側が遮光膜で保護されているので、光源からの光が直接スイッチング素子に入射されることはない。また、戻り光については、第２基板側の遮光膜や、スイッチング素子として通常用いられるＴＦＴのゲート電極等により保護可能であるため、光リーク等の問題は殆ど生じない。むしろ、第２基板側の遮光膜の開口率を広げたことで、明るさの向上や、遮光膜の影を抑制したことによる表示品質の改善が図られる。

本発明においては、前記第１基板の遮光膜は、前記スイッチング素子の光入射側に設けられた第１遮光膜と、前記スイッチング素子の光入射側とは反対側に設けられた第２遮光膜とを有することが望ましい。
この構成によれば、第１遮光膜によってスイッチング素子の下部から入射される光を遮光し、第２遮光膜によってスイッチング素子の上部から入射される戻り光を遮光することができる。このようにスイッチング素子を上部と下部の遮光膜で２重に保護することで、より信頼性の高い液晶装置を提供することができる。

本発明においては、前記第１基板には、前記スイッチング素子が配置される領域に設けられた第１溝と、前記第１溝内における前記スイッチング素子に対向する領域に設けられた第２溝と、が設けられており、前記第１遮光膜は前記第２溝内に設けられていることが望ましい。
この構成によれは、第１溝内にスイッチング素子が少なくとも部分的に埋め込まれており、しかも、この第１溝内に更に掘られた第２溝内に第１遮光膜が形成されているので、スイッチング素子は、第２溝内の第１遮光膜により下側から包囲されることになる。従って、第１遮光膜で下側から包囲する度合いに応じて、斜めの入射光、斜めの内面反射光や多重反射光からスイッチング素子を十分に保護することができ、これにより更なる信頼性の向上が図られる。

本発明においては、前記第１遮光膜と前記スイッチング素子との間には放熱層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、第１遮光膜に蓄積された熱がスイッチング素子に伝達されるのを防止できるため、熱によるスイッチング素子の劣化や誤動作の発生を防止でき、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記第１基板の光入射側には、前記第１基板側から入射された光を前記第１遮光膜の開口領域に集光させる集光手段が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、第１遮光膜による開口率の低下を防止でき、明るい表示が実現できる。また、光源からの光はスイッチング素子に直接入射されることがないので、より信頼性の高い液晶装置が提供される。

本発明においては、単位期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を前記複数のデータ線の各々に供給するとともに、１水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を前記複数の走査線の一部を飛び越しつつ前記複数の走査線の各々に供給する駆動回路部を有し、任意の１水平期間において、前記画像信号のうちの正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するとともに、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するように、前記駆動回路部により駆動が行われることが望ましい。

この液晶装置における駆動回路部は、データ線側については、単位期間毎に極性が反転する画像信号を出力するものであり、例えば前記単位期間を１水平期間とすると、極性反転については従来のライン反転駆動と同様の動作を行なうものである。一方、走査線側については、画面の上側から下側へ向けて線順次走査を行なうのではなく、一部（複数本）の走査線を飛び越しつつ、行ったり来たりしながら全ての走査線にわたって走査を行なうものである。このような駆動回路部の動作に基づいて、画像信号のうちの正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号、あるいは負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号のいずれかが各走査線毎に供給される。

このとき、任意の１垂直期間に着目すると、正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接し、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接しているので、これら隣接した複数の走査線に対応する領域内には、正極性電位が書き込まれた画素、負極性電位が書き込まれた画素のいずれか一方しか存在しないことになる。よって、画面内のある程度の広さを持った正電位印加領域と負電位印加領域とが形成され、これらが所定の周期で反転することになり、特定の領域については面反転駆動を行った場合と同じく、隣接画素間で同極性にすることができる。

しかしながら、本発明の場合、結果的に特定の領域について面反転駆動が行われながらも、データ線側についてはあくまでも従来のライン反転駆動と同様の動作を行っているので、データ線側を面反転方式で駆動したときのように画面の上側の画素と下側の画素で画素電極−データ線間の時間的な電位の関係に大きな差異が生じることがなく、クロストークを抑制しつつ、画面の場所による表示の不均一を回避することができる。また、隣接画素間を同極性とすることで、画素境界部のクロストークを抑制し、コントラストの向上を図ることができるため、画素間の遮光膜は従来の液晶装置に比べてそれほど重要とはならない。したがって、特に第２基板側の遮光膜を省略ないし簡略化した本発明の構成において好適な構成となる。

本発明のプロジェクタは、上述した本発明の液晶装置を空間光変調装置として備えたことを特徴とする。
この構成によれば、明るく、表示品質の高い画像表示が可能なプロジェクタを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の液晶装置を高輝度光源（２５００ｌｍ）を有するプロジェクタのライトバルブ（空間光変調装置）に適用した一例である。

［第１の実施の形態］
先ず本発明の第１実施形態の液晶装置の画素部の構成について説明する。
図１は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。尚、図２においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

図２に示すように、液晶装置１のＴＦＴアレイ基板（第１基板）上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９（点線部９’により輪郭が示されている）が設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。

また、半導体層１ａのうち図中右上がりの細かい斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。特に本実施形態では、走査線３ａは、当該ゲート電極となる部分において幅広に形成されている。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。

図１及び図２に示すように、容量線３００は、走査線３ａ上に形成されている。容量線３００は、平面的に見て走査線３ａに沿ってストライプ状に延びる本線部と、走査線３ａ及びデータ線６の交点における該本線部からデータ線６ａに沿って図１中上下に突出した突出部とを含んでなる。容量線３００は、例えば高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる。但し、容量線３００は、導電性のポリシリコン膜等からなる第１膜と高融点金属を含む金属シリサイド膜等からなる第２膜とが積層された多層構造を持つように構成してもよい。容量線３００は、容量線本来の機能の他、蓄積容量７０の固定電位側容量電極としての機能を持ち、更に、ＴＦＴ３０の上側（光入射側とは反対側）において戻り光からＴＦＴ３０を遮光する上側遮光膜（第２遮光膜）としての機能を持つ。

他方、容量線３００に対して、誘電体膜７５を介して対向配置される中継層７１は、蓄積容量７０の画素電位側容量電極としての機能を持ち、更に、画素電極９とＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを中継接続する中間導電層としての機能を持つ。

このように本実施形態では、蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９に接続された画素電位側容量電極としての中継層７１と、固定電位側容量電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより構築されている。

そして、図１中縦方向に夫々延びるデータ線６ａと図１中横方向に夫々延びる容量線３００とが相交差して形成されることにより、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の上側に、平面的に見て格子状の上側遮光膜が構成されており、各画素の開口領域を規定している。

他方、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の下側には、下側遮光膜（第１遮光膜）１１ａが格子状に設けられている。

これらの上側遮光膜の一例を構成する容量線３００及び下側遮光膜１１ａは夫々、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｂ等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、又はこれらを積層したもの等からなる。本実施形態の場合、光源からの光はＴＦＴ３０の下側（下側遮光膜１１ａ側）から入射されるため、下側遮光膜１１ａの厚みは十分に厚いものとされる。十分な遮光機能を持たせるためには、例えば８０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚みに形成することが望ましい。

また図２において、容量電極としての中継層７１と容量線３００との間に配置される誘電体膜７５は、例えば膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄いＨＴＯ膜、ＬＴＯ膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量７０を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜７５は薄い程良い。

図１及び図２に示すように、画素電極９は、中継層７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。このように中継層７１を中継層として利用すれば、層間距離が例えば２０００ｎｍ程度に長くても、両者間を一つのコンタクトホールで接続する技術的困難性を回避しつつ比較的小径の二つ以上の直列なコンタクトホールで両者間を良好に接続でき、画素開口率を高めること可能となり、コンタクトホール開孔時におけるエッチングの突き抜け防止にも役立つ。

他方、データ線６ａは、コンタクトホール８１を介して、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。尚、データ線６ａと高濃度ソース領域１ａとを中継層により中継接続することも可能である。

容量線３００は、画素電極９が配置された画像表示領域からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。係る定電位源としては、ＴＦＴ３０を駆動するための走査信号を走査線３ａに供給するための走査線駆動回路（後述する）や画像信号をデータ線６ａに供給するサンプリング回路を制御するデータ線駆動回路（後述する）に供給される正電源や負電源の定電位源でもよいし、対向基板２０の対向電極２１に供給される定電位でも構わない。更に、下側遮光膜１１ａについても、その電位変動がＴＦＴ３０に対して悪影響を及ぼすことを避けるために、容量線３００と同様に、画像表示領域からその周囲に延設して定電位源に接続するとよい。

図１及び図２において、液晶装置１は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される透明な対向基板２０とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板等の透明基板からなる。

ＴＦＴアレイ基板１０には、図１では省略されているが、図２に示すように、平面的に見て下側遮光膜より一回り大きい格子状の溝（第１溝）１０ｃｖが掘られている。走査線３ａ、データ線６ａ、ＴＦＴ３０等の配線や素子等は、この溝１０ｃｖ内に埋め込まれている。これにより、配線、素子等が存在する領域と存在しない領域との間における段差が緩和されており、最終的には段差に起因した液晶の配向不良等の画像不良を低減できる。

本実施形態では特に、溝１０ｃｖの底面には、チャネル領域１ａ’及びその隣接領域に対向する位置に島状の凹部（第２溝）４０１が形成されている。このような凹部４０１の構成及び作用効果については遮光機能と共に図３から図５を参照して後に詳述する。

図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９が設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９は例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド膜などの有機膜からなる。

他方、対向基板（第２基板）２０には、その全面に渡って対向電極２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド膜などの有機膜からなる。これらの部材は、光源から入射される光に対して表示特性上十分な透過率を有するもの（透明層）とされている。また、対向基板２０には図示しない種々の部材を配置することができるが、これらの部材においても十分な透過率が確保されたものとなっている。さらに、各画素の境界領域にはＴＦＴアレイ基板１０に設けられたような遮光膜が省略されており、少なくとも対向基板２０のうち画像表示領域に対応する部分は、ガラス基板、対向電極２１、配向膜２２等の透明層のみから構成されている。

なお、「十分な透過率」とは、表示で使用する波長の光に対して十分（例えば５０％以上の光線透過率）であることを意味する。例えば、対向基板２０にカラーフィルタを設けた場合には、カラーフィルタを透過させる色光に対して十分な透過率を有していればよく、他の色光に対して十分な透過率を有している必要はない。

このように構成された、画素電極９と対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、後述のシール材により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９からの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のギャップ材が混入されている。

更に、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、下側遮光膜１１ａからＴＦＴ３０を層間絶縁する機能の他、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。

図２において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

走査線３ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３が各々開孔された第１層間絶縁膜４１が形成されている。

第１層間絶縁膜４１上には中継層７１及び容量線３００が形成されており、これらの上には、コンタクトホール８１及びコンタクトホール８５が各々開孔された第２層間絶縁膜４２が形成されている。

第２層間絶縁膜４２上にはデータ線６ａが形成されており、これらの上には、中継層７１へ通じるコンタクトホール８５が形成された第３層間絶縁膜４３が形成されている。画素電極９は、このように構成された第３層間絶縁膜４３の上面に設けられている。

次に、図３から図５を参照して、本実施形態における基板１０に掘られた第１溝の一例たる溝１０ｃｖ及び第２溝の一例たる凹部４０１に係る構成及び遮光機能について詳述する。ここに図３は、凹部４０１上にある下地絶縁膜１２及びこの上に配置された半導体層１ａを示す部分拡大斜視図である。図４は、溝１０ｃｖ及び凹部４０１が掘られた基板１０の上面を示す部分拡大斜視図である。また、図５は、上述した実施形態の基本構成の中で、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’の上下における上側遮光膜（容量線３００及びデータ線６ａ）及び下側遮光膜１１ａによる遮光の様子を２次元的に示す図式的な擬似断面図である。尚、図５における実際の各膜や凹部の形状や配置は、３次元的であり図５に示したものより複雑となるが、ここではチャネル領域１ａ’付近における入射光及び戻り光に対する、遮光の関係を図式的に示すこととする。また図５では、基板１０上の積層構造の中からチャネル領域１ａ’とその上下遮光膜とを抽出して、これらと入射光及び戻り光との関係を示すようにしている。

図３及び図４並びに前述した図１及び図２に示すように、本実施形態では特に、各半導体層１ａのうち少なくともチャネル領域１ａ’に対向する領域において、基板１０に島状の凹部４０１が掘られている。そして、このような凹部４０１は、走査線３ａ及びデータ線６ａに沿って格子状に掘られた溝１０ｃｖ内に設けられており、且つ走査線３ａ及びデータ線６ａの交点に位置している。

本実施形態によれば、チャネル領域１ａ’並びにこれに隣接する低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ（図２参照）は、下側から下側遮光膜１１ａにより覆われているので、図５に示すように、基板１０に垂直な方向からの入射光Ｌ１ｓ及び斜めの入射光Ｌ１ｉを含む入射光Ｌ１に対する遮光は、下側遮光膜１１ａにより十分に高めることができる。他方、チャネル領域１ａ’並びにこれに隣接する低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ（図２参照）は、上側から上側遮光膜たる容量線３００及びデータ線６ａにより覆われているので、図５に示すように、基板１０の裏面反射光や、複数の液晶装置をライトバルブとして用いた複板式のプロジェクタにおける他の液晶装置から出射され合成光学系を突き抜けてくる光等の戻り光Ｌ２に対する遮光は、上側遮光膜たる容量線３００及びデータ線６ａにより十分に高めることができる。

ここで図５に示すように、入射光Ｌ１及び戻り光Ｌ２は、基板１０に対して斜め方向から入射する斜め光Ｌ１ｉ及びＬ２ｉを夫々含んでいる。例えば、入射角が垂直から１０度〜１５度位までずれる成分を１０％程度含んでいる。

そこで、斜めの入射光Ｌ１ｉについては、本実施形態では、下側遮光膜１１ａの下に凹部４０１を設け且つその凹部４０１内に下側遮光膜１１ａを形成することにより、チャネル領域１ａ’を下地絶縁膜１２を介して下側遮光膜４０１に包囲された空間内にある程度入れるようにする。これにより、チャネル領域１ａに到達しようとする斜めの入射光Ｌ１ｉに起因する斜めの内面反射光Ｌ３（図５中、破線で示す）の発生を防止できる。特に本実施形態では、下側遮光膜１１ａは、凹部４０１の側壁上に形成されており、下側遮光膜１１ａの縁部は、部分的に基板１０上における凹部４０１の縁部に一致するように構成されている（図５参照）。従って、チャネル領域１ａ’における遮光を広範囲に渡って良好に行なうことができると同時に、斜め方向からの戻り光Ｌ２ｉが、凹部４０１外にある下側遮光膜部分の上面で反射して凹部４０１の上方空間に侵入する事態を有効に防止できる。

他方、斜めの戻り光Ｌ２ｉについては、本実施形態では、上側遮光膜たる容量線３００及びデータ線６ａの幅を、下側遮光膜１１ａの幅より夫々一回り広くすることにより、上側遮光膜の脇を抜ける斜めの戻り光Ｌ２ｉが、基板１０上に形成された下側遮光膜１１ａの上面で反射されて、チャネル領域１ａ’に至ることを未然防止している。

以上の如く、本実施形態の液晶装置によれば、入射光Ｌ１及び戻り光Ｌ２に対して高い遮光性能が得られる。また、ＴＦＴアレイ基板の遮光膜のみで遮光を行ない、対向基板側の遮光膜を省略したため、明るい表示が可能である。さらに、対向基板側（表示光の射出側）の遮光膜を省略したことで、動画表示においてざらつき感が生じず、表示品質の高い画像表示が可能となる。このように対向基板側（光射出側）の遮光膜を省略した場合、画素間のディスクリネーションによってコントラストが低下する場合がある。しかし、本実施形態では、後述のように、駆動方式として領域反転駆動を採用しているため、画素間のディスクリネーションは殆ど生じない。したがって、高輝度且つ高コントラストな表示が可能である。

加えて、本実施形態によれば、溝１０ｃｖ内に、層間絶縁膜等を介してＴＦＴ３０、走査線３ａ、データ線６ａ、容量線３００等が配置されているので、これらの存在に応じた画素電極９の下地面たる第３層間絶縁膜４３の表面における段差を緩和できる。特に、これらが重なっており基板１０上における積層体の厚みが最も厚い領域に、凹部４０１が掘られているので、極めて効率的に段差を低減できる。この結果、当該段差に起因した液晶の配向不良を低減できる。

以上の観点から、凹部４０１の深さは、例えば、数百から数千ｎｍ程度とされる。係る凹部４０１は、基板１０上に溝１０ｃｖをエッチングで形成した後に、更にエッチングで形成できるので、製造プロセスは単純で済む。そして、上側遮光膜の形成領域及び光源光の種類などに応じて、凹部４０１の側壁上に形成された下側遮光膜１１ａに到達する斜め光Ｌ２ｉがチャネル領域１ａ’から外れた方向に反射するように、凹部４０１の側壁に例えば４５度から８０度程度のテーパをつけるとよい。

以上説明した実施形態では、図２に示したように多数の導電層を積層することにより、画素電極９の下地面（即ち、第３層間絶縁膜４３の表面）におけるデータ線６ａや走査線３ａに沿った領域に段差が生じるのを、ＴＦＴアレイ基板１０に溝１０ｃｖ及び凹部４０１を掘ることで緩和しているが、これに加えて、下地絶縁膜１２、第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２、第３層間絶縁膜４３に溝を掘って、データ線６ａ等の配線やＴＦＴ３０等を埋め込むことにより平坦化処理を行ってもよいし、第３層間絶縁膜４３や第２層間絶縁膜４２の上面の段差をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等で研磨することにより、或いは有機ＳＯＧ(Spin On Glass)を用いて平らに形成することにより、当該平坦化処理を行ってもよい。

更に以上説明した実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、好ましくは図２に示したようにＬＤＤ構造を持つが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物の打ち込みを行なわないオフセット構造を持ってよいし、走査線３ａの一部からなるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。

なお、本実施形態では、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’を下側遮光膜１１ａと上側遮光膜６ａ，３００によって下側と上側の双方から２重に保護した。しかし、トップゲート型のＴＦＴ３０では、チャネル領域１ａ’の上部はゲート電極３ａで覆われるため、このゲート電極３ａによる遮光が十分であれば、上側遮光膜６ａ，３００は省略することも可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２実施形態の液晶装置について図６を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、異なる点はＴＦＴアレイ基板１０の下側遮光膜１１ａとＴＦＴ３０との間に放熱層９０が設けられている点のみである。したがって、本実施形態では図６を用いて放熱層の機能についてのみ説明し、共通部分の説明は省略する。

放熱層９０は、下側遮光膜１１ａの表面を覆って形成されている。放熱層９０の材料としては、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）、Ａｌ、Ｎｉ等が好適であり、その厚みは５ｎｍ程度とされている。放熱層９０は、下側遮光膜１１ａに蓄積された熱を吸収し、ＴＦＴアレイ基板１０の外部に放出する機能を有する。このため、下側遮光膜１１ａに蓄積された熱がＴＦＴ３０側に伝達されなくなり、熱によるＴＦＴ３０の劣化が防止される。また、下側遮光膜１１ａに熱が蓄積されないので、下側遮光膜自身の熱による劣化も防止することができる。この場合、下側遮光膜１１ａの厚みは放熱層９０がない場合に比べて薄くすることができ、例えばその厚みを５０ｎｍ〜１２０ｎｍ程度にまで低減できる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３実施形態の液晶装置について図７を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、異なる点はＴＦＴアレイ基板１０の光入射側に集光手段であるマイクロレンズが設けられている点のみである。したがって、本実施形態では図７を用いてマイクロレンズの構成、作用についてのみ説明し、共通部分の説明は省略する。

図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の光入射側にはマイクロレンズアレイ基板１１０が設けられている。マイクロレンズアレイ基板１１０はＴＦＴアレイ基板１０の上面に接着剤層１１２を介して接着されている。マイクロレンズアレイ基板１１０のＴＦＴアレイ基板１０側の面には多数の凹曲面部が形成されており、この凹曲面部に配置された光学的に透明な接着剤層１１２によって、レンズ素子（屈折光学素子）であるマイクロレンズ１１１が形成されている。なお、凹曲面部は概ね半球状の形状を有し、凹底部が曲面になっている。この凹曲面部は、光源から入射した光を屈折する屈折面として機能する。なお、マイクロレンズ１１１の形状、マイクロレンズアレイ基板１１０の屈折率、及び接着剤層１１２の屈折率は、屈折光が下側遮光膜１１ａの開口領域を効率良く通過できるように適宜設定される。

ＴＦＴアレイ基板１０には、前述した格子状の下側遮光膜１１ａが設けられている。この下側遮光膜１１ａは、各画素に対応した複数の開口領域ＡＰを有している。一のマイクロレンズ１１１は、一つの開口領域ＡＰに対応して設けられている。各マイクロレンズ１１１は、光源から入射された光を対応する開口領域ＡＰ内に集光する集光手段として機能する。すなわち、光源から入射された光は、マイクロレンズアレイ基板１１０と接着剤層１１２との屈折率差に応じて屈折され、下側遮光膜１１ａの開口領域ＡＰに集光される。液晶装置全体では、複数の開口領域ＡＰに対応して設けられた複数のマイクロレンズ１１１が平面に配列されることにより、マイクロレンズアレイが構成されている。

なお、図７中符号１０Ａは、複数の画素における各種素子、配線、配向膜等を含む回路層である。また、符号２０Ａは、対向電極や配向膜等を含む回路層である。画素スイッチング素子であるＴＦＴは、下側遮光膜１１ａと平面的に重なる位置に配置されている。

この構成によれば、下側遮光膜１１ａによる開口率の低下が防止され、明るい表示が実現できる。また、光源からの光はＴＦＴに直接入射されることがないので、より信頼性の高い液晶装置が提供される。さらに、光軸に対して斜め方向に入射した光は、遮光膜１１aに対峙する対向基板２０を透過し映像光として有効に活用される。その結果、遮光膜１１aの格子影によって形成される格子映像を回避し、滑らかなシームレス映像を安価に提供できる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４実施形態の液晶装置について図８を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置の基本構成は第１実施形態及び第３実施形態と同様であり、異なる点はＴＦＴアレイ基板１０の光入射側に集光手段であるプリズム要素が設けられている点のみである。したがって、本実施形態では図８を用いてプリズム要素の構成、作用についてのみ説明し、共通部分の説明は省略する。

図８に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の光入射側にはプリズムアレイ基板１２０が設けられている。プリズムアレイ基板１２０はＴＦＴアレイ基板１０の上面に接着剤層１２２を介して接着されている。プリズムアレイ基板１２０のＴＦＴアレイ基板１０側の面には多数の凹面部が形成されており、この凹面部に充填された光学的に透明な接着剤層１２２によってプリズム要素１２１が形成されている。なお、凹面部は、概ね光軸に対して一定の角度で傾斜した傾斜面を有している。この凹面部は、光源から入射した光を反射する反射面として機能する。

ＴＦＴアレイ基板１０には、前述した格子状の下側遮光膜１１ａが設けられている。この下側遮光膜１１ａは、各画素に対応した複数の開口領域ＡＰを有している。一のプリズム要素１２１は、一つの開口領域ＡＰに対応して設けられている。各プリズム要素１２１は、光源から入射された光を対応する開口領域ＡＰ内に集光する集光手段として機能する。すなわち、光源から入射された光は、プリズムアレイ基板１２０と接着剤層１２２との屈折率差に応じて、プリズム要素１２１の凹面部（反射面）で全反射され、下側遮光膜１１ａの開口領域ＡＰに集光される。液晶装置全体では、複数の開口領域ＡＰに対応して設けられた複数のプリズム要素１２１が平面に配列されることにより、プリズム群が構成されている。

この構成によれば、下側遮光膜１１ａによる開口率の低下が防止され、明るい表示が実現できる。また、光源からの光はＴＦＴに直接入射されることがないので、より信頼性の高い液晶装置が提供される。さらに、光軸に対して斜め方向に入射した光は、遮光膜１１aに対峙する対向基板２０を透過し映像光として有効に活用される。その結果、遮光膜の影によって形成される格子映像を回避し、滑らかなシームレス映像を安価に提供できる。このように、焦点を持たない集光手段（プリズムアレイ）に於いては、斜め入射光が対向基板２０の領域を通過する光線比率が多くなることから、更に遮光膜１１aの領域の明るさが増し、画面全体でつなぎ目の無い良好な映像を得ることができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５実施形態の液晶装置について図９及び図１０を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置の基本構成は第１実施形態及び第３実施形態と同様であり、異なる点は対向基板側に遮光膜が設けられた点のみである。したがって、本実施形態では図９及び図１０を用いて対向基板側の遮光膜の構成、作用についてのみ説明し、共通部分の説明は省略する。

図９に示すように、対向基板２０の液晶層側の面には格子状の遮光膜（対向基板側遮光膜）２３が設けられている。この対向基板側遮光膜２３は、各画素に対応した複数の開口領域ＡＰ２を有している。これら複数の開口領域ＡＰ２は、ＴＦＴアレイ基板１０の下側遮光膜１１ａに設けられた複数の開口領域ＡＰ１にそれぞれ対応している。対向基板側遮光膜２３は、ＴＦＴアレイ基板１０の上側遮光膜と共に、戻り光によるＴＦＴの不安定動作を抑制する。また、不要な戻り光を吸収することで、配向膜の温度上昇を抑制する機能も有している。

図１０は、下側遮光膜１１ａ及び対向基板側遮光膜２３の平面構造を示す図である。
図１０に示すように、下側遮光膜１１ａ及び対向基板側遮光膜２３は、画素Ｐの周縁部に沿って格子状に設けられている。対向基板側遮光膜２３の上下方向（データ線に平行な方向）の幅及び左右方向（走査に平行な方向）の幅は、いずれも下側遮光膜１１ａの上下方向の幅及び左右方向の幅よりも狭くなっている。このため、対向基板側遮光膜２３の開口率Ｅ２（％）と下側遮光膜１１ａの開口率Ｅ１（％）との間には、Ｅ１＜Ｅ２の関係が成り立っている。このように対向基板側遮光膜２３の開口領域ＡＰ２を広くすることで、斜め入射した入射光線を対向基板側遮光膜２３によって遮光することなく表示光として利用でき、光利用効率の向上が図られる。

対向基板側遮光膜２３の開口率Ｅ２の大きさは、Ｅ１×１．１（％）＜Ｅ２（％）＜９０（％）の範囲であることが望ましい。Ｅ１×１．１（％）≧Ｅ２（％）とすると、斜め入射した光を十分に利用できなくなり、Ｅ２（％）≧９０（％）とすると、ＴＦＴの安定動作及び配向膜の耐久性確保が図れなくなる。上記範囲とすることで、ＴＦＴの安定動作及び配向膜の耐久性確保を実現しつつ光利用効率の確保を実現することができる。

この構成においては、対向基板２０側に遮光膜２３が設けられているので、第１実施形態よりは若干暗い表示となる。しかし、対向基板側遮光膜２３の開口率をＴＦＴアレイ基板側の遮光膜１１ａの開口率より大きくしているので、このような明るさの低下は最小限に抑えられる。また、遮光膜２３の開口領域ＡＰ２を遮光膜１１ａの開口領域ＡＰ１に比べ大きくしたことで、光軸に対して斜め方向に入射した光を効率的に映像光として活用することができ、遮光膜２３で形成される格子映像を軽減し、シームレスに近い映像を安価に提供することができる。

［液晶装置の全体構成］
次に、上述した本発明の液晶装置の全体構成について説明する。
図１１は液晶装置の概略構成図、図１２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図、図１３は液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図、図１４は駆動回路部を含むブロック図、図１５は駆動回路部内の走査ドライバの構成を示す回路図、図１６は図１５中の要部の詳細回路図、図１７は液晶装置の動作を説明するためのタイミングチャート、図１８は図１７中の要部を取りだして示すタイミングチャート、図１９は画面のイメージを示す図、図２０は画面の動きを説明するための図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

本実施の形態の液晶ライトバルブ１の構成は、図１１および図１２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上に、シール材５２が対向基板２０の縁に沿うように設けられており、その内側に並行して額縁としての遮光膜５３（周辺見切り）が設けられている。この遮光膜５３は、マトリクス状に配された画素の外側に設けられ、画像表示領域の外縁を規定する。シール材５２の外側の領域には、データドライバ（データ線駆動回路）２０１および外部回路接続端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査ドライバ（走査線駆動回路）１０４がこの一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査ドライバ１０４間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が設けられている。そして、図１２に示すように、図１１に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０がシール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されており、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間にＴＮ液晶等からなる液晶層５０が封入されている。また、図１１に示すシール材５２に設けられた開口部５２ａは液晶注入口であり、封止材２５によって封止されている。

図１３において、本実施の形態における液晶ライトバルブ１の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には夫々、画素電極９と当該画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソース領域に電気的に接続されている。本実施の形態の液晶ライトバルブ１は、ｎ本のデータ線６ａと２ｍ本の走査線３ａとを有している（ｎ，ｍはともに自然数）。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。

また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで各走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇ２ｍを後述するように飛び越しつつ印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板２０に形成された共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が設けられている。

本実施の形態の液晶ライトバルブ１の駆動回路部６０は、上述のデータドライバ２０１、走査ドライバ１０４の他、図１４に示すように、コントローラ６１、第１フレームメモリ６２、第２フレームメモリ６３の２画面分のフレームメモリ、ＤＡコンバータ６４などから構成されている。第１フレームメモリ６２、第２フレームメモリ６３のうちの一方は外部から入力された１フレーム分の映像を一時的に蓄えるためのもの、また他方は表示用に用いられ、１フレーム毎に役割が入れ替わるものである。コントローラ６１は、垂直同期信号Ｖsync、水平同期信号Ｈsync、ドットクロック信号dotclk、および画像信号DATAが入力され、第１フレームメモリ６２、第２フレームメモリ６３の制御、および書き込む走査線３ａに対応したデータのフレームメモリからの読み出しを行なう。ＤＡコンバータ６４は、フレームメモリから読み出されたデータをＤＡ変換してデータドライバ２０１に供給するものである。

走査ドライバ１０４の構成は、図１５に示すように、コントローラ６１からゲート出力パルスＤＹ、クロック信号ＣＬＹ、反転クロック信号ＣＬＹ’がそれぞれ入力されるシフトレジスタ６６と、シフトレジスタ６６からの出力が入力される２ｍ個のＡＮＤ回路６７を有している。２ｍ本の走査線３ａが画面中央部のｍ本目とｍ＋１本目を境として２つのブロックに分かれており、シフトレジスタ６６からの各出力に２つのイネーブル信号のいずれかが接続されている。すなわち、走査線Ｇ１〜Ｇｍに対応するＡＮＤ回路６７にはシフトレジスタ６６からの出力とイネーブル信号ＥＮＢ１が入力され、走査線Ｇｍ＋１〜Ｇ２ｍに対応するＡＮＤ回路６７にはシフトレジスタ６６からの出力とイネーブル信号ＥＮＢ２が入力される構成となっている。画面中央部において、シフトレジスタ６６の内部構成を含めて示したのが図１６である。

（液晶ライトバルブの動作）
上記構成の駆動回路部６０の動作を図１７、図１８を用いて説明する。
駆動回路部６０においては、図１７に示すように、１垂直期間中にゲート出力パルスＤＹが２回出力される。ゲート出力パルスＤＹは、１水平期間毎に１パルスが立ち上がるクロック信号ＣＬＹによって走査ドライバ１０４のシフトレジスタ６６中をシフトしていく。ここで、図１８（図１７の符号Ａの個所を拡大したもの）に示すように、ゲート出力パルスＤＹが画面中央部の異なるイネーブル信号によって制御される領域（具体的にはＧｍ＋１本目の走査線）に差し掛かったとき、イネーブル信号ＥＮＢ１とイネーブル信号ＥＮＢ２の位相が逆転する。以上の動作によって、ゲートパルスは走査線ｍ本分離れた画面上の２個所に交互に出力される。すなわち、所定の走査線からｍ本離れた走査線に飛び越しては前記所定の走査線の次段の走査線に戻り、その走査線からｍ本離れた走査線に飛び越してはまたその次段の走査線に戻るというように（つまり、走査線Ｇ_１、走査線Ｇ_ｍ＋１、走査線Ｇ_２、走査線Ｇ_ｍ＋２、Ｇ_３、…という順序で）順次出力される。

一方、データドライバ２０１からの出力であるデータ信号Ｖｄは、コモン電位ＬＣＣＯＭを中心として１水平期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する。したがって、データ信号Ｖｄ側が１水平期間毎に極性反転しつつ、ゲートパルス側は上記の順番で走査線ｍ本分離れた画面の２個所に交互に出力されることになる。その結果、画面上は、図１９に示すように、ある１水平期間に着目すると、例えば走査線Ｇ_１〜Ｇ_ｍに対応するドットは正極性電位のデータが書き込まれる領域（以下、単に正極性領域という）となり、走査線Ｇ_ｍ＋１〜Ｇ_２ｍに対応するドットは負極性電位のデータが書き込まれる領域（以下、単に負極性領域という）となるというように、画面内があたかも異なる極性のデータが書き込まれた正極性領域と負極性領域の２つの領域に分割されたような状態となる。

図１９は任意の１水平期間の瞬間を見た画面のイメージを示しており、図２０は時間の流れを追って画面上の極性の変化の状態を示すものである。図２０の横軸を時間（単位：１水平期間）とすると、例えば第１水平期間では走査線Ｇ_２ｍに対応するドットに負電位が書き込まれ、次の第２水平期間では第１水平期間で負電位が書き込まれていた走査線Ｇ_ｍ＋１に対応するドットに正電位が書き込まれ、次の第３水平期間では第１、第２水平期間で正電位が書き込まれていた走査線Ｇ_１に対応するドットに負電位が書き込まれ、この書き込み動作が以降繰り返される。したがって、正極性領域と負極性領域はそれぞれ２水平期間毎に１ドットずつ移動していき、１垂直期間で画面の半分を移動する。つまり、１垂直期間で正極性領域と負極性領域とが完全に反転する。なお、１垂直期間における走査線の走査を１００Ｈｚ以上の周波数で行なうようにする。

本実施の形態の液晶ライトバルブにおいては、このように画面の半分の広さを持った正極性領域と負極性領域とが１垂直期間で反転することになり、領域毎には面反転駆動が行われる。１垂直期間において、任意の１ドットと隣接する１ドットとの間は２／２ｍの時間だけは逆極性電位となるが、残りの大部分の時間（２ｍ−２）／２ｍは同極性電位となっているので、ディスクリネーションはほとんど発生しない。一方、データ線６ａ側は図１８に信号波形を示したように、信号極性については従来のライン反転駆動と同様の動作を行っているので、従来の面反転方式で駆動したときのように画面の上側の画素と下側の画素で画素電極−データ線間の時間的な電位の関係に大きな差異が生じることがなく、クロストークを抑制しつつ、画面の場所による表示の不均一を回避することができる。また、従来の技術と異なり、１水平期間の大部分を画素への書き込みに費やすので、書き込みが不充分になる等の問題が生じることもない。
また本実施の形態の場合、走査周波数を１００Ｈｚ以上の周波数としているので、フリッカを確実に抑制することができる。

［電子機器］
次に、上述の液晶装置をライトバルブとして備えた電子機器の一例たるプロジェクタについて説明する。
図２１は上記実施の形態の液晶ライトバルブを３個用いた、いわゆる３板式のカラー液晶プロジェクタの一例を示す概略構成図である。図中、符号１１００は光源、１１０８はダイクロイックミラー、１１０６は反射ミラー、１１２２，１１２３，１１２４はリレーレンズ、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは液晶ライトバルブ、１１１２はクロスダイクロイックプリズム、１１１４は投射レンズ系を示す。

光源１１００は、メタルハライド等のランプ１１０２とランプ１１０２の光を反射するリフレクタ１１０１とから構成されている。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー１１０８は、光源１１００からの白色光のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー１１０６で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ１００Ｒに入射される。

一方、ダイクロイックミラー１１０８で反射された色光のうち、緑色光は、緑色光反射のダイクロイックミラー１１０８によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ１００Ｇに入射される。一方、青色光は、第２のダイクロイックミラー１１０８も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３、出射レンズ１１２４を含むリレーレンズ系からなる導光手段１１２１が設けられ、これを介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１００Ｂに入射される。

各ライトバルブ１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにより変調された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム１１１２に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系１１１４によってスクリーン１１２０上に投射され、画像が拡大されて表示される。

上記構成のプロジェクタにおいては、上記実施の形態の液晶ライトバルブを用いたことにより、画素間のコントラスト低下を抑制し、格子状の遮光膜の影による画質劣化を軽減したシームレスな高画質映像を提供することができる。

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。例えば上記の実施の形態では画面上を異なる極性電位を書き込む２つの領域あるいは４つの領域に分割した例を示したが、分割数はこれに限るものではなく、さらに分割数を多くしても良い。ただし、分割数を多くすればする程、隣接する走査線に逆極性電位が印加された状態となる時間が長くなる。その場合でも、時間にして少なくとも１垂直期間の５０％以上の割合で同極性電位が印加された状態とすることが望ましい。また、各領域内での走査の順序については上記実施の形態に限らず、適宜変更が可能である。

第１実施形態の液晶装置に設けられた複数の画素群の平面図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。凹部上に設けられた半導体層を示す部分拡大斜視図である。溝及び凹部が形成された基板の上面を示す部分拡大斜視図である。上下遮光膜及び基板の凹部を２次元的に示す図式的な擬似断面図である。第２実施形態の液晶装置の断面図である。第３実施形態の液晶装置の断面図である。第４実施形態の液晶装置の断面図である。第５実施形態の液晶装置の断面図である。同液晶装置に設けられた遮光膜の平面図である。本発明の液晶装置の概略構成を示す平面図である。図１１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。マトリクス状に形成された複数の画素の等価回路図である。同液晶装置の駆動回路部を含むブロック図である。同駆動回路部内の走査ドライバの構成を示す回路図である。図１５中の要部の詳細回路図である。同液晶装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１７中の要部を取りだして示すタイミングチャートである。同液晶装置の画面のイメージを示す図である。同画面の動きを説明するための図である。本発明の液晶装置を用いたプロジェクタの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…液晶装置、３ａ…走査線、６ａ…データ線（第２遮光膜）、９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、１０ｃｖ…溝（第１溝）、１１ａ…下側遮光膜（第１遮光膜）、２０…対向基板（第２基板）、２３…対向基板側遮光膜、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、５０…液晶層、６０…駆動回路部、６１…コントローラ、９０…放熱層、１０４…走査ドライバ、１１１…マイクロレンズ（集光手段）、１２１…プリズム素子（集光手段）、２０１…データドライバ、３００…容量線（第２遮光膜）、４０１…凹部（第２溝）、１１００…プロジェクタ

Claims

互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、
前記データ線と前記走査線との交差に対応して設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
前記画素電極に対応して構成される画素と、
複数の前記画素により構成される画像表示領域と、
少なくとも前記スイッチング素子を備える第１基板と、
前記第１基板に対向して設けられた第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された液晶と、を有する液晶装置であって、
前記第１基板側から入射された光を前記液晶により変調する構成とされ、
前記第１基板において少なくとも前記スイッチング素子の光入射側には遮光膜が設けられ、
前記第２基板の少なくとも前記画像表示領域に対応する部分は、前記液晶に入射された光を透過する透明層のみから構成されていることを特徴とする液晶装置。
互いに交差する複数のデータ線及び複数の走査線と、
前記データ線と前記走査線の交差に対応して設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
前記画素電極に対応して構成される画素と、
少なくとも前記スイッチング素子を備える第１基板と、
前記第１基板に対向して設けられた第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された液晶と、を有し、
前記第１基板側から入射された光を前記液晶により変調する構成とされ、
前記第１基板の前記スイッチング素子の光入射側、及び前記第２基板の前記スイッチング素子に対向する位置には、それぞれ遮光膜が設けられ、
前記第２基板の遮光膜の開口率は前記第１基板の遮光膜の開口率よりも大きいことを特徴とする液晶装置。
前記第１基板の遮光膜は、前記スイッチング素子の光入射側に設けられた第１遮光膜と、前記スイッチング素子の光入射側とは反対側に設けられた第２遮光膜とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶装置。
前記第１基板には、前記スイッチング素子が配置される領域に設けられた第１溝と、前記第１溝内における前記スイッチング素子に対向する領域に設けられた第２溝と、が設けられており、前記第１遮光膜は前記第２溝内に設けられていることを特徴とする請求項３記載の液晶装置。
前記第１遮光膜と前記スイッチング素子との間には放熱層が設けられていることを特徴とする請求項４記載の液晶装置。
前記第１基板の光入射側には、前記第１基板側から入射された光を前記第１遮光膜の開口領域に集光させる集光手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の液晶装置。
単位期間毎に正極性電位と負極性電位とに極性が反転する画像信号を前記複数のデータ線の各々に供給するとともに、１水平期間毎に、各々が異なるタイミングで立ち上がる複数のパルス信号を前記複数の走査線の一部を飛び越しつつ前記複数の走査線の各々に供給する駆動回路部を有し、
任意の１水平期間において、前記画像信号のうちの正極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するとともに、負極性電位の印加期間に対応するタイミングで立ち上がるパルス信号が供給される複数の走査線が互いに隣接するように、前記駆動回路部により駆動が行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の液晶装置。
請求項１〜７のいずれかの項に記載の液晶装置を空間光変調装置として備えたことを特徴とするプロジェクタ。