JP2008122648A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い光利用効率を実現するとともに、光リークに起因する不具合が防止された、
電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】一対の基板１０，２０間に電気光学層５０が挟持され、複数の画素領域を備
えてなる電気光学装置である。一対の基板１０，２０の、光入射側基板１０における光入
射面の反対側に溝状に設けられ、入射光を画素領域内に反射させるプリズム部４５を有し
、プリズム部４５を構成する溝４４内に、少なくともスイッチング素子３０の半導体層１
ａが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器に関するものである
。

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などの電気光学装置では、ＴＦ
Ｔ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）アクティブマトリクス駆動方式と呼ば
れる駆動方式が採用されている。ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置は、基
板上にマトリクス状に配置された複数の画素領域が設けられており、各画素領域に対応し
た画素電極にはＴＦＴ素子（スイッチング素子）が電気的に接続された構成になっている
。このＴＦＴ素子は液晶装置の画素間領域に設けられており、同じく画素間領域に設けら
れた信号線と走査線と介して電気信号が供給される構成になっている。

画素領域から射出される光の光量はできるだけ多く、明るい光であることが望まれてお
り、したがって高い光利用効率を実現することが求められている。例えば特許文献１に開
示された技術では、対向基板側にプリズム素子を形成し、該プリズム素子によって画素領
域に光を集光させることで、光利用効率を高めている。
特開２００６−２１５４２７号公報

ライトバルブとして利用される液晶装置は、光源からの強い光がＴＦＴ素子の半導体層
の例えばチャネル領域に入射すると、光励起によりキャリアが発生し電荷がリークするこ
とで、フリッカーなどの表示ムラが生じ、表示品質が低下するおそれがある。しかしなが
ら、上記特許文献１に開示された技術では、上記光励起に起因する不具合を十分に防止す
ることが難しかった。

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、高い光利用効率を実現すると
ともに、光リークに起因する不具合が防止された、電気光学装置、電気光学装置の製造方
法、及び電子機器を提供することを目的としている。

本発明の電気光学装置は、一対の基板間に電気光学物質により構成される電気光学層が
挟持され、複数の画素領域を備えてなる電気光学装置であって、前記一対の基板の、光入
射側基板における光入射面の反対側に溝状に設けられ、入射光を前記画素領域内に反射さ
せるプリズム部を有し、前記プリズム部を構成する前記溝内に、少なくともスイッチング
素子の半導体層が設けられていることを特徴とする。

本発明の電気光学装置によれば、光入射面の反対面に設けられた溝内に少なくともスイ
ッチング素子の半導体層が設けられているので、半導体層に入射光が入り込むことがなく
、これによって光励起に起因するリーク電流の発生や、フリッカーを防止することができ
る。また、入射光を反射させるプリズム部を備えているので、画素領域の外側に入射する
光を画素領域内に集光させることとなり、光の利用効率を向上させることができる。した
がって、高い光利用効率を実現するとともに、光リークに起因する不具合が防止された、
高信頼性のものとなる。なお、上述した発明において電気光学物質とは、電気的なエネル
ギーによって光学特性が変化する物質の意味であり、例えば、印加電圧に応じて透過率が
変化する液晶が該当する。

また、上記電気光学装置の製造方法においては、前記プリズム部は、平面視した状態に
て前記各画素領域を区画する位置に重なるように形成されるのが好ましい。
この構成によれば、プリズム部によって反射された光を各画素領域内に集光させること
ができるので、光利用効率がより向上したものとなる。

また、上記電気光学装置においては、前記半導体層に接続された配線層を備え、該配線
層は平面視した状態で前記半導体層の少なくとも一部を覆うのが好ましい。
この構成によれば、例えば反射光等の外光が光出射面側から入り込んだ場合でも、前記
配線層が半導体層の少なくとも一部を覆った状態となり、この配線層が遮光膜として機能
するようになる。よって、反射光等の外光が半導体層に入り込むことが抑制され、反射光
等による光リークが防止されたものとなる。

本発明の電気光学装置の製造方法は、一対の基板間に電気光学物質により構成される電
気光学層が挟持され、複数の画素領域を備えてなる電気光学装置の製造方法であって、基
板の一方の面側に溝を形成する工程と、前記溝の内壁面に反射膜を設けるとともに、他方
の面側から入射した光を前記画素領域に反射させるプリズム部を形成する工程と、前記プ
リズム部を構成する前記溝内に、少なくともスイッチング素子の半導体層を設け、光入射
側基板を形成する工程と、前記電気光学層が挟持された状態に、前記光入射側基板と対向
基板とを貼り合わせる工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の電気光学装置の製造方法によれば、光入射側基板における光入射面の反対側に
形成した溝内に少なくともスイッチング素子の半導体層が設けられるので、光出射側基板
中に入射した光が半導体層中に入り込むことが防止され、これによって光励起に起因する
リーク電流の発生や、フリッカーを防止することができる。また、プリズム部を形成して
いるので、画素領域の外側に入射する光が画素領域内に集光させることができ、光の利用
効率が向上する。したがって、高い光利用効率を実現するとともに、光リークに起因する
不具合が防止された、信頼性の高いものを提供することができる。また、上記構成によっ
て、スイッチング素子が遮光されるため、対向基板側の遮光層を不要でき、対向基板を安
価なものとすることができ、これによって液晶装置の低コスト化が図られる。

また、上記電気光学装置の製造方法においては、前記各画素領域を区画するように前記
溝を形成するのが好ましい。
この構成によれば、プリズム部によって反射された光を各画素領域内に効率的に集光さ
せることができ、光利用効率をより向上させたものを提供することができる。

本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。

本発明の電子機器によれば、高い光利用効率を実現するとともに、光リークに起因する
不具合が防止された電気光学装置を備えているので、電子機器自体も表示品位が高く信頼
性の高いものとなる。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実
施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではない。また
、以下の説明に用いる各図面では、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、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。

（電気光学装置）
まず、本発明の電気光学装置の一実施形態として、薄膜トランジスタ（Thin Film Tran
sistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を画素スイッチング素子として用いたＴＦＴアクティ
ブマトリクス方式の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、投射型表示装置の
光変調手段（液晶ライトバルブ）として用いられるものである。

（液晶装置）
図１は、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、同液晶装置
の平面構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う断面構成図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレ
イ基板（アクティブマトリクス基板）１０と、対向基板２０とが平面視略矩形枠状のシー
ル材２５を介して貼り合わされ、このシール材２５に囲まれた領域内に液晶層５０が封入
された構成になっている。液晶層５０としては、例えば正の誘電率異方性を有する液晶材
料が用いられている。シール材２５の一部（図中下辺側）に液晶注入口３５が形成されて
おり、当該液晶注入口３５を塞ぐように封止材３４が形成されている。シール材２５内周
側に沿って平面視矩形枠状の周辺見切り３３が形成され、この周辺見切りの内側の領域が
画素表示領域１１となっている。

画素表示領域１１内には、画素領域１２がマトリクス状に設けられている。当該画素領
域１２は、画素表示領域１１の最小表示単位となる１画素を構成している。シール材２５
の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ
基板１０の１辺（図示下辺）に沿って形成されており、この１辺に隣接する２辺に沿って
それぞれ走査線駆動回路１０４が形成されて周辺回路を構成している。

ＴＦＴアレイ基板１０の残る１辺（図示上辺）には、画素表示領域１１の両側の走査線
駆動回路１０４間を接続する複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０の
各角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の電気的導通をとるため
の基板間導通材１０６が配設されている。本実施形態の液晶装置１００は、透過型の液晶
装置として構成され、ＴＦＴアレイ基板１０側に配置された光源（図示略）からの光を変
調し、対向基板２０側から画像光として射出するようになっている。

図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側（液晶層側）には、複数の画
素電極９が配列形成されており、これら画素電極９を覆うように配向膜１６が形成されて
いる。なお、ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英（光屈折率１．４６）やガラス（光屈
折率１．５）などの光透過可能な材料からなる矩形の基板である。対向基板２０の内面側
には、周辺見切り３３が形成され、その上に平面ベタ状の共通電極２１が形成されている
。そして、共通電極２１を覆うように配向膜２２が形成されている。更に、ＴＦＴアレイ
基板１０の外面側（液晶層とは反対側）には、偏光子１７が貼り付けられている。

図２は、上記の液晶装置１００の等価回路図である。
同図に示すように、液晶装置の画素表示領域１１には、複数の画素領域１２がマトリク
ス状に配置されており、これら画素領域１２には、それぞれ画素電極９が配置されている
。また、その画素電極９の側方にはＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、該画素
電極９への通電制御を行うスイッチング素子である。このＴＦＴ３０のソース側にはデー
タ線６が接続されている。各データ線６には、例えばデータ線駆動素子から画像信号Ｓ１
、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。

ＴＦＴ３０のゲート側には走査線３ａが接続されている。走査線３には、例えば走査線
駆動素子から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。また、ＴＦＴ３０のドレイン側には画素電極９が接続されている。

走査線３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ＴＦＴ３０が一定期間だけオンにされると、データ線６から供給された画像信号Ｓ１、
Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極９を介して画素領域１２に所定のタイミングで書き込まれる
ようになっている。

画素領域１２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
９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９と容量線
３００との間に蓄積容量７０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、液晶に入射した光源光が変調されて、画像光が生成されるようにな
っている。

次に、本実施形態における液晶装置のうち、ＴＦＴアレイ基板側の画素部における構成
について、図３、図４、図５を参照して説明する。図３は、データ線、走査線、画素電極
などが形成されたＴＦＴアレイ基板１０の平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ´
矢視による断面に沿った液晶装置の構成を示す図である。図５は、ＴＦＴアレイ基板に設
けられたプリズム部の構成を示す図であり、図６は、プリズム部の作用を説明する図であ
る。なお、図５．６においては、図示を簡略化するため、ＴＦＴ３０の図示を省略してい
る。

図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の画素領域１２には、複数の画素電極９が設
けられている。画素電極９は矩形状からなり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの
透明な導電材料によって形成されている。また、画素領域１２は、データ線６ａ及び走査
線３ａで区画され、この領域を透過する光が各画素をなすようになっている。

また、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
部分を含み、この本線部分からＴＦＴ３０に重なる個所が、図３中上下に突出している。
そして、図３中、縦方向に夫々延びるデータ線６ａと横方向に夫々延びる容量線３００と
が交差する領域に、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０が配置されている。すな
わち、ＴＦＴ３０は、対向基板２０側から見て、データ線６ａと容量線３００とにより二
重に覆われたものとなっている。この構成により、例えば対向基板２０の外部から反射光
等の外光が入り込んだ場合でも、前記データ線６ａ及び容量線３００が半導体層１ａを覆
った状態となり、データ線６ａ及び容量線３００が遮光膜として機能するようになる。よ
って、反射光等の外光の半導体層１ａへの入り込みによるリークを防止することができる
。
プリズム部４５を構成する溝４４の幅は、容量線３００およびデータ線６ａの幅よりも
大きく形成され、容量線３００およびデータ線６ａよりも一回り大きく形成されている。

図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａと、基板本体１０Ａの液
晶層５０側の表面に形成された画素電極９と該画素電極９を駆動するＴＦＴ（スイッチン
グ素子）３０及び配向膜１６とを備えている。なお、本実施形態に係る液晶装置１００で
は、ＴＦＴアレイ基板１０が光入射側基板となる。

基板本体１０Ａは、例えばガラスなどの透光性材料によって構成されている。また、基
板本体１０Ａのうち液晶層５０側の面、すなわち光入射面の反対面には、溝状に設けられ
、詳細は後述するように入射光を前記画素領域１２内に反射させるプリズム部４５が形成
されている。なお、基板本体１０Ａとしては、上述したガラスに限らず、石英やホウ珪酸
ガラス、ソーダライムガラス（青板ガラス）、クラウンガラス（白板ガラス）など、他の
透光性材料を用いてもよい。

プリズム部４５は、溝４４の内壁面４４ａに光反射性を有するＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金
属膜（反射膜）４６が形成されている（図３参照）。また、プリズム部４５は、基板本体
１０Ａのうち平面視した状態で前記画素領域１２を区画する位置に重なるように形成され
、したがって前記溝４４は前記各画素領域１２を区画するように形成されている。

前記プリズム部４５を構成する溝４４は、図５に示すように断面がほぼ二等辺三角形状
となっている。具体的には、プリズム部４５は、アスペクト比が１５以上かつ２５０以下
となるように構成されているのが好ましく、例えば三角形状の底辺の長さＷ１が０．８マ
イクロメートル、光軸方向への長さＨが１２マイクロメートルの、アスペクト比１５とな
っている。なお、プリズム部４５の形状は、上記に限定されず、例えば三角形状の底辺の
長さＷ１を０．８マイクロメートル、光軸方向への長さＨを２００マイクロメートル、ア
スペクト比２５０であってもよい。このように、アスペクト比が１５以上２５０以下のプ
リズム部４５を用いると、光線角度が小さくなるように入射光を偏光することが可能とな
る。これにより、高いコントラストで、かつ入射光を効率的に使用することが可能となる
。
プリズム部４５は、基板本体１０Ａの内部に入射する光を上記画素領域１２に反射させ
、光利用効率を向上させる集光手段として機能する。

次に、図６を参照してプリズム部４５の作用について説明する。上記構成を備えた液晶
装置１００において、光源からの光が入射すると、ＴＦＴアレイ基板１０は、以下のよう
にして光を画素領域１２に向けて導く作用を奏する。なお、図５において、光線は屈折率
差のある界面で反射または屈折するが、説明を簡略化するために屈折率差が微小な界面で
は光線を直進させて光路を示している。

まず、プリズム部４５を経由することなくプリズム部４５の開口、すなわち画素領域１
２へ直接入射する光線Ｌ１について説明する。空気中を進行してきた光線Ｌ１は、ＴＦＴ
アレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａへ入射面（図示上面）から入射する。そして、
光線Ｌ１は、基板本体１０Ａを透過して開口（画素領域１２）に入射し、画素領域１２か
ら画素電極９、液晶層５０及び対向基板２０を透過して射出される。この光線Ｌ１の射出
角度θ_Ｏ１が、投射光学系１１８を構成する投影レンズの開口率で定まる最大角度θ_ｍよ
りも小さくなるように設定されており、これによって後述するプロジェクタにおいて、光
線Ｌ１が投射光学系１１８を介してスクリーンへ投射されるようになる。なお、光線Ｌ１
は、光路を大きく変換されることなく液晶装置から射出されるので、ほぼ平行光として投
射光学系１１８に入射してスクリーンへ投射される。

次に、プリズム部４５を経由して、画素領域１２に入射する光線Ｌ２について説明する
。基板本体１０Ａに入射した光線Ｌ２は、基板本体１０Ａ中を進行してプリズム部４５に
入射する。ここで、プリズム部４５は、基板本体１０Ａに形成された溝４４の内壁面４４
ａに、Ａｌからなる反射膜４６が設けられている。よって、光線Ｌ２はプリズム部４５の
表面で反射され、プリズム部４５の開口、すなわち画素領域１２に向けて偏向される。そ
して、画素領域１２へ入射した光線Ｌ２は、上述と同様に、画素電極９、液晶層５０及び
対向基板２０を透過して射出される。この光線Ｌ２の射出角度θ_ｏ２が、前記角度θ_ｍよ
りも小さくなるように設定されており、これによって光線Ｌ２は投射光学系１８を介して
スクリーン１１１へ投射されるようになる。この光線Ｌ２についても、光線Ｌ２の射出角
度はその入射角度と比較して著しく異なることはなく、ほぼ平行光として投射光学系１１
８に入射するので、そのほとんどがスクリーン１１１へ投射されるようになっている。

図４に戻り、プリズム部４５を構成する溝４４内には、前記画素電極９を駆動するＴＦ
Ｔ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、溝４４内に設けられた酸化シリコンからなる下
地絶縁層１３上に設けられている。前記画素領域１２を区画する走査線３ａも前記溝４４
内に設けられている。そして、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａのうち、図３中の右上
がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するように前記走査線３ａが配置され
ており、走査線３ａはそのままＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。

本実施形態ではＴＦＴ３０はＬＤＤ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２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび
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ならびに高濃度ドレイン
領域１ｅを備えている。

本実施の形態では、蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅと画素電極
９とに電気的に接続された画素電位側容量電極としての中継導電膜７１ａ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
より形成されている。中継導電膜７１ａは、導電性のポリシリコン膜などからなり、画素
電極９とＴＦＴ３０との導通を中継する機能を果たす。

また、容量線３００は多層膜からなり、それ自体が遮光膜として機能するものである。
容量線３００は、例えば、膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の導電性のポリシリコン膜や非
晶質シリコン膜、単結晶シリコン膜等から構成される。容量線３００の上層膜は、ＴＦＴ
３０の上側において入射光からＴＦＴ３０を遮光する遮光層としての機能を有する、例え
ば膜厚１５０ｎｍ程度の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、ポリシリサイドや、これらを積層
したもの、あるいは、Ａｌ等の高融点金属でない金属などから構成されるのが好ましい。

また、中継導電膜７１ａと容量線３００との間には、誘電体膜７５が配置されている。
誘電体膜７５は、例えば、膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄い酸化シリコン膜や、窒化
シリコン膜、窒化酸化膜、あるいはそれらの積層膜から構成される。なお、誘電体膜７５
は、蓄積容量７０を増大させる観点から、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて薄い
程良い。

また、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。さらに、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３
００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。

データ線６ａはコンタクトホール８１を介して中継接続用の中継導電膜７１ｂに接続さ
れており、中継導電膜７１ｂはコンタクトホール８２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。また、画素電
極９は、中継導電膜７１ａを中継することにより、コンタクトホール８３およびコンタク
トホール８を介して半導体層１ａのうちの高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されて
いる。なお、中継導電膜７１ｂは、中継導電膜７１ａと同一膜から同時形成される。

また、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８２および
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上には中継導電膜７１ａ、７１ｂならびに容
量線３００が形成されており、これらの上には、中継導電膜７１ａおよび７１ｂへ夫々通
じるコンタクトホール８１およびコンタクトホール８が各々開孔された第２層間絶縁膜４
２が形成されている。

本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴ３０が形成された下地絶縁層１３から上記第２
層間絶縁膜４２までの積層構造が溝４４内に設けられており、前記基板本体１０Ａの上面
と、前記第２層間絶縁膜４２との上面は一致している。

そして、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、
中継導電膜７１ａへ通じるコンタクトホール８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。そして、画素電極９を覆って、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。配向膜１６は、例えば、ポリイミド膜などの有機膜からなる。ま
た、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０と反対側には、偏光子１７が形
成されている。

そして、ＴＦＴアレイ基板１０に対向基板２０が対向配置されている。対向基板２０に
は、基板本体２０Ａ上の全面にわたって共通電極２１が設けられ、共通電極２１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。共通電極
２１も画素電極９と同様、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。また、対向基板２０の基板本体２０Ａの液晶層
５０と反対側には、偏光子２４が形成されている。

また、対向配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、シール材２５
により囲まれた空間に液晶が封入され、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、２２により所定の配向状態をと
る。また、液晶層５０は、例えば一種または数種類のネマティック液晶を混合した液晶か
らなる。液晶層５０の液晶モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モードのほか、Ｖ
ＡＮ（Vertical Aligned Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、
ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、ＯＣＢ（Optical Compensat
ed Bend）モード等を採用することができる。

本実施形態に係る液晶装置１００によれば、ＴＦＴアレイ基板１０における光入射面の
反対面（液晶層５０側）に設けられた溝４４内にＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａが設
けられているので、半導体層１ａに光源からの光が入り込むことがなく、光励起に起因す
るリーク電流の発生や、フリッカーを防止することができる。また、プリズム部４５を備
えたことで、画素領域１２の外側に入射する光を画素領域１２に反射させ、集光すること
ができ、光の利用効率が向上する。したがって、高い光利用効率を実現するとともに、光
リークに起因する不具合が防止された、信頼性の高い液晶装置となる。

（電気光学装置の製造方法）
次に、本発明の電気光学装置の製造方法の一実施形態として、上記液晶装置１００を製
造する工程について図７，８を参照して説明する。図７,８は、図３のＡ−Ａ´線矢視に
よる側断面図に対応するもので、すなわち図４に対応する断面工程図である。

なお、上記液晶装置１００は、プリズム部４５が形成されたＴＦＴアレイ基板１０を形
成する工程に特徴を有しており、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０との貼り合わせ
工程等については従来の液晶装置の製造工程と同様である。したがって、以下の説明では
、ＴＦＴアレイ基板１０を形成する工程について詳細に説明し、それ以外の工程の説明に
ついては、その説明を簡略化するものとする。

まず、ガラスなどの透光性材料からなる基板本体１０Ａを用意し、該基板本体１０Ａに
おける一方面に平面視略格子状の溝４４を形成する。この溝４４は上記プリズム部４５を
構成するためのものであり、内部にＴＦＴ３０が設けられる。具体的には、図７（ａ）に
示すように、マスクＭを介したドライエッチング処理により開口部内に露出している基板
本体１０Ａを部分的に除去し、断面形状が略二等辺三角形状（図５，６参照）をなし、液
晶装置１００における各画素領域１２を区画する溝４４を形成する。

上記ドライエッチング処理では、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductive Coupled Plasma-R
eactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法などのドライエ
ッチング法を用いてマスクＭの形状を基板本体１０Ａに転写することで溝４４を形成する
。このとき使用するエッチャントガスとしては、ガラスを化学的にエッチングするＣ_４Ｆ
_８（オクタフルオロシクロブテン）やＣＨＦ_３（トリフルオルメタン）などのフッ化物系
ガスが挙げられる。

次に、図７（ｂ）に示すように、溝４４の内壁面４４ａに金属薄膜としてＡｌを成膜す
ることで反射膜４６を設ける。反射膜４６を形成する方法としては、スパッタ法や蒸着法
が用いられる。なお、前記反射膜４６は溝４４の内壁面４４ａにのみ、すなわち画素領域
１２を除いて形成するのが好ましい。そこで、反射膜成膜時に画素領域１２をマスク等で
保護したり、画素領域１２に成膜された反射膜４６のみをエッチングなどにより除去すれ
ばよい。このように溝４４の内壁面４４ａに反射膜４６を設けることで、基板内に入射し
た光を反射させ、画素領域１２内に集光させるプリズム部４５が形成される。

次に、図７（ｃ）に示すように、酸化シリコンからなる下地絶縁層１３を形成する。そ
して、前記下地絶縁層１３上に非晶質シリコンからなる半導体膜を例えばプラズマＣＶＤ
法等により成膜し、該半導体膜をパターニングすることで半導体層１ａを形成する。

次に、図７（ｄ）に示すように、約８５０〜１３００℃の温度、好ましくは約１０００
℃の温度で所定時間熱酸化することにより、熱酸化シリコン膜を形成し、ＴＦＴ３０のゲ
ート絶縁膜２と共に容量形成用のゲート絶縁膜２を形成する。なお、前記ゲート絶縁膜２
は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により形成してもよい。

次に、図８（ａ）に示すように、レジストマスクを用いたフォトリソグラフィ工程、エ
ッチング工程等により、図３に示した所定パターン状の走査線３ａを形成する。そして、
半導体層１ａにＬＤＤ領域を形成するために、従来公知の方法と同様にイオンドープを行
い、半導体層１ａ中に、チャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領
域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、及び高濃度ドレイン領域１ｅを形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、ＴＦＴ３０、及び走査線３ａを覆うように、例えば、
常圧又は減圧ＣＶＤ法やＴＥＯＳガス等を用いて、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧな
どのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁膜４
１を形成し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）により上面を平坦化する。

次に、図８（ｃ）に示すように、中継接続用の中継導電膜７１ａ，ｂに対するコンタク
トホール８１、８３を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエ
ッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。そして、第１層間絶縁膜４１
の上に、スパッタ処理等により金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ工程、エッチング工
程等により中継導電膜７１ａ，７１ｂを形成する。そして、中継導電膜７１ａ，７１ｂを
覆うようにして、前記第１層間絶縁膜４１上に例えば、膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的
薄い酸化シリコン膜や、窒化シリコン膜、窒化酸化膜、あるいはそれらの積層膜からなる
誘電体膜７５を形成し、上面を平坦化する。

続いて、図８（ｄ）に示すように、前記誘電体膜７５を介して中継導電膜７１ａ上に対
向配置されるように、膜厚５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の導電性のポリシリコン膜や非晶質
シリコン膜、単結晶シリコン膜等からなる容量線３００を形成し、これにより蓄積容量７
０が形成される。そして、前記蓄積容量７０を覆って第２層間絶縁膜４２を形成した後、
該第２層間絶縁膜４２に前記中継導電膜７１ａを臨ませるコンタクトホール８１を形成し
、該コンタクトホール８１内に埋設するようにして、データ線６ａを所定のパターン（図
３参照）に形成する。なお、上記データ線６ａ及び容量線３００は平面視した状態でＴＦ
Ｔ３０の少なくとも一部を覆うようにして形成される。これにより、対向基板２０側から
反射光等の外光が入り込んだ場合でも、データ線６ａ及び容量線３００が遮光膜として機
能することで、反射光等の外光によるリークやフリッカーの発生を抑制することができる
。

そして、データ線６ａを覆って、第３層間絶縁膜４３を形成する。第３層間絶縁膜４３
の上面をＣＭＰによって平坦化した後、該第３層間絶縁膜４３及び前記第２層間絶縁膜４
２に前記中継導電膜７１ａを臨ませるコンタクトホール８を形成し、２００℃程度のスパ
ッタ処理等により、ＩＴＯ等の透明導電性膜を前記コンタクトホール８に埋設するととも
に、更にフォトリソグラフィ工程、エッチング工程等によって画素電極９を形成する。そ
して、画素電極９上にポリイミド膜などの有機膜からなり、所定方向にラビング処理され
た配向膜１６を形成する。
以上の工程により、ＴＦＴアレイ基板１０が形成される。

次に、基板本体２０Ａ上の全面にわたって共通電極２１及び配向膜２２が設けられてな
る対向基板２０を用意し、シール材２５により囲まれた領域に液晶層５０を保持した状態
で、従来の公知方法と同様にして、前記対向基板２０とＴＦＴアレイ基板１０とを貼り合
せる。以上の工程により、液晶装置１００を製造することができる。

本実施形態に係る液晶装置１００の製造方法によれば、高い光利用効率を実現するとと
もに、光リークに起因する不具合が防止された、信頼性の高いものを提供することができ
る。また、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたＴＦＴ３０が遮光されることで、対向基
板２０側の遮光層が不要となり、対向基板を安価なものとすることで液晶装置全体の低コ
スト化を図ることができる。

（電子機器）
次に、本発明の電子機器の一実施形態として、上記液晶装置１００をプロジェクタの液
晶ライトバルブに採用した例について図面を参照して説明する。

図９は、プロジェクタの概略構成図である。プロジェクタ１１０は、観察者側に設けら
れたスクリーン１１１に光を照射し、このスクリーン１１１で反射した光を観察する、い
わゆる投影型のプロジェクタである。そして、プロジェクタ１１０は、光源１１２と、ダ
イクロイックミラー１１３、１１４と、液晶ライトバルブ１１５〜１１７と、投射光学系
１１８と、クロスダイクロイックプリズム１１９と、リレー系１２０とを備えている。

光源１１２は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成
されている。ダイクロイックミラー１１３は、光源１１２からの赤色光を透過させると共
に緑色光及び青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１１４は
、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光及び青色光のうち青色光を透過させる
と共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１１３、
１１４は、光源１１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学
系を構成する。
ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源１１２との間には、インテグレータ１２１
及び偏光変換素子１２２が光源１１２から順に配置されている。インテグレータ１２１は
、光源１１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変
換素子１２２は、光源１１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏
光にする構成となっている。

液晶ライトバルブ１１５は、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３
で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置（電気光学装置）である
。液晶ライトバルブ１１５は、λ／２位相差板１１５ａ、第１偏光板１１５ｂ、液晶パネ
ル１１５ｃ及び第２偏光板１１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１５に入
射する赤色光は、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことか
ら、ｓ偏光のままである。
λ／２位相差板１１５ａは、液晶ライトバルブ１１５に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換
する光学素子である。また、第１偏光板１１５ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させ
る偏光板である。そして、液晶パネル１１５ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によっ
てｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、
第２偏光板１１５ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって
、液晶ライトバルブ１１５は、画像信号に応じて赤色光を変調し、変調した赤色光をクロ
スダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
なお、λ／２位相差板１１５ａ及び第１偏光板１１５ｂは、偏光を変換させない透光性
のガラス板１１５ｅに接した状態で配置されており、λ／２位相差板１１５ａ及び第１偏
光板１１５ｂが発熱によって歪むのを回避することができる。

液晶ライトバルブ１１６は、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイッ
クミラー１１４で反射した緑色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。
そして、液晶ライトバルブ１１６は、液晶ライトバルブ１１５と同様に、第１偏光板１１
６ｂ、液晶パネル１１６ｃ及び第２偏光板１１６ｄを備えている。液晶ライトバルブ１１
６に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１１３、１１４で反射されて入射するｓ偏
光である。第１偏光板１１６ｂは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。
また、液晶パネル１１６ｃは、ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調で
あれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１１６ｄ
は、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。したがって、液晶ライトバルブ
１１６は、画像信号に応じて緑色光を変調し、変調した緑色光をクロスダイクロイックプ
リズム１１９に向けて射出する構成となっている。

液晶ライトバルブ１１７は、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミ
ラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光を画像信号に応じて変調する透過
型の液晶装置である。そして、液晶ライトバルブ１１７は、液晶ライトバルブ１１５、１
１６と同様に、λ／２位相差板１１７ａ、第１偏光板１１７ｂ、液晶パネル１１７ｃ及び
第２偏光板１１７ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ１１７に入射する青色光は
、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリ
レー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、ｓ偏
光となっている。
λ／２位相差板１１７ａは、液晶ライトバルブ１１７に入射したｓ偏光をｐ偏光に変換
する光学素子である。また、第１偏光板１１７ｂは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させ
る偏光板である。そして、液晶パネル１１７ｃは、ｐ偏光を画像信号に応じた変調によっ
てｓ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、
第２偏光板１１７ｄは、ｐ偏光を遮断してｓ偏光を透過させる偏光板である。したがって
、液晶ライトバルブ１１７は、画像信号に応じて青色光を変調し、変調した青色光をクロ
スダイクロイックプリズム１１９に向けて射出する構成となっている。
なお、λ／２位相差板１１７ａ及び第１偏光板１１７ｂは、ガラス板１１７ｅに接した
状態で配置されている。

リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂ
とを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光
損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイッ
クミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２
４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、
ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光をリレ
ーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは
、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光を液晶ライトバルブ１１７に向けて反射する
ように配置されている。

クロスダイクロイックプリズム１１９は、２つのダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂ
をＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜１１９ａは青色光を反射
して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１１９ｂは赤色光を反射して緑色光を
透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム１１９は、液晶ライトバ
ルブ１１５〜１１７のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光
学系１１８に向けて射出するように構成されている。
なお、液晶ライトバルブ１１５、１１７からクロスダイクロイックプリズム１１９に入
射する光はｓ偏光であり、液晶ライトバルブ１１６からクロスダイクロイックプリズム１
１９に入射する光はｐ偏光である。このようにクロスダイクロイックプリズム１１９に入
射する光を異なる種類の偏光としていることで、クロスダイクロイックプリズム１１９に
おいて各液晶ライトバルブ１１５〜１１７から入射する光を有効に合成できる。ここで、
一般に、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れている。このた
め、ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂで反射される赤色光及び青色光をｓ偏光とし、
ダイクロイック膜１１９ａ、１１９ｂを透過する緑色光をｐ偏光としている。投射光学系
１１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１１９で
合成された光をスクリーン１１１に投射するように構成されている。

本実施形態に係るプロジェクタ１１０によれば、光変調手段として前述した液晶装置１
００を有しているため、高い光利用効率を実現するとともに、光リークに起因する不具合
を防止することができ、プロジェクタ１１０自体も表示品位が高く信頼性の高いものとな
る。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、
本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成
部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において
設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、プリズム部４５を
構成する溝４４の内部に、ＴＦＴ３０全体が埋め込まれた構成となっているが、前記ＴＦ
Ｔ３０を構成する半導体層１ａのみを埋め込み、該半導体層１ａに接続される配線等は溝
の外側に配置するようにしてもよい。

液晶装置の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 液晶装置の等価回路を示す図である。 ＴＦＴアレイ基板の平面図である。 図３のＡ−Ａ´線矢視による液晶装置の断面図である。 ＴＦＴアレイ基板に設けられたプリズム部の構成図である。 プリズム部の作用を説明するための図である。 ＴＦＴアレイ基板を形成する工程説明図である。 図６に続く、ＴＦＴアレイ基板を形成する工程説明図である。 電子機器の一実施形態としてのプロジェクタの構成を示す図である。

符号の説明

１ａ…半導体層、６ａ…データ線（配線層）、１０…ＴＦＴアレイ基板（光入射側基板）
、１２…画素領域、２０…対向基板、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、４４…溝、４
４ａ…内壁面、４５…プリズム部、５０…液晶層（電気光学層）、１００…液晶装置（電
気光学装置）、１１０…プロジェクタ（電子機器）

Claims (6)

1. 一対の基板間に電気光学物質により構成される電気光学層が挟持され、複数の画素領域
   を備えてなる電気光学装置であって、
   前記一対の基板の、光入射側基板における光入射面の反対側に溝状に設けられ、入射光
   を前記画素領域内に反射させるプリズム部を有し、
   前記プリズム部を構成する前記溝内に、少なくともスイッチング素子の半導体層が設け
   られていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記プリズム部は、平面視した状態にて前記各画素領域を区画する位置に重なるように
   形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記半導体層に接続された配線層を備え、該配線層は平面視した状態で前記半導体層の
   少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 一対の基板間に電気光学物質により構成される電気光学層が挟持され、複数の画素領域
   を備えてなる電気光学装置の製造方法であって、
   基板の一方の面側に溝を形成する工程と、
   前記溝の内壁面に反射膜を設けるとともに、他方の面側から入射した光を前記画素領域
   に反射させるプリズム部を形成する工程と、
   前記プリズム部を構成する前記溝内に、少なくともスイッチング素子の半導体層を設け
   、光入射側基板を形成する工程と、
   前記電気光学層が挟持された状態に、前記光入射側基板と対向基板とを貼り合わせる工
   程と、を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
5. 前記各画素領域を区画するように前記溝を形成することを特徴とする請求項４に記載の
   電気光学装置の製造方法。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器
   。

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