JP2009271460A - 液晶表示素子及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒表示の状態で画素の開口部分から漏れる光の量を低減することにより、コントラスト比の高い鮮明な画像を実現する。
【解決手段】液晶層と、液晶層を介して対向する一対の基板と、一対の基板のうち、駆動基板に設けられた、画素駆動用のスイッチング素子となる薄膜トランジスタＴｒと、薄膜トランジスタＴｒへの光の入射を防止すべく、駆動基板に設けられた複数の遮光層３１，３２とを備える液晶表示素子の構成として、複数の遮光層３１，３２のうち、画素の開口を規定する遮光層３１を、他の遮光層３２よりも光の反射率が低い材料で形成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示素子及び投射型表示装置に関する。詳しくは、画素の開口を規定する遮光層を有する液晶表示素子とこれを用いた投射型表示装置に関する。

透過型の液晶表示装置では、液晶表示素子の背面から光を入射し、当該液晶表示素子を透過した光で画像の表示を行なっている。この種の液晶表示装置では、画像を鮮明に表示するために、表示画面内の白表示における最大輝度と黒表示における最小輝度の比（以下、「コントラスト比」）を高くすることが要求されている。コントラスト比を高くするには、黒表示における最小輝度を低くする必要がある。

特許文献１には、黒表示の状態で画素領域から光が漏れる現象が報告されている。この報告によれば、特に、光が透過する画素の開口の角部で光漏れが生じるとされている。こうした光漏れが起こると、黒表示における最小輝度が高くなるため、結果的にコントラスト比が低下してしまう。そこで、特許文献１には、光漏れを防止する目的で、略矩形状をなす画素の開口の中で、少なくとも一つの角部を斜めに形成し、かつ特定の角部の縁を直角に形成する技術が提案されている。

特開２００５−２３４５２４号公報

一般に、液晶表示素子における画素の開口率は、画像の高輝度化や省電力化の観点から、できるだけ高く確保することが望ましい。また、液晶プロジェクタ等に用いられる液晶表示素子の画素の一辺の長さは１０μｍ程度に縮小化されているため、画素周りの配線幅との関係で画素の開口率は低くなる傾向にある。

こうした状況において、前述したように画素の開口の角部を直角に形成することは、必ずしも容易なことではない。具体的には、画素の開口部分を大きくする手段として、遮光領域を極力小さくすることによって、配線、コンタクトホール、薄膜トランジスタの配置に必要な領域を確保するために、画素の開口の４つの角部をすべて斜めに形成せざるを得ない場合がある。また、製造装置の加工精度の限界上、画素の開口の角部が必然的に斜めに加工されてしまう場合もある。

本願発明者らは、画素の開口の４つの角部をすべて斜めに形成した液晶表示素子に関して、黒表示における光漏れの状況を確認してみた。そうしたところ、入射光の偏光軸方向を液晶表示素子のデータ線又は走査線と平行な方向に合わせると、開口の角部（斜めの部分）で光漏れが生じた。また、入射光の偏光軸方向を液晶表示素子のデータ線又は走査線に対して斜め４５度の方向に合わせると、開口の角部以外の部分で光漏れが生じた。このことから、入射光の偏光軸方向に対して、開口の開口を規定する遮光層の縁の部分が斜めになっていると、そこで光漏れが発生することが分かった。

そこで、本願発明者らは、さらなる実験を重ねたところ、画素の開口部分での光漏れは、画素の開口を規定する遮光層の材料や厚さに依存する、という知見を得るに至った。画素の開口を規定する遮光層とは、画素領域のなかで最も内側の開口縁を形取っている遮光層、つまり画素の開口形状を規定している遮光層をいう。

本願発明者らは、光の反射率が異なる３種類の材料を用いて、画素の開口を規定する遮光層を形成するとともに、当該遮光層の厚みを変えて、入射光の偏光軸方向に対して斜めとなる開口の角部での光漏れを、黒表示における画像の明るさ（輝度）で評価した。その結果、図１８のような結果が得られた。図中の材料Ａは、最も光の反射率が高い材料であり、材料Ｂは、材料Ａよりも光の反射率が低い材料であり、材料Ｃは、材料Ｂよりも光の反射率が低い材料である。図１８の実験結果から、第１に、画素の開口を規定する遮光層を相対的に光の反射率が低い材料で形成すると、黒表示時の光漏れが少なくなること、第２に、画素の開口を規定する遮光層を相対的に薄く形成すると、黒表示時の光漏れが少なくなることが分かった。本発明はこうした知見に基づいてなされたものである。

第１の発明は、液晶層と、前記液晶層を介して対向する一対の基板と、前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成されている液晶表示素子に係るものである。

第１の発明に係る液晶表示素子においては、画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成することにより、黒表示の状態で画素の開口部分から漏れる光の量が少なくなる。

第２の発明は、液晶層と、前記液晶層を介して対向する一対の基板と、前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも薄く形成されている液晶表示素子に係るものである。

第２の発明に係る液晶表示素子においては、画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも薄く形成することにより、黒表示の状態で画素の開口部分から漏れる光の量が少なくなる。

第１の発明に係る液晶表示素子によれば、画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成することにより、黒表示の状態で画素の開口部分から漏れる光の量を低減することができる。このため、黒表示における最小輝度を低くして、コントラスト比を高めることができる。その結果、かかる液晶表示素子を用いた投射型表示装置にあっては、コントラスト比の高い鮮明な画像を表示することが可能となる。

第２の発明に係る液晶表示素子によれば、画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも薄く形成することにより、表示の状態で画素の開口部分から漏れる光の量を低減することができる。このため、黒表示における最小輝度を低くして、コントラスト比を高めることができる。その結果、かかる液晶表示素子を用いた投射型表示装置にあっては、コントラスト比の高い鮮明な画像を表示することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

図１は本発明が適用される投射型表示装置（液晶プロジェクタ）の構成例を示す概略図である。図示した投射型表示装置１は、光源ユニットとして、光源となるランプ２と、ランプ２の光の出射方向に順に並べて設けられた光学フィルタ３、フライアイレンズ４及びＰＳ分離合成素子５を備えている。ランプ２は、例えばハロゲンランプ等を用いて構成されるものである。光学フィルタ３は、ランプ２から出射された光に含まれる赤外線や紫外線などをカットするものである。フライアイレンズ４は、ランプ２から出射された光の進行方向において、光学フィルタ３の後段に配置され、ＰＳ分離合成素子５は、フライアイレンズ４の後段に配置されている。

ダイクロイックミラー６，７は、それぞれ特定波長の光を反射し、特定波長以外の光を透過するものである。さらに詳述すると、ダイクロイックミラー６は、赤色、緑色及び青色の各波長域の可視光のうち、特定波長として赤色波長の光を反射し、それ以外の光を透過するものである。ダイクロイックミラー７は、特定波長として緑色波長の光を反射し、それ以外の光を透過するものである。全反射ミラー８，９，１０は、すべての波長域の可視光を全反射するものである。

光合成プリズム１１は、赤色、緑色及び青色の各波長域の光を合成するものである。光合成プリズム１１は、４つの三角プリズムを組み合わせて六面体としたダイクロイックプリズムを用いて構成されている。光合成プリズム１１は、第１の光入射面１１ｒと、第２の光入射面１１ｇと、第３の光入射面１１ｂと、光出射面１１ｐとを有している。第１の光入射面１１ｒと第３の光入射面１１ｂは、互いに平行に配置され、第２の光入射面１１ｇと光出射面１１ｐも、互いに平行に配置されている。また、第１の光入射面１１ｒと第２の光入射面１１ｇは、互いに直角に配置され、第３の光入射面１１ｂと光出射面１１ｐも、互いに直角に配置されている。

第１の光入射面１１ｒには、透過型の液晶表示素子１２とコンデンサーレンズ１３が対向状態で配置されている。第２の光入射面１１ｇには、透過型の液晶表示素子１４とコンデンサーレンズ１５が対向状態で配置されている。第３の光入射面１１ｂには、透過型の液晶表示素子１６とコンデンサーレンズ１７が対向状態で配置されている。光出射面１１ｐには、投射レンズ１８が対向状態で配置されている。

各々の液晶表示素子１２，１４，１６は、それぞれに対応するコンデンサーレンズ１３，１５，１７を介して入射する光を変調する光変調手段となるもので、液晶ライトバルブとも呼ばれる。各液晶表示素子１２，１４，１６による光の変調は、それぞれに対応するコンデンサーレンズ１３，１５，１７を介して入射する光の透過を画素単位で制御することにより行なわれる。投射レンズ１８は、光変調手段により変調された光を投射する投射手段となる。投射レンズ１８は、光合成プリズム１１で合成して得られる光（画像）を図示しないスクリーン上に所定の倍率で拡大して投影するものである。

上記構成からなる投射型表示装置１においては、ランプ２から出射された光が、光学フィルタ３、フライアイレンズ４及びＰＳ分離合成素子５を順に経由して、前段のダイクロイックミラー６に照射される。その際、光学フィルタ３で赤外線及び紫外線をカットすることにより、ダイクロイックミラー６に対して、光源ユニットから可視光が照射される。

ダイクロイックミラー６に照射された光のうち、赤色波長の光は、ダイクロイックミラー６で反射し、緑色及び青色波長の光は、ダイクロイックミラー６を透過する。ダイクロイックミラー６を透過した緑色及び青色波長の光は、後段のダイクロイックミラー７に照射される。ダイクロイックミラー７に照射された光のうち、緑色波長の光は、ダイクロイックミラー７で反射し、青色波長の光は、ダイクロイックミラー７を透過する。これにより、光源ユニットから照射された光（可視光）が、赤色波長の光と、緑色波長の光と、青色波長の光に、それぞれ分離される。

ダイクロイックミラー６で反射した赤色波長の光は、全反射ミラー８で反射した後、コンデンサーレンズ１３及び液晶表示素子１２を介して光合成プリズム１１の第１の光入射面１１ｒに入射する。ダイクロイックミラー７で反射した緑色波長の光は、コンデンサーレンズ１５及び液晶表示素子１４を介して光合成プリズム１１の第２の光入射面１１ｇに入射する。ダイクロイックミラー７を透過した青色波長の光は、二つの全反射ミラー９，１０で順に反射した後、コンデンサーレンズ１７及び液晶表示素子１６を介して光合成プリズム１１の第３の光入射面１１ｂに入射する。

その際、液晶表示素子１２は、コンデンサーレンズ１３を介して入射する赤色成分の光を、赤色成分の映像信号に応じて変調することにより、当該光の透過を制御する。同様に、液晶表示素子１４は、コンデンサーレンズ１５を介して入射する緑色成分の光を、緑色成分の映像信号に応じて変調することにより、当該光の透過を制御する。また、液晶表示素子１６は、コンデンサーレンズ１７を介して入射する青色成分の光を、青色成分の映像信号に応じて変調することにより、当該光の透過を制御する。

各々の液晶表示装置１２，１４，１６を透過して光合成プリズム１１に入射した各色成分の光は、当該光合成プリズム１１により合成されて、光出射面１１ｐから出射される。光合成プリズム１１から出射された光は、投射レンズ１８を介して図示しないスクリーン上に画像として投影される。

なお、本発明は、上述した投射型表示装置への適用に限らず、透過型の液晶表示素子を用いた直視型表示装置（液晶ディスプレイ）にも適用可能である。直視型表示装置の場合は、画像を表示するための光源としてバックライトを備え、このバックライトからの光を液晶表示素子に入射して光の透過を画素単位で制御することにより、画像の表示を行なう構成となる。また、本発明は、こうした表示装置を備える電子機器、例えば、テレビ、コンピュータ用モニタ、車載モニタ、携帯電話、携帯端末、モニタ付きカメラ（ビデオカメラ、デジタルカメラ等）、タッチパネル、ＰＯＳ(Point Of Sales)端末などの電子機器にも適用可能である。

図２は本発明が適用される液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。図示した液晶表示素子２０は、例えば上記投射型表示装置１の液晶表示素子１２，１４，１６や、上記直視型表示装置の液晶表示素子などに適用されるものである。液晶表示素子２０は、画素駆動用のスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶表示素子である。液晶表示素子２０は、相対向する一対（２枚）の基板、すなわち駆動基板２１と対向基板２２を備え、それらの基板の間に液晶層２３を挟み込んだ構造になっている。このため、駆動基板２１と対向基板２２は、液晶層２３を介して対向する状態に配置されている。駆動基板２１の外面と対向基板２２の外面には、それぞれ図示しない偏光板が貼り付けられる。液晶表示素子２０における入射光の偏光軸方向とは、光の入射側に配置された偏光板を通して入射する光の振動方向をいう。

駆動基板２１は、例えば、ガラス基板、合成石英などの光透過性の絶縁基板、又はシリコン基板などの半導体基板を用いて構成されるものである。駆動基板２１の面内には、画像を表示するための表示領域２４が矩形に区画した状態で設定されている。対向基板２２は、例えば合成石英などの光透過性の絶縁基板を用いて構成されるものである。液晶層２３は、封止材２５によって封止されている。液晶層２３としては、例えば、垂直配向型の液晶を用い、封止材２５は、対向基板２２の外周部に沿って液晶層２３を取り囲む状態に設けられている。なお、本明細書中に記述する「矩形」とは、意味的に長方形及び正方形の両方を含むものとする。

図３は液晶表示素子の回路構成を示す等価回路図である。駆動基板２１の表示領域２４には、複数の走査線２６と複数のデータ線２７がそれぞれ水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙを平行に行列状に並んで配置されており、さらにデータ線２７に沿って固定電極層としてのコモン配線２８が配置されている。走査線２６とデータ線２７の各交差部には、スイッチング素子となる薄膜トランジスタＴｒが設けられている。薄膜トランジスタＴｒは、ゲート電極、半導体層及びソース／ドレイン電極を有するものである。薄膜トランジスタＴｒのゲート電極は走査線２６に接続されている。また、薄膜トランジスタＴｒのソース電極はデータ線２７に接続され、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極は、画素電極２９及び蓄積容量Ｃｓの一方の電極に接続されている。画素電極２９は、マトリクス状に区画される単位画素ごとに形成されるものである。画素電極２９は、駆動基板２１の面内において、垂直方向Ｙで隣り合う２本の走査線２６と、水平方向Ｘで隣り合う２本のデータ線２７によって囲まれる矩形の領域に形成され、当該領域が画素領域となる。なお、ここでは図示を省略しているが、表示領域２４の周囲には、各走査線２６が接続された垂直転送回路や、各データ線２７が接続された水平転送回路などの周辺回路が設けられる。

＜第１の実施の形態＞
図４は本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図５は図４におけるＡ−Ａ′断面図である。なお、図４及び図５においては、図面の複雑化を避けるために、走査線２６及びデータ線２８の表記や層間絶縁膜等の表記を省略している。また、本実施の形態においては、液晶表示素子２０における入射光の偏光軸方向が、水平方向Ｘに沿う走査線６と平行な方向、又は垂直方向Ｙに沿うデータ線７と平行な方向に設定されるものとする。水平方向Ｘは、表示画面の横方向に該当し、垂直方向Ｙは、表示画面の縦方向に該当する。

駆動基板２１には、前述した薄膜トランジスタＴｒと画素電極２９の他に、第１遮光層３１と第２遮光層３２が設けられている。画素電極２９は、例えばインジウム錫酸化物等の透明導電性材料を用いて矩形に形成されている。画素電極２９は、前述した走査線２６及びデータ線２７に沿って二次元のマトリクス状に並べて配置されている。図４においては、各々の画素電極２９の輪郭を破線で示すとともに、一つの画素電極２９だけを塗り潰し処理して示している。前述した各走査線２６の配線位置は、垂直方向Ｙで隣り合う画素電極２９の間に設定されており、各データ線２７の配線位置は、水平方向Ｘで隣り合う画素電極２９の間に設定されている。

第１遮光層３１は、薄膜トランジスタＴｒよりも下層に形成されている。第２遮光層３２は、薄膜トランジスタＴｒよりも上層に形成されている。画素電極２９は、第２遮光層３２よりも上層に形成されている。駆動基板２１における積層方向（板厚方向）の上下関係は、駆動基板２１の基材（基板本体）に最も近い層を最下層とし、駆動基板２１の基材から最も遠い層を最上層とする。

薄膜トランジスタＴｒを構成する半導体層３３及びゲート電極３４は、前述した走査線２６とデータ線２７の交差部で、かつ第１遮光層３１及び第２遮光層３２により遮光される部分に設けられている。半導体層３３は、例えば多結晶シリコンを用いて形成されるものである。半導体層３３は、垂直方向Ｙに沿って形成されている。半導体層３３の一端部と他端部は、前述したソース電極とドレイン電極に相当する部分となっている。ゲート電極３４は、例えば半導体層３３を覆う酸化シリコン膜等のゲート絶縁膜を介して、半導体層３３と近接かつ対向する状態に配置されている。ゲート電極３４は、例えば不純物の導入によって導電性をもたせた多結晶シリコンを用いて形成されるものである。

第１遮光層３１及び第２遮光層３２は、それぞれ、遮光性を有する材料を用いて形成されるものである。具体的には、金属材料や非金属材料を用いて形成される。金属材料としてはアルミニウム、チタン、タングステン、又はこれらの金属を含む金属化合物を用いることができ、非金属材料としてはポリシリコンや、有機又は無機顔料等を用いることができる。第１遮光層３１や第２遮光層３２が、配線や電極を兼ねる場合は、それらの遮光層を導電性材料で形成する必要がある。第１遮光層３１及び第２遮光層３２は、薄膜トランジスタＴｒへの光の入射を防止するために、駆動基板２１の板厚方向において、薄膜トランジスタＴｒをサンドイッチ状に挟み込む位置関係に設けられている。また、第１遮光層３１と第２遮光層３２は、互いに同じ厚さで形成されている。

また、画素電極２９の外周部において、第１遮光層３１は第２遮光層３２よりも広い面積で形成されている。さらに詳述すると、水平方向Ｘにおける第１遮光層３１の幅Ｗx1は、水平方向Ｘにおける第２遮光層３２の幅Ｗx2よりも大となっている。また、垂直方向Ｙにおける第１遮光層３１の幅Ｗy1は、垂直方向Ｙにおける第２遮光層３２の幅Ｗy2よりも大となっている。さらに、水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙに対して４５度をなす方向を「斜め方向」と定義すると、前述した走査線２６とデータ線２７の交差部において、斜め方向における第１遮光層３１の幅Ｗd1は、斜め方向における第２遮光層３２の幅Ｗd2よりも大となっている。画素領域における画素の開口は、いずれの遮光層によっても遮光されない部分（つまり、光が透過する部分）をいう。このため、第１遮光層３１は、画素領域で画素の開口を規定する遮光層となる。

画素の開口形状は、全体的に略矩形状であって、４つの角部が入射光の偏光軸方向（水平方向Ｘ又は垂直方向Ｙ）に対してすべて斜めに縁取られている。例えば、入射光の偏光軸方向が水平方向Ｘに設定されているものとすると、４つの角部のうち、相対向する２つの角部は、水平方向Ｘに対して右下がりの略４５度の角度で斜めに縁取られている。また、相対向する他の２つの角部は、水平方向Ｘに対して右上がりの略４５度の角度で斜めに縁取られている。

上述のように画素の開口を規定する第１遮光層３１は、第２遮光層３２を含む他の遮光層に比較して、光の反射率が低い材料で形成されている。すなわち、第２遮光層３２を第２金属材料で形成したとすると、第１遮光層３１は、第２金属材料よりも光の反射率が低い第１金属材料を用いて形成されている。第２金属材料として、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合は、第１金属材料として、例えばタングステン（Ｗ）又はタングステンシリサイド（ＷＳｉ）を用いることができる。

このように画素の開口を規定する第１遮光層３１を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成することにより、黒表示の状態において、画素の開口部分（特に、画素開口の角部）から漏れる光の量が少なくなる。このため、黒表示における最小輝度を低くして、コントラスト比を高めることができる。その結果、液晶表示素子２０を用いて鮮明な画像を表示することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
図６は本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図７は図６におけるＡ−Ａ′断面図である。この第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と比較して、画素の開口を規定する遮光層が、第１遮光層３１ではなく、第２遮光層３２となっている点が異なる。このため、画素の開口を規定する第２遮光層３２は、第１遮光層３１を含む他の遮光層に比較して、光の反射率が低い材料で形成されている。すなわち、第１遮光層３１を第１金属材料で形成したとすると、第２遮光層３２は、第１金属材料よりも光の反射率が低い第２金属材料を用いて形成されている。第１金属材料として、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合は、第２金属材料として、例えばタングステン（Ｗ）又はタングステンシリサイド（ＷＳｉ）を用いることができる。

このように画素の開口を規定する第２遮光層３２を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成することにより、黒表示の状態において、画素の開口部分（特に、画素開口の角部）から漏れる光の量が少なくなる。このため、黒表示における最小輝度を低くして、コントラスト比を高めることができる。その結果、液晶表示素子２０を用いて鮮明な画像を表示することが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
図８は本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図９は図８におけるＡ−Ａ′断面図である。この第３の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と比較して、画素の開口を規定する遮光層が第１遮光層３１である点で共通するものの、第２遮光層３２を含めた他の遮光層との位置関係（特に、重なり具合）が一部異なっている。

さらに詳述すると、第１遮光層３１によって略矩形状に区画形成された画素の開口の４つの角部は、上記第１の実施の形態と同様に、入射光の偏光軸方向に対して、すべて斜めに縁取られている。また、各々の角部においては、第１遮光層３１による斜めの縁取り部３１ａだけが、第２遮光層３２を含めた他の遮光層よりも画素領域の内側（中心側）にはみ出した状態で形成されている。

このように画素の開口を規定する第１遮光層３１に関して、第２遮光層３２を含めた他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成するとともに、斜めの縁取り部３１ａだけを他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出して形成することにより、画素の開口率を極力犠牲にすることなく、画素の開口部分での光漏れを抑制することができる。

第１遮光層３１によって規定される画素開口の角部における斜めの縁取り部３１ａのはみ出し量Ｄに関しては、コントラスト比が最も高くなる条件で設定することが望ましい。図１０は縁取り部のはみ出し量とコントラスト比の関係を示す図である。図１０においては、横軸に縁取り部のはみ出し量、縦軸にコントラスト比をとっている。また、コントラスト比に関しては、縁取り部のはみ出し量がゼロのときを“１”としている。

図１０から分かるように、斜めの縁取り部のはみ出し量を大きくしていくと、コントラスト比は、はじめ徐々に高くなるが、あるはみ出し量で最大となり、それ以降は、はみ出し量の増加とともに減少する。コントラスト比が最も高くなるときの、縁取り部のはみ出し量は、画素の大きさや画素の開口率などによって異なる。このため、実験やシミュレーションなどの結果に基づいて、コントラスト比が最大となるはみ出し量で遮光層のパターンを設計することが望ましい。

なお、第１遮光層３１に代えて第２遮光層３２が画素の開口を規定するものである場合は、第２遮光層３２による斜めの縁取り部だけが、第１遮光層３１を含めた他の遮光層よりも画素領域の内側（中心側）にはみ出すように形成すればよい。

また、斜めの縁取り部で画素の開口を規定する遮光層と、当該縁取り部以外で画素の開口を規定する遮光層が、異なる場合に関しては、当該縁取り部で画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成すればよい。

＜第４の実施の形態＞
図１１は本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図１２は図１１におけるＡ−Ａ′断面図である。この第４の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と比較して、画素の開口を規定する遮光層が第１遮光層３１である点で共通するものの、第２遮光層３２を含めた他の遮光層との相対的な厚みの関係が異なっている。

すなわち、上記第１の実施の形態においては、第１遮光層３１と第２遮光層３２が同じ厚みで形成されているが、第４の実施の形態においては、画素の開口を規定する第１遮光層３１が、第２遮光層３２を含めた他の遮光層よりも薄く形成されている。すなわち、第１遮光層３１の厚み寸法をＴ１とし、第２遮光層３２の厚み寸法をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係に設定されている。具体例として、第２遮光層３２を４５０ｎｍの厚さで形成した場合は、第１遮光層３１をそれよりも薄い２００ｎｍの厚さで形成する。この場合、第１遮光層３１の厚さは、他の遮光層（第２遮光層３２を含む）の厚さの５０％以下とするのが望ましい。

また、上記第１の実施の形態においては、第１遮光層３１と第２遮光層３２を異なる材料で形成するとしたが、本第２の実施の形態においては、第１遮光層３１と第２遮光層３２を同じ材料で形成するものとする。具体的には、タングステンシリサイド等を用いて、各々の遮光層３１，３２を形成することができる。

上述したように画素の開口を規定する第１遮光層３１を他の遮光層よりも薄く形成することにより、黒表示の状態において、画素の開口部分（特に、画素開口の角部）から漏れる光の量が少なくなる。このため、黒表示における最小輝度を低くして、コントラスト比を高めることができる。その結果、液晶表示素子２０を用いて鮮明な画像を表示することが可能となる。

また、画素の開口を規定する第１遮光層３１を他の遮光層よりも薄く形成したうえで、上記第１の実施の形態と同様に、当該第１遮光層３１を他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成すれば、黒表示の状態において、画素の開口部分での光漏れをより確実に抑制することができる。

＜第５の実施の形態＞
図１３は本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図１４は図１３におけるＡ−Ａ′断面図である。この第５の実施の形態においては、上記第５の実施の形態と比較して、画素の開口を規定する遮光層が第１遮光層３１である点で共通するものの、第２遮光層３２を含めた他の遮光層との位置関係（特に、重なり具合）が一部異なっている。

具体的には、上記第３の実施の形態と同様に、第１遮光層３１によって略矩形状に区画形成された画素の開口の４つの角部は、入射光の偏光軸方向に対して、すべて斜めに縁取られている。また、各々の角部においては、第１遮光層３１による斜めの縁取り部３１ａだけが、第２遮光層３２を含めた他の遮光層よりも画素領域の内側（中心側）にはみ出した状態で形成されている。

このように画素の開口を規定する第１遮光層３１に関して、第２遮光層３２を含めた他の遮光層よりも薄く形成するとともに、斜めの縁取り部３１ａだけを他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出して形成することにより、画素の開口率を極力犠牲にすることなく、画素の開口部分での光漏れを抑制することができる。

なお、第１遮光層３１に代えて第２遮光層３２が画素の開口を規定するものである場合は、第２遮光層３２による斜めの縁取り部だけが、第１遮光層３１を含めた他の遮光層よりも画素領域の内側（中心側）にはみ出すように形成すればよい。

また、斜めの縁取り部で画素の開口を規定する遮光層と、当該縁取り部以外で画素の開口を規定する遮光層が、異なる場合に関しては、当該縁取り部で画素の開口を規定する遮光層を他の遮光層よりも薄く形成すればよい。

＜第６の実施の形態＞
図１５は本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。また、図１６は図１５におけるＡ−Ａ′断面図である。この第６の実施の形態においては、第２遮光層３２が画素の開口を規定している。第２遮光層３２は、２つの積層膜３２ａ，３２ｂによって形成されている。２つの積層膜３２ａ，３２ｂのうち、下層側となる第１の積層膜３２ａは、上層側となる第２の積層膜３２ｂによって覆われている。第２の積層膜３２ｂは、前述した走査線２６やデータ線２７の配線パターンと重なる部分で、第１の積層膜３２ａ及び第１遮光層３１よりも幅広に形成されている。そして、画素の開口は、実質的に第２の積層膜３２ｂの幅広部分で規定されている。

このように画素の開口を規定する第２の積層膜３２ｂは、第２遮光層３２を構成する複数の積層膜の中で最も膜厚が薄くなるように、第１の積層膜３２ａよりも膜厚が薄く形成されている。このため、黒表示の状態において、画素の開口部分（特に、画素開口の角部）から漏れる光の量を低減し、コントラスト比を高めることができる。その結果、液晶表示素子２０を用いて鮮明な画像を表示することが可能となる。

なお、第２遮光層３２を構成する積層膜は２層に限らず、３層以上であってもよいが、画素の開口を規定する積層膜は、その中で最も膜厚が薄いものとする。また、第２遮光層３２を構成する各々の積層膜が同じ膜厚で形成されている場合は、画素の開口を規定する積層膜が、最も光の反射率が低い材料で形成されるものとする。さらに好ましくは、第２遮光層３２を構成する複数の積層膜のうち、画素の開口を規定する積層膜は、最も反射率が低い材料を用いて、最も薄い膜厚で形成されるものとする。

また、ここでは画素の開口を規定する第２遮光層３２を複数の積層膜により形成するものとしたが、これに限らず、画素の開口を規定する遮光層が第１遮光層３１である場合は、当該第１遮光層３１を上記同様の条件で複数の積層膜により形成してもよい。また、画素の開口を実質的に規定する積層膜に関しては、前述した斜めの縁取り部だけを他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出すように形成してもよい。

＜第７の実施の形態＞
図１７は本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示素子の構成を示す平面図である。この第７の実施の形態においては、駆動基板２１側に形成された第１遮光層３１と第２遮光層３２のうち、第１遮光層３１が蓄積容量Ｃｓの一方の電極を兼ねた構成となっている。また、第２遮光層３２は、画素電極２９と薄膜トランジスタＴｒとの電気的な接続を中継する中継電極層を兼ねた構成となっている。これに対して、対向基板２２側には、第１遮光層３１及び第２遮光層３２よりも広い面積で第３遮光層３５が形成され、この第３遮光層３５が画素の開口を規定するものとなっている。

かかる構成においては、画素の開口を規定する第３遮光層３５を、例えば上記第１の実施の形態と同様に、第１遮光層３１や第２遮光層３２を含む他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成することにより、画素の開口部分での光漏れを抑制することができる。

また、画素の開口を規定する第３遮光層３５を、例えば上記第４の実施の形態と同様に、第１遮光層３１や第２遮光層３２を含む他の遮光層よりも薄く形成することにより、画素の開口部分での光漏れを抑制することができる。

また、画素の開口を規定する第３遮光層３５を、上記第３の実施の形態や第５の実施の形態と同様に、斜めの縁取り部だけが他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出すように形成することにより、画素の開口率を極力犠牲にすることなく、画素の開口部分での光漏れを抑制することができる。

さらに、画素の開口を規定する第３遮光層３５を、他の遮光層よりも光の反射率が低い材料を用いて、他の遮光層よりも薄く形成することにより、画素の開口部分での光漏れをより確実に抑制することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、画素の開口の４つの角部がすべて斜めに縁取られた構造を例示したが、これに限らず、少なくとも一つの角部が斜めに縁取られた構造であれば、本発明を適用可能である。

本発明が適用される投射型表示装置（液晶プロジェクタ）の構成例を示す概略図である。 本発明が適用される液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。 液晶表示素子の回路構成を示す等価回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図４におけるＡ−Ａ′断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図６におけるＡ−Ａ′断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図８におけるＡ−Ａ′断面図である。 縁取り部のはみ出し量とコントラスト比の関係を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図１１におけるＡ−Ａ′断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図１３におけるＡ−Ａ′断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示素子が備える駆動基板の構成を示す平面図である。 図１５におけるＡ−Ａ′断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示素子の構成を示す平面図である。 遮光層に関する実験結果を示す図である。

符号の説明

１…投射型表示装置、２…ランプ、１２，１４，１６…液晶表示素子（光変調手段）、１８…投射レンズ、２０…液晶表示素子、２１…駆動基板、２２…対向基板、２３…液晶層、２９…画素電極、３１…第１遮光層、３１ａ…縁取り部、３２…第２遮光層、３２ａ，３２ｂ…積層膜、３５…第３遮光層、Ｔｒ…薄膜トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (10)

1. 液晶層と、
   前記液晶層を介して対向する一対の基板と、
   前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、
   前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成されている
   液晶表示素子。
2. 前記画素の開口は、略矩形状に形成されるとともに、少なくとも一つの角部が入射光の偏光軸方向に対して斜めに縁取られ、
   前記画素の開口を規定する遮光層は、少なくとも前記斜めの縁取り部で前記画素の開口を規定するとともに、前記縁取り部だけが前記他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出した状態で形成されている
   請求項１記載の液晶表示素子。
3. 前記画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも薄く形成されている
   請求項１又は２記載の液晶表示素子。
4. 前記画素の開口を規定する遮光層は、複数の積層膜によって形成され、
   前記画素の開口は、前記複数の積層膜のうち、光の反射率が最も低い材料からなる積層膜で規定されている
   請求項１又は２記載の液晶表示素子。
5. 前記画素の開口を規定する積層膜は、前記複数の積層膜の中で最も膜厚が薄い
   請求項４記載の液晶表示素子。
6. 液晶層と、
   前記液晶層を介して対向する一対の基板と、
   前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、
   前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも薄く形成されている
   液晶表示素子。
7. 前記画素の開口は、略矩形状に形成されるとともに、少なくとも一つの角部が入射光の偏光軸方向に対して斜めに縁取られ、
   前記画素の開口を規定する遮光層は、少なくとも前記斜めの縁取り部で前記画素の開口を規定するとともに、前記縁取り部だけが前記他の遮光層よりも画素領域の内側にはみ出した状態で形成されている
   請求項６記載の液晶表示素子。
8. 前記画素の開口を規定する遮光層は、複数の積層膜によって形成され、
   前記画素の開口は、前記複数の積層膜のうち、最も膜厚が薄い積層膜で規定されている
   請求項６又は７記載の液晶表示素子。
9. 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、
   前記光変調手段は、
   液晶層と、
   前記液晶層を介して対向する一対の基板と、
   前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、
   前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも光の反射率が低い材料で形成されている
   液晶表示素子からなる
   投射型表示装置。
10. 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、
    前記光変調手段は、
    液晶層と、
    前記液晶層を介して対向する一対の基板と、
    前記一対の基板のうち、一方の基板に設けられた画素駆動用のスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子への光の入射を防止すべく、前記一方の基板又は前記一対の基板に設けられた複数の遮光層とを備え、
    前記複数の遮光層のうち、画素の開口を規定する遮光層が他の遮光層よりも薄く形成されている
    液晶表示素子からなる
    投射型表示装置。

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