JP2013025074A - Electro-optic device and projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置等の電気光学装置、および当該電気光学装置を備えた投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to an electro-optical device such as a liquid crystal device, and a projection display device including the electro-optical device.
各種の電気光学装置のうち、液晶装置は、複数の画素電極およびスイッチング素子が設けられた第1基板と、第1基板に対向配置された第2基板とを有しており、第1基板と第2基板との間には電気光学物質層としての液晶層が設けられている。また、液晶装置のうち、TN(Twisted Nematic)モードやVA(Vertical Alignment)モードの液晶装置では、第2基板に共通電極が形成されており、共通電極と画素電極との間で液晶層の配向を制御する。かかる液晶装置において、第2基板側から入射した光を画素電極に効率よく導くことを目的に、第2基板の一部を構成する防塵ガラスに、画素電極の間に向けて開口する断面V字状の溝を形成するとともに、防塵ガラスに透光性のカバーガラスを接着剤により貼り付け、空気が充填された中空の溝の側面を反射面として利用する技術が提案されている。 Among various electro-optical devices, the liquid crystal device includes a first substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements are provided, and a second substrate disposed opposite to the first substrate. A liquid crystal layer as an electro-optical material layer is provided between the second substrate. Among liquid crystal devices, in the TN (Twisted Nematic) mode and VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal devices, a common electrode is formed on the second substrate, and the alignment of the liquid crystal layer is between the common electrode and the pixel electrode. To control. In such a liquid crystal device, for the purpose of efficiently guiding light incident from the second substrate side to the pixel electrode, a cross-section V-shaped opening is formed between the pixel electrodes in the dust-proof glass constituting a part of the second substrate. In addition, a technique has been proposed in which a light-transmitting cover glass is attached to dust-proof glass with an adhesive, and the side surface of a hollow groove filled with air is used as a reflective surface.
しかしながら、溝を中空にするにあたって、特許文献1に記載の技術のように、防塵ガラスにカバーガラスを接着剤により貼り付けて溝の開口部を塞ぐ構成では、生産性が極めて低いという問題点がある。 However, in making the groove hollow, the configuration in which the cover glass is attached to the dust-proof glass with an adhesive to close the opening of the groove as in the technique described in Patent Document 1, the productivity is extremely low. is there.
ここに本願発明者は、第2基板に溝を形成した後、シリコン酸化膜を成膜してシリコン酸化膜によって溝の開口部を塞ぐことにより、溝を中空状態とすることを提案するものである。しかしながら、溝を形成した後にシリコン酸化膜を成膜すると、シリコン酸化膜が溝の内部にも形成されてしまう。また、シリコン酸化膜の屈折率は、第2基板に用いた石英基板やガラス基板と屈折率が等しい。このため、溝の側面のうち、シリコン酸化膜と接している部分は反射面として機能せず、反射効率が著しく低下するという問題点がある。 The inventor of the present application proposes that after forming a groove on the second substrate, a silicon oxide film is formed and the opening of the groove is closed with the silicon oxide film, thereby making the groove hollow. is there. However, if a silicon oxide film is formed after the trench is formed, the silicon oxide film is also formed inside the trench. The refractive index of the silicon oxide film is the same as that of the quartz substrate or glass substrate used for the second substrate. For this reason, the portion of the side surface of the groove that is in contact with the silicon oxide film does not function as a reflective surface, and there is a problem that the reflection efficiency is significantly reduced.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、透光性基板に形成した溝の開口部を透光膜により塞いで溝を中空状態とした場合でも、溝の側面での反射効率が高い電気光学装置、および当該電気光学装置を備えた投射型表示装置を提供することにある。 In view of the above problems, the problem of the present invention is that the reflection efficiency on the side surface of the groove is high even when the opening of the groove formed in the light-transmitting substrate is closed with a light-transmitting film to make the groove hollow. An object of the present invention is to provide an electro-optical device and a projection display device including the electro-optical device.
上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、複数の画素電極および該複数の画素電極の各々に対応するスイッチング素子が設けられた第1基板と、該第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた電気光学物質層と、を有し、前記第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板は、透光性基板であって、前記複数の画素電極において隣り合う画素電極の間に向けて開口する中空の溝と、該溝の開口部を塞ぐ透光膜と、が設けられ、当該透光膜の屈折率は、前記透光性基板の屈折率未満であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electro-optical device according to the present invention includes a first substrate provided with a plurality of pixel electrodes and switching elements corresponding to each of the plurality of pixel electrodes, and opposed to the first substrate. A second substrate, and an electro-optical material layer provided between the first substrate and the second substrate, wherein one of the first substrate and the second substrate is: A translucent substrate, comprising: a hollow groove that opens between adjacent pixel electrodes in the plurality of pixel electrodes; and a translucent film that closes the opening of the groove, and the translucent film The refractive index is less than the refractive index of the translucent substrate.
本発明において、第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板は、透光性基板であって、かかる透光性基板には、複数の画素電極において隣り合う画素電極の間に向けて開口する中空の溝が形成されており、かかる溝の開口部は透光膜によって塞がれている。このため、中空の溝の側面は、溝内の媒質(空気や真空)と透光性基板の媒質との屈折率の差に起因する反射面となる。従って、透光性基板において、画素電極の間に向かおうとする光を溝の側面で反射し、画素電極に向かわせることができるので、表示等に寄与する光の比率が高い。また、溝の開口部を塞ぐにあたって、本発明では、透光膜を利用するため、透光膜を成膜するだけで溝の開口部を塞ぐことができる。それ故、カバーガラスを接着して開口部を塞ぐ場合と比較して、生産性が高い。また、溝の開口部を透光膜により塞ぐので、透光膜に向かって進行した光が画素電極に向かおうとするのを妨げることがない。さらに、透光膜の屈折率は、透光性基板の屈折率未満である。このため、溝の側面のうち、透光膜と接している部分でも全反射が起こる。よって、透光性基板に形成した溝の開口部を透光膜により塞いで溝を中空状態とした場合でも、溝の側面での反射効率が高い。 In the present invention, one of the first substrate and the second substrate is a light-transmitting substrate, and the light-transmitting substrate has a plurality of pixel electrodes facing between adjacent pixel electrodes. An open hollow groove is formed, and the opening of the groove is closed by a translucent film. For this reason, the side surface of the hollow groove serves as a reflection surface due to a difference in refractive index between the medium (air or vacuum) in the groove and the medium of the translucent substrate. Therefore, in the light-transmitting substrate, the light that goes between the pixel electrodes can be reflected by the side surface of the groove and directed toward the pixel electrode, so that the ratio of the light that contributes to display or the like is high. Further, in the present invention, since the light-transmitting film is used in closing the opening of the groove, the opening of the groove can be closed only by forming the light-transmitting film. Therefore, productivity is high compared with the case where the cover glass is bonded to close the opening. In addition, since the opening of the groove is closed by the light-transmitting film, the light traveling toward the light-transmitting film is not prevented from going toward the pixel electrode. Furthermore, the refractive index of the translucent film is less than the refractive index of the translucent substrate. For this reason, total reflection occurs also in the part which is in contact with the translucent film among the side surfaces of the groove. Therefore, even when the groove opening formed in the light-transmitting substrate is closed with a light-transmitting film to make the groove hollow, the reflection efficiency on the side surface of the groove is high.
本発明において、前記透光膜の屈折率は、1.43以下であることが好ましい。かかる構成によれば、透光性基板として石英基板やガラス基板を用いた場合でも、透光膜の屈折率は、透光性基板の屈折率未満である。このため、溝の側面のうち、透光膜と接している部分も反射面として機能するため、溝の側面での反射効率が高い。 In this invention, it is preferable that the refractive index of the said translucent film is 1.43 or less. According to such a configuration, even when a quartz substrate or a glass substrate is used as the translucent substrate, the refractive index of the translucent film is less than the refractive index of the translucent substrate. For this reason, since the part which is in contact with the translucent film among the side surfaces of the groove also functions as a reflection surface, the reflection efficiency at the side surface of the groove is high.
本発明において、前記透光膜は、前記溝の一部を埋めるように当該溝内に形成され、当該溝の外部には形成されていないことが好ましい。屈折率が低い透光膜が溝の外部に形成されていると、透光性基板と透光膜との界面での反射率が高くなってしまい、画素電極に向かう量が低下するという問題点があるが、透光膜を溝の外部に設けなければ、かかる問題点が発生しない。 In the present invention, it is preferable that the translucent film is formed in the groove so as to fill a part of the groove, and is not formed outside the groove. If a light-transmitting film having a low refractive index is formed outside the groove, the reflectance at the interface between the light-transmitting substrate and the light-transmitting film increases, and the amount toward the pixel electrode decreases. However, such a problem does not occur unless the translucent film is provided outside the groove.
本発明において、前記透光膜は、フッ化マグネシウム膜、硼珪酸ガラス膜、燐珪酸ガラス膜、または硼燐珪酸ガラス膜であることが好ましい。 In the present invention, the light-transmitting film is preferably a magnesium fluoride film, a borosilicate glass film, a phosphosilicate glass film, or a borophosphosilicate glass film.
本発明において、前記溝は、前記第2基板に設けられている構成を採用することができる。かかる構成によれば、第2基板の側から光が入射する構成を採用することができ、スイッチング素子に光が入射しにくいという利点がある。 In the present invention, the groove may adopt a configuration provided in the second substrate. According to such a configuration, it is possible to employ a configuration in which light is incident from the second substrate side, and there is an advantage that light is not easily incident on the switching element.
この場合、前記画素電極および前記第1基板は、透光性を有している構成を採用することができる。かかる構成によれば、透過型の電気光学装置を構成することができる。 In this case, the pixel electrode and the first substrate can adopt a structure having translucency. According to this configuration, a transmissive electro-optical device can be configured.
本発明において、前記溝は、側面が前記隣り合う画素電極の間に向けて傾斜した断面V字形状を有していることが好ましい。かかる構成によれば、画素電極の間に向かおうとする光を溝の側面で反射し、画素電極に効率よく向かわせることができる。 In the present invention, it is preferable that the groove has a V-shaped cross section in which a side surface is inclined between the adjacent pixel electrodes. According to such a configuration, the light that is to be directed between the pixel electrodes can be reflected by the side surfaces of the grooves and can be efficiently directed to the pixel electrodes.
本発明において、前記溝は、内部が真空状態にあることが好ましい。かかる構成によれば、中空の溝の側面を反射率の高い反射面とすることができる。また、溝の内部が真空状態にある構成であれば、溝の開口部を透光膜で塞ぐ際、真空雰囲気中で成膜すればよいという利点がある。 In the present invention, the groove is preferably in a vacuum state. According to this configuration, the side surface of the hollow groove can be a reflective surface with high reflectivity. Further, if the inside of the groove is in a vacuum state, there is an advantage that the film may be formed in a vacuum atmosphere when the opening of the groove is closed with a light-transmitting film.
本発明に係る電気光学装置を投射型表示装置に用いることが好ましく、この場合、投射型表示装置は、前記一方の基板から前記電気光学装置に入射する光を出射する光源部と、前記電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有している。投射型表示装置の場合には特に、入射光の利用効率が高いことが求められることから、本発明を電気光学装置に適用した場合の効果が顕著である。 The electro-optical device according to the present invention is preferably used for a projection display device. In this case, the projection display device includes a light source unit that emits light incident on the electro-optical device from the one substrate, and the electro-optical device. A projection optical system for projecting light modulated by the apparatus. Particularly in the case of a projection display device, since the use efficiency of incident light is required to be high, the effect when the present invention is applied to an electro-optical device is remarkable.
図面を参照して、本発明を適用した電気光学装置(液晶装置)を用いた投射型表示装置、電気光学装置、および電気光学装置の製造方法を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、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。 With reference to the drawings, a projection display device using an electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied, an electro-optical device, and a method for manufacturing the electro-optical device will be described. In the drawings to be referred to in the following description, the scales are different for each layer and each member so that each layer and each member have a size that can be recognized on the drawing.
[実施の形態1]
(投射型表示装置の構成)
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置をライトバルブとして用いた投射型表示装置を説明する。図1は、本発明を適用した投射型表示装置の概略構成図である。
[Embodiment 1]
(Configuration of projection display device)
With reference to FIG. 1, a projection display device using the electro-optical device according to the first embodiment of the present invention as a light valve will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device to which the present invention is applied.
図1において、投射型表示装置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、いわゆる投影型の投射型表示装置である。投射型表示装置110は、光源112を備えた光源部130と、ダイクロイックミラー113、114と、液晶ライトバルブ115〜117(電気光学装置100/液晶装置)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。
In FIG. 1, a
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。
The
ここで、ダイクロイックミラー113と光源112との間には、インテグレーター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。インテグレーター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。
Here, between the
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電気光学装置100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。
The liquid crystal
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に向けて出射する構成となっている。
The λ / 2
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。
Note that the λ / 2
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電気光学装置100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116b、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116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に向けて出射する構成となっている。
The liquid crystal
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電気光学装置100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、116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。
The liquid crystal
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に向けて出射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。
The λ / 2
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124b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。
The
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に向けて出射するように構成されている。
The cross
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119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偏光の反射トランジスター特性に優れている。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。
Note that light incident on the cross
このように構成した投射型表示装置110においては、光源112から出射された光の利用効率が高いことが求められることから、液晶ライトバルブ115〜117としての電気光学装置100については以下に説明する構成が採用されている。
Since the projection
(電気光学装置100の全体構成)
図2は、図1に示した投射型表示装置において液晶ライトバルブ(電気光学装置100/液晶装置)に用いた液晶パネルの基本構成を示す説明図であり、図2(a)、(b)は、液晶パネルの基本的な構造を模式的に示す説明図、および電気光学装置100の電気的構成を示すブロック図である。なお、図1に示す液晶ライトバルブ115〜117および液晶パネル115c〜117cは、変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成が共通するので、液晶ライトバルブ115〜117を電気光学装置100とし、液晶パネル115c〜117cを液晶パネル100pとして説明する。
(Overall configuration of electro-optical device 100)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a liquid crystal panel used in the liquid crystal light valve (electro-
図2(a)に示すように、電気光学装置100は、TN(Twisted Nematic)モードやVA(Vertical Alignment)モードの液晶パネル100pを有している。液晶パネル100pは、第1基板10と、この第1基板10に対向する第2基板20とを備えており、第2基板20の側から入射した光を変調して第1基板10の側から出射する透過型の液晶パネルである。第1基板10と第2基板20とは、シール材(図示せず)を介して貼り合わされて対向しており、シール材の内側領域には液晶層50が保持されている。詳しくは後述するが、第1基板10において第2基板20と対向する面側には島状の画素電極9a等が形成され、第2基板20において第1基板10と対向する面側には、その略全面に共通電極21が形成されている。また、第2基板20には、後述する溝260を利用した反射部16が構成されている。
As shown in FIG. 2A, the electro-
図2(b)に示すように、本形態の電気光学装置100において、液晶パネル100pは、その中央領域に複数の画素100aがマトリクス状に配列された画像表示領域10a(画素領域)を備えている。液晶パネル100pにおいて、第1基板10(図2等を参照)では、画像表示領域10aの内側で複数本のデータ線6aおよび複数本の走査線3aが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素100aが構成されている。複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター30(スイッチング素子)、および画素電極9a(図2等を参照)が形成されている。画素トランジスター30のソースにはデータ線6aが電気的に接続され、画素トランジスター30のゲートには走査線3aが電気的に接続され、画素トランジスター30のドレインには、画素電極9aが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2B, in the electro-
第1基板10において、画像表示領域10aより外周側には走査線駆動回路104やデータ線駆動回路101が設けられている。データ線駆動回路101は各データ線6aに電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線6aに順次供給する。走査線駆動回路104は、各走査線3aに電気的に接続しており、走査信号を各走査線3aに順次供給する。
On the
各画素100aにおいて、画素電極9aは、第2基板20に形成された共通電極21(図2等を参照)と液晶層50を介して対向し、液晶容量50aを構成している。また、各画素100aには、液晶容量50aで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量50aと並列に蓄積容量55が付加されている。本形態では、蓄積容量55を構成するために、複数の画素100aに跨る第1電極層5aが容量電極層として形成されている。本形態において、第1電極層5aは、共通電位Vcomが印加された共通電位線5cに導通している。
In each
(電気光学装置100の具体的構成例)
図3は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100に用いた液晶パネル100pの具体的構成例を示す説明図であり、図3(a)、(b)は各々、液晶パネル100pを各構成要素と共に第2基板の側から見た平面図、およびそのH−H′断面図である。なお、図3(b)には、後述する反射部26の図示を省略してある。
(Specific configuration example of the electro-optical device 100)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific configuration example of the
図3(a)、(b)に示すように、液晶パネル100pでは、第1基板10と第2基板20とが所定の隙間を介してシール材107によって貼り合わされており、シール材107は第2基板20の外縁に沿うように枠状に設けられている。シール材107は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等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、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, in the
かかる構成の液晶パネル100pにおいて、第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、液晶パネル100pの略中央には、図2を参照して説明した画像表示領域10aが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材107も略四角形に設けられ、シール材107の内周縁と画像表示領域10aの外周縁との間には、略四角形の周辺領域10bが額縁状に設けられている。第1基板10において、画像表示領域10aの外側では、第1基板10の一辺に沿ってデータ線駆動回路101および複数の端子102が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路104が形成されている。なお、端子102には、フレキシブル配線基板(図示せず)が接続されており、第1基板10には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
In the
詳しくは後述するが、第1基板10の一方面10sおよび他方面10tのうち、一方面10s側では、画像表示領域10aに、図2(b)を参照して説明した画素トランジスター30、および画素トランジスター30に電気的に接続する画素電極9aがマトリクス状に形成されており、かかる画素電極9aの上層側には配向膜19が形成されている。
As will be described in detail later, on the one
また、第1基板10の一方面10s側において、周辺領域10bには、画素電極9aと同時形成されたダミー画素電極9b(図3(b)参照)が形成されている。ダミー画素電極9bについては、ダミーの画素トランジスターと電気的に接続された構成、ダミーの画素トランジスターが設けられずに配線に直接、電気的に接続された構成、あるいは電位が印加されていないフロート状態にある構成が採用される。かかるダミー画素電極9bは、第1基板10において配向膜19が形成される面を研磨により平坦化する際、画像表示領域10aと周辺領域10bとの高さ位置を圧縮し、配向膜19が形成される面を平坦面にするのに寄与する。また、ダミー画素電極9bを所定の電位に設定すれば、画像表示領域10aの外周側端部での液晶分子の配向の乱れを防止することができる。
In addition, on the one
第2基板20の一方面20sおよび他方面20tのうち、第1基板10と対向する一方面20s側には共通電極21が形成されており、共通電極21の上層には配向膜29が形成されている。共通電極21は、第2基板20の略全面あるいは複数の帯状電極として複数の画素100aに跨って形成されている。本形態において、共通電極21は、第2基板20の略全面に形成されている。また、第2基板20の一方面20s側には、画像表示領域10aの外周縁に沿って額縁状の遮光層108が形成されており、かかる遮光層108は、見切りとして機能する。ここで、遮光層108の外周縁は、シール材107の内周縁との間に隙間を隔てた位置にあり、遮光層108とシール材107とは重なっていない。
A
このように構成した液晶パネル100pにおいて、第1基板10には、シール材107より外側において第2基板20の角部分と重なる領域に、第1基板10と第2基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極109が形成されている。かかる基板間導通用電極109には、導電粒子を含んだ基板間導通材109aが配置されており、第2基板20の共通電極21は、基板間導通材109aおよび基板間導通用電極109を介して、第1基板10側に電気的に接続されている。このため、共通電極21は、第1基板10の側から共通電位Vcomが印加されている。シール材107は、略同一の幅寸法をもって第2基板20の外周縁に沿って設けられている。このため、シール材107は、略四角形である。但し、シール材107は、第2基板20の角部分と重なる領域では基板間導通用電極109を避けて内側を通るように設けられており、シール材107の角部分は略円弧状である。
In the
かかる構成の電気光学装置100において、画素電極9aおよび共通電極21をITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透光性の導電膜により形成すると、透過型の液晶装置を構成することができる。これに対して、共通電極21をITOやIZO等の透光性導電膜により形成し、画素電極9aをアルミニウム等の反射性導電膜により形成すると、反射型の液晶装置を構成することができる。電気光学装置100が反射型である場合、第2基板20の側から入射した光が第1基板10の側の基板で反射して出射される間に変調されて画像を表示する。電気光学装置100が透過型である場合、第1基板10および第2基板20のうち、一方側の基板から入射した光が他方側の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。
In the electro-
電気光学装置100は、モバイルコンピューター、携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、この場合、第2基板20には、カラーフィルター(図示せず)や保護膜が形成される。また、電気光学装置100では、使用する液晶層50の種類や、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差フィルムや偏光板等が液晶パネル100pに対して所定の向きに配置される。
The electro-
本形態において、電気光学装置100は、図1を参照して説明した投射型表示装置(液晶プロジェクター)において、RGB用のライトバルブとして用いられている。この場合、RGB用の各電気光学装置100の各々には、RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されるので、カラーフィルターは形成されない。
In this embodiment, the electro-
以下、電気光学装置100が透過型の液晶装置であって、第2基板20から入射した光が第1基板10を透過して出射される場合を中心に説明する。また、本形態において、電気光学装置100は、液晶層50として、誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を用いたVAモードの液晶パネル100pを備えている場合を中心に説明する。
Hereinafter, the case where the electro-
(画素の具体的構成)
図4は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の画素の説明図であり、図4(a)、(b)は各々、第1基板10において隣り合う画素の平面図、および図4(a)のF−F′線に相当する位置で電気光学装置100を切断したときの断面図である。なお、図4(a)では、各領域を以下の線で表してある。
走査線3a=太い実線
半導体層1a=細くて短い点線
データ線6aおよびドレイン電極6b=一点鎖線
第1電極層5aおよび中継電極5b=細くて長い破線
第2電極層7a=二点鎖線
画素電極9a=太くて短い破線
(Specific pixel configuration)
4A and 4B are explanatory diagrams of pixels of the electro-
図4(a)に示すように、第1基板10には、複数の画素100aの各々に矩形状の画素電極9aが形成されており、隣り合う画素電極9aにより挟まれた縦横の画素間領域10fと重なる領域に沿ってデータ線6aおよび走査線3aが形成されている。より具体的には、画素間領域10fのうち、走査線3aに沿って延在する第1画素間領域10gと重なる領域に沿って走査線3aが延在し、データ線6aに沿って延在する第2画素間領域10hと重なる領域に沿ってデータ線6aが延在している。データ線6aおよび走査線3aは各々、直線的に延びており、データ線6aと走査線3aとが交差する領域に画素トランジスター30が形成されている。第1基板10には、データ線6aと重なるように、図2(b)を参照して説明した第1電極層5a(容量電極層)が形成されている。
As shown in FIG. 4A, a
図4(a)、(b)に示すように、第1基板10は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体10w、基板本体10wの液晶層50側の表面(一方面10s側)に形成された画素電極9a、画素スイッチング用の画素トランジスター30、および配向膜19を主体として構成されている。第2基板20は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20w、その液晶層50側の表面(第1基板10と対向する一方面側)に形成された共通電極21、および配向膜29を主体として構成されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
第1基板10において、基板本体10wの一方面側には、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属膜化合物等の導電膜からなる走査線3aが形成されている。本形態において、走査線3aは、タングステンシリサイド(WSi)等の遮光性導電膜から構成されており、画素トランジスター30に対する遮光膜としても機能している。本形態において、走査線3aは、厚さが200nm程度のタングステンシリサイドからなる。なお、基板本体10wと走査線3aとの間には、シリコン酸化膜等の絶縁膜が設けられることもある。
In the
基板本体10wの一方面10s側において、走査線3aの上層側には、シリコン酸化膜等の絶縁膜12が形成されており、かかる絶縁膜12の表面に、半導体層1aを備えた画素トランジスター30が形成されている。本形態において、絶縁膜12は、例えば、テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)を用いた減圧CVD法やテトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜と、高温CVD法により形成したシリコン酸化膜(HTO(High Temperature Oxide)膜)との2層構造を有している。
An insulating
画素トランジスター30は、走査線3aとデータ線6aとの交差領域において走査線3aの延在方向に長辺方向を向けた半導体層1aと、半導体層1aの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層1aの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極3cとを備えている。また、画素トランジスター30は、半導体層1aとゲート電極3cとの間に透光性のゲート絶縁層2を有している。半導体層1aは、ゲート電極3cに対してゲート絶縁層2を介して対向するチャネル領域1gを備えているとともに、チャネル領域1gの両側にソース領域1bおよびドレイン領域1cを備えている。本形態において、画素トランジスター30は、LDD構造を有している。従って、ソース領域1bおよびドレイン領域1cは各々、チャネル領域1gの両側に低濃度領域1b1、1c1を備え、低濃度領域1b1、1c1に対してチャネル領域1gとは反対側で隣接する領域に高濃度領域1b2、1c2を備えている。
The
半導体層1aは、多結晶シリコン膜等によって構成されている。ゲート絶縁層2は、半導体層1aを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第1ゲート絶縁層2aと、CVD法等により形成されたシリコン酸化膜等からなる第2ゲート絶縁層2bとの2層構造からなる。ゲート電極3cは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属膜化合物等の導電膜からなり、半導体層1aの両側において、第2ゲート絶縁層2bおよび絶縁膜12を貫通するコンタクトホール12a、12bを介して走査線3aに導通している。本形態において、ゲート電極3cは、膜厚が100nm程度の導電性のポリシリコン膜と、膜厚が100nm程度のタングステンシリサイド膜との2層構造を有している。
The
なお、本形態では、電気光学装置100を透過した後の光が他の部材で反射した際、かかる反射光が半導体層1aに入射して画素トランジスター30で光電流に起因する誤動作が発生することを防止することを目的に、走査線3aを遮光膜により形成してある。但し、走査線をゲート絶縁層2の上層に形成し、その一部をゲート電極3cとしてもよい。この場合、図4に示す走査線3aは、遮光のみを目的として形成されることになる。
In this embodiment, when the light after passing through the electro-
ゲート電極3cの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜41が形成されており、層間絶縁膜41の上層には、データ線6aおよびドレイン電極6bが同一の導電膜によって形成されている。層間絶縁膜41は、例えば、シランガス(SH4)と亜酸化窒素(N2O)とを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜等からなる。
A translucent
データ線6aおよびドレイン電極6bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属膜化合物等の導電膜からなる。本形態において、データ線6aおよびドレイン電極6bは、膜厚が20nmのチタン(Ti)膜、膜厚が50nmの窒化チタン(TiN)膜、膜厚が350nmのアルミニウム(Al)膜、膜厚が150nmのTiN膜をこの順に積層してなる4層構造を有している。データ線6aは、層間絶縁膜41および第2ゲート絶縁層2bを貫通するコンタクトホール41aを介してソース領域1b(データ線側ソースドレイン領域)に導通している。ドレイン電極6bは、第1画素間領域10gと重なる領域において、半導体層1aのドレイン領域1c(画素電極側ソースドレイン領域)と一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜41および第2ゲート絶縁層2bを貫通するコンタクトホール41bを介してドレイン領域1cに導通している。
The
データ線6aおよびドレイン電極6bの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜42が形成されている。層間絶縁膜42は、例えば、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜等からなる。
A translucent
層間絶縁膜42の上層側には、第1電極層5aおよび中継電極5bが同一の導電膜によって形成されている。第1電極層5aおよび中継電極5bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属膜化合物等の導電膜からなる。本形態において、第1電極層5aおよび中継電極5bは、膜厚が200nm程度のAl膜と、膜厚が100nm程度のTiN膜との2層構造を有している。第1電極層5aは、データ線6aと同様、第2画素間領域10hと重なる領域に沿って延在している。中継電極5bは、第1画素間領域10gと重なる領域において、ドレイン電極6bと一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜42を貫通するコンタクトホール42aを介してドレイン電極6bに導通している。
On the upper layer side of the
第1電極層5aおよび中継電極5bの上層側にはシリコン酸化膜等の層間絶縁膜44がエッチングストッパー層として形成されており、かかる層間絶縁膜44には、第1電極層5aと重なる領域に開口部44bが形成されている。本形態において、層間絶縁膜44は、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法等により形成したシリコン酸化膜等からなる。ここで、開口部44bは、図4(a)では図示を省略するが、データ線6aと走査線3aとの交差領域を起点として第1画素間領域10gと重なる領域に沿って延在する部分と、データ線6aと走査線3aとの交差領域を起点として第2画素間領域10hと重なる領域に沿って延在する部分とを備えたL字形状に形成されている。
An interlayer insulating
層間絶縁膜44の上層側には透光性の誘電体層40が形成されており、かかる誘電体層40の上層側には第2電極層7aが形成されている。第2電極層7aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属膜化合物等の導電膜からなる。本形態において、第2電極層7aは、膜厚が100nm程度のTiN膜からなる。誘電体層40としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる他、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、ハフニウム酸化膜、ランタン酸化膜、ジルコニウム酸化膜等の高誘電率の誘電体層を用いることができる。第2電極層7aは、データ線6aと走査線3aとの交差領域を起点として第1画素間領域10gと重なる領域に沿って延在する部分と、データ線6aと走査線3aとの交差領域を起点として第2画素間領域10hと重なる領域に沿って延在する部分とを備えたL字形状に形成されている。従って、第2電極層7aのうち、第2画素間領域10hと重なる領域に沿って延在する部分は、層間絶縁膜44の開口部44bにおいて、誘電体層40を介して第1電極層5aに重なっている。このようにして、本形態では、第1電極層5a、誘電体層40、および第2電極層7aは、第1画素間領域10gと重なる領域に蓄積容量55を構成している。
A
また、第2電極層7aにおいて、第1画素間領域10gと重なる領域に沿って延在する部分は、中継電極5bと部分的に重なっており、誘電体層40および層間絶縁膜44を貫通するコンタクトホール44aを介して中継電極5bに導通している。
In the
第2電極層7aの上層側には透光性の層間絶縁膜45が形成されており、層間絶縁膜45の上層側には、厚さが140nm程度のITO膜等の透光性導電膜からなる画素電極9aが形成されている。画素電極9aは、データ線6aと走査線3aとの交差領域の近傍で第2電極層7aと部分的に重なっており、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aを介して第2電極層7aに導通している。
A translucent
画素電極9aの表面には配向膜19が形成されている。配向膜19は、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜19は、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜(垂直配向膜)である。
An
第2基板20では、石英基板やガラス基板等の透光性の基板本体20wの液晶層50側の表面(第1基板10に対向する側の面)に、ITO膜等の透光性導電膜からなる共通電極21が形成されており、かかる共通電極21を覆うように配向膜29が形成されている。配向膜29は、配向膜19と同様、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜29は、SiOX(x<2)、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3、In2O3、Sb2O3、Ta2O5等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜(垂直配向膜)である。かかる配向膜19、29は、液晶層50に用いた誘電異方性が負のネマチック液晶化合物を垂直配向させ、液晶パネル100pは、ノーマリブラックのVAモードとして動作する。
In the
ここで、第2基板20の基板本体20wには、図5等を参照して以下に説明する溝260を備えた反射部26が構成されており、かかる反射部26に対して第1基板10の側に共通電極21や配向膜29が形成されている。
Here, the substrate
(第2基板20の詳細構成)
図5は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の第2基板20に形成した反射部の説明図であり、図5(a)、(b)は、第2基板20の断面図、および反射部の平面構成を示す説明図である。なお、図5(a)では、第1基板10側の配向膜19等の図示を省略してある。
(Detailed configuration of the second substrate 20)
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of the reflection portion formed on the
図5(a)、(b)に示すように、本形態の電気光学装置100においては、第2基板20の側から入射した光を液晶層50によって画素毎に光変調した後、第1基板10から出射する。このため、入射光を効率よく利用するには、入射光を画素電極9aに向けて効率よく導く必要がある。そこで、本形態では、第2基板20の側から入射した光のうち、画素電極9aの間(画素間領域10f)に向かおうとする光を画素電極9aに向けて反射する反射部26が形成されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, in the electro-
本形態において、反射部26は、第2基板20の基板本体20w(透光性基板)の一方面20s側に、画素電極9aの間(画素間領域10f)に平面視で重なる領域に沿って溝260が格子状に形成されており、溝260は、画素間領域10fに向けて開口している。本形態において、溝260の相対向する側面261、262は、画素間領域10fに向けて傾斜しており、溝260は断面V字形状を有している。より具体的には、溝260は、側面261、262を一辺とする略二等辺三角形形状の断面を有しており、三角形形状の頂点は、画素間領域10fの幅方向の中心に位置している。また、溝260の幅寸法(三角形形状の底辺の長さ)は、画素間領域10fの幅寸法と略同一寸法、あるいはやや幅広に設定されている。
In the present embodiment, the reflecting
本形態において、溝260の開口部265は、基板本体20wの一方面20s側に形成された透光膜27で塞がれている。このため、溝260は中空になっており、溝260の内部は真空あるいは空気層になっている。本形態において、溝260の内部は真空になっている。ここで、透光膜27は、基板本体20w(透光性基板)の屈折率未満の屈折率を有する低屈折率の透光性絶縁膜である。より具体的には、基板本体20wは、石英基板やガラス基板からなり、かかる透光性基板の屈折率は約1.52である。これに対して、透光膜27は、1.52未満の屈折率を有する透光性絶縁膜である。また、本形態では、図6を参照して後述する理由から、透光膜27には、1.43以下の屈折率を有する透光性絶縁膜が用いられている。
In this embodiment, the
本形態において、透光膜27には、フッ化マグネシウム(MgF2)や、硼珪酸ガラス(BSG)膜、燐珪酸ガラス(PSG)膜、硼燐珪酸ガラス(BPSG)膜が用いられている。これらの透光性絶縁膜のうち、フッ化マグネシウムは屈折率が1.37である。硼珪酸ガラス膜、燐珪酸ガラス膜、および硼燐珪酸ガラス膜は、屈折率が1.43〜1.45であるが、硼素や燐の量を変えれば、屈折率をさらに低下させることも可能である。
In this embodiment, the light-transmitting
このように構成した溝260において、透光膜27は、溝260の開口部265側で溝260の一部を埋めるようにして開口部265を塞いでいるが、溝260の内部深くまでは形成されていない。このため、溝260の内部は中空状態(真空状態)にある。従って、溝260の内部の媒質(真空)の屈折率と、基板本体20wの媒質(ガラス等)の屈折率とを比較すると、以下の関係
溝260内部の屈折率<基板本体20wの屈折率
にある。このため、溝260の側面261、262は反射面として機能する。また、基板本体20wの屈折率をn11とし、溝260内部の屈折率をn12とし、側面261、262の法線に対する光の入射角度をθ1とした場合、n11>n12であって、かつ、n11、n12、θ1が以下の式
sinθ1>n12/n11
を満たせば、側面261、262では全反射が起こる。
In the
Is satisfied, total reflection occurs on the side surfaces 261 and 262.
また、本形態では、透光膜27は、溝260の開口部265側で溝260の一部を埋めており、側面261、262の一部は透光膜27と接している。それでも、本形態では、透光膜27(媒質)の屈折率と、基板本体20wの媒質(ガラス等)の屈折率とを比較すると、以下の関係
透光膜27の屈折率<基板本体20wの屈折率
にある。このため、溝260の側面261、262のうち、透光膜27と接している部分も反射面として機能する。また、基板本体20wの屈折率をn11とし、透光膜27の屈折率をn13とし、側面261、262の法線に対する光の入射角度をθ2とした場合、n11>n13であって、かつ、n11、n13、θ2が以下の式
sinθ2>n13/n11
を満たせば、側面261、262のうち、透光膜27と接している部分でも全反射が起こる。それ故、本形態によれば、反射部26での反射効率が高い。
In this embodiment, the
If the above condition is satisfied, total reflection occurs at the portion of the side surfaces 261 and 262 that are in contact with the
このように構成した電気光学装置100において、透光膜27は、溝260の一部を埋めるように溝260の内部に形成されているが、溝260の外部には形成されていない。また、透光膜27の表面は、基板本体20wの一方面20sと連続した平面を構成しており、かかる表面には、シリコン酸化膜からなる絶縁膜28、ITO膜からなる共通電極21、および配向膜29が形成されている。従って、本形態では、溝260の外部では、透光膜27と基板本体20wとが接しておらず、溝260の外部には、透光膜27と基板本体20wとの界面が存在しない。また、透光膜27は、溝260と平面視で重なる部分のみで絶縁膜28と接しており、透光膜27と絶縁膜28との界面は、溝260と平面視で重なる部分のみに存在している。
In the electro-
(反射部26の作用効果)
このように構成した電気光学装置100では、図1を参照して説明した光源部130からは様々な入射角度の光が入射し、かかる入射光のうち、画素電極9aに向かう光は、矢印L1で示すように、そのまま進行する。また、矢印L2で示すように、画素電極9aから外れた方向(画素間領域10fに向かう方向)に向かう光については、矢印L3で示すように、溝260の側面261、262で反射させ、画素電極9aに向かわせる。
(Operational effect of the reflection part 26)
In the electro-
ここで、溝260は、側面261、262を一辺とする略二等辺三角形形状の断面を有しており、三角形形状の頂点は、画素間領域10fの幅方向の中心に位置している。また、溝260の幅寸法は、画素間領域10fの幅寸法と略同一寸法、あるいはやや幅広に設定されている。このため、画素電極9aから大きく外れた方向に向かう光についても画素電極9aに向けて反射し、有効に利用することができる。なお、側面261、262の傾きについては、例えば、基板本体20wの基板面に対する法線となす角度が10°以下、さらには3°以下になるように設定される。かかる構成によれば、側面261、262で光を反射した際、光線角度の増大を低減しながら入射光を偏向することができるとともに、入射光を、例えば、Fナンバーが2.5である投射光学系(図1参照)で十分取り込むことが可能な光線角度の光に変換することができる。それ故、コントラストの向上および投射画像の明るさの向上を図ることができる。
Here, the
(透光膜27の屈折率と投射画像の明るさとの関係)
図6は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100で用いた透光膜27の屈折率と図1に示す投射型表示装置110からの投射画像の明るさとの関係をシュミレーションした結果を示すグラフである。なお、図6には、第2基板20に対する入射角が0°、1.48°、1.58°、1.68°、1.78°の場合における透光膜27の屈折率と投射画像の明るさとの関係を各々、線L11、L12、L13、L14、L15で示してある。
(Relationship between refractive index of
FIG. 6 shows the result of simulating the relationship between the refractive index of the
図6から分かるように、透光膜27の屈折率が1.43以下の場合には、明るさのレベルは高く、透光膜27の屈折率が1.44の場合には、明るさのレベルがわずかに低下し、透光膜27の屈折率が1.44を超える場合には、明るさのレベルが急激に低下する。従って、透光膜27の屈折率は、1.43以下であることが好ましい。
As can be seen from FIG. 6, when the refractive index of the
(第2基板20の製造方法)
図7を参照して、電気光学装置100の製造工程のうち、反射部26を製造する工程を説明する。図7は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の製造方法を示す説明図である。図8は、本発明の実施の形態1に係る電気光学装置100の製造方法において、テトラエトキシシランを用いた減圧CVD法により透光膜27を形成したときの説明図である。なお、図7および図8では、図5とは反対に第2基板20の一方面20sを上向きに表してある。
(Manufacturing method of the second substrate 20)
With reference to FIG. 7, a process of manufacturing the reflecting
本形態の第2基板20を製造するには、溝形成工程において、まず、図7(a)に示すように、基板本体20wの一方面20sに、フォトリソグラフィ技術を利用して、厚さが5〜10μmのマスク269を形成する。次に、基板本体20wに対してドライエッチングを行なう。かかるドライエッチングには、高密度プラズマを形成可能なICP(ICP-RIE/Inductive Coupled Plasma-RIE)ドライエッチング装置を用い、基板本体20wとマスクとのエッチング選択比を例えば4以上:1とする。その結果、図7(b)に示すように、マスク269の厚みに対して4倍以上の深さを有する断面V字形状の溝260が形成される。
In order to manufacture the
次に、図7(c)に示す透光膜形成工程において、CVD(Chemical Vapor Deposition・化学気相成膜法)法、PVD(Physical Vapor Deposition・物理気相成膜法)法、テトラエトキシシラン等の液体ソースを用いたCVD法、その他の埋め込み手法により、透光膜27を成膜し、透光膜27によって溝260の開口部265を塞ぐことにより、溝260内を中空状態とする。本形態では、透光膜27として、真空蒸着法により、フッ化マグネシウム膜を形成する。あるいは、本形態では、透光膜27として、CVD法により、硼珪酸ガラス膜、燐珪酸ガラス膜、硼燐珪酸ガラス膜を形成する。より具体的には、シランガスと酸素ガスとを用いて常圧CVDを行う際、成膜ガス中にPH3(ホスフィン)やB2H6(ジボラン)を添加する。かかる成膜の際、透光膜27は、溝260の開口縁から内側に張り出すように成膜される。このため、透光膜27は、開口部265を塞いだ時点で溝260の開口部265側を部分的に埋めるように形成されるが、溝260の内部までは形成されていない。このため、溝260は中空状態となる。また、本形態では、真空雰囲気で成膜を行うため、溝260の内部は真空状態となる。
Next, in the translucent film forming step shown in FIG. 7C, the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, the PVD (Physical Vapor Deposition) method, tetraethoxysilane The light-transmitting
次に、図7(d)に示す研磨工程において、透光膜27の表面を研磨し、溝260の一部を埋めるように溝260の内部に透光膜27を残す一方、溝260の外部では透光膜27を除去する。かかる研磨工程において、本形態では、化学機械研磨を行なう。この化学機械研磨では、研磨液に含まれる化学成分の作用と、研磨剤と第2基板20(基板本体20w)との相対移動によって、高速で平滑な研磨面を得ることができる。より具体的には、研磨装置において、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等からなる研磨布(パッド)を貼り付けた定盤と、第2基板20を保持するホルダとを相対回転させながら、研磨を行なう。その際、例えば、平均粒径が0.01〜20μmの酸化セリウム粒子、分散剤としてのアクリル酸エステル誘導体、および水を含む研磨剤を研磨布と第2基板20との間に供給する。
Next, in the polishing step shown in FIG. 7D, the surface of the
しかる後には、基板本体20wの一方面20s側に絶縁膜28、共通電極21および配向膜29を順次形成し、第2基板20を得る。
Thereafter, the insulating
なお、透光膜形成工程において透光膜27を成膜する際、テトラエトキシシランを用いた減圧CVD法により、硼珪酸ガラス膜、燐珪酸ガラス膜、硼燐珪酸ガラス膜等を形成してもよい。かかる成膜法では、カバレッジ性が高いため、図8に示すように、透光膜27が溝260の内部に深く入り込むことになる。このような場合、溝260の側面261、262のうち、透光膜27と接している部分が広くなってしまうが、透光膜27の屈折率は、基板本体20wの屈折率未満である。このため、反射部26では、広い角度範囲にわたって全反射が起こるので、高い反射効率が得られる。
When forming the light-transmitting
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の電気光学装置100では、第1基板10および第2基板20のうち、第2基板20には、画素電極9aの間(画素間領域10f)に向けて開口する中空の溝260が形成されており、かかる溝260の開口部265は透光膜27によって塞がれている。このため、中空の溝260の側面261、262は、溝260内の媒質(真空)と第2基板20の媒質との屈折率の差に起因する反射面となる。従って、第2基板20に入射した光のうち、画素間領域10fに向かおうとする光を溝260の側面261、262で反射し、画素電極9aに向かわせることができるので、表示等に寄与する光の比率が高い。また、溝260の開口部265を塞ぐにあたって、本形態では、透光膜27を利用するため、透光膜27を成膜するだけで溝260の開口部265を塞ぐことができる。それ故、カバーガラスを接着して開口部を塞ぐ場合と比較して、生産性が高い。また、溝260の開口部265を透光膜27により塞ぐので、透光膜27に向かって進行した光が画素電極9aに向かおうとするのを妨げることがない。
(Main effects of this form)
As described above, in the electro-
また、透光膜27の屈折率は、基板本体20w(透光性基板)の屈折率未満である。このため、溝260の側面のうち、透光膜27と接している部分も反射面として機能する。このため、基板本体20wに形成した溝260の開口部265を透光膜27により塞いで溝260を中空状態とした場合でも、溝260の側面261、262での反射効率が高い。また、本形態において、透光膜27の屈折率は、1.43以下である。このため、基板本体20w(透光性基板)として石英基板やガラス基板を用いた場合でも、透光膜27の屈折率は、基板本体20wの屈折率よりかなり小さい。それ故、溝260の側面261、262のうち、透光膜27と接している部分でも全反射が起こるため、溝260の側面261、262での反射効率が高い。よって、本形態によれば、表示光の光量が大であるので、明るい画像を表示することができる。
Moreover, the refractive index of the
また、本形態において、透光膜27は、溝260の一部を埋めるように溝260内に形成され、溝260の外部には形成されていない。このため、基板本体20wと透光膜27との界面での反射が発生しない。また、溝260は、側面261、262が画素間領域10fに向けて傾斜した断面V字形状を有している。このため、画素間領域10fに向かおうとする光を溝260の側面261、262で反射し、画素電極9aに効率よく向かわせることができる。また、溝260は、内部が真空状態にあるため、側面261、262を反射率の高い反射面とすることができる。それ故、表示光の光量が大であるので、明るい画像を表示することができる。さらに、溝260の内部が真空状態にある構成であれば、溝260の開口部265を透光膜27で塞ぐ際、真空雰囲気中で成膜すれば実現できるという利点がある。
Further, in this embodiment, the
また、本形態において、溝260は、第2基板20に設けられている。このため、第2基板20の側から光が入射する構成を採用することができ、画素トランジスター30に光が入射しにくいという利点がある。さらに、透光膜27の溝260とは反対側の面が平坦面になっているため、共通電極21を平坦面上に形成することができる。
In this embodiment, the
[実施の形態2]
上記実施の形態では、基板本体20wの一方面20sに絶縁膜28、共通電極21および配向膜29がこの順に形成されていたが、絶縁膜28が形成されておらず、基板本体20wの一方面20sに共通電極21および配向膜29がこの順に形成されている構造を採用してもよい。
[Embodiment 2]
In the above embodiment, the insulating
[他の実施の形態]
上記実施の形態1、2では、第2基板20の側から光が入射するので、反射部26(溝260)を第2基板20の基板本体20wに形成したが、第1基板10の側から光が入射する場合、第1基板10の基板本体20wに反射部26(溝260)を形成するのに本発明を適用してもよい。
[Other embodiments]
In the first and second embodiments, since light enters from the
上記実施の形態1、2では、第1基板10および画素電極9aが透光性を有している場合であったが、画素電極9aを反射性金属膜から構成した反射型の電気光学装置100に本発明を適用してもよい。
In the first and second embodiments, the
上記実施の形態1、2では、溝260の内部が真空であったが、空気等が充填されている構成であってもよい。
In the first and second embodiments, the inside of the
図1には、ライトバルブを3枚用いた投射型表示装置を例示したが、電気光学装置100がカラーフィルターを内蔵している場合や、各色の光が順次、一枚の電気光学装置100に入射するような投射型表示装置に用いる電気光学装置100に本発明を適用してもよい。
FIG. 1 illustrates a projection type display device using three light valves. However, when the electro-
また、上記形態では、電気光学装置として、投射型表示装置に用いる透過型の電気光学装置100を例示したが、バックライト装置から出射された光を入射光として画像を表示する直視型の電気光学装置100に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the transmissive electro-
さらに、上記形態では、電気光学装置100として液晶装置を例に説明したが、電気泳動型表示装置において、表示光量の増大を図ることを目的に反射部26(溝260)を形成する場合に本発明を適用してもよい。また、有機エレクトロルミネッセンス装置のように、自発光素子から出射された変調光によって画像表示面で画像を表示する電気光学装置において混色等を防止することを目的に反射部26(溝260)を形成する場合に本発明を適用してもよい。
Further, in the above embodiment, the liquid crystal device has been described as an example of the electro-
9a・・画素電極、10・・第1基板、10f・・画素間領域(画素電極の間)、20・・第2基板、20w・・基板本体(透光性基板)、26・・反射部、27・・透光膜、28・・絶縁膜、30・・画素トランジスター(スイッチング素子)、100・・電気光学装置、260・・溝、261、262・・側面、265・・開口部
9a ··· Pixel electrode, 10 · · First substrate, 10f · · Inter-pixel region (between pixel electrodes), 20 · · Second substrate, 20w · · Substrate body (translucent substrate), 26 · ·
Claims (9)
該第1基板に対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた電気光学物質層と、
を有し、
前記第1基板および前記第2基板のうちの一方の基板は、透光性基板であって、前記複数の画素電極において隣り合う画素電極の間に向けて開口する中空の溝と、該溝の開口部を塞ぐ透光膜と、が設けられ、
当該透光膜の屈折率は、前記透光性基板の屈折率未満であることを特徴とする電気光学装置。 A first substrate provided with a plurality of pixel electrodes and a switching element corresponding to each of the plurality of pixel electrodes;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
An electro-optic material layer provided between the first substrate and the second substrate;
Have
One of the first substrate and the second substrate is a light-transmitting substrate, and a hollow groove opening between adjacent pixel electrodes in the plurality of pixel electrodes, and the groove A translucent film that closes the opening, and
An electro-optical device, wherein a refractive index of the translucent film is less than a refractive index of the translucent substrate.
前記一方の基板から前記電気光学装置に入射する光を出射する光源部と、前記電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有していることを特徴とする投射型表示装置。 A projection display device using the electro-optical device according to any one of claims 1 to 8,
A projection display comprising: a light source unit that emits light incident on the electro-optical device from the one substrate; and a projection optical system that projects light modulated by the electro-optical device. apparatus.
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