JP2019211657A - 液晶装置、液晶装置の製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細で光の利用効率の高い液晶装置、液晶装置の製造方法、および電子機器を提供すること。【解決手段】透光性の画素電極と、前記画素電極に対して離間して配置され、前記画素電極側に開口する凹部が設けられる透光性の基材と、前記凹部内に配置され、前記基材の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体と、前記透光性絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接し、前記第１絶縁体の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の第２絶縁体と、前記第１絶縁体と前記透光性絶縁体との間に配置され、前記透光性絶縁体および前記基材と接する透光性および絶縁性の中間層と、を備えることを特徴とする液晶装置。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法および電子機器に関する。

液晶プロジェクターのライトバルブとして液晶装置が用いられている。液晶装置の一例として、特許文献１には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板と、対向基板と、これらの間に配置される液晶層とを備える電気光学装置が開示されている。

特許文献１に記載のＴＦＴアレイ基板は、基材と、複数の画素電極と、画素電極ごとに接続されたＴＦＴとを有する。また、当該ＴＦＴアレイ基板は、基材と画素電極との間にガラスまたは樹脂等の材料を充填してなるレンズ層と、レンズ層を囲む遮光層および絶縁層からなる積層体とを有する。積層体内には、ＴＦＴが配置され、遮光層によってＴＦＴへの光の入射が遮断される。また、レンズ層を備えることにより、画素電極における光の利用効率が高まる。

当該ＴＦＴアレイ基板は、基材上に積層体を形成し、基材および積層体を一括してエッチングすることにより凹部を形成し、当該凹部内にレンズ層を配置し、その後、レンズ層上に画素電極を配置することにより製造される。

特開２０１３−７３１８１号公報

しかし、従来のレンズ層の形成では、基材および積層体を一括してエッチングするので、アスペクト比が高い貫通孔を形成することが難しい。そのため、レンズ層のアスペクト比が低くなってしまい、設計の制約が多くなる。それゆえ、高精細で光の利用効率の高いＴＦＴアレイ基板を簡単に形成することが難しいという問題がある。
また、例えば、液晶装置の出射側に設けられる偏光板等の光学部材からの反射光（戻り光）によりＴＦＴのリーク電流が発生してしまうという課題があった。

本発明に係る液晶装置の一態様によれば、透光性の画素電極と、前記画素電極に対して離間して配置され、前記画素電極側に開口する凹部が設けられる透光性の基材と、前記凹部内に配置され、前記基材の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体と、前記透光性絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接し、前記第１絶縁体の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の第２絶縁体と、前記第１絶縁体と前記透光性絶縁体との間に配置され、前記透光性絶縁体および前記基材と接する透光性および絶縁性の中間層と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る液晶装置の製造方法の一態様によれば、凹部が設けられる基材の前記凹部に、前記基材の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体を形成し、前記透光性絶縁体上に、前記透光性絶縁体および前記基材と接する透光性および絶縁性の中間層を形成し、前記中間層上に、前記透光性絶縁体と前記中間層とが重なる方向からの平面視で前記透光性絶縁体に重なる透光性の第１絶縁体と、前記平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接し、前記第１絶縁体の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の第２絶縁体と、を形成し、前記第１絶縁体上に画素電極を形成することを特徴とする。

第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図１に示す液晶装置の断面図である。 図２に示す素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 図２に示す素子基板の拡大断面図である。 図４に示す素子基板の平面図である。 図４に示す素子基板を透過する光を説明するための模式図である。 図１に示す素子基板の製造方法を示すフローチャートである。 基材準備工程を説明するための断面図である。 透光性絶縁体形成工程を説明するための断面図である。 中間層形成工程を説明するための断面図である。 導光部形成工程における遮光層の形成を説明するための断面図である。 導光部形成工程における遮光層の形成を説明するための断面図である。 導光部形成工程における低屈折率絶縁体が有する絶縁層の形成を説明するための断面図である。 導光部形成工程における低屈折率絶縁体の形成を説明するための断面図である。 導光部形成工程における低屈折率絶縁体の形成を説明するための断面図である。 導光部形成工程における高屈折率絶縁体の形成を説明するための断面図である。 第２実施形態における素子基板の拡大断面図である。 第３実施形態における素子基板の拡大断面図である。 図１８に示す素子基板を透過する光を説明するための模式図である。 投射型表示装置の一例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法や縮尺は実際のものと適宜異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。なお、本明細書において「平行」とは、２つの面または線について、互いに完全に平行な場合のみならず、一方が他方に対して±５°の範囲内で傾斜することをいう。また、本明細書において、屈折率は、絶対屈折率のことをいう。

１.第１実施形態
１−１．液晶装置
まず、本発明の液晶装置として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として備えるアクティブマトリックス方式の透過型液晶装置を例に説明する。係る液晶装置は、後述する投射型表示装置の光変調装置、すなわちライトバルブとして好適に用いることができる。

１−１ａ．基本構成
図１は、第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。図２は、図１に示す液晶装置の断面図であって、図１中のＡ１−Ａ１線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１および図２のそれぞれに示す互いに直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を適宜用いて説明する。

図１および図２に示す液晶装置１００は、透光性を有する素子基板２と、素子基板２に対向して配置される透光性を有する対向基板３と、素子基板２と対向基板３との間に配置される枠状のシール部材４と、素子基板２、対向基板３およびシール部材４で囲まれる液晶層５と、を有する。なお、素子基板２は、「第１基板」の一例であり、対向基板３は、「第２基板」の一例であり、液晶層５は、「液晶」の一例である。

液晶装置１００は、透過型の液晶装置である。本実施形態では、図２に示すように、液晶装置１００は、対向基板３から入射する光ＬＬを素子基板２から出射するが、液晶装置１００は、素子基板２から入射する光ＬＬを対向基板３から出射してもよい。また、光ＬＬは可視光であり、本明細書において、透光性とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％以上であることをいう。また、以下では、液晶装置１００に入射する入射光、液晶装置１００を透過する光、および液晶装置１００から出射される出射光を区別せずに光ＬＬとして示す。また、かかる液晶装置１００は、例えば、プロジェクターに用いる場合、素子基板２の−ｚ軸側の面に、当該面に対して離間して図示しない偏光板が配置される。

また、図１に示すように、液晶装置１００は、素子基板２の厚さ方向、すなわち素子基板２の対向基板３側の面に対して直交する方向からの平面視で、四角形状をなすが、液晶装置１００の平面視形状はこれに限定されず、円形等であってもよい。なお、図示では、素子基板２の厚さ方向をｚ軸方向とする。また、ｚ軸方向は、光ＬＬの光軸方向と平行である。

図１に示すように、素子基板２は、平面視で対向基板３を包含する大きさである。図２に示すように、素子基板２は、基材２１と、透光性絶縁体２２と、中間層２３と、導光部２０と、複数の画素電極２８と、配向膜２９とを有する。基材２１、透光性絶縁体２２、中間層２３、導光部２０、複数の画素電極２８および配向膜２９は、この順に積層される。配向膜２９が最も液晶層５側に位置する。

基材２１は、透光性および絶縁性を有する。基材２１は、複数の凹部２１９を有し、凹部２１９内には透光性および絶縁性を有する透光性絶縁体２２が配置される。基材２１上には中間層２３が配置される。なお、基材２１、透光性絶縁体２２、および中間層２３は、後で詳述する。複数の画素電極２８は、それぞれ、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で構成される。また、配向膜２９は、液晶層５の液晶分子を配向させる。配向膜２９の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。

なお、後で詳述するが、導光部２０は、光ＬＬを導く機能を有し、図４に示すように、低屈折率絶縁体２４、複数の高屈折率絶縁体２５、および絶縁層２７を有する。低屈折率絶縁体２４は、「第２絶縁体」の一例であり、高屈折率絶縁体２５は、「第１絶縁体」の一例である。また、後で詳述するが、素子基板２は、図３または図４に示すように、配線である走査線２６１、配線であるデータ線２６２、配線である容量線２６３、遮光層２６５、およびＴＦＴ２６０を有する。なお、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、遮光層２６５は、それぞれ、「遮光体」の一例である。

図２に示すように、対向基板３は、基材３１と、絶縁層３２と、共通電極３３と、配向膜３４と、を有する。基材３１、絶縁層３２、共通電極３３および配向膜３４は、この順に積層される。配向膜３４が最も液晶層５側に位置する。

基材３１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。基材３１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。共通電極３３は、絶縁層３２を介して基材３１に積層される。共通電極３３は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。また、配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる。配向膜３４の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。共通電極３３は、絶縁層３２を介して基材３１に積層される。共通電極３３は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。また、配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる。配向膜３４の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。

図１および図２に示すように、対向基板３のシール部材４よりも内側には、遮光性を有する金属材料等を用いて形成される枠状の周辺見切り３２０が配置される。周辺見切り３２０は、絶縁層３２内に配置される。また、周辺見切り３２０の内側は、図１に示すように画像等を表示する表示領域Ａを構成する。この周辺見切り３２０によって、迷光が表示領域Ａに入射することを防ぎ、表示における高いコントラストが確保できる。また、表示領域Ａは、行列状に配列される複数の画素Ｐを含む。また、対向基板３の４つの角には、それぞれ、素子基板２と対向基板３とを電気的に接続するための導通材１５０が配置される。

シール部材４は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される。シール部材４は、素子基板２および対向基板３のそれぞれに対して固着される。シール部材４、素子基板２および対向基板３によって囲まれる領域内には、液晶層５が配置される。シール部材４の図１中の下側の部分には、液晶分子を含む液晶材を注入するための注入口４１が形成される。注入口４１は、各種樹脂材料を用いて形成される封止材４０により封止される。

液晶層５は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶層５は、液晶分子が配向膜２９および配向膜３４の双方に接するように素子基板２および対向基板３によって挟持される。液晶層５に印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。液晶層５は、光ＬＬを、印加される電圧に応じ変調することで階調表示を可能とする。

また、図１に示すように、素子基板２の対向基板３側の面には、２つの走査線駆動回路６１と１つのデータ線駆動回路６２とが配置される。図示の例では、２つの走査線駆動回路６１は、素子基板２の図１中左側および右側に配置される。データ線駆動回路６２は、素子基板２の図１中下側に配置される。また、素子基板２の＋ｚ軸側の面２１０１の外縁部には、複数の外部端子６４が配置される。外部端子６４には、走査線駆動回路６１およびデータ線駆動回路６２のそれぞれから引き回される配線６５が接続される。

液晶装置１００の駆動方式としては、特に限定されないが、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モードおよびＶＡ（Vertical Alignment）モード等が挙げられる。

１−１ｂ．電気的な構成
図３は、図２に示す素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。図３に示すように、素子基板２には、ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２とｎ本の容量線２６３とが形成される。ただし、ｎおよびｍは２以上の整数である。ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２との各交差に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ２６０が配置される。また、ｎ本の走査線２６１、ｍ本のデータ線２６２およびｎ本の容量線２６３は、例えばアルミニウム等の金属で構成される。

ｎ本の走査線２６１は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。走査線２６１は、ＴＦＴ２６０のゲート電極に電気的に接続される。また、ｎ本の走査線２６１は、図１に示す走査線駆動回路６１に電気的に接続される。ｎ本の走査線２６１には、走査線駆動回路６１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが走査線２６１に線順次で供給される。

ｍ本のデータ線２６２は、ｘ軸方向に等間隔で並び、ｙ軸方向に延在する。データ線２６２は、ＴＦＴ２６０のソース領域に電気的に接続される。また、ｍ本のデータ線２６２は、図１に示すデータ線駆動回路６２に電気的に接続される。ｍ本のデータ線２６２には、図１に示すデータ線駆動回路６２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍがデータ線２６２に線順次で供給される。

ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２とは、互いに絶縁され、平面視で格子状をなす。隣り合う２つの走査線２６１と隣り合う２つのデータ線２６２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。１つの画素Ｐには、１つの画素電極２８が形成される。なお、ＴＦＴ２６０のドレイン領域は、画素電極２８に電気的に接続される。

ｎ本の容量線２６３は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。また、ｎ本の容量線２６３は、複数のデータ線２６２および複数の走査線２６１と絶縁され、これらに対して離間して形成される。容量線２６３には、グランド電位等の固定電位が印加される。また、容量線２６３と画素電極２８との間には、液晶容量に保持される電荷のリークを防止するために蓄積容量２６４が液晶容量と並列に配置される。

走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２６１が順次選択されると、選択される走査線２６１に接続されるＴＦＴ２６０がオン状態となる。すると、ｍ本のデータ線２６２を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが、選択される走査線２６１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２８に印加される。これにより、画素電極２８と図２に示す対向基板３が有する共通電極３３との間に形成される液晶容量に表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量２６４によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光ＬＬが変調され階調表示が可能となる。

１−１ｃ．素子基板の構成
次に、素子基板２の詳細な構成について説明する。図４は、図２に示す素子基板の拡大断面図である。図５は、図４に示す素子基板の平面図である。なお、図５では、配向膜２９の図示を省略する。

前述のように、素子基板２は、基材２１、透光性絶縁体２２、中間層２３、導光部２０、複数の画素電極２８、配向膜２９、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、遮光層２６５、およびＴＦＴ２６０を有する。なお、図４では、容量線２６３の図示を省略する。また、図４に示すように、導光部２０は、低屈折率絶縁体２４、低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い屈折率を有する複数の高屈折率絶縁体２５、および絶縁層２７を有する。

図４に示すように、基材２１は、画素電極２８側に開口する凹部２１９が設けられる平板である。凹部２１９は、平面視で行列状に配置される。凹部２１９の平面視形状は、四角形であり、各辺のなす角は９０度であるが、角に丸みを有してもよい。また、基材２１の構成材料としては、例えばケイ素系の無機化合物が挙げられる。具体的には、基材２１は、例えばガラスまたは石英を用いて構成される。

凹部２１９内には、透光性絶縁体２２が充填される。透光性絶縁体２２は、凹部２１９の底面に接触する−ｚ軸側の面２２０１、中間層２３に接触する＋ｚ軸側の面２２０２、面２２０１および面２２０２を接続する側面２２０３を有する。面２２０１および面２２０２は、ｚ軸方向に並んでおり、側面２２０３は、図示では、ｚ軸に平行な面である。側面２２０３は、基材２１の凹部２１９を構成する内壁面２１８に接触する。側面２２０３と内壁面２１８とが接触することにより、透光性絶縁体２２と基材２１との界面である第１界面２２９が構成される。第１界面２２９は、平面視で四角形をなす。また、面２２０２と、基材２１の＋ｚ軸側の面２１０１との間には段差が無く、これらは同一平面上に位置する。

透光性絶縁体２２の屈折率は、基材２１の屈折率よりも高い。そのため、透光性絶縁体２２に入射する光ＬＬを透光性絶縁体２２と基材２１との第１界面２２９で反射させることができ、透光性絶縁体２２内で光ＬＬを伝搬させることができる。すなわち、透光性絶縁体２２を、光ＬＬを伝搬させる導波路として機能させることができる。また、透光性絶縁体２２は、図示しない偏光板等の光学部材等からの戻り光がＴＦＴ２６０に入射することを抑制または防止する機能を有する。

透光性絶縁体２２の構成材料としては、酸化アルミニウム等の金属酸化物、およびケイ素系の無機化合物等が挙げられる。中でも、ケイ素系の無機化合物であることが好ましく、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のいずれかであることがより好ましい。当該構成材料がケイ素系の無機化合物であることで、成膜法により透光性絶縁体２２を簡単に形成できる。また、当該構成材料が窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のいずれかであることで、透光性絶縁体２２中の窒素原子の含有率を調整することにより所望の屈折率を有する透光性絶縁体２２を形成し易い。

中間層２３は、平面視で透光性絶縁体２２を覆うように基材２１上に配置される。中間層２３は、平面視における透光性絶縁体２２の外周縁２２０４に重なるように、透光性絶縁体２２および基材２１上に配置される。外周縁２２０４は、基材２１の＋ｚ軸側の面２１０１と、透光性絶縁体２２の＋ｚ軸側の面２２０２との境界部分である。

また、図２に示すように、中間層２３は、基材２１の＋ｚ軸側の面２１０１の全域に亘って配置される。この配置の中間層２３であると、基材２１上に例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等の蒸着法によりマスク等を用いずに成膜することにより中間層２３を製造できるので、中間層２３の製造が容易である。なお、中間層２３は、図２に示すように基材２１の＋ｚ軸側の面２１０１の全域に亘って配置されるが、中間層２３の配置はこれに限定されない。例えば、中間層２３は、平面視で、図２に示す液晶層５と重なる領域のみに配置されてもよい。すなわち、中間層２３は、図１に示す走査線駆動回路６１およびデータ線駆動回路６２が設けられている領域を除く領域に配置されてもよい。

中間層２３の構成材料としては、ケイ素系の無機化合物が挙げられる。中でも、酸化ケイ素、または窒化ケイ素であることが好ましい。当該構成材料がケイ素系の無機化合物であることで、成膜法により中間層２３を簡単に形成できる。また、当該構成材料が酸化ケイ素であることで、例えば窒化ケイ素を用いる場合に比べて透光性を高くできる。また、当該構成材料が窒化ケイ素であることで、例えば酸化ケイ素を用いる場合に比べて、中間層２３のエッチング液に対する耐性が高くなり、中間層２３の厚さを薄くできる。また、中間層２３の厚さは、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

低屈折率絶縁体２４は、中間層２３上に配置される。本実施形態では、低屈折率絶縁体２４は、透光性絶縁体２２の屈折率よりも低い屈折率を有する。また、低屈折率絶縁体２４の屈折率は、基材２１の屈折率と同等である。

図５に示すように、低屈折率絶縁体２４は、平面視で格子状をなし、低屈折率絶縁体２４には、複数の貫通孔２４９が設けられる。図５に例示する貫通孔２４９は、平面視で四角形状をなす。なお、貫通孔２４９の平面視形状は、四角形であり、各辺のなす角は９０度であるが、角に丸みを有してもよい。図４に示すように、低屈折率絶縁体２４は、複数の層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４が積層される積層体で構成される。

低屈折率絶縁体２４の構成材料としては、ケイ素系の無機化合物が挙げられ、中でも、酸化ケイ素であることが好ましい。具体的には、層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４は、それぞれ、シリコン熱酸化膜、またはＣＶＤ法等の蒸着法で成膜される酸化ケイ素膜で構成される。なお、各層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４は、互いに、同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

ＴＦＴ２６０、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５は、それぞれ、低屈折率絶縁体２４内に埋まって配置され、平面視で低屈折率絶縁体２４に重なる。

図４に示す遮光層２６５は、光ＬＬに対する遮光性を有する。遮光層２６５は、基材２１上に配置され、かつ層間絶縁膜２４１によって覆われる。図５に示すように、遮光層２６５は、平面視で、低屈折率絶縁体２４の形状に対応する格子状をなす。具体的には、平面視で、ｘ軸方向に沿う複数の直線状をなす部分と、ｙ軸方向に沿う複数の直線状をなす部分とを有する。遮光層２６５の構成材料としては、例えば、ポリシリコン、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。なお、本実施形態では、遮光層２６５は、配線の機能を有さないが、遮光層２６５は、配線の機能を有してもよい。

図４に示すように、走査線２６１は、光ＬＬに対する遮光性を有し、層間絶縁膜２４２上に配置され、かつ層間絶縁膜２４３によって覆われる。なお、図５では、走査線２６１は、平面視で遮光層２６５と重なる。走査線２６１の構成材料としては、例えば、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。

図４に示すように、データ線２６２は、光ＬＬに対する遮光性を有し、層間絶縁膜２４３上に配置され、かつ層間絶縁膜２４４によって覆われる。なお、図５では、データ線２６２は、平面視で遮光層２６５と重なる。また、データ線２６２の構成材料としては、例えば、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。

図４に示すように、ＴＦＴ２６０は、層間絶縁膜２４１上に配置され、かつ層間絶縁膜２４２によって覆われる。また、ＴＦＴ２６０は、遮光層２６５と走査線２６１との間に配置され、平面視でデータ線２６２および走査線２６１の双方に重なる。ＴＦＴ２６０が、データ線２６２、走査線２６１および遮光層２６５と重なることで、これらにより光ＬＬを遮断できるので、光ＬＬがＴＦＴ２６０に入射することを防止または低減できる。また、図示はしないが、素子基板２の−ｚ軸側の面に、当該面に対して離間して偏光板が配置される場合、素子基板２から出射する光ＬＬが当該偏光板からの戻り光として素子基板２に入射するおそれがある。その場合であっても、遮光層２６５によって、光ＬＬがＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減できる。

ここで、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５は、平面視で格子状をなす遮光領域Ａ１１を構成する。また、平面視で遮光領域Ａ１１に囲まれる複数の領域は、光ＬＬが透過する開口領域Ａ１２を構成する。開口領域Ａ１２には、平面視で、透光性絶縁体２２、高屈折率絶縁体２５、および画素電極２８が配置される。また、走査線２６１、データ線２６２およびＴＦＴ２６０が平面視で重なって配置されることで、これらが平面視で重なって配置されない場合に比べて遮光領域Ａ１１の幅を小さくできる。そのため、開口領域Ａ１２の開口率を大きくできる。

図４に示すように、高屈折率絶縁体２５は、透光性および絶縁性を有し、前述の低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９内に充填される。また、高屈折率絶縁体２５は、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５と接触していない。また、高屈折率絶縁体２５の幅Ｗ１は、開口領域Ａ１２の幅Ｗ２よりも小さい。また、高屈折率絶縁体２５は、平面視で、前述の透光性絶縁体２２と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。すなわち、高屈折率絶縁体２５の幅Ｗ１は、透光性絶縁体２２の幅Ｗ０と等しくてもよいし、等しくなくてもよい。

高屈折率絶縁体２５は、−ｚ軸側の面２５０１、＋ｚ軸側の面２５０２、面２５０１および面２５０２を接続する側面２５０３を有する。面２５０１および面２５０２は、ｚ軸方向に並んでおり、側面２５０３は、図示では、ｚ軸に平行な面である。側面２５０３は、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９を構成する内壁面２４８に接触する。側面２５０３と内壁面２４８とが接触することにより、高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体２４との界面である第２界面２５９が構成される。

高屈折率絶縁体２５の屈折率は、低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い。そのため、導光部２０に入射する光ＬＬを高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体２４との第２界面２５９で反射させることができ、高屈折率絶縁体２５内で光ＬＬを伝搬させることができる。すなわち、高屈折率絶縁体２５を、光ＬＬを伝搬させる導波路として機能させることができる。また、本実施形態では、高屈折率絶縁体２５の屈折率は、透光性絶縁体２２の屈折率と同等でもよいし、異なっていてもよい。

図５に示すように、第２界面２５９は、平面視で四角形をなし、４つの平面２５９０で構成される。平面２５９０は、それぞれ、図４に示す素子基板２の厚さ方向に沿う仮想線としての直線Ａ２に対して平行である。なお、直線Ａ２は、高屈折率絶縁体２５の中心軸に対して平行である。なお、前述した第１界面２２９も、第２界面２５９と同様に、平面視で四角形をなし、直線Ａ２に対して平行な４つの平面で構成される。

また、高屈折率絶縁体２５の構成材料としては、酸化アルミニウム等の金属酸化物、およびケイ素系の無機化合物等が挙げられる。中でも、ケイ素系の無機化合物であることが好ましく、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のいずれかであることがより好ましい。当該構成材料がケイ素系の無機化合物であることで、成膜法により高屈折率絶縁体２５を簡単に形成できる。また、当該構成材料が窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のいずれかであることで、高屈折率絶縁体２５中の窒素原子の含有率を調整することにより所望の屈折率を有する高屈折率絶縁体２５を形成し易い。

図４に示すように、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５上には、透光性を有する絶縁層２７が配置される。絶縁層２７を有することで、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５に対する画素電極２８の密着性を高めることができる。絶縁層２７の屈折率は、高屈折率絶縁体２５の屈折率よりも低い。また、絶縁層２７の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、および酸窒化ケイ素等のケイ素系の無機化合物が挙げられる。具体的には、絶縁層２７は、前述の密着性を高める観点から、例えばＢＳＧ（borosilicate glass）等のガラスを用いることができる。また、絶縁層２７の構成材料は、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）等の有機系化合物を用いて形成してもよい。

図４に示すように、複数の画素電極２８は、高屈折率絶縁体２５上に配置される。具体的には、図５に示すように、複数の画素電極２８は、平面視で行列状に、１つの高屈折率絶縁体２５に対して１つの画素電極２８が対となって配置される。また、各画素電極２８は、平面視で、高屈折率絶縁体２５に重なり、高屈折率絶縁体２５を包含する。なお、図４に示すように、複数の画素電極２８上には、配向膜２９が配置される。

１−１ｄ．素子基板における光路
次に、素子基板２における光路について説明する。図６は、図４に示す素子基板を透過する光を説明するための模式図である。

図６に示すように、光ＬＬのうち光軸に平行な光線ＬＬ１は、高屈折率絶縁体２５内に入射すると、そのまま真っ直ぐ進んで、第２界面２５９および第１界面２２９で反射されることなく、高屈折率絶縁体２５から出射される。

一方、例えば、光ＬＬのうち光軸に対して傾斜する光線ＬＬ２が高屈折率絶縁体２５内に入射して第２界面２５９に到達すると、高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体２４との屈折率の関係によって第２界面２５９で全反射される。例えば、低屈折率絶縁体２４が酸化ケイ素で形成され、高屈折率絶縁体２５が酸窒化ケイ素で形成され、波長５５０ｎｍの可視光について、低屈折率絶縁体２４の屈折率が１．４６であり、高屈折率絶縁体２５の屈折率が１．６４である場合を考える。その場合、第２界面２５９に対する入射角が６２°以上であると、スネルの法則により第２界面２５９で全反射される。したがって、図示の通り、光線ＬＬ２は、第２界面２５９で全反射されて高屈折率絶縁体２５の内側に向かって進み、高屈折率絶縁体２５から出射される。また、光線ＬＬ２が第２界面２５９で全反射されることにより、光線ＬＬ２が低屈折率絶縁体２４内に入射することを防ぐことができる。

また、例えば、光ＬＬのうち光軸に対して傾斜する光線ＬＬ３が透光性絶縁体２２に入射して第１界面２２９に到達すると、透光性絶縁体２２と基材２１との屈折率の関係によって第１界面２２９で全反射される。例えば、基材２１が酸化ケイ素で形成され、透光性絶縁体２２が酸窒化ケイ素で形成される場合、前述の第２界面２５９と同様に、スネルの法則により第１界面２２９で全反射される。したがって、図示の通り、光線ＬＬ３は、第１界面２２９で全反射されて透光性絶縁体２２の内側に向かって進み、透光性絶縁体２２から出射される。

高屈折率絶縁体２５に加えて透光性絶縁体２２を備えることで、高屈折率絶縁体２５のみを備える場合に比べ、導波路として機能する範囲が大きくなるので、光ＬＬの利用効率を高めることができる。

また、素子基板２の−ｚ軸側の面に図示しない偏光板等の光学部材が配置される場合、当該偏光板等の光学部材からの戻り光は、ＴＦＴ２６０に入射するおそれがある。例えば、図６中の破線で示す光線ＬＬ５ｘのように、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれがある。本実施形態では、透光性絶縁体２２を備えているため、図６中の破線で示す光線ＬＬ５のように、第１界面２２９で戻り光を反射させることができる。そのため、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減または防止できる。

以上の液晶装置１００は、前述のように、素子基板２は、透光性の画素電極２８と、画素電極２８に対して離間して配置され、画素電極２８側に開口する凹部２１９が設けられる透光性の基材２１と、凹部２１９内に配置され、基材２１の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体２２と、を備える。また、素子基板２は、透光性絶縁体２２と画素電極２８との間に配置される透光性の「第１絶縁体」としての高屈折率絶縁体２５と、素子基板２の厚さ方向からの平面視で高屈折率絶縁体２５を囲み、高屈折率絶縁体２５に接し、高屈折率絶縁体２５の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の「第２絶縁体」としての低屈折率絶縁体２４と、を備える。また、素子基板２は、高屈折率絶縁体２５と透光性絶縁体２２との間に配置され、透光性絶縁体２２および基材２１と接する透光性および絶縁性の中間層２３と、を備える。

かかる素子基板２によれば、高屈折率絶縁体２５が低屈折率絶縁体２４で囲まれているので、高屈折率絶縁体２５は導波路を構成する。同様に、透光性絶縁体２２が基材２１で囲まれているので、透光性絶縁体２２は導波路を構成する。そして、透光性絶縁体２２と画素電極２８との間に高屈折率絶縁体２５が配置されているので、透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５とでアスペクト比の高い導波路を構成できる。それゆえ、高精細で光ＬＬの利用効率の高い素子基板２を提供できる。また、透光性絶縁体２２を備えていることで、前述のように第１界面２２９で戻り光を反射させることができるため、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減または防止できる。そのため、戻り光がＴＦＴ２６０に到達することを抑制または防止できるので、ＴＦＴ２６０のリーク電流の発生を低減または防止できる。

また、一般的に、孔をエッチングにより形成する際、エッチング深さが深くなるほど先細り形状になってしまい、アスペクト比が高い孔を形成できないことがある。しかし、本実施形態では、素子基板２は透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５とが分離されており、透光性絶縁体２２および高屈折率絶縁体２５を別々の工程で形成できるので、凹部２１９および貫通孔２４９も別々の工程で形成できる。そのため、凹部２１９と貫通孔２４９とを所望の形状に形成し易く、よって、透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５とをそれぞれ所望の形状に形成し易い。その結果、高精細な透光性絶縁体２２および高屈折率絶縁体２５を得ることができる。

さらに、透光性絶縁体２２と基材２１に中間層２３が接触することで、基材２１と透光性絶縁体２２の材質の違いに基づくエッチングレートの差によって基材２１および透光性絶縁体２２の形状に不具合が生じることを防止できる。なお、素子基板２の製造方法については後で詳述する。

また、基材２１の構成材料は、酸化ケイ素であり、透光性絶縁体２２の構成材料は、酸窒化ケイ素であり、中間層２３の構成材料は、酸化ケイ素であることが好ましい。基材２１の構成材料が酸化ケイ素であり、かつ、透光性絶縁体２２の構成材料が酸窒化ケイ素であると、導波路として機能する透光性絶縁体２２を簡単に形成できる。また、基材２１、透光性絶縁体２２、および中間層２３がそれぞれケイ素系の無機化合物であると、互いの密着性を高くすることができる。また、中間層２３が酸化ケイ素であると、前述のように、窒化ケイ素を用いる場合に比べて透光性を高くできる。

別の観点から、中間層２３の構成材料が、窒化ケイ素であることも好ましい。中間層２３が窒化ケイ素であることで、酸化ケイ素である場合に比べ、中間層２３の厚さを薄くしても後述する低屈折率絶縁体２４の形成におけるエッチング時の耐久性を高くできる。

また、図４に示すように、高屈折率絶縁体２５の幅Ｗ１は、画素電極２８から基材２１の凹部２１０の底面に向かって一定であり、透光性絶縁体２２の幅Ｗ０は、画素電極２８から基材２１の凹部２１０の底面に向かって一定である。幅Ｗ１および幅Ｗ０が一定であることで、第１界面２２９および第２界面２５９に段差が形成される場合に比べ、第１界面２２９および第２界面２５９の光ＬＬの損失を低減できる。また、第２界面２５９を構成する各平面２５９０と光ＬＬの光軸を平行にすることで、高屈折率絶縁体２５における光ＬＬの損失を特に低減できる。第１界面２２９を構成する各平面についても同様である。

また、前述のように、素子基板２は、スイッチング素子であるＴＦＴ２６０と、平面視でスイッチング素子の一例であるＴＦＴ２６０と重なって配置される走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５と、を備える。

走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５が平面視でＴＦＴ２６０と重なることで、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射を抑制または防止できる。なお、本実施形態では、走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５がそれぞれ「遮光体」であり、これら全てがＴＦＴ２６０と重なるが、これらのいずれかがＴＦＴ２６０と重なっていなくてもよい。走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５のうちの少なくてとも１つが、「遮光体」を構成してもよい。

また、走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５は、それぞれ、高屈折率絶縁体２５に対して離間して配置されるので、高屈折率絶縁体２５に接触しない。仮に、例えば遮光層２６５が高屈折率絶縁体２５と接触する場合、遮光層２６５の縁で反射する光ＬＬは、反射方向が一定とならず乱反射して低屈折率絶縁体２４内に入射する可能性がある。これに対し、遮光層２６５が高屈折率絶縁体２５に接触しないため、遮光層２６５の端面で光ＬＬが乱反射することを防ぐことができる。そのため、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射をより効果的に回避できる。

また、図４に示すように、高屈折率絶縁体２５は、低屈折率絶縁体２４のｚ軸方向における範囲のほぼ全域に亘って配置される。この配置により、高屈折率絶縁体２５が低屈折率絶縁体２４のｚ軸方向における範囲の一部のみに配置される場合に比べ、導波路としての機能をより効果的に発揮できる。また、ＴＦＴ２６０に光ＬＬが入射するおそれを低減できる。なお、高屈折率絶縁体２５は、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９内全てではなく、その一部を埋めるように配置されてもよい。

また、低屈折率絶縁体２４は、平面視で高屈折率絶縁体２５の側面２５０３を囲む。そのため、低屈折率絶縁体２４は、平面視で高屈折率絶縁体２５の側面２５０３を囲んでいない場合に比べ、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を顕著に発揮できる。

以上、本実施形態における液晶装置１００に関し、第２界面２５９を構成する各平面２５９０は、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を阻害しない範囲内であれば、平坦な面ではなく、曲面であってもよいし、段差を有する面であってもよい。なお、第１界面２２９を構成する各平面についても同様である。

また、本実施形態では、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９の平面視形状は、四角形の辺が湾曲する形状、または対向する二辺が非平行である四角形であってもよい。同様に、第２界面２５９の平面視形状は、四角形であるが、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を阻害しない範囲内であれば、四角形の辺が湾曲する形状、または対向する二辺が非平行である四角形であってもよい。なお、凹部２１９の平面視形状、および第１界面２２９の平面視形状についても同様である。

また、本実施形態では、画素電極２８は、平面視で高屈折率絶縁体２５を包含するが、画素電極２８は、平面視で高屈折率絶縁体２５の少なくとも一部と重なっていればよく、例えば平面視で高屈折率絶縁体２５を包含しなくてもよい。高屈折率絶縁体２５は、透光性絶縁体２２と画素電極２８との間に配置されている部分を有していればよい。高屈折率絶縁体２５および透光性絶縁体２２は、その一部同士が重なってもよいし、一方が他方を包含してもよい。

また、本実施形態では、中間層２３は、低屈折率絶縁体２４の外周縁２２０４の全てを覆うが、外周縁２２０４の一部のみを覆っていてもよい。

また、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５のそれぞれと、中間層２３とは接するが、低屈折率絶縁体２４と中間層２３との間、高屈折率絶縁体２５と中間層２３との間には、任意の層が介在してもよい。

本実施形態では、高屈折率絶縁体２５と画素電極２８との間には絶縁層２７が配置されるが、絶縁層２７は省略してもよい。その場合、高屈折率絶縁体２５と画素電極２８とは直接的に接触してもよい。

また、素子基板２は、走査線２６１、データ線２６２、および容量線２６３以外の配線等を有してもよい。素子基板２が有する配線の積層数および積層順は、図示の例に限定されず、任意である。また、素子基板２は、遮光層２６５以外の遮光性を有する層を有してもよい。また、本実施形態では、遮光層２６５は、ＴＦＴ２６０の基材２１側に配置されるが、ＴＦＴ２６０の液晶層５側に配置されてもよい。また、本実施形態では、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、および遮光層２６５は、それぞれ、低屈折率絶縁体２４内に配置されるが、これらの一部は、それぞれ、高屈折率絶縁体２５に接触しない方がよいが接触してもよい。

また、低屈折率絶縁体２４の積層数は、図示の数に限定されず、任意である。

１−１ｅ．液晶装置の製造方法
次に、液晶装置１００の製造方法について説明する。以下では、液晶装置１００が有する素子基板２の製造方法を中心に説明する。図７は、図４に示す素子基板の製造方法のフロー図である。

素子基板２の製造方法は、基材形成工程Ｓ１１と、透光性絶縁体形成工程Ｓ１２と、中間層形成工程Ｓ１３と、導光部形成工程Ｓ１４と、絶縁層形成工程Ｓ１５と、画素電極形成工程Ｓ１６と、配向膜形成工程Ｓ１７と、を有する。これら各工程を順に行うことにより素子基板２が製造される。

図８は、基材形成工程を説明するための断面図である。まず、基材形成工程Ｓ１１において、例えば、ガラス板または石英板等で構成された平板に対してエッチング等を施して行列状に並ぶ複数の凹部２１９を形成する。この形成により、図８に示す基材２１が形成される。

図９は、透光性絶縁体形成工程を説明するための断面図である。次に、透光性絶縁体形成工程Ｓ１２において、例えば、ＣＶＤ法等の蒸着法により凹部２１９内に酸窒化ケイ素を含む組成物を堆積する。その後、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等の研磨により平坦化することにより、図８に示す透光性絶縁体２２が形成される。

図１０は、中間層形成工程を説明するための断面図である。次に、中間層形成工程Ｓ１３において、例えば、ＣＶＤ法等の蒸着法により、基材２１の面２１０１上および透光性絶縁体２２の面２２０２上に酸化ケイ素を含む組成物を堆積する。その後、必要に応じてＣＭＰ等の研磨により平坦化することにより、図１０に示す中間層２３が形成される。本工程において、中間層２３の＋ｚ軸側の面を平坦にすることで、平坦でない場合に比べて、後で形成する低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５の形状精度を高くすることができる。

次に、導光部形成工程Ｓ１４において、ＴＦＴ２６０、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、低屈折率絶縁体２４、および高屈折率絶縁体２５を形成する。以下、導光部形成工程Ｓ１４を図１１ないし図１６を参照しつつ説明する。

図１１および図１２は、それぞれ、導光部形成工程における遮光層の形成を説明するための断面図である。図１１に示すように、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜２６５ａを中間層２３上に形成する。次に、遮光層２６５以外の領域に対応する形状のレジストマスクＭ１を金属膜２６５ａ上に形成する。次に、レジストマスクＭ１から露出する部分の金属膜２６５ａをエッチングにより除去することにより、図１２に示す遮光層２６５が形成される。なお、レジストマスクＭ１は、遮光層２６５を形成したら除去する。

ここで、基材２１と透光性絶縁体２２とは、互いに異なる材料で構成されるので、エッチングレートが異なる。そのため、仮に、中間層２３を設けずに、基材２１上に遮光層２６５を形成しようとすると、金属膜２６５ａをエッチングする際、金属膜２６５ａの下地である基材２１および透光性絶縁体２２が異なる深さでエッチングされる場合がある。その場合、基材２１と透光性絶縁体２２との間に段差が生じ、当該段差がその後の工程における加工精度の低下を招いてしまう。これに対し、本実施形態では、中間層２３が基材２１および透光性絶縁体２２上に設けられるので、中間層２３をエッチングのストッパー層として機能し、よって、前述の段差の発生を抑制または防止できる。特に、中間層２３の構成材料が窒化ケイ素であると、当該構成材料が酸化ケイ素である場合に比べて中間層２３の膜厚が薄くてもストッパー層としての機能を好適に発揮できる。

図１３は、導光部形成工程における低屈折率絶縁体が有する絶縁層の形成を説明するための断面図である。次に、例えば、中間層２３および遮光層２６５上に酸化ケイ素を含む組成物を堆積することにより、図１３に示す絶縁膜２４１ａが形成される。

図１４および図１５は、それぞれ、導光部形成工程における低屈折率絶縁体の形成を説明するための断面図である。次に、図１４に示すように、絶縁膜２４１ａ上に、ＴＦＴ２６０、絶縁膜２４２ａ、走査線２６１、絶縁膜２４３ａ、データ線２６２、および絶縁膜２４４ａを順に積層する。絶縁膜２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａの形成方法は、それぞれ、前述の絶縁膜２４１ａの形成方法と同様である。また、ＴＦＴ２６０、走査線２６１およびデータ線２６２の形成方法は、前述の遮光層２６５の形成方法と同様である。

なお、本工程の説明では容量線２６３も形成するが、その説明および図示は省略する。また、絶縁膜２４１ａは、後に層間絶縁膜２４１となる層であり、絶縁膜２４２ａは、後に層間絶縁膜２４２となる層であり、絶縁膜２４３ａは、後に層間絶縁膜２４３となる層であり、絶縁膜２４４ａは、後に層間絶縁膜２４４となる層である。また、絶縁膜２４１ａ、２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａからなる絶縁体２４ａは、後に低屈折率絶縁体２４となる層である。

次に、低屈折率絶縁体２４以外の領域に対応する形状の図示しないマスクを絶縁体２４ａ上に形成し、当該マスクから露出する部分の絶縁体２４ａをエッチングにより除去することにより、図１５に示す貫通孔２４９が設けられる低屈折率絶縁体２４が形成される。当該エッチングでは、例えば、塩素系またはフッ素等のハロゲン系ガスに酸素または一酸化炭素が混入されるエッチングガスを用いる。なお、絶縁膜２４１ａ、２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａをそれぞれ形成する度にエッチングしてもよいが、これらを一括して除去することで、製造プロセスを簡略化できる。また、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９を形成する内壁面２４８の平滑性を高めることができる。

図１６は、導光部形成工程における高屈折率絶縁体の形成を説明するための断面図である。例えば、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９に蒸着法により酸窒化ケイ素を堆積することにより、図１６に示す高屈折率絶縁体２５を形成する。かかる形成によれば簡単に高屈折率絶縁体２５を形成できる。以上のようにして、導光部形成工程Ｓ１４において導光部２０が形成される。

次に、絶縁層形成工程Ｓ１５において、図示はしないが、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５上にＢＳＧ等のガラス材料を成膜することにより、絶縁層２７を形成する。

次に、画素電極形成工程Ｓ１６において、図示はしないが、高屈折率絶縁体２５上に画素電極２８を形成する。画素電極２８の形成は、例えば透明導電材料からなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成し、その後、マスクを用いてパターニングすることにより行う。

次に、配向膜形成工程Ｓ１７において、図示はしないが、例えばポリイミドからなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成し、その後、ラビング処理を施すことにより配向膜２９を形成する。

以上のようにして、図４に示す素子基板２を形成することができる。また、任意の技術を適宜用いて対向基板３を形成し、素子基板２と対向基板３とをシール部材４を介して連結する。その後、素子基板２、対向基板３およびシール部材４との間に液晶材を注入して液晶層５を形成し、その後、封止する。また、各種回路等も適宜形成する。このようにして、図１および図２に示す液晶装置１００を製造することができる。

以上の液晶装置１００の製造方法における素子基板２の製造は、透光性絶縁体形成工程Ｓ１２と、中間層形成工程Ｓ１３と、導光部形成工程Ｓ１４と、画素電極形成工程Ｓ１６とを含む。透光性絶縁体形成工程Ｓ１２において、凹部２１９が設けられる基材２１の凹部２１９に、基材２１の屈折率よりも高い屈折率の透光性を有する透光性の透光性絶縁体２２を形成する。また、中間層形成工程Ｓ１３において、透光性絶縁体２２上に、透光性絶縁体２２および基材２１と接する透光性および絶縁性の中間層２３を形成する。また、導光部形成工程Ｓ１４において、中間層２３上に、透光性絶縁体２２と中間層２３とが重なる方向からの平面視で透光性絶縁体２２に重なる透光性の高屈折率絶縁体２５と、平面視で高屈折率絶縁体２５を囲み、高屈折率絶縁体２５に接し、高屈折率絶縁体２５の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の低屈折率絶縁体２４と、を形成する。また、画素電極形成工程Ｓ１６において、高屈折率絶縁体２５上に画素電極２８を形成する。

素子基板２の製造によれば、透光性絶縁体２２および高屈折率絶縁体２５を別々の工程で形成できるので、透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５とでアスペクト比の高い導波路を簡単に構成できる。それゆえ、高精細で光ＬＬの利用効率の高く、さらには、戻り光がＴＦＴ２６０に到達することを抑制できる素子基板２を簡単に製造できる。

また、凹部２１９および貫通孔２４９を別々の工程で形成するので、凹部２１９と貫通孔２４９とを所望の形状に形成し易い。よって、透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５とをそれぞれ所望の形状に形成し易く、透光性絶縁体２２と高屈折率絶縁体２５の各形状精度を高くできる。さらに、透光性絶縁体２２および基材２１に中間層２３が接触するため、中間層２３の形成後にエッチングを用いて低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５等を形成する際、基材２１と透光性絶縁体２２のエッチングレートの差によって基材２１と透光性絶縁体２２との間に段差が形成されることによる不具合の発生を防止できる。

また、本実施形態では、導光部形成工程Ｓ１４において、低屈折率絶縁体２４を形成し、その後、高屈折率絶縁体２５を形成する。そのため、前述のように高屈折率絶縁体２５を簡単に形成できる。

さらに、本実施形態では、高屈折率絶縁体２５と画素電極２８との間に絶縁層２７が形成される。そのため、高屈折率絶縁体２５に対する画素電極２８の密着性を高めることができる。また、絶縁層２７が設けられることで、画素電極２８の＋ｚ軸側の面の平坦性、すなわち画素電極２８の＋ｚ軸側の面のｘ−ｙ平面に対する平行度を高めることができる。

なお、前述の素子基板２の製造方法は、透光性絶縁体形成工程Ｓ１２と、中間層形成工程Ｓ１３と、導光部形成工程Ｓ１４と、画素電極形成工程Ｓ１６とを有していればよく、その他の工程は省略してもよい。また、前述の工程にさらに他の工程を追加してもよい。

１−２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１７は、第２実施形態における素子基板の拡大断面図である。

本実施形態は、主に、基材の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１７に示す素子基板２Ａが有する基材２１Ａは、平板状の第１基部２１１と、凹部２１９Ａを有する平板状の第２基部２１２とを有する。凹部２１９Ａ内には、透光性絶縁体２２が配置される。

第１基部２１１および第２基部２１２の各構成材料としては、ケイ素系の無機化合物が挙げられる。中でも、第１基部２１１および第２基部２１２の各構成材料は、酸化ケイ素であることが好ましい。具体的には、第１基部２１１は、石英またはガラスで構成され、第２基部２１２は、シリコン熱酸化膜、またはＣＶＤ法等の蒸着法で成膜される酸化ケイ素膜で構成される。第１基部２１１が石英またはガラスで構成されていることで、第１基部２１１で基材２１Ａの強度を高めることができる。また、第２基部２１２がシリコン熱酸化膜、またはＣＶＤ法等の蒸着法で成膜される酸化ケイ素膜で構成されることで、第２基部２１２で所望の形状の凹部２１９Ａを容易に形成できる。

また、図示はしないが、第２基部２１２には凹部２１９Ａの代わりに、第２基部２１２の厚さ方向に貫通する孔を設けてもよい。この場合、第１基部２１１の＋ｚ軸側の面と第２基部２１２の孔を構成する内壁面とで、透光性絶縁体２２を配置する凹部を構成できる。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、高精細で光ＬＬの利用効率の高い液晶装置１００を実現できる。さらに、本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減できる。

１−３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１８は、第３実施形態における素子基板の拡大断面図である。図１９は、図１８に示す素子基板を透過する光を説明するための模式図である。

本実施形態は、主に、透光性絶縁体および高屈折率絶縁体の形状が異なる以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１８および図１９において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。

図１８に示す素子基板２Ｂが有する基材２１Ｂの凹部２１９Ｂを構成する内壁面２１８Ｂは、画素電極２８から遠ざかるにしたがって連続的に幅が大きくなる。そのため、透光性絶縁体２２Ｂの幅Ｗ０は、凹部２１９Ｂと同様に、画素電極２８から遠ざかるにしたがって連続的に大きくなる。透光性絶縁体２２Ｂの−ｚ軸側の面２２０１Ｂは、平面視で、＋ｚ軸側の面２２０２Ｂ平面視形状を包含する。

低屈折率絶縁体２４Ｂの貫通孔２４９Ｂを構成する内壁面２４８Ｂは、画素電極２８から遠ざかるにしたがって連続的に幅が小さくなる。そのため、高屈折率絶縁体２５Ｂの幅Ｗ１は、貫通孔２４９Ｂと同様に、画素電極２８から遠ざかるにしたがって連続的に小さくなる。透光性絶縁体２２Ｂの＋ｚ軸側の面２２０２Ｂは、−ｚ軸側の面２２０１Ｂを包含する。

また、第２界面２５９Ｂを構成する各平面２５９０Ｂは、直線Ａ２に対して傾斜する。各平面２５９０Ｂの直線Ａ２に対する傾斜角度、すなわち直線Ａ２と平面２５９０Ｂとのなす角度は、特に限定されないが、０°以上１０°以下であることが好ましく、０°以上５°以下であることがより好ましい。これにより、データ線２６２、走査線２６１、ＴＦＴ２６０および遮光層２６５のそれぞれと高屈折率絶縁体２５Ｂとの各クリアランスを十分に取りつつ、光ＬＬを高屈折率絶縁体２５Ｂ内に多く取り込んで、取り込んだ光ＬＬを特に効率良く伝搬させることができる。なお、第１界面２２９Ｂを構成する各平面も、平面２５９０Ｂについても同様に、直線Ａ２に対して傾斜する。

前述のように、「第１絶縁体」としての高屈折率絶縁体２５Ｂの幅Ｗ１は、画素電極２８から基材２１の凹部２１０の底面に向かって変化し、透光性絶縁体２２Ｂの幅Ｗ０は、画素電極２８から基材２１の凹部２１９の底面に向かって変化する。そして、高屈折率絶縁体２５Ｂの幅Ｗ１の変化率は、透光性絶縁体２２Ｂの幅Ｗ０の変化率とは異なる。特に、本実施形態では、幅Ｗ１は、画素電極２８から遠ざかるにしたがって小さくなり、よって、幅Ｗ１の変化率は減少する。幅Ｗ０は、画素電極２８から遠ざかるにしたがって大きくなり、よって、幅Ｗ０の変化率は増加する。本実施形態では、幅Ｗ１の変化率の絶対値および幅Ｗ０の変化率の絶対値は、同等であるが、これらは異なっていてもよい。

高屈折率絶縁体２５Ｂの幅Ｗ１が画素電極２８側から遠ざかるにしたがって小さくなることで、面２５０１Ｂの面積よりも面２５０２Ｂの面積を大きくできる。そのため、データ線２６２等と高屈折率絶縁体２５Ｂが接触することを防ぎつつ、画素電極２８側から高屈折率絶縁体２５Ｂ内に入射する光ＬＬの範囲を大きくできる。また、透光性絶縁体２２Ｂの幅Ｗ０が画素電極２８側から遠ざかるにしたがって大きくなることで、図１９に示すように、第１界面２２９Ｂで反射する光線ＬＬ４を平行に近づけることができる。これにより、高屈折率絶縁体２５Ｂ内で光ＬＬが伝搬されて光ＬＬの伝搬角度が大きくなることに起因するケラレの増加を低減することができる。なお、光線ＬＬ４は、光ＬＬのうち第２界面２５９Ｂで反射して高屈折率絶縁体２５Ｂ内を斜めに進行する光線である。

なお、本実施形態では、各平面２５９０Ｂの傾斜角度は、同等であるが、これらは互いに異なっていてもよい。例えば、第２界面２５９Ｂは、少なくとも１つの平面２５９０Ｂが傾斜しており、残りの平面２５９０Ｂは、直線Ａ２に対して平行であってもよい。なお、第１界面２２９Ｂを構成する各平面についても同様のことがいえる。

また、本実施形態では、幅Ｗ１および幅Ｗ０の各変化率は、図示の例に限定されない。例えば、幅Ｗ１および幅Ｗ０をそれぞれ画素電極２８側から遠ざかるにしたがって大きくし、かつ、幅Ｗ０の変化率を幅Ｗ１の変化率よりも小さくしてもよい。また、例えば、幅Ｗ１および幅Ｗ０の一方が一定であり、他方が変化してもよい。また、幅Ｗ１の変化率および幅Ｗ０の変化率は、それぞれ、例えば、光ＬＬの入射方向、第２界面２５９Ｂおよび第１界面２２９Ｂへの光ＬＬの各入射角度、高屈折率絶縁体２５Ｂおよび透光性絶縁体２２Ｂのサイズ等によって適宜設定できる。幅Ｗ１の変化率および幅Ｗ０の変化率を一致させる必要はなく、目的に応じてそれぞれ適宜設定することが好ましい。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、高精細で光ＬＬの利用効率の高い液晶装置１００を実現できる。さらに、本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減できる。

２.投射型表示装置
次に、本発明の電子機器の一例である投射型表示装置について説明する。図２０は、投射型表示装置の一例を示す模式図である。

図２０に示すように、投射型表示装置であるプロジェクター７００は、光源装置７０１と、インテグレーター７０４と、偏光変換素子７０５と、色分離導光光学系７０２と、光変調装置としての液晶光変調装置７１０Ｒ、液晶光変調装置７１０Ｇおよび液晶光変調装置７１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７１２および投射光学系７１４と、を備える。後で詳述するが、液晶光変調装置７１０Ｒ、７１０Ｇおよび７１０Ｂには、液晶装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂが配置される。これらの液晶装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂとして、例えば前述の液晶装置１００を用いることができる。

光源装置７０１は、第１色光である赤色光、第２色光である緑色光、および第３色光である青色光を含む光ＬＬを供給する。光源装置７０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。以下、赤色光は、「Ｒ光」といい、緑色光は、「Ｇ光」といい、青色光は、「Ｂ光」という。

インテグレーター７０４は、光源装置７０１から出射される光ＬＬの照度分布を均一化する。照度分布を均一化される光ＬＬは、偏光変換素子７０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系７０２が備える反射面に対してｓ偏光するｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換される光は、色分離導光光学系７０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒに入射する。

色分離導光光学系７０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇと、３枚の反射ミラー７０７と、２枚のリレーレンズ７０８と、を具備する。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒは、Ｒ光を他の光から分離して透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒを透過するＲ光は、反射ミラー７０７に入射する。反射ミラー７０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられるＲ光は、液晶光変調装置７１０Ｒに入射する。

液晶光変調装置７１０Ｒは、Ｒ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。液晶光変調装置７１０Ｒは、λ／２位相差板７２３Ｒ、ガラス板７２４Ｒ、第１偏光板７２１Ｒ、液晶装置７２０Ｒ、および第２偏光板７２２Ｒを有する。λ／２位相差板７２３Ｒおよび第１偏光板７２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板７２４Ｒに接する状態で配置される。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒで反射することで、Ｇ光およびＢ光の各光路は、それぞれ９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられるＧ光およびＢ光は、それぞれＢ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇは、Ｂ光を他の光から分離して透過し、Ｇ光を反射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇで反射されるＧ光は、液晶光変調装置７１０Ｇに入射する。液晶光変調装置７１０ＧはＧ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。液晶光変調装置７１０Ｇは、液晶装置７２０Ｇ、第１偏光板７２１Ｇおよび第２偏光板７２２Ｇを有する。

液晶光変調装置７１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換される。液晶光変調装置７１０Ｇに入射するｓ偏光光は、第１偏光板７２１Ｇをそのまま透過し、液晶装置７２０Ｇに入射する。液晶装置７２０Ｇに入射するｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶装置７２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されるＧ光が、第２偏光板７２２Ｇから出射される。このようにして、液晶光変調装置７１０Ｇで変調されるＧ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。

Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇを透過するＢ光は、２枚のリレーレンズ７０８と、２枚の反射ミラー７０７とを経由して、液晶光変調装置７１０Ｂに入射する。

液晶光変調装置７１０Ｂは、Ｂ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。液晶光変調装置７１０Ｂは、λ／２位相差板７２３Ｂ、ガラス板７２４Ｂ、第１偏光板７２１Ｂ、液晶装置７２０Ｂ、および第２偏光板７２２Ｂを有する。液晶光変調装置７１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換される。液晶光変調装置７１０Ｂに入射するｓ偏光光は、λ／２位相差板７２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されるＢ光は、ガラス板７２４Ｂおよび第１偏光板７２１Ｂをそのまま透過し、液晶装置７２０Ｂに入射する。液晶装置７２０Ｂに入射するｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶装置７２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されるＢ光が、第２偏光板７２２Ｂから出射される。液晶光変調装置７１０Ｂで変調されるＢ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム７１２は、２つのダイクロイック膜７１２ａ、７１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成される。ダイクロイック膜７１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜７１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このようなクロスダイクロイックプリズム７１２は、液晶光変調装置７１０Ｒ、７１０Ｇおよび７１０Ｂでそれぞれ変調されるＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する。

投射光学系７１４は、クロスダイクロイックプリズム７１２で合成される光をスクリーン７１６に投射する。これにより、スクリーン７１６上でフルカラー画像を得ることができる。

プロジェクター７００は、前述の液晶装置１００を備える。前述のように、液晶装置１００は、高精細で光ＬＬの利用効率の高く、さらには、戻り光がＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減できる。そのため、係る液晶装置１００を備えることで、プロジェクター７００の明るさの向上を図ることができ、品質が優れるプロジェクター７００を提供することができる。

なお、液晶装置１００は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに用いることも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに用いることもできる。

なお、液晶装置１００を備える電子機器は、プロジェクターに限定されない。液晶装置１００は、それぞれ、例えば、投射型のＨＵＤ（Head-Up Display）や直視型のＨＭＤ（Head Mounted Display）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として用いてもよい。

以上、本発明の液晶装置、液晶装置の製造方法、および電子機器は、前述の図示の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。また、本発明は、各実施形態の任意の構成同士を組み合わせてもよい。

また、前述の説明では、スイッチング素子の一例はＴＦＴであるが、スイッチング素子はこれに限定されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等であってもよい。

２…素子基板、３…対向基板、５…液晶層、２４…低屈折率絶縁体、２５…高屈折率絶縁体、２８…画素電極、２６１…走査線、２６２…データ線、２６３…容量線、２６５…遮光層、２６０…ＴＦＴ

Claims (8)

1. 透光性の画素電極と、
   前記画素電極に対して離間して配置され、前記画素電極側に開口する凹部が設けられる透光性の基材と、
   前記凹部内に配置され、前記基材の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体と、
   前記透光性絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、
   前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接し、前記第１絶縁体の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の第２絶縁体と、
   前記第１絶縁体と前記透光性絶縁体との間に配置され、前記透光性絶縁体および前記基材と接する透光性および絶縁性の中間層と、を備えることを特徴とする液晶装置。
2. スイッチング素子と、
   前記平面視で前記スイッチング素子と重なる遮光体と、を備える請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記基材の構成材料は、酸化ケイ素であり、
   前記透光性絶縁体の構成材料は、酸窒化ケイ素であり、
   前記中間層の構成材料は、酸化ケイ素である請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 前記基材の構成材料は、酸化ケイ素であり、
   前記透光性絶縁体の構成材料は、酸窒化ケイ素であり、
   前記中間層の構成材料は、窒化ケイ素である請求項１または２に記載の液晶装置。
5. 前記第１絶縁体の幅は、前記画素電極から前記凹部の底面に向かって一定であり、
   前記透光性絶縁体の幅は、前記画素電極から前記凹部の底面に向かって一定である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記第１絶縁体の幅は、前記画素電極から前記凹部の底面に向かって変化し、
   前記透光性絶縁体の幅は、前記画素電極から前記凹部の底面に向かって変化しており、
   前記第１絶縁体の幅の変化率と、前記第１絶縁体の幅の変化率とは異なる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 凹部が設けられる基材の前記凹部に、前記基材の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性絶縁体を形成し、
   前記透光性絶縁体上に、前記透光性絶縁体および前記基材と接する透光性および絶縁性の中間層を形成し、
   前記中間層上に、前記透光性絶縁体と前記中間層とが重なる方向からの平面視で前記透光性絶縁体に重なる透光性の第１絶縁体と、前記平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接し、前記第１絶縁体の屈折率よりも低い屈折率を有する透光性の第２絶縁体と、を形成し、
   前記第１絶縁体上に画素電極を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
   

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