JP2022062752A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ITO電極の界面での光の反射を抑制することができる液晶装置、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】液晶装置100において、酸化シリコンの斜方蒸着膜からなる配向膜16とITO電極9aとの間に、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、または酸化アルミニウム膜からなる中間屈折率膜11が設けられている。このため、配向膜16とITO電極9aとの間には、屈折率差が大きい界面が存在しないので、配向膜16とITO電極9aとの間での反射を抑制することができる。また、中間屈折率膜11と配向膜16との間には、高密度酸化シリコン膜12が形成されている。高密度酸化シリコン膜12は、原子堆積法によって成膜されるため、コンタクトホール45aの内部にも適正に形成される。【選択図】図6

Description

本発明は、ITO電極が斜方蒸着膜からなる配向膜によって覆われた液晶装置、および電子機器に関するものである。
投射型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置は、第1基板と、第1基板と対向する第2基板との間に液晶層が設けられている。第1基板の第2基板と対向する面、および第2基板の第1基板と対向する面には、ITO電極と、ITO電極に対して液晶層側に積層された酸化シリコンの斜方蒸着膜からなる配向膜とが設けられている。また、ITO電極と配向膜との間に原子堆積法によって成膜した酸化シリコン膜を設けることによって、不純物の拡散等を抑制した構成が提案されている(特許文献1参照)。
特開2007-219365号公報
特許文献1に記載の技術では、ITO電極が酸化シリコン膜と接している。ここで、ITO電極と酸化シリコン膜との界面では屈折率の差が大きいため、ITO電極の界面での光の反射が大きいという課題がある。かかる反射は、光の利用効率を低下させるため、好ましくない。
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置の一態様は、第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、を有し、前記第1基板の前記第2基板と対向する面、および前記第2基板の前記第1基板と対向する面に、ITO電極と、前記ITO電極に対して前記液晶層側に設けられた酸化シリコンの斜方蒸着膜からなる配向膜と、前記ITO電極と前記配向膜との間に設けられ、前記ITO電極の屈折率と前記配向膜の屈折率との間の屈折率の中間屈折率膜と、を備えることを特徴とする。
本発明を適用した液晶装置は各種電子機器に用いられる。本発明において、電子機器が投射型表示装置である場合、投射型表示装置には、液晶装置に供給される光を出射する光源部と、液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、が設けられる。
本発明の実施形態1に係る液晶装置の平面図。 図1に示す液晶装置の断面図。 図1に示す液晶装置の画素の1つを拡大して示す平面図。 図3のA1-A1′断面図。 図3のB1-B1′断面図。 図4に示すITO電極の近傍を拡大して模式的に示す説明図。 各種の酸化シリコンの膜のエッチング速度を示すグラフ。 発明の実施形態1の改良例に係る液晶装置の説明図。 発明の実施形態2に係る液晶装置の説明図。 発明の実施形態2の改良例に係る液晶装置の説明図。 発明の実施形態3に係る液晶装置の説明図。 発明の実施形態3の改良例に係る液晶装置の説明図。 本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置の概略構成図。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。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。また、以下の説明において、第1基板10に形成した各層を説明する際、上層側あるいは表面側とは基板本体19が位置する側とは反対側(第2基板20が位置する側)を意味し、下層側とは基板本体19が位置する側を意味する。また、第1基板10の面内方向で交差する2方向のうち、走査線3aが延在する方向を第1方向Xとし、データ線6aが延在する方向を第2方向Yとする。また、第1方向Xに沿う方向の一方側を第1方向Xの一方側X1とし、第1方向Xに沿う方向の他方側を第1方向Xの他方側X2とし、第2方向Yに沿う方向の一方側を第2方向Yの一方側Y1とし、第2方向Yに沿う方向の他方側を第2方向Yの他方側Y2とする。本発明において、「幅方向」とは、延在方向に対して直交する方向である。例えば、以下に説明する走査線3aおよび半導体膜31aは、第1方向Xに延在していることから、走査線3aの幅方向、および半導体膜31aの幅方向はいずれも、第2方向Yである。
[実施形態1]
1.液晶装置100の構成
図1は、本発明の実施形態1に係る液晶装置100の平面図である。図2は、図1に示す液晶装置100の断面図である。図1および図2に示すように、液晶装置100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、第1基板10と第2基板20とが対向している。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おり、第1基板10と第2基板20との間でシール材107によって囲まれた領域に液晶層80が配置されている。シール材107は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、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。第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、液晶装置100の略中央には、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の内周縁と表示領域10aの外周縁との間には、矩形枠状の周辺領域10bが設けられている。
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19を含んでいる。基板本体19の第2基板20側の一方面19s側において、表示領域10aの外側には、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が設けられ、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路104が設けられている。図示を省略するが、端子102にはフレキシブル配線基板が接続され、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。
基板本体19の一方面19sの側において、表示領域10aには、透光性の複数の画素電極を構成するITO(Indium Tin Oxide)電極9aがマトリクス状に形成され、複数のITO電極9aの各々が画素を構成する。ITO電極9aに対して第2基板20側には配向膜16が形成されており、ITO電極9aは、配向膜16によって覆われている。従って、基板本体19から配向膜16までが第1基板10に相当する。
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29を備えている。基板本体29において第1基板10と対向する一方面29sの側には、透光性の共通電極を構成するITO電極25が形成されており、ITO電極25に対して第1基板10側には配
向膜26が形成されている。従って、基板本体29から配向膜26までが第2基板20に相当する。ITO電極25は、第2基板20の略全面に形成されており、配向膜26によって覆われている。第2基板20には、基板本体29とITO電極25との間に樹脂、金属または金属化合物からなる遮光部材27が形成され、遮光部材27とITO電極25との間に透光性の保護膜28が形成されている。遮光部材27は、例えば、表示領域10aの外周縁に沿って延在する額縁状の見切り27aとして形成されている。遮光部材27は、隣り合うITO電極9aにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリクス27bとしても形成されている。第1基板10の周辺領域10bのうち、見切り27aと平面視で重なる領域には、ITO電極9aと同時形成されたダミー画素電極9bが形成されている。なお、第2基板20においてITO電極9aと対向する位置にレンズが設けられることがあり、この場合、ブラックマトリクス27bが形成されないことが多い。
配向膜16、26はいずれも、SiO(x<2)、SiO、TiO、MgO、Al等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜であり、液晶層80に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させている。このため、液晶分子は、第1基板10および第2基板20に対して所定の角度を成している。本形態において、配向膜16、26は、酸化シリコンからなる。このようにして、液晶装置100は、VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置として構成されている。
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。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ITO電極25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、ITO電極25は、第1基板10の側から共通電位が印加される。
本形態において、液晶装置100は、透過型液晶装置として構成されている。かかる液晶装置100では、第1基板10および第2基板20のうち、一方側の基板から液晶層80に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。本実施形態では、矢印Lで示すように、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間に液晶層80によって画素毎に変調され、画像を表示する。
2.画素の概略構成
図3は、図1に示す液晶装置100の画素の1つを拡大して示す平面図であり、図3には、トランジスター30付近を拡大して示してある。図4は、図3のA1-A1′断面図である。図5は、図3のB1-B1′断面図である。なお、図3では、各層を以下の線で表してある。また、図3では、互いの端部が平面視で重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。
走査線3a=太い一点鎖線
半導体膜31a=細くて短い破線
ゲート電極8a=細い実線
第1容量電極4a=細くて長い破線
第2容量電極5a=細い一点鎖線
データ線6aおよび中継電極6b、6c=太くて長い破線
容量線7aおよび中継電極7b=太い二点鎖線
ITO電極9a=太くて短い破線
図3に示すように、第1基板10において第2基板20と対向する面には、複数の画素の各々にITO電極9aが形成されており、隣り合うITO電極9aにより挟まれた画素間領域に沿って走査線3a、データ線6a、および容量線7aが延在している。データ線
6aは、画素間領域において第2方向Yに延在し、走査線3aは、画素間領域において第1方向Xに延在している。容量線7aは、画素間領域において第1方向Xおよび第2方向Yに沿って延在している。また、データ線6aと走査線3aとの交差に対応してトランジスター30が形成されている。走査線3a、データ線6a、および容量線7aは、遮光性を有している。従って、走査線3a、データ線6a、容量線7a、およびこれらの配線と同層の電極が形成された領域は、光が通過しない遮光領域18であり、遮光領域18で囲まれた領域は、光が透過する開口領域17である。また、1つの画素において開口領域17が占める割合が画素開口率に相当する。
図4および図5に示すように、第1基板10では、基板本体19とトランジスター30の半導体膜31aとの間の層に層間絶縁膜41が第1基板10には、トランジスター30を基板本体19とは反対側から覆う層間絶縁膜42が設けられている。また、層間絶縁膜42とITO電極9aとの間の層には層間絶縁膜43、44、45が順に積層されている。層間絶縁膜41、42、43、44、45は各々、酸化シリコン等の透光性の絶縁膜からなる。本形態において、層間絶縁膜41、42、45は、ITO電極9a側の面が化学的機械研磨等の平坦化処理によって連続した平面になっている。層間絶縁膜45は、酸化シリコン膜451と、酸化シリコン膜451の上層に積層されたホウケイ酸ガラス膜452(BSG:borosilicate glass)とを備える。ホウケイ酸ガラス膜452は、液晶層80に含まれる水分を吸着する等の機能を有する。
3.各層の詳細説明
図4および図5に示すように、第1基板10において、基板本体19と層間絶縁膜41との間の層には遮光膜3bが設けられている。本形態において、遮光膜3bは、第1方向Xに沿って延在する走査線3aを構成している。遮光膜3bは、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。本形態において、遮光膜3bは、タングステンシリサイド、タングステン、窒化チタン等からなる。
層間絶縁膜41と層間絶縁膜42との間の層には、画素スイッチング用のトランジスター30が構成されている。トランジスター30は、層間絶縁膜41の基板本体19とは反対側の面に形成された半導体膜31aと、半導体膜31aのITO電極9a側に積層されたゲート絶縁膜32と、ゲート絶縁膜32のITO電極9a側で半導体膜31aと平面視で重なるゲート電極8aとを備えている。半導体膜31aは、ポリシリコン膜によって構成されている。ゲート絶縁膜32は、半導体膜31aを熱酸化した酸化シリコンからなる第1ゲート絶縁膜32aと、減圧CVD法等により形成された酸化シリコンからなる第2ゲート絶縁膜32bとの2層構造からなる。ゲート電極8aは、導電性のポリシリコン膜、金属膜、あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。
走査線3aは、第1方向Xに延在している。半導体膜31aは、走査線3aとデータ線6aとの交差部分から第1方向Xの他方側X2に延在しており、走査線3aと平面視で重なっている。半導体膜31aは、ゲート電極8aと平面視で重なる部分がチャネル領域31cになっている。本形態において、トランジスター30はLDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。従って、半導体膜31aにおいて、チャネル領域31cに対して第1方向Xの他方側X2の画素電極側ソースドレイン領域31dは、チャネル領域31cから第1方向Xに離間する第1コンタクト領域31eと、第1コンタクト領域31eとチャネル領域31cとに挟まれた第1低濃度領域31fとを有しており、第1低濃度領域31fは、第1コンタクト領域31eより不純物濃度が低い。また、半導体膜31aにおいて、チャネル領域31cに対して第1方向Xの一方側X1のデータ線側ソースドレイン領域31sは、チャネル領域31cから第1コンタクト領域31eとは反対側に離間する第2コンタクト領域31tと、第2コンタクト領域31tとチャネル領域31cとに挟まれた第2低濃度領域31uとを有しており、第2低濃度領域31uは、
第2コンタクト領域31tより不純物濃度が低い。第1コンタクト領域31eおよび第2コンタクト領域31tは、それらの一部が上層側の電極や配線との電気的な接続に用いられる。
層間絶縁膜41には、走査線3aとトランジスター30のゲート電極8aとを電気的に接続するための溝41gが設けられている。溝41gは、半導体膜31aの側方を通って走査線3aに到達するように層間絶縁膜41を貫通する第1溝41g1と、半導体膜31aの第1溝41g1とは反対側の側方で走査線3aに到達するように層間絶縁膜41を貫通する第2溝41g2として設けられている。第1溝41g1および第2溝41g2は各々、半導体膜31aの両側を通って半導体膜31aに沿うように第1方向Xに延在し、ゲート電極8aおよび走査線3aの双方と平面視で重なっている。
ゲート電極8aは、半導体膜31aと交差するように第2方向Yに延在した導電性のポリシリコン膜81aと、ポリシリコン膜81aを覆う遮光性の導電膜82aとを積層することによって構成されている。導電膜82aに用いた導電性の遮光性材料は、ポリシリコン膜81aより遮光性が高く、抵抗が小さい。例えば、導電膜82aは、タングステンシリサイド膜等のシリサイド膜からなる。
導電膜82aは、ポリシリコン膜81aより広い範囲にわたって形成されており、ポリシリコン膜81aの全体を覆っている。従って、ゲート電極8aにおいてポリシリコン膜81aが形成されている電極部8a0では、ポリシリコン膜81aと遮光性の導電膜82aの2層構造になっており、ゲート電極8aにおいてポリシリコン膜81aが形成されていない領域では、導電膜82aの単層構造になっている。従って、第1溝41g1および第2溝41g2の内部にはポリシリコン膜81aが形成されておらず、導電膜82aの単層構造になっている。これに対して、電極部8a0のうち、溝41gの外側の部分では、ポリシリコン膜81aと導電膜82aとの2層構造になっている。
導電膜82aは、第1溝41g1および第2溝41g2の内壁全体に沿って設けられており、ゲート電極8aと走査線3aとを電気的に接続している。それ故、ゲート電極8aは、走査線3aから走査信号が印加される。また、導電膜82aは、半導体膜31aの側方を通って走査線3aに到達するように層間絶縁膜41を貫通する第1遮光壁8a1と、半導体膜31aの第1遮光壁8a1とは反対側の側方で走査線3aに到達するように層間絶縁膜41を貫通する第2遮光壁8a2とを構成している。
トランジスター30の上層側において、層間絶縁膜42と層間絶縁膜43との間の層には、第1容量電極4a、誘電体膜40および第2容量電極5aが順に積層された積層膜によって、容量素子55が構成されている。容量素子55は、ITO電極9aとITO電極25との間に構成された液晶容量で保持される画像信号の変動を防ぐ保持容量である。第1容量電極4aおよび第2容量電極5aは、導電性のポリシリコン膜、金属膜、あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、第1容量電極4aおよび第2容量電極5aは、導電性のポリシリコン膜からなる。
層間絶縁膜43の上層側には層間絶縁膜44、45が形成されている。層間絶縁膜43と層間絶縁膜44との間の層にはデータ線6a、および中継電極6b、6cが設けられている。データ線6a、および中継電極6b、6cは同一の導電膜からなる。データ線6a、および中継電極6b、6cはいずれも、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。例えば、データ線6a、および中継電極6b、6cは、チタン層/窒化チタン層/アルミニウム層/窒化チタン層の多層構造や、窒化チタン層/アルミニウム層/窒化チタン層の多層構造からなる。
層間絶縁膜42および層間絶縁膜43にはコンタクトホール43aが設けられており、データ線6aは、コンタクトホール43aを介して、半導体膜31aの第2コンタクト領域31tに電気的に接続されている。層間絶縁膜43にはコンタクトホール43bが設けられており、中継電極6bは、コンタクトホール43bを介して第1容量電極4aに電気的に接続されている。層間絶縁膜43にはコンタクトホール43cが設けられており、中継電極6cは、コンタクトホール43cを介して第2容量電極5aに電気的に接続されている。中継電極6cは、半導体膜31aの少なくとも第2低濃度領域31uから第1低濃度領域31fまでをITO電極9aの側から覆い、少なくとも第2低濃度領域31uと平面視で重なっている。
層間絶縁膜44と層間絶縁膜45との間の層には、容量線7aおよび中継電極7bが設けられている。容量線7aおよび中継電極7bは同一の導電膜からなる。容量線7aおよび中継電極7bはいずれも、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。例えば、容量線7aおよび中継電極7bは、チタン層/窒化チタン層/アルミニウム層/窒化チタン層の多層構造や、窒化チタン層/アルミニウム層/窒化チタン層の多層構造からなる。
層間絶縁膜44にはコンタクトホール44cが設けられており、容量線7aは、コンタクトホール44cを介して中継電極6cに電気的に接続されている。従って、容量線7aは、中継電極6cを介して第2容量電極5aに電気的に接続されており、第2容量電極5aには、容量線7aから共通電位が印加される。層間絶縁膜44にはコンタクトホール44bが設けられており、中継電極7bは、コンタクトホール44bを介して中継電極6bに電気的に接続されている。
層間絶縁膜45には、コンタクトホール45aが設けられており、ITO電極9aは、コンタクトホール45aを介して中継電極7bに電気的に接続されている。従って、ITO電極9aは、中継電極7b、6bを介して第1容量電極4aに電気的に接続されている。ここで、第1容量電極4aは、層間絶縁膜42に形成されたコンタクトホール42aを介して半導体膜31aの第1コンタクト領域31eに電気的に接続している。従って、ITO電極9aは、第1容量電極4aを介して半導体膜31aの第1コンタクト領域31eに電気的に接続されている。
このように構成した液晶装置100において、第2基板20の側から入射した光は、半導体膜31aに対して第2基板20の側に設けられたデータ線6a、中継電極6c、容量線7a等によって遮られるため、半導体膜31aへの入射が抑制される。また、第1基板10の側から出射した光が再び、第1基板10の側から入射した場合でも、半導体膜31aに対して基板本体19の側に設けられた走査線3aによって遮られるため、半導体膜31aへの入射が抑制される。また、第1基板10において、半導体膜31aの側方には、層間絶縁膜41を貫通して走査線3aに到達した第1遮光壁8a1および第2遮光壁8a2が設けられているため、第2基板20の側から入射した後、半導体膜31aに交差する第2方向Yに進行する光、および第1基板10の側から入射した後、半導体膜31aに交差する第2方向Yに進行する光の双方を第1遮光壁8a1および第2遮光壁8a2によって遮ることができる。
4.ITO電極9a、25近傍の構成
図6は、図4に示すITO電極9aの近傍を拡大して模式的に示す説明図である。図6には、隣り合う2つのITO電極9aの近傍を模式的に示してある。図7は、各種の酸化シリコンの膜のエッチング速度を示すグラフである。図7には、各種の酸化シリコンの膜のエッチング速度を原子堆積法で成膜した高密度酸化シリコンのエッチング速度との比で示してある。
図4および図5に示すように、第1基板10の第2基板20と対向する面側では、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの底部でITO電極9aが中継電極7bに接することによって、ITO電極9aと中継電極7bとが電気的に接続されている。また、第1基板10は、第2基板20と対向する面側に、ITO電極9aと、ITO電極9aに対して液晶層80側に設けられた斜方蒸着膜からなる配向膜16と、ITO電極9aと配向膜16との間に設けられた中間屈折率膜11とを備えている。中間屈折率膜11は、ITO電極9aの屈折率と配向膜16の屈折率との間の屈折率を備える。本形態において、配向膜16は、酸化シリコンの斜方蒸着膜である。ITO電極9aは厚さが薄く、ITO電極9aの厚さは20nm以下である。例えば、ITO電極9aの厚さは、15nm以上、かつ、20nm以下である。
第2基板20は、第1基板10と対向する面側に、ITO電極25と、ITO電極25に対して液晶層80側に設けられた斜方蒸着膜からなる配向膜26と、ITO電極25と配向膜26との間に設けられた中間屈折率膜21とを備えている。中間屈折率膜21は、ITO電極25の屈折率と配向膜26の屈折率との間の屈折率を備える。本形態において、配向膜26は、酸化シリコンの斜方蒸着膜である。ITO電極25は厚さが薄く、ITO電極25の厚さは20nm以下である。例えば、ITO電極25の厚さは、15nm以上、かつ、20nm以下である。
本形態では、中間屈折率膜11と配向膜16との間には、配向膜16より膜密度が高い高密度酸化シリコン膜12が積層され、中間屈折率膜21と配向膜26との間には、配向膜26より膜密度が高い高密度酸化シリコン膜22が積層されている。膜密度の高低は、図7を参照して後述するように、酸化シリコン膜に対するエッチング液へのエッチング速度の高低で判定でき、エッチング速度が遅い場合、膜密度が高いと判定できる。本形態において、高密度酸化シリコン膜12、22はいずれも原子堆積法により形成された膜である。
ここで、配向膜16、26は材料および成膜方法が同一であるとともに、配向膜16、26の膜厚の設計値が等しい。このため、配向膜16、26の膜厚は、等しいか、略等しい。中間屈折率膜11、21はいずれも、材料および成膜方法が同一であるとともに、中間屈折率膜11、21の膜厚の設計値が等しい。このため、中間屈折率膜11、21の膜厚は等しいか、略等しい。高密度酸化シリコン膜12、22は材料および成膜方法が同一であり、高密度酸化シリコン膜12、22の膜厚の設計値が等しい。このため、高密度酸化シリコン膜12、22の膜厚は等しいか、略等しい。従って、以下の説明では、第1基板10側の配向膜16、中間屈折率膜11、および高密度酸化シリコン膜12を中心に説明し、第2基板20側の配向膜26、中間屈折率膜21、および高密度酸化シリコン膜22については説明を省略する。
図6に示す第1基板10において、ITO電極9aの屈折率は2.1であるのに対して、酸化シリコン(SiO)からなる配向膜16の屈折率は1.46である。従って、中間屈折率膜11は、SiNで表される窒化シリコン膜(屈折率=2.0)、SiONで表される酸窒化シリコン膜(屈折率=1.58~1.68)、またはAlで表される酸化アルミニウム膜(屈折率=1.77)である。
中間屈折率膜11は、垂直蒸着法やCVD法等により形成される。このため、中間屈折率膜11は、ITO電極9aの表面や、隣り合うITO電極9aの間には形成されるが、コンタクトホール45aの内部にはほとんど形成されない。また、ITO電極9aの側面のうち、上端部分は中間屈折率膜11から露出した状態にある。
高密度酸化シリコン膜12は、原子堆積法により形成される。従って、高密度酸化シリコン膜12は、ITO電極9aの上層側や、隣り合うITO電極9aの間に形成されているとともに、コンタクトホール45aの内部にも適正に形成される。また、高密度酸化シリコン膜12は、ITO電極9aの側面も覆う。また、高密度酸化シリコン膜12は、原子堆積法により形成された膜であるため、斜方蒸着により形成した配向膜16より膜密度が高く、垂直蒸着法により形成された酸化シリコン膜よりも膜密度が高い。このため、図7に示すように、フッ化水素水と接触したときのエッチング速度が遅い。
図7には、以下の試料を温度が23℃の1質量%のフッ化水素水と接触させたときの減量を比較してある。図7では、試料(6)の減量を1とした場合の比を示してあり、試料(6)は、原子堆積法により形成した酸化シリコン膜である。なお、試料(4)の成膜には原料ガスとしてシラン(SiH)を用い、試料(5)の成膜には原料ガスとしてオルトケイ酸テトラエチル(Tetraethyl orthosilicate:TEOS:Si(OC)を用いた。
試料
試料(1):46°の仰角で斜方蒸着した酸化シリコン膜
試料(2):51°の仰角で斜方蒸着した酸化シリコン膜
試料(3):垂直蒸着した酸化シリコン膜
試料(4):高密度プラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜
試料(5):プラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜
試料(6):原子堆積法により形成した酸化シリコン膜
図7から分かるように、原子堆積法により形成した高密度酸化シリコン膜12は、斜方蒸着した酸化シリコン膜や、垂直蒸着した酸化シリコン膜によりエンチング速度が著しく遅い。例えば、高密度酸化シリコン膜12は、温度が23℃の1質量%のフッ化水素水と接触したときのエッチング速度が40nm/min以下である。特に、高密度酸化シリコン膜12は、温度が23℃の1質量%のフッ化水素水と接触したときのエッチング速度が20nm/min以下であることが好ましい。
ここで、高密度プラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜、およびプラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜も、原子堆積法により形成した酸化シリコン膜と同様、膜密度が高く、エッチング速度が遅い。但し、原子堆積法により形成した酸化シリコン膜は、高密度プラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜、およびプラズマCVD法により成膜した酸化シリコン膜よりの段差被覆性に優れており、コンタクトホール45aの内部でもITO電極9aを覆う。それ故、本形態では、原子堆積法により高密度酸化シリコン膜12を形成した。
再び図6において、配向膜16は、矢印Dで示す斜め方向から蒸着した斜方蒸着膜であるため、ITO電極9aの側面やコンタクトホール45aの内部で影になる部分に配向膜16が形成されないことが多いが、本形態では、原子堆積法で形成した高密度酸化シリコン膜12を設けたため、ITO電極9aの側面等が露出しておらず、ITO電極9aと液晶層80とが接する等の事態が発生しにくい。
5.液晶装置100の製造方法
本形態の液晶装置100の製造方法では、第1基板10の第2基板20と対向する面側、および第2基板20の第1基板10と対向する面側に対して、ITO電極9a、25を形成する第1工程と、第1工程の後、斜方蒸着によって配向膜16、26を形成する第2工程とを行う。
本形態では、第1工程の後、かつ、第2工程の前に、ITO電極9a、25の屈折率と
配向膜16、26の屈折率との間の屈折率の中間屈折率膜11、21を形成する第3工程を行う。また、本形態では、第3工程の後、かつ、第2工程の前に、高密度酸化シリコン膜12、22を原子堆積法によって形成する第4工程を行う。
6.本形態の主な効果
このように本形態の液晶装置100では、配向膜16とITO電極9aとの間、および配向膜26とITO電極25との間の各々に中間屈折率膜11、21が設けられているため、配向膜16とITO電極9aとの間、および配向膜26とITO電極25との間には、屈折率差が大きい界面が存在しない。従って、配向膜16とITO電極9aとの間での反射、および配向膜26とITO電極25との間での反射を抑制することができるので、表示を行う際の光の利用効率を高めることができる。
また、配向膜16とITO電極9aとの間、および配向膜26とITO電極25との間の各々に中間屈折率膜11、21が設けられているため、ITO電極9a、25の側面の一部を中間屈折率膜11、21によって覆うことができる。また、ITO電極9aの膜厚が20nm以下であり、薄いので、中間屈折率膜11を形成した際、ITO電極9aの側面は中間屈折率膜11から露出しにくい。さらに、中間屈折率膜11と配向膜16との間には、高密度酸化シリコン膜12が形成されているため、ITO電極9aの側面をさらに高密度酸化シリコン膜12によって覆うことができる。また、高密度酸化シリコン膜12は、原子堆積法によって成膜されるため、高密度酸化シリコン膜12は、隣り合うITO電極9aの間においてITO電極9aの側面を覆うとともに、コンタクトホール45aの内部にも適正に形成される。従って、ITO電極9aと液晶層80とが直接、接触することに起因する液晶層80の劣化を抑制することができる。
また、ITO電極9aの膜厚が薄いので、ITO電極9aにおけるITOのグレインサイズが小さい。このため、ITO電極9aの上層に成膜した際、膜の密度を高めることができる。それ故、第1基板10と液晶層80との界面が安定するため、液晶層80の劣化を抑制することができる。
また、第2基板20の側では元々、段差やコンタクトホール45aが存在しないが、本形態では、ITO電極25の表面の構造をITO電極9aの表面の構造と同一としている。このため、ITO電極9aの表面とITO電極25の表面とを対称とすることができるので、表示の際に極性反転駆動を行った場合でも、電荷の偏り等が発生しにくい。
[実施形態1の改良例]
図8は、本発明の実施形態1の改良例に係る液晶装置100の説明図である。図8には、第1基板10のITO電極9aの近傍を拡大して示してある。なお、本形態および後述する実施形態2、3の基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
実施形態1では、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの底部でITO電極9aが中継電極7bに接していたが、本形態では、図8に示すように、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの内部がタングステン等の金属材料からなるプラグ2aによって埋められ、ITO電極9aはプラグ2aを介して中継電極7bに電気的に接続されている。プラグ2aを形成するには、コンタクトホール45aを形成した後、コンタクトホール45aを埋めるまでタングステン等の金属材料を成膜し、その後、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)等によって平坦化処理を行うことによって、プラグ2aを形成する。その他の構成は、実施形態1と同様である。
かかる態様によれば、図6に示すコンタクトホール45aの内部でITO電極9aが露出した状態となることがないので、コンタクトホール45aの内部でITO電極9aと液晶層80とが直接、接触することを防止することができる。
[実施形態2]
図9は、本発明の実施形態2に係る液晶装置100の説明図である。図9には、第1基板10のITO電極9aの近傍を拡大して示してある。
図9に示すように、本形態の液晶装置100の第1基板10の第2基板20と対向する面側では、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの底部でITO電極9aが中継電極7bに接することによって、ITO電極9aと中継電極7bとが電気的に接続されている。また、第1基板10は、ITO電極9aと、ITO電極9aに対して液晶層80側に設けられた斜方蒸着膜からなる配向膜16と、ITO電極9aと配向膜16との間に設けられた中間屈折率膜13を備えている。中間屈折率膜13は、ITO電極9aの屈折率と配向膜16の屈折率との間の屈折率を備える。配向膜16は、酸化シリコンからなる。
本形態において、中間屈折率膜13は、窒化シリコン膜(屈折率=2.0)、または酸化アルミニウム(屈折率=1.77)からなる。また、中間屈折率膜13は、窒化シリコンの蒸着膜より膜密度が高い高密度窒化シリコン膜、または酸化アルミニウムの蒸着膜より膜密度が高い高密度酸化アルミニウム膜からなる
また、中間屈折率膜13は、原子堆積法によって成膜された膜である。従って、中間屈折率膜13は、ITO電極9aの上層側や、隣り合うITO電極9aの間に形成されているとともに、コンタクトホール45aの内部にも適正に形成される。また、中間屈折率膜13は、隣り合うITO電極9aの間においてITO電極9aの側面も覆う。
本形態の液晶装置100の製造方法では、第1基板10の第2基板20と対向する面側、および第2基板20の第1基板10と対向する面側に対して、ITO電極9a、25を形成する第1工程と、第1工程の後、斜方蒸着によって配向膜26、26を形成する第2工程とを行う。また、第1工程の後、かつ、第2工程の前に、ITO電極9a、25の屈折率と配向膜16、26の屈折率との間の屈折率の中間屈折率膜13を形成する第3工程を行う。本形態では、第3工程において中間屈折率膜13を形成する際、窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜を原子堆積法によって形成する。
このように本形態の液晶装置100では、配向膜16とITO電極9aとの間に中間屈折率膜13が設けられているため、配向膜16とITO電極9aとの間には、屈折率差が大きい界面が存在しない。従って、配向膜16とITO電極9aとの間での反射を抑制することができるので、表示を行う際の光の利用効率を高めることができる。また、中間屈折率膜13は、原子堆積法によって成膜されるため、中間屈折率膜13は、隣り合うITO電極9aの間においてITO電極9aの側面を覆うとともに、コンタクトホール45aの内部にも適正に形成される。また、ITO電極9aの膜厚が20nm以下であり、薄いので、中間屈折率膜13を形成した際、ITO電極9aの側面は中間屈折率膜11から露出しにくい。従って、ITO電極9aと液晶層80とが直接、接触することに起因する液晶層80の劣化を抑制することができる。
[実施形態2の改良例]
図10は、本発明の実施形態2の改良例に係る液晶装置100の説明図である。図10には、第1基板10のITO電極9aの近傍を拡大して示してある。本形態では、図10に示すように、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの内部がタングステン
等の金属材料からなるプラグ2aによって埋められ、ITO電極9aはプラグ2aを介して中継電極7bに電気的に接続されている。その他の構成は、実施形態1と同様である。
かかる態様によれば、図9に示すコンタクトホール45aの内部でITO電極9aが露出した状態となることがないので、コンタクトホール45aの内部でITO電極9aと液晶層80とが直接、接触することを防止することができる。
[実施形態3]
図11は、本発明の実施形態3に係る液晶装置100の説明図である。図11には、第1基板10のITO電極9aの近傍を拡大して示してある。図11に示すように、本形態の液晶装置100の第1基板10の第2基板20と対向する面側では、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの底部でITO電極9aが中継電極7bに接することによって、ITO電極9aと中継電極7bとが電気的に接続されている。また、第1基板10は、ITO電極9aと、ITO電極9aに対して液晶層80側に設けられた斜方蒸着膜からなる配向膜16と、ITO電極9aと配向膜16との間に設けられた中間屈折率膜11とを備えている。配向膜16は、酸化シリコンからなる。
中間屈折率膜11は、ITO電極9aの屈折率(=2.1)と配向膜16の屈折率(=1.46)との間の屈折率を備える。例えば、中間屈折率膜11は、窒化シリコン膜(屈折率=2.0)、酸窒化シリコン膜、または酸化アルミニウム膜(屈折率=1.77)である。従って、配向膜16とITO電極9aとの間には、屈折率差が大きい界面が存在しない。それ故、配向膜16とITO電極9aとの間での反射を抑制することができるので、表示を行う際の光の利用効率を高めることができる。
[実施形態3の改良例]
図12は、本発明の実施形態3の改良例に係る液晶装置100の説明図である。図12には、第1基板10のITO電極9aの近傍を拡大して示してある。本形態では、図12に示すように、層間絶縁膜45を貫通するコンタクトホール45aの内部がタングステン等の金属材料からなるプラグ2aによって埋められ、ITO電極9aはプラグ2aを介して中継電極7bに電気的に接続されている。その他の構成は、実施形態1と同様である。
かかる態様によれば、図11に示すコンタクトホール45aの内部でITO電極9aが露出した状態となることがないので、コンタクトホール45aの内部でITO電極9aと液晶層80とが直接、接触することを防止することができる。
[他の実施形態]
上記実施形態では、第2基板20の側から光源光が入射する液晶装置100を例に説明したが、第1基板10の側から光源光が入射する液晶装置100に本発明を適用してもよい。
[電子機器への搭載例]
上述した実施形態に係る液晶装置100を用いた電子機器について説明する。図13は、本発明を適用した液晶装置100を用いた投射型表示装置の概略構成図である。図13には、偏光板等の光学素子の図示を省略してある。図13に示す投射型表示装置2100は、液晶装置100を用いた電子機器の一例である。投射型表示装置2100において、液晶装置100がライトバルブとして用いられ、装置を大きくすることなく高精細で明るい表示が可能である。この図に示されるように、投射型表示装置2100の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット等からなる光源部2102が設けられている。光源部2102から射出された投射光は、内部に配置された3枚のミラー2106および2枚のダイクロイックミラー2108によってR(赤)色、G(緑)色、B(青
)色の3原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ100R、100Gおよび100Bにそれぞれ導かれ、変調される。なお、B色の光は、他のR色やG色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124を有するリレーレンズ系2121を介して導かれる。
ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、光路合成素子としてのダイクロイックプリズム2112において、R色およびB色の光は90度に反射し、G色の光は透過する。従って、ライトバルブ100R、100G、100Bから出射された光は、光路合成素子であるダイクロイックプリズム2112に合成され、スクリーン2120には、投射光学系2114によってカラー画像が投射される。
[電子機器への改良例]
図13に示す投射型表示装置2100において、第1波長域の光としての青(B)色の光が入射するライトバルブ100Bに用いた液晶装置100を第1液晶装置とし、第1波長域より長波長の第2波長域の光としての緑(G)色の光が入射するライトバルブ100Gに用いた液晶装置100を第2液晶装置としたとき、第1液晶装置では、第2液晶装置より、ITO電極9a、25の厚さを薄くすることが好ましい。
また、第1波長域の光としての緑(G)色の光が入射するライトバルブ100Gに用いた液晶装置100を第1液晶装置とし、第1波長域より長波長の第2波長域の光としての赤(R)色の光が入射するライトバルブ100Rに用いた液晶装置100を第2液晶装置としたとき、第1液晶装置では、第2液晶装置より、ITO電極9a、25の厚さを薄くしてもよい。
[他の投射型表示装置]
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するLED光源等を用い、かかるLED光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
[他の電子機器]
本発明を適用した液晶装置100を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置2100に限定されない。例えば、投射型のヘッドアップディスプレイ、直視型のヘッドマウントディスプレイ、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
2a…プラグ、3a…走査線、3b…遮光膜、4a…第1容量電極、5a…第2容量電極、6a…データ線、6b、6c、7b…中継電極、7a…容量線、8a…ゲート電極、8a1…第1遮光壁、8a2…第2遮光壁、9a、25…ITO電極、910…第1基板、10a…表示領域、11、13、21…中間屈折率膜、12、22…高密度酸化シリコン膜、13…中間屈折率膜、16、26…配向膜、20…第2基板、30…トランジスター、31a…半導体膜、41、42、43、44、45…層間絶縁膜、42a、43a、43b、43c、44b、44c、45a…コンタクトホール、55…容量素子、80…液晶層、100…液晶装置、100B、100G、100R…ライトバルブ、2100…投射型表示装置、2102…光源部、2112…ダイクロイックプリズム、2114…投射光学系。

Claims (15)

  1. 第1基板と、
    前記第1基板と対向する第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、
    を有し、
    前記第1基板の前記第2基板と対向する面、および前記第2基板の前記第1基板と対向する面に、ITO電極と、前記ITO電極に対して前記液晶層側に設けられた酸化シリコンの斜方蒸着膜からなる配向膜と、前記ITO電極と前記配向膜との間に設けられ、前記ITO電極の屈折率と前記配向膜の屈折率との間の屈折率の中間屈折率膜と、を備えることを特徴とする液晶装置。
  2. 請求項1に記載の液晶装置において、
    前記中間屈折率膜と前記配向膜との間には、酸化シリコンの蒸着膜より膜密度が高い高密度酸化シリコン膜が積層されていることを特徴とする液晶装置。
  3. 請求項1に記載の液晶装置において、
    前記中間屈折率膜と前記配向膜との間には、温度が23℃の1質量%のフッ化水素水と接触したときのエッチング速度が、酸化シリコンの蒸着膜より遅い高密度酸化シリコン膜が積層されていることを特徴とする液晶装置。
  4. 請求項3に記載の液晶装置において、
    前記高密度酸化シリコン膜は、前記エッチング速度が40nm/min以下であることを特徴とする液晶装置。
  5. 請求項4に記載の液晶装置において、
    前記高密度酸化シリコン膜は、前記エッチング速度が20nm/min以下であることを特徴とする液晶装置。
  6. 請求項1から5までの何れか一項に記載の液晶装置において、
    前記中間屈折率膜は、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、または酸化アルミニウム膜であることを特徴とする液晶装置。
  7. 請求項1に記載の液晶装置において、
    前記中間屈折率膜は、窒化シリコンの蒸着膜より膜密度が高い高密度窒化シリコン膜、または酸化アルミニウムの蒸着膜より膜密度が高い高密度酸化アルミニウム膜からなることを特徴とする液晶装置。
  8. 請求項1から7までの何れか一項に記載の液晶装置において、
    前記ITO電極の厚さ、前記中間屈折率膜の厚さ、および前記配向膜の厚さはいずれも、前記第1基板と前記第2基板とにおいて等しいことを特徴とする液晶装置。
  9. 請求項1から8までの何れか一項に記載の液晶装置において、
    前記ITO電極は、膜厚が15nm以上、かつ、20nm以下であることを特徴とする液晶装置。
  10. 請求項1から9までの何れか一項に記載の液晶装置において、
    前記第1基板では、前記ITO電極が基板本体の前記液晶層側に設けられた画素電極であり、
    前記第1基板は、前記基板本体と前記画素電極との間の層に設けられた中継電極と、前
    記中継電極と前記画素電極との間の層に設けられた層間絶縁膜と、を備え、
    前記画素電極は、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールの内部に充填されたプラグを介して前記中継電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶装置。
  11. 第1基板と、前記第1基板と対向する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、を有する液晶装置の製造方法において、
    前記第1基板の前記第2基板と対向する面側、および前記第2基板の前記第1基板と対向する面側に対して、
    ITO電極を形成する第1工程と、
    前記第1工程の後、斜方蒸着によって酸化シリコンからなる配向膜を形成する第2工程と、
    前記第1工程の後、かつ、前記第2工程の前に、前記ITO電極の屈折率と前記配向膜の屈折率との間の屈折率の中間屈折率膜を形成する第3工程と、
    を有することを特徴とする液晶装置の製造方法。
  12. 請求項11に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第3工程の後、かつ、前記第2工程の前に、酸化シリコン膜を原子堆積法によって形成する第4工程を行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
  13. 請求項11に記載の液晶装置の製造方法において、
    前記第3工程では、前記中間屈折率膜として、窒化シリコン膜または酸化アルミニウム膜を原子堆積法によって形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
  14. 請求項1から10までの何れか一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。
  15. 請求項14に記載の電子機器において、
    前記液晶装置として、第1波長域の光が入射する第1液晶装置と、前記第1波長域より長波長の第2波長域の光が入射する第2液晶装置と、が設けられ、
    前記第1液晶装置から出射された光、および前記第2液晶装置から出射された光を合成して出射する光路合成素子が設けられ、
    前記第1液晶装置は、前記第2液晶装置より、前記ITO電極の厚さが薄いことを特徴とする電子機器。
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