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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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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (15)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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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