JP2022112864A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の低下を抑制することができる電気光学装置、および電子機器を提供する。【解決手段】電気光学装置は、透光性を有する基板２１と、それぞれ透光性を有し、第１電極２６１、誘電体層２６３および第２電極２６２を含む容量素子２６と、透光性を有する第１絶縁膜２２２と、遮光性を有する遮光膜２４４と、透光性を有する第２絶縁膜２２３と、トランジスター２３と、を備え、第１電極、誘電体層、第２電極、第１絶縁膜、遮光膜、第２絶縁膜およびトランジスターは、基板から順に並び、基板から入射する光に対し、遮光膜の第１絶縁膜側の界面反射は、第１電極の誘電体層側の界面反射より大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。
プロジェクター等の電子機器には、例えば、画素ごとに光学的特性を変更可能な液晶表示装置等の電気光学装置が用いられる。
特許文献１に記載の電気光学装置は、素子基板と、対向基板と、これら基板によって挟持された液晶層とを、有する。素子基板は、基板上に順に設けられた、走査線、トランジスター、画素容量、データ線、および画素電極を有する。走査線は、遮光性の導電材料で形成される。当該走査線がトランジスターと基板との間に配置されることにより、基板からトランジスターに向かって入射する光が遮光される。トランジスターへの光の入射を遮ることで、トランジスターの動作が不安定になることを抑制し、よって、画素の輝度ムラ等の表示不具合が生じるおそれを抑制することができる。
特開２０１７－７２７４１号公報
トランジスターへの遮光性をさらに高めるためには、例えば、走査線の膜厚を厚くする手段が考えられる。しかし、走査線の膜厚を厚くすると、走査線と基板との製造時の熱応力の違いにより基板にクラックが生じるおそれがある。したがって、基板から入射する光に対するトランジスターの遮光性の更なる向上を図ることができる他の手段が求められている。
本発明の電気光学装置の一態様は、透光性を有する基板と、それぞれ透光性を有し、第１電極、誘電体層および第２電極を含む容量素子と、透光性を有する第１絶縁膜と、遮光性を有する遮光膜と、透光性を有する第２絶縁膜と、トランジスターと、を備え、前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、前記第１絶縁膜、前記遮光膜、前記第２絶縁膜および前記トランジスターは、前記基板から順に並び、前記基板から入射する光に対し、前記遮光膜の前記第１絶縁膜側の界面反射は、前記第１電極の前記誘電体層側の界面反射より大きい。
また、本発明の電気光学装置の一態様は、透光性を有する基板と、それぞれ透光性を有し、第１電極、誘電体層および第２電極を含む容量素子と、透光性を有する第１絶縁膜と、遮光性を有する遮光膜と、透光性を有する第２絶縁膜と、トランジスターと、を備え、前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、前記第１絶縁膜、前記遮光膜、前記第２絶縁膜および前記トランジスターは、前記基板から順に並び、前記第１絶縁膜の膜厚は、前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、前記第１絶縁膜、前記遮光膜、または前記第２絶縁膜の膜厚より厚く、前記第１絶縁膜の屈折率は、前記第２電極の屈折率より小さい。
本発明の電子機器の一態様は、前述の電気光学装置と、前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有する。
実施形態に係る電気光学装置の平面図である。 図１に示す電気光学装置のＡ－Ａ線における断面図である。 図１の素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 図２の素子基板の一部を示す断面図である。 図４に示す素子基板の一部を模式的に示す図である。 図５に示す絶縁膜の膜厚の例を示す表である。 図５に示す第１電極および第２電極の合計膜厚の例を示す表である。 緑色の波長域での反射率を示す図である。 緑色の波長域でのＯＤ値を示す図である。 電子機器の一例であるパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 電子機器の一例であるスマートフォンを示す平面図である。 電子機器の一例であるプロジェクター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または縮尺は実際と適宜に異なり、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。
１．電気光学装置
１Ａ．基本構成
図１は、実施形態に係る電気光学装置１００の平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００のＡ－Ａ線における断面図である。なお、図１では、対向基板３の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、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。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向と表記する。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向と表記し、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向と表記する。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向と表記し、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向と表記する。また、以下では、Ｚ１方向またはＺ２方向に見ることを「平面視」とし、Ｚ軸を含む断面に対して垂直方向からを見ることを「断面視」とする。
図１および図２に示す電気光学装置１００は、アクティブマトリクス駆動方式の透過型の電気光学装置である。図２に示すように、電気光学装置１００は、素子基板２と、対向基板３と、枠状のシール部材４と、液晶層５とを有する。素子基板２、液晶層５および対向基板３は、この順にＺ１方向に並ぶ。また、図１に示す電気光学装置１００の平面視での形状は四角形であるが、例えば円形であってもよい。
図２に示す素子基板２は、後述の複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）を有する基板である。素子基板２は、透光性を有する第１基板２１と、透光性を有する積層体２２と、透光性を有する複数の画素電極２５と、透光性を有する第１配向膜２９とを有する。また、図示はしないが、素子基板２は、複数の画素電極２５を平面視で囲む複数のダミー画素電極を有する。なお、本明細で「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。
第１基板２１、積層体２２、複数の画素電極２５および第１配向膜２９は、この順にＺ１方向に積層される。第１基板２１は、「基板」の例示である。第１基板２１は、透光性および絶縁性を有する平板である。第１基板２１は、例えば、ガラス基板または石英基板である。積層体２２は、透光性を有する複数の絶縁膜と、当該複数の絶縁膜同士の間に配置される各種配線と、を有する。積層体２２については後で説明する。また、画素電極２５は、透光性および導電性を有する。画素電極２５は、液晶層５に電界を印加するために用いられる。画素電極２５は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）およびＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide）等の透明導電材料を含む。第１配向膜２９は、透光性および絶縁性を有する。第１配向膜２９は、液晶層５が有する液晶分子を配向させる。第１配向膜２９は、複数の画素電極２５を覆うように配置される。第１配向膜２９の材料は、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等である。
対向基板３は、素子基板２に対向して配置される基板である。対向基板３は、透光性を有する第２基板３１と、透光性を有する絶縁層３２と、透光性を有する共通電極３３と、透光性を有する第２配向膜３４とを有する。また、図示はしないが、対向基板３は、平面視で複数の画素電極２５を囲む遮光性の見切りを有する。なお、本明細で「遮光性」とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは１０％以下であることをいう。
第２基板３１、絶縁層３２、共通電極３３および第２配向膜３４は、この順にＺ２方向に積層される。第２基板３１は、透光性および絶縁性を有する平板である。第２基板３１は、例えば、ガラス基板または石英基板である。絶縁層３２は、透光性および絶縁性を有しており、例えば酸化ケイ素等のケイ素を含む無機材料で形成される。共通電極３３は、複数の画素電極２５に対して液晶層５を介して配置される対向電極である。共通電極３３は、液晶層５に電界を印加するために用いられる。共通電極３３は、透光性および導電性を有する。共通電極３３は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯおよびＦＴＯ等の透明導電材料を含む。第２配向膜３４は、透光性および絶縁性を有する。第２配向膜３４は、液晶層５が有する液晶分子を配向させる。第２配向膜３４の材料は、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等である。
シール部材４は、素子基板２と対向基板３との間に配置される。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、ガラス等の無機材料で構成されるギャップ材を含んでもよい。
液晶層５は、素子基板２、対向基板３およびシール部材４によって囲まれる領域内に配置される。液晶層５は、電界に応じて光学的特性が変化する。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。液晶分子の配向は、液晶層５に印加される電圧に応じて変化する。
図１に示すように、素子基板２には、複数の走査線駆動回路１１とデータ線駆動回路１２と複数の外部端子１３とが配置される。複数の外部端子１３の一部は、図示しないが、走査線駆動回路１１またはデータ線駆動回路１２から引き回される配線に接続される。また、複数の外部端子１３は、共通電位が印加させる端子を含む。当該端子は、図示しない配線および導通材を介して、対向基板３の共通電極３３に電極的に接続される。
かかる電気光学装置１００は、画像を表示する表示領域Ａ１０と、平面視で表示領域Ａ１０の外側に位置する周辺領域Ａ２０とを有する。表示領域Ａ１０には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。複数の画素Ｐに対して複数の画素電極２５が１対１で配置される。前述の共通電極３３は、複数の画素Ｐで共通に設けられる。また、周辺領域Ａ２０は、平面視で表示領域Ａ１０を囲む。周辺領域Ａ２０には、走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路１２が配置される。
本実施形態では、電気光学装置１００は透過型である。例えば、対向基板３に入射した光が素子基板２から出射される間に変調することにより、画像が表示される。なお、素子基板２に入射した光が対向基板３から出射される間に変調することにより、画像が表示されてもよい。
また、電気光学装置１００は、例えば、後述するパーソナルコンピューターおよびスマートフォン等のカラー表示を行う表示装置に適用される。当該表示装置に適用される場合、電気光学装置１００に対してカラーフィルターが適宜用いられる。また、電気光学装置１００は、例えば、後述する投射型のプロジェクターに適用される。この場合、電気光学装置１００は、ライトバルブとして機能する。なお、この場合、電気光学装置１００に対してカラーフィルターが省略される。
１Ｂ．素子基板２の電気的な構成
図３は、図１の素子基板２の電気的な構成を示す等価回路図である。素子基板２の積層体２２には、図３に示す複数のトランジスター２３とｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２とｎ本の定電位線２４３とが設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。ｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２との各交差に対応してトランジスター２３が配置される。各トランジスター２３は、例えばスイッチング素子として機能するＴＦＴである。各トランジスター２３は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。
ｎ本の走査線２４１のそれぞれはＸ１方向に延在し、ｎ本の走査線２４１はＹ１方向に等間隔で並ぶ。ｎ本の走査線２４１のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２３のゲートに電気的に接続される。ｎ本の走査線２４１は、図１に示す走査線駆動回路１１に電気的に接続される。１～ｎ本の走査線２４１には、走査線駆動回路１１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが線順次で供給される。
図３に示すｍ本のデータ線２４２のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｍ本のデータ線２４２はＸ１方向に等間隔で並ぶ。ｍ本のデータ線２４２のそれぞれは、対応する複数のトランジスター２３のソースに電気的に接続される。ｍ本のデータ線２４２は、図１に示すデータ線駆動回路１２に電気的に接続される。１～ｍ本のデータ線２４２には、データ線駆動回路１２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが並行に供給される。
図３に示すｎ本の走査線２４１とｍ本のデータ線２４２とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視で格子状に配置される。隣り合う２つの走査線２４１と隣り合う２つのデータ線２４２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。各画素電極２５は、対応するトランジスター２３のドレインに電気的に接続される。
ｎ本の定電位線２４３のそれぞれはＹ１方向に延在し、ｎ本の定電位線２４３はＸ１方向に等間隔で並ぶ。また、ｎ本の定電位線２４３は、ｍ本のデータ線２４２およびｎ本の走査線２４１に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔をもって配置される。各定電位線２４３には、グランド電位等の固定電位が印加される。ｎ本の定電位線２４３のそれぞれは、対応する容量素子２６に電気的に接続される容量線である。各容量素子２６は、画素電極２５の電位を保持するための保持容量である。なお、複数の容量素子２６は、複数の画素電極２５に１対１で電気的に接続される。複数の容量素子２６は、複数のトランジスター２３のドレインに１対１で電気的に接続される。
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２４１が順次選択されると、選択される走査線２４１に接続されるトランジスター２３がオン状態となる。すると、ｍ本のデータ線２４２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２４１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２５に印加される。これにより、画素電極２５と図２に共通電極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、容量素子２６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が変調され階調表示が可能となる。
１Ｃ．素子基板２の具体的な構成
図４は、図２の素子基板２の一部を示す断面図である。図４に示すように、素子基板２は、第１基板２１、積層体２２、複数の画素電極２５および第１配向膜２９を有する。
積層体２２は、Ｚ１方向に並ぶ複数の絶縁膜２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８および２２９を有する。絶縁膜２２１～２２９は、透光性および絶縁性を有する。絶縁膜２２１～２２９の各材料は、例えば、酸窒化ケイ素および酸化ケイ素等の無機材料である。絶縁膜２２２は「第１絶縁膜」の例示であり、絶縁膜２２３は「第２絶縁膜」の例示である。
積層体２２には、複数の配線等が配置される。具体的には、積層体２２には、トランジスター２３、走査線２４１、データ線２４２、定電位線２４３および容量素子２６が配置される。さらに、積層体２２には、遮光膜２４４、ソース中継電極２４６、第１ドレイン中継電極２４５および第２ドレイン中継電極２４７が配置される。また、積層体２２には、コンタクト２７１、２７２、２７３、２７４および２７５が配置される。コンタクト２７１～２７５のそれぞれは、積層体２２に形成された貫通孔であるコンタクトホール内に配置される。コンタクト２７１～２７５は、柱状のプラグ、またはコンタクトホールの内壁面に形成されるトレンチ配線である。
第１基板２１上には、容量素子２６が配置される。容量素子２６は、第１電極２６１と、第２電極２６２と、誘電体層２６３とを有する。第１電極２６１、誘電体層２６３および第２電極２６２は、Ｚ１方向にこの順に配置される。
絶縁膜２２２上には、遮光膜２４４が配置される。遮光膜２４４は、遮光性および導電性を有する。遮光膜２４４は、走査線２４１を第１走査線とする場合、遮光膜２４４は第２走査線として機能する。なお、遮光膜２４４は、第２走査線として機能してもよいし、走査線２４１とは絶縁されていてもよい。
絶縁膜２２３上には、トランジスター２３が配置される。トランジスター２３は、半導体層２３１と、ゲート電極２３２と、ゲート絶縁膜２３３とを有する。半導体層２３１は、絶縁膜２２３上に配置される。半導体層２３１は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有する。具体的には、半導体層２３１は、チャネル領域２３１ａ、ドレイン領域２３１ｂ、ソース領域２３１ｃ、低濃度ドレイン領域２３１ｄおよび低濃度ソース領域２３１ｅを有する。チャネル領域２３１ａは、ドレイン領域２３１ｂとソース領域２３１ｃとの間に位置する。低濃度ドレイン領域２３１ｄは、チャネル領域２３１ａとドレイン領域２３１ｂとの間に位置する。低濃度ソース領域２３１ｅは、チャネル領域２３１ａとソース領域２３１ｃとの間に位置する。半導体層２３１は、例えば、ポリシリコンを成膜して形成される。チャネル領域２３１ａを除く領域には、導電性を高める不純物がドープされる。低濃度ドレイン領域２３１ｄ中の不純物濃度は、ドレイン領域２３１ｂ中の不純物濃度よりも低い。低濃度ソース領域２３１ｅ中の不純物濃度は、ソース領域２３１ｃ中の不純物濃度よりも低い。なお、例えば、低濃度ソース領域２３１ｅは、省略してもよい。
平面図は省略するが、ゲート電極２３２は、平面視で半導体層２３１のチャネル領域２３１ａに重なる。ゲート電極２３２は、例えば、ポリシリコンに導電性を高める不純物がドープされることにより形成される。なお、ゲート電極２３２は、金属、金属酸化物および金属化合物の導電性を有する材料を用いて形成されてもよい。また、ゲート絶縁膜２３３は、ゲート電極２３２とチャネル領域２３１ａとの間に介在する。ゲート絶縁膜２３３は、例えば、熱酸化またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等で成膜される酸化ケイ素で構成される。
絶縁膜２２５上には、走査線２４１および第１ドレイン中継電極２４５が配置される。走査線２４１は、例えば、ゲート電極２３２と一体的に形成される。第１ドレイン中継電極２４５は、コンタクト２７１を介して前述の容量素子２６が有する第１電極２６１に接続される。
絶縁膜２２６上には、ソース中継電極２４６および第２ドレイン中継電極２４７が配置される。ソース中継電極２４６は、コンタクト２７２を介して半導体層２３１のソース領域２３１ｃに接続される。第２ドレイン中継電極２４７は、コンタクト２７３を介して半導体層２３１のドレイン領域２３１ｂおよび第１ドレイン中継電極２４５に接続される。
絶縁膜２２７上には、データ線２４２が配置される。データ線２４２は、コンタクト２７４を介してソース中継電極２４６に接続される。絶縁膜２２８上には、定電位線２４３が配置される。定電位線２４３は、図示しないコンタクト等を介して容量素子２６の第２電極２６２に電気的に接続される。絶縁膜２２９上には、画素電極２５が配置される。画素電極２５は、コンタクト２７５を介して、前述の第２ドレイン中継電極２４７に接続される。
前述の走査線２４１、データ線２４２、定電位線２４３、遮光膜２４４、ソース中継電極２４６、第１ドレイン中継電極２４５および第２ドレイン中継電極２４７の各材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属、チタンナイトライド等の金属窒化物ならびにタングステンシリサイド等の金属酸化物等の金属材料が挙げられる。また、各種配線等は、これら金属材料の単層または積層で構成される。また、コンタクト２７１～２８０の各材料としては、例えば、タングステン、コバルト（Ｃｏ）および銅（Ｃｕ）等の金属、金属窒化物、ならびに金属酸化物等の金属材料が挙げられる。
また、平面図は省略するが、前述の各種配線等は、平面図で画素電極２５を囲むように配置される。複数の画素電極２５は平面視で行列状に配置され、各種配線等は平面視で画素電極２５を囲む枠状に配置される。画素電極２５が平面視で配置される領域は、光が透過する領域である。
なお、図４に示す素子基板２が有する各種配線等の配置は一例であり、図４に示す配置に限定されない。
１Ｄ．トランジスター２３よりも下層の構成
図５は、図４に示す素子基板２の一部を模式的に示す図である。前述のように、素子基板２は、基板としての第１基板２１と、容量素子２６と、第１絶縁膜としての絶縁膜２２２と、遮光膜２４４と、第２絶縁膜としての絶縁膜２２３と、トランジスター２３と、を有する。したがって、図５に示すように、トランジスター２３よりも下層には、第１基板２１、容量素子２６、絶縁膜２２２、遮光膜２４４および絶縁膜２２３が存在する。また、前述のように、容量素子２６は、第１電極２６１、誘電体層２６３および第２電極２６２を有する。第１電極２６１、誘電体層２６３、第２電極２６２、絶縁膜２２２、遮光膜２４４、絶縁膜２２３およびトランジスター２３は、第１基板２１から順に積層される。
容量素子２６および絶縁膜２２２は、第１基板２１から入射した光ＬＬの一部を透過させるとともに、光ＬＬの他の一部を反射させる。具体的には、第１基板２１と第１電極２６１との界面Ｆ１、第１電極２６１と誘電体層２６３との界面Ｆ２、誘電体層２６３と第２電極２６２との界面Ｆ３、第２電極２６２と絶縁膜２２２との界面Ｆ４、および絶縁膜２２２と遮光膜２４４との界面Ｆ５で、光ＬＬの一部は透過するとともに、光ＬＬの他の一部は反射する。なお、遮光膜２４４も、光ＬＬの一部を透過させるとともに、光ＬＬの他の一部を反射させてもよい。
第１電極２６１、第２電極２６２および遮光膜２４４の各屈折率は、誘電体層２６３、絶縁膜２２２および絶縁膜２２３の各屈折率よりも高い。遮光膜２４４の屈折率は最も高い。そして、高屈折率の第１電極２６１、低屈折率の誘電体層２６３、高屈折率の第２電極２６２、低屈折率の絶縁膜２２２、および高屈折率の遮光膜２４４が、この順に積層される。このため、界面Ｆ１～Ｆ５のそれぞれで光ＬＬの一部を反射させることができる。よって、第１基板２１から入射した光ＬＬの一部は、界面Ｆ１での反射光Ｌ１、界面Ｆ２での反射光Ｌ２、界面Ｆ３での反射光Ｌ３、界面Ｆ４での反射光Ｌ４、および界面Ｆ５での反射光Ｌ５になる。
また、絶縁膜２２２の膜厚は、第１電極２６１、誘電体層２６３、第２電極２６２、または遮光膜２４４の膜厚より厚くすることにより、光路長を長くすることができ遮光膜２４４に到達する光を弱めることができる。さらに、絶縁膜２２２の屈折率を第２電極２６２の屈折率より小さくすることにより、界面Ｆ４で、遮光膜２４４に到達する光を弱めることができる。なお、絶縁膜２２２は厚くしても、遮光膜２４４よりはクラック等の発生を抑制できる。
界面Ｆ５の反射光Ｌ５の光量は、界面Ｆ２の反射光Ｌ２の光量よりも大きい。すなわち、第１基板２１からの入射する光ＬＬに対し、遮光膜２４４の絶縁膜２２２側の界面反射は、第１電極２６１の誘電体層２６３側の界面反射より大きい。界面Ｆ５での反射に加え、界面Ｆ２で光が反射することで、界面Ｆ２が存在しない場合に比べ、トランジスター２３よりも下層での光ＬＬの反射率およびＯＤ（Optical Density）値を高めることができる。したがって、遮光膜２４４のみがトランジスター２３の下層に設けられている場合に比べ、遮光膜２４４および容量素子２６がトランジスター２３の下層に設けられていることで、遮光膜２４４を過度に厚くせずにトランジスター２３に対する遮光性を向上させることができる。
また、容量素子２６および絶縁膜２２２は、増反射膜の一部として機能する。具体的には、容量素子２６と絶縁膜２２２との界面Ｆ４と、絶縁膜２２２と遮光膜２４４との界面Ｆ５とは、増反射性を有する。より具体的には、界面Ｆ４での反射と界面Ｆ５での反射とが強め合うように設定される。別の言い方をすると、第１基板２１からの入射する光ＬＬに対し、絶縁膜２２２は、第２電極２６２側の界面反射と遮光膜２４４側の界面反射とが強め合うよう構成される。
界面Ｆ４での反射光Ｌ４と界面Ｆ５での反射光Ｌ５とが強め合うように設定されることで、反射光Ｌ４および反射光Ｌ５の光量が合算される。このため、トランジスター２３よりも下層での光ＬＬの反射率およびＯＤ値を高めることができる。それゆえ、遮光膜２４４のみがトランジスター２３の下層に設けられている場合に比べ、遮光膜２４４、容量素子２６および絶縁膜２２２がトランジスター２３の下層に設けられていることで、遮光膜２４４を過度に厚くせずにトランジスター２３に対する遮光性を向上させることができる。このため、絶縁膜２２２等にクラックが発生するおそれを抑制できるとともに、トランジスター２３に対する遮光性を向上させることができる。したがって、電気光学装置１００によれば、クラックの発生を抑制しつつ、第１基板２１から入射する光ＬＬに対するトランジスター２３への遮光性の向上を従来よりも図ることができる新たな手段を提供することができる。それゆえ、画素の輝度ムラ等の表示不具合を抑制できるので、電気光学装置１００の表示品位の低下を抑制することができる。
第１基板２１に入射する光ＬＬの波長λに応じて絶縁膜２２２の膜厚ｄ１を調整することで、界面Ｆ４での反射と界面Ｆ５での反射とが強め合うように設定される。具体的には、絶縁膜２２２の膜厚ｄ１は、好ましくは下記式（１）を満足する。
ｄ１＝｛（１／２＋ｍ）×λ｝／２×ｎ１ ・・・（１）
式（１）中のｍは０または自然数であり、λは第１基板２１から入射する光ＬＬの波長であり、ｎ１は絶縁膜２２２の屈折率である。
図６は、図５に示す絶縁膜２２２の膜厚ｄ１の例を示す表である。例えば、波長λが５５０ｎｍであり、絶縁膜２２２の屈折率ｎ１が１．４６である場合、式（１）を用いると、図６の表１に示す膜厚ｄ１［ｎｍ］が算出される。
膜厚ｄ１が式（１）を満足することで、界面Ｆ４での反射と界面Ｆ５での反射とが強め合うように設定されるので、トランジスター２３よりも下層で反射する光の量を増やすことができる。よって、トランジスター２３に対する遮光性を効果的に向上させることができる。
また、界面Ｆ１での反射光Ｌ１と界面Ｆ４での反射光Ｌ４とが強め合うように設定される。別の言い方をすると、第１基板２１からの入射する光ＬＬに対し、第１電極２６１および第２電極２６２は、第１電極２６１の第１基板２１側の界面反射と、第２電極２６２の絶縁膜２２２側の界面反射が強め合うよう構成される。このように構成されることで、反射光Ｌ１および反射光Ｌ４の光量が合算され、この結果、トランジスター２３よりも下層での光ＬＬの反射率およびＯＤ値を高めることができる。
第１基板２１に入射する光ＬＬの波長λに応じて第１電極２６１および第２電極２６２の合計膜厚ｄ２調整することで、界面Ｆ１での反射と界面Ｆ４での反射とが強め合うように設定される。具体的には、合計膜厚ｄ２は、好ましくは下記式（２）を満足する。
ｄ２＝｛（１／２＋ｍ）×λ－２×ｎ３×ｄ３｝／２×ｎ２ ・・・（２）
式（２）中のｍは０または自然数であり、λは第１基板２１から入射する光ＬＬの波長であり、ｎ２は第１電極２６１または第２電極２６２の屈折率であり、ｎ３は誘電体層２６３の屈折率であり、ｄ３は誘電体層２６３の膜厚である。
図７は、図５に示す第１電極２６１および第２電極２６２の合計膜厚ｄ２の例を示す表である。例えば、波長λが５５０ｎｍであり、第１電極２６１および第２電極２６２の各屈折率ｎ２が４．１１であり、誘電体層２６３の屈折率ｎ３が１．９であり、誘電体層２６３の膜厚ｄ３が１９ｎｍである場合、式（２）を用いると、図７の表２に示す合計膜厚ｄ２が算出される。
合計膜厚ｄ２が式（２）を満足することで、界面Ｆ１での反射と界面Ｆ５での反射とが強め合うように設定されるので、トランジスター２３よりも下層で反射する光の量を増やすことができる。よって、トランジスター２３に対する遮光性を効果的に向上させることができる。
また、トランジスター２３に対する遮光性をより向上させるためには、反射光Ｌ１、Ｌ４およびＬ５が強め合うよう、第１電極２６１および第２電極２６２の合計膜厚ｄ２および絶縁膜２２２の膜厚ｄ１が設定されることがより好ましい。
さらには、反射光Ｌ１～Ｌ５が強め合うように設定されることが最も好ましい。したがって、反射光Ｌ１～Ｌ５が強め合うよう、第１電極２６１の膜厚ｄ２１、誘電体層２６３の膜厚ｄ３、第２電極２６２の膜厚ｄ２１、絶縁膜２２２の膜厚ｄ１および遮光膜２４４の膜厚ｄ４が設定されることが最も好ましい。これにより、トランジスター２３に対する遮光性を最も効果的に向上させることができる。ただし、誘電体層２６３は容量素子２６の静電容量の耐電圧に依存するため、実質的には、第１電極２６１および第２電極２６２の合計膜厚ｄ２、絶縁膜２２２の膜厚ｄ１および遮光膜２４４の膜厚ｄ４を調整することで、トランジスター２３に対する遮光性を最も効果的に向上させることができる。
また、平面図は省略するが、トランジスター２３と遮光膜２４４と容量素子２６とは、平面視で互に重なる。このため、遮光膜２４４および容量素子２６によりトランジスター２３への光の入射を効果的に抑制することができる。
また、容量素子２６および絶縁膜２２２の材料を設定することにより、容量素子２６および絶縁膜２２２の増反射性を高めることができる。
具体的には、第１電極２６１および第２電極２６２の各材料として、チタン等の薄膜材料、またはポリシリコン等が挙げられる。中でも、第１電極２６１および第２電極２６２は、好ましくはポリシリコンを含む。なお、当該ポリシリコンには、リン（Ｐ）等の不純物を含むものが含まれる。また、誘電体層２６３としては、窒化シリコン、酸化シリコン等が用いられる。また、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、あるいはこれらの金属酸化膜および金属窒化膜が積層された多層膜が用いられる。
第１電極２６１および第２電極２６２がポリシリコンを含むことで、金属材料を含む場合に比べて耐熱性を向上させ易い。したがって、製造時に、絶縁膜２２２等にクラック等の不具合の発生を抑制することができる。さらに、第１電極２６１および第２電極２６２の膜剥がれの発生を低減することができる。
絶縁膜２２２は、好ましくは、酸化ケイ素および酸窒化ケイ素等のケイ素を含む無機材料を含み、より好ましくは酸化ケイ素を含む。絶縁膜２２２がケイ素を含む無機材料を含むことで、第２電極２６２がポリシリコンである場合、製造時に、絶縁膜２２２等にクラック等の不具合の発生を抑制することができる。
遮光膜２４４の材料は、前述のように金属材料が挙げられる。中でも、遮光膜２４４は、好ましくはタングステンシリサイドを含む。遮光膜２４４がタングステンシリサイドを含むことで、絶縁膜２２２がケイ素を含む材料である場合、遮光膜２４４の膜厚ｄ４を過度に厚くしなくても、遮光膜２４４と絶縁膜２２２との屈折率差を所望の値に設定し易い。また、膜厚ｄ４を過度に厚くしなくて済むので、製造時の熱によっても絶縁膜２２２等にクラックが発生し難い。
前述したように、各層の膜厚は、第１基板２１から入射する光ＬＬの波長λに応じて設定される。例えば、緑色の波長域の光に応じて各層の膜厚を設定した場合の例を以下に示す。この場合の第１の例では、第１電極２６１の膜厚ｄ２１は１１３ｎｍ程度であり、第２電極２６２の膜厚ｄ２２は４５ｎｍ程度であり、誘電体層２６３の膜厚ｄ３は１９ｎｍ程度であり、絶縁膜２２２の膜厚ｄ１は４６５ｎｍ程度であり、遮光膜２４４の膜厚ｄ４は２００ｎｍ程度である。また、第２の例では、例えば、膜厚ｄ２１は４５ｎｍ程度であり、膜厚ｄ２２は４５ｎｍ程度であり、膜厚ｄ３は１９ｎｍ程度であり、膜厚ｄ１は２７８ｎｍ程度であり、膜厚ｄ４は２００ｎｍ程度である。かかる膜厚であることで、トランジスター２３よりも下層での光ＬＬの反射率およびＯＤ値を高めることができる。
なお、第１の例および第２の例は、少なくとも反射光Ｌ１、Ｌ４およびＬ５が強め合うように設定された場合の例である。また、第１の例および第２の例は、式（１）および（２）を満足する。また、第１の例および第２の例では、第１電極２６１および第２電極２６２の各材料はポリシリコンであり、誘電体層２６３の材料は窒化シリコンであり、絶縁膜２２２の材料は酸化シリコンであり、遮光膜２４４の材料はタングステンシリサイドである。
図８は、緑色の波長域での反射率を示す図である。図８には、第１基板２１からトランジスター２３よりも下層における反射率のシミュレーション結果が示される。図９は、緑色の波長域でのＯＤ値を示す図である。図９には、第１基板２１からトランジスター２３よりも下層におけるＯＤ値のシミュレーション結果が示される。図８および図９に示す二点鎖線は、第１基板２１と遮光膜２４４との間に、容量素子２６および絶縁膜２２２が存在しない場合の反射率またはＯＤ値である。実線は、第１の例の反射率またはＯＤ値を示す。破線は、第２の例の反射率またはＯＤ値を示す。いずれの結果も、材料は同じで、膜厚のみが変更されている。また、緑色の波長域は、具体的には５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲内の波長域である。
図８および図９に示すように、所定の容量素子２６、絶縁膜２２２および遮光膜２４４が存在することで、走査線２４１のみが存在している場合に比べ、緑色の波長域での反射率およびＯＤ値を大幅に高めることができる。
なお、上記の例は一例であり、各膜厚は他の例も考えらえる。また、図示はしないが、赤色の波長域すなわち５８０ｎｍを超え７００ｎｍ以下の範囲内の波長域でも、赤色の波長域の波長λに応じて膜厚を設定することで、反射率およびＯＤ値を高めることができる。同様に、青色の波長域すなわち４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満以下の範囲内の波長域でも、青色の波長域の波長λに応じて膜厚を設定することで、反射率およびＯＤ値を高めることができる。
２．変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
前述の各実施形態では、アクティブマトリクス方式の電気光学装置１００が例示されるが、これに限定されず、電気光学装置１００の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス方式等でもよい。
「電気光学装置」の駆動方式は、縦電界方式に限定されず、横電界方式でもよい。なお、横電界方式としては、例えばＩＰＳ（In Plane Switching）モードが挙げられる。また、縦電界方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Virtical Alignment）、ＰＶＡモードおよびＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードが挙げられる。
３．電子機器
電気光学装置１００は、各種電子機器に用いることができる。
図１０は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター２０００を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設置される本体部２０１０と、制御部２００３と、を有する。制御部２００３は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図１１は、電子機器の一例であるスマートフォン３０００を示す平面図である。スマートフォン３０００は、操作ボタン３００１と、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、制御部３００２と、を有する。操作ボタン３００１の操作に応じて電気光学装置１００に表示される画面内容が変更される。制御部３００２は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図１２は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。電気光学装置１ｒは、赤色の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｇは、緑の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｂは、青色の表示色に対応する電気光学装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個の電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂを有する。制御部４００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを電気光学装置１ｒに供給し、緑色成分ｇを電気光学装置１ｇに供給し、青色成分ｂを電気光学装置１ｂに供給する。各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系４００３は、各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。
以上の電子機器は、前述の電気光学装置１００と、制御部２００３、３００２または４００５と、を備える。前述のように、電気光学装置１００はトランジスター２３に対する遮光性に優れることにより画素の輝度ムラ等の表示不具合を抑制されている。したがって、電気光学装置１００を備えることで、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００または投射型表示装置４０００の表示品位を高めることができる。
なお、本発明の電気光学装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、およびＰＯＳ（Point of sale）端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述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、前述した説明では、本発明の電気光学装置の一例として液晶表示装置について説明したが、本発明の電気光学装置はこれに限定されない。例えば、本発明の電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。
２…素子基板、３…対向基板、４…シール部材、５…液晶層、６…スペーサー、１１…走査線駆動回路、１２…データ線駆動回路、１３…外部端子、２１…第１基板、２２…積層体、２３…トランジスター、２５…画素電極、２６…容量素子、２９…第１配向膜、３１…第２基板、３２…絶縁層、３３…共通電極、３４…第２配向膜、１００…電気光学装置、２２１…絶縁膜、２２２…絶縁膜、２２３…絶縁膜、２２４…絶縁膜、２２５…絶縁膜、２２６…絶縁膜、２２７…絶縁膜、２２８…絶縁膜、２２９…絶縁膜、２３１…半導体層、２３１ａ…チャネル領域、２３１ｂ…ドレイン領域、２３１ｃ…ソース領域、２３１ｄ…低濃度ドレイン領域、２３１ｅ…低濃度ソース領域、２３２…ゲート電極、２３３…ゲート絶縁膜、２４１…走査線、２４２…データ線、２４３…定電位線、２４４…遮光膜、２４５…第１ドレイン中継電極、２４６…ソース中継電極、２４７…第２ドレイン中継電極、２６１…第１電極、２６２…第２電極、２６３…誘電体層、２７１…コンタクト、２７２…コンタクト、２７３…コンタクト、２７４…コンタクト、２７５…コンタクト、２７６…コンタクト、２７７…コンタクト、２７８…コンタクト、２７９…コンタクト、２８０…コンタクト、Ａ１０…表示領域、Ａ２０…周辺領域、Ｆ１…界面、Ｆ２…界面、Ｆ３…界面、Ｆ４…界面、Ｆ５…界面、Ｌ１…反射光、Ｌ２…反射光、Ｌ３…反射光、Ｌ４…反射光、Ｌ５…反射光、ＬＬ…光、Ｐ…画素、ｄ１…膜厚、ｄ２…合計膜厚、ｄ２１…膜厚、ｄ２２…膜厚、ｄ３…膜厚、ｄ４…膜厚。

Claims (10)

  1. 透光性を有する基板と、
    それぞれ透光性を有し、第１電極、誘電体層および第２電極を含む容量素子と、
    透光性を有する第１絶縁膜と、
    遮光性を有する遮光膜と、
    透光性を有する第２絶縁膜と、
    トランジスターと、
    を備え、
    前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、前記第１絶縁膜、前記遮光膜、前記第２絶縁膜および前記トランジスターは、前記基板から順に並び、
    前記基板から入射する光に対し、前記遮光膜の前記第１絶縁膜側の界面反射は、前記第１電極の前記誘電体層側の界面反射より大きいことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記基板からの入射する光に対し、前記第１絶縁膜は、前記第１電極側の界面反射と、前記遮光膜側の界面反射が強め合うよう構成される請求項１に記載の電気光学装置。
  3. 前記第１絶縁膜の膜厚ｄ１は、下記式（１）を満足する請求項２に記載の電気光学装置。
    ｄ１＝｛（１／２＋ｍ）×λ｝／２×ｎ１ ・・・（１）
    式（１）中のｍは０または自然数であり、λは前記基板から入射する光の波長であり、ｎ１は前記第１絶縁膜の屈折率である。
  4. 前記基板からの入射する光に対し、前記第１電極および前記第２電極は、前記第１電極の前記基板側の界面反射と、前記第２電極の前記第１絶縁膜側の界面反射が強め合うよう構成される請求項１から３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  5. 前記第１電極と前記第２電極との合計膜厚ｄ２は、下記式（２）を満足する請求項４に記載の電気光学装置。
    ｄ２＝｛（１／２＋ｍ）×λ－２×ｎ３×ｄ３｝／２×ｎ２ ・・・（２）
    式（１）中のｍは０または自然数であり、λは前記基板から入射する光の波長であり、ｎ２は前記第１電極または前記第２電極の屈折率であり、ｎ３は前記誘電体層の屈折率であり、ｄ３は前記誘電体層の膜厚である。
  6. 透光性を有する基板と、
    それぞれ透光性を有し、第１電極、誘電体層および第２電極を含む容量素子と、
    透光性を有する第１絶縁膜と、
    遮光性を有する遮光膜と、
    透光性を有する第２絶縁膜と、
    トランジスターと、
    を備え、
    前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、前記第１絶縁膜、前記遮光膜、前記第２絶縁膜および前記トランジスターは、前記基板から順に並び、
    前記第１絶縁膜の膜厚は、前記第１電極、前記誘電体層、前記第２電極、または前記遮光膜の膜厚より厚く、
    前記第１絶縁膜の屈折率は、前記第２電極の屈折率より小さいことを特徴とする電気光学装置。
  7. 前記第１電極および前記第２電極は、ポリシリコンを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  8. 前記第１絶縁膜は、ケイ素を含む無機材料を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  9. 前記遮光膜は、タングステンシリサイドを含む請求項１から８のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の電気光学装置と、
    前記電気光学装置に赤色成分、緑色成分、または青色成分の波長の出射光を供給する照明装置と、
    前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
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