JP4138354B2 - 液晶装置及びその製造方法、並びに投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置及びその製造方法、並びに投射型表示装置に係り、特に、耐久性に優れた液晶装置及びその製造方法、並びに前記液晶装置を備えた投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層を挟持して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極を具備する一対の基板を主体として構成されている。液晶装置としては、一方の基板側から入射した光が、液晶層を透過し、他方の基板側から出射された光を視認する透過型液晶装置が知られており、透過型液晶装置においては、一対の基板の外側に、各々、特定の偏光のみを透過する偏光子を設けることにより、電圧無印加時、電圧印加時における液晶層内の液晶分子の配列を光学的に識別し、表示を行う構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の透過型液晶装置では、偏光子として、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子が広く用いられている。しかしながら、光源として高輝度の光源を用いた場合には、偏光子に吸収される光量が多く、偏光子の温度が高くなり、その結果、偏光子が劣化して液晶装置の耐久性が低下するという恐れがあった。この問題は特に、強い光源を用いる投射型表示装置に搭載する場合に顕著な問題であった。また、偏光子の劣化の問題は、黒（暗）表示時において、液晶層を透過した光のほとんどすべてを吸収する必要がある視認側（光出射側）の偏光子において顕著な問題であった。
【０００４】
また、視認側の偏光子を、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を反射する光反射型偏光子により構成した場合には、偏光子での光吸収が起こらないため、上述の問題を回避することができるが、トランジスタ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置においては、視認側の偏光子により反射された光がトランジスタ素子の半導体層に入射し、光リーク電流を生じさせ、素子のスイッチング特性が低下する恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた液晶装置及びその製造方法、並びに、その液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下の本発明の液晶装置及び投射型表示装置を発明するに到った。
本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶装置は、構造複屈折体が備えられたものである。構造複屈折体は、入射する光の偏光方向によって有効屈折率が異なるものであり、特定の偏光のみを透過させ、特定の偏光のみを反射させることができる。したがって、本発明の液晶装置を透過型液晶装置に適用した場合、構造複屈折体を偏光子として機能させることができる。構造複屈折体は、上述のように、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量が少なく、耐久性に優れる。
【０００８】
ここで、構造複屈折体の構造について具体的に説明する。
本発明の液晶装置に備えられる構造複屈折体としては、液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を具備する構造のものが好適である。図１６に基づいて、このような構造を有する構造複屈折体が、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射することができる理由について説明する。
【０００９】
図１６に示すように、入射する光の波長よりも小さいピッチで、ストライプ状に配列された複数の媒質１０１を具備した構造の構造複屈折体１００において、隣接する媒質１０１の間隙には、媒質１０１と異なる屈折率を有する媒質１０２が充填されていることが必要である。
【００１０】
このような構造の構造複屈折体１００においては、媒質１０１の屈折率ｎ1と媒質１０２の屈折率ｎ2が異なるため、構造複屈折体１００に入射した光の偏光方向により有効屈折率が異なる。例えば、媒質１０１の屈折率ｎ1が媒質１０２の屈折率ｎ2よりも大きい場合には、各媒質１０１の延在方向に対して略平行方向に振動する偏光Ａについての有効屈折率が、各媒質１０１の延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光Ｂについての有効屈折率よりも大きくなる。
【００１１】
媒質１０１、媒質１０２が誘電体からなる場合、媒質１０１の厚みをａ、媒質１０２の厚みをｂとすると、構造複屈折体１００に入射する光のうち、偏光Ａについての有効屈折率Ｎａ、偏光Ｂについての有効屈折率Ｎｂはそれぞれ下記式（１）、（２）により表されることが知られている（例えば、M.Born and E.Wolf : Principles of Optics, 1st ed. (Pergamon Press, New York, 1959) p.705-708）。下記式（１）、（２）から分かるように、媒質１０１の厚みａと媒質１０２の厚みｂの比により、有効屈折率をｎ1〜ｎ2の範囲で変化させることができる。
【数１】
【００１２】
以上、構造複屈折体が光の偏光状態によって異なる光学的性質を示すことを述べた。ここで、媒質１０１として金属や半導体のような光反射体を用いる場合、誘電率を複素数として扱うことで、誘電体に対する有効屈折率を求める場合と同様に扱うことができる。但し、有効屈折率は複素数となる。Effective Medium Theory（例えば、Dominique Lemercier−lalanne:Journal of Modern Optics,1996,vol43,no.10,2063-2085）、より厳密にはRigorous Coupled-Wave Analysis(M.G.Moharam:J.Opt.Soc.Am.A,12(1995)1077 )を用いた数値計算により、媒質１０１として金属を用いた場合、偏光Ａに対する構造複屈折体の有効屈折率の虚数部が大きな値となり、その結果、入射した偏光Ａは構造複屈折体により反射されることが知られている。一方、偏光Ｂに対する有効屈折率の虚数部は小さい値となり、偏光Ｂは構造複屈折体を透過することが知られている。
このように、２種類の媒質で、波長よりも小さい周期構造を形成することにより、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち構造複屈折体の光軸（透過軸）と平行な偏光に対しては透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を持たせることができる。
【００１３】
また、媒質１０１（光反射体）の屈折率と媒質１０２の屈折率の差は大きい程、媒質１０１のピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、偏光Ａと偏光Ｂについての有効屈折率の差を大きくすることができる。その結果、偏光Ａの反射率を高く、偏光Ｂの透過率を高くすることができ、反射光、透過光における偏光Ａ、偏光Ｂ以外の偏光を低減し、消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた液晶装置を提供することができる。なお、消光比は、「光軸（透過軸）に平行な偏光の透過率／光軸（透過軸）に垂直な偏光の透過率」により定義されるものである。
【００１４】
ただし、光反射体のピッチを小さくする程、製造が困難になるため、第１の基板、第２の基板のうち一方の基板側から光が入射し、他方の基板側から出射された光を視認する透過型液晶装置においては、光反射体のピッチを、入射光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の液晶装置においては、前記構造複屈折体が、液晶層に電圧を印加するための電極として機能するものである。
本発明者は、先に構造複屈折体が電極として機能する液晶装置を提案している（特許願２００１−２７６５９６）が、この液晶装置では、微細なピッチで配列されている光反射体の抵抗が高いため、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じる恐れがあった。
【００１６】
これに対し、本発明の液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、光反射体が導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体における抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じることはない。
また、このような液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、構造複屈折体を電極として機能させるために、導通電極となる導電膜をパターニングして光反射体上の一部に導通電極を設けた液晶装置のように、導電膜をパターニングすることにより光反射体の上面を露出させることはなく、導電膜をパターニングすることによる光反射体へのダメージをなくすことができる。
さらに、構造複屈折体が電極として機能するものである場合、光反射体が導通電極に覆われていないと、液晶装置を駆動させることによって光反射体を構成する材料が液晶層内に溶け出してしまう恐れがあるが、上記の液晶装置においては、光反射体を覆うように設けられた導通電極によって、光反射体を構成する材料が液晶層内に溶け出すことを効果的に防止することができる。
【００１７】
さらに、光反射体は、上述したように、液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列されたものであり、非常に微細なものである。このため、光反射体が設けられている表面との密着性が低く、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージにより、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じ、構造複屈折体としての機能に支障をきたす恐れがある。また、上述したように、光反射体のピッチは小さい程好ましいが、光反射体のピッチを小さくすればする程、光反射体が設けられている表面との密着性も低くなってしまう。
これに対し、本発明の液晶装置においては、光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられた導通電極を具備して構成されているので、導通電極によって、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体を保護することができる。よって、光反射体の密着性も低くても、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じることはない。
【００１８】
また、本発明の液晶装置においては、電圧無印加時における前記液晶層のツイスト角が９０°であるとともに、前記第２の基板が一方の表面に光吸収型若しくは光反射型の偏光子を具備し、前記第１の基板が一方の表面に前記構造複屈折体を具備し、前記構造複屈折体を構成する各光反射体の延在方向が、前記偏光子の偏光軸に対して略平行若しくは略垂直とされたものとすることができる。
【００１９】
特に、本発明の液晶装置においては、電圧無印加時における液晶層のツイスト角が９０°のＴＮ（Twisted Nematic）モードの透過型若しくは反射型液晶装置に好適に適用することができる。この場合には、構造複屈折体を構成する各光反射体の延在方向を、第２の基板側に設けられる偏光子の偏光軸に対して略平行若しくは略垂直とすることにより、表示を行うことができる。なお、本発明の液晶装置をＴＮモードに適用した時の表示機構については「発明の実施の形態」の項において詳述する。
【００２０】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、いずれか一方の基板には前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記一方の基板の電極を構成する導通電極が、他方の基板に設けられた電極と同じ材料によって形成されていることを特徴とする。
【００２１】
第１の基板に設けられている電極と前記第２の基板に設けられている電極とで電極を構成する材料が異なっていると、駆動中に電荷の偏りから電極の焼き付きが発生してしまう場合がある。これに対し、上記の液晶装置では、一方の基板の電極を構成する導通電極が、他方の基板に設けられた電極と同じ材料によって形成されているので、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料の一部が同じ材料で形成されていることになり、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きを防止することができる。
【００２２】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板および前記第２の基板には、前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記第１の基板に設けられた前記電極と、前記第２の基板に設けられた前記電極とが、同じ材料によって形成されていることが望ましい。
上記の液晶装置では、前記第１の基板に設けられた前記電極と、前記第２の基板に設けられた前記電極とが、同じ材料によって形成されているので、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きが生じることはない。
【００２３】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備するとともに、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされた液晶装置とすることができる。
【００２４】
このような液晶装置とすることで、トランジスタ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に適用する場合において、構造複屈折体により反射された光がトランジスタ素子の半導体層に入射することを防止することができる。よって、光リーク電流に起因する素子のスイッチング特性の低下を防止することができる。
【００２５】
また、上記の液晶装置においては、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることが望ましい。
例えば、コンタクトホールが設けられている部分に光反射体が存在していると、光反射体の導電性が不十分であるため、電極とトランジスタ素子との電気的な接続に支障をきたす恐れがある。
これに対し、上記の液晶装置においては、コンタクトホールが設けられている部分に存在する導通電極によって、電極とトランジスタ素子とが電気的に接続されているので、十分な導電性が得られるとともに、電極とトランジスタ素子との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
また、導通電極を透光性を有する材料により構成する場合には、コンタクトホールが設けられている部分に光反射性の材料が存在している場合と比較して、画素の開口率の低下を抑えることができるという効果も得られる。
【００２６】
また、上記の液晶装置においては、前記電極は、前記導通電極上に前記光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものとすることができる。
このような液晶装置とすることで、電極が、配向膜としての機能を有する液晶装置とすることができる。電極が配向膜として機能する場合には、電極と配向膜とを個別に形成する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。
また、光反射体からなる構造複屈折体を備えた電極上に、配向膜を形成する場合には、配向膜にラビング処理を行うことによって、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じ、構造複屈折体としての機能に支障をきたす恐れがあるが、電極が配向膜として機能する場合には、ラビング処理を行う必要はないので、ラビング処理に起因する不都合が発生することはない。
【００２７】
また、上記の液晶装置においては、前記導通電極の厚みが、５０〜３００ｎｍの範囲であることが望ましい。
例えば、導通電極の厚みが、５０ｎｍ未満である場合、光反射体を保護する効果や、各光反射体における抵抗を低減する効果が十分に得られない恐れがある。また、導通電極を３００ｎｍを越える厚みにした場合、導通電極上に光反射体の形状を反映することが困難となり、配向膜としての機能に支障をきたす恐れがある。
これに対し、上記の液晶装置では、導通電極の厚みを、５０〜３００の範囲としたので、配向膜としての機能が十分に得られるとともに、光反射体を保護する効果や、各光反射体における抵抗を低減する効果も十分に得られる。
【００２８】
また、上記の液晶装置においては、前記光反射体の端面が、前記導通電極に覆われていてもよい。
このような液晶装置は、光反射体が完全に被覆されたものとなるので、液晶装置を駆動させることによる光反射体を構成する材料の液晶層内への溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００２９】
以上の本発明の液晶装置を用いることにより、以下の本発明の投射型表示装置を提供することができる。
本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する上記本発明の液晶装置からなる光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。本発明の投射型液晶装置は、本発明の液晶装置を光変調手段として備えたものであるので耐久性に優れたものとなる。
【００３０】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、上記のいずれかの液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成する工程と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設ける工程と、前記光反射体と前記導電層とを連続してエッチングして所定の形状とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような液晶装置の製造方法においては、光反射体と導電層とを設けてから、光反射体と導電層とを連続してエッチングして所定の形状とすることにより電極を形成するので、例えば、光反射体を所定の形状にエッチングしてから導電層を設け、その後、導電層を所定の形状にエッチングする方法と比較して、工程を簡略化することができ、容易に上記の液晶装置を得ることができる。
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、上記のいずれかの液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成し、前記光反射体をエッチングすることにより少なくとも所定の電極形状よりも小さい形状とする工程と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設け、前記導電層をエッチングして所定の電極形状を有する導通電極とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
このような液晶装置の製造方法においては、前記光反射体を少なくとも所定の電極形状よりも小さい形状としてから、前記光反射体を覆うように導電層を設け、前記導電層をエッチングして所定の電極形状を有する導通電極とすることにより電極を形成するので、光反射体の上面と端面とが導通電極によって覆われることになり、導通電極を設けた後の光反射体は完全に被覆された状態となる。
よって、液晶装置を駆動させることによる光反射体を構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００３４】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記第１の基板に設けられた前記電極表面と、前記第２の基板に設けられた前記電極表面とが、同じ材料によって形成されていることを特徴とするものであってもよい。
【００３５】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記導通電極上に前記光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであることを特徴とするものであってもよい。
【００３６】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記第１の基板に設けられた前記電極表面と、前記第２の基板に設けられた前記電極表面とが、同じ材料によって形成されていることが望ましい。
【００３７】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備するとともに、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされたものであり、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることが望ましい。
【００３８】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備し、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされ、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることを特徴とするものであってもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
[第１実施形態]
図１は、本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図であり、図２は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図３は、本実施形態の液晶装置に備えられた画素電極のみを取り出して示す平面図である。また、図４は、本実施形態の液晶装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線断面図である。なお、図４においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、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せてある。
【００４０】
本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子（トランジスタ素子）を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置であり、表示モードとしてＴＮモードを採用した場合を例として説明する。
なお、本発明の液晶装置においては、特に、画素電極として機能する構造複屈折体が特徴的なものとなっている。
【００４１】
図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。
【００４２】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９は、ＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００４３】
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
【００４４】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００４５】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００４６】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。
【００４７】
（断面構造）
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された画素電極９と、各画素電極９に隣接する位置に設けられ、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用のＴＦＴ素子３０とを主体として構成されている。
【００４８】
ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００４９】
また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。
さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００５０】
また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００５１】
また、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。また、図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。
【００５２】
また、画素電極９を構成する光反射体９ａが形成された以外の領域には、対向基板２０側から入射した光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３ａが形成されており、この第２遮光膜２３ａは、第３層間絶縁膜７上に光反射体９ａと同一層で形成されている。
また、基板本体１０Ａの液晶層５０と反対側には、偏光子１７が設けられている。
【００５３】
他方、対向基板２０においては、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面に、そのほぼ全面に渡って、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる共通電極２１が形成され、その液晶層５０側には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を規制するための配向膜２２が形成されている。また、基板本体２０Ａの液晶層５０と反対側には偏光子２４が形成されている。
【００５４】
（画素電極）
次に、本実施形態の液晶装置を構成する画素電極９について詳述する。
画素電極９は、光反射体９ａと導通電極１６とを備えたものである。光反射体９ａは、光反射性を有する導電性材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等により構成され、図３に示すように、ストライプ状に配列されている。また、図３および図４に示すように、各光反射体９ａの間には、多数のスリット状の開孔部９ｂが形成されている。なお、図面上は光反射体９ａの幅及びピッチを大きく図示しているが、光反射体９ａは、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列されており、例えば、光反射体９ａの幅は５０〜９０ｎｍ、ピッチは１００〜１５０ｎｍに設定される。
【００５５】
また、光反射体９ａは、図４に示すように、各画素電極９において画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０及び蓄積容量７０が形成された領域を除く領域に、走査線３ａの延在方向に対して略平行方向に延在して形成されている。しかしながら、光反射体９ａの延在方向はこれに限定されるものではなく、偏光子２４の偏光軸や電圧無印加時における液晶層５０の配向状態によって適宜設定される。
また、図３および図４に示すように、光反射体９ａは、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には設けられておらず、コンタクトホール８が設けられている部分には導通電極１６のみが存在している。
【００５６】
導通電極１６は、ＩＴＯなどの透明導電膜からなり、図３および図４に示すように、光反射体９ａよりも一回り大きく、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように設けられている。また、導通電極１６は、すべての光反射体９ａを電気的に導通するものであり、コンタクトホール８を介してＴＦＴ素子３０に電気的に接続されている。
また、導通電極１６の厚みは、５０〜３００ｎｍの範囲とされている。
【００５７】
また、図４に示すように、隣接する光反射体９ａ間、すなわち開孔部９ｂには導通電極１６の一部が充填されている。そして、各光反射体９ａは光反射性材料からなるのに対し、導通電極１６はＩＴＯなどの透明導電膜からなり、光反射体９ａよりも屈折率の低い、透光性を有する材料により構成されている。
このように、画素電極９を、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体９ａと、光反射体９ａよりも屈折率の低い材料からなり、隣接する光反射体９ａ間に一部が充填された導通電極１６とを備えた構成とすることにより、構造複屈折体とすることができる。そして、画素電極９に入射した光のうち、光反射体９ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光については反射させ、光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させることができ、画素電極９を偏光子として機能させることができる。
【００５８】
また、光反射体９ａの屈折率と導通電極１６の屈折率との差は大きい程、光反射体９ａのピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、画素電極９における消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００５９】
しかしながら、光反射体９ａのピッチを小さくする程、製造が困難になるため、本実施形態では、光反射体９ａのピッチを、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定するとともに、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０と反対側に、さらに偏光子１７を設け、視認側に２種類の偏光子を設ける構成としている。ただし、光反射体９ａのピッチを微小にしても安定して形成することができ、画素電極９における消光比を大きくすることができる場合には、偏光子１７を設けなくても良い。
【００６０】
また、画素電極９は、図４に示すように、導通電極１６上に光反射体９ａの形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであり、液晶層５０内の液晶分子の配向を規制する配向膜としての機能を有するものとなっている。
【００６１】
（表示機構）
次に、図５に基づいて、上記構造を有する本実施形態の透過型液晶装置の表示機構について説明する。図５は、本実施形態の透過型液晶装置の概略断面図であって、ＴＦＴアレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａと偏光子１７と画素電極９、対向基板２０を構成する基板本体２０Ａと偏光子２４、及び液晶層５０のみを取り出して示す断面図であり、図示左半分が電圧無印加時、図示右半分が電圧印加時の状態を示している。
なお、本明細書において、「電圧無印加時」、「電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧未満である時」、「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧以上である時」を意味しているものとする。
【００６２】
本実施形態において、対向基板２０側、すなわち、光入射側に設けられた偏光子２４を、Ｓ偏光（紙面に対して垂直方向に振動する偏光）のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子により構成する。
また、各画素電極９において、光反射体９ａを、その延在方向が偏光子２４の偏光軸に対して略平行になるように配列させる。各画素電極９において光反射体９ａをこのように配列させることにより、画素電極９を、光反射体９ａの延在方向に対して略平行方向に振動するＳ偏光を反射し、光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向に振動するＰ偏光（図示左右方向に振動する偏光）を透過する構造とすることができる。
また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７を、Ｐ偏光（図示左右方向に振動する偏光）のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子により構成する。
【００６３】
さらに、本実施形態では、ＴＮモードを採用しているため、電圧無印加時の液晶層５０のツイスト角が９０°に設定されるが、電圧無印加時の対向基板２０側の液晶分子の配向方向を偏光子２４の偏光軸に対して略平行方向、すなわち、紙面に対して垂直方向に設定し、ＴＦＴアレイ基板１０側の液晶分子の配向方向をそれよりも９０°ずれた、図示左右方向に設定する。
【００６４】
以上のような構成を採用した場合の、入射側の偏光子２４を透過する偏光、液晶層５０入射時、出射時の偏光、液晶層５０から出射された光が構造複屈折体である画素電極９を透過するかどうか、及び表示の色（明るさ）について、電圧無印加時、電圧印加時についてそれぞれまとめて表１に記載する。
【００６５】
上記構成を採用した場合、図５、表１に示すように、電圧無印加時においては、対向基板２０側から入射した光のうち、紙面に対して垂直方向に振動するＳ偏光のみが偏光子２４を透過し、液晶層５０に入射する。液晶層５０に入射したＳ偏光は、９０°ツイストされて配列された液晶分子の長軸方向に沿って、偏光方向が変化し、液晶層５０を出射する際には、Ｓ偏光に対して９０°ずれたＰ偏光に変換される。そして、液晶層５０から出射されたＰ偏光は、構造複屈折体である画素電極９、偏光子１７を透過して、観察者側に出射され、視認される。したがって、電圧無印加時には白（明）表示になる。
【００６６】
これに対して、電圧印加時においては、液晶層５０内の液晶分子が画素電極９と共通電極２１との間に形成される縦電界に沿って配列を変更するため、液晶層５０に入射したＳ偏光は偏光方向を変換することなく、Ｓ偏光のまま出射される。液晶層５０から出射されたＳ偏光は、構造複屈折体である画素電極９により反射され、観察者側に出射されず、視認されない。したがって、黒（暗）表示になる。
【００６７】
このように、各画素電極９において、光反射体９ａ（構造複屈折体）の延在方向を光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略平行とし、視認側の偏光子１７の偏光軸を偏光子２４の偏光軸に対して略垂直とすることにより、表示を行うことができる。
【００６８】
なお、本実施形態の透過型液晶装置は、光入射側と視認側が同一（対向基板側が視認側）の反射型液晶装置としても利用することができる。本実施形態の透過型液晶装置を反射型液晶装置に適用する場合には、表１に合わせて記載するように、電圧無印加時においては、対向基板２０側に光が出射されないため、黒（暗）表示となり、電圧印加時においては、画素電極９により反射されたＳ偏光が観察者側に出射されて、視認されるため、白（明）表示となり、表示を行うことができる。なお、反射型液晶装置に適用する場合には、構造複屈折体である画素電極９は偏光子として機能せず、液晶層５０に入射した光のうち特定の偏光のみを反射する選択反射層として機能する。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７は不要である。
【００６９】
【表１】
【００７０】
以上、画素電極９の光反射体９ａの延在方向が、光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略平行な場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画素電極９の光反射体９ａの延在方向を、光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略垂直としても良い。この場合の表示機構について、図５と同様の図６を参照して説明する。なお、図６において、図５と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。
【００７１】
この場合には、例えば、画素電極９の構造を図５に示した構造とし、光入射側の偏光子２４を光反射体９ａの延在方向に対して略垂直な方向に振動するＰ偏光のみを透過する光吸収型偏光子により構成すればよい。
また、電圧無印加時の対向基板２０側の液晶分子の配向方向を偏光子２４の偏光軸に対して略平行方向に設定し、ＴＦＴアレイ基板１０側の液晶分子の配向方向をそれよりも９０°ずれた方向に設定すればよい。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７の偏光軸を偏光子２４の偏光軸に対して略垂直とすればよい。
【００７２】
以上のような構成を採用した場合の、入射側の偏光子２４を透過する偏光、液晶層５０入射時、出射時の偏光、液晶層５０から出射された光が構造複屈折体である画素電極９を透過するかどうか、及び表示の色（明るさ）について、電圧無印加時、電圧印加時についてそれぞれまとめて表２に記載する。
【００７３】
上記構成を採用した場合には、図６、表２に示すように、電圧無印加時においては、対向基板２０側から入射した光のうち、Ｐ偏光のみが偏光子２４を透過し、液晶層５０に入射する。液晶層５０に入射したＰ偏光は、９０°ツイストされて配列された液晶分子の長軸方向に沿って、偏光方向が変化し、液晶層５０を出射する際には、Ｐ偏光に対して９０°ずれたＳ偏光に変換される。そして、液晶層５０から出射されたＳ偏光は、構造複屈折体である画素電極９により反射されて対向基板２０側に出射される。したがって、透過型で表示を行う場合には、観察者側に出射されず、黒（暗）表示となり、反射型で表示を行う場合には、観察者側に出射され、白（明）表示となる。
【００７４】
これに対して、電圧印加時においては、液晶層５０内の液晶分子が画素電極９と共通電極２１との間に形成される縦電界に沿って配列を変更するため、液晶層５０に入射したＰ偏光は偏光方向を変換することなく、Ｐ偏光のまま出射される。液晶層５０から出射されたＰ偏光は、構造複屈折体である画素電極９及び偏光子１７を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０側から出射される。したがって、透過型で表示を行う場合には、観察者側に出射され、白（明）表示となり、反射型で表示を行う場合には、観察者側に出射されず、黒（暗）表示となる。
このように、画素電極９の光反射体９ａの延在方向を光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略垂直としても、略平行とした場合と白表示、黒表示が反転するだけで、全く同様に表示を行うことができる。
【００７５】
【表２】
【００７６】
なお、本実施形態では、各画素電極９において、光反射体９ａの延在方向を紙面に対して垂直方向に設定し、各画素電極９がＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光反射体９ａの延在方向を図示左右方向に設定しても良い。この場合には、画素電極９はＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する構造となり、同様に、表示を行うことができる。
【００７７】
以上説明した本実施形態の透過型液晶装置によれば、以下の効果を得ることできる。
従来の光吸収型偏光子を用いた透過型液晶装置においては、光入射側に比較して視認側の偏光子の光吸収に起因する劣化が顕著であった。
これに対して、本実施形態では、視認側の偏光子を構造複屈折体である画素電極９と光吸収型の偏光子１７の２種類により構成し、さらに、光吸収型の偏光子１７を構造複屈折体である画素電極９の視認側に設ける構成とした。
【００７８】
構造複屈折体である画素電極９は、有効屈折率の差異により、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量は少なく、耐久性に優れる。また、光吸収型の偏光子１７を構造複屈折体である画素電極９よりも視認側に設ける構成としているので、構造複屈折体である画素電極９を透過した偏光のみが、光吸収型の偏光子１７に入射する。このため、光吸収型の偏光子１７に吸収される光量は少なく、光吸収型の偏光子１７が劣化する恐れは少ない。したがって、本実施形態によれば、耐久性に優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００７９】
また、視認側の偏光子を構造複屈折体である画素電極９と光吸収型の偏光子１７の２種類により構成することにより、構造複屈折体である画素電極９における消光比がそれ程大きくなくても、２種類の偏光子を合わせた消光比を大きくすることができ、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００８０】
また、本実施形態の液晶装置においては、画素電極９は、構造複屈折体によって構成されているが、光反射体９ａを覆うように導通電極１６が設けられているので、光反射体９ａが導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体９ａにおける抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体９ａの発熱などの不都合が生じることはない。
また、このような液晶装置においては、導通電極１６となる導電膜をパターニングして光反射体９ａ上の一部に導通電極を設けた液晶装置のように、導電膜をパターニングすることにより光反射体９ａの上面を露出させることはないので、導電膜をパターニングすることによる光反射体９ａへのダメージをなくすことができる。
さらに、光反射体９ａを覆うように設けられた導通電極１６によって、光反射体９ａを構成する材料が溶け出すことを効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体９ａへのダメージから光反射体９ａを保護することができる。
【００８１】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０には、構造複屈折体である画素電極９が備えられ、画素電極９を構成する導通電極１６が、対向基板２０に設けられた共通電極２１と同じ材料であるＩＴＯ等の透明導電膜によって形成されている。このため、画素電極９を構成する材料と共通電極２１を構成する材料の一部が同じ材料となっている。その結果、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、液晶層５０に電圧を印加するための電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きを防止することができる。
【００８２】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には、光反射体９ａが設けられておらず、導通電極１６のみが存在しているので、十分な導電性が得られるとともに、ＴＦＴ素子３０と画素電極９との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
また、導通電極１６が透明導電膜によって形成されているため、コンタクトホール８が設けられている部分に光反射性の導通電極が存在している場合と比較して、画素の開口率の低下を抑えることができる。
【００８３】
また、画素電極９上には、光反射体９ａ（構造複屈折体）の形状が反映されてなる凹凸が備えられているので、画素電極９の凹凸により液晶層５０の配向を充分に規制できる。その結果、画素電極９が配向膜としての機能を有する液晶装置とすることができる。よって、ラビング処理を省略することができ、ラビング処理に起因する不都合が発生することがない。
【００８４】
また、導通電極１６の厚みを、５０〜３００ｎｍの範囲としたので、配向膜としての機能が十分に得られるとともに、光反射体９ａを保護する効果や、各光反射体９ａにおける抵抗を低減する効果も十分に得られる。
【００８５】
また、本実施形態では、画素電極９は、構造複屈折体からなり、偏光子としての機能も、配向膜としての機能も有するものであるので、画素電極９と偏光子と配向膜とを各々別々に設ける場合と比較して、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００８６】
さらに、画素電極９を構成する光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとが同一層で形成されているので、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを同時に形成することができ、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを各々別々に設ける場合と比較して、製造工程の簡略化を図ることができる。
また、画素電極９を構成する光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを同一層で形成した場合には、ＴＦＴ素子３０への光入射を防止する遮光膜を対向基板２０側に設ける必要がなくなるため、液晶装置を製造する際に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０のアライメントが容易になるという効果も得られる。
【００８７】
また、本実施形態では、画素電極９により構造複屈折体を構成し、構造複屈折体をＴＦＴ素子３０の半導体層１ａよりも液晶層５０側に配置する構成を採用しているため、構造複屈折体である画素電極９により反射された光がＴＦＴ素子３０の半導体層１ａに入射することを防止することができ、光リーク電流に起因するＴＦＴ素子３０のスイッチング特性の低下を防止することができる。
また、上述のように、本実施形態の透過型液晶装置は、同じ構造のまま反射型液晶装置としても利用することができ、好適である。
【００８８】
また、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように導通電極１６が設けられ、光反射体９ａが完全に被覆されているので、液晶装置を駆動させることによる光反射体９ａを構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、導通電極１６は、光反射体９ａよりも一回り大きく形成され、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７（ａ）に示すように、導通電極１６を光反射体９ａと同じ大きさとし、導通電極１６が光反射体９ａの上面を覆うように設けられたものであってもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には、光反射体９ａが設けられておらず、導通電極１６のみが存在しているものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンタクトホール８が設けられている部分に、光反射体９１と導通電極１６とが存在しているものであってもよい。
図７（ｂ）は、ＴＦＴ素子と画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールと、コンタクトホールの周辺部分のみを示した部分断面図であり、図４と同じ構成要素については同じ参照符号を付している。図７（ｂ）に示すように、コンタクトホール８が設けられている部分にも、光反射体９１と導通電極１６とが存在している。
このように、コンタクトホール８が設けられている部分にも、光反射体９１と導通電極１６とが存在している場合には、光反射体９１による偏光選択可能な範囲が広がるので、実効的な開口率を上げることができる。また、このような構成とした場合においても、耐久性に優れた液晶装置となる。
【００９１】
また、本実施形態では、光入射側、視認側の偏光子２４、１７をいずれも光吸収型偏光子により構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を反射する光反射型偏光子により構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、このような構成とした場合においても、構造複屈折体である画素電極９を透過した光のみが視認側の偏光子１７に入射するため、偏光子１７により反射される光量は少なく、光リーク電流に起因するＴＦＴ素子３０のスイッチング特性の低下の恐れは少ない。
【００９２】
[第２実施形態]
次に、本発明に係る第２実施形態の液晶装置の構造について説明する。本実施形態の液晶装置の基本構造は、第１実施形態と同様であるが、本実施形態は、共通電極を構造複屈折体により構成した点が異なっている。
図８は、本実施形態の液晶装置の断面図である。なお、図８は、第１実施形態で示した図４に相当する図であり、図４と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、説明は省略する。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。
【００９３】
本実施形態では、対向基板２０を構成する共通電極３１が、ストライプ状に配列された、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等からなる複数の光反射体３１ａと、光反射体３１ａ上に光反射体３１ａを覆うように設けられた導通電極２２ａとを具備する構造になっている。図面上は光反射体３１ａの幅及びピッチを大きく図示しているが、光反射体３１ａは、画素電極９を構成する光反射体９ａと同様に、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチで多数配列されており、例えば、光反射体３１ａの幅は５０〜９０ｎｍ、ピッチは１００〜１５０ｎｍに設定される。また、すべての光反射体３１ａは、導通電極２２ａを介して電気的に導通されており、全体として、１個の共通電極３１として機能するようになっている。
【００９４】
また、光反射体３１ａは、画素電極９を構成する光反射体９ａの延在方向と同一方向、すなわち、走査線３ａの延在方向に対して略平行方向に延在している。また、隣接する光反射体３１ａ間には導通電極２２ａの一部が充填されている。そして、各光反射体３１ａは光反射性材料からなるのに対し、導通電極２２ａはＩＴＯなどの透明導電膜からなり、光反射体９ａよりも屈折率の低い、透光性を有する材料により構成されている。
【００９５】
このように、共通電極３１を、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体３１ａと、光反射体３１ａよりも屈折率の低い材料からなり、隣接する光反射体３１ａ間に一部が充填された導通電極２２ａとを備えた構成とすることにより、構造複屈折体とすることができる。そして、共通電極３１に入射した光のうち、光反射体３１ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光については反射させ、光反射体３１ａの延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させることができ、共通電極３１を偏光子として機能させることができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、共通電極３１を構成する光反射体３１ａと、画素電極９を構成する光反射体９ａとが同一方向に延在する構成としたので、共通電極３１と画素電極９が反射（透過）する偏光は同一となる。したがって、例えば、共通電極３１、画素電極９がいずれも、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように構成した場合には、第１実施形態において図６に基づいて説明したように、表示を行うことができる。
【００９７】
また、共通電極３１を構成する光反射体３１ａの延在方向を、画素電極９を構成する光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向としても良く、かかる構成とした場合には、共通電極３１を透過する偏光を画素電極９が反射し、共通電極３１により反射される偏光が画素電極９を透過する。したがって、例えば、共通電極３１がＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射し、画素電極９がＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように構成した場合には、第１実施形態において図５に基づいて説明したように、表示を行うことができる。
【００９８】
画素電極９を構造複屈折体とする場合と同様に、光反射体３１ａの屈折率と導通電極２２ａの屈折率の差は大きい程、光反射体３１ａのピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、共通電極３１における消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。したがって、本実施形態では、対向基板２０側に光吸収型や光反射型の偏光子が設けられていない。
【００９９】
第１実施形態で説明したように、構造複屈折体は、有効屈折率の差異により、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量は少なく、耐久性に優れる。本実施形態によれば、光入射側と視認側の双方に構造複屈折体を設け、偏光子として機能させているので、第１実施形態の透過型液晶装置に比較して一層耐久性に優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、対向基板２０側に光吸収型や光反射型の偏光子を設けない構成としているが、共通電極３１を構成する光反射体３１ａのピッチを小さくする程、製造が困難になるため、光反射体３１ａのピッチを、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定するとともに、共通電極３１の液晶層５０側に、さらに光吸収型若しくは光反射型の偏光子を設け、光入射側にも２種類の偏光子を設ける構成としても良い。共通電極３１の液晶層５０側に光吸収型偏光子を設けた場合においても、構造複屈折体である共通電極３１を透過した光のみが光吸収型偏光子に入射するため、光吸収型偏光子に吸収される光量は極めて微少である。また、共通電極３１の液晶層５０側に光反射型偏光子を設けた場合においても、光反射型偏光子はＴＦＴ素子３０よりも光入射側に位置するため、光反射型偏光子により反射された光がＴＦＴ素子３０のスイッチング特性に影響を及ぼす恐れもない。
【０１０１】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０には、構造複屈折体である画素電極９が備えられ、対向基板２０には、構造複屈折体である共通電極３１が設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、同じ材料によって構造複屈折体を形成したので、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、液晶層５０に電圧を印加するための電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きが生じることはない。
【０１０２】
本発明はかかる構成に限定されるものではなく、共通電極をＩＴＯ等の透明導電性材料により構成すると共に、対向基板２０に、共通電極とは独立して、構造複屈折体を設ける構成としても良い。なお、対向基板２０に、共通電極とは独立して構造複屈折体を設ける場合には、構造複屈折体を、共通電極よりも液晶層５０側に設けても良いし、共通電極よりも光入射側に設けても良い。
また、本実施形態の透過型液晶装置についても第１実施形態と同様、同じ構造のまま、反射型透過型液晶装置として利用することができ、好適である。
【０１０３】
また、第１および第２実施形態においては、対向基板２０側から入射した光がＴＦＴ素子３０に入射することを防止する第２遮光膜２３ａと光反射体９ａとを同一層で形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２遮光膜を対向基板２０側に形成する構成としても良い。
【０１０４】
また、第１および第２実施形態においては、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置やパッシブマトリクス型液晶装置等、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。
【０１０５】
また、反射型液晶装置については、構造複屈折体を選択反射層として機能させる場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光入射側に構造複屈折体を設ける場合には偏光子として機能させることができ、光入射側の基板と対向する基板に別途反射層を設ければ、耐久性に優れた反射型液晶装置を提供することができる。
【０１０６】
[液晶装置の製造方法]
次に、上記第１実施形態の透過型液晶装置を取り上げて、本発明の液晶装置を製造する方法の一例について、図９〜図１４を参照して説明する。なお、図９〜図１４は、各工程におけるＴＦＴアレイ基板の一部分を、図４と同様に、図２のＡ−Ａ’断面に対応させて示す工程図である。
【０１０７】
はじめに、石英、ハードガラス等からなる基板本体１０Ａを用意し、基板本体１０Ａを好ましくはＮ2等の不活性ガス雰囲気下、約８５０〜１３００℃、より好ましくは約１０００℃の高温でアニール処理する。
【０１０８】
次に、図９（ａ）に示すように、基板本体１０Ａ表面の全面に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等を、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電子ビーム加熱蒸着法などにより堆積した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、第１遮光膜１１ａを形成する。第１遮光膜１１ａの膜厚は１５０〜２００ｎｍが好ましい。
【０１０９】
次に、第１遮光膜１１ａを形成した基板本体１０Ａ表面に、酸化シリコン、シリケートガラス等をスパッタリング法、ＣＶＤ法などにより堆積した後、表面をＣＭＰ（化学的機械研磨）法等を用いて研磨することにより、第１層間絶縁膜１２を形成する。第１層間絶縁膜１２の膜厚は約４００〜１０００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
【０１１０】
次に、図９（ｂ）に示すように、約４５０〜５５０℃、好ましくは約５００℃の比較的低温環境中で、モノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧ＣＶＤ法等により、アモルファスシリコン膜を成膜し、その後、窒素雰囲気中、約６００〜７００℃で、約１〜７２時間、好ましくは約４〜６時間、アニール処理を施すことにより、結晶粒を成長させてポリシリコン膜とする。得られたポリシリコン膜をフォトリソグラフィー法を用いてパターニングして、半導体層１ａ及び半導体層１ａから延設された第１蓄積容量電極１ｆを形成する。
【０１１１】
次に、図９（ｃ）に示すように、半導体層１ａ及び第１蓄積容量電極１ｆを約８５０〜１３００℃、好ましくは約１０００℃で約７２分熱酸化することにより、約６０ｎｍの比較的薄い厚さの熱酸化シリコン膜を形成し、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０のゲート絶縁膜２と共に容量形成用のゲート絶縁膜２を形成する。この結果、半導体層１ａ及び第１蓄積容量電極１ｆの膜厚は、約３０〜１７０ｎｍ、ゲート絶縁膜２の膜厚は、約６０ｎｍとなる。
【０１１２】
次に、図１０（ａ）に示すように、図示を省略するＮチャネルの半導体層１ａに対応する位置にレジスト膜３０１を形成し、Ｐチャネルの半導体層１ａにＰなどのＶ族元素のドーパント３０２を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、２×１０11／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、Ｐチャネルの半導体層１ａに対応する位置にレジスト膜を形成し、Ｎチャネルの半導体層１ａにＢなどのIII族元素のドーパント３０３を低濃度で（例えば、Ｂイオンを３５ｋｅＶの加速電圧、１×１０12／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、Ｐチャネル、Ｎチャネル毎に各半導体層１ａのチャネル領域１ａ’の端部を除く基板本体１０Ａの表面にレジスト膜３０５を形成し、Ｐチャネルについて、図１０（ａ）に示した工程の約１〜１０倍のドーズ量のＰなどのＶ族元素のドーパント３０６、Ｎチャネルについて図１０（ｂ）に示した工程の約１〜１０倍のドーズ量のＢなどのIII族元素のドーパント３０６をドープする。
【０１１５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、半導体層１ａを延設して形成された第１蓄積容量電極１ｆを低抵抗化するため、基板本体１０Ａの表面の走査線３ａ（ゲート電極）に対応する部分にレジスト膜３０７を形成し、これをマスクとしてその上からＰなどのＶ族元素のドーパント３０８を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、３×１０14／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１６】
次に、図１１（ａ）に示すように、第１層間絶縁膜１２に第１遮光膜１１ａに至るコンタクトホール１３を反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜３を約３５０ｎｍの厚さで成膜した後、リン（Ｐ）を熱拡散し、ポリシリコン膜３を導電化する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いてポリシリコン膜３をパターニングし、図２に示したパターンの走査線３ａと容量線３ｂを形成する。
【０１１７】
次に、図１１（ｄ）に示すように、半導体層１ａにＰチャネルのＬＤＤ領域を形成するために、Ｎチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜３０９で覆い、走査線３ａ（ゲート電極）を拡散マスクとして、まずＢなどのIII族元素のドーパント３１０を低濃度で（例えば、ＢＦ2イオンを９０ｋｅＶの加速電圧、３×１０13／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープし、Ｐチャネルの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。
【０１１８】
続いて、図１１（ｅ）に示すように、半導体層１ａにＰチャネルの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、Ｎチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜３０９で覆った状態で、かつ、図示はしていないが走査線３ａよりも幅の広いマスクでレジスト層をＰチャネルに対応する走査線３ａ上に形成した状態、同じくＢなどのIII族元素のドーパント３１１を高濃度で（例えば、ＢＦ2イオンを９０ｋｅＶの加速電圧、２×１０15／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１９】
次に、図１２（ａ）に示すように、半導体層１ａにＮチャネルのＬＤＤ領域を形成するために、Ｐチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜（図示せず）で覆い、走査線３ａ（ゲート電極）を拡散マスクとして、ＰなどのＶ族元素のドーパント６０を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、６×１０12／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープし、Ｎチャネルの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。
【０１２０】
続いて、図１２（ｂ）に示すように、半導体層１ａにＮチャネルの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、走査線３ａよりも幅の広いマスクでレジスト６２をＮチャネルに対応する走査線３ａ上に形成した後、同じくＰなどのＶ族元素のドーパント６１を高濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、４×１０15／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１２１】
次に、図１２（ｃ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０における走査線３ａと共に容量線３ｂ及び走査線３ａを覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等により、シリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜４を成膜する。第２層間絶縁膜４の膜厚は約５００〜１５００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
この後、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを活性化するために約８５０℃のアニール処理を２０分程度行う。
【０１２２】
次に、図１２（ｄ）に示すように、データ線６ａに対するコンタクトホール５を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。また、走査線３ａや容量線３ｂを図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により第２層間絶縁膜４に開孔する。
【０１２３】
次に、図１３（ａ）に示すように、第２層間絶縁膜４の上に、スパッタリング法等により、遮光性のアルミニウム等の低抵抗金属や金属シリサイド等を堆積し、約１００〜７００ｎｍ、好ましくは約３５０ｎｍの膜厚の金属膜６を成膜する。更に、図１３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて金属膜６をパターニングし、データ線６ａを形成する。
【０１２４】
次に、図１３（ｃ）に示すように、データ線６ａ上を覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等を用いて、シリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第３層間絶縁膜７を成膜する。第３層間絶縁膜７の膜厚は、約５００〜１５００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
【０１２５】
次に、図１４（ａ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０において、画素電極９と高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。
【０１２６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、第３層間絶縁膜７の上に、スパッタリング法等により、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等の光反射性を有する導電性材料を約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積して、導電性薄膜９０を成膜する。そして、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、導電性薄膜９０をエッチングすることにより、図１４（ｃ）に示すように、少なくとも所定の画素電極９の形状よりも小さい形状を有し、ストライプ状に配列された光反射体９ａ（構造複屈折体）と、第２遮光膜２３ａとを同時に形成する。
【０１２７】
続いて、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａの上に、ＩＴＯ等の透明導電性材料を５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さに堆積し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてエッチングすることにより、所定の画素電極９の形状を有する導通電極１６を形成し、画素電極９を形成する。以上の工程により、図４に示すＴＦＴアレイ基板１０が製造される。
【０１２８】
なお、ストライプ構造の光反射体９ａを形成する方法としては、上述の方法以外に、開孔部のない導電性薄膜９０を形成した後、電子ビームにより開孔部９ｂを形成する方法や、２光束干渉露光法等を採用することもできる。
【０１２９】
一方、対向基板２０については、ガラス等からなる基板本体２０Ａを用意し、基板本体２０Ａ表面の全面に、スパッタリング法等によりＩＴＯ等の透明導電性材料を約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、基板本体２０Ａのほぼ全面に共通電極２１を形成する。更に、共通電極２１表面の全面に、配向膜形成用の塗布液を塗布した後、ラビング処理を施すことにより、配向膜２２を形成し、対向基板２０が製造される。
【０１３０】
上述のように製造されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを、画素電極９と配向膜２２とが互いに対向するようにシール材（図示略）を介して貼り合わせ、真空吸引法などの方法により、両基板間の空間に液晶を吸引して、液晶層５０を形成する。最後に、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の外側にそれぞれ偏光子１７、２４を貼り合わせて、第１実施形態の透過型液晶装置が製造される。
【０１３１】
以上説明した液晶装置の製造方法によれば、光反射体９ａを少なくとも所定の画素電極９の形状よりも小さい形状としてから、光反射体９ａを覆うように導通電極１６となる透明導電性材料を設け、透明導電性材料をエッチングすることにより所定の形状の画素電極９を形成するので、光反射体９ａの上面と端面９ｃとが導通電極１６によって覆われることになり、導通電極１６を設けた後の光反射体９ａは完全に被覆された状態となる。
よって、液晶装置を駆動させることによる光反射体９ａを構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体９ａへのダメージから光反射体９ａをより一層効果的に保護することができる。
【０１３２】
以上、第１実施形態の液晶装置の製造方法について説明したが、図７に示す画素電極が設けられた液晶装置を製造する場合には、以下に示す方法が挙げられる。
例えば、上記の第１実施形態の液晶装置の製造方法と同様にして、第３層間絶縁膜７の上に、図１４（ｂ）に示す導電性薄膜９０を成膜する工程までの工程を行う。
続いて、導電性薄膜９０上に、ＩＴＯ等の透明導電性材料を５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さに堆積する。その後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、透明導電性材料をエッチングすることにより導通電極１６を形成し、さらに、導電性薄膜９０をエッチングすることにより、ストライプ状に配列された光反射体９ａと、第２遮光膜２３ａとを同時に形成し、所定の形状を有する画素電極９とする。以上の工程により、図４に示すＴＦＴアレイ基板１０が製造される。
【０１３３】
この液晶装置の製造方法においては、導電性薄膜９０上にＩＴＯ等の透明導電性材料を堆積してから、透明導電性材料と導電性薄膜９０とを連続してエッチングすることにより、光反射体９ａと導通電極１６とを所定の形状とするので、例えば、光反射体９ａを所定の形状にエッチングしてから導通電極１６となる透明導電性材料を設け、その後、透明導電性材料を所定の形状にエッチングする方法と比較して、工程を簡略化することができ、容易に上記の液晶装置を得ることができる。
【０１３４】
また、第２実施形態の液晶装置を製造する場合には、構造複屈折体である共通電極３１を画素電極９と同様に形成すればよい。
【０１３５】
［投射型表示装置］
上記第１および第２実施形態の液晶装置のうちいずれかの液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置の構成について、図１５を参照して説明する。
図１５は、第１および第２実施形態の液晶装置のうちいずれかの液晶装置を３個用意し、それぞれＲＧＢ用の液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂとして用いた投射型表示装置１１００の光学系の概略構成図である。
【０１３６】
投射型表示装置１１００の光学系には、光源装置９２０と、均一照明光学系９２３が採用されている。そして、投射型表示装置１１００は、この均一照明光学系９２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段としての色分離光学系９２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する光変調手段としての３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段としての色合成プリズム９１０と、合成された光束を投射面１００の表面に拡大投射する投射手段としての投射レンズユニット９０６を備えている。また、青色光束Ｂを対応する液晶ライトバルブ９６２Ｂに導く導光系９２７をも備えている。
【０１３７】
均一照明光学系９２３は、２つのレンズ板９２１、９２２と反射ミラー９３１を備えており、反射ミラー９３１を挟んで２つのレンズ板９２１、９２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系９２３の２つのレンズ板９２１、９２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置９２０から出射された光束は、第１のレンズ板９２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板９２２の矩形レンズによって３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂ付近で重畳される。従って、均一照明光学系９２３を用いることにより、光源装置９２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
【０１３８】
色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロイックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。赤色光束Ｒはこのミラー９４１を通過して、後方の反射ミラー９４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部９４４からプリズムユニット９１０の側に出射される。
【０１３９】
次に、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部９４５から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー９４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。また、均一照明光学素子の光束Ｗの出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【０１４０】
色分離光学系９２４の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部９４４、９４５の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ９５１、９５２に入射して平行化される。
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶ライトバルブでは、図示を省略している駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応する液晶ライトバルブ９６２Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【０１４１】
導光系９２７は、青色光束Ｂの出射部９４６の出射側に配置した集光レンズ９５４と、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ９７３と、液晶ライトバルブ９６２Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３とから構成されている。集光レンズ９４６から出射された青色光束Ｂは、導光系９２７を介して液晶ライトバルブ９６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの出射部から各液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、液晶ライトバルブ９６２Ｂの照明される条件が他の色と異なってしまう。しかし、導光系９２７を介在させることにより、他の色と同じ照明条件に補正することができる。
【０１４２】
各液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム９１０に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム９１０によって合成された光が投射レンズユニット９０６を介して所定の位置にある投射面１００の表面に拡大投射されるようになっている。
以上のように構成された投射型表示装置１１００は、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えたものであるので、耐久性に優れたものとなる。
【０１４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板に、液晶層に電圧を印加するための電極として機能する前記構造複屈折体が備えられたものであるので、耐久性に優れた液晶装置を提供することができる。
【０１４４】
また、本発明の液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、光反射体が導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体における抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じることはない。
【０１４５】
また、本発明の液晶装置においては、一方の基板の電極表面と、他方の基板の電極表面とが、同じ材料によって形成されているので、電荷の偏りから発生する焼き付き現象などの不都合が生じることはない。
【０１４６】
また、本発明の液晶装置は、導通電極上に光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであるので、電極と配向膜としての機能を兼ね備えており、工程を簡略化することができる。
【０１４７】
また、本発明の液晶装置は、トランジスタ素子を具備するとともに、トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する導通電極によって、電極と電気的に接続されているので、接続不良などの不都合が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。
【図２】 図２は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置のＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
【図３】 図３は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置に備えられた画素電極のみを取り出して示す平面図である。
【図４】 図４は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の構造を示す断面図である。
【図５】 図５は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置における表示機構を説明するための図である。
【図６】 図６は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置における表示機構を説明するための図である。
【図７】 図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置において、画素電極のその他の構造を示す平面図である。
【図８】 図８は、本発明に係る第２実施形態の液晶装置の構造を示す断面図である。
【図９】 図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１０】 図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１１】 図１１（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１２】 図１２（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１３】 図１３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１４】 図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１５】 図１５は、本発明に係る第１および第２実施形態の液晶装置を備えた投射型表示装置の構成図である。
【図１６】 図１６は、構造複屈折体が、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射することができる理由を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板、
２０…対向基板、
１０Ａ、２０Ａ…基板本体
１ａ…半導体層、
１１ａ…第１遮光膜、
２３ａ…第２遮光膜
１２…第１層間絶縁膜、
４…第２層間絶縁膜、
７…第３層間絶縁膜
３０…ＴＦＴ素子（トランジスタ素子）
９…画素電極、
２１、３１…共通電極、
９ａ、３１ａ…光反射体（構造複屈折体）
６ａ…データ線、
３ａ…走査線、
５０…液晶層、
１７、２４…偏光子
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置及びその製造方法、並びに投射型表示装置に係り、特に、耐久性に優れた液晶装置及びその製造方法、並びに前記液晶装置を備えた投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に搭載される光変調手段や、携帯電話等に搭載される直視型表示装置として用いられる液晶装置は、液晶層を挟持して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極を具備する一対の基板を主体として構成されている。液晶装置としては、一方の基板側から入射した光が、液晶層を透過し、他方の基板側から出射された光を視認する透過型液晶装置が知られており、透過型液晶装置においては、一対の基板の外側に、各々、特定の偏光のみを透過する偏光子を設けることにより、電圧無印加時、電圧印加時における液晶層内の液晶分子の配列を光学的に識別し、表示を行う構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の透過型液晶装置では、偏光子として、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子が広く用いられている。しかしながら、光源として高輝度の光源を用いた場合には、偏光子に吸収される光量が多く、偏光子の温度が高くなり、その結果、偏光子が劣化して液晶装置の耐久性が低下するという恐れがあった。この問題は特に、強い光源を用いる投射型表示装置に搭載する場合に顕著な問題であった。また、偏光子の劣化の問題は、黒（暗）表示時において、液晶層を透過した光のほとんどすべてを吸収する必要がある視認側（光出射側）の偏光子において顕著な問題であった。
【０００４】
また、視認側の偏光子を、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を反射する光反射型偏光子により構成した場合には、偏光子での光吸収が起こらないため、上述の問題を回避することができるが、トランジスタ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置においては、視認側の偏光子により反射された光がトランジスタ素子の半導体層に入射し、光リーク電流を生じさせ、素子のスイッチング特性が低下する恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた液晶装置及びその製造方法、並びに、その液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下の本発明の液晶装置及び投射型表示装置を発明するに到った。
本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液晶装置は、構造複屈折体が備えられたものである。構造複屈折体は、入射する光の偏光方向によって有効屈折率が異なるものであり、特定の偏光のみを透過させ、特定の偏光のみを反射させることができる。したがって、本発明の液晶装置を透過型液晶装置に適用した場合、構造複屈折体を偏光子として機能させることができる。構造複屈折体は、上述のように、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量が少なく、耐久性に優れる。
【０００８】
ここで、構造複屈折体の構造について具体的に説明する。
本発明の液晶装置に備えられる構造複屈折体としては、液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を具備する構造のものが好適である。図１６に基づいて、このような構造を有する構造複屈折体が、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射することができる理由について説明する。
【０００９】
図１６に示すように、入射する光の波長よりも小さいピッチで、ストライプ状に配列された複数の媒質１０１を具備した構造の構造複屈折体１００において、隣接する媒質１０１の間隙には、媒質１０１と異なる屈折率を有する媒質１０２が充填されていることが必要である。
【００１０】
このような構造の構造複屈折体１００においては、媒質１０１の屈折率ｎ1と媒質１０２の屈折率ｎ2が異なるため、構造複屈折体１００に入射した光の偏光方向により有効屈折率が異なる。例えば、媒質１０１の屈折率ｎ1が媒質１０２の屈折率ｎ2よりも大きい場合には、各媒質１０１の延在方向に対して略平行方向に振動する偏光Ａについての有効屈折率が、各媒質１０１の延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光Ｂについての有効屈折率よりも大きくなる。
【００１１】
媒質１０１、媒質１０２が誘電体からなる場合、媒質１０１の厚みをａ、媒質１０２の厚みをｂとすると、構造複屈折体１００に入射する光のうち、偏光Ａについての有効屈折率Ｎａ、偏光Ｂについての有効屈折率Ｎｂはそれぞれ下記式（１）、（２）により表されることが知られている（例えば、M.Born and E.Wolf : Principles of Optics, 1st ed. (Pergamon Press, New York, 1959) p.705-708）。下記式（１）、（２）から分かるように、媒質１０１の厚みａと媒質１０２の厚みｂの比により、有効屈折率をｎ1〜ｎ2の範囲で変化させることができる。
【数１】
以上、構造複屈折体が光の偏光状態によって異なる光学的性質を示すことを述べた。ここで、媒質１０１として金属や半導体のような光反射体を用いる場合、誘電率を複素数として扱うことで、誘電体に対する有効屈折率を求める場合と同様に扱うことができる。但し、有効屈折率は複素数となる。Effective Medium Theory（例えば、Dominique Lemercier−lalanne:Journal of Modern Optics,1996,vol43,no.10,2063-2085）、より厳密にはRigorous Coupled-Wave Analysis(M.G.Moharam:J.Opt.Soc.Am.A,12(1995)1077 )を用いた数値計算により、媒質１０１として金属を用いた場合、偏光Ａに対する構造複屈折体の有効屈折率の虚数部が大きな値となり、その結果、入射した偏光Ａは構造複屈折体により反射されることが知られている。一方、偏光Ｂに対する有効屈折率の虚数部は小さい値となり、偏光Ｂは構造複屈折体を透過することが知られている。
このように、２種類の媒質で、波長よりも小さい周期構造を形成することにより、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち構造複屈折体の光軸（透過軸）と平行な偏光に対しては透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を持たせることができる。
【００１３】
また、媒質１０１（光反射体）の屈折率と媒質１０２の屈折率の差は大きい程、媒質１０１のピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、偏光Ａと偏光Ｂについての有効屈折率の差を大きくすることができる。その結果、偏光Ａの反射率を高く、偏光Ｂの透過率を高くすることができ、反射光、透過光における偏光Ａ、偏光Ｂ以外の偏光を低減し、消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた液晶装置を提供することができる。なお、消光比は、「光軸（透過軸）に平行な偏光の透過率／光軸（透過軸）に垂直な偏光の透過率」により定義されるものである。
【００１４】
ただし、光反射体のピッチを小さくする程、製造が困難になるため、第１の基板、第２の基板のうち一方の基板側から光が入射し、他方の基板側から出射された光を視認する透過型液晶装置においては、光反射体のピッチを、入射光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の液晶装置においては、前記構造複屈折体が、液晶層に電圧を印加するための電極として機能するものである。
本発明者は、先に構造複屈折体が電極として機能する液晶装置を提案している（特許願２００１−２７６５９６）が、この液晶装置では、微細なピッチで配列されている光反射体の抵抗が高いため、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じる恐れがあった。
【００１６】
これに対し、本発明の液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、光反射体が導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体における抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じることはない。
また、このような液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、構造複屈折体を電極として機能させるために、導通電極となる導電膜をパターニングして光反射体上の一部に導通電極を設けた液晶装置のように、導電膜をパターニングすることにより光反射体の上面を露出させることはなく、導電膜をパターニングすることによる光反射体へのダメージをなくすことができる。
さらに、構造複屈折体が電極として機能するものである場合、光反射体が導通電極に覆われていないと、液晶装置を駆動させることによって光反射体を構成する材料が液晶層内に溶け出してしまう恐れがあるが、上記の液晶装置においては、光反射体を覆うように設けられた導通電極によって、光反射体を構成する材料が液晶層内に溶け出すことを効果的に防止することができる。
【００１７】
さらに、光反射体は、上述したように、液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列されたものであり、非常に微細なものである。このため、光反射体が設けられている表面との密着性が低く、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージにより、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じ、構造複屈折体としての機能に支障をきたす恐れがある。また、上述したように、光反射体のピッチは小さい程好ましいが、光反射体のピッチを小さくすればする程、光反射体が設けられている表面との密着性も低くなってしまう。
これに対し、本発明の液晶装置においては、光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられた導通電極を具備して構成されているので、導通電極によって、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体を保護することができる。よって、光反射体の密着性も低くても、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じることはない。
【００１８】
また、本発明の液晶装置においては、電圧無印加時における前記液晶層のツイスト角が９０°であるとともに、前記第２の基板が一方の表面に光吸収型若しくは光反射型の偏光子を具備し、前記第１の基板が一方の表面に前記構造複屈折体を具備し、前記構造複屈折体を構成する各光反射体の延在方向が、前記偏光子の偏光軸に対して略平行若しくは略垂直とされたものとすることができる。
【００１９】
特に、本発明の液晶装置においては、電圧無印加時における液晶層のツイスト角が９０°のＴＮ（Twisted Nematic）モードの透過型若しくは反射型液晶装置に好適に適用することができる。この場合には、構造複屈折体を構成する各光反射体の延在方向を、第２の基板側に設けられる偏光子の偏光軸に対して略平行若しくは略垂直とすることにより、表示を行うことができる。なお、本発明の液晶装置をＴＮモードに適用した時の表示機構については「発明の実施の形態」の項において詳述する。
【００２０】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、いずれか一方の基板には前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記一方の基板の電極を構成する導通電極が、他方の基板に設けられた電極と同じ材料によって形成されていることを特徴とする。
【００２１】
第１の基板に設けられている電極と前記第２の基板に設けられている電極とで電極を構成する材料が異なっていると、駆動中に電荷の偏りから電極の焼き付きが発生してしまう場合がある。これに対し、上記の液晶装置では、一方の基板の電極を構成する導通電極が、他方の基板に設けられた電極と同じ材料によって形成されているので、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料の一部が同じ材料で形成されていることになり、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きを防止することができる。
【００２２】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板および前記第２の基板には、前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記第１の基板に設けられた前記電極と、前記第２の基板に設けられた前記電極とが、同じ材料によって形成されていることが望ましい。
上記の液晶装置では、前記第１の基板に設けられた前記電極と、前記第２の基板に設けられた前記電極とが、同じ材料によって形成されているので、第１の基板と第２の基板とで電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きが生じることはない。
【００２３】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備するとともに、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされた液晶装置とすることができる。
【００２４】
このような液晶装置とすることで、トランジスタ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に適用する場合において、構造複屈折体により反射された光がトランジスタ素子の半導体層に入射することを防止することができる。よって、光リーク電流に起因する素子のスイッチング特性の低下を防止することができる。
【００２５】
また、上記の液晶装置においては、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることが望ましい。
例えば、コンタクトホールが設けられている部分に光反射体が存在していると、光反射体の導電性が不十分であるため、電極とトランジスタ素子との電気的な接続に支障をきたす恐れがある。
これに対し、上記の液晶装置においては、コンタクトホールが設けられている部分に存在する導通電極によって、電極とトランジスタ素子とが電気的に接続されているので、十分な導電性が得られるとともに、電極とトランジスタ素子との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
また、導通電極を透光性を有する材料により構成する場合には、コンタクトホールが設けられている部分に光反射性の材料が存在している場合と比較して、画素の開口率の低下を抑えることができるという効果も得られる。
【００２６】
また、上記の液晶装置においては、前記電極は、前記導通電極上に前記光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものとすることができる。
このような液晶装置とすることで、電極が、配向膜としての機能を有する液晶装置とすることができる。電極が配向膜として機能する場合には、電極と配向膜とを個別に形成する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。
また、光反射体からなる構造複屈折体を備えた電極上に、配向膜を形成する場合には、配向膜にラビング処理を行うことによって、光反射体が剥離してしまうなどの不都合が生じ、構造複屈折体としての機能に支障をきたす恐れがあるが、電極が配向膜として機能する場合には、ラビング処理を行う必要はないので、ラビング処理に起因する不都合が発生することはない。
【００２７】
また、上記の液晶装置においては、前記導通電極の厚みが、５０〜３００ｎｍの範囲であることが望ましい。
例えば、導通電極の厚みが、５０ｎｍ未満である場合、光反射体を保護する効果や、各光反射体における抵抗を低減する効果が十分に得られない恐れがある。また、導通電極を３００ｎｍを越える厚みにした場合、導通電極上に光反射体の形状を反映することが困難となり、配向膜としての機能に支障をきたす恐れがある。
これに対し、上記の液晶装置では、導通電極の厚みを、５０〜３００の範囲としたので、配向膜としての機能が十分に得られるとともに、光反射体を保護する効果や、各光反射体における抵抗を低減する効果も十分に得られる。
【００２８】
また、上記の液晶装置においては、前記光反射体の端面が、前記導通電極に覆われていてもよい。
このような液晶装置は、光反射体が完全に被覆されたものとなるので、液晶装置を駆動させることによる光反射体を構成する材料の液晶層内への溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００２９】
以上の本発明の液晶装置を用いることにより、以下の本発明の投射型表示装置を提供することができる。
本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する上記本発明の液晶装置からなる光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。本発明の投射型液晶装置は、本発明の液晶装置を光変調手段として備えたものであるので耐久性に優れたものとなる。
【００３０】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、上記のいずれかの液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成する工程と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設ける工程と、前記光反射体と前記導電層とを連続してエッチングして所定の形状とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような液晶装置の製造方法においては、光反射体と導電層とを設けてから、光反射体と導電層とを連続してエッチングして所定の形状とすることにより電極を形成するので、例えば、光反射体を所定の形状にエッチングしてから導電層を設け、その後、導電層を所定の形状にエッチングする方法と比較して、工程を簡略化することができ、容易に上記の液晶装置を得ることができる。
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置の製造方法は、上記のいずれかの液晶装置の製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成し、前記光反射体をエッチングすることにより少なくとも所定の電極形状よりも小さい形状とする工程と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設け、前記導電層をエッチングして所定の電極形状を有する導通電極とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
このような液晶装置の製造方法においては、前記光反射体を少なくとも所定の電極形状よりも小さい形状としてから、前記光反射体を覆うように導電層を設け、前記導電層をエッチングして所定の電極形状を有する導通電極とすることにより電極を形成するので、光反射体の上面と端面とが導通電極によって覆われることになり、導通電極を設けた後の光反射体は完全に被覆された状態となる。
よって、液晶装置を駆動させることによる光反射体を構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体を形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００３４】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記第１の基板に設けられた前記電極表面と、前記第２の基板に設けられた前記電極表面とが、同じ材料によって形成されていることを特徴とするものであってもよい。
【００３５】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記導通電極上に前記光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであることを特徴とするものであってもよい。
【００３６】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、前記第１の基板に設けられた前記電極表面と、前記第２の基板に設けられた前記電極表面とが、同じ材料によって形成されていることが望ましい。
【００３７】
また、上記の液晶装置においては、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備するとともに、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされたものであり、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることが望ましい。
【００３８】
また、上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記第１の基板がトランジスタ素子を具備し、前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされ、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されていることを特徴とするものであってもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
[第１実施形態]
図１は、本実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図であり、図２は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。図３は、本実施形態の液晶装置に備えられた画素電極のみを取り出して示す平面図である。また、図４は、本実施形態の液晶装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線断面図である。なお、図４においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、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せてある。
【００４０】
本実施形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin-Film Transistor）素子（トランジスタ素子）を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置であり、表示モードとしてＴＮモードを採用した場合を例として説明する。
なお、本発明の液晶装置においては、特に、画素電極として機能する構造複屈折体が特徴的なものとなっている。
【００４１】
図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。
【００４２】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９は、ＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００４３】
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。各画素電極９及び各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
【００４４】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００４５】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００４６】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ素子３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。
【００４７】
（断面構造）
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された画素電極９と、各画素電極９に隣接する位置に設けられ、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用のＴＦＴ素子３０とを主体として構成されている。
【００４８】
ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００４９】
また、上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。
さらに、データ線６ａ上及び第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４及び第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００５０】
また、本実施形態では、ゲート絶縁膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。
【００５１】
また、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。また、図２に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。
【００５２】
また、画素電極９を構成する光反射体９ａが形成された以外の領域には、対向基板２０側から入射した光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’及び低濃度ソース、ドレイン領域（ＬＤＤ領域）１ｂ、１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３ａが形成されており、この第２遮光膜２３ａは、第３層間絶縁膜７上に光反射体９ａと同一層で形成されている。
また、基板本体１０Ａの液晶層５０と反対側には、偏光子１７が設けられている。
【００５３】
他方、対向基板２０においては、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面に、そのほぼ全面に渡って、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなる共通電極２１が形成され、その液晶層５０側には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を規制するための配向膜２２が形成されている。また、基板本体２０Ａの液晶層５０と反対側には偏光子２４が形成されている。
【００５４】
（画素電極）
次に、本実施形態の液晶装置を構成する画素電極９について詳述する。
画素電極９は、光反射体９ａと導通電極１６とを備えたものである。光反射体９ａは、光反射性を有する導電性材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等により構成され、図３に示すように、ストライプ状に配列されている。また、図３および図４に示すように、各光反射体９ａの間には、多数のスリット状の開孔部９ｂが形成されている。なお、図面上は光反射体９ａの幅及びピッチを大きく図示しているが、光反射体９ａは、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチで配列されており、例えば、光反射体９ａの幅は５０〜９０ｎｍ、ピッチは１００〜１５０ｎｍに設定される。
【００５５】
また、光反射体９ａは、図４に示すように、各画素電極９において画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０及び蓄積容量７０が形成された領域を除く領域に、走査線３ａの延在方向に対して略平行方向に延在して形成されている。しかしながら、光反射体９ａの延在方向はこれに限定されるものではなく、偏光子２４の偏光軸や電圧無印加時における液晶層５０の配向状態によって適宜設定される。
また、図３および図４に示すように、光反射体９ａは、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には設けられておらず、コンタクトホール８が設けられている部分には導通電極１６のみが存在している。
【００５６】
導通電極１６は、ＩＴＯなどの透明導電膜からなり、図３および図４に示すように、光反射体９ａよりも一回り大きく、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように設けられている。また、導通電極１６は、すべての光反射体９ａを電気的に導通するものであり、コンタクトホール８を介してＴＦＴ素子３０に電気的に接続されている。
また、導通電極１６の厚みは、５０〜３００ｎｍの範囲とされている。
【００５７】
また、図４に示すように、隣接する光反射体９ａ間、すなわち開孔部９ｂには導通電極１６の一部が充填されている。そして、各光反射体９ａは光反射性材料からなるのに対し、導通電極１６はＩＴＯなどの透明導電膜からなり、光反射体９ａよりも屈折率の低い、透光性を有する材料により構成されている。
このように、画素電極９を、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体９ａと、光反射体９ａよりも屈折率の低い材料からなり、隣接する光反射体９ａ間に一部が充填された導通電極１６とを備えた構成とすることにより、構造複屈折体とすることができる。そして、画素電極９に入射した光のうち、光反射体９ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光については反射させ、光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させることができ、画素電極９を偏光子として機能させることができる。
【００５８】
また、光反射体９ａの屈折率と導通電極１６の屈折率との差は大きい程、光反射体９ａのピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、画素電極９における消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００５９】
しかしながら、光反射体９ａのピッチを小さくする程、製造が困難になるため、本実施形態では、光反射体９ａのピッチを、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定するとともに、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０と反対側に、さらに偏光子１７を設け、視認側に２種類の偏光子を設ける構成としている。ただし、光反射体９ａのピッチを微小にしても安定して形成することができ、画素電極９における消光比を大きくすることができる場合には、偏光子１７を設けなくても良い。
【００６０】
また、画素電極９は、図４に示すように、導通電極１６上に光反射体９ａの形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであり、液晶層５０内の液晶分子の配向を規制する配向膜としての機能を有するものとなっている。
【００６１】
（表示機構）
次に、図５に基づいて、上記構造を有する本実施形態の透過型液晶装置の表示機構について説明する。図５は、本実施形態の透過型液晶装置の概略断面図であって、ＴＦＴアレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａと偏光子１７と画素電極９、対向基板２０を構成する基板本体２０Ａと偏光子２４、及び液晶層５０のみを取り出して示す断面図であり、図示左半分が電圧無印加時、図示右半分が電圧印加時の状態を示している。
なお、本明細書において、「電圧無印加時」、「電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧未満である時」、「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧以上である時」を意味しているものとする。
【００６２】
本実施形態において、対向基板２０側、すなわち、光入射側に設けられた偏光子２４を、Ｓ偏光（紙面に対して垂直方向に振動する偏光）のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子により構成する。
また、各画素電極９において、光反射体９ａを、その延在方向が偏光子２４の偏光軸に対して略平行になるように配列させる。各画素電極９において光反射体９ａをこのように配列させることにより、画素電極９を、光反射体９ａの延在方向に対して略平行方向に振動するＳ偏光を反射し、光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向に振動するＰ偏光（図示左右方向に振動する偏光）を透過する構造とすることができる。
また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７を、Ｐ偏光（図示左右方向に振動する偏光）のみを透過し、それ以外の偏光を吸収する光吸収型偏光子により構成する。
【００６３】
さらに、本実施形態では、ＴＮモードを採用しているため、電圧無印加時の液晶層５０のツイスト角が９０°に設定されるが、電圧無印加時の対向基板２０側の液晶分子の配向方向を偏光子２４の偏光軸に対して略平行方向、すなわち、紙面に対して垂直方向に設定し、ＴＦＴアレイ基板１０側の液晶分子の配向方向をそれよりも９０°ずれた、図示左右方向に設定する。
【００６４】
以上のような構成を採用した場合の、入射側の偏光子２４を透過する偏光、液晶層５０入射時、出射時の偏光、液晶層５０から出射された光が構造複屈折体である画素電極９を透過するかどうか、及び表示の色（明るさ）について、電圧無印加時、電圧印加時についてそれぞれまとめて表１に記載する。
【００６５】
上記構成を採用した場合、図５、表１に示すように、電圧無印加時においては、対向基板２０側から入射した光のうち、紙面に対して垂直方向に振動するＳ偏光のみが偏光子２４を透過し、液晶層５０に入射する。液晶層５０に入射したＳ偏光は、９０°ツイストされて配列された液晶分子の長軸方向に沿って、偏光方向が変化し、液晶層５０を出射する際には、Ｓ偏光に対して９０°ずれたＰ偏光に変換される。そして、液晶層５０から出射されたＰ偏光は、構造複屈折体である画素電極９、偏光子１７を透過して、観察者側に出射され、視認される。したがって、電圧無印加時には白（明）表示になる。
【００６６】
これに対して、電圧印加時においては、液晶層５０内の液晶分子が画素電極９と共通電極２１との間に形成される縦電界に沿って配列を変更するため、液晶層５０に入射したＳ偏光は偏光方向を変換することなく、Ｓ偏光のまま出射される。液晶層５０から出射されたＳ偏光は、構造複屈折体である画素電極９により反射され、観察者側に出射されず、視認されない。したがって、黒（暗）表示になる。
【００６７】
このように、各画素電極９において、光反射体９ａ（構造複屈折体）の延在方向を光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略平行とし、視認側の偏光子１７の偏光軸を偏光子２４の偏光軸に対して略垂直とすることにより、表示を行うことができる。
【００６８】
なお、本実施形態の透過型液晶装置は、光入射側と視認側が同一（対向基板側が視認側）の反射型液晶装置としても利用することができる。本実施形態の透過型液晶装置を反射型液晶装置に適用する場合には、表１に合わせて記載するように、電圧無印加時においては、対向基板２０側に光が出射されないため、黒（暗）表示となり、電圧印加時においては、画素電極９により反射されたＳ偏光が観察者側に出射されて、視認されるため、白（明）表示となり、表示を行うことができる。なお、反射型液晶装置に適用する場合には、構造複屈折体である画素電極９は偏光子として機能せず、液晶層５０に入射した光のうち特定の偏光のみを反射する選択反射層として機能する。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７は不要である。
【００６９】
【表１】
以上、画素電極９の光反射体９ａの延在方向が、光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略平行な場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画素電極９の光反射体９ａの延在方向を、光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略垂直としても良い。この場合の表示機構について、図５と同様の図６を参照して説明する。なお、図６において、図５と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、説明は省略する。
【００７１】
この場合には、例えば、画素電極９の構造を図５に示した構造とし、光入射側の偏光子２４を光反射体９ａの延在方向に対して略垂直な方向に振動するＰ偏光のみを透過する光吸収型偏光子により構成すればよい。
また、電圧無印加時の対向基板２０側の液晶分子の配向方向を偏光子２４の偏光軸に対して略平行方向に設定し、ＴＦＴアレイ基板１０側の液晶分子の配向方向をそれよりも９０°ずれた方向に設定すればよい。また、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光子１７の偏光軸を偏光子２４の偏光軸に対して略垂直とすればよい。
【００７２】
以上のような構成を採用した場合の、入射側の偏光子２４を透過する偏光、液晶層５０入射時、出射時の偏光、液晶層５０から出射された光が構造複屈折体である画素電極９を透過するかどうか、及び表示の色（明るさ）について、電圧無印加時、電圧印加時についてそれぞれまとめて表２に記載する。
【００７３】
上記構成を採用した場合には、図６、表２に示すように、電圧無印加時においては、対向基板２０側から入射した光のうち、Ｐ偏光のみが偏光子２４を透過し、液晶層５０に入射する。液晶層５０に入射したＰ偏光は、９０°ツイストされて配列された液晶分子の長軸方向に沿って、偏光方向が変化し、液晶層５０を出射する際には、Ｐ偏光に対して９０°ずれたＳ偏光に変換される。そして、液晶層５０から出射されたＳ偏光は、構造複屈折体である画素電極９により反射されて対向基板２０側に出射される。したがって、透過型で表示を行う場合には、観察者側に出射されず、黒（暗）表示となり、反射型で表示を行う場合には、観察者側に出射され、白（明）表示となる。
【００７４】
これに対して、電圧印加時においては、液晶層５０内の液晶分子が画素電極９と共通電極２１との間に形成される縦電界に沿って配列を変更するため、液晶層５０に入射したＰ偏光は偏光方向を変換することなく、Ｐ偏光のまま出射される。液晶層５０から出射されたＰ偏光は、構造複屈折体である画素電極９及び偏光子１７を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０側から出射される。したがって、透過型で表示を行う場合には、観察者側に出射され、白（明）表示となり、反射型で表示を行う場合には、観察者側に出射されず、黒（暗）表示となる。
このように、画素電極９の光反射体９ａの延在方向を光入射側の偏光子２４の偏光軸に対して略垂直としても、略平行とした場合と白表示、黒表示が反転するだけで、全く同様に表示を行うことができる。
【００７５】
【表２】
なお、本実施形態では、各画素電極９において、光反射体９ａの延在方向を紙面に対して垂直方向に設定し、各画素電極９がＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光反射体９ａの延在方向を図示左右方向に設定しても良い。この場合には、画素電極９はＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射する構造となり、同様に、表示を行うことができる。
【００７７】
以上説明した本実施形態の透過型液晶装置によれば、以下の効果を得ることできる。
従来の光吸収型偏光子を用いた透過型液晶装置においては、光入射側に比較して視認側の偏光子の光吸収に起因する劣化が顕著であった。
これに対して、本実施形態では、視認側の偏光子を構造複屈折体である画素電極９と光吸収型の偏光子１７の２種類により構成し、さらに、光吸収型の偏光子１７を構造複屈折体である画素電極９の視認側に設ける構成とした。
【００７８】
構造複屈折体である画素電極９は、有効屈折率の差異により、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量は少なく、耐久性に優れる。また、光吸収型の偏光子１７を構造複屈折体である画素電極９よりも視認側に設ける構成としているので、構造複屈折体である画素電極９を透過した偏光のみが、光吸収型の偏光子１７に入射する。このため、光吸収型の偏光子１７に吸収される光量は少なく、光吸収型の偏光子１７が劣化する恐れは少ない。したがって、本実施形態によれば、耐久性に優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００７９】
また、視認側の偏光子を構造複屈折体である画素電極９と光吸収型の偏光子１７の２種類により構成することにより、構造複屈折体である画素電極９における消光比がそれ程大きくなくても、２種類の偏光子を合わせた消光比を大きくすることができ、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【００８０】
また、本実施形態の液晶装置においては、画素電極９は、構造複屈折体によって構成されているが、光反射体９ａを覆うように導通電極１６が設けられているので、光反射体９ａが導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体９ａにおける抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体９ａの発熱などの不都合が生じることはない。
また、このような液晶装置においては、導通電極１６となる導電膜をパターニングして光反射体９ａ上の一部に導通電極を設けた液晶装置のように、導電膜をパターニングすることにより光反射体９ａの上面を露出させることはないので、導電膜をパターニングすることによる光反射体９ａへのダメージをなくすことができる。
さらに、光反射体９ａを覆うように設けられた導通電極１６によって、光反射体９ａを構成する材料が溶け出すことを効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体９ａへのダメージから光反射体９ａを保護することができる。
【００８１】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０には、構造複屈折体である画素電極９が備えられ、画素電極９を構成する導通電極１６が、対向基板２０に設けられた共通電極２１と同じ材料であるＩＴＯ等の透明導電膜によって形成されている。このため、画素電極９を構成する材料と共通電極２１を構成する材料の一部が同じ材料となっている。その結果、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、液晶層５０に電圧を印加するための電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きを防止することができる。
【００８２】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には、光反射体９ａが設けられておらず、導通電極１６のみが存在しているので、十分な導電性が得られるとともに、ＴＦＴ素子３０と画素電極９との電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
また、導通電極１６が透明導電膜によって形成されているため、コンタクトホール８が設けられている部分に光反射性の導通電極が存在している場合と比較して、画素の開口率の低下を抑えることができる。
【００８３】
また、画素電極９上には、光反射体９ａ（構造複屈折体）の形状が反映されてなる凹凸が備えられているので、画素電極９の凹凸により液晶層５０の配向を充分に規制できる。その結果、画素電極９が配向膜としての機能を有する液晶装置とすることができる。よって、ラビング処理を省略することができ、ラビング処理に起因する不都合が発生することがない。
【００８４】
また、導通電極１６の厚みを、５０〜３００ｎｍの範囲としたので、配向膜としての機能が十分に得られるとともに、光反射体９ａを保護する効果や、各光反射体９ａにおける抵抗を低減する効果も十分に得られる。
【００８５】
また、本実施形態では、画素電極９は、構造複屈折体からなり、偏光子としての機能も、配向膜としての機能も有するものであるので、画素電極９と偏光子と配向膜とを各々別々に設ける場合と比較して、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００８６】
さらに、画素電極９を構成する光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとが同一層で形成されているので、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを同時に形成することができ、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを各々別々に設ける場合と比較して、製造工程の簡略化を図ることができる。
また、画素電極９を構成する光反射体９ａと第２遮光膜２３ａとを同一層で形成した場合には、ＴＦＴ素子３０への光入射を防止する遮光膜を対向基板２０側に設ける必要がなくなるため、液晶装置を製造する際に、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０のアライメントが容易になるという効果も得られる。
【００８７】
また、本実施形態では、画素電極９により構造複屈折体を構成し、構造複屈折体をＴＦＴ素子３０の半導体層１ａよりも液晶層５０側に配置する構成を採用しているため、構造複屈折体である画素電極９により反射された光がＴＦＴ素子３０の半導体層１ａに入射することを防止することができ、光リーク電流に起因するＴＦＴ素子３０のスイッチング特性の低下を防止することができる。
また、上述のように、本実施形態の透過型液晶装置は、同じ構造のまま反射型液晶装置としても利用することができ、好適である。
【００８８】
また、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように導通電極１６が設けられ、光反射体９ａが完全に被覆されているので、液晶装置を駆動させることによる光反射体９ａを構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体へのダメージから光反射体をより一層効果的に保護することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、導通電極１６は、光反射体９ａよりも一回り大きく形成され、光反射体９ａの上面および端面９ｃを覆うように設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７（ａ）に示すように、導通電極１６を光反射体９ａと同じ大きさとし、導通電極１６が光反射体９ａの上面を覆うように設けられたものであってもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、ＴＦＴ素子３０と画素電極９とを電気的に接続するコンタクトホール８が設けられている部分には、光反射体９ａが設けられておらず、導通電極１６のみが存在しているものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンタクトホール８が設けられている部分に、光反射体９１と導通電極１６とが存在しているものであってもよい。
図７（ｂ）は、ＴＦＴ素子と画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールと、コンタクトホールの周辺部分のみを示した部分断面図であり、図４と同じ構成要素については同じ参照符号を付している。図７（ｂ）に示すように、コンタクトホール８が設けられている部分にも、光反射体９１と導通電極１６とが存在している。
このように、コンタクトホール８が設けられている部分にも、光反射体９１と導通電極１６とが存在している場合には、光反射体９１による偏光選択可能な範囲が広がるので、実効的な開口率を上げることができる。また、このような構成とした場合においても、耐久性に優れた液晶装置となる。
【００９１】
また、本実施形態では、光入射側、視認側の偏光子２４、１７をいずれも光吸収型偏光子により構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特定の偏光のみを透過し、それ以外の偏光を反射する光反射型偏光子により構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、このような構成とした場合においても、構造複屈折体である画素電極９を透過した光のみが視認側の偏光子１７に入射するため、偏光子１７により反射される光量は少なく、光リーク電流に起因するＴＦＴ素子３０のスイッチング特性の低下の恐れは少ない。
【００９２】
[第２実施形態]
次に、本発明に係る第２実施形態の液晶装置の構造について説明する。本実施形態の液晶装置の基本構造は、第１実施形態と同様であるが、本実施形態は、共通電極を構造複屈折体により構成した点が異なっている。
図８は、本実施形態の液晶装置の断面図である。なお、図８は、第１実施形態で示した図４に相当する図であり、図４と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、説明は省略する。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。
【００９３】
本実施形態では、対向基板２０を構成する共通電極３１が、ストライプ状に配列された、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等からなる複数の光反射体３１ａと、光反射体３１ａ上に光反射体３１ａを覆うように設けられた導通電極２２ａとを具備する構造になっている。図面上は光反射体３１ａの幅及びピッチを大きく図示しているが、光反射体３１ａは、画素電極９を構成する光反射体９ａと同様に、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチで多数配列されており、例えば、光反射体３１ａの幅は５０〜９０ｎｍ、ピッチは１００〜１５０ｎｍに設定される。また、すべての光反射体３１ａは、導通電極２２ａを介して電気的に導通されており、全体として、１個の共通電極３１として機能するようになっている。
【００９４】
また、光反射体３１ａは、画素電極９を構成する光反射体９ａの延在方向と同一方向、すなわち、走査線３ａの延在方向に対して略平行方向に延在している。また、隣接する光反射体３１ａ間には導通電極２２ａの一部が充填されている。そして、各光反射体３１ａは光反射性材料からなるのに対し、導通電極２２ａはＩＴＯなどの透明導電膜からなり、光反射体９ａよりも屈折率の低い、透光性を有する材料により構成されている。
【００９５】
このように、共通電極３１を、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された多数の光反射体３１ａと、光反射体３１ａよりも屈折率の低い材料からなり、隣接する光反射体３１ａ間に一部が充填された導通電極２２ａとを備えた構成とすることにより、構造複屈折体とすることができる。そして、共通電極３１に入射した光のうち、光反射体３１ａの延在方向に対して略平行方向に振動する偏光については反射させ、光反射体３１ａの延在方向に対して略垂直方向に振動する偏光については透過させることができ、共通電極３１を偏光子として機能させることができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、共通電極３１を構成する光反射体３１ａと、画素電極９を構成する光反射体９ａとが同一方向に延在する構成としたので、共通電極３１と画素電極９が反射（透過）する偏光は同一となる。したがって、例えば、共通電極３１、画素電極９がいずれも、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように構成した場合には、第１実施形態において図６に基づいて説明したように、表示を行うことができる。
【００９７】
また、共通電極３１を構成する光反射体３１ａの延在方向を、画素電極９を構成する光反射体９ａの延在方向に対して略垂直方向としても良く、かかる構成とした場合には、共通電極３１を透過する偏光を画素電極９が反射し、共通電極３１により反射される偏光が画素電極９を透過する。したがって、例えば、共通電極３１がＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射し、画素電極９がＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するように構成した場合には、第１実施形態において図５に基づいて説明したように、表示を行うことができる。
【００９８】
画素電極９を構造複屈折体とする場合と同様に、光反射体３１ａの屈折率と導通電極２２ａの屈折率の差は大きい程、光反射体３１ａのピッチは小さい程好ましく、このような構造とすることにより、共通電極３１における消光比を大きくすることができるので、コントラストに優れた透過型液晶装置を提供することができる。したがって、本実施形態では、対向基板２０側に光吸収型や光反射型の偏光子が設けられていない。
【００９９】
第１実施形態で説明したように、構造複屈折体は、有効屈折率の差異により、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射する機能を有するため、光吸収型偏光子に比較して吸収される光量は少なく、耐久性に優れる。本実施形態によれば、光入射側と視認側の双方に構造複屈折体を設け、偏光子として機能させているので、第１実施形態の透過型液晶装置に比較して一層耐久性に優れた透過型液晶装置を提供することができる。
【０１００】
なお、本実施形態では、対向基板２０側に光吸収型や光反射型の偏光子を設けない構成としているが、共通電極３１を構成する光反射体３１ａのピッチを小さくする程、製造が困難になるため、光反射体３１ａのピッチを、液晶層５０に入射する光の波長よりも小さく、かつ、安定して形成できる範囲に設定するとともに、共通電極３１の液晶層５０側に、さらに光吸収型若しくは光反射型の偏光子を設け、光入射側にも２種類の偏光子を設ける構成としても良い。共通電極３１の液晶層５０側に光吸収型偏光子を設けた場合においても、構造複屈折体である共通電極３１を透過した光のみが光吸収型偏光子に入射するため、光吸収型偏光子に吸収される光量は極めて微少である。また、共通電極３１の液晶層５０側に光反射型偏光子を設けた場合においても、光反射型偏光子はＴＦＴ素子３０よりも光入射側に位置するため、光反射型偏光子により反射された光がＴＦＴ素子３０のスイッチング特性に影響を及ぼす恐れもない。
【０１０１】
また、本実施形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０には、構造複屈折体である画素電極９が備えられ、対向基板２０には、構造複屈折体である共通電極３１が設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、同じ材料によって構造複屈折体を形成したので、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とで、液晶層５０に電圧を印加するための電極を構成する材料が異なることに起因する電極の焼き付きが生じることはない。
【０１０２】
本発明はかかる構成に限定されるものではなく、共通電極をＩＴＯ等の透明導電性材料により構成すると共に、対向基板２０に、共通電極とは独立して、構造複屈折体を設ける構成としても良い。なお、対向基板２０に、共通電極とは独立して構造複屈折体を設ける場合には、構造複屈折体を、共通電極よりも液晶層５０側に設けても良いし、共通電極よりも光入射側に設けても良い。
また、本実施形態の透過型液晶装置についても第１実施形態と同様、同じ構造のまま、反射型透過型液晶装置として利用することができ、好適である。
【０１０３】
また、第１および第２実施形態においては、対向基板２０側から入射した光がＴＦＴ素子３０に入射することを防止する第２遮光膜２３ａと光反射体９ａとを同一層で形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２遮光膜を対向基板２０側に形成する構成としても良い。
【０１０４】
また、第１および第２実施形態においては、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin-Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置やパッシブマトリクス型液晶装置等、いかなる構造の液晶装置にも適用することができる。
【０１０５】
また、反射型液晶装置については、構造複屈折体を選択反射層として機能させる場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光入射側に構造複屈折体を設ける場合には偏光子として機能させることができ、光入射側の基板と対向する基板に別途反射層を設ければ、耐久性に優れた反射型液晶装置を提供することができる。
【０１０６】
[液晶装置の製造方法]
次に、上記第１実施形態の透過型液晶装置を取り上げて、本発明の液晶装置を製造する方法の一例について、図９〜図１４を参照して説明する。なお、図９〜図１４は、各工程におけるＴＦＴアレイ基板の一部分を、図４と同様に、図２のＡ−Ａ’断面に対応させて示す工程図である。
【０１０７】
はじめに、石英、ハードガラス等からなる基板本体１０Ａを用意し、基板本体１０Ａを好ましくはＮ2等の不活性ガス雰囲気下、約８５０〜１３００℃、より好ましくは約１０００℃の高温でアニール処理する。
【０１０８】
次に、図９（ａ）に示すように、基板本体１０Ａ表面の全面に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｂのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等を、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電子ビーム加熱蒸着法などにより堆積した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、第１遮光膜１１ａを形成する。第１遮光膜１１ａの膜厚は１５０〜２００ｎｍが好ましい。
【０１０９】
次に、第１遮光膜１１ａを形成した基板本体１０Ａ表面に、酸化シリコン、シリケートガラス等をスパッタリング法、ＣＶＤ法などにより堆積した後、表面をＣＭＰ（化学的機械研磨）法等を用いて研磨することにより、第１層間絶縁膜１２を形成する。第１層間絶縁膜１２の膜厚は約４００〜１０００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
【０１１０】
次に、図９（ｂ）に示すように、約４５０〜５５０℃、好ましくは約５００℃の比較的低温環境中で、モノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧ＣＶＤ法等により、アモルファスシリコン膜を成膜し、その後、窒素雰囲気中、約６００〜７００℃で、約１〜７２時間、好ましくは約４〜６時間、アニール処理を施すことにより、結晶粒を成長させてポリシリコン膜とする。得られたポリシリコン膜をフォトリソグラフィー法を用いてパターニングして、半導体層１ａ及び半導体層１ａから延設された第１蓄積容量電極１ｆを形成する。
【０１１１】
次に、図９（ｃ）に示すように、半導体層１ａ及び第１蓄積容量電極１ｆを約８５０〜１３００℃、好ましくは約１０００℃で約７２分熱酸化することにより、約６０ｎｍの比較的薄い厚さの熱酸化シリコン膜を形成し、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０のゲート絶縁膜２と共に容量形成用のゲート絶縁膜２を形成する。この結果、半導体層１ａ及び第１蓄積容量電極１ｆの膜厚は、約３０〜１７０ｎｍ、ゲート絶縁膜２の膜厚は、約６０ｎｍとなる。
【０１１２】
次に、図１０（ａ）に示すように、図示を省略するＮチャネルの半導体層１ａに対応する位置にレジスト膜３０１を形成し、Ｐチャネルの半導体層１ａにＰなどのＶ族元素のドーパント３０２を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、２×１０11／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、Ｐチャネルの半導体層１ａに対応する位置にレジスト膜を形成し、Ｎチャネルの半導体層１ａにＢなどのIII族元素のドーパント３０３を低濃度で（例えば、Ｂイオンを３５ｋｅＶの加速電圧、１×１０12／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、Ｐチャネル、Ｎチャネル毎に各半導体層１ａのチャネル領域１ａ’の端部を除く基板本体１０Ａの表面にレジスト膜３０５を形成し、Ｐチャネルについて、図１０（ａ）に示した工程の約１〜１０倍のドーズ量のＰなどのＶ族元素のドーパント３０６、Ｎチャネルについて図１０（ｂ）に示した工程の約１〜１０倍のドーズ量のＢなどのIII族元素のドーパント３０６をドープする。
【０１１５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、半導体層１ａを延設して形成された第１蓄積容量電極１ｆを低抵抗化するため、基板本体１０Ａの表面の走査線３ａ（ゲート電極）に対応する部分にレジスト膜３０７を形成し、これをマスクとしてその上からＰなどのＶ族元素のドーパント３０８を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、３×１０14／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１６】
次に、図１１（ａ）に示すように、第１層間絶縁膜１２に第１遮光膜１１ａに至るコンタクトホール１３を反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、減圧ＣＶＤ法等によりポリシリコン膜３を約３５０ｎｍの厚さで成膜した後、リン（Ｐ）を熱拡散し、ポリシリコン膜３を導電化する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いてポリシリコン膜３をパターニングし、図２に示したパターンの走査線３ａと容量線３ｂを形成する。
【０１１７】
次に、図１１（ｄ）に示すように、半導体層１ａにＰチャネルのＬＤＤ領域を形成するために、Ｎチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜３０９で覆い、走査線３ａ（ゲート電極）を拡散マスクとして、まずＢなどのIII族元素のドーパント３１０を低濃度で（例えば、ＢＦ2イオンを９０ｋｅＶの加速電圧、３×１０13／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープし、Ｐチャネルの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。
【０１１８】
続いて、図１１（ｅ）に示すように、半導体層１ａにＰチャネルの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、Ｎチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜３０９で覆った状態で、かつ、図示はしていないが走査線３ａよりも幅の広いマスクでレジスト層をＰチャネルに対応する走査線３ａ上に形成した状態、同じくＢなどのIII族元素のドーパント３１１を高濃度で（例えば、ＢＦ2イオンを９０ｋｅＶの加速電圧、２×１０15／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１１９】
次に、図１２（ａ）に示すように、半導体層１ａにＮチャネルのＬＤＤ領域を形成するために、Ｐチャネルの半導体層１ａに対応する位置をレジスト膜（図示せず）で覆い、走査線３ａ（ゲート電極）を拡散マスクとして、ＰなどのＶ族元素のドーパント６０を低濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、６×１０12／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープし、Ｎチャネルの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。
【０１２０】
続いて、図１２（ｂ）に示すように、半導体層１ａにＮチャネルの高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを形成するために、走査線３ａよりも幅の広いマスクでレジスト６２をＮチャネルに対応する走査線３ａ上に形成した後、同じくＰなどのＶ族元素のドーパント６１を高濃度で（例えば、Ｐイオンを７０ｋｅＶの加速電圧、４×１０15／ｃｍ2のドーズ量にて）ドープする。
【０１２１】
次に、図１２（ｃ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０における走査線３ａと共に容量線３ｂ及び走査線３ａを覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等により、シリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜４を成膜する。第２層間絶縁膜４の膜厚は約５００〜１５００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
この後、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを活性化するために約８５０℃のアニール処理を２０分程度行う。
【０１２２】
次に、図１２（ｄ）に示すように、データ線６ａに対するコンタクトホール５を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより或いはウエットエッチングにより形成する。また、走査線３ａや容量線３ｂを図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール５と同一の工程により第２層間絶縁膜４に開孔する。
【０１２３】
次に、図１３（ａ）に示すように、第２層間絶縁膜４の上に、スパッタリング法等により、遮光性のアルミニウム等の低抵抗金属や金属シリサイド等を堆積し、約１００〜７００ｎｍ、好ましくは約３５０ｎｍの膜厚の金属膜６を成膜する。更に、図１３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて金属膜６をパターニングし、データ線６ａを形成する。
【０１２４】
次に、図１３（ｃ）に示すように、データ線６ａ上を覆うように、例えば、常圧又は減圧ＣＶＤ法等を用いて、シリケートガラス、窒化シリコン、酸化シリコン等からなる第３層間絶縁膜７を成膜する。第３層間絶縁膜７の膜厚は、約５００〜１５００ｎｍが好ましく、約８００ｎｍがより好ましい。
【０１２５】
次に、図１４（ａ）に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０において、画素電極９と高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に接続するためのコンタクトホール８を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。
【０１２６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、第３層間絶縁膜７の上に、スパッタリング法等により、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等の光反射性を有する導電性材料を約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積して、導電性薄膜９０を成膜する。そして、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、導電性薄膜９０をエッチングすることにより、図１４（ｃ）に示すように、少なくとも所定の画素電極９の形状よりも小さい形状を有し、ストライプ状に配列された光反射体９ａ（構造複屈折体）と、第２遮光膜２３ａとを同時に形成する。
【０１２７】
続いて、光反射体９ａと第２遮光膜２３ａの上に、ＩＴＯ等の透明導電性材料を５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さに堆積し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてエッチングすることにより、所定の画素電極９の形状を有する導通電極１６を形成し、画素電極９を形成する。以上の工程により、図４に示すＴＦＴアレイ基板１０が製造される。
【０１２８】
なお、ストライプ構造の光反射体９ａを形成する方法としては、上述の方法以外に、開孔部のない導電性薄膜９０を形成した後、電子ビームにより開孔部９ｂを形成する方法や、２光束干渉露光法等を採用することもできる。
【０１２９】
一方、対向基板２０については、ガラス等からなる基板本体２０Ａを用意し、基板本体２０Ａ表面の全面に、スパッタリング法等によりＩＴＯ等の透明導電性材料を約５０〜２００ｎｍの厚さに堆積し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることにより、基板本体２０Ａのほぼ全面に共通電極２１を形成する。更に、共通電極２１表面の全面に、配向膜形成用の塗布液を塗布した後、ラビング処理を施すことにより、配向膜２２を形成し、対向基板２０が製造される。
【０１３０】
上述のように製造されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを、画素電極９と配向膜２２とが互いに対向するようにシール材（図示略）を介して貼り合わせ、真空吸引法などの方法により、両基板間の空間に液晶を吸引して、液晶層５０を形成する。最後に、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の外側にそれぞれ偏光子１７、２４を貼り合わせて、第１実施形態の透過型液晶装置が製造される。
【０１３１】
以上説明した液晶装置の製造方法によれば、光反射体９ａを少なくとも所定の画素電極９の形状よりも小さい形状としてから、光反射体９ａを覆うように導通電極１６となる透明導電性材料を設け、透明導電性材料をエッチングすることにより所定の形状の画素電極９を形成するので、光反射体９ａの上面と端面９ｃとが導通電極１６によって覆われることになり、導通電極１６を設けた後の光反射体９ａは完全に被覆された状態となる。
よって、液晶装置を駆動させることによる光反射体９ａを構成する材料の溶け出しをより一層効果的に防止することができるとともに、光反射体９ａを形成した後の製造工程における光反射体９ａへのダメージから光反射体９ａをより一層効果的に保護することができる。
【０１３２】
以上、第１実施形態の液晶装置の製造方法について説明したが、図７に示す画素電極が設けられた液晶装置を製造する場合には、以下に示す方法が挙げられる。
例えば、上記の第１実施形態の液晶装置の製造方法と同様にして、第３層間絶縁膜７の上に、図１４（ｂ）に示す導電性薄膜９０を成膜する工程までの工程を行う。
続いて、導電性薄膜９０上に、ＩＴＯ等の透明導電性材料を５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さに堆積する。その後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、透明導電性材料をエッチングすることにより導通電極１６を形成し、さらに、導電性薄膜９０をエッチングすることにより、ストライプ状に配列された光反射体９ａと、第２遮光膜２３ａとを同時に形成し、所定の形状を有する画素電極９とする。以上の工程により、図４に示すＴＦＴアレイ基板１０が製造される。
【０１３３】
この液晶装置の製造方法においては、導電性薄膜９０上にＩＴＯ等の透明導電性材料を堆積してから、透明導電性材料と導電性薄膜９０とを連続してエッチングすることにより、光反射体９ａと導通電極１６とを所定の形状とするので、例えば、光反射体９ａを所定の形状にエッチングしてから導通電極１６となる透明導電性材料を設け、その後、透明導電性材料を所定の形状にエッチングする方法と比較して、工程を簡略化することができ、容易に上記の液晶装置を得ることができる。
【０１３４】
また、第２実施形態の液晶装置を製造する場合には、構造複屈折体である共通電極３１を画素電極９と同様に形成すればよい。
【０１３５】
［投射型表示装置］
上記第１および第２実施形態の液晶装置のうちいずれかの液晶装置を光変調手段として備えた投射型表示装置の構成について、図１５を参照して説明する。
図１５は、第１および第２実施形態の液晶装置のうちいずれかの液晶装置を３個用意し、それぞれＲＧＢ用の液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂとして用いた投射型表示装置１１００の光学系の概略構成図である。
【０１３６】
投射型表示装置１１００の光学系には、光源装置９２０と、均一照明光学系９２３が採用されている。そして、投射型表示装置１１００は、この均一照明光学系９２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段としての色分離光学系９２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する光変調手段としての３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段としての色合成プリズム９１０と、合成された光束を投射面１００の表面に拡大投射する投射手段としての投射レンズユニット９０６を備えている。また、青色光束Ｂを対応する液晶ライトバルブ９６２Ｂに導く導光系９２７をも備えている。
【０１３７】
均一照明光学系９２３は、２つのレンズ板９２１、９２２と反射ミラー９３１を備えており、反射ミラー９３１を挟んで２つのレンズ板９２１、９２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系９２３の２つのレンズ板９２１、９２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置９２０から出射された光束は、第１のレンズ板９２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板９２２の矩形レンズによって３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂ付近で重畳される。従って、均一照明光学系９２３を用いることにより、光源装置９２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つの液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。
【０１３８】
色分離光学系９２４は、青緑反射ダイクロイックミラー９４１と、緑反射ダイクロイックミラー９４２と、反射ミラー９４３から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー９４２の側に向かう。赤色光束Ｒはこのミラー９４１を通過して、後方の反射ミラー９４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部９４４からプリズムユニット９１０の側に出射される。
【０１３９】
次に、緑反射ダイクロイックミラー９４２において、青緑反射ダイクロイックミラー９４１において反射された青色、緑色光束Ｂ、Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部９４５から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー９４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部９４６から導光系９２７の側に出射される。また、均一照明光学素子の光束Ｗの出射部から、色分離光学系９２４における各色光束の出射部９４４、９４５、９４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
【０１４０】
色分離光学系９２４の赤色、緑色光束Ｒ、Ｇの出射部９４４、９４５の出射側には、それぞれ集光レンズ９５１、９５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、これらの集光レンズ９５１、９５２に入射して平行化される。
このように平行化された赤色、緑色光束Ｒ、Ｇは、液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶ライトバルブでは、図示を省略している駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系９２７を介して対応する液晶ライトバルブ９６２Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【０１４１】
導光系９２７は、青色光束Ｂの出射部９４６の出射側に配置した集光レンズ９５４と、入射側反射ミラー９７１と、出射側反射ミラー９７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ９７３と、液晶ライトバルブ９６２Ｂの手前側に配置した集光レンズ９５３とから構成されている。集光レンズ９４６から出射された青色光束Ｂは、導光系９２７を介して液晶ライトバルブ９６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの出射部から各液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、液晶ライトバルブ９６２Ｂの照明される条件が他の色と異なってしまう。しかし、導光系９２７を介在させることにより、他の色と同じ照明条件に補正することができる。
【０１４２】
各液晶ライトバルブ９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム９１０に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム９１０によって合成された光が投射レンズユニット９０６を介して所定の位置にある投射面１００の表面に拡大投射されるようになっている。
以上のように構成された投射型表示装置１１００は、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えたものであるので、耐久性に優れたものとなる。
【０１４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板に、液晶層に電圧を印加するための電極として機能する前記構造複屈折体が備えられたものであるので、耐久性に優れた液晶装置を提供することができる。
【０１４４】
また、本発明の液晶装置においては、光反射体を覆うように導通電極が設けられているので、光反射体が導通電極に覆われていない液晶装置と比較して、微細なピッチで配列されている各光反射体における抵抗を低減することができ、電圧降下や光反射体の発熱などの不都合が生じることはない。
【０１４５】
また、本発明の液晶装置においては、一方の基板の電極表面と、他方の基板の電極表面とが、同じ材料によって形成されているので、電荷の偏りから発生する焼き付き現象などの不都合が生じることはない。
【０１４６】
また、本発明の液晶装置は、導通電極上に光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであるので、電極と配向膜としての機能を兼ね備えており、工程を簡略化することができる。
【０１４７】
また、本発明の液晶装置は、トランジスタ素子を具備するとともに、トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する導通電極によって、電極と電気的に接続されているので、接続不良などの不都合が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。
【図２】 図２は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置のＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す平面図である。
【図３】 図３は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置に備えられた画素電極のみを取り出して示す平面図である。
【図４】 図４は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の構造を示す断面図である。
【図５】 図５は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置における表示機構を説明するための図である。
【図６】 図６は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置における表示機構を説明するための図である。
【図７】 図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置において、画素電極のその他の構造を示す平面図である。
【図８】 図８は、本発明に係る第２実施形態の液晶装置の構造を示す断面図である。
【図９】 図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１０】 図１０（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１１】 図１１（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１２】 図１２（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１３】 図１３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１４】 図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る第１実施形態の液晶装置の製造方法を示す工程図である。
【図１５】 図１５は、本発明に係る第１および第２実施形態の液晶装置を備えた投射型表示装置の構成図である。
【図１６】 図１６は、構造複屈折体が、特定の偏光のみを透過し、特定の偏光のみを反射することができる理由を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板、
２０…対向基板、
１０Ａ、２０Ａ…基板本体
１ａ…半導体層、
１１ａ…第１遮光膜、
２３ａ…第２遮光膜
１２…第１層間絶縁膜、
４…第２層間絶縁膜、
７…第３層間絶縁膜
３０…ＴＦＴ素子（トランジスタ素子）
９…画素電極、
２１、３１…共通電極、
９ａ、３１ａ…光反射体（構造複屈折体）
６ａ…データ線、
３ａ…走査線、
５０…液晶層、
１７、２４…偏光子
Claims (9)
- 第１の基板と第２の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、
前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板には、前記液晶層に電圧を印加するための電極として機能する構造複屈折体が備えられ、
前記電極は、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体からなる構造複屈折体と、前記光反射体よりも屈折率が低い透光性を有する材料により前記光反射体上に前記光反射体を覆うように設けられ、前記複数の光反射体を電気的に導通する導通電極とを具備して構成され、
前記第１の基板がトランジスタ素子を具備するとともに、
前記構造複屈折体が、前記トランジスタ素子を構成する半導体層の前記液晶層側に配置され、
前記第２の基板側から前記液晶層に光が入射する構造とされ、
前記トランジスタ素子が、コンタクトホールが設けられている部分に存在する前記導通電極によって、前記電極と電気的に接続されており、
前記電極は、前記導通電極上に前記光反射体の形状が反映されてなる凹凸が備えられたものであることを特徴とする液晶装置。 - 電圧無印加時における前記液晶層のツイスト角が９０°であるとともに、
前記第２の基板が一方の表面に光吸収型若しくは光反射型の偏光子を具備し、
前記第１の基板が一方の表面に前記構造複屈折体を具備し、前記構造複屈折体を構成する各光反射体の延在方向が、前記偏光子の偏光軸に対して略平行若しくは略垂直とされたことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。 - 前記第１の基板と前記第２の基板のうち、いずれか一方の基板には前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、
前記一方の基板の電極を構成する導通電極が、他方の基板に設けられた電極と同じ材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。 - 前記第１の基板および前記第２の基板には、前記構造複屈折体と前記導通電極とからなる電極が備えられ、
前記第１の基板に設けられた前記電極と、前記第２の基板に設けられた前記電極とが、同じ材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。 - 前記導通電極の厚みが、５０〜３００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の液晶装置。
- 前記光反射体の端面が、前記導通電極に覆われていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の液晶装置。
- 光源と、前記光源からの光を変調する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶装置からなる光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
- 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成する工程と、
前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設ける工程と、
前記光反射体と前記導電層とを連続してエッチングして所定の形状とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の液晶装置の製造方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板のうち、少なくともいずれか一方の基板上に、前記液晶層に入射する光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を設けることにより構造複屈折体を形成し、前記光反射体をエッチングすることにより少なくとも所定の電極形状よりも小さい形状とする工程と、
前記光反射体上に前記光反射体を覆うように前記複数の光反射体を電気的に導通する導電層を設け、前記導電層をエッチングして所定の電極形状を有する導通電極とすることにより電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
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