JP4706226B2 - 液晶表示装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶装置や、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置、無機ＥＬ装置に代表される発光装置等の電気光学装置及び投射型表示装置に関する。

液晶装置は、例えば複数の画素電極や当該画素電極を駆動するスイッチング素子等が配列された素子基板と、当該素子基板と対向して設けられる対向基板とで液晶を挟持した構成になっている。素子基板及び対向基板は例えば石英やガラス等の透明な材料から構成される。対向基板の内側（液晶側）の面には、例えば隣接する画素電極の間の領域に光が当たらないように、いわゆるブラックマトリクス等の遮光層が設けられる。

このような液晶装置は、直視型表示装置の表示部として用いられたり、プロジェクタ等の投射型表示装置のライトバルブとして用いられたりする。特にプロジェクタのライトバルブとして用いられる場合には、直視型表示装置に用いられる場合に比べて強い光が照射される。

液晶装置に照射された光については、液晶装置を透過するものだけではなく、液晶装置の内部、例えば液晶や遮光層等により吸収されるものもある。吸収された光は当該液晶装置内部で熱となって発生する。素子基板及び対向基板を構成する石英やガラスは熱伝導性がそれほど高くないため、発生した熱が液晶装置内部にこもりやすく、液晶装置内部の温度が上昇する。液晶装置内部の温度が上昇すると、液晶の特性が劣化する等、表示不良の原因となる。プロジェクタのライトバルブには強い光が照射されるため、温度上昇が大きく、表示不良も著しくなる。これに対して、特許文献１には、素子基板及び対向基板の内側全面にそれぞれ薄膜状の透明な放熱層を形成することにより液晶装置内部で発生する熱を効率よく放熱できる、とする技術が記載されている。
特開２００３−１５６７２９号公報

上記の特許文献１においては、放熱層が薄膜であり熱が伝導する方向に対する断面積が小さいため熱が伝わりにくく、液晶装置内部で発生した熱を十分に放熱できない恐れがある。
また、放熱層は透明ではあるものの、いわば光路を覆うように形成されており、光源からの光を吸収してしまうので、発熱の原因になってしまう上、液晶装置を透過する光量が減少し表示が暗くなる原因にもなってしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる液晶表示装置及び当該液晶表示装置を搭載した投射型表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶表示装置は、複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有し、前記素子基板と前記対向基板とで液晶を挟持する液晶表示装置であって、前記対向基板の前記素子基板とは反対側から前記素子基板側に向けて所定の角度で入射する入射光のうち、互いに隣り合う第１の前記画素電極と第２の前記画素電極との間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の前記素子基板側の面に設けられ、前記遮光部が、前記所定の角度で入射する前記入射光のうち、前記第２の画素電極側から前記第１の画素電極側に当該遮光部を跨いで進行して前記第１の画素電極の有効表示領域へ向かう光の光路から外れた部分に配置されるように前記対向基板内に埋め込まれており、前記遮光部が、金属からなることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る電気光学装置は、複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有する電気光学装置であって、前記対向基板の外面から前記素子基板側に向けて所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、前記遮光部が、前記対向基板のうち前記画素電極の有効表示領域へ向かう前記入射光を遮光しない領域内に断面を有するように前記対向基板内に埋め込まれていることを特徴とする。
ここで、「対向基板の内面」は、対向基板の基板面のうち素子基板と対向する基板面を意味し、「対向基板の外面」は、この内面とは反対側の基板面を意味する。

本発明では、遮光部が対向基板のうち画素電極へ向かう入射光を遮光しない領域内に埋め込まれているので、画素電極へ向かう光が弱まること無い。また、遮光部が当該領域内に断面を有するように埋め込まれているので、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、電気光学装置内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。

また、本発明の別の観点に係る電気光学装置は、複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有する電気光学装置であって、前記対向基板の外面から所定の角度で入射する入射光のうち隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の内面に設けられ、前記遮光部が、前記対向基板内に埋め込まれた内面から外面に向けて先細りのテーパー部を有することを特徴とする。

本発明では、遮光部が対向基板内に埋め込まれたテーパー部を有している、すなわち、遮光部の側面が対向基板の基板面に対して対向基板の内部で先細りになるように傾いているので、対向基板の内部を進行する光の方向や角度に合わせてテーパー部の傾きを設計すれば、画素領域に向けた入射光を遮光しないようにすることができる。また、遮光部は、対向基板内部に向けて先端が細くなっていく形状を有しているので、その断面は熱を伝導するのに十分な断面積を有していることになり、テーパー部を介して電気光学装置内で発生した熱を効率よく伝導させることができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。

また、前記遮光部の前記テーパー部の傾斜角が、前記入射光の屈折角よりも大きいことが好ましい。「傾斜角」は、対向基板の基板面に垂直な面を基準としたときの傾斜角を意味する。テーパー部の傾斜角が入射光の屈折角よりも小さいと、テーパー部が画素電極に向かう光の少なくとも一部をいわば壁となって遮る構成になるため、画素電極に向かう光が弱くなってしまう。テーパー部の傾斜角を入射光の屈折角よりも大きくすることで、画素電極に向かう入射光が当該テーパー部に遮られないようにすることができる。これにより、表示が暗くなるのを防ぐことができる。

また、前記遮光部の断面がほぼ三角形であることが好ましい。遮光部は、例えば対向基板の表面を切削し、当該切削した溝に材料を埋め込むことで形成することができる。遮光部の断面を三角形にする場合、切削する溝の形状を三角形にすればよい。三角形の溝を切削により形成することは容易であるため、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。

また、前記遮光部の断面がエッチングによる形状であることが好ましい。これにより、例えば基板をエッチングしたときの溝をそのまま遮光部の形状として利用することができるので、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。エッチングにより、遮光部の断面の形状は例えば半円になる。

また、前記遮光部が、前記対向基板に格子状に設けられることが好ましい。例えば、素子としてＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられる場合、通常は素子基板の表面には画素電極が縦横に配列されることになるため、隣接する画素電極の間の領域は格子状になる。当該格子状の領域に対応するように遮光層を格子状に形成することで、当該配線や素子への光を遮光できると同時に、格子状に形成された当該遮光層を介して、電気光学装置の内部で発生した熱を基板全体に拡散させることができる。

また、前記遮光部が、前記対向基板にストライプ状に設けられることが好ましい。例えば、素子としてＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる場合、通常は素子基板の表面には配線がストライプ上に形成される。遮光部をこの素子及び配線の形成された領域に対応するようにストライプ状に形成することで、当該配線や素子へ光を遮光できると同時に、電気光学装置の内部で発生した熱をストライプに沿って拡散させることができる。

また、前記遮光部が、前記対向基板の一端から他端まで延在していることが好ましい。このようにすれば、電気光学装置の内部で発生した熱を、対向基板の一端から他端に亘って広く拡散させることができる。

また、少なくとも前記対向基板の前記一端又は他端には、前記遮光部に接するように放熱部材が設けられることが好ましい。これにより、電気光学装置の内部で発生し、基板の一端又は他端に拡散された熱を枠部にも伝導することができる。例えば枠部を熱伝導性の高い金属等の材料で形成することで更に効率的に熱を伝導させることができる。電気光学装置の内部で発生した熱が、遮光部、枠部を介して電気光学装置の全体に伝導することで、放熱効率を格段に向上させることができる。

また、前記放熱部材が、当該電気光学装置を保持するフレームであることが好ましい。このようにケースが放熱部材を兼ねているので、別段に放熱部材を設ける必要が無い。これにより、内部で発生した熱を効率的に放熱することができる。

また、前記遮光部が、金属からなることが好ましい。遮光部を形成する材料として金属が好ましく用いられるのは、金属が熱伝導性の高い材料であること、対向基板の溝の形状に合わせて形成可能であること、高い光反射率を有しており例えば樹脂などに比べて照射される光を吸収せずに反射する傾向が強いこと、遮光部としての機能を十分に発揮できることの理由によるものである。

また、前記遮光部が、アルミニウムからなることが好ましい。アルミニウムは、金属の中でも極めて高い光反射率を有している。アルミニウムに照射される光のほとんどが吸収されずに反射する。アルミニウムを遮光部の材料として用いることで、十分に遮光することができる上、遮光部自身が光をほとんど吸収しないので当該遮光部での発熱を抑えることもできる。

また、前記対向基板には、マイクロレンズアレイが設けられていることが好ましい。これにより、対向基板に入射する光は、マイクロレンズのレンズ部分により画素電極に向けて集光される。例えば本来遮光部のテーパー部に向かう光についても、レンズ部分により画素電極に向けて集光することができるため、光を効率的に利用することができる。

本発明の別の観点に係る投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する光変調手段と、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具備する投射型表示装置であって、前記光変調手段が、上記の電気光学装置であることを特徴とする。

本発明では、光源からの光を遮らないことで表示が暗くなるのを防ぎつつ、内部で発生する熱を効率よく放熱することで表示不良を回避できるようにした電気光学装置を搭載したので、コントラストが高い投射型表示装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶の配向が変化するしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。
なお本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴという）素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置を例にして説明する。

［第１実施形態］
（等価回路）
図１は、液晶装置の等価回路図である。透過型液晶装置の画像表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極２０が形成されている。また、その画素電極２０の側方には、当該画素電極２０への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子１５が形成されている。このＴＦＴ素子１５のソースには、データ線１０が電気的に接続されている。その各データ線１０には、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線１０に対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線１０に対してグループ毎に供給してもよい。

また、ＴＦＴ素子１５のゲートには、走査線９が電気的に接続されている。走査線９には、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給されるようになっている。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線９に対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子１５のドレインには、画素電極２０が電気的に接続されている。そして、走査線９から供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１５を一定期間だけオン状態にすると、データ線１０から供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極２０と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極２０と容量線６０との間に蓄積容量５１が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて、階調表示ができるようになっている。

（平面構造）
図２は、液晶装置の平面構造の説明図である。本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板（素子基板）４上に、矩形状の画素電極２０（破線２０ａによりその輪郭を示す）がマトリクス状に配列形成されている。また、画素電極２０の縦横の境界に沿って、データ線１０、走査線９および容量線６０が設けられている。また、斜線で示す領域（対向基板５上）には遮光部２１が格子状に設けられる。本実施形態では、各画素電極２０の形成された領域がドット領域であり、マトリクス状に配置されたドット領域ごとに表示を行うことができるようになっている。

ＴＦＴ素子１５は、ポリシリコン膜等からなる半導体層１ａを中心として形成されている。半導体層１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール５３を介して、データ線１０が電気的に接続されている。また、半導体層１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール５４を介して、画素電極２０が電気的に接続されている。一方、半導体層１ａにおける走査線９との対向部分には、チャネル領域１ａ’が形成されている。なお走査線９は、チャネル領域１ａ’との対向部分においてゲート電極として機能する。

（断面構造）
図３は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図２のＡ−Ａ’線における側面断面図である。図３に示すように、本実施形態の液晶装置１は、ＴＦＴアレイ基板４と、これに対向配置された対向基板５と、これらの間に挟持された液晶層８とを主体として構成されている。ＴＦＴアレイ基板４は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側にはＴＦＴ素子１５や画素電極２０、配向膜２２ａなどが設けられている。一方の対向基板５は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側には共通電極５７や配向膜２２ｂなどが設けられている。

ＴＦＴアレイ基板４の表面には第１層間絶縁膜５９が形成されている。そして、第１層間絶縁膜５９の表面には多結晶シリコン等からなる半導体層１ａが形成され、この半導体層１ａを中心としてＴＦＴ素子１５が形成されている。半導体層１ａにおける走査線９との対向部分にはチャネル領域１ａ’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。なお、このＴＦＴ素子１５はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しているため、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。すなわち、ソース領域には低濃度ソース領域１ｂと高濃度ソース領域１ｄとが形成され、ドレイン領域には低濃度ドレイン領域１ｃと高濃度ドレイン領域１ｅとが形成されている。

半導体層１ａの表面には、ゲート絶縁膜２が形成されている。そして、ゲート絶縁膜２の表面に走査線９が形成されて、その一部がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜２および走査線９の表面には、第２層間絶縁膜６１が形成されている。そして、第２層間絶縁膜６１の表面にデータ線１０が形成され、第２層間絶縁膜６１に形成されたコンタクトホール５３を介して、高濃度ソース領域１ｄと電気的に接続されている。さらに、第２層間絶縁膜６１およびデータ線１０の表面には、第３層間絶縁膜６２が形成されている。そして、第３層間絶縁膜６２の表面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという）等の透明導電性材料からなる画素電極２０が形成されている。この画素電極２０は、第２層間絶縁膜６１および第３層間絶縁膜６２に形成されたコンタクトホール５４を介して、高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されている。さらに、画素電極２０の内側には、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜２２ａが形成されている。配向膜２２ａの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。なお、走査線はゲート電極を含むものとして説明したが、走査線をゲート電極とは別層に形成して、コンタクトホールを介して接続する構成でもよい。

なお、本実施形態では、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜２を延設して誘電体膜が形成され、その表面に容量線６０が配置されて第２蓄積容量電極が形成されている。これらにより、上述した蓄積容量５１が構成されている。

対向基板５の表面には、ほぼ全面にわたってＩＴＯ等の透明導電性材料からなる共通電極５７が形成されている。さらに、共通電極５７の表面には、必要に応じて後述する撥水層（不図示）を介して、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜２２ｂが形成されている。配向膜２２ｂの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。

配向膜２２ａ，２２ｂを形成するには、まずポリイミドをスピンコートにより塗布し、約８０℃で１０分間程度乾燥させて溶剤を揮発させた後に、約１８０℃で１時間程度焼成して、ポリイミド膜を形成する。さらに、そのポリイミド膜をラビング密度４５０程度でラビング処理すれば、配向膜２２ａ、２２ｂが形成される。一例を挙げれば、配向膜２２ａ，２２ｂの厚さは、約２５ｎｍに形成されている。なお、配向膜２２ａ，２２ｂの厚さは５〜５０ｎｍとすることが好ましく、１５〜３０ｎｍとすることがより好ましい。

そして、ＴＦＴアレイ基板４および対向基板５を周縁部で接着するシール剤の内側には、ネマチック液晶からなる液晶層８が封止されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を示すものであり、非選択電圧印加時には電極に対して水平に配向し、選択電圧印加時には電極に対して垂直に配向するようになっている。なお、ＴＦＴアレイ基板４の配向膜２２ａによる配向規制方向と、対向基板５の配向膜２２ｂによる配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態で配置されている。これにより、本実施形態の液晶装置１は、ツイステッドネマチックモードで動作するようになっている。なお、液晶モードとしては、ツイステッドネマチックモードの他に負の誘電率異方性を持つ液晶モード、すなわち垂直配向モードでもよい。

図４は、本実施形態に係る液晶装置の説明図である。なお、図４は、図３に示す断面構造の概略図であり、理解を容易にするため適宜記載を省略している。
ＴＦＴ素子１５の形成領域に対応するＴＦＴアレイ基板４の表面に、遮光部２１が形成されている。遮光部２１は、アルミニウム単体や、アルミニウムに他の金属膜を積層したもので構成される。

図４（ａ）に示すように、遮光部２１は、膜状に形成されるのではなく、断面が例えば三角形に形成される。具体的には、対向基板５の内面に幅Ｌ（Ｌ＝約４μｍ）、対向基板５の内部に深さｈ（ｈ＝約１０μｍ）となるように、また、対向基板５の内部で徐々に先細りとなるように対向基板５に埋め込まれて形成される。このように遮光部２１が断面を有していることで、液晶装置１の内部で発生した熱が遮光部２１の延在方向へ伝わりやすくなっている。遮光部２１のように幅Ｌが約４μｍ、深さ（高さ）が約１０μｍの断面であれば、熱が伝導する方向に対する断面積が十分に大きいといえる。

この先細り部分（以下、「テーパー部」という。）２１ａは、基板に垂直な方向（法線方向）に対して角度θ_３をなすように傾いている。なお、光源からの光は、対向基板５に対して一定の方向から入射角θ_１で対向基板５に入射し、屈折角θ_２で屈折して対向基板５内を直進するようになっている。対向基板５を形成する材料（例えばガラス）の屈折率をｎ_２とすると、ｓｉｎ（θ_１）＝ｎ_２ｓｉｎ（θ_２）となる。

図４（ｂ）に示すように、対向基板５に入射した入射光α_１及び入射光β_１は、遮光部２１に遮られること無く画素電極２０に到達する。入射光α_１よりも図中左側から入射する光α_２や、入射光β_１よりも図中右側から入射する光β_２は、遮光部２１により遮られることになる。このような光は、遮光部２１が存在しない場合には画素電極２０に到達するのではなく、隣接する画素電極２０の間の領域２５に到達する光である。遮光部２１は、このような画素電極２０以外に到達する光を遮光することができるように、かつ、画素電極２０に到達する光を遮光しないように、図４（ｂ）に示す入射光αを表す線と、入射光βを表す線と、対向基板５の表面を示す線とで囲まれた領域Σ内に収まるように形成されている。対向基板５の表面から領域Σの頂点Ｐまでの深さＨは、

で表すことができる。ここでθ_２は上述した入射光の屈折角の値、Ｌは上述した遮光部２１の幅の値を示すものである。θ_２については、例えば１６°程度にすることが好ましい。

図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示す領域Σからはみ出るように遮光部２１を形成した場合、例えば遮光部２１の幅Ｌの値を変えずに高さｈの値を[式１]の値よりも大きくした場合には、本来画素電極２０に到達することができる入射光α_３であっても、遮光部２１に遮光されてしまう。なお、ここでは比較のため、図４（ｃ）中に、図４（ｂ）で示した遮光部２１を一点鎖線で示してある。光α_３は一点鎖線で示した遮光部のちょうどふもとの部分を通過して画素電極２０に到達することができるが、実線で示した遮光部２１のテーパー部２１ａに遮られ画素電極２０に到達することができない。

図５は、液晶装置１の端部の構成を示す図である。
遮光部２１は、液晶装置１の端部ではフレーム３の面３ａと接触している。このフレーム３は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなり、液晶装置１を保持するものである。例えば液晶装置１の内部で発生した熱は、遮光部２１を介して液晶装置１の端部に伝わり、端部では遮光部２１からフレーム３に伝わり、フレーム３を介して放熱されるようになっている。

次に、本発明の液晶装置１の製造工程について説明する。
図６は、液晶装置１の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断によって個々の液晶装置１に分離する方法を例に挙げて説明する。

ＳＴ１からＳＴ６までの工程により、対向側マザー基板５Ｍが形成され、ＳＴ１１からＳＴ１３まで工程によって配線や例えばアクティブマトリクス型の液晶装置であればスイッチング素子等が設けられたＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍが形成される。なお、ＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍは、ＴＦＴアレイ基板４となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板であり、対向側マザー基板５Ｍは、対向基板５となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板である。

まず、対向側マザー基板５Ｍの形成工程（ＳＴ１〜ＳＴ６）について説明する。
対向側マザー基板５Ｍに遮光部２１を形成する（ＳＴ１）。図７に示すように、対向側マザー基板５Ｍの表面にレジストＲを塗布する。次に、図８に示すように、ダイシングによりレジストＲが塗布された対向側マザー基板５Ｍの表面をレジストＲごと切削する。このとき、切削部分３５の幅Ｌや深さｈが上述した領域Σ内に収まるようにする。次に、図９に示すように、切削部分３５にアルミニウム（図９中の斜線で示す部分）を蒸着させる。そして、図１０に示すように、レジストＲ部分及び上部のアルミニウムを除去すると、遮光部２１が形成される。

次に、遮光部２１が形成された面に平坦化層、共通電極５７を順に形成し（ＳＴ２）、当該共通電極５７を覆うように配向膜２２ｂを形成し（ＳＴ３）、この配向膜２２ｂに対してラビング処理を実行する（ＳＴ４）。配向膜２２ｂは、例えばポリイミドを塗布又は印刷することによって形成することができる。

各表示領域の周縁部には、当該表示領域を囲むようにエポキシ樹脂等からなるシール材６を矩形枠状に形成する（ＳＴ５）。このシール材６は、ディスペンサ等を用いて設計された位置に正確に形成する。シール材６は表示領域の角部を開始点として一筆書きで閉環状に形成される。シール材６が形成されるＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍ上の領域には、光反射率が高い例えば金属などの材料からなる反射膜４０（図１０参照）を予め形成しておく。

そして、シール材で囲まれた表示領域に液晶を塗布する（ＳＴ６）。例えば液晶滴下装置内に対向側マザー基板を配置させ、液滴吐出ヘッドから液晶を液滴状にして吐出し、これを基板表面に連続的に多数配置することによって所定の広さを持った液膜を形成する。

次に、ＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍの形成工程（ＳＴ１１〜ＳＴ１３）について簡単に説明する。
対向側マザー基板５Ｍの場合と同様に、石英等の透光性材料からなる大判の基材の各表示領域に走査線９、データ線１０等を形成し、画素電極２０及びＴＦＴ素子１５を形成する（ＳＴ１１）。これら走査線９やデータ線１０については、例えば基材の表面全体にアルミニウム等の金属をスパッタし、これをエッチングすることによって、各表示領域に対して一括的に形成することができる。次に、各表示領域内にポリイミド等からなる配向膜を形成し（ＳＴ１２）、この配向膜に対してラビング処理を実行する（ＳＴ１３）。

次に、上記の各工程で形成した対向側マザー基板５ＭとＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍとを貼り合わせる（ＳＴ２１）。両基板を近接させ、ＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍが対向側マザー基板５Ｍ上のシール材６に接着させるようにする。対向側マザー基板５ＭとＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍとを貼り合わせた後には、図１１に示すように、シール材６に紫外線（ＵＶ）を照射して硬化させる。

対向側マザー基板５Ｍの外側から紫外線を照射すると、当該紫外線は対向側マザー基板５Ｍを透過してシール材６に照射される。シール材６を透過する紫外線については、予めＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍのシール材６形成部分に形成しておいた反射膜４０で反射され、シール材６に照射される。反射膜４０で反射された紫外線のうち、再びシール材６を透過した紫外線は、遮光部２１の面２１ｂで再度反射されてシール材６に照射される。このように紫外線を効率よく照射してシール材６を硬化する。

その後、ＴＦＴアレイ基板４及び対向基板５にスクライブ線を形成し、当該スクライブ線に沿って液晶パネルを切断し（ＳＴ２２）、各液晶パネルの洗浄を行い（ＳＴ２３）、各液晶パネルに例えばＡＣＦを介してフレキシブル基板を実装して、液晶装置１が完成する。

本実施形態によれば、遮光部２１が対向基板５のうち画素電極２０へ向かう入射光を遮光しない領域Σ内に埋め込まれているので、画素電極２０へ向かう光が弱まることは無い。また、遮光部２１が当該領域Σ内に断面を有するように埋め込まれているので、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、例えば液晶装置１の内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。これにより、表示特性の低下を防ぎつつ、液晶装置１の内部で発生する熱を効率よく放熱することができる。

尚、本実施形態において、対向側マザー基板５Ｍは、ＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍとの貼り合せの前にブレイクして、分離された対向基板５をＴＦＴアレイ側マザー基板４Ｍ上に貼り合せてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図１２は、本実施形態に係る液晶装置１０１の構成を示す断面図である。第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、遮光部の構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。

図１２に示すように、遮光部２２１は、対向基板５のＸ方向及びＹ方向に格子状になるように形成され、その断面が半円になるように形成される。対向基板５の内面に幅Ｌ（Ｌ＝約４μｍ）、対向基板５の内部に深さｈ（ｈ＝約１０μｍ）となるように埋め込まれて形成される点、領域Σ内に収容されるように形成されている点は、第１実施形態と同様である。

次に、このように構成される液晶装置１０１の製造方法について説明する。遮光部２２１を形成する工程を除いては第１実施形態と同様であるため、ここでは遮光部２２１の製造工程について説明する。

対向側マザー基板５Ｍに遮光部２２１を形成するには、まず、図１３に示すように、対向側マザー基板５Ｍの表面に遮光部２２１を形成する領域Ｓを除いてレジストＲを塗布する。次に、図１４に示すように、領域Ｓに例えばウエットエッチングを施して半円形の溝２３５を形成する。エッチングは、例えば石英などを溶解することができ、レジストＲを溶解しないようなフッ酸(HF)等を用いて行う。このとき、溝２３５の幅Ｌや深さｈが上述した領域Σ内に収まるようにする。次に、図１５に示すように、溝２３５にアルミニウム２３６を蒸着させる。そして、図１６に示すように、レジストＲを除去すると、対向側マザー基板５Ｍに埋め込まれた状態で遮光部２２１が完成する。

このように、本実施形態によれば、対向側マザー基板５Ｍをエッチングしたときの溝２３５をそのまま遮光部２２１の形状として利用することができるので、製造工程が簡略化され生産性が向上するという利点がある。エッチングにより、遮光部２２１の断面の形状は例えば半円になる。

（投射型表示装置）
次に、各実施形態の液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置の実施形態を説明する。

図１７は、投射型表示装置の一例としてのプロジェクタ１０２の内部の構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ１０２は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式の間欠表示型カラー液晶プロジェクタであり、光源１０７と、フライアイレンズ１０８、１０９と、ダイクロイックミラー１１０、１１１と、反射ミラー１１２、１１３、１１４と、液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７と、クロスダイクロイックプリズム１１８と、投射レンズ１１９とを有している。なお、プロジェクタ１０２は、単板式であっても良い。

光源１０７は、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等のランプ１０７ａと、当該ランプ１０７ａからの光を反射するリフレクタ１０７ｂとを有する。フライアイレンズ１０８、１０９は、光源１０７からの光の照度分布を均一化するものである。光源１０７側のフライアイレンズ１０８は、複数の２次光源像を形成する。スクリーン１０３側のフライアイレンズ１０９は、フライアイレンズ１０８で形成された２次光源像を重畳する。

ダイクロイックミラー１１０は、光源１０７から射出される白色光のうち、赤色光ＬＲを透過させると共に、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを反射する。ダイクロイックミラー１１１は、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７は、それぞれ照射された赤色光、緑色光、青色光を所定の画像信号に基づいて変調する。クロスダイクロイックプリズム１１８は、４つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、赤色光を反射する誘電体多層膜１１８ａと青色光を反射する誘電体多層膜１１８ｂとが十字状に形成されている。各誘電体多層膜１１８ａ、１１８ｂによって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光（映像光）が形成されるようになっている。投射レンズ１１９は、映像光をスクリーン１０３に向けて投射する。液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７については、ここでは上述の液晶装置１、１０１を用いている。液晶ライトバルブ１１５、１１６、１１７として用いられる場合、当該液晶装置１、１０１のサイズは、４．６平方センチメートル（約０．７平方インチ）程度である。

光源１０７からの光は、平行光（直線偏光）に変換され、液晶装置１により変調され、変調された各色光は投射レンズ１１９によりスクリーン１０３上に投射される。

プロジェクタ１０２を駆動中に、液晶装置１、１０１内で熱が発生して例えば内部の各層にクラックが形成されたりすると、スクリーンＳ上に大きく現れ表示不良となる。上記の液晶装置１、１０１は、表示が暗くなるのを防ぎつつ、液晶装置１の内部で発生する熱を効率よく放熱することができるので、液晶装置１内の温度上昇を抑えることができ、熱による表示不良を抑えることができる。したがって、コントラストの高いプロジェクタ１０２を得ることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば図１８に示すように、対向基板５にマイクロレンズを設けた構成としてもよい。具体的には、封止基板５ｃと対向基板５ｄとでマイクロレンズ５ｅを挟持する構成とすることができる。

この場合、対向基板５に入射する光は、マイクロレンズ５ｅのレンズ部分５ｆにより画素電極２０に向けて集光される。例えば本来遮光部２１のテーパー部２１ａに向かう光についても、レンズ部分５ｆにより画素電極２０に向けて集光することができるため、光を効率的に利用することができる。

本実施形態では、遮光部２１を設けることで表示特性の低下を防ぎつつ、液晶装置１の内部で発生する熱を効率よく放熱することができる上に、マイクロレンズ５ｅを設けることで、光を効率的に利用し、表示特性を更に高めることができる。このように、遮光部２１にマイクロレンズ５ｅを組み合わせて設けることで、本発明の意義が一層大きなものとなる。

また、図１９に示すように、遮光部２１をストライプ状に形成しても良い。ストライプ状の遮光部２１であっても遮光を十分に果たすことができる上、液晶装置１、１０１の内部で発生した熱を当該ストライプに沿って拡散させることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の等価回路図である。 本実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 本実施形態に係る液晶装置の断面構造の説明図である。 本実施形態に係る液晶装置の一部を示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置の一部を示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その１）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その２）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その３）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その４）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その５）である。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その１）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その２）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その３）である。 本実施形態に係る液晶装置を製造する様子を示す図（その４）である。 本実施形態に係る投射型表示装置の構成を示す図である。 本発明の変形例を示す図（その１）である。 本発明の変形例を示す図（その２）である。

符号の説明

１、１０１…液晶装置 ４…ＴＦＴアレイ基板 ５…対向基板 １５…ＴＦＴ素子 ２０…画素電極 ２１…遮光部 ２１ａ…テーパー部

Claims (12)

1. 複数の画素電極及び前記画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板とを有し、前記素子基板と前記対向基板とで液晶を挟持する液晶表示装置であって、
   前記対向基板の前記素子基板とは反対側から前記素子基板側に向けて所定の角度で入射する入射光のうち、互いに隣り合う第１の前記画素電極と第２の前記画素電極との間の領域へ向かう光を遮光する遮光部が、前記対向基板の前記素子基板側の面に設けられ、
   前記遮光部が、前記所定の角度で入射する前記入射光のうち、前記第２の画素電極側から前記第１の画素電極側に当該遮光部を跨いで進行して前記第１の画素電極の有効表示領域へ向かう光の光路から外れた部分に配置されるように前記対向基板内に埋め込まれており、
   前記遮光部が、金属からなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記遮光部が、前記対向基板の前記素子基板側から前記素子基板とは反対側に向けて先細りのテーパー部を有し、
   前記テーパー部の傾斜角が、前記入射光の屈折角よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記遮光部の断面がほぼ三角形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記遮光部の断面がエッチングによる形状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記遮光部が、前記対向基板に格子状に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記遮光部が、前記対向基板にストライプ状に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記遮光部が、前記対向基板の一端から他端まで延在していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 少なくとも前記対向基板の前記一端又は他端には、前記遮光部に接するように放熱部材が設けられることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記放熱部材が、当該電気光学装置を保持するフレームであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記遮光部が、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか一項に記載の液晶表示装置。
11. 前記対向基板には、マイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 光源と、
    前記光源からの光を変調する光変調手段と、
    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
    を具備する投射型表示装置であって、
    前記光変調手段が、請求項１乃至請求項１１のうちいずれか一項に記載の液晶表示装置であることを特徴とする投射型表示装置。

Images