JP4862460B2 - Reflective liquid crystal display element, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device - Google Patents
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本発明は液晶表示素子及びその製造方法並びに液晶表示装置に関する。詳しくは、相対向する一対の基板間に液晶物質を保持した構造を有する反射型液晶表示素子及びその製造方法並びにそうした反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置に係るものである。 The present invention relates to a liquid crystal display element, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal display device. Specifically, the present invention relates to a reflective liquid crystal display element having a structure in which a liquid crystal substance is held between a pair of opposing substrates, a manufacturing method thereof, and a liquid crystal display device using such a reflective liquid crystal display element.
従来、プロジェクションディスプレイ(プロジェクタ)等の各種表示装置、並びに各種携帯型電子機器及び各種情報処理端末等の表示部には、液晶パネルや液晶セル等と呼ばれる液晶表示素子が利用されている。この液晶表示素子には、大別して透過型と反射型とがあり、透過型液晶表示素子は背面に配置されたバックライトからの光を変調し透過光として出射し、反射型液晶表示素子は入射した光を変調し反射光として出射するものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, liquid crystal display elements called liquid crystal panels and liquid crystal cells have been used in various display devices such as projection displays (projectors), and display units such as various portable electronic devices and various information processing terminals. This liquid crystal display element is roughly classified into a transmissive type and a reflective type. The transmissive liquid crystal display element modulates light from a backlight disposed on the back surface and emits it as transmitted light, while the reflective liquid crystal display element is incident. The modulated light is modulated and emitted as reflected light.
ここで、液晶表示素子による画像表示は、所定の間隙を介して対面配置された一対の基板間に電圧を印加し、基板の間隙に保持された液晶物質の複屈折特性に基づいて光透過率を制御することによって行っており、対面配置された基板の間隔が画面内で均一でない場合には対向する電極間にかかる電界強度が画面内で相違し、画質上大きな問題となってしまう。 Here, in the image display by the liquid crystal display element, a voltage is applied between a pair of substrates arranged facing each other through a predetermined gap, and the light transmittance is based on the birefringence characteristics of the liquid crystal substance held in the gap between the substrates. If the distance between the substrates arranged facing each other is not uniform in the screen, the electric field strength applied between the electrodes facing each other is different in the screen, which causes a serious problem in image quality.
そこで、透過型液晶表示素子に関しては、相対的に良好な位置精度、寸法精度及び形状精度が実現できるフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、基板の間隔が高精度かつ均一に調整された表示品質の良好な液晶表示素子を低コストで生産性良く製造できる様に、図4で示す様に、TFT基板(駆動回路基板)401の平坦化膜402表面でかつブラックマトリクス403の位置に、平坦化膜と同じ有機材料から成り、TFT基板と対向基板(透明基板)404の間の所定間隔(以下、液晶ギャップと言う)を形成する突起部405が形成された液晶表示素子が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
Therefore, with regard to transmissive liquid crystal display elements, display quality in which the distance between the substrates is adjusted with high accuracy and uniformity using photolithography technology and etching technology that can achieve relatively good positional accuracy, dimensional accuracy, and shape accuracy. As shown in FIG. 4, the surface of the
ところで、近年、プロジェクタの高精細化、小型化及び高輝度化が進むにつれて、高精細化及び小型化が可能であり且つ高い光利用効率が期待できる表示デバイスとして反射型液晶表示素子が注目され、実際に実用化されている(例えば、特許文献2参照。)。 By the way, in recent years, as the resolution of projectors has been increased in size, size, and brightness, a reflection type liquid crystal display element has attracted attention as a display device that can be increased in size and size and can be expected to have high light utilization efficiency. Actually put into practical use (for example, see Patent Document 2).
例えば、図5に示すアクティブ型の反射型液晶表示素子200は、ITO(Indium−Tin Oxide)等の透明な導電材料からなる透明電極201が設けられたガラス基板202と、アルミニウムを主成分とする金属材料からなる反射画素電極203が設けられた駆動回路基板204とが互いに対向配置され且つその端縁部がシール材205によって封止されると共に、内部に液晶206aを封入することで液晶層206が形成された構造を有している。なお、駆動回路基板の裏面全面に駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜208が形成されている。また、ガラス基板202及び駆動回路基板204の対向面には、それぞれ液晶206aを所定の方向に配向させるための配向膜207が設けられている。駆動回路基板204は、例えばC−MOS(Complementary−Metal Oxide Semiconductor)型の半導体スイッチング駆動回路をシリコン基板上に形成したものであり、この上に形成される反射画素電極は、ガラス基板202側から入射した光を反射する機能及び液晶層206に対して電圧を印加する機能を有している。
For example, an active reflective liquid
この反射型液晶表示素子200では、互いに対向するガラス基板202の透明電極201と駆動回路基板204の反射画素電極203との間に電圧を印加することで、液晶層に対して電圧が印加される。このとき、液晶層206では、電極間の電位差に応じて光学的な特性が変化し、通過する光を変調させる。これにより、反射型液晶表示素子200では光変調による階調表示が可能となる。
In the reflective liquid
ここで、透過型液晶表示素子では、画素毎の駆動に用いるトランジスタやキャパシタ等の素子及びこれらの配線が光を透過しない遮光体となってしまうのに対して、反射型液晶表示素子では、反射画素電極の下層にトランジスタやキャパシタ等の素子及びこれらの配線を配置することができる。即ち、反射型液晶表示素子の利点の1つとして、透過型液晶表示素子ではその構造上の宿命であった画素毎の区切りを小さくできることが挙げられる。 Here, in the transmissive liquid crystal display element, elements such as transistors and capacitors used for driving each pixel and their wirings become a light-shielding body that does not transmit light, whereas in the reflective liquid crystal display element, the reflective liquid crystal display element Elements such as transistors and capacitors and their wirings can be arranged below the pixel electrode. That is, one of the advantages of the reflective liquid crystal display element is that the separation of each pixel, which is the fate of the structure of the transmissive liquid crystal display element, can be reduced.
しかし、反射型液晶表示素子に関しては、上記した透過型液晶表示素子では有効であった液晶ギャップの制御方法が採用できない。
即ち、透過型液晶表示素子の場合には、ブラックマトリクスの位置に突起部を配置していたのであるが、反射型液晶表示素子の場合には、ブラックマトリクスが無いために突起部が有効表示部にはみ出してしまい、画質上の欠陥として認識され得るために、上記した液晶ギャップの制御方法が採用できないのである。
However, with regard to the reflective liquid crystal display element, the liquid crystal gap control method that is effective in the above-described transmissive liquid crystal display element cannot be employed.
That is, in the case of the transmissive liquid crystal display element, the protrusions are arranged at the position of the black matrix. However, in the case of the reflective liquid crystal display element, the protrusions are effective display parts because there is no black matrix. The liquid crystal gap control method described above cannot be employed because it protrudes and can be recognized as a defect in image quality.
そのため従来は、例えば、封入する液晶量を調整するといった方法で液晶ギャップの制御を行っていた。 Therefore, conventionally, for example, the liquid crystal gap is controlled by adjusting the amount of liquid crystal to be sealed.
しかしながら、駆動回路基板自身が持っている応力の影響により、プロセス条件での液晶ギャップ制御には限界があり、液晶ギャップを充分に制御することが困難であった。
即ち、液晶ギャップを充分に制御するためには、駆動回路基板の形状の制御が重要であるものの、駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡に起因して駆動回路基板の形状を充分に制御できず、結果として液晶ギャップを充分に制御することが困難となるのである。
However, due to the stress of the drive circuit board itself, there is a limit to the liquid crystal gap control under process conditions, and it has been difficult to sufficiently control the liquid crystal gap.
That is, in order to sufficiently control the liquid crystal gap, it is important to control the shape of the drive circuit board, but the shape of the drive circuit board is sufficient due to the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board. As a result, it becomes difficult to sufficiently control the liquid crystal gap.
なお、ガラス基板と駆動回路基板とをシール材によって貼り合わせ、液晶を封止することによって得られた反射型液晶表示素子の状態で液晶ギャップの制御が行われていれば充分であり、駆動回路基板単体の状態では必ずしも平坦性が求められるものではない。
即ち、例えば、ガラス基板及び駆動回路基板の両者を意図的に凹形状(反射型液晶表示素子の外部に対して凹形状)とし、両者の間隙に液晶を封止することで反射型液晶表示素子の状態ではガラス基板及び駆動回路基板の平坦性を確保するといった方法も考えられることから駆動回路基板単体の状態で必ずしも平坦性が求められるものでは無く、液晶ギャップを充分に制御できる様な駆動回路基板の形状が望まれるのである。
Note that it is sufficient that the liquid crystal gap is controlled in the state of the reflective liquid crystal display element obtained by bonding the glass substrate and the drive circuit substrate with a sealant and sealing the liquid crystal. Flatness is not necessarily required in the state of a single substrate.
That is, for example, both the glass substrate and the drive circuit substrate are intentionally formed into a concave shape (concave shape with respect to the outside of the reflective liquid crystal display device), and the liquid crystal is sealed in the gap between the two, thereby reflecting the liquid crystal display device. In this state, a method of ensuring the flatness of the glass substrate and the drive circuit board is also conceivable. Therefore, the flatness is not necessarily required in the state of the drive circuit board alone, and the drive circuit can sufficiently control the liquid crystal gap. The shape of the substrate is desired.
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、液晶ギャップ寸法を高精度に調整することができる液晶表示素子及びその製造方法並びにそうした液晶表示素子を用いた液晶表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a liquid crystal display element capable of adjusting a liquid crystal gap dimension with high accuracy, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device using such a liquid crystal display element. It is for the purpose.
上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子は、透明基板と、該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備える液晶表示素子において、前記駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜が設けられている。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a transparent substrate, a drive circuit substrate disposed facing the transparent substrate via a predetermined gap, the transparent substrate, and the drive circuit substrate. In a liquid crystal display element including a liquid crystal held in a gap, a predetermined film is provided in a predetermined region on the back surface of the drive circuit board.
ここで、駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜が設けられたことによって、駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和することができ、駆動回路基板の形状を高精度に制御することが可能となる。なお、「所定領域」とは、駆動回路基板を所望の形状にする場合に駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために所定の膜を形成すべき領域のことを意味し、「所定の膜」とは、例えば、画素を形成するにあたって駆動回路基板の表側に成膜される膜のうち、副次的に駆動回路基板の裏側にも成膜される膜を意味する。
以下、駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜が設けられたことによって、駆動回路基板の形状を高精度に制御することが可能となる点について詳細に説明を行う。なお、以下では「所定の膜」として駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜を例に挙げて説明を行なうが、所定の膜はこうした膜に限定されるものではなく、駆動回路基板の裏面の所定領域に意図的に成膜した膜であっても良い。
Here, by providing a predetermined film in a predetermined region on the back surface of the drive circuit board, stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board can be alleviated, and the shape of the drive circuit board is highly accurate. It becomes possible to control to. The “predetermined region” means a region where a predetermined film is to be formed in order to alleviate the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board when the drive circuit board is formed in a desired shape. The “predetermined film” means, for example, a film that is formed on the front side of the drive circuit board in forming a pixel, and is formed on the back side of the drive circuit board. .
Hereinafter, the point that the shape of the driving circuit board can be controlled with high accuracy by providing the predetermined film in the predetermined area on the back surface of the driving circuit board will be described in detail. In the following description, the “predetermined film” will be described by taking as an example a film formed as a secondary film when forming each pixel on the surface of the drive circuit board. However, the predetermined film is limited to such a film. The film may be a film intentionally formed in a predetermined region on the back surface of the drive circuit board.
先ず、駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡が生じる一因として、駆動回路基板の表側に各画素を形成する際に駆動回路基板の裏側に副次的に成膜される所定の膜が考えられる。
即ち、駆動回路基板の表側の各画素を形成するために成膜される膜(例えば、ゲート酸化膜を形成すべく成膜されるSiO2膜(図6中符合301aで示す膜)、ゲート電極を形成すべく成膜されるリンドープアモルファスシリコン膜(図6中符合302aで示す膜)、ゲート電極周辺部を形成すべく成膜されるテトラエトキシオキシサイレン膜(図6中符合303aで示す膜)など)は、駆動回路基板の表側の一部領域のみにしか成膜されていない(駆動回路基板の表側の一部領域のみに成膜する場合、駆動回路基板の表側の全部領域に成膜を行った後に不要な領域を除去する場合の両者を含む)のに対して、駆動回路基板の裏側に副次的に成膜される膜(例えば、ゲート酸化膜を形成すべく駆動回路基板の表側にSiO2膜を成膜する際に副次的に駆動回路基板の裏側に成膜されるSiO2膜(図6中符合301bで示す膜)、ゲート電極を形成すべく駆動回路基板の表側にリンドープアモルファスシリコン膜を成膜する際に副次的に駆動回路基板の裏側に成膜されるリンドープアモルファスシリコン膜(図6中符合302bで示す膜)、ゲート電極周辺部を形成すべく駆動回路基板の表側にテトラエトキシオキシサイレン膜を成膜する際に副次的に駆動回路基板の裏側に成膜されるテトラエトキシオキシサイレン膜(図6中符合303bで示す膜)など)は、駆動回路基板の裏側の全部領域に成膜されており、こうした成膜領域の相違が駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡が生じる一因と考えられる。
従って、駆動回路基板の裏面の所定領域に、駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された所定の膜が設けられたことによって、換言すると、駆動回路基板の裏面全面に成膜された所定の膜を所定領域のみが残存する様に除去することによって、駆動回路基板の表側と裏側の成膜領域の相違による応力の不均衡を緩和することができるのである。
First, as one cause of the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board, a predetermined film is formed on the back side of the drive circuit board when forming each pixel on the front side of the drive circuit board. A membrane is conceivable.
That is, a film formed to form each pixel on the front side of the drive circuit substrate (for example, a SiO 2 film (film indicated by
Therefore, a predetermined film formed as a secondary film when each pixel on the front surface of the drive circuit board is formed in a predetermined area on the back surface of the drive circuit board, in other words, By removing the predetermined film formed on the entire back surface so that only a predetermined region remains, the stress imbalance due to the difference between the film formation regions on the front side and the back side of the drive circuit board can be alleviated. .
なお、駆動回路基板の裏面全面に成膜された所定の膜の全てを除去する場合には、駆動回路基板の形状の自由度が制約されることになると考えられる。
即ち、駆動回路基板の裏側は意図的に成膜したものではなく、副次的に成膜されたものであるためにその全てを除去した方が良いとも考えられるものの、駆動回路基板の裏面に成膜された膜の全てを除去するとした場合には駆動回路基板の表側と裏側との応力関係は一通りのみとなり、こうした応力関係から決定される駆動回路基板の形状も一通りということになる。これに対して、副次的に成膜される膜を設ける所定領域を適宜調整するとした場合には、換言すると、駆動回路基板の裏面から除去する領域を適宜調整するとした場合には、駆動回路基板の表側と裏側との応力関係を調整することができるので、所望の駆動回路基板の形状に応じることができる。
Note that, when removing all of the predetermined film formed on the entire back surface of the drive circuit board, it is considered that the degree of freedom of the shape of the drive circuit board is limited.
That is, the back side of the drive circuit board is not intentionally formed, but it is formed as a secondary film. When all of the deposited films are removed, there is only one stress relationship between the front side and the back side of the drive circuit substrate, and the shape of the drive circuit substrate determined from these stress relationships is also one. . On the other hand, when the predetermined region in which the film to be formed as a secondary film is appropriately adjusted, in other words, when the region to be removed from the back surface of the drive circuit substrate is appropriately adjusted, the drive circuit Since the stress relationship between the front side and the back side of the substrate can be adjusted, the desired shape of the drive circuit substrate can be met.
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、透明基板と、該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備える液晶表示素子の製造方法において、前記駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜を成膜する工程を備える。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid crystal display element according to the present invention includes a transparent substrate, a drive circuit substrate disposed facing the transparent substrate with a predetermined gap therebetween, the transparent substrate, In a method of manufacturing a liquid crystal display element including a liquid crystal held in a gap between the drive circuit substrates, the method includes a step of forming a predetermined film in a predetermined region on the back surface of the drive circuit substrate.
ここで、駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜を成膜することによって、駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和することができ、駆動回路基板の形状を高精度に制御することが可能となる。なお、「所定領域」とは、駆動回路基板を所望の形状にする場合に駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために所定の膜を形成すべき領域のことを意味し、「所定の膜」とは、例えば、画素を形成するにあたって駆動回路基板の表側に成膜される膜のうち、副次的に駆動回路基板の裏側にも成膜される膜を意味する。 Here, by forming a predetermined film in a predetermined region on the back surface of the drive circuit board, the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board can be alleviated, and the shape of the drive circuit board is highly accurate. It becomes possible to control to. The “predetermined region” means a region where a predetermined film is to be formed in order to alleviate the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board when the drive circuit board is formed in a desired shape. The “predetermined film” means, for example, a film that is formed on the front side of the drive circuit board in forming a pixel, and is formed on the back side of the drive circuit board. .
また、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、透明基板と、該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備え、入射した光を変調し反射光として出射する反射型液晶表示素子の製造方法において、前記駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜が前記駆動回路基板の裏面全面に形成された状態で、前記膜の部分的な除去を行って、前記駆動回路基板の、前記駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために前記膜を形成すべき領域のみに前記膜を残存させる。 In addition, the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a transparent substrate, a drive circuit substrate disposed facing the transparent substrate with a predetermined gap, and being held in the gap between the transparent substrate and the drive circuit substrate. In a manufacturing method of a reflective liquid crystal display element that modulates incident light and emits it as reflected light , a sub-film is formed when each pixel on the surface of the drive circuit board is formed . With the film formed on the entire back surface of the drive circuit board, the film is partially removed to alleviate the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board. Therefore, the film is left only in the region where the film is to be formed .
更に、上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示素子を備え、該液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行なう液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、透明基板と、該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備え、前記駆動回路基板の裏面の所定領域に、同駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された所定の膜が設けられている。 Furthermore, in order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display element, and the liquid crystal display device displays an image using light modulated by the liquid crystal display element. The element includes a transparent substrate, a drive circuit substrate disposed facing the transparent substrate via a predetermined gap, and a liquid crystal held in the gap between the transparent substrate and the drive circuit substrate. A predetermined film formed as a sub-layer when each pixel on the front surface of the drive circuit board is formed is provided in a predetermined area on the back surface of the driving circuit board.
ここで、駆動回路基板の裏面の所定領域に、駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された所定の膜が設けられたことによって、駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和することができ、駆動回路基板の形状を高精度に制御することが可能となる。なお、「所定領域」とは、駆動回路基板を所望の形状にする場合に駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために所定の膜を形成すべき領域のことを意味し、「所定の膜」とは、画素を形成するにあたって駆動回路基板の表側に成膜される膜のうち、副次的に駆動回路基板の裏側にも成膜される膜を意味する。 Here, in the predetermined area on the back surface of the drive circuit board, a predetermined film formed as a secondary film when each pixel on the front surface of the drive circuit board is formed is provided. The stress imbalance with the back side can be alleviated, and the shape of the drive circuit board can be controlled with high accuracy. The “predetermined region” means a region where a predetermined film is to be formed in order to alleviate the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board when the drive circuit board is formed in a desired shape. The “predetermined film” means a film that is formed on the front side of the drive circuit board in forming the pixels, and is formed on the back side of the drive circuit board.
上記した本発明の液晶表示素子及びその製造方法並びに液晶表示装置では、駆動回路基板の形状を高精度に制御することが可能であるために、液晶ギャップ寸法を高精度に調整することができる。 In the above-described liquid crystal display element, the manufacturing method thereof, and the liquid crystal display device of the present invention, the shape of the drive circuit substrate can be controlled with high accuracy, so that the liquid crystal gap dimension can be adjusted with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図1は本発明を適用した液晶表示素子の一例である反射型液晶表示素子を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す反射型液晶表示素子1は、互いに対面配置された透明基板2及び駆動回路基板3と、これら透明基板と駆動回路基板との間に液晶4aを注入することによって形成された液晶層4と、これら透明基板と駆動回路基板との端縁部を封止するシール材5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to facilitate understanding of the present invention.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a reflective liquid crystal display element as an example of a liquid crystal display element to which the present invention is applied. The reflective liquid
ここで、透明基板は、例えばガラス基板からなり、このガラス基板の対向面上に、光透過性を有する透明電極6が全面にわたって形成されている。この透明電極は、例えば酸化すず(SnO2)と酸化インジウム(In2O3)との固溶体物質であるITO等の透明な導電材料からなり、全画素領域で共通の電位(例えば接地電位)が印加されるように構成されている。 Here, the transparent substrate is made of, for example, a glass substrate, and a transparent electrode 6 having optical transparency is formed over the entire surface on the opposite surface of the glass substrate. This transparent electrode is made of a transparent conductive material such as ITO, which is a solid solution material of tin oxide (SnO 2 ) and indium oxide (In 2 O 3 ), and has a common potential (for example, ground potential) in all pixel regions. It is comprised so that it may be applied.
また、駆動回路基板は、図1及び図2で示す様に、例えばC−MOS型やnチャンネルMOS型のFET(Field Effect Transistor)7と、液晶層に電圧を供給する補助容量であるコンデンサ8とからなるスイッチング駆動回路9を、シリコン基板上に画素毎にマトリクス状に複数配列して形成されたものである。また、このシリコン基板上には、各FETのソース電極と電気的に接続された信号線10と、各FETのゲート電極と電気的に接続された走査線11とが互いに直交する方向に複数並んで形成されており、これら信号線と走査線との交差位置が各画素12aに対応した表示領域12となっている。さらに、これら表示領域の外側には、各信号線に表示電圧を印加する信号ドライバ13と、各走査線に選択パルスを印加する走査ドライバ14とがロジック部として形成されている。なお、スイッチング駆動回路は、液晶層の駆動電圧に対応した耐圧がトランジスタに要求されるため、一般的にロジック部よりも高い耐圧プロセスで作製される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the drive circuit board includes, for example, a C-MOS type or n-channel MOS type FET (Field Effect Transistor) 7 and a capacitor 8 which is an auxiliary capacitor for supplying a voltage to the liquid crystal layer. Are formed by arranging a plurality of switching drive circuits 9 in the form of a matrix for each pixel on a silicon substrate. A plurality of
また、シリコン基板上には、各FETのドレイン電極と電気的に接続された略矩形状の反射画素電極15が画素毎にマトリクス状に複数配列して形成されている。この反射画素電極は、可視領域で高い反射率を有する、例えばアルミニウム(Al)、具体的には、LSIプロセスで配線に用いられる銅(Cu)やシリコン(Si)を数重量%以下だけ添加したアルミニウム(Al)を主成分とする金属膜からなる。この反射画素電極は、透明基板側から入射した光を反射する機能及び液晶層に対して電圧を印加する機能とを有しており、さらに反射率を上げるため、誘電体ミラーのような多層膜をAl膜上に積層したものであっても良い。なお、この反射画素電極の厚みは、50〜500nm程度である。
On the silicon substrate, a plurality of substantially rectangular
そして、この反射画素電極と透明電極との間に、後述する液晶層が介在するようになされている。また、上述した透明基板と駆動回路基板との互いに対向する対向面には、それぞれ透明電極及び反射画素電極を被覆する配向膜16、17が形成されている。これら配向膜は、液晶層の液晶分子を所定の方向に配向させるため、例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等の高分子膜や、酸化珪素(SiO)等の無機材料を上記シリコン基板に対して斜め方向から蒸着させた斜方蒸着膜等からなる。
A liquid crystal layer described later is interposed between the reflective pixel electrode and the transparent electrode. In addition,
また、液晶層は、負の誘電異方性を有するネマスティック液晶を上述した配向膜によって垂直配向させた、いわゆる垂直配向液晶であり、電圧が印加されると、液晶分子が所定の方向にティルトし、そのとき生じる複屈折により光の透過率を変化させることで階調表示を行なう。 The liquid crystal layer is so-called vertical alignment liquid crystal in which nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy is vertically aligned by the alignment film described above. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules are tilted in a predetermined direction. Then, gradation display is performed by changing the light transmittance by the birefringence generated at that time.
ここで、垂直配向とは、液晶の初期の分子配向が基板に対して垂直に配列された状態のことをいう。しかしながら、液晶分子が完全に垂直配向した場合、電圧の印加によって液晶分子がランダムな方向に傾き、明暗のムラが生じることとなる。従って、液晶分子の傾斜する方向を一様とするため、この液晶分子の長軸を基板の法線に対して傾けるプレティルト角を一定の方向(一般的には、デバイスの対角方向)に僅かに与えて垂直配向させる必要がある。また、プレティルト角があまり大きいと、垂直配向性が劣化し、黒レベルが上昇してコントラストを低下させたり、V−T(駆動電圧−透過率)曲線に影響を与えたりすることとなる。従って、一般的にはプレティルト角を1°〜7°の角度範囲で制御している。 Here, the vertical alignment means a state in which the initial molecular alignment of the liquid crystal is aligned perpendicular to the substrate. However, when the liquid crystal molecules are perfectly vertically aligned, the application of voltage causes the liquid crystal molecules to tilt in random directions, resulting in uneven brightness. Therefore, in order to make the tilt direction of the liquid crystal molecules uniform, the pretilt angle for tilting the long axis of the liquid crystal molecules with respect to the normal line of the substrate is slightly in a certain direction (generally, the diagonal direction of the device). To be vertically aligned. On the other hand, if the pretilt angle is too large, the vertical alignment is deteriorated, the black level is increased and the contrast is lowered, or the VT (drive voltage-transmittance) curve is affected. Therefore, in general, the pretilt angle is controlled within an angle range of 1 ° to 7 °.
また、シール材は、エポキシ系樹脂等からなり、透明基板と駆動回路基板との間にガラスビーズ(図示せず)を適当な数だけ分散させた後に、数μm程度の厚みで配向膜の間を封止する様に形成されている。なお、シール材は、これら配向膜の側面を覆う様に形成することも可能である。 The sealing material is made of an epoxy resin or the like, and after dispersing an appropriate number of glass beads (not shown) between the transparent substrate and the driving circuit substrate, the sealing material has a thickness of about several μm between the alignment films. Is formed so as to be sealed. The sealing material can also be formed so as to cover the side surfaces of these alignment films.
ところで、この反射型液晶表示素子のシリコン基板の裏面の所定領域には、シリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜18が形成されている。
具体的には、シリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜される膜がシリコン基板の裏面全面に形成された状態で、シリコン基板の裏面にレーザービームを照射することでシリコン基板の裏面に副次的に成膜された膜の部分的な除去を行って、シリコン基板の所定領域のみに膜を残存させている。なお、汎用のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって膜の部分的な除去を行っても良い。また、シリコン基板の裏面の所定領域に形成される膜は、必ずしもシリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜される膜である必要は無く、例えば、シリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜される膜の全てを除去した後に、シリコン基板の裏面の所定領域に意図的に所定の膜を形成しても良い。
By the way, in a predetermined region on the back surface of the silicon substrate of the reflective liquid crystal display element, a
Specifically, the back surface of the silicon substrate is irradiated with a laser beam in a state where a film formed as a secondary film is formed on the entire back surface of the silicon substrate when forming each pixel on the surface of the silicon substrate. Thus, the film formed on the back surface of the silicon substrate is partially removed to leave the film only in a predetermined region of the silicon substrate. Note that the film may be partially removed by a general-purpose photolithography technique and an etching technique. Further, the film formed in the predetermined region on the back surface of the silicon substrate does not necessarily need to be a film formed as a secondary film when forming each pixel on the surface of the silicon substrate. A predetermined film may be intentionally formed in a predetermined region on the back surface of the silicon substrate after removing all of the film formed as a secondary film when forming each pixel.
以上の様に構成された反射型液晶表示素子では、シリコン基板の裏面の所定領域に膜が形成されているために、シリコン基板の表側と裏側の応力の不均衡を緩和することができ、シリコン基板の形状を安定して制御することができるために、液晶ギャップ寸法を高精度に調整することが可能である。これにより、対面配置されたシリコン基板とガラス基板との間隔が画面内で均一となる様に制御することができ、画面均一な高画質表示を行なうことが可能となる。 In the reflective liquid crystal display device configured as described above, since a film is formed in a predetermined region on the back surface of the silicon substrate, the stress imbalance between the front side and the back side of the silicon substrate can be alleviated. Since the shape of the substrate can be stably controlled, the liquid crystal gap dimension can be adjusted with high accuracy. Thereby, it is possible to control the gap between the silicon substrate and the glass substrate arranged facing each other so as to be uniform within the screen, and it is possible to perform high-quality display with uniform screen.
なお、図7は、シリコン基板の裏面全面にシリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜が形成された反射型液晶表示素子(従来の液晶表示素子)と、シリコン基板の裏面の所定領域にシリコン基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜が形成された反射型液晶表示素子(本発明の液晶表示素子)について、所定の明るさにするために必要な電圧値を画面内の様々な箇所で測定し、その測定結果を示したグラフを表している。なお、グラフの横軸(X軸)は、ある諧調での反射型液晶表示素子内の輝度バラツキを電圧値で示したものであり、この数値が小さいほど反射型液晶表示素子内の輝度バラツキが小さく、反射型液晶表示素子内のギャップが均一になっていることを示しており、図7中符合Aは本発明の液晶表示素子であり、図7中符合Bは従来の液晶表示素子である。
ここで示すグラフから、従来の液晶表示素子は0.19V〜0.29Vの範囲に電圧値が分布しているのに対して、本発明の液晶表示素子は0.05V〜0.13Vの範囲に電圧値が分布しており、従来の液晶表示素子に比べて本発明の液晶表示素子は電圧値のバラツキが小さいことが分かる。即ち、従来の液晶表示素子に比べて本発明の液晶表示素子は対面配置されたシリコン基板とガラス基板の間隔のバラツキが小さいことが分かる。
FIG. 7 shows a reflective liquid crystal display element (conventional liquid crystal display element) in which a film formed as a secondary film is formed on the entire back surface of the silicon substrate. A reflection type liquid crystal display element (the liquid crystal display element of the present invention) in which a film formed as a secondary film is formed in a predetermined region on the back surface of the silicon substrate. The voltage value required in order to make it the brightness of is measured in various places in the screen, and the graph which showed the measurement result is shown. The horizontal axis (X-axis) of the graph shows the luminance variation in the reflective liquid crystal display element at a certain gradation in terms of voltage value. The smaller this value, the more the luminance variation in the reflective liquid crystal display element. 7 shows that the gap in the reflective liquid crystal display element is uniform, and symbol A in FIG. 7 is the liquid crystal display element of the present invention, and symbol B in FIG. 7 is a conventional liquid crystal display element. .
From the graph shown here, the voltage value is distributed in the range of 0.19 V to 0.29 V in the conventional liquid crystal display element, whereas the liquid crystal display element of the present invention is in the range of 0.05 V to 0.13 V. It can be seen that the liquid crystal display element of the present invention has less voltage value variation than the conventional liquid crystal display element. That is, it can be seen that the liquid crystal display element of the present invention has a smaller variation in the distance between the silicon substrate and the glass substrate which are arranged facing each other than the conventional liquid crystal display element.
図3は本発明を適用した液晶表示装置の一例である反射型液晶プロジェクタを説明するための模式図であり、ここで示す反射型液晶プロジェクタ100は、いわゆる3板方式として赤、緑、青の3原色に対応した3つのライトバルブに図1に示す反射型液晶表示素子を使用し、スクリーン(図示せず)上に拡大投影されたカラー映像を表示する投射型の液晶表示装置である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a reflection type liquid crystal projector which is an example of a liquid crystal display device to which the present invention is applied. The reflection type
具体的に、この反射型液晶プロジェクタは、照明光を出射する光源であるランプ101と、ランプからの照明光を赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)に分離する分離光学手段であるダイクロイック色分離フィルタ102及びダイクロイックミラー103と、分離された赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)をそれぞれ変調して反射する光変調手段であるRライトバルブ104R,Gライトバルブ104G及びBライトバルブ104Bと、変調された赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)を合成する合成光学手段である合成プリズム105と、合成された照明光をスクリーンに投射する投射手段である投射レンズ106とを備えている。
Specifically, the reflective liquid crystal projector includes a
ここで、ランプは、赤色光(R)、緑色光(G)及び青色光(B)を含む白色光を照射するものであり、例えばハロゲンランプや、メタルハロゲンランプ、キセノンランプ等からなる。 Here, the lamp emits white light including red light (R), green light (G), and blue light (B), and includes, for example, a halogen lamp, a metal halogen lamp, a xenon lamp, or the like.
また、ランプとダイクロイック色分離フィルタとの間の光路中には、ランプから出射された照明光の照度分布を均一化するフライアイレンズ107や、照明光のP,S偏光成分を一方の偏光成分(例えばS偏光成分)に変換する偏光変換素子108、照明光を集光させるコンデンサレンズ109等が配置されている。
Further, in the optical path between the lamp and the dichroic color separation filter, the fly-
ダイクロイック色分離フィルタは、ランプから照射された白色光を青色光(B)とその他の色光(R,G)とに分離する機能を有し、分離された青色光(B)とその他の色光(R,G)とを互いに逆向きに反射させる様に構成されている。 The dichroic color separation filter has a function of separating white light emitted from the lamp into blue light (B) and other color lights (R, G), and the separated blue light (B) and other color lights ( R, G) are reflected in opposite directions.
また、ダイクロイック色分離フィルタとBライトバルブとの間には、分離された青色光(B)をBライトバルブに向けて反射させる全反射ミラー110が配置され、ダイクロイック色分離フィルタとダイクロイックミラーとの間には、分離されたその他の色光(R,G)をダイクロイックミラーに向けて反射させる全反射ミラー111が配置されている。
Further, a
ダイクロイックミラーは、その他の色光(R,G)を赤色光(R)と緑色光(G)とに分離する機能を有し、分離された赤色光(R)をRライトバルブに向かって透過させ、分離された緑色光(G)をGライトバルブに向かって反射させる。 The dichroic mirror has a function of separating the other color light (R, G) into red light (R) and green light (G), and transmits the separated red light (R) toward the R light valve. The separated green light (G) is reflected toward the G light valve.
また、各ライトバルブ104R,104G,104Bと合成プリズムとの間には、それぞれ分離された各色光R,G,Bを各ライトバルブに導くR,G,B偏光ビームスプリッタ112R,112G,112Bが配置されている。これらR,G,B偏光ビームスプリッタは、入射した各色光R,G,BをP偏光成分とS偏光成分とに分離する機能を有し、一方の偏光成分(例えばS偏光成分)をR,G,Bライトバルブに向かって反射させ、他方の偏光成分(例えばP偏光成分)を合成プリズムに向かって透過させる。
Also, R, G, and B
R,G,Bライトバルブは、上記した反射型液晶表示素子からなり、各偏光ビームスプリッタによって導かれた一方の偏光成分(例えばS偏光成分)の光を映像信号に応じて偏光変調させながら、その偏光変調された光を各偏光ビームスプリッタに向かって反射させる。 The R, G, and B light valves are composed of the above-described reflection type liquid crystal display elements, and while polarization-modulating light of one polarization component (for example, S polarization component) guided by each polarization beam splitter according to the video signal, The polarization-modulated light is reflected toward each polarization beam splitter.
合成プリズムは、いわゆるクロスキューブプリズムであり、各偏光ビームスプリッタを通過した他方の偏光成分(例えばP偏光成分)の各色光R,G,Bを合成する機能を有し、合成された光を投射レンズに向かって出射する。 The synthesizing prism is a so-called cross-cube prism, and has a function of synthesizing each color light R, G, B of the other polarization component (for example, P polarization component) that has passed through each polarization beam splitter, and projects the synthesized light. The light is emitted toward the lens.
投射レンズは、合成プリズムからの光をスクリーンに向かって拡大投影する機能を有している。 The projection lens has a function of enlarging and projecting light from the combining prism toward the screen.
以上の様に構成される反射型液晶プロジェクタでは、ランプから出射された白色光がダイクロイック色分離フィルタ及びダイクロイックミラーによって赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)に分離される。これら分離された赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)は、S偏光成分の光であり、各偏光ビームスプリッタを通って各ライトバルブへと入射される。各ライトバルブに入射された赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)は、各ライトバルブの各画素に印加される駆動電圧に応じて偏光変調された後、各偏光ビームスプリッタに向かって反射される。そして、これら変調された赤色光(R),緑色光(G),青色光(B)は、P偏光成分の光のみが各偏光ビームスプリッタを透過し、合成プリズムによって合成され、この合成された光が投射レンズによってスクリーン上に拡大投射される。 In the reflective liquid crystal projector configured as described above, white light emitted from the lamp is separated into red light (R), green light (G), and blue light (B) by the dichroic color separation filter and the dichroic mirror. . The separated red light (R), green light (G), and blue light (B) are S-polarized light components, and enter each light valve through each polarization beam splitter. The red light (R), green light (G), and blue light (B) incident on each light valve are polarized and modulated in accordance with the drive voltage applied to each pixel of each light valve, and then each polarized beam. Reflected towards the splitter. In the modulated red light (R), green light (G), and blue light (B), only the P-polarized component light passes through each polarization beam splitter and is synthesized by the synthesis prism. Light is magnified and projected on the screen by the projection lens.
以上の様にして、この反射型液晶プロジェクタでは、ライトバルブによって変調された光に応じた映像をスクリーン上に拡大投影することでカラー映像表示を行なう。 As described above, this reflection type liquid crystal projector performs color image display by enlarging and projecting an image corresponding to the light modulated by the light valve on the screen.
ところで、各ライトバルブを構成する反射型液晶表示素子は、上述した様に、画面均一な高画素表示を行なうことが可能であることから、ここで示す反射型プロジェクタにおいても画面均一な高画質表示を行なうことが可能である。 By the way, as described above, the reflective liquid crystal display elements constituting each light valve can perform high-pixel display with a uniform screen, so that even the reflective projector shown here has a uniform high-quality display. Can be performed.
なお、本実施例では反射型プロジェクタのようにスクリーンに投射する投射型の液晶表示装置を例に挙げて説明を行ったが、本発明は反射型液晶表示素子を直接見るような直視型の液晶表示装置にも広く適用可能である。 In the present embodiment, a projection type liquid crystal display device that projects onto a screen like a reflection type projector has been described as an example. However, the present invention is a direct view type liquid crystal that directly looks at a reflection type liquid crystal display element. The present invention can be widely applied to display devices.
1 反射型液晶表示素子
2 透明基板
3 駆動回路基板
4a 液晶
4 液晶層
5 シール材
6 透明電極
7 FET
8 コンデンサ
9 スイッチング駆動回路
10 信号線
11 走査線
12a 画素
12 表示領域
13 信号ドライバ
14 走査ドライバ
15 反射画素電極
16、17 配向膜
18 膜
100 反射型液晶プロジェクタ
101 ランプ
102 色分離フィルタ
103 ダイクロイックミラー
104R Rライトバルブ
104G Gライトバルブ
104B Bライトバルブ
105 合成プリズム
106 投射レンズ
107 フライアイレンズ
108 偏光変換素子
109 コンデンサレンズ
110,111 全反射ミラー
112 偏光ビームスプリッタ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Capacitor 9
Claims (4)
該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、
前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備え、入射した光を変調し反射光として出射する反射型液晶表示素子において、
前記駆動回路基板の裏面の所定領域に所定の膜が設けられており、
前記所定の膜は、前記駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜であり、
前記所定領域は、前記駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために前記所定の膜を形成すべき領域である
ことを特徴とする反射型液晶表示素子。 A transparent substrate;
A drive circuit board disposed facing the transparent substrate via a predetermined gap;
In a reflective liquid crystal display element comprising a liquid crystal held in a gap between the transparent substrate and the drive circuit substrate, and modulating incident light and emitting it as reflected light ,
A predetermined film is provided in a predetermined region on the back surface of the drive circuit board ;
The predetermined film is a film formed secondarily when forming each pixel on the surface of the drive circuit board,
The reflection type liquid crystal display element , wherein the predetermined region is a region where the predetermined film is to be formed in order to alleviate a stress imbalance between the front side and the back side of the driving circuit board .
前記駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された膜が前記駆動回路基板の裏面全面に形成された状態で、前記膜の部分的な除去を行って、前記駆動回路基板の、前記駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために前記膜を形成すべき領域のみに前記膜を残存させる
ことを特徴とする反射型液晶表示素子の製造方法。 A transparent substrate; a drive circuit substrate disposed opposite to the transparent substrate with a predetermined gap; and a liquid crystal held in the gap between the transparent substrate and the drive circuit substrate, and modulates and reflects incident light. In the method of manufacturing a reflective liquid crystal display element that emits light ,
In a state where a film formed as a secondary film when forming each pixel on the surface of the drive circuit substrate is formed on the entire back surface of the drive circuit substrate , the film is partially removed, A reflective liquid crystal characterized in that the film is left only in a region where the film is to be formed in order to alleviate the stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board of the drive circuit board. A method for manufacturing a display element.
ことを特徴とする請求項2に記載の反射型液晶表示素子の製造方法。 Method of manufacturing a reflection type liquid crystal display device according to claim 2, characterized in <br/> to perform a partial removal of the front Kimaku by irradiating a laser beam on the back surface of the drive circuit board.
前記反射型液晶表示素子は、
透明基板と、
該透明基板と所定の間隙を介して対面配置された駆動回路基板と、
前記透明基板及び前記駆動回路基板の間隙内に保持された液晶とを備え、
前記駆動回路基板の裏面の所定領域に、同駆動回路基板の表面の各画素を形成する際に副次的に成膜された所定の膜が設けられており、
前記所定領域は、前記駆動回路基板の表側と裏側との応力の不均衡を緩和するために前記所定の膜を形成すべき領域である
ことを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device that includes a reflective liquid crystal display element that modulates incident light and emits the reflected light as reflected light , and displays an image using light modulated by the reflective liquid crystal display element.
The reflective liquid crystal display element is
A transparent substrate;
A drive circuit board disposed facing the transparent substrate via a predetermined gap;
A liquid crystal held in a gap between the transparent substrate and the drive circuit substrate,
In a predetermined region on the back surface of the drive circuit board, a predetermined film formed as a sub-layer when each pixel on the front surface of the drive circuit board is formed is provided ,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the predetermined region is a region where the predetermined film is to be formed in order to alleviate a stress imbalance between the front side and the back side of the drive circuit board .
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