JP5326460B2 - 電気光学装置用基板、並びに電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置において、カラーフィルタが作り込まれた素子基板若しくはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイ基板又は対向基板として用いられる電気光学装置用基板、並びにそのような電気光学装置用基板を用いて構成される電気光学装置、及び例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の電気光学装置用基板では、対向基板の本体となる基板上に、又は素子基板若しくはＴＦＴアレイ基板の本体となる基板上に、各画素に対応するようにＲＧＢ別のカラーフィルタが形成される。隣り合うカラーフィルタ間にはブラックマトリクス或いはブラックマスクと称される遮光膜が格子状等に形成される。このブラックマトリクスは、隣接画素間における混色防止や光漏れ防止の観点から、遮光性に優れた黒色樹脂や黒色金属の薄膜から形成される（特許文献１参照）。

また、液晶を挟持する一対の基板間に、画像信号に応じて生じる電界（以下単に「縦電界」という）によって液晶を駆動する縦電界駆動方式の場合、高精細化という一般的要請下で、画素ピッチを小さくすると、相異なる電位の画像信号が供給される隣り合う画素電極間の電位差（以下単に「横電界」という）が、縦電界に対して相対的に大きくなってしまう。その結果、横電界の悪影響が顕在化し、液晶の配向不良が問題となる。特に反転駆動方式で隣り合う画素電極間に極性の異なる電位の画像信号が供給される場合には、この問題は顕著となる。このため、画素電極の表面に段差を有するように、画素電極の形状を変形することによって横電界を抑制するという技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開平１−１５２４４９号公報 特開２００２−１４３４９号公報

上述の特許文献１に開示された技術によれば、ブラックマトリクスは、遮光性に優れた金属や樹脂の薄膜から形成されているので、基板に対して法線方向に入射する表示光については遮ることができる。しかしながら、相隣り合う異なる色のカラーフィルタは、概ねその厚み分だけ側壁面にて相互に接触しており、両者間に界面が存在している。このため、例えばプロジェクタ用途等で、投射光等の表示光中に斜め光が混入していると、斜め光が前記界面を通過し、相隣り合うカラーフィルタ間で依然として混色が発生してしまう。逆に、斜め光による混色を防止する程度までブラックマトリクスを構成する遮光膜の幅を広げると、装置の透過率が著しく低下したり、エネルギ効率が悪化するという技術的問題点が存在する。

一方、上述の特許文献２に開示された技術によれば、複数の画素電極上に段差を均一かつ正確に形成する必要があるため、このような電気光学装置を製造することは技術的に困難である。特に、高精細化が求められる液晶装置のような電気光学装置では、画素ピッチを小さくすると、必然的に画素電極もできるだけ小さく形成することが求められるため、その深刻さは増大する。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタにおける混色を効率的に防止すること及び表示光の利用効率を効率的に高めることを可能ならしめる、電気光学装置用基板、並びにそのような電気光学装置用基板を備える電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。

本発明の一態様における電気光学装置用基板は、電気光学物質を相互間に挟持する一対の基板のうちの一方となる電気光学装置用基板であって、基板の上に、前記電気光学物質を動作させる画素領域に画素毎に形成されたカラーフィルタと、前記基板の上から見て、前記カラーフィルタのうち隣り合うカラーフィルタの間に配置されると共に、前記基板の横から見て、高さが前記カラーフィルタに比べて高くなるように形成されたブラックマトリクスと、前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスを挟んで前記基板に対向するように配置されており、前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスによって形成された段差に対応した形状を有し、前記電気光学物質に電圧を印加するための電圧印加用電極と、を備え、前記ブラックマトリクスは、前記一対の基板のうちの他方において開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光材料の少なくとも一つと比較して、光反射率が高い材料を含んでなり、前記基板の一方の側から前記基板の前記一方の面の法線方向に対して斜めに傾いて入射される斜め光を前記基板の他方の側へ反射する側壁面を有することを特徴とする。
上記の本発明に係る電気光学装置用基板は、電気光学物質を相互間に挟持する一対の基板のうちの一方となる電気光学装置用基板であって、基板上に、電気光学動作が行われる画素領域に画素毎に形成されたカラーフィルタと、前記基板上で平面的に見て、前記カラーフィルタのうち隣り合うカラーフィルタ間に介在すると共に、高さが前記カラーフィルタに比べて高くなるように形成されたブラックマトリクスと、前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスより上層側に配置されており、前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスによって形成された段差に対応した段差を表面に有し、前記電気光学物質に電圧を印加するための電圧印加用電極とを備える。

本発明の電気光学装置用基板によれば、例えばガラス基板、石英基板等の基板上における、画素領域に画素毎に形成された、典型的にはＲＧＢ（赤色、緑色、青色）別である、複数のカラーフィルタが形成されている。例えば、ＲＧＢに対応すると共に隣り合って配置された三つのサブ画素部が各サブ画素に構築され、これら三つのサブ画素部から一つの画素部が構築される。尚、本願において「画素領域」とは個々の画素が占める領域を意味するのではなく、縦横に配列された多数の画素から構成される領域の全体を意味し、典型的には「画像表示領域」を意味する。

ブラックマトリクスは、隣り合うカラーフィルタ間に介在している。本発明では特に、ブラックマトリクスの高さが、カラーフィルタの高さよりも大きくなるように形成されている。そのため、当該電気光学装置用基板を用いて構築される電気光学装置の動作時には、例えば光源光や外光等の表示光の含まれる光の一部が斜めに入射されると、この斜め光は、ブラックマトリクスの側壁面によって吸収或いは反射される。つまり、斜め光が、入射したカラーフィルタと隣り合う異なる色のカラーフィルタに透過することがないので、カラーフィルタ間に混色が生じることを防ぐことができる。

電圧印加用電極は、カラーフィルタ及びブラックマトリクスより上層側に形成されており、一対の基板間に挟持された電気光学物質、例えば液晶に配向制御用の電圧を印加する。電圧印加用電極は、典型的には、対向電極又は画素電極である。本発明では特に、電圧印加用電極は、その表面にカラーフィルタ間に突出したブラックマトリクスによって形成された段差に対応する段差を有するように形成されている。つまり、ブラックマトリクスはその高さがカラーフィルタよりも高くなるように形成されているため、基板上に形成されたカラーフィルタの表面とブラックマトリクスの表面との間には段差が生じているので、その段差に沿って形成された電圧印加用電極の表面には、カラーフィルタ及びブラックマトリクスによって形成された当該段差に対応する段差が形成されている。即ち、電圧印加用電極は、基板上で平面的に見てブラックマトリクスと重畳している領域の付近において盛り上がるような段差を有している。このように、電圧印加用電極の表面に段差が形成されていることによって、当該領域付近において横電界の影響を抑制することが可能となる。即ち、一対の基板の夫々に形成された縦電界が印加される電極間の距離を、一方の電極の表面に段差を設けることで、当該段差の分だけ短くすることができる。その結果、該距離が短い程強まる性質を持つ縦電界を、相対的に（即ち横電界に対して）強めることができる。同時に、盛り上げられた段差内部は、液晶等の電気光学物質内と比べて横電界が通過し難いので、その分だけ横電界を相対的に（即ち縦電界に対して）弱められる。即ち、縦電界で電気光学物質の電気光学動作を行うことが想定されている縦電界方式において、横電界による悪影響を上述の段差に応じて低減できる。

以上のように、本発明に係る電気光学装置用基板によれば、隣り合うカラーフィルタ間の混色を防止することができる。また、電圧印加用電極の段差付近において、横電界の発生を抑制することができ、配向不良を抑制することができる。その結果、電気光学装置に組み込むことによって、高品位な画像表示をすることが可能となる。

本発明の電気光学装置用基板の一態様では、前記ブラックマトリクスは、前記一対の基板のうちの他方において前記開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光材料の少なくとも一つと比較して、光反射率が高い材料を含んでなり、前記基板の一方の側から前記基板の法線方向に対して斜めに傾いて入射される斜め光を前記基板の他方の側へ斜めに向けて反射する側壁面を有する。

この態様によれば、ブラックマトリクスは、光反射率の高い材料、例えばＡｌ（アルミニウム）等の金属材料から構成されており、隣り合うカラーフィルタ間に配置されている。このようにブラックマトリクスを反射性の高い材料を含んで形成することによって、ブラックマトリクスの側壁面に基板の一方の側から斜めに入射する光を、他方の側へ斜めに向けて反射することができる。従って、斜め光を光吸収や入射側へ向けての光反射によって遮光する場合に比べて、側壁面で斜め光を開口領域側へ向けて反射して表示光に含ませる分だけ、光の利用効率を向上させることができる。しかも、相隣り合う異なる色のカラーフィルタ間における混色についても、斜め光を反射するブラックマトリクス（即ち、光反射性隔壁）の存在によって、極めて著しく低減或いは殆ど無くすことが可能となる。

このように、当該電気光学装置用基板を、対向基板又は素子基板若しくはＴＦＴアレイ基板として用いて電気光学装置を構成すれば、混色を防止しつつ、優れた透過率を有する、即ち明るい表示等が可能な電気光学装置用の基板を実現することが可能となる。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記ブラックマトリクスは導電性材料を含んでなり、前記電気光学動作を行うための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を構成する。

本態様ではブラックマトリクスは導電性を有する材料から形成されているので、混色の防止又は斜め光の有効利用といった前述の機能を果たすだけでなく、他の配線、電極又は電子素子を形成する導電層として利用することができる。例えば、ブラックマトリクスを積層構造中に形成された保持容量の一方の電極に固定電位を電源線等から供給するための電源線等として利用することができる。

このように、ブラックマトリクスを配線等として用いることによって、新たに容量電極を積層構造中に設ける場合に比べて、基板上の積層構造のレイアウトをシンプルにすることができる。従って、基板上の積層構造のレイアウトの自由度を高めたり、高精細化にも対応可能な電気光学装置用の基板を実現することができる。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記ブラックマトリクスは、光反射率が５０％より高い金属材料を含んでなる。

この態様によれば、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ（ニッケル）合金、Ｔｉ（チタン）合金などの、光反射率が５０％という高い光反射率の側壁面によって、斜め光を半分以上反射することが可能となり、比較的簡単な構成により、光の利用効率が高められる。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記ブラックマトリクスは、前記基板上で平面的に見てストライプ状に形成されており、前記画素領域における各画素の開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜と組み合わされることで、前記開口領域を規定する。

このように構成すれば、ブラックマトリクスは、その平面形状が、例えば、ストライプ状や島状であっても足りる。即ち、各画素の開口領域或いは非開口領域を規定する上で必要となる残りの部分については、一対の基板のうちの他方における遮光膜によって遮光すれば足りる。尚、このような遮光膜は、ブラックマトリクスと交差するストライプ状の遮光膜であってもよいし、ブラックマトリクスと冗長的に遮光する完全な又は部分的に欠けた格子状の遮光膜であってもよい。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記ブラックマトリクスは、前記基板上で平面的に見て格子状に形成されている。

この態様によれば、ブラックマトリクスによって、伝統的なブラックマトリクスの全機能、即ち各画素の開口領域或いは非開口領域を規定する機能を果たさせることが可能となる。よって、例えば一対の基板のうちの他方における遮光材料によって各画素の開口領域或いは非開口領域を規定する必要がなくなり、装置全体として構造を簡単にできる。尚、ブラックマトリクスをこのように格子状に形成しても、他の遮光膜を冗長的に形成してもよく、これにより、より確実な遮光が可能である。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記電圧印加用電極は、前記基板上にベタ状に形成された対向電極である。

この態様によれば、電圧印加用電極は対向基板上に形成された対向電極である。対向電極は、基板上の画素が存在する画素領域（即ち、画像表示領域）全体に渡って一体的に、言い換えればベタ一面に形成される。即ち、電圧印加用電極は、ブラックマトリクスが形成されている領域付近において段差を有し、かつ、画像表示領域を含む大きな電極として形成される。

本発明の電気光学装置用基板の他の態様では、前記電圧印加用電極は、前記画素毎に配置された複数の画素電極である。

この態様によれば、電圧印加用電極は、カラーフィルタを内蔵した素子基板（即ち、典型的には薄膜トランジスタ、データ線、走査線等が形成される基板）上に形成された画素電極である。つまり、電圧印加用電極は、画素毎に配置された複数の画素電極から構成されている。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明に係る電気光学装置用基板（但し、その各種態様を含む）と、前記一対の基板の他方と、前記電気光学物質とを備える。

本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明に係る電気光学装置用基板を備えるので、その動作時には、基板の一方の側から斜め光が入射されると、この斜め光は、基板の他方の側に向けて、上述の光反射性隔壁の側壁面によって、斜めに反射される。従って、光の利用効率が格段に向上する。しかも、相隣接する相異なる色のカラーフィルタ間における混色についても、極めて著しく低減或いは殆ど無くすことが可能となる。

また、電圧印加用電極（例えば、画素電極及び対向電極）の表面に、ブラックマトリクス及びカラーフィルタ上の段差に対応した段差を有するので、電気光学物質の配向不良の原因となる横電界の発生を抑制することができ、高品位な画像表示が可能な電気光学装置を実現することができる。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様を含む）を備える。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を備えてなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。

＜１−１．第１実施形態＞
ここに図１は、本実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ’線断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板や、シリコン基板等である。対向基板２０は、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板である。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が封入されている。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とは、複数の画素電極が設けられた画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間隔（即ち、基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、対向基板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。

周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿い、且つ、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、対向基板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作りこまれた積層構造が形成されている。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明材料からなる画素電極９がマトリクス状に設けられている。画素電極９上には、配向膜（図２において省略）が形成されている。

他方、対向基板２０上には、ＲＧＢ（即ち、赤色、緑色、青色）に対応するカラーフィルタ２６が画素毎に形成されている。赤色のカラーフィルタは、赤色の光（即ち、例えば６２５〜７４０ｎｍの波長を有する光）のみを通過させるカラーフィルタであり、緑色のカラーフィルタは、緑色の光（即ち、例えば５００〜５６５ｎｍの波長を有する光）のみを通過させるカラーフィルタであり、青色のカラーフィルタは、青色の光（即ち、例えば４５０〜４８５ｎｍの波長を有する光）のみを通過させるカラーフィルタである。例えば赤色のカラーフィルタに対応するサブ画素、緑色のカラーフィルタに対応するサブ画素、及び青色のカラーフィルタに対応するサブ画素という、三つのサブ画素の集合から、一つの画素（即ち、一つのカラー画素或いはフルカラー画素）が構築されている。

対向基板２０上に形成されたカラーフィルタ２６の更に上層側には、隣り合う画素の境界に沿ってブラックマトリクス２３が形成されている。ブラックマトリクス２３は、遮光性材料から形成されており、本実施形態では特に、遮光性樹脂（典型的には、融点が２００℃以下）から形成されている。ここで、図３は本実施形態における液晶装置から、ブラックマトリクス２３のみを抽出し、その全体的な構造を模式的に表した概念図である。図３に示すように、ブラックマトリクス２３は、対向基板２０上で平面的に見て格子状にパターニングされている。このように、ブラックマトリクス２３が画像表示領域１０ａにおいて隣り合う画素間に沿って形成されることによって、画素間の混色や表示画像のコントラスト比の向上に貢献している。

尚、ブラックマトリクス２３は、縦のみ又は横のみに区画しているだけでもよい。つまり、図４に示すように、ブラックマトリクス２３をデータ線６又は走査線１１に沿って、ストライプ状に形成してもよい。電気光学装置の動作時には、縦又は横に向いた側壁面２３ａが、斜めの入射光を反射する。この場合にも、区画した一方向について、光の利用効率を高めると共に光漏れを防止することが可能となる。尚、この場合、画像表示領域１０ａの各開口領域は、ＴＦＴアレイ基板１０上に遮光性のある配線（即ち、データ線６又は走査線１１）を、光反射性隔壁と直行する方向にストライプ状に設けることで、規定することができる。

再び図２に戻って、ブラックマトリクス２３上には、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９と対向して、対向基板２０の全面に亘って（例えばベタ状に）形成されている。対向電極２１上には配向膜が形成されている。

このように構成され、画素電極９と対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が形成されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。

尚、図１及び図２に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等の駆動回路の他に、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

次に、第１実施形態に係る液晶装置の画像表示領域１０ａの電気的な構成について、図５を参照して説明する。ここに図５は、第１実施形態に係る液晶装置の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。

図５において、画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素の
各々には、画素電極９及び画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、画素電極９に電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置の動作時に画素電極９をスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線６は、ＴＦＴ３０のソース領域に電気的に接続されている。データ線６に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、互いに隣り合う複数のデータ線６同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

ＴＦＴ３０のゲートには走査線１１が電気的に接続されており、本実施形態に係る液晶装置は、所定のタイミングで、走査線１１にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで書き込まれる。画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板２０（図２参照）に形成された対向電極２１（図２参照）との間で一定期間保持される。

液晶層５０（図２参照）を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。

ここで保持された画像信号がリークすることを防ぐために、画素電極９と対向電極２１（図２参照）との間に形成される液晶容量に対して電気的に並列に蓄積容量７０が付加されている。

次に、図６を参照して、本実施形態における対向電極２１の構造及びその機能について説明する。ここで、図６は、画像表示領域１０ａのデータ線６に直行する方向における詳細な積層構造を示した図式的な断面図である。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、ＴＦＴや配線等（図６において省略）を形成した後、層間絶縁膜１１で平坦化し、画素電極９が形成されている。画素電極９上には、ラビング処理された配向膜１５が形成されている。

一方、対向基板２０上（図６において下方向）には、下地絶縁膜２２の上にカラーフィルタ２６が画素毎に形成されている。カラーフィルタ２６は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色に対応するカラーフィルタ（即ち、２６Ｒ、２６Ｇ及び２６Ｂ）から構成されており、画素毎に異なる色が隣り合うように配置されている。

隣り合うカラーフィルタ２６間にはブラックマトリクス２３が配置されている。ブラックマトリクス２３は、隣り合うカラーフィルタ２６間の境界面を斜め光が透過することによって生じる混色を防止する機能を有している。本実施形態では特に、ブラックマトリクス２３は遮光性を有する金属材料、例えばアルミニウムから形成されている。そのため、図５に実線の矢印で示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に対して斜めに入射した斜め光Ｌは、進行方向がブラックマトリクス２３によって遮られるために、隣り合う異なる色のカラーフィルタ２６に透過することはない。その結果、画素間の混色を抑制することができる。

尚、本実施形態では、ブラックマトリクス２３は導電性を有する金属材料であるアルミニウムで形成されており、共通電位を蓄積容量７０に供給する共通電位線（即ち、図５における共通電位線３００）として形成されている。このように、ブラックマトリクス２３を配線の一部として利用することによって、ブラックマトリクス２３と別途、共通電位線を設ける場合に比べて、積層構造がシンプルとなり、配線レイアウトの自由度を向上させることができる。

本実施形態におけるブラックマトリクス２３は、優れた光反射率を有するアルミニウムで形成されているので、図６に示すように、ブラックマトリクスの側壁面２３ａにおいて斜め光Ｌは吸収されることなく、反射される。つまり、典型的な樹脂等によって形成されたブラックマトリクスでは、ブラックマトリクスによって遮られた斜め光は表示光に寄与することがないのに対して、本実施形態では、反射された斜め光Ｌをそのまま表示光として利用することができる。つまり、反射光の分だけ液晶装置の透過率を向上させることが可能となる。

また、図６に示すように、ブラックマトリクス２３はカラーフィルタ２６間に介在しており、その高さがカラーフィルタ２６の高さよりも高くなるように形成されている。つまり、カラーフィルタ２６によって構成されている表面からブラックマトリクス２３が突き出すように形成されており、これによってカラーフィルタ２６及びブラックマトリクス２３から形成された表面に凸状の段差が形成されている。

カラーフィルタ２６及びブラックマトリクス２３上には、オーバーコート膜２４が所定の膜厚で形成されている。そして、オーバーコート膜２４上には、本発明における「電圧印加用電極」の一例たる対向電極２１がベタ状に形成されている。そのため、オーバーコート膜２４の表面には、カラーフィルタ２６及びブラックマトリクス２３の表面にある凸状の段差に対応する段差が形成されている。対向電極２１上には配向膜２５が積層されている。

本実施形態に係る液晶装置は、画素電極９と対向電極２１との間に電界を発生させることによって基板間に挟持された液晶５０の配向を制御して画像表示を行っている。画素電極９と対向電極２１との間の電界は、図６の点線で示す方向に発生する。

ここで、図７は、ブラックマトリクス２３の高さをカラーフィルタ２６の高さに揃えるように形成した比較例における、基板間の電界の発生方向を模式的に示した断面図である。比較例では、図７において点線で示すように、電界は、隣り合う画素電極９間の電位差に基づいて横方向の電界（即ち、横電界）を多く含んでいる。そのため、比較例によれば、基板に対して垂直な方向で配向制御すべき領域の液晶分子が、横電界の影響によって配向不良を起こしてしまう。

一方、図６に戻って、本実施形態における液晶装置では、画素の境界領域において対向電極２１が盛り上がるように段差を有して形成されている。そのため、画素の境界領域付近においては、画素電極９と対向電極２１との間の距離が短くなる。その分、隣り合う画素電極９間に生じていた横電界が、縦方向（即ち、基板に垂直な方向）に引き寄せられ、図６に示すように、全体の電界に対する横電界の割合が相対的に少なくなる。その結果、画素間において横電界によって引き起こされる配向不良を抑制することができる。

＜１−２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る液晶装置について、図８及び図９を参照して説明する。本実施形態は、ＴＦＴアレイ基板１０側にカラーフィルタ及びブラックマトリクスが設けられている点において、第１実施形態と異なっている。このようにカラーフィルタ及びブラックマトリクスをＴＦＴアレイ基板１０側に形成することによって、各画素の位置に対して、カラーフィルタやブラックマトリクスの位置が、一対の基板を重ね合わせるときにズレないという利点がある。以下、詳細に構造を説明する。

図８は、第２実施形態における液晶装置の画像表示領域１０ａの複数の画素について、基板に垂直な断面図を詳細に示す模式図である。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、ＴＦＴや配線等（図８において省略）を形成した後、層間絶縁膜１１で平坦化し、カラーフィルタ１６が形成されている。カラーフィルタ１６上には、隣り合うカラーフィルタ１６間に介在してブラックマトリクス１３が形成されている。ここで、カラーフィルタ１６及びブラックマトリクス１３上にはオーバーコート膜１４が所定の膜厚で形成されている。特に、カラーフィルタ１６間にブラックマトリクス１３が突き出すように形成されているので、この段差に対応した段差がオーバーコート膜１４の表面にも形成されている。そして、オーバーコート膜１４上には画素電極９が画素毎に島状に形成されている。図８に示すように、各画素電極９の表面にもまた、オーバーコート膜２４と同様に段差を有している。画素電極９上には、配向膜１５が形成され、その表面が平坦化されている。

一方、対向基板２０上（図７において下方向）には、下地絶縁膜２２の上に対向電極２１がベタ状に形成されており、その上に配向膜２５が形成されている。そして、以上に説明した一対の基板によって液晶５０が挟持されることによって、液晶装置が成り立っている。

本実施形態に係る液晶装置は、画素電極９と対向電極２１との間に電界を発生させることによって基板間に挟持された液晶５０の配向を制御して画像表示を行っており、画素電極９と対向電極２１との間の電界は、模式的には図８の点線で表される。

ここで、図９は、他の比較例としての、カラーフィルタ及びブラックマトリクスがＴＦＴアレイ基板上に形成された液晶装置における、基板間の電界の発生方向を示した図である。尚、図９に示す比較例の構成は、各画素電極９は平面形状を有している点で、本実施形態と異なっている。この場合、図９において点線で示しているように、電界は、隣り合う画素電極９間の電位差に基づいて横方向の電界（即ち、横電界）を多く含んでいる。そのため、比較例によれば、基板に対して垂直な方向で配向制御すべき領域の液晶分子が、横電界の影響によって配向不良を起こしてしまう。

一方、図８に戻って、本実施形態における液晶装置では、画素の境界領域において画素電極９の両端部が盛り上がるように段差を有している。そのため、画素の境界領域付近においては、画素電極９と対向電極２１との間の距離が短くなっている。そのため、隣り合う画素電極９間に生じていた横電界が、縦方向（即ち、基板に垂直な方向）に引き寄せられ、図８に示すように、全体の電界に対する横電界の割合が相対的に少なくなる。その結果、画素間において横電界によって引き起こされる配向不良を抑制することができる。

また、本実施形態においても、ブラックマトリクス１３は、反射率に優れたアルミニウムによって形成されている。そのため、図８の実線の矢印で示すように、ＴＦＴアレイ基板１０に対して斜めに入射した斜め光Ｌは、進行方向がブラックマトリクス１３によって遮られるために、隣り合う異なる色のカラーフィルタ１６に透過することはない。その結果、画素間の混色を抑制することができる。

本実施形態におけるブラックマトリクス１３は、優れた光反射率を有するアルミニウムで形成されているので、図６に示すように、ブラックマトリクスの側壁面１３ａにおいて斜め光Ｌは吸収されることなく、反射される。つまり、典型的な樹脂等によって形成されたブラックマトリクスでは、ブラックマトリクスによって遮られた斜め光は表示光に寄与することがないのに対して、本実施形態では、反射された斜め光Ｌをそのまま表示光として利用することができる。つまり、反射光の分だけ液晶装置の透過率を向上させることが可能となる。

＜２．製造方法＞
図１０を参照して、第１実施形態における対向基板２０上の積層構造、即ち、対向基板２０上に形成されるカラーフィルタ２６、ブラックマトリクス２３、オーバーコート膜２４及び対向電極２１について、その製造方法を説明する。

まず、図１０（ａ）に示すように、対向基板２０上に、画素の間隔に応じてブラックマトリクス２３を形成する。例えばブラックマトリクス２３となる遮光性金属膜をスパッタリング又は蒸着等で形成後に、フォトリソグラフイ及びエッチングを用いたパターニングにより所定パターンに形成する。本実施形態では特に、ブラックマトリクス２３は対向基板２０上で平面的に見て格子状に形成する（図３参照）。また、上述のように、第１実施形態においてブラックマトリクス２３はカラーフィルタ２６よりも高く形成する必要があるため、後の工程で形成されるカラーフィルタ２６の高さに対して、十分な高さを有するようにブラックマトリクス２３を形成することに留意するとよい。即ち、ブラックマトリクス２３となる遮光性金属膜を成膜する際に、相対的には、厚く積むとよい。

尚、本実施形態では、ブラックマトリクス２３はアルミニウムを材料として、典型的な方法、例えば対向基板２０上にアルミニウム膜を成膜後、エッチングを施すことによって、図１０（ａ）に示すブラックマトリクス２３を容易に形成することができる。

次に、図１０（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス２３の間を埋めるようにカラーフィルタ２６を形成する。カラーフィルタ２６は、夫々Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）に対応した３色の異なるカラーフィルタから形成され、ブラックマトリクス２３によって区分けされた画素毎に異なる色が隣り合うように配置される。カラーフィルタ２６の形成には、インクジェット法、スクリーン印刷等の典型的な手法を用いればよい。

ここで、カラーフィルタ２６は、その高さがブラックマトリクス２３の高さよりも高くならないように形成する。このようにカラーフィルタ２６を形成することによって、ブラックマトリクス２３がカラーフィルタ２６の表面から突出するので、この突出部における段差に応じて、後に形成する画素電極９の表面形状を変形することが可能となる。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、ブラックマトリクス２３及びカラーフィルタ２６上には、その表面に沿ってオーバーコート膜２４を、ＳｉＯ2等の電気絶縁性材料を、蒸着、スパッタリング等により形成する。このようにオーバーコート膜２４を形成することによって、次の工程で形成される本発明における「電圧印加用電極」たる対向電極２１と、下層側に形成されたブラックマトリクス２３とを電気的に絶縁させることができる。

尚、ここでオーバーコート膜２３の膜厚を大きくしすぎると、ブラックマトリクス２３とカラーフィルタ２６とによって形成された段差が平坦化されてしまう。つまり、このように段差が平坦化されてしまうと、その上層側に形成される対向電極２１の表面には、ごく小さな段差しか形成することができなくなるので、横電界を十分に抑制できなくなってしまう。そこで、ブラックマトリクス２３とカラーフィルタ２６とによって形成された段差が十分に残るように、適度な膜厚でオーバーコート膜を形成することに留意することが好ましい。

続いて、オーバーコート膜２４上に、図１０（ｄ）に示すように対向電極２１をベタ状に形成する。ここで、対向電極２１は、例えばＩＴＯ等の透明電極で形成すればよく、下層側に形成されたオーバーコート膜２４の表面に存在する段差に応じた段差を、表面に有するように形成される。尚、対向電極２１上にはラビング処理がされた配向膜（図１０において省略）等が形成されることによって、対向基板が完成する。

このようにして完成させられた対向基板２１を組み込んだ液晶装置は、別途、素子や配線等が形成されたＴＦＴアレイ基板１０と貼り合わされ、液晶５０が両基板間に挟持されること等によって完成される。

尚、第２実施形態に係る液晶装置における素子基板は、ＴＦＴアレイ基板１０上に図１０（ａ）から（ｄ）に示した工程を経た後、電圧印加用電極を画素毎に配置された複数の画素電極９に分割するようにパターニングすることで同様に製造することができる。

＜３．電子機器＞
次に、本実施形態に係る電気光学装置１００を適用可能な電子機器の具体例について図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る液晶装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１１（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本実施形態に係る液晶装置１００をパネルとして適用した表示部７１３とを備えている。

また、本実施形態に係る液晶装置１００は、液晶テレビや、カーナビゲーション装置の表示部に適用されるのが特に好適である。例えば、カーナビゲーション装置の表示部に本実施形態に係る液晶装置１００を用いることにより、運転席にいる観察者に対しては、地図の画像を表示し、助手席にいる観察者に対しては、映画などの映像を表示することができる。

続いて、本実施形態に係る液晶装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１１（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本実施形態に係る液晶装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本実施形態に係る液晶装置１００を適用可能な電子機器としては、図１１（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１１（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

なお、上述の電気光学装置用基板及び電気光学装置などは、上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。

以上説明してきた実施形態においては液晶表示パネルを例示しているが、本発明の電気光学装置としては、電子ペーパなどの電気泳動装置、さらにはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置などにも同様に適用することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置用基板及び電気光学装置、並びに該電気光学装置を備えた電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図１のＨ−Ｈ´断面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の対向基板上に形成されたブラックマトリクスの全体構成を模式的に表した概念図である。 第1実施形態における、ストライプ状に形成した光反射性隔壁の他の例の斜視図である。 第１実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における基板間の電界の様子を示す断面図である。 対向基板にブラックマトリクス及びカラーフィルタを設けた典型的な液晶装置の画像表示領域における基板間の電界の様子を示す断面図である。 第２実施形態に係る液晶装置の画像表示領域における基板間の電界の様子を示す断面図である。 ＴＦＴアレイ基板にブラックマトリクス及びカラーフィルタを設けた典型的な液晶装置の画像表示領域における基板間の電界の様子を示す断面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の対向基板の製造方法を、順を追って示す工程断面図である。 電気光学装置を適用した電子機器の一例である。

符号の説明

６ データ線、 ９ 画素電極、 １０ ＴＦＴアレイ基板、 １０ａ 画像表示領域、 １１ 走査線、 ２０ 対向基板、 ２１ 対向電極、 ２３ ブラックマトリクス、 ２４ オーバーコート膜、 ２６ カラーフィルタ、 ３０ ＴＦＴ、 ５０ 液晶、 １００ 液晶装置

Claims (9)

1. 電気光学物質を相互間に挟持する一対の基板のうちの一方となる電気光学装置用基板であって、
   基板の上に、
   前記電気光学物質を動作させる画素領域に画素毎に形成されたカラーフィルタと、
   前記基板の上から見て、前記カラーフィルタのうち隣り合うカラーフィルタの間に配置されると共に、前記基板の横から見て、高さが前記カラーフィルタに比べて高くなるように形成されたブラックマトリクスと、
   前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスを挟んで前記基板に対向するように配置されており、前記カラーフィルタ及び前記ブラックマトリクスによって形成された段差に対応した形状を有し、前記電気光学物質に電圧を印加するための電圧印加用電極と、
   を備え、
   前記ブラックマトリクスは、前記一対の基板のうちの他方において開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光材料の少なくとも一つと比較して、光反射率が高い材料を含んでなり、
   前記基板の一方の側から前記基板の前記一方の面の法線方向に対して斜めに傾いて入射される斜め光を前記基板の他方の側へ反射する側壁面を有することを特徴とする電気光学装置用基板。
2. 前記ブラックマトリクスは導電性材料を含んでなり、前記電気光学物質を動作させるための一の配線、電極又は電子素子の少なくとも一部を構成することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置用基板。
3. 前記ブラックマトリクスは、光反射率が５０％より高い金属材料を含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置用基板。
4. 前記ブラックマトリクスは、前記基板の上から見てストライプ状に形成されており、前記画素領域における各画素の開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜と組み合わされることで、前記開口領域を規定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
5. 前記ブラックマトリクスは、前記基板の上から見て格子状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
6. 前記電圧印加用電極は、前記基板上にベタ状に形成された対向電極であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
7. 前記電圧印加用電極は、前記画素毎に配置された複数の画素電極であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板と、
   前記一対の基板のうちの他方と、
   前記電気光学物質と、
   を備えることを特徴とする電気光学装置。
9. 請求項８に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。

Images