JP6127500B2 - Electro-optical device manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、および電子機器に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for an electro-optical device, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
表示領域に複数の画素およびスイッチング素子が設けられた素子基板と、素子基板に対向配置された対向基板と、の間に電気光学物質(例えば、液晶など)を備えた電気光学装置が知られている。電気光学装置として、例えば、プロジェクターの液晶ライトバルブとして用いられる液晶装置などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。 There is known an electro-optical device including an electro-optical material (for example, liquid crystal) between an element substrate in which a plurality of pixels and switching elements are provided in a display area, and a counter substrate disposed to face the element substrate. Yes. Examples of the electro-optical device include a liquid crystal device used as a liquid crystal light valve of a projector. Such a liquid crystal device is required to realize high light utilization efficiency.
そこで、素子基板または対向基板の一方における表示領域内にプリズム(反射部)を設け、液晶装置に入射した光を画素領域に効率よく導くことにより、液晶装置の実質的な開口率の向上を図る構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなプリズムは、基板における画素同士の間の非開口領域に断面V字状の溝として形成され、溝の開口部を塞ぐことによって内部が中空となった溝の側面を反射面として、入射した光を画素領域に向けて反射する。 In view of this, a prism (reflecting portion) is provided in the display region of one of the element substrate and the counter substrate, and the light incident on the liquid crystal device is efficiently guided to the pixel region, thereby improving the substantial aperture ratio of the liquid crystal device. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Such a prism is formed as a groove having a V-shaped cross section in a non-opening region between pixels on a substrate, and the side surface of the groove that has become hollow by closing the opening of the groove is used as a reflecting surface. The reflected light is reflected toward the pixel region.
ところで、特許文献1に記載の技術のように、基板面に金属材料を堆積させて溝の開口部を塞ぐ方法では、開口部側から金属材料が溝の内部に入り込んでしまい、溝の側面のうちプリズムの反射面として機能する部分が著しく狭くなってしまうおそれがある。これに対して、例えば、基板面に犠牲層を堆積させて溝を犠牲層で埋め、犠牲層のうちの溝の外部に位置する部分を研磨して除去した後に犠牲層を覆う封止層を形成し、封止層に設けた貫通孔を介して犠牲層を除去した後、この封止層を別の封止層でさらに覆って貫通孔を塞ぐ方法が考えられる。このような方法において、犠牲層のうちの溝の外部に位置する部分を除去する際に、基板面の凹凸を緩和し犠牲層が溝の外部に残らないように基板面を研磨すると、犠牲層とともに基板面も研磨される。
By the way, as in the technique described in
しかしながら、基板面のうち溝が形成された表示領域内では、溝が形成されていない非表示領域(表示領域の外側)に比べて、単位面積に占める基板材料の比率が小さくなるためにより多く(深く)研磨されて、表示領域と非表示領域とで段差が生じてしまう。このような、表示領域と非表示領域との段差が大きいと、封止層の上層に平坦化層を設けて平坦化層の表面を研磨しても段差が十分に緩和できず、平坦化が困難となる場合があるという課題がある。また、その場合に、非表示領域の一部分を除去して段差を緩和しようとすると、非表示領域の一部分を除去する工程が別途必要となり、生産性が低下するという課題がある。 However, in the display area where the groove is formed on the substrate surface, the ratio of the substrate material to the unit area is smaller than the non-display area where the groove is not formed (outside of the display area). Polishing deeply causes a step between the display area and the non-display area. If the level difference between the display area and the non-display area is large, the level difference cannot be sufficiently relaxed even if the leveling layer is provided on the sealing layer and the surface of the leveling layer is polished. There is a problem that it may be difficult. In this case, if a part of the non-display area is removed to reduce the level difference, a step of removing a part of the non-display area is required separately, which causes a problem that productivity is lowered.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法は、溝を含む反射部が配置された第1領域と、前記第1領域の外側を囲む第2領域と、を主面に有する電気光学装置用基板の製造方法であって、光透過性を有する基板の前記第1領域に前記溝を形成する工程と、前記主面の側に犠牲層を堆積させて、前記溝の内部を前記犠牲層で埋める工程と、前記基板の前記主面の側を研磨して、前記犠牲層のうち前記溝の外部に位置する部分を除去する第1研磨工程と、前記主面および前記溝の内部の前記犠牲層を覆う第1封止層を形成する工程と、前記第1封止層の前記溝の内部の前記犠牲層と重なる位置に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔を介して前記溝の内部の前記犠牲層を除去する工程と、前記第1封止層を覆って前記貫通孔を塞ぐ第2封止層を形成する第2封止層形成工程と、前記基板の前記主面の側を研磨する第2研磨工程と、を有し、前記第2研磨工程の前に、前記主面の側の前記第2領域に凹部を形成することを特徴とする。 Application Example 1 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to this application example includes a first region in which a reflecting portion including a groove is disposed, and a second region that surrounds the outside of the first region. A method of manufacturing the substrate for an electro-optical device, comprising: forming the groove in the first region of the light-transmitting substrate; depositing a sacrificial layer on the main surface side; Filling the interior with the sacrificial layer; polishing the main surface side of the substrate to remove a portion of the sacrificial layer located outside the groove; the main surface and the main surface; Forming a first sealing layer that covers the sacrificial layer inside the groove, and forming a through hole at a position overlapping the sacrificial layer inside the groove of the first sealing layer; Removing the sacrificial layer inside the groove through the through hole, covering the first sealing layer, and A second sealing layer forming step for forming a second sealing layer that closes the through-hole, and a second polishing step for polishing the main surface side of the substrate, before the second polishing step. A concave portion is formed in the second region on the main surface side.
本適用例の方法によれば、基板の第2領域に凹部を形成するので、第1研磨工程で基板の主面の側を研磨する際に第1領域の研磨量が第2領域の研磨量よりも多くなることで生じた第1領域と第2領域との段差を緩和することができる。そして、第1領域と第2領域との段差が緩和された後で第2研磨工程を行うので、第2研磨工程において基板の主面の側を容易に平坦化できるとともに、平坦性を向上させることができる。 According to the method of this application example, since the concave portion is formed in the second region of the substrate, when the main surface side of the substrate is polished in the first polishing step, the polishing amount of the first region is the polishing amount of the second region. The step difference between the first region and the second region caused by the increase can be reduced. Then, since the second polishing step is performed after the step between the first region and the second region is relaxed, the main surface side of the substrate can be easily flattened and the flatness can be improved in the second polishing step. be able to.
[適用例2]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法であって、前記第2封止層形成工程の前に、前記凹部を形成することが好ましい。 Application Example 2 In the method for manufacturing an electro-optical device substrate according to the application example, it is preferable that the concave portion is formed before the second sealing layer forming step.
本適用例の方法によれば、基板の主面の第1領域と第2領域との段差が緩和された後で第1領域と第2領域とを覆って第2封止層を形成するので、第2封止層の表面を段差が少ない面とすることができる。これにより、第2研磨工程において基板の主面の側の平坦性をより向上させることができる。 According to the method of this application example, the second sealing layer is formed so as to cover the first region and the second region after the step between the first region and the second region on the main surface of the substrate is relaxed. The surface of the second sealing layer can be a surface with few steps. Thereby, the flatness of the main surface side of the substrate can be further improved in the second polishing step.
[適用例3]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法であって、前記貫通孔形成工程において、前記凹部を形成することが好ましい。 Application Example 3 In the method for manufacturing the electro-optical device substrate according to the application example, it is preferable that the concave portion is formed in the through hole forming step.
本適用例の方法によれば、第1封止層に貫通孔を形成する工程において貫通孔だけでなく凹部も形成するので、凹部を形成する工程を別途必要としない。これにより、凹部を形成する工程を別途必要とする場合に比べて、電気光学装置用基板の生産性を向上することができる。 According to the method of this application example, not only the through hole but also the concave portion is formed in the step of forming the through hole in the first sealing layer, so that a step of forming the concave portion is not required separately. As a result, the productivity of the electro-optical device substrate can be improved as compared with a case where a step of forming the recess is separately required.
[適用例4]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法であって、前記凹部を、前記第1領域の外側を囲むように形成することが好ましい。 Application Example 4 In the method for manufacturing the electro-optical device substrate according to the application example, it is preferable that the concave portion is formed so as to surround an outer side of the first region.
本適用例の方法によれば、第1領域の外側を囲むように凹部を形成するので、第1領域の周囲に亘って第2領域との段差を緩和できる。これにより、基板の主面の側の平坦性をより一層向上させることができる。 According to the method of this application example, since the concave portion is formed so as to surround the outside of the first region, the step difference from the second region can be reduced around the first region. Thereby, the flatness of the main surface side of the substrate can be further improved.
[適用例5]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法であって、前記凹部は、所定の間隔を空けて複数個形成されることが好ましい。 Application Example 5 In the method for manufacturing the substrate for an electro-optical device according to the application example, it is preferable that a plurality of the recesses are formed with a predetermined interval.
本適用例の方法によれば、隣り合う凹部同士の間に所定の間隔を空けて、複数の凹部を形成する。研磨工程における研磨荷重は、基板を加圧する圧力が一定であれば、基板と研磨パッドの接触面積が小さいほど大きくなる。したがって、隣り合う凹部同士の間隔を適宜設定することで、第2研磨工程における基板と研磨パッドの接触面積を調整して、第1領域の研磨レートと第2領域の研磨レートとの差を制御することができる。これにより、基板の主面の側の平坦性をさらに向上させることができる。 According to the method of this application example, a plurality of recesses are formed with a predetermined interval between adjacent recesses. If the pressure which pressurizes a board | substrate is constant, the grinding | polishing load in a grinding | polishing process will become so large that the contact area of a board | substrate and a polishing pad is small. Therefore, the contact area between the substrate and the polishing pad in the second polishing step is adjusted by appropriately setting the interval between the adjacent recesses, and the difference between the polishing rate of the first region and the polishing rate of the second region is controlled. can do. Thereby, the flatness of the main surface side of the substrate can be further improved.
[適用例6]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法であって、前記貫通孔形成工程と前記第2研磨工程との間に、前記凹部と平面的に重なる領域にマークを形成する工程と、前記マークと前記第2封止層とを覆う平坦化層を形成する工程と、を有していてもよい。 Application Example 6 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to the application example, in which a mark is formed in a region overlapping with the concave portion between the through hole forming step and the second polishing step. And a step of forming a planarization layer covering the mark and the second sealing layer.
本適用例の方法によれば、第2領域に凹部を形成して凹部と平面的に重なる領域にマークを形成するので、凹部を形成しない場合と比べて、基板の主面の側におけるマークと第1領域との段差を小さくできる。そのため、第2研磨工程において平坦化層の表面を研磨する際に、凹部を形成しない場合と比べて、マーク上の平坦化層の残厚を容易に確保できるので、マークが消失してしまうことやマークの一部が除去されてしまうことを抑止できる。 According to the method of this application example, since the concave portion is formed in the second region and the mark is formed in the region overlapping with the concave portion, the mark on the main surface side of the substrate is compared with the case where the concave portion is not formed. A step with the first region can be reduced. Therefore, when polishing the surface of the flattening layer in the second polishing step, the remaining thickness of the flattening layer on the mark can be easily ensured compared to the case where no recess is formed, and the mark disappears. Or part of the mark can be prevented from being removed.
[適用例7]本適用例に係る電気光学装置は、複数の画素電極と、前記複数の画素電極の各々に対応するスイッチング素子と、が設けられた第1基板と、前記第1基板に対向配置された第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた電気光学物質層と、を備え、前記第1基板または前記第2基板のいずれか一方が、上記適用例の電気光学装置用基板の製造方法で製造された電気光学装置用基板を備えていることを特徴とする。 Application Example 7 In an electro-optical device according to this application example, a first substrate provided with a plurality of pixel electrodes and switching elements corresponding to each of the plurality of pixel electrodes, and opposed to the first substrate. A second substrate disposed; and an electro-optic material layer provided between the first substrate and the second substrate, wherein one of the first substrate and the second substrate is applied as described above. The electro-optical device substrate manufactured by the manufacturing method of the example electro-optical device substrate is provided.
本適用例の構成によれば、電気光学装置が備える第1基板または第2基板のいずれか一方が、上記適用例の電気光学装置用基板の製造方法で製造された、電気光学物質層側の面の平坦性が良好であり生産性が高い電気光学装置用基板を備えている。したがって、表示品質とコスト競争力に優れた電気光学装置を提供できる。 According to the configuration of this application example, either the first substrate or the second substrate included in the electro-optical device is manufactured on the electro-optical material layer side manufactured by the method for manufacturing the electro-optical device substrate of the application example. An electro-optical device substrate having good surface flatness and high productivity is provided. Therefore, it is possible to provide an electro-optical device having excellent display quality and cost competitiveness.
[適用例8]本適用例に係る電子機器は、上記適用例の電気光学装置を備えていることを特徴とする。 Application Example 8 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device according to the application example.
本適用例の構成によれば、表示品質とコスト競争力に優れた電気光学装置を備えた電子機器を提供することができる。 According to the configuration of this application example, it is possible to provide an electronic apparatus including an electro-optical device that is excellent in display quality and cost competitiveness.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be used are appropriately enlarged, reduced or exaggerated so that the part to be described can be recognized. In addition, illustrations of components other than those necessary for the description may be omitted.
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。 In the following embodiments, for example, when “on the substrate” is described, the substrate is disposed so as to be in contact with the substrate, or is disposed on the substrate via another component, or the substrate. It is assumed that a part is arranged so as to be in contact with each other and a part is arranged via another component.
(第1の実施形態)
<電気光学装置>
ここでは、電気光学装置として、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor:TFT)を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投射型表示装置(プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
(First embodiment)
<Electro-optical device>
Here, an active matrix liquid crystal device including a thin film transistor (TFT) as a pixel switching element will be described as an example of the electro-optical device. This liquid crystal device can be suitably used, for example, as a light modulation element (liquid crystal light valve) of a projection display device (projector) described later.
まず、第1の実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置について、図1および図2を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略図である。詳しくは、図1(a)は液晶装置の構成を示す概略平面図であり、図1(b)は図1(a)のH−H’線に沿った概略断面図である。また、図2は、第1の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。 First, a liquid crystal device as an electro-optical device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the liquid crystal device according to the first embodiment. Specifically, FIG. 1A is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line H-H ′ of FIG. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device according to the first embodiment.
図1(a)および(b)に示すように、第1の実施形態に係る液晶装置1は、第1基板としての素子基板20と、素子基板20に対向配置された第2基板としての対向基板30と、素子基板20と対向基板30との間に配置された電気光学物質層としての液晶層40とを備えている。本実施形態では、対向基板30が本発明の電気光学装置用基板としてのプリズム基板10を備えている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
液晶装置1は、例えば、TN(Twisted Nematic)モードやVA(Vertical Alignment)モードで動作する。液晶装置1は、対向基板30側から入射した光を変調して素子基板20側に射出する透過型の液晶装置である。
The
図1(a)および(b)に示すように、素子基板20は対向基板30よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材42を介して接合されている。液晶層40は、素子基板20と対向基板30とシール材42とによって囲まれた空間に封入された、電気光学物質としての正または負の誘電異方性を有する液晶で構成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
シール材42は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤からなる。シール材42には、素子基板20と対向基板30との間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。額縁状に配置されたシール材42の内側には、対向基板30に設けられた額縁状の遮光層32が配置されている。遮光層32は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。
The sealing
遮光層32の内側は、複数の画素Pが配列された第1領域としての表示領域Eとなっている。表示領域Eは、液晶装置1において、実質的に表示に寄与する領域である。また、遮光層32が形成された領域を含め、表示領域Eの周囲を囲む領域を第2領域としての非表示領域Fという。非表示領域Fは、表示に寄与しない領域である。なお、図1(a),(b)では図示を省略したが、表示領域E内においても、複数の画素Pを平面的に区画する遮光部(図3に示す非開口領域D2)が、格子状に設けられている。
Inside the
素子基板20の1辺部のシール材42の外側には、1辺部に沿ってデータ線駆動回路51および複数の外部接続端子54が設けられている。また、その1辺部に対向する他の1辺部に沿ったシール材42の内側には、検査回路53が設けられている。さらに、これらの2辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿ったシール材42の内側には、走査線駆動回路52が設けられている。
A data
検査回路53が設けられた1辺部のシール材42の内側には、2つの走査線駆動回路52を繋ぐ複数の配線55が設けられている。これらデータ線駆動回路51、走査線駆動回路52に繋がる配線は、複数の外部接続端子54に接続されている。また、対向基板30の角部には、素子基板20と対向基板30との間で電気的導通をとるための上下導通部56が設けられている。なお、検査回路53の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路51と表示領域Eとの間のシール材42の内側に沿った位置に設けてもよい。
A plurality of wirings 55 that connect the two scanning
以下の説明では、データ線駆動回路51が設けられた1辺部に沿った方向をX方向とし、この1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿った方向をY方向とする。図1(a)のH−H’線の方向は、Y方向に沿った方向である。また、X方向およびY方向と直交し図1(b)における上方に向かう方向をZ方向とする。なお、本明細書では、液晶装置1の対向基板30の表面の法線方向(Z方向)から見ることを「平面視」という。
In the following description, the direction along one side where the data line driving
図1(b)に示すように、素子基板20の液晶層40側には、画素P毎に設けられたスイッチング素子としてのTFT24(図4参照)と、光透過性を有する画素電極28と、信号配線(図示しない)と、画素電極28を覆う配向膜29とが設けられている。画素電極28は、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの光透過性を有する導電膜からなる。
As shown in FIG. 1B, on the
対向基板30は、後述する反射部としてのプリズム15(図4参照)が設けられた電気光学装置用基板としてのプリズム基板10を備えている。対向基板30の液晶層40側には、遮光層32と、平坦化層33と、共通電極34と、共通電極34を覆う配向膜35とが設けられている。
The
遮光層32は、図1(a)および(b)に示すように、平面的に走査線駆動回路52、複数の配線55や検査回路53と重なる位置に額縁状に設けられている。遮光層32は、対向基板30側から入射する光を遮蔽して、これらの駆動回路を含む周辺回路の光による誤動作を防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮蔽して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
図1(b)に示す平坦化層33は、遮光層32を覆うように形成されている。平坦化層33は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)などの絶縁膜で形成され、光透過性を有している。平坦化層33は、遮光層32などに起因する凹凸を緩和し、共通電極34が形成される液晶層40側の面が平坦となるように設けられている。平坦化層33の形成方法としては、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて成膜する方法が挙げられる。
The
共通電極34は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの光透過性を有する導電膜からなり、平坦化層33を覆うとともに、図1(a)に示すように対向基板30の四隅に設けられた上下導通部56により素子基板20側の配線に電気的に接続されている。
The
配向膜29および配向膜35は、液晶装置1の光学設計に基づいて選定される。配向膜29および配向膜35は、例えば、ポリイミドなどの有機材料を成膜して、その表面をラビングすることにより、液晶分子に対して略水平配向処理が施されたものや、SiOx(酸化シリコン)などの無機材料を気相成長法を用いて成膜して、液晶分子に対して略垂直配向させたものが挙げられる。
The
液晶層40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。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素P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する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素P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し、全体として液晶装置1からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が射出される。
The liquid crystal constituting the
図2に示すように、表示領域Eには、走査線2とデータ線3とが互いに絶縁され交差するように形成されている。走査線2が延在する方向がX方向であり、データ線3が延在する方向がY方向である。画素Pは、走査線2とデータ線3との交差に対応して設けられている。画素Pのそれぞれには、画素電極28と、スイッチング素子としてのTFT24(Thin Film Transistor:薄膜トランジスター)とが設けられている。
As shown in FIG. 2, in the display area E, the
TFT24のソース電極(図示しない)は、データ線駆動回路51から延在するデータ線3に電気的に接続されている。データ線3には、データ線駆動回路51(図1参照)から画像信号(データ信号)S1、S2、…、Snが線順次で供給される。TFT24のゲート電極(図示しない)は、走査線駆動回路52から延在する走査線2の一部である。走査線2には、走査線駆動回路52から走査信号G1、G2、…、Gmが線順次で供給される。TFT24のドレイン電極(図示しない)は、画素電極28に電気的に接続されている。
A source electrode (not shown) of the
画像信号S1、S2、…、Snは、TFT24を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線3を介して画素電極28に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極28を介して液晶層40に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板30に設けられた共通電極34(図3参照)との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。
The image signals S1, S2,..., Sn are written to the
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、データ線3に沿って平行するように形成された容量線4と画素電極28との間に蓄積容量5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、各画素Pの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の配向状態が変化する。これにより、液晶層40(図4参照)に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
In order to prevent leakage of the held
次に、画素Pの平面的な配置とプリズム基板10の構造について、図3および図4を参照して説明する。図3は、画素の配置を示す概略平面図である。図4は、画素およびプリズム(反射部)の構造を示す概略断面図である。詳しくは、図4は、図3のA−A’線に沿った概略断面図である。
Next, the planar arrangement of the pixels P and the structure of the
図3に示すように、画素Pは、表示領域Eに、X方向およびY方向にマトリックス状に配置されている。表示領域Eにおいて、遮光部により光が遮蔽された領域を非開口領域D2という。非開口領域D2は、X方向とY方向とに延在する格子状に設けられている。また、非開口領域D2に囲まれた光が透過する領域を、開口領域D1という。非開口領域D2により、平面視で四角形(略正方形)に区画された開口領域D1が、画素Pの領域(画素領域)である。 As shown in FIG. 3, the pixels P are arranged in a matrix in the display area E in the X direction and the Y direction. In the display area E, an area where light is shielded by the light shielding portion is referred to as a non-opening area D2. The non-opening region D2 is provided in a lattice shape extending in the X direction and the Y direction. In addition, a region that transmits light surrounded by the non-opening region D2 is referred to as an opening region D1. An opening area D1 divided into a quadrangle (substantially square) in plan view by the non-opening area D2 is an area (pixel area) of the pixel P.
X方向に延在する非開口領域D2には、走査線2(図2参照)が設けられている。また、Y方向に延在する非開口領域D2には、データ線3(図2参照)が設けられている。走査線2およびデータ線3は、遮光性の導電材料で形成されており、これらによって液晶装置1の遮光部が構成される。なお、対向基板30の遮光層32を、非開口領域D2に重なるように格子状に設けて、遮光部の一部としてもよい。
A scanning line 2 (see FIG. 2) is provided in the non-opening region D2 extending in the X direction. A data line 3 (see FIG. 2) is provided in the non-opening region D2 extending in the Y direction. The
素子基板20に設けられた画素電極28は、平面視で四角形(略正方形)であり、外縁部が非開口領域D2に平面的に重なるように配置されている。本実施形態では、非開口領域D2の幅は、X方向およびY方向において同じ幅に設定されている。また、非開口領域D2には、対向基板30に設けられた溝12(プリズム15)が配置されている。
The
図3においては図示を省略したが、非開口領域D2の交差部付近には、画素P毎にTFT24が配置されている。TFT24を非開口領域D2に配置することにより、TFT24への光の入射が抑制される。
Although not shown in FIG. 3, a
図4に示すように、素子基板20は、基板21と、走査線2と、絶縁層23と、TFT24と、絶縁層25と、データ線3と、絶縁層27と、画素電極28と、配向膜29とを備えている。基板21は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。
As shown in FIG. 4, the
走査線2は、例えば、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Cr(クロム)などの金属材料の少なくとも一つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらを積層したものからなり、遮光性を有している。
The
絶縁層23は、基板21と走査線2とを覆うように設けられている。絶縁層23は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)などの絶縁膜で形成され、光透過性を有している。TFT24は、絶縁層23上に設けられている。TFT24は、画素電極28を駆動するスイッチング素子である。図示を省略するが、TFT24は、半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。
The insulating
半導体層は、例えば、多結晶シリコン膜からなり、島状に形成されている。半導体層には、不純物イオンが注入されて、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、または、チャネル領域とドレイン領域との間には、LDD(Lightly Doped Drain)領域が形成されていてもよい。 The semiconductor layer is made of, for example, a polycrystalline silicon film and is formed in an island shape. Impurity ions are implanted into the semiconductor layer to form a source region, a channel region, and a drain region. An LDD (Lightly Doped Drain) region may be formed between the channel region and the source region or between the channel region and the drain region.
ゲート電極は、素子基板20において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層25の一部(ゲート絶縁膜)を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線2にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってTFT24をオン/オフ制御している。
The gate electrode is formed on the
なお、TFT24の構造としては、このような所謂トップゲート構造に限らず、絶縁層23を介して半導体層のチャネル領域と重なり合った走査線2の部分がゲート電極として機能する、所謂ボトムゲート構造を採用してもよい。
The structure of the
絶縁層25は、絶縁層23とTFT24とを覆うように設けられている。絶縁層25は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)などの絶縁膜で形成され、光透過性を有している。絶縁層25は、TFT24の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層25により、TFT24によって生じる表面の凹凸が緩和される。
The insulating
絶縁層25上には、データ線3が設けられている。データ線3は、走査線2と同様の材料で形成され、遮光性を有している。TFT24は、遮光性を有する走査線2およびデータ線3との間に挟まれるように配置されている。これにより、TFT24の半導体層に光が入射することによりスイッチング動作が不安定になることを抑制している。なお、遮光部として、走査線2およびデータ線3の他に、遮光性の材料で形成された遮光層を、TFT24の下層および上層の少なくとも一方に別途設ける構成としてもよい。
A
なお、図示を省略するが、絶縁層25上には、データ線3と配線層を異ならせて容量線4が設けられている。絶縁層25とデータ線3と容量線4とを覆うように、絶縁層27が設けられている。絶縁層27は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)などの絶縁膜で形成され、光透過性を有している。
Although not shown, the
画素電極28は、絶縁層27上に、画素Pに対応して設けられている。画素電極28は、開口領域D1に平面的に重なるように配置されている。画素電極28は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの光透過性を有する導電膜からなる。画素電極28は、絶縁層25や絶縁層27に設けられたコンタクトホール(図示しない)を介して、TFT24の半導体層におけるドレイン領域に電気的に接続されている。配向膜29は、画素電極28を覆うように設けられている。
The
対向基板30は、上述した通り、プリズム基板10と、遮光層32(図1(b)参照)と、平坦化層33と、共通電極34と、配向膜35とを備えている。対向基板30が備えるプリズム基板10の構成について、以下に説明する。
As described above, the
<電気光学装置用基板>
電気光学装置用基板としてのプリズム基板10は、基板としての基板本体11と、基板本体11の主面としての第1面11aの側に設けられたプリズム(反射部)15と、第1面11a上に積層された第1封止層13および第2封止層14とを有している。基板本体11は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。
<Electro-optical device substrate>
A
プリズム15は、基板本体11の第1面11aの側に形成された溝12を有している。溝12は、液晶層40に向かって開くように、断面視でV字状に形成されている。溝12の断面は、第1面11aに開口する開口部12cを底辺とし、V字状の2つの傾斜面12aを2辺とする略二等辺三角形形状をなしている。溝12の内部は、中空状態の中空部12bとなっている。
The
溝12は、平面視で、非開口領域D2に重なるように形成されている。すなわち、溝12は、格子状に形成されており、X方向においては走査線2(図2参照)に重なり、Y方向においてはデータ線3(図2参照)に重なるように配置されている。
The
溝12の略二等辺三角形形状の頂点は、非開口領域D2の幅方向の中心に位置している。溝12の幅(略二等辺三角形形状の底辺の長さ)は、非開口領域D2の幅と同じか、あるいはやや幅広に設定されている。本実施形態では、溝12の幅は、例えば、1μm〜2μm程度である。溝12の深さ(Z方向における長さ)は、例えば、20μm〜30μm程度である。
The apex of the substantially isosceles triangle shape of the
第1封止層13は、基板本体11の第1面11aを覆い、溝12の開口部12cを塞ぐように形成されている。第1封止層13は、溝12に対してオーバーハング状態であり、例えば、溝12の開口部12cから内部に入り込まないように形成されている。なお、第1封止層13は、開口部12cから僅かに(例えば、1μm程度まで)溝12の内部に入り込んで形成されていてもよい。
The
第1封止層13には、溝12の開口部12cと重なる位置に、開口部12cよりも小さな開口面積で中空部12bに連通する貫通孔13aが設けられている。貫通孔13aは、平面視で、格子状の非開口領域D2の交差部に配置されている(図3参照)。貫通孔13aの平面形状は、例えば円形であるが、他の形状であってもよい。第2封止層14は、第1封止層13を覆って形成され、貫通孔13aを塞いでいる。第1封止層13および第2封止層14は、シリコン酸化膜などの絶縁膜で形成され、光透過性を有している。
The
溝12は第1封止層13および第2封止層14によって封止されており、溝12の内部に中空状態の中空部12bを構成している。中空部12bは、例えば、真空に近い状態となっている。プリズム15は、基板本体11の第1面11aとは反対側の第2面11bから入射する光を、基板本体11と溝12との境界面(傾斜面12a)において、液晶層40側に向けて反射する。なお、中空部12bは、空気層となっていてもよい。
The
ここで、第1封止層13は、開口部12cから溝12の内部に入り込まないように形成されているか、僅かに溝12の内部に入り込んで形成されているので、特許文献1に記載の電気光学装置用基板と比べて、プリズム15の反射面として機能する傾斜面12aをより大きくできる。
Here, the
<電気光学装置用基板の作用>
続いて、図4を参照して、液晶装置1に入射した光がどのように集光され射出されるかについて説明する。液晶装置1において、対向基板30(プリズム基板10)側から入射した光は、液晶層40によって画素P毎に光変調された後、素子基板20側に射出される。ここで、液晶装置1には、様々な入射角度の光が入射する。例えば、画素Pの領域(開口領域D1)の平面的な中心を通過する光軸に沿って入射した入射光L1は、そのまま画素Pの領域内で直進し、液晶層40を通過して素子基板20側に射出される。
<Operation of Electro-Optical Device Substrate>
Next, how the light incident on the
一方、入射光L1よりも外側から入射した入射光L2は、そのまま直進した場合、画素Pの領域(開口領域D1)から外れて遮光部(データ線3)で遮光されてしまう。液晶装置1では、このような入射光L2を、プリズム15で反射させることにより画素Pの領域に向かわせる。このように、液晶装置1では、プリズム15により入射光を画素Pの領域に向けて効率よく導くので、入射光の利用効率を高めることができる。
On the other hand, when the incident light L2 incident from the outside of the incident light L1 travels straight as it is, it deviates from the region of the pixel P (opening region D1) and is shielded by the light shielding portion (data line 3). In the
プリズム15は、入射光を基板本体11と溝12との境界面(傾斜面12a)において全反射させる機能を有する。入射光を全反射させるため、プリズム15の光学条件として、基板本体11の屈折率をR1とし、中空部12bの屈折率をR2とし、傾斜面12aの法線に対する入射光の入射角度をθとした場合、R1>R2、かつ、sinθ>R2/R1を満たす必要がある。
The
例えば、基板本体11の材料として石英を用いている場合、基板本体11の屈折率R1は1.46であるので、中空部12bの屈折率R2は、例えば1.4以下であればよい。本実施形態では、中空部12bが真空に近い状態であるので、基板本体11の屈折率R1に対して中空部12bの屈折率R2は極めて小さくなる。したがって、入射角度θの広い角度範囲にわたって、入射光を傾斜面12aで全反射させることができる。
For example, when quartz is used as the material of the
プリズム15の傾斜面12aが、基板本体11の第2面11bの法線方向となす角度の設計については、入射光の角度分布や、後述するプロジェクター100の投射レンズ117(図12参照)の取り込み角度(F値)などに基づいて決定される。本実施形態では、傾斜面12aが基板本体11の第2面11bの法線方向となす角度は、例えば、1°〜3°程度である。
Regarding the design of the angle formed by the
なお、液晶装置1における素子基板20や対向基板30には、屈折率が異なる絶縁膜や導電膜などが存在し、入射光はこれらの絶縁膜や導電膜と液晶層40とを透過する。したがって、プリズム15の光学条件として、液晶装置1の構成において最も光の利用効率が高くなる光学条件を見出すことが望ましい。また、プリズム15における溝12の深さ、開口部12cの幅、および傾斜面12aの角度は、最も光の利用効率が高くなる光学条件に基づいて決定されることが望ましい。
The
<電気光学装置用基板の製造方法>
次に、第1の実施形態に係る電気光学装置用基板としてのプリズム基板10の製造方法について、図5、図6、図7、図8、図9および図10を参照して説明する。図5、図6、図7、図8、図9および図10は、第1の実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法を示す概略断面図である。なお、図5、図6、図7、図8、図9および図10の各図は、図3のA−A’線に沿った概略断面図に相当する。
<Method for Manufacturing Electro-Optical Device Substrate>
Next, a method for manufacturing the
なお、図示しないが、プリズム基板10の製造工程では、プリズム基板10を複数枚取りできる大型の基板(マザー基板)で加工が行われ、最終的にそのマザー基板を切断して個片化することにより、複数のプリズム基板10が得られる。したがって、以下に説明する各工程では個片化する前のマザー基板の状態で加工が行われるが、ここでは、マザー基板の中の個別のプリズム基板10に対する加工について説明する。
Although not shown, in the manufacturing process of the
まず、図5(a)に示すように、光透過性を有する基板本体11の第1面11aに、マスク層71を形成する。本実施形態では、基板本体11の材料として石英を用いる。マスク層71としては、次の工程で形成する溝12を深く形成するため、例えば、W(タングステン)やWSi(タングステンシリサイド)などの金属材料からなるハードマスクを用いることが好ましい。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、マスク層71の表示領域Eに対応する領域内に、開口部71aを形成する。開口部71aは、平面視で図3に示す非開口領域D2に対応して形成される。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、マスク層71の開口部71aを介して、基板本体11にエッチング処理を施す。これにより、図5(b)に示すように、基板本体11の第1面11aの表示領域E内に、開口部12cと傾斜面12aとを有する溝12が形成される。エッチング処理としては、例えば、高密度プラズマを形成可能なICP(ICP-RIE/Inductive Coupled Plasma-RIE)ドライエッチング装置によるドライエッチングなどを用いる。
Next, an etching process is performed on the
エッチングガスとしては、例えば、フッ素系ガスに酸素や一酸化炭素等を混合したガスを用いる。例えば、基板本体11とマスク層71とのエッチング選択比を4以上:1とすると、マスク層71の厚さに対して4倍以上の深さを有する断面V字形状の溝12を形成できる。溝12を形成した後、基板本体11からマスク層71を除去する。
As an etching gas, for example, a gas in which oxygen, carbon monoxide, or the like is mixed with a fluorine-based gas is used. For example, when the etching selectivity between the
次に、図5(c)に示すように、基板本体11の第1面11aに犠牲層72の材料を堆積させて、第1面11aを覆い溝12の内部を埋めて開口部12cを塞ぐ犠牲層72を形成する。犠牲層72の材料としては、例えば、シリコンを用いることができる。犠牲層72を形成する方法としては、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることができる。なお、犠牲層72の材料として樹脂材料を用い、スピンコート法などにより塗布して犠牲層72を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 5C, the material of the
次に、図6(a)〜(c)に示すように、基板本体11の第1面11aの側を研磨して、犠牲層72のうちの溝12の内部よりも外側の部分を除去する(第1研磨工程)。図6(a)〜(c)は、第1研磨工程における研磨加工の進行に応じた状態を、模式的に示している。研磨方法としては、例えば、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理が挙げられる。CMP処理では、研磨パッドを備えた研磨装置(図示は省略)と化学研磨剤とを使用して、化学作用と機械的研磨の複合作用により、表面の凹凸を削って平坦化する加工を行う。
Next, as shown in FIGS. 6A to 6C, the
まず、図6(a)に示すように、犠牲層72のうち第1面11aよりも上方の部分を除去する。これにより、犠牲層72のうちの、第1面11aよりも上方の部分が除去され、溝12の内部を埋める部分が残される。
First, as shown in FIG. 6A, a portion of the
図6(a)には図示しないが、この状態では、基板本体11の第1面11aの側に、第1面11a上に残った犠牲層72や溝12に起因する凹凸が多数存在する。また、第1面11a上に犠牲層72が僅かでも残っていると、基板本体11を透過する光の透過率が低下してしまう。そこで、この状態から、さらに第1面11aの研磨を続ける。
Although not shown in FIG. 6A, in this state, there are many irregularities due to the
ここで、犠牲層72の材料であるシリコンの硬度は、基板本体11の材料である石英の硬度よりも低い。そのため、第1面11aの研磨を続けることで、図6(b)に示すように、犠牲層72の方が基板本体11よりも多く研磨されて、犠牲層72が第1面11aから溝12の内部へ掘り込まれた状態となる。この図6(b)に示すような状態になると、一時的に、基板本体11だけが研磨されることとなる。
Here, the hardness of silicon that is the material of the
また、CMP処理における研磨荷重は、基板本体11を加圧する圧力と研磨パッドの接触面積とに依存し、基板本体11を加圧する圧力が一定であれば、基板本体11と研磨パッドの接触面積が小さいほど大きくなる。溝12は表示領域E内に設けられているため、表示領域E内では、溝12が設けられていない非表示領域Fに比べて、単位面積に占める基板材料の比率が小さくなる。
The polishing load in the CMP process depends on the pressure for pressing the
そのため、基板本体11に対する研磨荷重は、研磨する面全体で均一とはならず、非表示領域Fよりも表示領域E内において大きくなる。そのため、表示領域E内における研磨レートは、非表示領域Fにおける研磨レートよりも高くなる。その結果、図6(c)に示すように、基板本体11は、表示領域Eにおいて非表示領域Fよりも多く研磨されるため、非表示領域Fに対して表示領域Eが凹状に窪んだ状態となる。すなわち、表示領域Eと非表示領域Fとで段差が生じることとなる。
Therefore, the polishing load on the
図7(a)に第1研磨工程の初期段階における段差の状況を模式的に示し、図7(b)に第1研磨工程終了時の段差の状況を模式的に示す。図7(a)に示すように、第1研磨工程の初期段階では、表示領域Eおよび非表示領域Fに多数の凹凸が存在している。研磨を続けることで、図7(b)に示すように、これらの多数の凹凸は緩和されるが、表示領域Eと非表示領域Fとの間に大きな段差が生じてしまう。 FIG. 7A schematically shows the level difference at the initial stage of the first polishing process, and FIG. 7B schematically shows the level difference at the end of the first polishing process. As shown in FIG. 7A, in the initial stage of the first polishing process, there are many irregularities in the display area E and the non-display area F. By continuing the polishing, as shown in FIG. 7B, many of these irregularities are relaxed, but a large step is generated between the display area E and the non-display area F.
このような表示領域Eと非表示領域Fとの段差が大きいと、以降の工程で基板本体11の上層に形成される各層の表面にこの段差が反映される。そして、後述する第2研磨工程において基板本体11上に形成した平坦化層33の表面を研磨しても、段差が十分に緩和できず、良好な平坦面が得られない場合がある。そこで、本実施形態では、第2研磨工程よりも前に、この表示領域Eと非表示領域Fとの段差を緩和する加工を行っている。
When the level difference between the display area E and the non-display area F is large, the level difference is reflected on the surface of each layer formed on the upper layer of the
なお、第1研磨工程において犠牲層72の上方の部分を除去する際、CMP処理に加えてドライエッチングを施すこととしてもよい。また、第1研磨工程を終了した時点で、溝12の内部を埋める犠牲層72の上面が第1面11aよりも僅かに低く窪んでいてもよい。このように犠牲層72の上面が第1面11aよりも窪んでいると、平面視で溝12を視認しやすくなるので、例えば、プリズム基板10を有する対向基板30と素子基板20とを貼り合わせる工程などで、溝12を位置合わせの基準とすることが可能となる。
In addition, when removing the upper part of the
次に、図8(a)に示すように、基板本体11の第1面11aおよび溝12の内部の犠牲層72を覆うように第1封止層13を形成する。第1封止層13は、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン:Si(OC2H5)4)を用いた減圧CVD法や、テトラエトキシシランと酸素ガスとを用いたプラズマCVD法などにより形成したSiO2などのシリコン酸化膜で構成される。
Next, as shown in FIG. 8A, the
次に、図8(b)に示すように、第1封止層13上にレジスト層73を形成する。レジスト層73は、図8(b)に点線で示すように、まず第1封止層13を覆うように形成する。そして、表示領域E内の犠牲層72(溝12)と重なる位置に、開口部73aを形成する。開口部73aは、開口面積が溝12の開口部12cよりも小さくなるように形成する。より具体的には、貫通孔13a開口部の径が溝12の開口部12cのY方向における幅よりも小さくなるように貫通孔13aを形成する。また、非表示領域Fには、開口部73bを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 8B, a resist
次に、図8(c)に示すように、第1封止層13の犠牲層72(溝12)と重なる位置に、犠牲層72に到達する貫通孔13aを形成する(貫通孔形成工程)。貫通孔形成工程では、第1封止層13に貫通孔13aを形成するとともに、第1封止層13の非表示領域Fに対応する部分を除去して、基板本体11の第1面11aの側の非表示領域Fに凹部11cを形成する。凹部11cは、例えば、平面視で図1(a)に示す表示領域Eの周囲を囲むように、額縁状に形成される。
Next, as shown in FIG. 8C, a through
貫通孔形成工程では、図8(b)に示すレジスト層73の開口部73aおよび開口部73bを介して、第1封止層13および基板本体11に、例えば、CF4やC4F8などのフロロカーボン系のガスをエッチングガスとするドライエッチング処理を施す。ドライエッチング処理は、開口部73aを介して行うエッチングのエッチングレートに対して、開口部73bを介して行うエッチングのエッチングレートが小さくなるような条件で行うことが望ましい。例えば、圧力を低めに設定するとともに、ガスの流量を低めに設定することが好ましい。
In the through hole forming step, for example, CF 4 , C 4 F 8 or the like is formed on the
これにより、図8(c)に示すように、表示領域Eにおいては、第1封止層13に開口面積が溝12の開口部12cよりも小さ貫通孔13aが形成され、貫通孔13a内に犠牲層72が露出する。一方、非表示領域Fにおいては、第1封止層13が除去され、基板本体11に凹部11cが形成される。非表示領域Fに凹部11cが形成されたことにより、表示領域Eと非表示領域Fとの段差は緩和されて小さくなる。また、凹部11cが額縁状に形成されるので、表示領域Eの周囲に亘って非表示領域Fとの段差を緩和できる。
As a result, as shown in FIG. 8C, in the display region E, a through
本実施形態では、このように貫通孔形成工程で基板本体11に凹部11cを形成するので、凹部11cを形成する工程を別途必要としない。したがって、凹部11cを形成する工程を別途必要とする場合に比べて、電気光学装置用基板の製造における生産性を向上することができる。
In the present embodiment, since the
次に、図9(a)に示すように、溝12の内部に埋め込まれた犠牲層72を除去する。犠牲層除去工程では、第1封止層13の貫通孔13aを介して、例えば、三フッ化塩素(ClF3)や二フッ化キセノン(XeF2)などのフッ素系ガスをエッチングガスとするドライエッチング処理を施す。これにより、犠牲層72が選択的にエッチングされて溝12の内部から除去される。
Next, as shown in FIG. 9A, the
次に、図9(b)に示すように、基板本体11の凹部11cと第1封止層13とを覆うとともに貫通孔13aを塞ぐ第2封止層14を形成する。第2封止層14は、例えば、第1封止層を形成する工程と同様に減圧CVD法などを用いてシリコン酸化膜で形成する。これにより、第1封止層13の貫通孔13aが塞がれ、溝12の内部が中空状態で封止されて中空部12bが形成される。この結果、基板本体11にプリズム15が形成される。
Next, as shown in FIG. 9B, a
本実施形態では、貫通孔形成工程で凹部11cを形成されているので、第2封止層14の上面における表示領域Eと非表示領域Fとの段差が緩和されている。なお、第2封止層14の上面には、第1封止層13の貫通孔13aなどに起因する多少の凹凸が存在している。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態では、第2封止層14の形成が真空に近い状態に減圧された雰囲気中で行われるため、貫通孔13aを覆って第2封止層14が形成されると、プリズム15の中空部12bは真空に近い状態で封止される。このように、プリズム15の中空部12bは第2封止層14を形成する雰囲気と同じ状態となるため、第2封止層14を空気中で形成すれば、中空部12bは空気層となる。
In the present embodiment, since the formation of the
さらに、本実施形態では、特許文献1に記載の電気光学装置用基板の製造方法と比べて、溝12の開口部12cをより確実に塞ぎながら溝12の内部を中空状態の中空部12bとすることができるので、プリズム15の反射面として機能する傾斜面12aをより大きくできる。以上により、プリズム基板10が完成する。
Furthermore, in this embodiment, compared with the method for manufacturing the substrate for an electro-optical device described in
次に、図9(c)に示すように、プリズム基板10の第2封止層14上の平面視で凹部11cと重なる領域(非表示領域F)に、遮光層32を形成する。また、第2封止層14上の凹部11cと重なる領域(非表示領域F)に、マークとしてのアライメントマーク16を形成する。アライメントマーク16は、遮光層32を形成するための遮光膜を成膜してパターニングする際に、遮光膜の一部をアライメントマーク16としてパターニングすることで得られる。
Next, as illustrated in FIG. 9C, the
アライメントマーク16は、例えば、素子基板20と対向基板30とを貼り合わせる工程において、位置ズレが生じないように位置合わせの基準とするためのものである。なお、アライメントマーク16は、図9(c)の切断面に図示しているが、基板本体11の4隅に配置してもよい。
The
次に、図10(a)に示すように、第2封止層14と遮光層32とアライメントマーク16とを覆うように、平坦化層33を形成する。平坦化層33は、例えば、第1封止層13を形成する工程と同様に減圧CVD法などを用いてシリコン酸化膜で形成する。成膜後の平坦化層33の表面には、第2封止層14の上面の凹凸やアライメントマーク16および遮光層32に起因する凹凸などが反映されている。
Next, as shown in FIG. 10A, the
次に、図10(b)に示すように、基板本体11の第1面11aの側、すなわち平坦化層33の表面を研磨して平坦化する(第2研磨工程)。第2研磨工程では、例えば、第1研磨工程と同様にCMP処理が用いられる。これにより、平坦化層33の表面の凹凸が緩和されるとともに表示領域Eと非表示領域Fとの段差がさらに緩和され、平坦化層33の表面が平坦化される。
Next, as shown in FIG. 10B, the
ここで、貫通孔形成工程において基板本体11に凹部11cを形成しなかった場合を考える。すなわち、仮に、図8(b)に示す凹部11cが形成される前の、表示領域Eと非表示領域Fとの段差がある状態のままの基板本体11上に第1封止層13および第2封止層14を積層形成して、第2封止層14上にアライメントマーク16を形成したと想定する。
Here, consider a case where the
この場合、アライメントマーク16のZ方向における位置は、表示領域Eにおける基板本体11の第1面11aに対して、図9(c)に示す位置よりも高い(−Z方向側の)位置となる。そうすると、第2研磨工程において、表示領域Eよりも非表示領域Fをより多く研磨しなければならないため、表示領域Eと非表示領域Fとの段差が容易に緩和できないだけでなく、研磨によりアライメントマーク16が除去されてしまうおそれがある。
In this case, the position of the
なお、第2研磨工程の直前で非表示領域Fに凹部を形成して、表示領域Eと非表示領域Fとの段差を緩和することは可能である。しかしながら、その場合、本実施形態と比べて、凹部を形成する工程が追加となるため、生産性の低下を招くこととなる。そして、非表示領域Fにアライメントマーク16が形成された後で非表示領域Fに凹部を形成することにより、アライメントマーク16が除去されてしまうおそれが大きくなる。また、これを避けるためには、平坦化層33の層厚を表示領域Eと非表示領域Fとの段差を吸収できるように厚く形成する必要がある。
Note that it is possible to reduce the step between the display area E and the non-display area F by forming a recess in the non-display area F immediately before the second polishing step. However, in that case, the step of forming the recesses is added as compared with the present embodiment, leading to a decrease in productivity. Then, by forming a recess in the non-display area F after the
本実施形態では、第2封止層14、アライメントマーク16、および平坦化層33を形成する前に、表示領域Eと非表示領域Fとの段差が緩和されている。したがって、第2研磨工程において平坦化層33の表面をより容易かつ良好に平坦化できるだけでなく、アライメントマーク16上の平坦化層33の残厚を容易に確保できるので、アライメントマーク16が研磨により消失してしまうことや、アライメントマーク16の一部が除去されてしまうことを抑止することができる。
In the present embodiment, the step between the display region E and the non-display region F is relaxed before the
なお、この第2研磨工程においても、非表示領域Fと表示領域Eとで研磨荷重が不均一となることなどにより、段差が生じる場合もあり得る。本実施形態では、このように第2研磨工程において段差が生じる場合に、第2研磨工程で生じる段差分を見込んで貫通孔形成工程で非表示領域Fに形成する凹部11cの形状に反映させることができる。これにより、第2研磨工程において段差が生じないように、予め基板本体11の形状を補正しておくことが可能となる。
Even in the second polishing step, a step may occur due to non-uniform polishing load between the non-display area F and the display area E. In the present embodiment, when a step is generated in the second polishing step, the step generated in the second polishing step is expected and reflected in the shape of the
次に、図10(c)に示すように、平坦化層33上に共通電極34を形成し、共通電極34を覆って配向膜35を形成する。これにより、対向基板30が完成する。
Next, as shown in FIG. 10C, the
以上説明したように、第1の実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。 As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1)基板本体11の非表示領域Fに凹部11cを形成するので、第1研磨工程で基板本体11の第1面11aを研磨する際に表示領域Eの研磨量が非表示領域Fの研磨量よりも多くなることで生じた表示領域Eと非表示領域Fとの段差を緩和することができる。そして、表示領域Eと非表示領域Fとの段差が緩和された後で第2研磨工程を行うので、第2研磨工程において平坦化層33の表面を容易に平坦化できるとともに、平坦性を向上させることができる。
(1) Since the
(2)表示領域Eと非表示領域Fとの段差が緩和された後で表示領域Eと非表示領域Fとを覆って第2封止層14を形成するので、第2封止層14の表面を段差が少ない面とすることができる。これにより、第2研磨工程において、第2封止層14上に形成される平坦化層33の表面の平坦性をより向上させることができる。
(2) Since the
(3)第1封止層13に貫通孔13aを形成する工程において貫通孔13aだけでなく凹部11cも形成するので、凹部11cを形成する工程を別途必要としない。これにより、凹部11cを形成する工程を別途必要とする場合に比べて、対向基板30(プリズム基板10)の生産性を向上することができる。
(3) Since not only the through
(4)表示領域Eの外側を囲むように凹部11cを形成するので、表示領域Eの周囲に亘って非表示領域Fとの段差を緩和できる。これにより、平坦化層33の表面の平坦性をより一層向上させることができる。
(4) Since the
(5)非表示領域Fに凹部11cを形成して凹部11cと平面的に重なる領域にアライメントマーク16を形成するので、凹部11cを形成しない場合と比べて、アライメントマーク16と表示領域Eとの段差を小さくできる。そのため、第2研磨工程において平坦化層33の表面を研磨する際に、凹部11cを形成しない場合と比べて、アライメントマーク16上の平坦化層33の残厚を容易に確保できるので、アライメントマーク16が消失してしまうことやアライメントマーク16の一部が除去されてしまうことを抑止できる。
(5) Since the
(第2の実施形態)
<電気光学装置用基板の製造方法>
次に、第2の実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法について、図11を参照して説明する。図11は、第2の実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法を示す概略図である。なお、図11(a)はプリズム基板10を基板本体11の第1面11aの側から見た概略平面図であり、図11(b)は図11(a)のB−B’線に沿った部分断面図である。
(Second Embodiment)
<Method for Manufacturing Electro-Optical Device Substrate>
Next, a method for manufacturing the electro-optical device substrate according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic view illustrating a method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to the second embodiment. FIG. 11A is a schematic plan view of the
第2の実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法は、第1の実施形態と同じ構成のプリズム基板10を製造する方法であって、第1の実施形態に対して凹部11cを複数形成する点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。なお、第1の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
The method for manufacturing the electro-optical device substrate according to the second embodiment is a method for manufacturing the
図11(a)および(b)に示すように、第2の実施形態では、凹部11cが所定の間隔を空けて複数形成される。凹部11cは、例えば、平面視で図11(a)に示す非表示領域Fに額縁状に形成され、内側の凹部11cの周囲を外側の凹部11cが囲むように形成される。
As shown in FIGS. 11A and 11B, in the second embodiment, a plurality of
複数の凹部11cは、その延在方向の幅が同じ幅W1で形成される。また、隣り合う凹部11c同士の間には、所定の間隔W2が空けられる。なお、隣り合う凹部11c同士の間は、基板本体11のうち凹部11cが形成されることで第1面11aの側に凸状に残った部分である。
The plurality of
上述したように、研磨工程のCMP処理における研磨荷重は、基板本体11を加圧する圧力と研磨パッドの接触面積とに依存し、基板本体11を加圧する圧力が一定であれば、基板本体11と研磨パッドの接触面積が小さいほど大きくなる。したがって、凹部11cの幅W1および凹部11c同士の間隔W2の一方、または双方を変化させると、基板本体11と研磨パッドとの接触面積が変化する。これにより、研磨工程において基板本体11に対する研磨荷重を調整することができる。すなわち、非表示領域Fの研磨レートと表示領域Eの研磨レートとの差を制御することができる。
As described above, the polishing load in the CMP process of the polishing process depends on the pressure for pressing the
このような複数の凹部11cの形成は、例えば、第1研磨工程の前に行うことができる。この場合は、凹部11cを形成する工程が別途必要となるが、予め複数の凹部11cを形成しておくことで、第1研磨工程における非表示領域Fと表示領域Eとの研磨荷重が調整できるので、第1研磨工程において生じる非表示領域Fと表示領域Eとの段差を抑えることが可能となる。
Such a plurality of
また、第1研磨工程以降の工程で新たな段差が生じる場合、第1研磨工程における非表示領域Fと表示領域Eとの研磨荷重のバランスを調整して、後で生じる段差が補正されるような段差を第1研磨工程で形成しておくことも可能となる。これらの結果、第2研磨工程で得られる対向基板30(プリズム基板10)の表面の平坦性をより向上させることができる。 In addition, when a new level difference occurs in the processes after the first polishing process, the level difference occurring later is corrected by adjusting the balance of the polishing load between the non-display area F and the display area E in the first polishing process. It is also possible to form an uneven step in the first polishing process. As a result, the flatness of the surface of the counter substrate 30 (prism substrate 10) obtained in the second polishing step can be further improved.
なお、対向基板30がアライメントマーク16や遮光層32を備えていない構成の場合には、第1の実施形態と同様に、第1研磨工程において段差が生じた後に、貫通孔形成工程において複数の凹部11cを形成するようにしてもよい。この場合は、凹部11cの幅W1および凹部11c同士の間隔W2の一方、または双方を適宜設定して、第2研磨工程における非表示領域Fと表示領域Eとの研磨荷重を調整することにより、最終的に平坦化層33の表面を平坦化し易いようにすることができる。
In the case where the
第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。 According to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
(1)隣り合う凹部11c同士の間に所定の間隔W2を空けて、複数の凹部11cを形成する。研磨工程における研磨荷重は、基板本体11を加圧する圧力が一定であれば、基板本体11と研磨パッドの接触面積が小さいほど大きくなる。したがって、隣り合う凹部11c同士の間隔W2を適宜設定することで、第2研磨工程における基板本体11と研磨パッドの接触面積を調整して、表示領域Eの研磨レートと非表示領域Fの研磨レートとの差を制御することができる。これにより、平坦化層33の平坦性をさらに向上させることができる。
(1) A plurality of
(第3の実施形態)
<電子機器>
次に、第3の実施形態に係る電子機器について図12を参照して説明する。図12は、第3の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。
(Third embodiment)
<Electronic equipment>
Next, an electronic apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projector as an electronic apparatus according to the third embodiment.
図12に示すように、第3の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター(投射型表示装置)100は、偏光照明装置110と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー104,105と、3つの反射ミラー106,107,108と、5つのリレーレンズ111,112,113,114,115と、3つの液晶ライトバルブ121,122,123と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム116と、投射レンズ117とを備えている。
As shown in FIG. 12, a projector (projection display device) 100 as an electronic apparatus according to the third embodiment includes a
偏光照明装置110は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とを備えている。ランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とは、システム光軸Lに沿って配置されている。
The
ダイクロイックミラー104は、偏光照明装置110から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー105は、ダイクロイックミラー104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
The
ダイクロイックミラー104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー106で反射した後にリレーレンズ115を経由して液晶ライトバルブ121に入射する。ダイクロイックミラー105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ114を経由して液晶ライトバルブ122に入射する。ダイクロイックミラー105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ111,112,113と2つの反射ミラー107,108とで構成される導光系を経由して液晶ライトバルブ123に入射する。
The red light (R) reflected by the
光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ121,122,123は、クロスダイクロイックプリズム116の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ121,122,123に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム116に向けて射出される。
The transmissive liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム116は、4つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ117によってスクリーン130上に投射され、画像が拡大されて表示される。
The cross
液晶ライトバルブ121は、上述した実施形態のプリズム基板10を有する液晶装置1が適用されたものである。液晶ライトバルブ121は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ122,123も同様である。
The liquid crystal
第3の実施形態に係るプロジェクター100の構成によれば、複数の画素Pが高精細に配置されていても、表示品質とコスト競争力に優れたプリズム基板10を有する液晶装置1を備えているので、品質が高く明るいプロジェクター100を提供することができる。
According to the configuration of the
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。 The above-described embodiments merely show one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention. As modifications, for example, the following can be considered.
(変形例1)
上記実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法では、凹部11cを平面視で額縁状に形成することとしていたが、本発明はこのような形態に限定されない。凹部11cの平面形状は、額縁状に限定されず、例えば島状などに分断して形成されていてもよい。上述したように、研磨工程のCMP処理における研磨荷重は、基板本体11と研磨パッドの接触面積に依存する。したがって、単位面積に占める凹部11cと基板本体11の残された部分との面積比を調整することで研磨荷重を調整できるので、上記実施形態と同様に、対向基板30の表面を容易かつ良好に平坦化することができる。
(Modification 1)
In the method for manufacturing the substrate for an electro-optical device according to the above embodiment, the
(変形例2)
上記実施形態では、液晶装置1が対向基板30にプリズム基板10を備えた構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。液晶装置1が素子基板20にプリズム基板10を備えた構成であっても、上記実施形態に係る電気光学装置用基板の製造方法を適用して、同様の効果を得ることができる。
(Modification 2)
In the above embodiment, the
(変形例3)
上記実施形態に係る液晶装置1は、画素電極28および共通電極34が光透過性を有する導電膜で形成された透過型の液晶装置であったが、本発明はこのような形態に限定されない。液晶装置1の画素電極28または共通電極34をアルミニウムなどの光反射性を有する導電膜で形成して、反射型の液晶装置としてもよい。画素電極28を光反射性導電膜で形成すれば、対向基板30側から入射した光が、素子基板20側(画素電極28)で反射して対向基板30側から射出される間に光変調される。共通電極34を光反射性導電膜で形成すれば、素子基板20側から入射した光が、対向基板30側(共通電極34)で反射して素子基板20側から射出される間に光変調される。
(Modification 3)
The
(変形例4)
上記の実施形態の電子機器(プロジェクター100)では、液晶装置1が適用された3枚の液晶ライトバルブ121,122,123を備えていたが、本発明はこのような形態に限定されない。電子機器は、2枚以下の液晶ライトバルブ(液晶装置1)を備えた構成であってもよいし、4枚以上の液晶ライトバルブ(液晶装置1)を備えた構成であってもよい。
(Modification 4)
The electronic apparatus (projector 100) of the above embodiment includes the three liquid crystal
(変形例5)
上記実施形態に係る液晶装置1を適用可能な電子機器は、プロジェクター100に限定されない。液晶装置1は、例えば、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
(Modification 5)
An electronic apparatus to which the
(変形例6)
上記実施形態では、電気光学装置用基板(プリズム基板10)を備えた電気光学装置として、液晶装置を例に説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、電気泳動型表示装置において、表示光量の増大を図ることを目的に電気光学装置用基板(プリズム基板10)を備える構成としてもよい。また、有機エレクトロルミネッセンス装置のように自発光素子有する電気光学装置において、混色等を防止することなどを目的に電気光学装置用基板(プリズム基板10)を備える構成としてもよい。
(Modification 6)
In the above embodiment, the liquid crystal device has been described as an example of the electro-optical device including the electro-optical device substrate (prism substrate 10), but the present invention is not limited to such a form. For example, the electrophoretic display device may include an electro-optical device substrate (prism substrate 10) for the purpose of increasing the amount of display light. Further, an electro-optical device having a self-light-emitting element such as an organic electroluminescence device may be configured to include an electro-optical device substrate (prism substrate 10) for the purpose of preventing color mixing and the like.
1…液晶装置(電気光学装置)、10…プリズム基板(電気光学装置用基板)、11…基板本体(基板)、11a…第1面(主面)、11b…第2面、11c…凹部、12…溝、13…第1封止層、13a…貫通孔、14…第2封止層、15…プリズム(反射部)、16…アライメントマーク(マーク)、20…素子基板(第1基板)、24…TFT(スイッチング素子)、28…画素電極、30…対向基板(第2基板)、33…平坦化層、40…液晶層(電気光学物質層)、72…犠牲層、E…表示領域(第1領域)、F…非表示領域(第2領域)、100…プロジェクター(電子機器)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
光透過性を有する基板の前記第1領域に前記溝を形成する工程と、
前記主面の側に犠牲層を堆積させて、前記溝の内部を前記犠牲層で埋める工程と、
前記基板の前記主面の側を研磨して、前記犠牲層のうち前記溝の外部に位置する部分を除去する第1研磨工程と、
前記主面および前記溝の内部の前記犠牲層を覆う第1封止層を形成する工程と、
前記第1封止層の前記溝の内部の前記犠牲層と重なる位置に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔を介して前記溝の内部の前記犠牲層を除去する工程と、
前記第1封止層を覆って前記貫通孔を塞ぐ第2封止層を形成する第2封止層形成工程と、
前記基板の前記主面の側を研磨する第2研磨工程と、を有し、
前記貫通孔形成工程において、前記主面の側の前記第2領域に凹部を形成することを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device having, on a main surface, a first region in which a reflecting portion including a groove is disposed, and a second region surrounding the outside of the first region,
Forming the groove in the first region of the substrate having optical transparency;
Depositing a sacrificial layer on the side of the main surface and filling the inside of the trench with the sacrificial layer;
A first polishing step of polishing a side of the main surface of the substrate to remove a portion of the sacrificial layer located outside the groove;
Forming a first sealing layer covering the main surface and the sacrificial layer inside the groove;
A through hole forming step of forming a through hole at a position overlapping the sacrificial layer inside the groove of the first sealing layer;
Removing the sacrificial layer inside the groove through the through hole;
A second sealing layer forming step of forming a second sealing layer covering the first sealing layer and closing the through hole;
A second polishing step for polishing the main surface side of the substrate,
In the through-hole forming step, a concave portion is formed in the second region on the main surface side.
前記凹部を、前記第1領域の外側を囲むように形成することを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to claim 1,
The method of manufacturing a substrate for an electro-optical device, wherein the recess is formed so as to surround an outer side of the first region.
前記凹部は、所定の間隔を空けて複数個形成されることを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to claim 1,
A method of manufacturing a substrate for an electro-optical device, wherein a plurality of the recesses are formed at a predetermined interval.
前記貫通孔形成工程と前記第2研磨工程との間に、
前記凹部と平面的に重なる領域にマークを形成する工程と、
前記マークと前記第2封止層とを覆う平坦化層を形成する工程と、を有することを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to any one of claims 1 to 3,
Between the through hole forming step and the second polishing step,
Forming a mark in a region overlapping the recess in a plane,
And a step of forming a planarization layer covering the mark and the second sealing layer.
前記第1基板に対向配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた電気光学物質層と、を備え、
前記第1基板または前記第2基板のいずれか一方が、請求項1から4のいずれか一項に記載の電気光学装置用基板の製造方法で製造されていることを特徴とする電気光学装置。 A first substrate provided with a plurality of pixel electrodes and a switching element corresponding to each of the plurality of pixel electrodes;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
An electro-optic material layer provided between the first substrate and the second substrate,
5. The electro-optical device, wherein either the first substrate or the second substrate is manufactured by the method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to claim 1.
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