JP6536619B2 - 電気光学装置、透過型液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置、透過型液晶表示装置および電子機器に関する。

複数の画素電極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液晶層を備えた液晶表示装置が知られている。各画素電極に対応して、光が透過する領域である開口領域が設けられている。液晶表示装置においては、光利用効率の向上や、スイッチング素子（半導体素子）への光照射を防ぐために、入射した光が開口領域から外れることを抑制する技術が求められている。

例えば特許文献１に記載された技術では、素子基板の開口領域において、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜（これを第１層間絶縁膜とする）に凹部（これを第１凹部とする）が形成され、第１凹部に窒化シリコン膜からなる透明膜が形成され、当該透明膜にも凹部（これを第２凹部とする）が形成され、第２凹部を完全に埋めて、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜（これを第２層間絶縁膜とする）が形成されている。第２凹部の側面は基板に垂直な光学面となっている。

対向基板に対して斜めに入射し、素子基板の開口領域へ到達した光は、第２層間絶縁膜側から当該光学面に入射し当該光学面で反射されて、第２層間絶縁膜側へ、すなわち開口領域の内側へ導かれる（特許文献１の図１０および図１１参照）。

特許３９９１５６９号公報

ところで、特許文献１に記載された技術では、複雑な構造（第１層間絶縁膜の第１凹部に透明膜が形成され、さらに当該透明膜の第２凹部に第２層間絶縁膜が形成された構造）を要する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置等の電気光学装置や、これを備えた電子機器において、新規で簡便な構造により光が開口領域から外れることを抑制することができる技術を提供することを、解決課題の一つとする。

以上の課題を解決するため、本発明に係る電気光学装置の一態様は、画素電極と、前記画素電極に対して垂直な方向である厚さ方向から見た平面視において、前記画素電極の縁に沿って設けられた遮光体と、前記平面視において、少なくとも前記遮光体と重なる領域に設けられ、透光性を有する第１の絶縁体と、前記平面視において、前記遮光体に囲まれた開口領域に、前記第１の絶縁体と接するように設けられ、透光性を有し前記第１の絶縁体よりも高い屈折率を有する第２の絶縁体と、を有し、前記第２の絶縁体は、前記開口領域に入射した入射光を、当該第２の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面で反射させて、当該第２の絶縁体の内部で伝搬させる導波路を構成する。

前記態様によれば、第２の絶縁体が設けられていない場合と比べて、光が開口領域から外れることを抑制できる。開口領域に第２の絶縁体を設けた簡便な構造で、光が開口領域から外れることを抑制できる。

上述した電気光学装置の一態様において、前記遮光体は、第１の遮光層と、前記第１の遮光層とは前記厚さ方向の異なる位置に配置され、前記平面視において前記第１の遮光層と重なりを有する第２の遮光層とを含み、前記電気光学装置は、前記平面視において、前記第１の遮光層と前記第２の遮光層とが重なる位置に設けられ、前記厚さ方向について、前記第１の遮光層と前記第２の遮光層との間に設けられた半導体素子、をさらに有し、前記第２の絶縁体が前記厚さ方向に配置された範囲は、前記第１の遮光層の前記半導体素子側に向いた面から前記第２の遮光層の前記半導体素子側に向いた面までの厚さ方向の範囲を含む。この態様によれば、半導体素子への入射光の照射を抑制することができる。

上述した電気光学装置の一態様において、前記第２の絶縁体は、前記平面視において、前記遮光体の縁に対して前記開口領域の内側に離間して配置されて、前記第１の絶縁体と接するように設けられている。この態様によれば、遮光体の縁による入射光の反射を抑制することができる。

上述した電気光学装置の一態様において、前記導波路は、前記界面に入射した前記入射光を、全反射させて伝搬させる。この態様によれば、界面で全反射を生じさせることで、第２の絶縁体の内部で効率的に入射光を伝搬させることができる。

上述した電気光学装置の一態様において、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との界面は、前記画素電極に対して、９０°±１０°の範囲内の角度をなす。この態様によれば、界面において入射光の全反射を生じさせやすい。

以上の課題を解決するため、本発明に係る透過型液晶表示装置の一態様は、開口領域を有する画素が複数設けられ、前記開口領域を入射光が透過する透過型液晶表示装置であって、前記画素の開口領域に設けられた画素電極と、前記開口領域を囲む非開口領域に設けられた遮光層と、前記非開口領域に設けられ、少なくとも一部が遮光層と重なる第１の絶縁体と、少なくとも一部が前記画素電極と重なる領域に設けられ、前記第１の絶縁体に囲まれた領域の全体に設けられた第２の絶縁体と、を有し、前記第２の絶縁体の屈折率は前記第１の屈折率よりも高く、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との界面において、前記開口領域に入射した光が全反射することで、前記光が前記第２の絶縁体内を伝搬することを特徴とする。

前記態様によれば、第２の絶縁体が設けられていない場合と比べて、光が開口領域から外れることを抑制できる。

以上の課題を解決するため、本発明に係る電子機器の一態様は、上述した電気光学装または透過型液晶表示装置を備える。

前記態様によれば、電子機器が備える電気光学装置または透過型液晶表示装置において、第２の絶縁体により、光が開口領域から外れることを抑制できる。

実施形態による液晶表示装置の構成を示す概略平面図である。 実施形態による液晶表示装置の電気的な構成を示す等価回路図である。 実施形態による液晶表示装置の構成を示す概略断面図である。 画素電極近傍の構成を示す概略平面図である。 実施形態による液晶表示装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施形態による液晶表示装置の製造工程を示す概略断面図である。 実施形態による液晶表示装置の製造工程を示す概略断面図である。 第１変形例による液晶表示装置の構成を示す概略断面図である。 第２変形例による液晶表示装置の構成を示す概略断面図である。 応用例によるプロジェクターの光学系を示す模式図である。

以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態として、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表示装置１００を例示する。

図１は、液晶表示装置１００の全体的な構成を例示する概略平面図である。液晶表示装置１００は、素子基板２００と、素子基板２００に対向配置された対向基板３００と、素子基板２００と対向基板３００との間に配置された液晶層４００とを備える。

素子基板２００と対向基板３００とは、額縁状に配置されたシール材４１０を介して接合されている。液晶層４００は、素子基板２００と対向基板３００とシール材４１０とによって囲まれた空間に封入された、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。

シール材４１０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４１０には、素子基板２００と対向基板３００との間隔を一定に保持するためのスペーサーが混入されている。シール材４１０の形成領域の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り４２０が形成されている。周辺見切り４２０の内側は、複数の画素が配列された表示領域１０１となっている。

シール材４１０の外側の領域には、データ線駆動回路１１０および外部回路実装端子１２０が素子基板２００の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する二辺に沿って走査線駆動回路１３０が設けられている。素子基板２００の残る一辺には、両側の走査線駆動回路１３０の間を接続するための複数の配線１４０が設けられている。対向基板３００の角部には、素子基板２００と対向基板３００との間で電気的導通をとるための基板間導通材１５０が設けられている。

液晶表示装置１００は、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやＶＡ（Vertical Alignment）モードで動作する。液晶表示装置１００は、例えば、対向基板３００側から入射した光を変調して素子基板２００側に射出する透過型の表示装置として用いられる。

図２は、液晶表示装置１００の電気的な構成を例示する等価回路図である。表示領域１０１に、複数の画素１０２が行列状に配置されている。各画素１０２に、画素電極２７０とＴＦＴ２６０とが設けられている。また、各画素１０２は、後述の開口領域２７２（図４参照）を有し、各画素１０２の開口領域２７２に、画素電極２７０が設けられている。ＴＦＴ２６０のソース電極は、データ線駆動回路１１０（図１参照）から延在するデータ線２６２と電気的に接続されている。データ線２６２には、データ線駆動回路１１０から画像信号（データ信号）Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが線順次で供給される。ＴＦＴ２６０のゲート電極は、走査線駆動回路１３０（図１参照）から延在する走査線２６１と電気的に接続されている。走査線２６１には、走査線駆動回路１３０から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎが線順次で供給される。ＴＦＴ２６０のドレイン電極は、画素電極２７０と電気的に接続されている。

画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、ＴＦＴ２６０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線２６２を介して画素電極２７０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２７０を介して液晶層４００に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板３００に設けられた共通電極３７０（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。

なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極２７０と容量線２６３との間に蓄積容量２９０が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このようにして、各画素１０２の液晶に電圧信号が印加され、印加された電圧レベルに応じて液晶の配向状態が変化することで、液晶層４００（図３参照）に入射した光が変調されて、階調表示が可能となる。

図３は、液晶表示装置１００の構成を例示する概略断面図である。画素電極２７０に対して垂直な方向（画素電極２７０の液晶層４００側に向いた面に対して垂直な方向）から液晶表示装置１００を見ることを、平面視と称する。画素電極２７０に対して垂直な方向を、厚さ方向と称することもある。なお、素子基板２００の基材２１０が構成する平面に対して垂直な方向、または、対向基板３００の基材３１０が構成する平面に対して垂直な方向から液晶表示装置１００を見ることを、平面視と称してもよい。

以下、説明の便宜上、素子基板２００に関しては、液晶層４００側を上側と称し、対向基板３００に関しては、液晶層４００側を上側と称することがある。

素子基板２００は、基材２１０、絶縁層２３１、絶縁層２３２、絶縁層２３３、絶縁層２３４、高屈折率絶縁体２４０、遮光層２５１、遮光層２５２、遮光層２５３、ＴＦＴ２６０、画素電極２７０、および、配向膜２８０を有する。基材２１０の上側に（液晶層４００側に）、絶縁層２３１等、高屈折率絶縁体２４０、遮光層２５１等、ＴＦＴ２６０、画素電極２７０、および、配向膜２８０が設けられている。

基材２１０は、可視光を透過する透光性の材料、例えば、ガラス、石英等で構成される。基材２１０上に、遮光層２５１が形成されている。遮光層２５１は、可視光を遮光する遮光性の材料、例えば、ポリシリコン、金属、金属シリサイド、金属化合物等で構成される。なお、遮光層２５２および遮光層２５３も、遮光層２５１と同様な材料で構成することができる。

遮光層２５１を覆って基材２１０上に、絶縁層２３１が形成されている。絶縁層２３１は、絶縁性であり透光性の材料、例えば酸化シリコン等で構成される。なお、絶縁層２３２、絶縁層２３３および絶縁層２３４も、絶縁層２３１と同様な材料で構成することができる。

絶縁層２３１上に、ＴＦＴ２６０が形成されている。ＴＦＴ２６０は、半導体層を有し、当該半導体層にトランジスターのソース領域、チャネル領域およびドレイン領域を備える。ＴＦＴ２６０を覆って絶縁層２３１上に、絶縁層２３２が形成されている。絶縁層２３２上に、遮光層２５２が形成されている。遮光層２５２として、例えば走査線２６１（図２参照）を用いることができる。遮光層２５２を覆って絶縁層２３２上に、絶縁層２３３が形成されている。

遮光層２５１（第１の遮光層）と、（遮光層２５１とは厚さ方向の異なる位置に配置された）遮光層２５２（第２の遮光層）とは、平面視において重なっている。ＴＦＴ２６０（半導体素子、スイッチング素子）は、平面視において遮光層２５１と遮光層２５２とが重なる位置に設けられ、厚さ方向について遮光層２５１と遮光層２５２との間に設けられている。絶縁層２３１は遮光層２５１を覆って遮光層２５１の近傍に設けられ、絶縁層２３２はＴＦＴ２６０を覆ってＴＦＴ２６０の近傍に設けられ、絶縁層２３３は遮光層２５２を覆って遮光層２５２の近傍に設けられている。

基材２１０の、絶縁層２３１、絶縁層２３２および絶縁層２３３が設けられていない領域上には、絶縁層２３３の上面までの厚さの範囲に、高屈折率絶縁体２４０が形成されている。高屈折率絶縁体２４０は、絶縁性であり透光性の材料、例えば、酸窒化シリコン、窒化シリコン等で構成される。高屈折率絶縁体２４０を構成する材料としては、可視光に対する屈折率が、絶縁層２３１、絶縁層２３２および絶縁層２３３（後述の低屈折率絶縁体２３０）を構成する材料の屈折率よりも高い材料が用いられる。

絶縁層２３３および高屈折率絶縁体２４０が構成する面の、絶縁層２３３上に、遮光層２５３が形成されている。遮光層２５３として、例えばデータ線２６２（図２参照）を用いることができる。遮光層２５３は、遮光層２５１および遮光層２５２と、平面視において重なっている。遮光層２５３を覆って絶縁層２３３および高屈折率絶縁体２４０上に、絶縁層２３４が形成されている。

絶縁層２３４上に、画素電極２７０が形成されている。画素電極２７０は、導電性であり透光性の材料、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等で構成される。画素電極２７０を覆って絶縁層２３４上に、配向膜２８０が形成されている。配向膜２８０は、例えば、ポリイミド、酸化シリコン等で構成される。

高屈折率絶縁体２４０（第２の絶縁体）が配置されている厚さ方向の範囲に設けられ、平面視で高屈折率絶縁体２４０と接して設けられている、高屈折率絶縁体２４０よりも低屈折率の絶縁層をまとめて、低屈折率絶縁体２３０（第１の絶縁体）と称する。本例では、絶縁層２３１、絶縁層２３２および絶縁層２３３をまとめた絶縁層が、低屈折率絶縁体２３０を構成する。また、遮光層２５１、遮光層２５２および遮光層２５３をまとめて、遮光体２５０と称する。

対向基板３００は、基材３１０、共通電極３７０、および、配向膜３８０を有する。基材３１０の上側に（液晶層４００側に）、共通電極３７０、および、配向膜３８０が設けられている。

基材３１０は、透光性の材料、例えば、ガラス、石英等で構成される。基材３１０上に、共通電極３７０が形成されている。共通電極３７０は、導電性であり透光性の材料、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等で構成される。共通電極３７０上に、配向膜３８０が形成されている。配向膜３８０は、例えば、ポリイミド、酸化シリコン等で構成される。

図４は、画素電極２７０の近傍の構成を例示する概略平面図であり、低屈折率絶縁体２３０、高屈折率絶縁体２４０、遮光体２５０、ＴＦＴ２６０、および、画素電極２７０の平面視における位置関係を示す。なお、図３は、厚さ方向に対して垂直な方向から見た断面視において、低屈折率絶縁体２３０、高屈折率絶縁体２４０、遮光体２５０、ＴＦＴ２６０、および、画素電極２７０の概略構成が示されるように、平面視における適当な位置（経路）を選んで示した断面図である。

図４において、画素電極２７０を実線で示す。遮光層２５１を点線で示し、走査線２６１で構成された遮光層２５２を破線で示し、データ線２６２で構成された遮光層２５３を一点鎖線で示す。高屈折率絶縁体２４０を、左上がりの実線と破線とが交互に繰り返されるハッチングを施した領域で示し、低屈折率絶縁体２３０を、ハッチングを施さない（白抜きの）領域で示す。ＴＦＴ２６０を、左上がりの実線のハッチングを施した領域で示す。

ここで、データ線駆動回路１１０（図１参照）が設けられた一辺に沿った方向をＸ方向とし、この一辺と直交し互いに対向する二辺、つまり走査線駆動回路１３０（図１参照）が設けられた二辺に沿った方向をＹ方向とする。なお、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向とし、Ｚ方向から液晶表示装置１００を見ることを、平面視と称してもよい。

画素電極２７０は、Ｘ方向に延在する一対の辺と、Ｙ方向延在する他の一対の辺とを有する四角形状である。Ｘ方向に延在する行と、Ｙ方向に延在する列とが構成されるように、複数の画素電極２７０が、行列状に配置されている。

遮光層２５１は、画素電極２７０の行間の、Ｘ方向に延在する隙間、および、画素電極２７０の列間の、Ｙ方向に延在する隙間を覆うように、網目状に設けられている。遮光層２５１は、画素電極２７０の縁部まで覆うように設けられており、Ｘ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間、および、Ｙ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間は、全幅に亘って遮光層２５１で覆われている。

遮光層２５２（走査線２６１）は、画素電極２７０の行間の、Ｘ方向に延在する隙間を覆うように設けられている。遮光層２５２は、画素電極２７０の縁部まで覆うように設けられており、Ｙ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間は、全幅に亘って遮光層２５２で覆われている。

遮光層２５３（データ線２６２）は、画素電極２７０の列間の、Ｙ方向に延在する隙間を覆うように設けられている。遮光層２５３は、画素電極２７０の縁部まで覆うように設けられており、Ｘ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間は、全幅に亘って遮光層２５３で覆われている。

したがって、遮光層２５１、遮光層２５２および遮光層２５３をまとめた遮光体２５０は、画素電極２７０の行間の、Ｘ方向に延在する隙間、および、画素電極２７０の列間の、Ｙ方向に延在する隙間を覆うように、網目状に設けられている。遮光体２５０は、画素電極２７０の縁部まで覆うように設けられており、Ｘ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間、および、Ｙ方向に隣接する画素電極２７０間の隙間は、全幅に亘って遮光体２５０で覆われている。

遮光体２５０は、平面視において画素電極２７０の縁２７１に沿って（縁２７１に重なって）設けられており、遮光体２５０に囲まれた（遮光体２５０の縁２５５に囲まれた）開口領域２７２は、光が遮光体２５０で遮光されずに透過する透光領域となる。開口領域２７２の外側に配置された非開口領域２７３は、遮光体２５０と重なる領域であり、光が遮光される遮光領域となる。言い換えれば、遮光体２５０は開口領域２７２の外側に設けられることで、開口領域２７２を規定する役割を果たすことができる。

ＴＦＴ２６０は、走査線２６１である遮光層２５２と、データ線２６２である遮光層２５３とが重なる（交差する）位置に配置されており、遮光体２５０と重なる領域に設けられている。

低屈折率絶縁体２３０は、少なくとも遮光体２５０と重なる領域に設けられている。高屈折率絶縁体２４０は、開口領域２７２に、低屈折率絶縁体２３０と接するように設けられている。高屈折率絶縁体２４０は、少なくとも一部が画素電極２７０と重なる領域に設けられている。

低屈折率絶縁体２３０は、より好ましくは、遮光体２５０の縁２５５から外側（開口領域２７２の内側）まで拡がって、遮光層２５１および遮光層２５２の端面を覆うように設けられる（図３参照）。つまり低屈折率絶縁体２３０は非開口領域２７３に設けられている。これに対応し、高屈折率絶縁体２４０は、より好ましくは、開口領域２７２の内側において遮光体２５０の縁２５５から離間して配置されて、遮光体２５０と接しないように設けられる。このようにして、高屈折率絶縁体２４０は、開口領域２７２の外縁の全体に亘って、低屈折率絶縁体２３０と接するように設けられる。つまり、低屈折率絶縁体２３０で囲まれた領域の全体を満たすように高屈折率絶縁体２４０が設けられていることが好ましい態様である。

図３および図４を参照して、高屈折率絶縁体２４０の導波路としての機能について説明する。液晶表示装置１００には、進行方向が画素電極２７０に対し概ね垂直な方向に揃えられて、概ね平行光束にされた光が入射されるが、入射光には、画素電極２７０に対し垂直な方向からずれて斜めに入射する成分も含まれる。

ここでは、液晶表示装置１００に対向基板３００側から光を入射させる場合を例として、開口領域２７２に斜めに入射した入射光５００に対する、高屈折率絶縁体２４０の導波路としての機能について説明する。なお、開口領域２７２に垂直に入射した入射光は、開口領域２７２内をそのまままっすぐ進行する。

開口領域２７２に斜めに入射した入射光５００は、配向膜２８０、画素電極２７０および絶縁層２３４を透過して、高屈折率絶縁体２４０に入射し、高屈折率絶縁体２４０と低屈折率絶縁体２３０との界面２４１に入射する。界面２４１は、画素電極２７０に対して垂直となるように設けられている。なお、実際の装置において誤差なく垂直（９０°）であることが必須ではなく、界面２４１が画素電極２７０に対して（画素電極２７０の表面に対して）なす角度は、垂直に近い角度、例えば９０°±１０°の範囲内の角度であればよい。界面２４１の角度が垂直に近い角度であることで、界面２４１において、後述の全反射を生じさせやすくなる。

例えば、低屈折率絶縁体２３０が酸化シリコンで構成され、高屈折率絶縁体２４０が酸窒化シリコンで構成されている場合、波長５５０ｎｍの可視光について、低屈折率絶縁体２３０の屈折率は１．４６となり、高屈折率絶縁体２４０の屈折率は１．６４となる。本例では、スネルの法則より、界面２４１に入射する入射光５００の入射角が６２°以上であると、すなわち、画素電極２７０への入射角が２８°（＝９０°−６２°）以下であると、入射光５００は、界面２４１で高屈折率絶縁体２４０側に全反射されて、低屈折率絶縁体２３０内には入射しない。したがって、入射光５００は、平面視で遮光体２５０が設けられた領域である非開口領域２７３には入射しない。

このように、高屈折率絶縁体２４０は、開口領域２７２に（高屈折率絶縁体２４０に）入射した光を、高屈折率絶縁体２４０と低屈折率絶縁体２３０との界面２４１で反射させて、高屈折率絶縁体２４０の内部で伝搬させる導波路を構成する。界面２４１で全反射を生じさせることにより、高屈折率絶縁体２４０の内部で効率的に入射光５００を伝搬させることができる。なお、界面２４１において全反射でない反射が生じる場合であっても、当該反射により入射光５００を高屈折率絶縁体２４０の内部側、すなわち開口領域２７２の内側に戻すことができる。

高屈折率絶縁体２４０が設けられていることで、高屈折率絶縁体２４０が設けられていない場合と比べて、入射光５００が開口領域２７２から外れることを抑制できる。これにより例えば、入射光５００が表示に寄与しなくなることが抑制されて、光利用効率の向上が図られる。また例えば、平面視で遮光体２５０と重なる位置に設けられたＴＦＴ２６０に（特にＴＦＴ２６０の半導体層に）、入射光５００が照射されることを抑制できるため、ＴＦＴ２６０の誤作動が抑制される。このように、開口領域２７２に高屈折率絶縁体２４０を設けた簡便な構造で、入射光５００が開口領域２７２から外れることを抑制でき、光利用効率の向上等を図ることができる。

なお、液晶表示装置１００に素子基板２００側から光を入射させる場合についても、対向基板３００側から光を入射させる場合と同様にして、高屈折率絶縁体２４０により、低屈折率絶縁体２３０に光が入射することを抑制できる。これにより、例えば光利用効率の向上が図られ、また例えばＴＦＴ２６０への入射光５００の照射が抑制される。なお、高屈折率絶縁体２４０により、偏光板で反射されて素子基板２００に再入射した光がＴＦＴ２６０に照射されることを抑制する効果も得られる。

高屈折率絶縁体２４０が厚さ方向に配置された範囲は、ＴＦＴ２６０（特にＴＦＴ２６０の半導体層）が配置されている厚さ方向の範囲を含むことが好ましい。より具体的には、当該範囲は、遮光層２５１のＴＦＴ２６０側に向いた面２５１ａから遮光層２５２のＴＦＴ２６０側に向いた面２５２ａまでの厚さ方向の範囲を含むことが好ましい。高屈折率絶縁体２４０をこのように設けることで、ＴＦＴ２６０への入射光の照射を抑制することができる。

なお、高屈折率絶縁体２４０が厚さ方向に配置された範囲は、平面視において高屈折率絶縁体２４０が設けられた全域に亘って、遮光層２５１のＴＦＴ２６０側に向いた面２５１ａから遮光層２５２のＴＦＴ２６０側に向いた面２５２ａまでの厚さ方向の範囲を含むことが好ましい。これにより、ＴＦＴ２６０への入射光の照射が抑制される効果を、より高めることができる。

なお、高屈折率絶縁体２４０が厚さ方向に配置された範囲は、遮光層２５１のＴＦＴ２６０側に向いた面２５１ａと反対側の面２５１ｂから、遮光層２５２のＴＦＴ２６０側に向いた面２５２ａと反対側の面２５２ｂまでの厚さ方向の範囲を含むことが、より好ましい。これにより、ＴＦＴ２６０への入射光の照射が抑制される効果を、より高めることができる。なお、高屈折率絶縁体２４０は、図３に例示するものより厚くてもよく、例えば画素電極２７０に達する厚さであってもよい。

高屈折率絶縁体２４０は、平面視において、遮光体２５０の縁２５５に対して開口領域２７２の内側に離間して配置されて、低屈折率絶縁体２３０と接するように設けられていることが好ましい。これは、以下のような理由による。

高屈折率絶縁体２４０が遮光体２５０から離間していることで、遮光体２５０は高屈折率絶縁体２４０と接することがなく、高屈折率絶縁体２４０内に露出しない。遮光体２５０は、例えば金属で構成されており、金属光沢を有する。遮光体２５０が高屈折率絶縁体２４０内に露出していると、高屈折率絶縁体２４０を伝搬する光が、遮光体２５０を構成する遮光層２５１等の端部の縁で反射される。

界面２４１に入射する入射光５００の進行方向は、界面２４１と平行に近いほど（界面２４１への入射角が９０°に近いほど）、界面２４１での全反射を生じさせやすいが、遮光体２５０の端部の縁で反射された光は、反射方向が一定しないため、界面２４１への入射角が小さい反射光（進行方向が界面２４１に対し垂直に近い反射光）が生じるおそれがある。このような反射光は、低屈折率絶縁体２３０内に入り込んで、開口領域２７２を外れて伝搬することとなり、また、ＴＦＴ２６０に照射されやすくなる。

高屈折率絶縁体２４０が遮光体２５０から離間した態様とすることで、遮光体２５０の縁による入射光５００の反射を抑制することができる。なお、高屈折率絶縁体２４０が遮光体２５０と接する態様であっても、高屈折率絶縁体２４０が設けられることで、高屈折率絶縁体２４０が設けられない場合と比べて、上述のような、光利用効率向上やＴＦＴ２６０への光照射抑制の効果を得ることはできる。

次に、液晶表示装置１００の製造方法について説明する。図５〜図７は、液晶表示装置１００の製造工程を示す概略断面図である。図５を参照する。基材２１０上に、遮光層２５１を形成し、遮光層２５１を覆って基材２１０上に、絶縁層２３１を形成する。絶縁層２３１上に、ＴＦＴ２６０を形成し、ＴＦＴ２６０を覆って絶縁層２３１上に、絶縁層２３２を形成する。絶縁層２３２上に、遮光層２５２を形成し、遮光層２５２を覆って絶縁層２３２上に、絶縁層２３３を形成する。絶縁層２３１、絶縁層２３２、絶縁層２３３、遮光層２５１、遮光層２５２、および、ＴＦＴ２６０の形成方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。

図６を参照する。絶縁層２３３上に、高屈折率絶縁体２４０の形成領域に開口を有するマスク６００を形成する。絶縁層２３３、絶縁層２３２および絶縁層２３１は、例えば酸化シリコンで構成されている。マスク６００の開口内の絶縁層２３３、絶縁層２３２および絶縁層２３１を、例えば、フッ素系等のハロゲン系のエッチングガスを用いてドライエッチングにより除去することで、絶縁層２３３、絶縁層２３２および絶縁層２３１に、凹部６０１を形成する。凹部６０１を形成した後、マスク６００を除去する。

図７を参照する。凹部６０１を埋め込むように、例えば、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）により酸窒化シリコンを堆積し、化学機械研磨（ＣＭＰ）により不要部を除去し上面を平坦化する。このようにして、凹部６０１に埋め込まれた高屈折率絶縁体２４０が形成される。本実施形態による高屈折率絶縁体２４０は、凹部６０１を埋め込むことで、簡便に製造することができる。

その後、絶縁層２３３および高屈折率絶縁体２４０よりも上側（液晶層４００側）の構造を、公知の方法を適宜用いて形成することで、素子基板２００が形成される。さらに、公知の技術を適宜用いて、対向基板３００を形成し、液晶層４００を形成して、液晶表示装置１００を製造する。

＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様および実施形態は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。

例えば、光利用効率をより高めるために、マイクロレンズを備えた液晶表示装置１００を構成してもよい。図８は、上述の実施形態の第１変形例による液晶表示装置１００を示す概略断面図である。第１変形例の液晶表示装置１００は、対向基板３００側にマイクロレンズ３２０が設けられている。図９は、上述の実施形態の第２変形例による液晶表示装置１００を示す概略断面図である。第２変形例の液晶表示装置１００は、対向基板３００側にマイクロレンズ３２０が設けられているとともに、素子基板２００側にマイクロレンズ２２０が設けられている。なお、対向基板３００側にはマイクロレンズ３２０を設けず、素子基板２００側にマイクロレンズ２２０を設けるようにしてもよい。

なお、素子基板２００における絶縁層（層間絶縁膜）の数や、遮光膜２５０を構成する遮光層の数は、必要に応じて変更してもよい。また、高屈折率絶縁体２４０が設けられる厚さ方向の範囲や、開口領域２７２内における平面視上の範囲は、必要に応じて変更してもよい。

＜応用例＞
次に、上述の実施形態の応用例として、投射型表示装置（プロジェクター）について説明する。図１０は、応用例によるプロジェクター７００の光学系を例示する模式図である。プロジェクター７００は、光源装置７０１と、インテグレーター７０４と、偏光変換素子７０５と、色分離導光光学系７０２と、光変調装置としての液晶光変調装置７１０Ｒ、液晶光変調装置７１０Ｇ、 液晶光変調装置７１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７１２および投写光学系７１４と、を具備して構成されている。液晶光変調装置７１０Ｒ、７１０Ｇおよび７１０Ｂには、後述するように、液晶表示装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂが設けられている。これらの液晶表示装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂとして、例えば上述の液晶表示装置１００を用いることができる。

光源装置７０１は、第１色光である赤色光（以下「Ｒ光」という）、第２色光である緑色光（以下「Ｇ光」という）、および第３色光である青色光（以下「Ｂ光」という）を含む光を供給する。光源装置７０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。

インテグレーター７０４は、光源装置７０１から出射された光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子７０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系７０２の反射面に対してｓ偏光したｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離導光光学系７０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒに入射する。

色分離導光光学系７０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇと、３枚の反射ミラー７０７と、２枚のリレーレンズ７０８と、を具備して構成されている。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー７０７に入射する。

反射ミラー７０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光用液晶光変調装置７１０Ｒに入射する。Ｒ光用液晶光変調装置７１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。

Ｒ光用液晶光変調装置７１０Ｒは、λ／２位相差板７２３Ｒ、ガラス板７２４Ｒ、第１偏光板７２１Ｒ、液晶表示装置７２０Ｒ、および第２偏光板７２２Ｒを有する。λ／２位相差板７２３Ｒおよび第１偏光板７２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板７２４Ｒに接する状態で配置される。なお、図１０において、第２偏光板７２２Ｒは独立して設けられているが、液晶表示装置７２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム７１２の入射表面に接する状態で配置しても良い。

Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇで反射されたＧ光は、Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇに入射する。Ｇ光用液晶光変調装置７１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇは、液晶表示装置７２０Ｇ、第１偏光板７２１Ｇおよび第２偏光板７２２Ｇを有する。

Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板７２１Ｇをそのまま透過し、液晶表示装置７２０Ｇに入射する。液晶表示装置７２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶表示装置７２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板７２２Ｇから射出される。このようにして、Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。

Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ７０８と、２枚の反射ミラー７０７とを経由して、Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂに入射する。

Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂは、λ／２位相差板７２３Ｂ、ガラス板７２４Ｂ、第１偏光板７２１Ｂ、液晶表示装置７２０Ｂ、および第２偏光板７２２Ｂを有する。

Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板７２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板７２４Ｂおよび第１偏光板７２１Ｂをそのまま透過し、液晶表示装置７２０Ｂに入射する。液晶表示装置７２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶表示装置７２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板７２２Ｂから射出される。Ｂ光用液晶光変調装置７１０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。

このように、色分離導光光学系７０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー７０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇとは、光源装置７０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム７１２は、２つのダイクロイック膜７１２ａ、７１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜７１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜７１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム７１２は、Ｒ光用液晶光変調装置７１０Ｒ、Ｇ光用液晶光変調装置７１０Ｇ、およびＢ光用液晶光変調装置７１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する。

投写光学系７１４は、クロスダイクロイックプリズム７１２で合成された光をスクリーン７１６に投射する。これにより、スクリーン７１６上でフルカラー画像を得ることができる。このように、上述の液晶表示装置１００は、一例としてプロジェクター７００に用いることができる。

なお、上述の液晶表示装置１００は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに用いることも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに用いることもできる。

なお、液晶表示装置１００を適用可能な電子機器は、プロジェクター７００に限定されない。液晶表示装置１００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用いてもよい。

なお、上記の説明では、導波路を構成する高屈折率絶縁体２４０を有する素子基板２００（電気光学装置用基板）を備えた電気光学装置（または表示装置）として、液晶表示装置１００を例示したが、本発明はこのような態様に限定されない。導波路を構成する高屈折率絶縁体２４０は、例えば、光利用効率の向上を図ること等のために、電気泳動型表示装置、有機エレクトロルミネッセンス装置等の他の電気光学装置（または表示装置）に適用してもよい。

１００…液晶表示装置、１０１…表示領域、１０２…画素、１１０…データ線駆動回路、１２０…外部回路実装端子、１３０…走査線駆動回路、１４０…配線、１５０…基板間導通材、２００…素子基板、２１０…基材、２２０…マイクロレンズ、２３０…低屈折率絶縁体、２３１…絶縁層、２３２…絶縁層、２３３…絶縁層、２３４…絶縁層、２４０…高屈折率絶縁体、２４１…界面、２５０…遮光体、２５１…遮光層、２５１ａ…ＴＦＴ側の面、２５１ｂ…ＴＦＴと反対側の面、２５２…遮光層、２５２ａ…ＴＦＴ側の面、２５２ｂ…ＴＦＴと反対側の面、２５３…遮光層、２５５…縁、２６０…ＴＦＴ、２６１…走査線、２６２…データ線、２６３…容量線、２７０…画素電極、２７１…縁、２７２…開口領域、２７３…非開口領域、２８０…配向膜、２９０…蓄積容量、３００…対向基板、３１０…基材、３２０…マイクロレンズ、３７０…共通電極、３８０…配向膜、４００…液晶層、４１０…シール材、４２０…周辺見切り、５００…入射光、６００…マスク、６０１…凹部、７００…プロジェクター、７０１…光源装置、７０２…色分離導光光学系、７０４…インテグレーター、７０５…偏光変換素子、７１０Ｒ…液晶光変調装置、７１０Ｇ…液晶光変調装置、７１０Ｂ…液晶光変調装置、７１２…クロスダイクロイックプリズム、７１４…投写光学系、７１６…スクリーン。

Claims (6)

1. 一対の基板と、
   前記一対の基板間に液晶層と、を備え、
   一方の前記基板は、
   画素電極と、
   前記画素電極に対して垂直な方向である厚さ方向から見た平面視において、前記画素電極の縁に沿って設けられた遮光体と、
   前記平面視において、少なくとも前記遮光体と重なる領域に設けられ、透光性を有する第１の絶縁体と、
   前記平面視において、前記遮光体に囲まれた開口領域に、前記第１の絶縁体と接するように設けられ、透光性を有し前記第１の絶縁体よりも高い屈折率を有する第２の絶縁体と、
   前記第２の絶縁体の前記液晶層とは反対側に前記第２の絶縁体と離間して設けられたマイクロレンズと、
   を有し、
   前記第２の絶縁体は、前記平面視において、前記遮光体の縁に対して前記開口領域の内側に離間して配置されて、前記第１の絶縁体と接するように設けられており、前記開口領域に入射した入射光を、当該第２の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面で反射させて、当該第２の絶縁体の内部で伝搬させる導波路を構成する、
   電気光学装置。
2. 前記遮光体は、第１の遮光層と、前記第１の遮光層とは前記厚さ方向の異なる位置に配置され、前記平面視において前記第１の遮光層と重なりを有する第２の遮光層とを含み、
   前記電気光学装置は、
   前記平面視において、前記第１の遮光層と前記第２の遮光層とが重なる位置に設けられ、前記厚さ方向について、前記第１の遮光層と前記第２の遮光層との間に設けられた半導体素子、
   をさらに有し、
   前記第２の絶縁体が前記厚さ方向に配置された範囲は、前記第１の遮光層の前記半導体素子側に向いた面から前記第２の遮光層の前記半導体素子側に向いた面までの厚さ方向の範囲を含む、
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記導波路は、前記界面に入射した前記入射光を、全反射させて伝搬させる、請求項１または２に記載の電気光学装置。
4. 前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との界面は、前記画素電極に対して、９０°±１０°の範囲内の角度をなす、
   請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。
5. 一対の基板と、前記一対の基板間に液晶層と、を備え、開口領域を有する画素が複数設けられ、前記開口領域を入射光が透過する透過型液晶表示装置であって、
   一方の前記基板は、
   前記画素の開口領域に設けられた画素電極と、
   前記開口領域を囲む非開口領域に設けられた遮光層と、
   前記非開口領域に設けられ、少なくとも一部が遮光層と重なる第１の絶縁体と、
   少なくとも一部が前記画素電極と重なる領域に設けられ、前記第１の絶縁体に囲まれた領域の全体に設けられた第２の絶縁体と、前記第２の絶縁体の前記液晶層とは反対側に前記第２の絶縁体と離間して設けられたマイクロレンズと、を有し、
   前記第２の絶縁体の屈折率は前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、
   前記画素電極に対して垂直な方向である厚さ方向から見た平面視において、前記第２の絶縁体は、前記遮光層の縁に対して前記開口領域の内側に離間して配置されて、前記第１の絶縁体と接するように設けられており、
   前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との界面において、前記開口領域に入射した光が全反射することで、前記光が前記第２の絶縁体内を伝搬することを特徴とする透過型液晶表示装置。
6. 請求項１〜４
   のうちいずれか１項に記載の電気光学装置、
   または、
   請求項５
   に記載の透過型液晶表示装置、
   を備える電子機器。
   

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