JP6631646B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、表示領域を囲む周辺領域に周辺回路が設けられた電気光学装置、および電子機器に関するものである。
投射型表示装置のライトバルブ等として用いられる透過型の電気光学装置は、透光性の第1基板の一方面側に透光性の画素電極が設けられた第1基板と、第1基板に対向する第2基板の第1基板側の面に透光性の共通電極が設けられた第2基板とを有しており、第1基板と第2基板との間に電気光学層が設けられている。かかる電気光学装置では、第2基板側から入射した光源光が、第1基板側から出射される間に電気光学層によって画素毎に変調され、出射される。その際、第1基板に対して変調光の出射側に配置された光学系やワイヤーグリッド偏光分離素子等によって変調光が反射して戻り光として第1基板に再び入射する場合があり、かかる戻り光が、表示領域を囲む周辺領域に入射すると、周辺回路に設けた配線によって、更に反射(再反射)することで、スクリーン上の画像では、その周囲にぼんやりとした縁があらわれることになる。このような戻り光の再反射による表示品の低下を防止するために、周辺領域に低反射膜を設けることが提案されている(特許文献1参照)。
また、周辺領域の遮光膜として、周辺回路に設けた下層側の遮光層によって挟まれた隙間に対して平面視で重なるように、上層側の遮光層を設けた構成が提案されている(特許文献2参照)。
特開2003−140129号公報 特開2013−65034号公報
しかしながら、特許文献1に記載の構成のように、表示領域の周りを囲むように遮光層を広い範囲にわたってベタで形成すると、遮光層を構成する膜にクラックが発生しやすい。このため、光が遮光層のクラックを通過して第1基板から第2基板とは反対側(スクリーンの側)に出射されるという問題点がある。
また、周辺領域に形成した周辺回路では、データ線や走査線に対応するように複数の単位回路が所定のルールに基づいて、周辺回路の占有面積が狭くなるようにレイアウトされているため、特許文献2に記載されているように、下層側の遮光層によって挟まれた各隙間の全てに対して平面視で重なるように、下層側の遮光層と別層の上層側の遮光層を設けることが困難な場合あるという問題点がある。更には、遮光層によって挟まれた各隙間の全てに対して平面視で重なる、別層の遮光層を設けようとすると、プロセスの変更、配線層の増加、周辺領域の増大化等の製造コストの増大と伴う対策が必要になるという問題がある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ベタの遮光層を設けた構成や、遮光層によって挟まれた各隙間の全てを別層の遮光層によって覆った構成を用いなくても、周辺領域に斜めに入射した戻り光によって画像の品位が低下することを抑制することのできる電気光学装置、および電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置の一態様は、第1基板と、前記第1基板に対向する第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層と、を有する電気光学パネルを備え、前記第2基板は、前記電気光学パネルの表示領域を囲む周辺領域に第1遮光層を備え、前記第1基板は、前記電気光学パネルの前記表示領域を囲む周辺領域に、第2遮光層と、前記第2遮光層と前記第1遮光層との間の層に配置された第3遮光層と、前記第1基板側から前記第2基板を見たときに、前記第2遮光層および前記第3遮光層の互い離間する2つの縁である第1縁および第2縁の間で前記第2遮光層および前記第3遮光層のいずれとも重なっていない透光領域と、を備え、前記第2基板から前記電気光学層に入射する光源光の最大入射角をθとし、前記透光領域の最大幅をWとし、前記第1縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd1とし、前記第2縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd2としたとき、最大入射角θ、幅W、厚さd1、および厚さd2は、以下の式
W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
を満たすことを特徴とする。
本発明において、第1基板の周辺領域には、第2遮光層と、第2遮光層と第1遮光層との間の層に配置された第3遮光層とが設けられているため、戻り光が周辺領域に入射しても、戻り光は、第2遮光層または第3遮光層によって遮られる。また、第1基板の周辺領域には、第2遮光層および第3遮光層のうちの一方の層の端部によって規定された透光領域が設けられ、透光領域は、第2遮光層および第3遮光層のいずれとも重なっていないが、第2基板の周辺領域には第1遮光層が設けられている。また、第2基板から電気光学層に入射する光源光の最大入射角θ、透光領域の最大幅W、透光領域を規定する第1縁の第1遮光層との反対側の端部と第1遮光層との間の厚さd1、および透光領域を規定する第2縁の第1遮光層との反対側の端部と第1遮光層との間の厚さd2は、以下の式
W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
を満たしている。従って、透光領域に入射した戻り光は、第1遮光層に到達し、第1遮光層によって吸収されるか、第1遮光層によって第3遮光層または第2遮光層に向けて反射される。それ故、ベタの遮光層を設けた構成や、下層側の遮光層によって挟まれた各隙間の全てを上層側の遮光層によって覆った構成を採用しなくても、戻り光が第1基板から第2基板とは反対側に出射されにくい。よって、周辺領域に斜めに入射した戻り光によって画像の品位が低下することを抑制することができる。
本発明において、前記第3遮光層は、金属層と、前記金属層の前記第1基板側に積層され、前記金属層より反射率が低い第1低反射層と、前記金属層の前記第2基板側に積層され、前記金属層より反射率が低い第2低反射層と、を備えている態様を採用することができる。かかる態様によれば、第1基板側から第3遮光層に向かう戻り光、および第2基板側から第3遮光層に向かう戻り光を第3遮光層によって吸収することができる。
本発明において、前記第3遮光層は、前記周辺領域に形成された半導体素子に電気的に接続する遮光性配線である態様を採用することができる
本発明において、前記周辺領域では、前記半導体素子を備えた単位回路が複数、配列されている態様を採用することができる。かかる態様では、周辺回路が占有する面積が狭くなるように単位画素がレイアウトされるため、第3遮光層のレイウアトに対する制約が大きいが、第2遮光層の隙間の全てに第3遮光層を設ける必要がない。従って、単位回路のレイアウトを変更しなくても、第3遮光層を容易に配置することができる。
本発明において、前記第1縁および前記第2縁はいずれも、前記第3遮光層の縁である態様を採用することができる。
本発明において、前記第1縁および前記第2縁はいずれも、前記第2遮光層の縁である態様を採用することができる。
本発明において、前記第1縁は、前記第3遮光層の縁であり、前記第2縁は、前記第2遮光層の縁である態様を採用することができる。
本発明において、前記電気光学パネルを覆うホルダーを有し、前記ホルダーは、前記第2基板の前記第1基板とは反対側の面を覆う遮光性の第1端板部と、前記第1基板の前記第2基板とは反対側の面を覆う遮光性の第2端板部と、を備え、前記第1端板部には、前記表示領域と重なる第1開口部が設けられ、前記第2端板部には、前記表示領域と重なる第2開口部が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、戻り光の入射をホルダーによって制限することができる。
本発明に係る電気光学装置は各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、電子機器は、前記電気光学装置に供給される光源光を出射する光源部と、前記電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系とを有している。
本発明を適用した電気光学装置の電気光学パネルの平面図。 図1に示す電気光学パネル等の断面図。 図1に示す電気光学装置の電気的構成を示す説明図。 本発明を適用した電気光学装置の分解斜視図。 本発明を適用した電気光学装置において隣り合う複数の画素の平面図。 本発明を適用した電気光学装置のF−F′断面図。 図1に示す電気光学装置の周辺回路に設けられた単位回路の説明図。 図1に示す電気光学装置の遮光構造を示す説明図。 図8に示す最大入射角等の説明図。 図9に示す最大入射角で第2基板から電気光学層に入射した光を遮光する様子を示す説明図。 図1に示す電気光学装置の別の遮光構造を示す説明図。 図1に示す電気光学装置のさらに別の遮光構造を示す説明図。 本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置(電子機器)の概略構成図。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明において、第1基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは基板本体が位置する側とは反対側(第2基板が位置する側)を意味し、下層側とは基板本体が位置する側を意味する。また、本発明において「平面視」とは、第1基板10に対する法線方向からみた様子を意味する。
(電気光学装置の構成)
図1は、本発明を適用した電気光学装置100の電気光学パネル100pの平面図である。図2は、図1に示す電気光学パネル100p等の断面図である。図1および図2に示すように、電気光学装置100では、第1基板10と第2基板20とが所定の隙間を介してシール材107によって貼り合わされた電気光学パネル100pを有している。電気光学パネル100pにおいて、シール材107は第2基板20の外縁に沿うように枠状に設けられており、第1基板10と第2基板20との間でシール材107によって囲まれた領域に液晶層等の電気光学層80が配置されている。従って、電気光学装置100は液晶装置として構成されている。シール材107は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第1基板10および第2基板20はいずれも四角形であり、電気光学装置100の略中央には、後述する複数の画素が配列された表示領域10aが四角形の領域として設けられており、表示領域10aは、周辺領域10cによって囲まれている。本形態では、周辺領域10cのうち、表示領域10aと隣り合う領域には、画素電極9aと同時形成されたダミー画素電極9bが形成されている。
第1基板10は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板からなる。第1基板10の第2基板20側の一方面10s側において、周辺領域10cには、第1基板10の一辺に沿ってデータ線駆動回路101(周辺回路106)および複数の端子102が形成され、この一辺に隣接する他の2つ辺に沿って走査線駆動回路104(周辺回路106)が形成され、複数の端子102が位置する辺と反対側の辺に沿って検査回路105(周辺回路106)が形成されている。端子102には、フレキシブル配線基板(図示せず)が接続されており、第1基板10には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
第1基板10の一方面10sにおいて、表示領域10aには、ITO(Indium Tin Oxide)膜等からなる透光性の複数の画素電極9a、および複数の画素電極9aの各々に電気的に接続する画素スイッチング素子(図示せず)がマトリクス状に形成されている。画素電極9aに対して第2基板20側には第1配向膜16が形成されており、画素電極9aは、第1配向膜16によって覆われている。
第2基板20は、石英基板やガラス基板等の透光性の基板からなる。第2基板20において第1基板10と対向する一方面20s側には、ITO膜等からなる透光性の共通電極21が形成されており、共通電極21に対して第1基板10側には第2配向膜26が形成されている。共通電極21は、第2基板20の略全面に形成されており、第2配向膜26によって覆われている。第2基板20の一方面20s側には、共通電極21に対して第1基板10とは反対側に、樹脂、金属または金属化合物からなる遮光性の遮光層27が形成され、遮光層27と共通電極21との間に透光性の保護層28が形成されている。
遮光層27は、例えば、表示領域10aの外周縁に沿って延在する額縁状の第1遮光層27aとして形成されており、第1遮光層27aの内縁によって、表示領域10aが規定されている。従って、第1遮光層27aは表示領域10aの周りを囲んでいる。遮光層27は、隣り合う画素電極9aにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリックス27bとしても形成されている。
第1配向膜16および第2配向膜26は、SiO(x<2)、SiO、TiO、MgO、Al等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜(垂直配向膜)であり、電気光学層80に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させている。このため、液晶分子は、第1基板10および第2基板20に対して所定の角度を成している。このようにして、電気光学装置100は、VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置として構成されている。
第2基板20は、複数の画素電極9aの各々に対して平面視で1対1の関係をもって重なる複数のレンズ24が形成されたレンズアレイ基板50として構成されており、レンズ24は、第1基板10の開口領域に有効に光を導く役割を果たしている。かかるレンズ24を構成するにあたって、第2基板20の基板本体29の一方面29sには、複数の画素電極9aの各々と一対一で重なる位置に凹曲面290が形成されており、基板本体29には、凹曲面290を覆う透光層23が形成されている。透光層23の基板本体29と反対側の面230は平面になっており、面230に対して遮光層27等が形成されている。透光層23は、基板本体29より屈折率が大きい。例えば、基板本体29はガラス基板や石英基板(屈折率=1.48)からなり、透光層23はシリコン酸窒化膜(屈折=1.58〜1.68)等からなる。このため、レンズ24は、正のパワーを有している。
第1基板10の周辺領域10cには、第2基板20の角部分と重なる領域に基板間導通用電極19が形成されている。基板間導通用電極19には、導電粒子を含んだ基板間導通材19aが配置されており、第2基板20の共通電極21は、基板間導通材19aおよび基板間導通用電極19を介して、第1基板10側に電気的に接続されている。このため、共通電極21は、第1基板10の側から共通電位が印加されている。
本形態の電気光学装置100において、画素電極9aおよび共通電極21がITO膜(透光性導電膜)により形成されており、電気光学装置100は、透過型液晶装置として構成されている。かかる電気光学装置100は、図2に矢印Lで示すように、第2基板20から入射した光が第1基板10を透過して出射される間に電気光学層80によって画素毎に変調されることにより、画像を表示する。
(電気光学装置100の電気的構成)
図3は、図1に示す電気光学装置100の電気的構成を示す説明図である。図3において、電気光学装置100において、電気光学パネル100pは、その中央領域に複数の画素100aがマトリクス状に配列された表示領域10aを備えている。電気光学パネル100pにおいて、図1および図2等を参照して説明した第1基板10では、表示領域10aの内側には、第1方向Xに延在する複数の走査線3aと、第2方向Yに延在する複数のデータ線6aとが形成されており、複数の走査線3aと複数のデータ線6aとの各交差に対応して複数の画素100aが構成されている。複数の走査線3aは、走査線駆動回路104に電気的に接続され、複数のデータ線6aは、データ線駆動回路101に接続されている。また、複数本のデータ線6aには、第2方向Yにおいてデータ線駆動回路101とは反対側で検査回路105が電気的に接続している。
複数の画素100aの各々には、電界効果型トランジスター等からなる画素スイッチング素子30、および画素スイッチング素子30に電気的に接続された画素電極9aが形成されている。画素スイッチング素子30のソースにはデータ線6aが電気的に接続され、画素スイッチング素子30のゲートには走査線3aが電気的に接続され、画素スイッチング素子30のドレインには、画素電極9aが電気的に接続されている。データ線6aには画像信号が供給され、走査線3aには走査信号が供給される。本形態では、走査線駆動回路104は、表示領域10aに対して第1方向Xの一方側X1および他方側X2に走査線駆動回路104s、104tとして構成されており、一方側X1の走査線駆動回路104sは、奇数番目の走査線3aを駆動し、X方向の他方側X2の走査線駆動回路104tは、偶数番目の走査線3aを駆動する。
各画素100aにおいて、画素電極9aは、図1および図2を参照して説明した第2基板20の共通電極21と電気光学層80を介して対向し、液晶容量50aを構成している。各画素100aには、液晶容量で保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量50aと並列に保持容量55が付加されている。本実施形態では、保持容量55を構成するために、第1基板10には、複数の画素100aに跨って延在する容量線5aが形成されており、容量線5aには共通電位が供給されている。
このようにして、本形態の電気光学装置100において、第1基板10には、表示領域10aを囲む周辺領域10cに、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、および検査回路105が周辺回路106として構成されている。ここで、データ線駆動回路101では、データ線6a毎に設けられた単位回路101aによってサンプリング回路等が構成され、走査線駆動回路104は、走査線3a毎に設けられた単位回路104aによって構成され、検査回路105は、データ線6a毎に設けられた単位回路106aによって構成されている。
(ホルダー90の構成)
図4は、本発明を適用した電気光学装置100の分解斜視図である。図2および図4に示すように、図1および図2を参照して説明した電気光学パネル100pを後述する投射型表示装置等に用いる際、電気光学装置100では、電気光学パネル100pの第1基板10側の面に第1防塵ガラス96が接着され、第2基板20側の面に第2防塵ガラス97が接着された状態で、ホルダー90によって保持される。
ホルダー90は、電気光学パネル100pを収容するフレーム91と、フレーム91に被さるカバー部材92とからなる。電気光学パネル100pは、フレーム91側に第2基板20および第2防塵ガラス97が位置するように収容され、第1基板10および第1防塵ガラス96の側にカバー部材92が配置される。従って、フレーム91の遮光性の第1端板部915が第2防塵ガラス97に重なり、カバー部材92の遮光性の第2端板部925が第1防塵ガラス96に重なる。この状態で、フレーム91とカバー部材92とは、カバー部材92から突出した連結板部921、922がフレーム91の側面に係合することによって連結される。フレーム91とカバー部材92との間からは、第1基板10に接続されたフレキシブル配線基板95が引き出される。本形態において、フレーム91の第1端板部915の内面(第2防塵ガラス97側)の面が低反射層になっており、カバー部材92の第2端板部925の内面(第1防塵ガラス96側)の面が低反射層になっている。
フレーム91の第1端板部915には、表示領域10aと平面視で重なる領域に第1開口部910が形成され、カバー部材92の第2端板部925には、表示領域10aと平面視で重なる領域に第2開口部920が形成されている。
(画素100pの具体的構成)
図5は、本発明を適用した電気光学装置100において隣り合う複数の画素の平面図である。図6は、本発明を適用した電気光学装置100のF−F′断面図である。なお、図5では、各層を以下の線で表してある。また、図5では、互いの端部が平面視で重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。
遮光層8a=細くて長い破線
半導体層1a=細くて短い点線
走査線3a=太い実線
ドレイン電極4a=細い実線
データ線6aおよび中継電極6b=細い一点鎖線
容量線5a=太い一点鎖線
上層側遮光層7aおよび中継電極7b=細い二点鎖線
画素電極9a=太い破線
図5に示すように、第1基板10において第2基板20と対向する面には、複数の画素の各々に画素電極9aが形成されており、隣り合う画素電極9aにより挟まれた画素間領域に沿ってデータ線6aおよび走査線3aが形成されている。画素間領域は縦横に延在しており、走査線3aは画素間領域のうち、第1方向Xに延在する第1画素間領域に沿って直線的に延在し、データ線6aは、第2方向Yに延在する第2画素間領域に沿って直線的に延在している。また、データ線6aと走査線3aとの交差に対応して画素スイッチング素子30が形成されており、本形態において、画素スイッチング素子30は、データ線6aと走査線3aとの交差領域およびその付近を利用して形成されている。第1基板10には容量線5aが形成されており、かかる容量線5aには共通電位Vcomが印加されている。容量線5aは、走査線3aおよびデータ線6aに重なるように延在して格子状に形成されている。画素スイッチング素子30の上層側には上層側遮光層7aが形成されており、かかる上層側遮光層7aは、データ線6aおよび走査線3aに重なるように延在している。従って、光源光が第2基板20側から入射した際、画素スイッチング素子30に光源光が入射することを防止することができる。画素スイッチング素子30の下層側には遮光層8aが形成されており、かかる遮光層8aは、走査線3aおよびデータ線6aと重なるように延在している。
図6に示すように、第1基板10において、一方面10sには導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる遮光層8aが形成されている。遮光層8aは、タングステンシリサイド(WSi)、タングステン、窒化チタン等の遮光膜からなる。遮光層8aを走査線として構成する場合もあり、この場合、後述するゲート電極3bと遮光層8aを導通させた構成とする。
第1基板10の一方面10s側において、遮光層8aの上層側には、シリコン酸化膜からなる透光性の絶縁膜12が形成され、絶縁膜12の上層側に、半導体層1aを備えた画素スイッチング素子30が形成されている。画素スイッチング素子30は、データ線6aの延在方向に長辺方向を向けた半導体層1aと、半導体層1aの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層1aの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極3bとを備えており、本形態において、ゲート電極3bは走査線3aの一部からなる。画素スイッチング素子30は、半導体層1aとゲート電極3bとの間に透光性のゲート絶縁層2を有している。半導体層1aは、ゲート電極3bに対してゲート絶縁層2を介して対向するチャネル領域1gを備えているとともに、チャネル領域1gの両側にソース領域1sおよびドレイン領域1dを備えている。本形態において、画素スイッチング素子30は、LDD構造を有している。従って、ソース領域1sおよびドレイン領域1dは各々、チャネル領域1gの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域1gとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。
半導体層1aは、ポリシリコン膜(多結晶シリコン膜)等によって構成されている。ゲート絶縁層2は、半導体層1aを熱酸化したシリコン酸化膜からなる第1ゲート絶縁層2aと、減圧CVD法等により形成されたシリコン酸化膜からなる第2ゲート絶縁層2bとの2層構造からなる。ゲート電極3bおよび走査線3aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。
ゲート電極3bの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜41が形成され、層間絶縁膜41の上層には、ドレイン電極4aが形成されている。ドレイン電極4aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。ドレイン電極4aは、半導体層1aのドレイン領域1dと一部が重なるように形成されており、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール41aを介してドレイン領域1dに導通している。
ドレイン電極4aの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性のエッチングストッパー層49、および透光性の誘電体層40が形成されており、かかる誘電体層40の上層側には容量線5aが形成されている。誘電体層40としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる他、アルミニウム酸化膜、チタン酸化膜、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、ハフニウム酸化膜、ランタン酸化膜、ジルコニウム酸化膜等の高誘電率の誘電体層を用いることができる。容量線5aは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。容量線5aは、誘電体層40を介してドレイン電極4aと重なっており、保持容量55を構成している。
容量線5aの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜42が形成されており、かかる層間絶縁膜42の上層側には、データ線6aと中継電極6bとが同一の導電膜により形成されている。データ線6aおよび中継電極6bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。データ線6aは、層間絶縁膜42、エッチングストッパー層49、層間絶縁膜41およびゲート絶縁層2を貫通するコンタクトホール42aを介してソース領域1sに導通している。中継電極6bは、層間絶縁膜42およびエッチングストッパー層49を貫通するコンタクトホール42bを介してドレイン電極4aに導通している。
データ線6aおよび中継電極6bの上層側にはシリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜44が形成されており、かかる層間絶縁膜44の上層側には、上層側遮光層7aおよび中継電極7bが同一の導電膜によって形成されている。層間絶縁膜44の表面は平坦化されている。上層側遮光層7aおよび中継電極7bは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。中継電極7bは、層間絶縁膜44を貫通するコンタクトホール44aを介して中継電極6bに導通している。上層側遮光層7aは、データ線6aと重なるように延在しており、遮光層として機能している。なお、上層側遮光層7aを容量線5aと導通させてもよい。
上層側遮光層7aおよび中継電極7bの上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜45が形成されており、かかる層間絶縁膜45の上層側にはITO膜等からなる画素電極9aが形成されている。層間絶縁膜45には、中継電極7bまで到達したコンタクトホール45aが形成されており、画素電極9aは、コンタクトホール45aを介して中継電極7bに電気的に接続している。その結果、画素電極9aは、中継電極7b、中継電極6bおよびドレイン電極4aを介してドレイン領域1dに電気的に接続している。層間絶縁膜45の表面は平坦化されている。画素電極9aの表面側には、ポリイミドや無機配向膜からなる透光性の第1配向膜16が形成されている。
(周辺回路106の構成)
図7は、図1に示す電気光学装置100の周辺回路106に設けられた単位回路の説明図である。図7において、図3に示す周辺回路106(データ線駆動回路101、走査線駆動回路104および検査回路105)は、複数の半導体素子106bと、複数の半導体素子106bを電気的に接続する複数の配線106cとを備えている。また、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104および検査回路105の各単位回路101a、104a、105aは、複数の配線106cによって電気的に接続された1乃至複数の半導体素子106bによって構成されている。半導体素子106bは、画素スイッチング素子30と同様、電界効果型トランジスターからなり、画素スイッチング素子30の半導体層1aと同層の半導体層1c、および走査線3aと同層のゲート線3cとを備えている。
ここで、単位回路106a(単位回路101a、104a、105a)は、複数のデータ線6aおよび走査線3aの各々に対応するように設けられていることから、各周辺回路106において、半導体素子106b、配線106c、およびゲート線3cは、所定のルールに基づいて、周辺回路106の占有面積が狭くなるようにレイアウトされている。
(遮光構造)
図8は、図1に示す電気光学装置100の遮光構造を示す説明図である。図9は、図8に示す最大入射角θ等の説明図である。図10は、図9に示す最大入射角θで第2基板20から電気光学層80に入射した光を遮光する様子を示す説明図である。本形態では、図2に示すように、第1基板10から第2基板20とは反対側に向けて変調光が出射された際、第1基板10から第2基板20とは反対側に配置された光学系やワイヤーグリッド偏光分離素子等によって変調光が反射して戻り光Lr1、Lr2〜4として第1基板10に入射した際に戻り光Lr1、Lr2〜4を遮る遮光構造が設けられている。
まず、図8に示すように、第1基板10には、画素スイッチング素子30と第1基板10との間には遮光層8aが設けられている。このため、戻り光Lr1が第1基板10に入射した際、半導体層1aに戻り光Lr1が入射することを抑制することができるので、画素スイッチング素子30に光電流に起因する誤動作が発生することを防止することができる。
また、本形態の電気光学装置100では、周辺領域10cに周辺回路106を構成するにあたって、周辺領域10cには、第1基板10の一方面10s側に、半導体素子106bが設けられているとともに、半導体素子106bの半導体層1cに対して第1基板10とは反対側にゲート線3cが設けられている。また、ゲート線3cに対して第1基板10とは反対側に配線106cが設けられている。半導体層1cは、半導体層1aと同層のポリシリコン膜(p−Si)であり、ゲート線3cは、走査線3aと同層の導電性ポシリコン膜(p−Si)である。
ここで、半導体素子106bと第1基板10との間には、半導体素子106bの半導体層1cに平面視で重なる第2遮光層8cが設けられている。このため、第1基板10に戻り光Lr2が入射した際、図8に示す半導体層1cに戻り光Lr2が入射することを抑制することができる。従って、半導体素子106bに光電流に起因する誤動作が発生することを防止することができる。第2遮光層8cは、例えば、遮光層8aと同層のタングステンシリサイド膜(WSi)である。
本形態において、第1基板10には、半導体素子106bと電気光学層80との間(第2遮光層8cと第1遮光層27aとの間)に第3遮光層7cが設けられている。本形態において、配線106cは、上層側遮光層7aと同層の遮光配線として構成されており、配線106c(遮光性配線)によって、第3遮光層7cが構成されている。第3遮光層7cは、上層側遮光層7aと同様、金属層M0と、金属層M0に第1基板10側に積層された第1低反射層M1と、金属層M0に第2基板20側に積層された第2低反射層M2とを備えており、第1低反射層M1および第2低反射層M2はいずれも、金属層M0より反射率が低い。本形態において、金属層M0はアルミニウム層(Al)であり、第1低反射層M1および第2低反射層M2はいずれも、窒化チタン層(TiN)である。
第1基板10の周辺領域10cには、第1基板10側から第2基板20を見たときに、第2遮光層8cおよび第3遮光層7cのいずれとも重なっていない透光領域10eが設けられている。透光領域10eは、第2遮光層8cおよび第3遮光層7cの互い離間する2つの縁である第1縁および第2縁の間で第2遮光層8cおよび第3遮光層7cのいずれとも重なっていない。本形態において、透光領域10e付近では、第1基板10側から第2基板20を見たときに、第3遮光層7cの間隔が第2遮光層8cの間隔より狭いため、透光領域10eは、第3遮光層7cの縁7c1(第1縁)と、縁7c1から離間する第3遮光層7cの縁7c2(第2縁)との間に位置する。
ここで、第2基板20の周辺領域10cには第1遮光層27aが設けられており、第1遮光層27aは、透光領域10e等に平面視で重なっている。従って、第1基板10の周辺領域10cにおいて、第1基板10の側から透光領域10eに戻り光Lr3が入射した場合でも、第1遮光層27aによって戻り光Lr3を吸収することができる。若しくは、第1基板10の側から透光領域10eに戻り光Lr3が入射した場合でも、第1遮光層27aによって反射されて、第3遮光層7c等によって吸収される。
また、本形態では、第2基板20から電気光学層80に出射される光源光の最大入射角をθとし、透光領域10eの最大幅をWとし、第3遮光層7cの縁7c1(第1縁)の第1遮光層27aと反対側の端部7c10と第1遮光層27aとの間の厚さをd1とし、第3遮光層7cの縁7c2(第2縁)の第1遮光層27aと反対側の端部7c20と第1遮光層27aとの間の厚さをd2としたとき、最大入射角θ、幅W、厚さd1、および厚さd2は、以下の式
W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
を満たしている。本形態において、厚さd1および厚さd2はいずれも厚さdで等しいため、最大入射角θ、幅W、および厚さdは、以下の式
W < 2×d×tanθ
を満たしている。
すなわち、図9に示すように、第2基板20側から電気光学層80に入射する光源光の最大入射角がθである場合、光源光が変調されて第1基板10から出射された後、ワイヤーグリッド偏光分離素子112aのワイヤーグリッド112b等で反射した際の入射角および反射角がθである。従って、ワイヤーグリッド112b等で反射した光が、図8に示す戻り光Lr3として透光領域10eに斜めに入射した後、第2基板20の第1遮光層27aで反射する際の入射角および反射角がθである。このため、上式の条件を満たせば、第1基板10の周辺領域10cにおいて、透光領域10eに戻り光Lr3が斜めに入射した場合でも、戻り光Lr3は、第2基板20の第1遮光層27aに到達し、第1遮光層27aによって吸収されるか、第1遮光層27aによって第3遮光層7cまたは第2遮光層8cに向けて反射される。
より具体的には、図10に示すように、第3遮光層7cによって透光領域10eが規定されている場合において、第2遮光層8cが透光領域10eから大きく離間している場合、戻り光L3は、第1基板10に第2基板20と反対側から入射した後、第3遮光層7cの縁7c2(第2縁)の端部7c20付近を通って第1遮光層27aに向かうが、上式を満たせば、かかる光であっても、第1遮光層27aで反射した後、第3遮光層7cの縁7c1(第1縁)の端部7c10で遮光されることになる。
それ故、ベタの遮光層を設けた構成や、下層側の遮光層によって挟まれた各隙間の全てを上層側の遮光層によって覆った構成を採用しなくても、透過領域10eから第1基板10の周辺領域10cに入射した戻り光Lr3が、第1基板10側や第2基板20側で反射して第1基板10の第2基板20とは反対側に出射されることを抑制することができる。よって、周辺領域10cに入射した戻り光によって画像の品位が低下することを抑制することができる。より具体的には、表示した画像の縁に光が漏れることを抑制することができる。
ここで、最大角θは、例えば、図13を参照して以下に説明する投射型表示装置2100において、電気光学装置100に対する入射光(光源光)のF値と以下の関係
tanθ=1/(2×F)
を有する。
なお、周辺領域10cのうち、透光領域10e以外の領域で、第2遮光層8cの間に戻り光Lr4が入射した場合には、直接、第3遮光層7cによって吸収される。
[本発明の別の遮光構造]
図11は、図1に示す電気光学装置の別の遮光構造を示す説明図である。なお、図11に示す遮光構造の基本的な構成は、図8を参照して説明した遮光構造と同一であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
図11に示す遮光構造は、図8を参照して説明した遮光構造と同様、第1基板10の表示領域10aには、画素スイッチング素子30の半導体層1aと第1基板10との間に、半導体層1aに平面視で重なる遮光層8aが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、半導体素子106bの半導体層1cと第1基板10との間に、半導体層1cに平面視で重なる第2遮光層8cが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、半導体素子106bと電気光学層80との間(第2遮光層8cと第1遮光層27aとの間)に第3遮光層7cが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、第1基板10側から第2基板20を見たときに、第2遮光層8cおよび第3遮光層7cのいずれとも重なっていない透光領域10eが設けられている。透光領域10eは、第2遮光層8cおよび第3遮光層7cのうち、一方の層の端部によって規定されている。
本形態において、第1基板10側から第2基板20を見たときに、透光領域10e付近では、第2遮光層8cの間隔が第3遮光層7cの間隔より狭いため、透光領域10eは、第2遮光層8cの縁8c1(第1縁)と、縁8c1から離間する第2遮光層8cの縁8c2(第2縁)との間に位置する。
ここで、第2基板20の周辺領域10cには第1遮光層27aが設けられている。また、本形態では、第2基板20から電気光学層80に出射される光源光の最大入射角θ、透光領域10eの最大幅W、第2遮光層8cの縁8c1(第1縁)の第1遮光層27aと反対側の端部8c10と第1遮光層27aとの間の厚さd1、および第2遮光層8cの縁8c2(第2縁)の第1遮光層27aと反対側の端部8c20と第1遮光層27aとの間の厚さd2は、以下の式
W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
を満たしている。本形態において、厚さd1および厚さd2はいずれも厚さdであるため、最大入射角θ、幅W、および厚さdは、以下の式
W < 2×d×tanθ
を満たしている。
従って、第1基板10の周辺領域10cにおいて、透光領域10eに戻り光Lr3が斜め方向から入射した場合でも、戻り光Lr3は、第2基板20の第1遮光層27aに到達し、第1遮光層27aによって吸収されるか、第2遮光層8cあるいは第3遮光層7cに向けて反射される。それ故、ベタの遮光層を設けた構成や、下層側の遮光層によって挟まれた各隙間の全てを上層側の遮光層によって覆った構成を採用しなくても、透過領域10eから第1基板10の周辺領域10cに入射した戻り光Lr3が、第1基板10の第2基板20とは反対側に出射されにくい。よって、周辺領域10cに入射した戻り光によって画像の品位が低下することを抑制することができる。より具体的には、表示した画像の縁に光が漏れることを抑制することができる。
[本発明のさらに別の遮光構造]
図12は、図1に示す電気光学装置のさらに別の遮光構造を示す説明図である。なお、図12に示す遮光構造の基本的な構成は、図8を参照して説明した遮光構造と同一であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
図12に示す遮光構造は、図8を参照して説明した遮光構造と同様、第1基板10の表示領域10aには、画素スイッチング素子30の半導体層1aと第1基板10との間に、半導体層1aに平面視で重なる遮光層8aが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、半導体素子106bの半導体層1cと第1基板10との間に、半導体層1cに平面視で重なる第2遮光層8cが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、半導体素子106bと電気光学層80との間(第2遮光層8cと第1遮光層27aとの間)に第3遮光層7cが設けられている。また、第1基板10の周辺領域10cには、第1基板10側から第2基板20を見たときに、第2遮光層8cおよび第3遮光層7cのいずれとも重なっていない透光領域10eが設けられている。
本形態において、第1基板10側から第2基板20を見たときに、透光領域10eは、第3遮光層7cの縁7c1(第1縁)と、縁7c1から離間する第2遮光層8cの縁8c2(第2縁)との間に位置する。
ここで、第2基板20の周辺領域10cには第1遮光層27aが設けられている。また、本形態では、第2基板20から電気光学層80に出射される光源光の最大入射角θ、透光領域10eの最大幅Wとし、第3遮光層7cの縁7c1(第1縁)の第1遮光層27aと反対側の端部7c10と第1遮光層27aとの間の厚さd1、および第2遮光層8cの縁8c2(第2縁)の第1遮光層27aと反対側の端部8c20と第1遮光層27aとの間の厚さd2は、以下の式
W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
を満たしている。
従って、第1基板10の周辺領域10cにおいて、透光領域10eに戻り光Lr3が斜め方向から入射した場合でも、戻り光Lr3は、第2基板20の第1遮光層27aに到達し、第1遮光層27aによって吸収されるか、第2遮光層8cあるいは第3遮光層7cに向けて反射される。それ故、ベタの遮光層を設けた構成や、下層側の遮光層によって挟まれた各隙間の全てを上層側の遮光層によって覆った構成を採用しなくても、透過領域10eから第1基板10の周辺領域10cに入射した戻り光Lr3が、第1基板10の第2基板20とは反対側に出射されにくい。よって、周辺領域10cに入射した戻り光によって画像の品位が低下することを抑制することができる。より具体的には、表示した画像の縁に光が漏れることを抑制することができる。
[他の実施形態]
上記実施形態では、周辺回路106が設けている領域として、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、および検査回路105が設けられている領域の各々に第2遮光層8c、第3遮光層7c、および透光領域10eを設けた。但し、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、および検査回路105のうち、一部の周辺回路106が設けられている領域に第2遮光層8c、第3遮光層7c、および透光領域10eを設けてもよい。上記実施形態では、配線106cによって第3遮光層7cが構成されている場合を説明したが、配線106cとは別の層に第3遮光層7cが設けられていてもよい。
[電子機器への搭載例]
上述した実施形態に係る電気光学装置100を用いた電子機器について説明する。図13は、本発明を適用した電気光学装置100を用いた投射型表示装置(電子機器)の概略構成図である。図13に示す投射型表示装置2100は、電気光学装置100を用いた電子機器の一例である。投射型表示装置2100において、電気光学装置100がライトバルブに用いられ、装置を大きくすることなく高精細で明るい表示が可能である。この図に示されるように、投射型表示装置2100の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット2102(光源部)が設けられている。ランプユニット2102から射出された投射光は、内部に配置された3枚のミラー2106および2枚のダイクロイックミラー2108によってR(赤)色、G(緑)色、B(青)色の3原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ100R、100G、100Bにそれぞれ導かれ、変調される。なお、B色の光は、他のR色やG色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124を有するリレーレンズ系2121を介して導かれる。ここで、ライトバルブ100R、100G、100Bは各々、電気光学装置100に対して入射側で重なる入射側偏光分離素子111と、電気光学装置100に対して出射側で重なる出射側偏光分離素子112とを有している。
ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム2112において、R色およびB色の光は90度に反射し、G色の光は透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン2120には、投射レンズ群2114(投射光学系)によってカラー画像が投射される。
このように構成した投射型表示装置2100(電子機器)において、ライトバルブ100R、100G、100Bを通過した光がダイクロイックプリズム2112や投射レンズ群2114で反射し、図2、図8および図11に示す戻り光Lr1、Lr2〜4として第1基板10に入射することがある。このような場合でも、本発明を適用した電気光学装置100によれば、戻り光Lr、Lr2〜Lr4が再び、第1基板10から出射されることを抑制することができる。
また、電気光学装置100から投射レンズ群2114(投射光学系)に到る光路に、出射側偏光分離素子112としてワイヤーグリッド偏光分離素子112aを配置した場合、電気光学装置100を通過した光の一部がワイヤーグリッド偏光分離素子112aで反射するため、図2、図8および図11に示す戻り光Lr1、Lr2〜4として第1基板10に入射しやすい。このような場合でも、本発明を適用した電気光学装置100によれば、戻り光Lr1、Lr2〜Lr4が再び、第1基板10から出射されることを抑制することができる。
(他の投射型表示装置)
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するLED光源等を用い、かかるLED光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
(他の電子機器)
本発明を適用した電気光学装置100を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置2100に限定されない。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)、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
1a、1c…半導体層、3a…走査線、3c…ゲート線、6a…データ線、7a…上層側遮光層、7c…第3遮光層、7c1、7c2、8c1、8c2…縁、7c10、7c20、8c10、8c20…端部、8a…遮光層、8c…第2遮光層、9a…画素電極、10…第1基板、10a…表示領域、10c…周辺領域、10e…透光領域、29…第2基板、21…共通電極、24…レンズ、27…遮光層、27a…第1遮光層、27b…ブラックマトリックス、30…画素スイッチング素子、80…電気光学層、90…ホルダー、91…フレーム、92…カバー部材、100…電気光学装置、100B、100G、100R…ライトバルブ、100a…画素、100p…電気光学パネル、101…データ線駆動回路、101a、104a、105a、106a…単位回路、104、104s、104t…走査線駆動回路、105…検査回路、106…周辺回路、106b…半導体素子、106c…配線、910…第2開口部、915…第1端板部、920…第1開口部、925…第2端板部、2100…投射型表示装置、2102…ランプユニット、2112…ダイクロイックプリズム、2114…投射レンズ群。

Claims (9)

  1. 第1基板と、前記第1基板に対向する第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層と、を有する電気光学パネルを備え、
    前記第2基板は、前記電気光学パネルの表示領域を囲む周辺領域に第1遮光層を備え、
    前記第1基板は、前記電気光学パネルの前記表示領域を囲む周辺領域に、
    平面視で前記第1遮光層と重なる第2遮光層と、
    前記第2遮光層と前記第1遮光層との間の層に配置され、平面視で前記第1遮光層と重なる第3遮光層と、
    平面視で前記第1遮光層と重なり、平面視で前記第2遮光層および前記第3遮光層のいずれとも重なっていない透光領域と、を備え、
    前記第2基板から前記電気光学層に入射する光源光の最大入射角をθとし、
    前記透光領域の最大幅をWとし、
    前記透光領域の幅Wが、前記第3遮光層の第1縁と前記第1縁と前記透光領域を隔てて向き合う第3遮光層の第2縁との間である場合、前記第1縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd1とし、前記第2縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd2としたとき、
    最大入射角θ、幅W、厚さd1、および厚さd2は、以下の式
    W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
    を満たすことを特徴とする電気光学装置。
  2. 第1基板と、前記第1基板に対向する第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層と、を有する電気光学パネルを備え、
    前記第2基板は、前記電気光学パネルの表示領域を囲む周辺領域に第1遮光層を備え、
    前記第1基板は、前記電気光学パネルの前記表示領域を囲む周辺領域に、
    平面視で前記第1遮光層と重なる第2遮光層と、
    前記第2遮光層と前記第1遮光層との間の層に配置され、平面視で前記第1遮光層と重なる第3遮光層と、
    平面視で前記第1遮光層と重なり、平面視で前記第2遮光層および前記第3遮光層のいずれとも重なっていない透光領域と、を備え、
    前記第2基板から前記電気光学層に入射する光源光の最大入射角をθとし、
    前記透光領域の最大幅をWとし、
    前記透光領域の幅Wが、前記第2遮光層の第1縁と前記第1縁と前記透光領域を隔てて向き合う第2遮光層の第2縁との間の幅である場合、前記第1縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd1とし、前記第2縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd2としたとき、
    最大入射角θ、幅W、厚さd1、および厚さd2は、以下の式
    W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
    を満たすことを特徴とする電気光学装置。
  3. 第1基板と、前記第1基板に対向する第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層と、を有する電気光学パネルを備え、
    前記第2基板は、前記電気光学パネルの表示領域を囲む周辺領域に第1遮光層を備え、
    前記第1基板は、前記電気光学パネルの前記表示領域を囲む周辺領域に、
    平面視で前記第1遮光層と重なる第2遮光層と、
    前記第2遮光層と前記第1遮光層との間の層に配置され、平面視で前記第1遮光層と重なる第3遮光層と、
    平面視で前記第1遮光層と重なり、平面視で前記第2遮光層および前記第3遮光層のいずれとも重なっていない透光領域と、を備え、
    前記第2基板から前記電気光学層に入射する光源光の最大入射角をθとし、
    前記透光領域の最大幅をWとし、
    前記透光領域の幅Wが、前記第3遮光層の第1縁と前記第1縁と前記透光領域を隔てて向き合う前記第2遮光層の第2縁との間の幅である場合、前記第1縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd1とし、前記第2縁の前記第1遮光層との反対側の端部と前記第1遮光層との間の厚さをd2としたとき、
    最大入射角θ、幅W、厚さd1、および厚さd2は、以下の式
    W<(d1×tanθ+d2×tanθ)
    を満たすことを特徴とする電気光学装置。
  4. 請求項1から3までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
    前記第3遮光層は、金属層と、前記金属層の前記第1基板側に積層され、前記金属層より反射率が低い第1低反射層と、前記金属層の前記第2基板側に積層され、前記金属層より反射率が低い第2低反射層と、を備えていることを特徴とする電気光学装置。
  5. 請求項1から4までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
    前記第3遮光層は、前記周辺領域に形成された半導体素子に電気的に接続する遮光性配線であることを特徴とする電気光学装置。
  6. 請求項5に記載の電気光学装置において、
    前記周辺領域では、前記半導体素子を備えた単位回路が複数、配列されていることを特徴とする電気光学装置。
  7. 請求項1から6までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
    前記電気光学パネルを覆うホルダーを有し、
    前記ホルダーは、前記第2基板の前記第1基板とは反対側の面を覆う遮光性の第1端板部と、前記第1基板の前記第2基板とは反対側の面を覆う遮光性の第2端板部と、を備え、
    前記第1端板部には、前記表示領域と重なる第1開口部が設けられ、
    前記第2端板部には、前記表示領域と重なる第2開口部が設けられていることを特徴とする電気光学装置。
  8. 請求項1から7までの何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
  9. 請求項8に記載の電子機器において、
    前記電気光学装置に供給される光源光を出射する光源部と、前記電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有することを特徴とする電子機器。
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