JP7302398B2 - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。

例えばプロジェクターのライトバルブとして用いられる液晶装置等の電気光学装置が知られている。特許文献１に記載の液晶装置は、画素電極を有する基板と、共通電極を有する対向基板と、これら２個の基板間に配置された液晶層とを備える。また、対向基板には、２個の基板間の間隔を一定に保つための壁状スペーサーが設けられる。壁状スペーサーは、酸化ケイ素等の無機材料または有機系の樹脂材料で構成される。

特開２００１－２６４８０７号公報

しかし、壁状スペーサー全体が有機材料で構成されると、有機成分が液晶層中に侵入し易く、その結果、液晶装置に誤作動が発生し易いという問題がある。また、壁状スペーサーが透光性を有する材料のみで構成されると、スペーサーが導光路として機能してしまい、コントラストが低下してしまうという問題がある。

本発明の電気光学装置の一態様は、透光性を有する複数の画素電極を有する第１基板と、透光性を有する共通電極を有する第２基板と、前記複数の画素電極と、前記共通電極との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層と、を備え、前記第２基板には、前記第１基板と前記第２基板との間の距離を規定するスペーサーが設けられ、前記スペーサーは、第１無機材料で構成される第１無機材料層と、前記第１無機材料層と前記共通電極との間に設けられ、前記第１無機材料と異なる第２無機材料で構成される遮光性の第２無機材料層と、を有する。

好適な実施形態に係る電気光学装置の平面図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 電気光学装置の一部を示す断面図である。 素子基板の一部を示す平面図である。 対向基板の一部を示す平面図である。 スペーサーおよびその近傍を示す断面図である。 スペーサーの製造方法について説明するための断面図である。 スペーサーの製造方法について説明するための断面図である。 スペーサーの製造方法について説明するための断面図である。 スペーサーの製造方法について説明するための断面図である。 スペーサーの製造方法について説明するための断面図である。 電子機器の一例であるパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 電子機器の一例であるスマートフォンを示す平面図である。 電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、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ない。

１．電気光学装置
本発明の電気光学装置の一例として、アクティブマトリクス方式の液晶装置を例に説明する。

１Ａ．基本構成
図１は、本実施形態に係る電気光学装置１００の平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向といい、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向という。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向といい、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向という。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向といい、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向という。

図１および図２に示す電気光学装置１００は、透過型の液晶表示装置である。図２に示すように、電気光学装置１００は、透光性を有する素子基板２と、透光性を有する対向基板４と、枠状のシール部材８と、液晶層９とを有する。素子基板２は「第１基板」の例示である。対向基板４は「第２基板」の例示である。液晶層９は「電気光学層」の例示である。シール部材８は、素子基板２と対向基板４との間に配置される。液晶層９は、素子基板２、対向基板４およびシール部材８によって囲まれる領域内に配置される。素子基板２、液晶層９および対向基板４は、Ｚ軸に沿って並ぶ。対向基板４が有する後述の第２基体４１の表面がＸ－Ｙ平面に平行である。以下では、対向基板４の厚さ方向であるＺ１方向またはＺ２方向からみることを「平面視」と言う。

本実施形態の電気光学装置１００では、光は、例えば対向基板４に入射し、液晶層９を透過して素子基板２から出射される。なお、光は、素子基板２に入射し、液晶層９を透過して対向基板４から出射されてもよい。当該光は可視光である。「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％以上であることをいう。また、図１に示す電気光学装置１００は平面視で四角形状をなすが、電気光学装置１００の平面視での形状は、これに限定されず、例えば円形等であってもよい。

図２に示すように、素子基板２は、第１基体２１、配線層２０、複数の画素電極２７および第１配向膜２９を有する。第１配向膜２９は、素子基板２において最も液晶層９側に位置しており、液晶層９の液晶分子を配向させる。第１配向膜２９の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。

図２に示すように、対向基板４は、第２基体４１、導光層４０、保護層４４、共通電極４５、コート層４６および第２配向膜４７を有する。第２基体４１は「基材」の例示である。第２配向膜４７が最も液晶層９側に位置する。第２配向膜４７は、液晶層９の液晶分子を配向させる。第２配向膜４７の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。また、対向基板４には、図４に示すスペーサー５が設けられる。対向基板４および素子基板２については後で詳述する。

シール部材８は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される。シール部材８は、素子基板２および対向基板４のそれぞれに対して固着される。シール部材８の周方向での一部には、液晶分子を含む液晶材をシール部材８の内側に注入するための注入口８１が形成される。注入口８１は、各種樹脂材料を用いて形成される封止材８０により封止される。

液晶層９は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶層９は、液晶分子が第１配向膜２９および第２配向膜４７の双方に接するように素子基板２および対向基板４によって挟持される。液晶層９は、複数の画素電極２７と共通電極４５との間に配置され、電界による光学的特性が変化する。具体的には、液晶層９が有する液晶分子の配向は、液晶層９に印加される電圧に応じて変化する。つまり、液晶層９は、印加される電圧に応じて光を変調させることで階調表示を可能とする。

図１に示すように、素子基板２における対向基板４側の面には、複数の走査線駆動回路１１とデータ線駆動回路１２と、複数の外部端子１４とが配置される。外部端子１４には、走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路１２のそれぞれから引き回される引回配線１５が接続される。

電気光学装置１００は、画像を表示する表示領域Ａ１０と、表示領域Ａ１０を平面視で囲む周辺領域Ａ２０とを有する。表示領域Ａ１０には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。１つの画素Ｐに対して１つの画素電極２７が配置される。周辺領域Ａ２０には、走査線駆動回路１１およびデータ線駆動回路１２等が配置される。

１Ｂ．電気的な構成
図３は、素子基板２の電気的な構成を示す等価回路図である。図３に示すように、素子基板２には、ｎ本の走査線２４４とｍ本のデータ線２４６とｎ本の容量線２４５とが設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。

ｎ本の走査線２４４は、それぞれＹ軸に沿って延在し、Ｘ軸に沿って等間隔で並ぶ。走査線２４４は、トランジスター２３のゲートに電気的に接続される。また、ｎ本の走査線２４４は、図１に示す走査線駆動回路１１に電気的に接続される。ｎ本の走査線２４４には、走査線駆動回路１１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが線順次で供給される。

図３に示すｍ本のデータ線２４６は、それぞれＸ軸に沿って延在し、Ｙ軸に沿って等間隔で並ぶ。データ線２４６は、トランジスター２３のソースに電気的に接続される。また、ｍ本のデータ線２４６は、図１に示すデータ線駆動回路１２に電気的に接続される。ｍ本のデータ線２４６には、図１に示すデータ線駆動回路１２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが並行に供給される。

図３に示すｎ本の走査線２４４とｍ本のデータ線２４６とは、互いに絶縁され、平面視で格子状をなす。隣り合う２つの走査線２４４と隣り合う２つのデータ線２４６とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。１つの画素Ｐには、１つの画素電極２７が設けられる。１つの画素電極２７には、１つのトランジスター２３が電気的に接続される。トランジスター２３は、例えばスイッチング素子として機能するＴＦＴである。

ｎ本の容量線２４５は、それぞれＹ軸に沿って延在し、Ｘ軸に沿って等間隔で並ぶ。また、ｎ本の容量線２４５は、複数のデータ線２４６および複数の走査線２４４と絶縁され、これらに対して離間して形成される。容量線２４５には、例えばグランド電位等の固定電位が印加される。また、容量線２４５と画素電極２７との間には、液晶容量に保持される電荷のリークを防止するために蓄積容量２４０が液晶容量と並列に配置される。蓄積容量２４０は、供給された画像信号Ｓｍに応じて画素電極２７の電位を保持するための容量素子である。

走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２４４が順次選択されると、選択される走査線２４４に接続されるトランジスター２３がオン状態となる。すると、ｍ本のデータ線２４６を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが、選択される走査線２４４に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２７に印加される。これにより、画素電極２７と図２に示す対向基板４が有する共通電極４５との間に形成される液晶容量に、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量２４０によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光が変調され、階調表示が可能となる。

１Ｃ．素子基板２の構成
図４は、電気光学装置１００の一部を示す断面図である。図４に示すように、素子基板２は、第１基体２１、遮光体２４１、配線層２０、複数の画素電極２７および第１配向膜２９を有する。

図４に示す第１基体２１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。第１基体２１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。第１基体２１には、遮光性および導電性を有する遮光体２４１が設けられる。遮光体２４１は、トランジスター２３ごとに設けられる。なお、遮光体２４１は、第１基体２１に設けられる凹部内に配置される。遮光体２４１の構成材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）およびアルミニウム（Ａｌ）等の金属、金属窒化物ならびに金属シリサイド等が挙げられる。これらの中でも、タングステンを用いることで、遮光体２４１によってトランジスター２３への光の入射を特に効果的に防ぐことができる。また、遮光体２４１は、トランジスター２３が有するゲート電極に電気的に接続され、バックゲートとして用いられてもよい。

遮光体２４１上には、配線層２０が配置される。配線層２０は、第１基体２１と複数の画素電極２７との間に位置する。配線層２０は、トランジスター２３、走査線２４４、容量線２４５、蓄積容量２４０、およびデータ線２４６を有する。また、配線層２０は、絶縁性および透光性を有する絶縁体２２を有する。絶縁体２２は、層間絶縁膜２２１、２２２、２２３、２２４、２２５および２２６がこの順に積層された構成である。層間絶縁膜２２１～２２６は、それぞれ、例えば熱酸化またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等で成膜される酸化ケイ素膜で構成される。絶縁体２２の層間には、複数のトランジスター２３および各種配線のそれぞれが適宜に配置される。

第１基体２１上には層間絶縁膜２２１が配置される。層間絶縁膜２２１と層間絶縁膜２２２との間にはトランジスター２３が配置される。詳細な図示はしないが、トランジスター２３は、半導体層、ゲート電極およびゲート絶縁膜を有する。当該半導体層は、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を有する。層間絶縁膜２２２と層間絶縁膜２２３との間には、走査線２４４が配置される。走査線２４４は、トランジスター２３のゲート電極に電気的に接続される。層間絶縁膜２２３と層間絶縁膜２２４との間には、容量線２４５が配置される。層間絶縁膜２２４と層間絶縁膜２２５との間には、蓄積容量２４０が配置される。蓄積容量２４０は、例えばトランジスター２３のドレイン領域に電気的に接続される電極と、容量線２４５に電気的に接続される電極と、これら２個の電極の間に配置された誘電体層とを有する。層間絶縁膜２２５と層間絶縁膜２２６との間には、データ線２４６が配置される。データ線２４６はトランジスター２３のソース領域に電気的に接続される。

なお、図４では、絶縁体２２の層間に配置されたトランジスター２３および各種配線が模式的に示される。各種配線の配置は図４に示す例に限定されず任意である。例えば、データ線２４６よりも液晶層９側に蓄積容量２４０が配置されてもよい。

蓄積容量２４０が有する各電極は、例えば窒化チタン膜で構成される。走査線２４４、容量線２４５、およびデータ線２４６等の各種配線は、例えば、アルミニウム膜と窒化チタン膜との積層体で構成される。アルミニウム膜を含むことで、窒化チタン膜のみで構成される場合に比べて低抵抗化を図ることができる。なお、これら電極または各種配線のそれぞれは、前述の材料以外の材料で構成されてもよい。例えば、これら電極または配線のそれぞれは、タングステン、チタン、クロム、鉄およびアルミニウム等の金属、金属窒化物、ならびに金属シリサイド等で構成されてもよい。

配線層２０上には、複数の画素電極２７が配置される。画素電極２７は、透光性を有しており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で構成される。

図５は、素子基板２の一部を示す平面図である。図５に示すように、素子基板２は、光が透過する複数の透光領域Ａ１１と、光を遮断する配線領域Ａ１２とを有する。複数の透光領域Ａ１１は、行列状に配置され、それぞれＺ１方向からみてほぼ四角形状をなす。各透光領域Ａ１１には、画素電極２７が設けられる。配線領域Ａ１２は、Ｚ１方向からみて格子状をなし、透光領域Ａ１１を囲む。配線領域Ａ１２には、トランジスター２３、走査線２４４、データ線２４６、および容量線２４５が設けられる。複数の走査線２４４と複数のデータ線２４６とは、Ｚ１方向からみて格子状をなす。トランジスター２３および蓄積容量２４０は、走査線２４４とデータ線２４６との交差位置に配置される。

１Ｄ．対向基板４の構成
図４に示すように、対向基板４は、第２基体４１、導光層４０、保護層４４、共通電極４５、複数のスペーサー５、コート層４６および第２配向膜４７を有する。

図４に示す第２基体４１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。第２基体４１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。第２基体４１と共通電極４５との間には、導光層４０が設けられる。導光層４０は、レンズ層４２、および透光層４３を有する。レンズ層４２および透光層４３は、それぞれ透光性および絶縁性を有する。

レンズ層４２は、第２基体４１に接触する。レンズ層４２は、平板状の部分である基部４２０と、複数のレンズ４２１とを有する。なお、基部４２０は省略してもよい。レンズ４２１は、基部４２０から共通電極４５に向かって突出し、透光層４３と接触するレンズ面を有する。当該レンズ面は、共通電極４５に向かって突出する凸曲面である。

図６は、対向基板４の一部を示す平面図である。なお、図６ではコート層４６および第２配向膜４７の図示が省略される。図６に示すように、複数のレンズ４２１は、Ｚ１方向からみて行列状に配置される。図６では、Ｘ軸またはＹ軸に沿って並び、かつ隣り合う２個のレンズ４２１同士は、接触する。なお、当該２個のレンズ４２１同士は離間していてもよい。また、レンズ４２１のＺ１方向からみた形状は、円形に限定されず、例えば四角形であってもよい。

図４に示すように、透光層４３は、レンズ層４２と共通電極４５との間に配置され、レンズ層４２に接触する。透光層４３の屈折率は、レンズ層４２の屈折率よりも小さい。透光層４３の構成材料としては、例えばケイ素を含む透光性および絶縁性を有する無機材料が挙げられ、中でも、二酸化ケイ素等の酸化ケイ素であることが好ましい。また、前述のレンズ層４２の構成材料としては、例えばケイ素を含む透光性および絶縁性を有する無機材料が挙げられ、中でも、酸窒化シリコンであることが好ましい。透光層４３を酸化ケイ素で構成し、レンズ層４２を酸窒化ケイ素で構成することで、レンズ４２１のレンズ面としての機能を特に効果的に発揮することができる。なお、透光層４３の屈折率は、レンズ層４２の屈折率よりも大きくてもよい。レンズ層４２が有するレンズ４２１は、凸レンズ面ではなく、凹レンズ面を有してもよい。

図４に示すように、保護層４４は、透光層４３と共通電極４５との間に配置され、これらに接触する。なお、透光層４３における保護層４４と接触する面は、複数のレンズ４２１の凹凸が反映されない平坦面である。保護層４４は、例えば透光性および絶縁性を有するケイ素系の無機材料で形成される。具体的には、保護層４４は、例えば二酸化ケイ素等の酸化ケイ素で構成される。なお、保護層４４は省略されてもよい。

共通電極４５は、保護層４４と液晶層９との間に配置され、保護層４４に接触する。共通電極４５は、透光性を有しており、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。

１Ｅ．スペーサー５およびその近傍の構成
図７は、スペーサー５およびその近傍を示す断面図である。なお、以下の説明では、Ｚ２方向を上方とし、Ｚ１方向を下方として説明する。図７に示すように、共通電極４５上には、柱状のスペーサー５が配置される。スペーサー５は、素子基板２と対向基板４との間の距離を規定する。具体的には、図４に示すように、スペーサー５は、画素電極２７と共通電極４５との間の距離を規定する。別の見方をすれば、スペーサー５は、液晶層９の厚さを規定する。スペーサー５は、共通電極４５から素子基板２に向かって、Ｚ２方向に突出する。スペーサー５の先端面５０２は、コート層４６および第２配向膜４７を介して素子基板２に接続される。先端面５０２は、スペーサー５のうち対向基板４から最も遠い面である。なお、スペーサー５の先端面５０２は、直接的に素子基板２に接触してもよい。

図７に示すように、スペーサー５は、複数の層で構成される。具体的には、スペーサー５は、第３無機材料層５３、第２無機材料層５２および第１無機材料層５１を有する。第３無機材料層５３、第２無機材料層５２および第１無機材料層５１は、この順にＺ２方向に沿って共通電極４５上に積層される。

第３無機材料層５３は、第２無機材料層５２と共通電極４５との間に配置され、これらに接触する。第３無機材料層５３は、絶縁性を有し、無機材料である第３無機材料で構成される。第３無機材料としては、例えば二酸化ケイ素等の酸化ケイ素、または酸窒化ケイ素である。第３無機材料層５３を備えることで、第２無機材料層５２が共通電極４５に接触しない。そのため、第２無機材料層５２の影響によって共通電極４５の結晶性が変わることを抑制することができる。また、第３無機材料としては、酸化ケイ素であることがより好ましい。酸化ケイ素で構成されることで、第３無機材料層５３を特に容易に製造することができる。

第２無機材料層５２は、第１無機材料層５１と共通電極４５との間に配置される。第２無機材料は、遮光性および絶縁性を有し、無機材料である第２無機材料で構成される。本明細書において、遮光性とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは、１０％以下であることをいう。第２無機材料層５２が設けられることで、スペーサー５が導光路として機能することを抑制することができる。それゆえ、スペーサー５が導光路として機能することにより電気光学装置１００のコントラストが低下することを抑制することができる。

第２無機材料は、例えば、窒化ケイ素、または窒化チタン等の金属を含む材料であることが好ましい。かかる第２無機材料で第２無機材料層５２が構成されることで、スペーサー５が導光路として機能することを特に効果的に抑制することができる。また、第２無機材料層５２が窒化ケイ素であることで、金属を含まずスペーサー５を形成することができる。そのため、金属が液晶層９に侵入することによる液晶層９の劣化が抑制される。それゆえ、電気光学装置１００の長寿命化を図ることができる。

図７に示す第１無機材料層５１は、第２無機材料層５２と図４に示す素子基板２との間に配置される。図７に示すように、第１無機材料層５１の厚さは、第２無機材料層５２および第３無機材料層５３の各厚さよりも充分に厚い。スペーサー５の大部分を第１無機材料層５１が占める。第１無機材料層５１の厚さは、第２無機材料層５２および第３無機材料層５３の合計の厚さの２倍以上である。

第１無機材料層５１は、絶縁性を有し、無機材料である第１無機材料で構成される。第１無機材料は、第２無機材料と異なる。第１無機材料層５１および第２無機材料層５２がそれぞれ無機材料で構成されるので、スペーサー５が有機材料のみで構成される場合に比べ、有機成分の侵入によって電気光学装置１００に誤作動等の不具合が生じるおそれを低減することができる。また、本実施形態では、第３無機材料層５３も無機材料で構成されており、スペーサー５全体は無機材料で構成される。すなわち、スペーサー５は樹脂材料を含まない。そのため、液晶層９中に樹脂成分が侵入し、有機汚染により誤作動等の不具合が発生することを防止することができる。

また、第１無機材料が無機材料であれは、第１無機材料層５１は、遮光性を有しても有さなくてもよい。第１無機材料が無機材料であれは、樹脂材料である場合に比べ、第１無機材料層５１を簡単かつ高精細に形成することができる。よって、スペーサー５の寸法精度を高めることができる。特に、本実施形態では、スペーサー５全体が無機材料で構成される。そのため、スペーサー５が有機材料を含む場合に比べ、スペーサー５の寸法精度を特に高めることができ、かつ経時的な寸法変化を特に生じ難くすることができる。よって、長期にわたって、素子基板２と対向基板４との間の距離の安定化を図ることができる。

第１無機材料は、具体的には、二酸化ケイ素等の酸化ケイ素、または酸窒化ケイ素であることが好ましく、酸化ケイ素であることがより好ましい。第１無機材料が酸化ケイ素または酸窒化ケイ素であることで、例えばドライエッチングにより寸法精度の高い第１無機材料層５１を容易に製造することができる。特に、酸化ケイ素で構成されることでより容易に製造することができる。

なお、スペーサー５は、第１無機材料層５１、第２無機材料層５２および第３無機材料層５３以外の層を有してもよく、また例えば第３無機材料層５３は省略されてもよい。また、スペーサー５全体は無機材料で構成されていなくてもよい。その場合、第１無機材料層５１および第２無機材料層５２を有し、かつ少なくともスペーサー５の外表面を無機材料で構成することで、有機汚染による誤作動等の不具合の発生を特に効果的に抑制することができる。

図７に示すように、スペーサー５において、第１無機材料層５１における基端面５０１の幅Ｗ１は、第１無機材料層５１における先端面５０２の幅Ｗ２よりも大きい。本実施形態では、スペーサー５の第１無機材料層５１の幅は、基端面５０１から先端面５０２に向かって漸次的に狭くなる。また、Ｚ軸を含む平面で第１無機材料層５１を切断した断面形状は台形である。なお、基端面５０１は、第１無機材料層５１の第２無機材料層５２と接触する面である。第１無機材料層５１の幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きいことで、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも小さい場合に比べ、第１無機材料層５１の製造が容易である。なお、スペーサー５の製造方法については後で説明する。

なお、図示の例では、第１無機材料層５１の幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも大きいが、幅Ｗ１は、幅Ｗ２以下であってもよい。また、スペーサー５の表面におけるＺ２方向の途中には、段差が設けられてもよい。また、第２無機材料層５２と第３無機材料層５３の幅を、幅Ｗ１よりも大きくして、スペーサー５全体の断面形状を台形とすることが好ましいが、第２無機材料層５２と第３無機材料層５３の両方またはいずれか一方の幅を第１無機材料層５１の幅Ｗ１よりも小さくしてもよい。

図６に示すように、スペーサー５の形状は、Ｚ１方向からみて四角形である。スペーサー５は、Ｚ１方向からみて、Ｘ軸およびＹ軸の両方と交差する軸に沿って隣り合う２個のレンズ４２１同士の間に設けられる。図示の例では、スペーサー５は、Ｚ１方向からみて４個のレンズ４２１で囲まれる領域に設けられる。したがって、１個のスペーサー５に対して、複数のレンズ４２１が対応して設けられるとも言える。スペーサー５がＺ１方向からみて２個のレンズ４２１同士の間に設けられることで、レンズ４２１を透過する光の進行がスペーサー５によって阻害されることを抑制することができる。また、複数のレンズ４２１で囲まれた領域ごとにスペーサー５が設けられる。そのため、画素Ｐごとにおける素子基板２と対向基板４との間の距離のバラつきを低減することができる。また、複数のレンズ４２１で囲まれた領域ごとに、遮光性の第２無機材料層５２を有するスペーサー５が設けられることで、ある画素Ｐにおける光が他の画素Ｐに侵入することを特に効果的に抑制することができる。また、複数のレンズ４２１に対応して１個のスペーサー５が設けられることで、１個のレンズ４２１に対応して１個のスペーサー５が設けられる場合に比べ、画素Ｐの高密度化を図ることができる。

ここで、複数のレンズ４２１のうちの任意の１個のレンズ４２１が「第１レンズ」に相当し、それと隣り合うレンズ４２１が「第２レンズ」に相当する。なお、図示の例では、Ｚ１方向からみて、Ｘ－Ｙ平面においてＸ軸およびＹ軸の両方と交差する軸に沿って隣り合う２個のレンズ４２１の間に、スペーサー５が設けられるが、Ｘ軸またはＹ軸に沿って隣り合う任意の２個のレンズ４２１同士の間に、スペーサー５が設けられてもよい。

また、図示の例では、スペーサー５は、Ｚ１方向からみてレンズ４２１と重ならないが、スペーサー５の一部がＺ１方向からみてレンズ４２１と重なってもよい。また、図６に示すスペーサー５の形状は、Ｚ１方向からみて四角形であるが、これに限定されず、例えばＺ１方向からみて、円形、または四角形以外の多角形等であってもよい。

図７に示すように、スペーサー５の表面には、ケイ素を含む無機材料で構成されるコート層４６が設けられる。コート層４６は、スペーサー５の表面を被覆する。当該ケイ素を含む無機材料は、例えば二酸化ケイ素等の酸化ケイ素である。コート層４６によってスペーサー５が覆われることで、第２無機材料層５２が金属を含む場合であっても、金属が液晶層９に侵入することによる液晶層９の劣化をより効果的に抑制することができる。

また、コート層４６上には、第２配向膜４７が設けられる。したがって、コート層４６は、第２配向膜４７とスペーサー５との間、および第２配向膜４７と共通電極４５との間に設けられる。第２配向膜４７の下層にコート層４６が設けられることで、第２配向膜４７の均一性を高めることができ、第２配向膜４７によって共通電極４５が覆われてない箇所が生じることを抑制することができる。なお、コート層４６および第２配向膜４７は、スペーサー５の先端面５０２に設けられていなくてもよい。また、コート層４６は省略されてもよい。

１Ｆ．スペーサー５の製造方法
図８、図９、図１０、図１１および図１２は、それぞれスペーサー５等の製造方法について説明するための断面図である。

まず、図８に示すように、共通電極４５上に第３無機材料層５３ａが形成される。第３無機材料層５３ａは、例えばプラズマＣＶＤ等の蒸着法により形成される。第３無機材料層５３ａを構成する第３無機材料は、例えば酸化ケイ素または酸窒化ケイ素である。なお、共通電極４５は、ＰＶＤ（physical vapor deposition）法等により形成される。

次に、図９に示すように、第３無機材料層５３ａ上に、例えばスパッタリング法または蒸着法により第２無機材料層５２ａが形成される。第２無機材料層５２ａを構成する第２無機材料は、例えば、窒化ケイ素、または窒化チタン等の金属を含む材料である。前述の第３無機材料層５３ａが共通電極４５と第２無機材料層５２ａとの間に配置されるため、第２無機材料層５２ａが共通電極４５に接触しない。そのため、第２無機材料層５２ａの影響によって共通電極４５の結晶性が変わることが抑制される。

次に、図１０に示すように、第２無機材料層５２ａ上に複数の第１無機材料層５１が形成される。具体的には、第２無機材料層５２ａ上に、例えばプラズマＣＶＤ等の蒸着法により第１無機材料を含む無機材料層が形成される。その後、当該無機材料層をドライエッチング等でパターニングすることにより、複数の第１無機材料層５１が形成される。第１無機材料は、例えば酸化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む。これら材料である場合、当該ドライエッチングで用いられるエッチングガスとしては、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ_４）および八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）等のフルオロカーボン系ガスが挙げられる。ドライエッチングを用いることでウェットエッチングを用いる場合に比べ、第１無機材料層５１の寸法精度を高めることができる。また、第１無機材料と異なる第２無機材料で構成される第２無機材料層５２ａが設けられることで、当該ドライエッチングにおいて共通電極４５が損傷することを抑制することができる。

次に、第２無機材料層５２ａの一部を除去することにより、図１１に示すように、複数の第２無機材料層５２が形成される。当該除去では、例えばケミカルドライエッチングが用いられる。ケミカルドライエッチングを用いることで、共通電極４５に損傷が生じることを抑制することができる。例えば、第２無機材料層５２ａが窒化チタンである場合、当該ケミカルドライエッチングでは、四フッ化メタン（ＣＦ_４）および酸素（Ｏ_２）を含むエッチングガスが用いられる。

次に、第３無機材料層５３ａの一部を除去することにより、図１２に示すように、複数の第３無機材料層５３が形成される。当該除去では、例えばウェットエッチングが用いられる。ウェットエッチングを用いることでドライエッチングを用いる場合に比べて共通電極４５に損傷が生じることを抑制することができる。当該ウェットエッチングでは、例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸）、またはＤＨＦ（希フッ酸）等のフッ素系のエッチング液が用いられる。第２無機材料層５２ａおよび第３無機材料層５３ａの一部が除去されることにより、図１２に示すように複数のスペーサー５が形成される。

以上のような方法により、無機材料で構成されるスペーサー５を特に簡単かつ確実に製造することができる。また、スペーサー５の製造において、共通電極４５が損傷することを特に効果的に抑制することができる。また、スペーサー５が対向基板４に設けられることで、素子基板２に設けられる場合に比べ、スペーサー５を簡単に形成でき、かつ素子基板２に含まれる複数の電極等に損傷が生じるおそれを低減することができる。

また、図示はしないが、スペーサー５が形成された後、スペーサー５を覆うようにコート層４６が形成される。コート層４６は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法等により形成される。コート層４６の形成では、適宜、蒸着源に対して共通電極４５の表面が斜めに配置される。これにより、共通電極４５の表面だけでなく、スペーサー５の表面にコート層４６を好適に形成することができる。コート層４６は、例えばケイ素を含む無機材料で形成される。特に、二酸化ケイ素等の酸化ケイ素で形成されることで、ＡＬＤ法により、均質で充分に薄いコート層４６を形成することができる。

また、図示はしないが、コート層４６が形成された後、コート層４６上に、例えばＣＶＤ法またはＡＬＤ法により酸化ケイ素等を含む膜が形成される。そして、当該膜にラビング処理が施されることにより第２配向膜４７が形成される。コート層４６上に第２配向膜４７が形成されることで、コート層４６が無い場合に比べ、共通電極４５およびスペーサー５に対する第２配向膜４７の密着性を高めることができる。密着性を高めるためには、コート層４６と第２配向膜４７とは同一の材料を含むことが特に好ましい。なお、第２配向膜４７の形成においても、コート層４６の形成と同様に、適宜、蒸着源に対して共通電極４５の表面が斜めに配置される。

第２配向膜４７が形成された後、対向基板４は、例えば公知の技術を適宜用いて形成された素子基板２にシール部材８を介して貼り合わされる。この際、例えばスペーサー５を位置決めの基準として、対向基板４が有するレンズ４２１と素子基板２の画素電極２７とが対応するよう、素子基板２と対向基板４とが貼り合わせられる。素子基板２と対向基板４とが貼り合わせられた後、素子基板２、対向基板４およびシール部材８との間に液晶材が注入されることにより液晶層９が形成され、その後、封止される。なお、各種回路等は前述の工程または工程間で適宜形成される。このようにして、図１および図２に示す電気光学装置１００を製造することができる。

２．変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

前述の実施形態では、第２配向膜４７は、スペーサー５を覆うように形成されたが、第２配向膜４７は、共通電極４５の表面に設けられ、スペーサー５の表面に設けられていなくてもよい。その場合、第２配向膜４７は、共通電極４５の形成後で、スペーサー５の形成前に、共通電極４５上に形成されてもよい。

前述の実施形態では、１個のスペーサー５は、複数のレンズ４２１に対応して設けられるが、スペーサー５とレンズ４２１とは、１対１で設けられてもよい。また、対向基板４は、レンズ層４２を備えていなくてもよい。

前述の実施形態では、トランジスター２３はＴＦＴである場合を例に説明したが、トランジスター２３はＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等であってもよい。

前述の実施形態では、アクティブマトリクス駆動方式の電気光学装置１００が例示されるが、これに限定されず、電気光学装置の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス駆動方式等でもよい。

３．電子機器
電気光学装置１００は、各種電子機器に用いることができる。

図１３は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター２０００を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設置される本体部２０１０と、制御部２００３と、を有する。制御部２００３は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。

図１４は、電子機器の一例であるスマートフォン３０００を示す平面図である。スマートフォン３０００は、操作ボタン３００１と、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、制御部３００２と、を有する。操作ボタン３００１の操作に応じて電気光学装置１００に表示される画面内容が変更される。制御部３００２は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。

図１５は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。電気光学装置１ｒは、赤色の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｇは、緑の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｂは、青色の表示色に対応する電気光学装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個の電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂを有する。制御部４００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。

照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを電気光学装置１ｒに供給し、緑色成分ｇを電気光学装置１ｇに供給し、青色成分ｂを電気光学装置１ｂに供給する。各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系４００３は、各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。

以上の電子機器は、前述の電気光学装置１００と、制御部２００３、３００２または４００５と、を備える。電気光学装置１００は前述のように高寿命化およびコントラストの低下を図ることができる。そのため、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００または投射型表示装置４０００の表示品質を高めることができる。

なお、本発明の電気光学装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、およびＰＯＳ（Point of sale）端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。

以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。

また、前述した説明では、本発明の電気光学装置の一例として液晶装置について説明したが、本発明の電気光学装置はこれに限定されない。例えば、本発明の電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。また、例えば、有機ＥＬ（electro luminescence）、無機ＥＬまたは発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを用いた電気泳動表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。

１ｂ…電気光学装置、１ｇ…電気光学装置、１ｒ…電気光学装置、２…素子基板、４…対向基板、５…スペーサー、８…シール部材、９…液晶層、１１…走査線駆動回路、１２…データ線駆動回路、１４…外部端子、１５…引回配線、２０…配線層、２１…第１基体、２２…絶縁体、２３…トランジスター、２７…画素電極、２９…第１配向膜、４０…導光層、４１…第２基体、４２…レンズ層、４３…透光層、４４…保護層、４５…共通電極、４６…コート層、４７…第２配向膜、５１…第１無機材料層、５２…第２無機材料層、５２ａ…第２無機材料層、５３…第３無機材料層、５３ａ…第３無機材料層、８０…封止材、８１…注入口、１００…電気光学装置、２２１…層間絶縁膜、２２２…層間絶縁膜、２２３…層間絶縁膜、２２４…層間絶縁膜、２２５…層間絶縁膜、２２６…層間絶縁膜、２４０…蓄積容量、２４１…遮光体、２４４…走査線、２４５…容量線、２４６…データ線、４２０…基部、４２１…レンズ、５０１…基端面、５０２…先端面、２０００…パーソナルコンピューター、２００１…電源スイッチ、２００２…キーボード、２００３…制御部、２０１０…本体部、３０００…スマートフォン、３００１…操作ボタン、３００２…制御部、４０００…投射型表示装置、４００１…照明光学系、４００２…照明装置、４００３…投射光学系、４００４…投射面、４００５…制御部、Ａ１０…表示領域、Ａ１１…透光領域、Ａ１２…配線領域、Ａ２０…周辺領域、Ｐ…画素、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅。

Claims (8)

1. 透光性を有する複数の画素電極を有する第１基板と、
   透光性を有する共通電極を有する第２基板と、
   前記複数の画素電極と、前記共通電極との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層と、を備え、
   前記第２基板には、前記第１基板と前記第２基板との間の距離を規定するスペーサーが設けられ、
   前記スペーサーは、
   第１無機材料で構成される第１無機材料層と、
   前記第１無機材料層と前記共通電極との間に設けられ、前記第１無機材料と異なる第２無機材料で構成される遮光性の第２無機材料層と、を有することを特徴とする電気光学装置。
2. 前記第２無機材料は、窒化ケイ素、または金属を含む材料を含む請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記第１無機材料は、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む請求項１または２に記載の電気光学装置。
4. 前記スペーサーは、前記第２無機材料層と前記共通電極との間に配置され、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む第３無機材料層を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
5. 前記スペーサーの表面には、ケイ素を含む無機材料で構成されるコート層が設けられる請求項１から４のいずれか１項に記載の電気光学装置。
6. 前記スペーサーは、前記第２基板から前記第１基板に向かって突出しており、
   前記スペーサーにおいて、少なくとも前記第１無機材料層における基端面の幅は、前記第１無機材料層における先端面の幅よりも大きい請求項１から５のいずれか１項に記載の電気光学装置。
7. 前記第２基板は、透光性の基材と、前記基材と前記共通電極との間に配置されるレンズ層と、を備え、
   前記レンズ層は、第１レンズと、前記第２基板の厚さ方向からみて前記第１レンズと隣り合う第２レンズとを有し、
   前記スペーサーは、前記厚さ方向からみて前記第１レンズと前記第２レンズとの間に設けられる請求項１から６のいずれか１項に記載の電気光学装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電気光学装置と、
   前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。

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