JP2004192003A - Liquid crystal apparatus, its manufacturing method and projection display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置及び投射型表示装置の技術分野に属し、特に、光に対する配向膜の劣化を抑える液晶装置及び当該液晶装置を備えた投射型表示装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a liquid crystal device and a projection display device, and particularly to the technical field of a liquid crystal device that suppresses deterioration of an alignment film with respect to light and a projection display device including the liquid crystal device.
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶装置により構成される3つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再合して投射面に拡大投射している。そして、液晶プロジェクタ等にライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ(以下適宜、TFTと称する)駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置が用いられる。 2. Description of the Related Art In a projection display device such as a liquid crystal projector, light emitted from a light source is separated into red, green, and blue, and each color light is modulated by three light valves constituted by a liquid crystal device. Are recombined and are projected on the projection surface in an enlarged manner. As a light valve for a liquid crystal projector or the like, a liquid crystal device of an active matrix driving system generally driven by a thin film transistor (hereinafter, appropriately referred to as a TFT) is used.
このような液晶装置は、TFTアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持されて構成され、それぞれの基板の液晶層側の面には、TFTアレイ基板ではインジウム・ティン・オキサイド(以下、ITO)からなる画素電極、対向基板では対向電極が配置されている。画素電極及び対向電極は、それぞれの電極が覆われるように配向膜が配置されており、この配向膜により液晶の初期配向が決定される。そして、液晶装置においては、光源から出射される光が例えば対向基板、液晶層、TFTアレイ基板の順番で通過していくようになっている。 Such a liquid crystal device is configured such that a liquid crystal layer is sandwiched between a TFT array substrate and a counter substrate, and a surface of each substrate on the liquid crystal layer side is formed of indium tin oxide (hereinafter, referred to as a TFT array substrate). A pixel electrode made of ITO) and a counter electrode are arranged on the counter substrate. An alignment film is disposed on the pixel electrode and the counter electrode so as to cover the respective electrodes, and the initial alignment of the liquid crystal is determined by the alignment film. In a liquid crystal device, light emitted from a light source passes through, for example, a counter substrate, a liquid crystal layer, and a TFT array substrate in this order.
ところで、このような液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の小型化に伴い、そのライトバルブとして用いられる液晶装置も小型化され、その一方で光源から出射される光の強度が強くなり、該液晶装置を通過する各色光の強度が相当強力になっている。 By the way, with the miniaturization of such a projection type display device such as a liquid crystal projector, a liquid crystal device used as a light valve thereof has also been miniaturized, and on the other hand, the intensity of light emitted from a light source has increased. The intensity of each color light passing through is considerably strong.
特に、青色のライトバルブとして用いられる液晶装置においては、長時間の光照射により液晶装置の配向膜表面が荒れ、これが液晶の配向不良を引き起こして表示特性が劣化していくという問題が顕著に現れていた。 In particular, in a liquid crystal device used as a blue light valve, the problem that the alignment film surface of the liquid crystal device becomes rough due to long-time light irradiation, which causes poor alignment of the liquid crystal and deteriorates the display characteristics becomes remarkable. I was
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、光に対する配向膜の劣化を抑えることができる液晶装置及び投射型表示装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a liquid crystal device and a projection display device that can suppress deterioration of an alignment film with respect to light.
上述の配向膜表面の荒れの発生理由として、次のことが発明者らにより推測された。すなわち、紫外線波長領域の光を一部有する青色の分光が照射される青色用の液晶装置においては、ITOが紫外線を吸収することによりキャリアが発生し、このキャリアが、ITOをインジウム、酸化インジウム、酸素に分解する。
このうち分解されたインジウムが配向膜であるポリイミド膜に入り込むことにより、配向膜表面が荒れると考えた。更に、酸素とポリイミドとが反応して二酸化炭素が発生することも配向膜表面の荒れを生じさせる原因であると考えた。そこで、発明者は、ITOからなる電極として紫外線吸収量の少ない膜質のものを用いることによって、ITOの分解を抑え、分解により発生するInが原因となる配向膜の荒れを防止できることを見いだし、本発明がなされた。
The followings were supposed by the inventors as the reason for the occurrence of the above-mentioned roughening of the alignment film surface. That is, in a blue liquid crystal device in which blue light having a part of light in the ultraviolet wavelength region is irradiated, a carrier is generated by ITO absorbing ultraviolet light, and the carrier converts ITO into indium, indium oxide, or the like. Decomposes into oxygen.
It was considered that the surface of the alignment film was roughened by the decomposed indium entering the polyimide film as the alignment film. Furthermore, it was considered that the reaction between oxygen and the polyimide to generate carbon dioxide was also a cause of the roughening of the alignment film surface. Thus, the present inventors have found that by using an ITO electrode having a film quality with a small amount of ultraviolet absorption, it is possible to suppress the decomposition of ITO and prevent the alignment film from being roughened due to In generated by the decomposition. The invention has been made.
上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、第1基板と、第1基板上に配置された波長410nmの光に対する光吸収係数が8000cm-1以下であるインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層とを具備することを特徴とする。更に、前記電極の光吸収数が2000cm-1以下であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid crystal device of the present invention includes a first substrate and indium tin oxide having a light absorption coefficient of 8000 cm -1 or less for light having a wavelength of 410 nm disposed on the first substrate. An electrode, an alignment film made of an organic substance provided over the electrode, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal layer sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate And characterized in that: Further, the light absorption number of the electrode is 2000 cm -1 or less.
本発明のこのような構成によれば、ITOからなる電極の紫外線領域の光に対する光吸収係数を限定することにより、ITOを分解するキャリアの発生を抑えることができる。これにより、従来、分解されて生じていたInによる配向膜の荒れの発生を防止することができるという効果を有する。これにより、配向不良のない表示品位の優れた液晶装置を得ることができる。 According to such a configuration of the present invention, generation of carriers that decompose ITO can be suppressed by limiting the light absorption coefficient of the electrode made of ITO with respect to light in the ultraviolet region. Thereby, there is an effect that it is possible to prevent the alignment film from being roughened due to In which has been conventionally decomposed. This makes it possible to obtain a liquid crystal device having excellent display quality without alignment defects.
また、本発明の他の液晶装置は、第1基板と、第1基板上に配置された比抵抗が1×10-4Ω・cm以上のインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層とを具備することを特徴とする。更に、前記電極の比抵抗は1×10-4Ω・cm以上であることを特徴とする。 In another liquid crystal device of the present invention, a first substrate, an electrode made of indium tin oxide having a specific resistance of 1 × 10 −4 Ω · cm or more disposed on the first substrate, An alignment film made of an organic substance, which is provided so as to cover the first substrate, a second substrate facing the first substrate, and a liquid crystal layer sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate. Features. Furthermore, the specific resistance of the electrode is 1 × 10 −4 Ω · cm or more.
本発明のこのような構成によれば、ITO膜の比抵抗を限定することにより、ITO膜中の酸素濃度を増加させて未結合のInを減少させることができるため、未結合のInによる配向膜の荒れを抑制することができるという効果を有する。これにより、配向不良のない表示品位の優れた液晶装置を得ることができる。 According to such a configuration of the present invention, by limiting the specific resistance of the ITO film, the oxygen concentration in the ITO film can be increased to reduce the unbonded In. This has the effect that roughness of the film can be suppressed. This makes it possible to obtain a liquid crystal device having excellent display quality without alignment defects.
また、本発明の他の液晶装置は、第1基板と、第1基板上に配置された波長410nmの光に対する光吸収係数が8000cm-1以下であり、かつ比抵抗が1×10-4以上のインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層とを具備することを特徴とする。 In another liquid crystal device of the present invention, the first substrate has a light absorption coefficient of 8000 cm -1 or less for light having a wavelength of 410 nm disposed on the first substrate, and a specific resistance of 1 × 10 -4 or more. An electrode made of indium-tin-oxide, an alignment film made of an organic material disposed over the electrode, a second substrate opposed to the first substrate, and the first and second substrates. And a liquid crystal layer interposed between the gaps.
本発明のこのような構成によれば、上述の発明よりさらに配向不良のない表示品位の優れた液晶装置を得ることが出来る。 According to such a configuration of the present invention, it is possible to obtain a liquid crystal device excellent in display quality and free from poor alignment as compared with the above-described invention.
また、本発明の他の液晶装置は、第1基板と、第1基板上に配置されたインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、前記電極を覆って配設された無機膜と、前記電極及び前記無機膜を覆って配設された有機物からなる配向膜と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層とを具備することを特徴とする。更に、前記無機膜は、窒化膜または酸化膜であることを特徴とする。 Further, another liquid crystal device according to the present invention includes a first substrate, an electrode made of indium tin oxide disposed on the first substrate, an inorganic film disposed over the electrode, An alignment film made of an organic substance disposed over the inorganic film, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal layer sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate. It is characterized by having. Further, the inorganic film is a nitride film or an oxide film.
本発明のこのような構成によれば、配向膜とITOからなる電極との間に無機膜を介在させることにより、ITO膜中の未結合のInが配向膜に入ることを防止することができるという効果を有する。これにより、Inによる配向膜の荒れを防止することができ、配向不良のない表示品位の優れた液晶装置を得ることができる。また、ITOの膜質などを調整する必要が特にないため、設計範囲を広げることができる。ここで、無機膜としては、ネサ膜や酸化ケイ素膜などの酸化膜や窒化ケイ素膜などの窒化膜を用いることができ、ITO膜中のInが無機膜を通って配向膜中に入ることを防止できるものであれば良い。 According to such a configuration of the present invention, it is possible to prevent unbonded In in the ITO film from entering the alignment film by interposing the inorganic film between the alignment film and the electrode made of ITO. This has the effect. Thus, the alignment film can be prevented from being roughened by In, and a liquid crystal device having excellent display quality without alignment defects can be obtained. In addition, since there is no particular need to adjust the film quality and the like of ITO, the design range can be expanded. Here, as the inorganic film, an oxide film such as a Nesa film or a silicon oxide film or a nitride film such as a silicon nitride film can be used, and it is necessary that In in the ITO film enter the alignment film through the inorganic film. Anything that can be prevented can be used.
また、上述の各液晶装置の配向膜としてはポリイミド膜を用いることができる。 Further, a polyimide film can be used as an alignment film of each of the above-described liquid crystal devices.
また、本発明の液晶装置は、第1基板と、第1基板上に配置されたインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、前記第1基板と対向配置された第2基板と、前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と有する液晶装置であって、前記インジウム・ティン・オキサイドからなる電極の酸素含有量がその膜厚方向に変化していることを特徴とする。 Further, the liquid crystal device of the present invention includes a first substrate, an electrode made of indium tin oxide disposed on the first substrate, an alignment film made of an organic substance provided over the electrode, and What is claimed is: 1. A liquid crystal device comprising: a second substrate opposed to one substrate; and a liquid crystal layer sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate, wherein an oxygen content of an electrode made of indium tin oxide is provided. Vary in the film thickness direction.
このようにすることにより、配向膜の荒れを抑制することができる。 By doing so, roughness of the alignment film can be suppressed.
さらに、前記酸素含有量は、前記配向膜に近づくに従い高くなることを特徴とする。 Further, the oxygen content increases as approaching the alignment film.
このようにすることにより、酸素含有量が高いほど未結合のインジウムの濃度が低くなるので、配向膜に近いほどインジウムの濃度が低くなる。従って、インジウム析出による配向膜の荒れ、配向特性劣化、配向特性ムラを抑制することができる。また、必要なITO膜の導電率は、酸素濃度の比較的低い所であり、配向膜から断面的に離れたところで確保されることとなる。 By doing so, the higher the oxygen content, the lower the concentration of unbonded indium. Therefore, the closer to the alignment film, the lower the indium concentration. Therefore, it is possible to suppress the alignment film from being roughened by the indium deposition, the deterioration of the alignment characteristics, and the unevenness of the alignment characteristics. In addition, the necessary conductivity of the ITO film is a place where the oxygen concentration is relatively low, and is secured at a cross section away from the alignment film.
また、上記インジウム・ティン・オキサイドからなる電極は、スパッタ成膜時のアルゴンガス中の酸素濃度を変化させながら成膜することを特徴とする。 本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を赤、青、緑の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された色光をそれぞれ変調する各色光に対応する光変調手段と、前記各光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段により合成された光を投射する投射レンズとを備える投射型表示装置において、前記光変調手段のうち少なくとも前記青色用の光変調手段は、上述の液晶装置を備えることを特徴とする。 The electrode made of indium tin oxide is formed by changing the oxygen concentration in the argon gas at the time of forming the film by sputtering. The projection display device of the present invention corresponds to a light source, a color separation unit that separates light from the light source into red, blue, and green light, and a color light that modulates the color light separated by the color separation unit. A light modulating means, a color synthesizing means for synthesizing the color lights modulated by the light modulating means, and a projection lens for projecting the light synthesized by the color synthesizing means. At least the blue light modulating means of the means includes the liquid crystal device described above.
本発明のこのような構成によれば、本来の波長の光の他に380nm〜410nmの紫外線領域の波長成分が含まれている青色の色光が照射される液晶装置として、上述の液晶装置を用いることにより、紫外線照射が原因となる配向膜の荒れを防止し、表示品位の高い高寿命の投射型表示装置が得られるという効果を有する。 According to such a configuration of the present invention, the above-described liquid crystal device is used as a liquid crystal device that emits blue color light including a wavelength component in the ultraviolet region of 380 nm to 410 nm in addition to the light of the original wavelength. This has the effect of preventing the alignment film from being roughened due to the irradiation of ultraviolet rays, and providing a high-quality and long-life projection display device.
具体的には、ITOからなる電極の特定の波長における光吸収係数を限定することにより、ITOの分解を生じさせるキャリアの発生を抑制することができる。これにより、従来ITOが分解されて生じていたInによる配向膜の荒れを抑制することができる。また、ITOからなる電極の比抵抗を限定することにより、ITO膜中の未結合のIn濃度を低下させ、Inによる配向膜の荒れを抑制することができる。また、ITOと配向膜との間に無機膜を介在させることにより、仮に紫外線波長光がITO膜に照射され、キャリアが発生し、このキャリアがITO膜を分解してInが生じたとしても、無機膜の存在によりInが配向膜中に入り込むことがなく、配向膜の荒れを防止することができる。 Specifically, by limiting the light absorption coefficient of the electrode made of ITO at a specific wavelength, generation of carriers that cause decomposition of ITO can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the roughening of the alignment film due to In, which has conventionally been caused by the decomposition of ITO. In addition, by limiting the specific resistance of the electrode made of ITO, the concentration of unbonded In in the ITO film can be reduced, and roughness of the alignment film due to In can be suppressed. Further, by interposing an inorganic film between the ITO and the alignment film, even if ultraviolet light of a wavelength is irradiated on the ITO film, carriers are generated, and the carriers decompose the ITO film to generate In, Due to the presence of the inorganic film, In does not enter the alignment film, so that the alignment film can be prevented from being rough.
また、本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射レンズとを備える投射型表示装置において、前記光変調手段は、上述の液晶装置を備えることを特徴とする。 Further, the projection display device of the present invention is a projection display device including a light source, a light modulation unit that modulates light from the light source, and a projection lens that projects light modulated by the light modulation unit, The light modulating means includes the above-described liquid crystal device.
このような構成をとることにより、光変調手段に380nm〜410nmの紫外線領域の波長成分が含まれている光が照射されるても、紫外線照射が原因となる配向膜の荒れを防止し、表示品位の高い高寿命の投射型表示装置が得られるという効果を有する。 By adopting such a configuration, even if the light modulating means is irradiated with light containing a wavelength component in the ultraviolet region of 380 nm to 410 nm, the alignment film is prevented from being roughened due to the ultraviolet irradiation, and the display is performed. There is an effect that a high-quality and long-life projection display device can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(液晶装置の第一実施形態の構成及び作用)
図1は、本発明の第一実施形態に係る液晶装置の画像形成領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。
図2は、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図3は、図2のA−A’断面図である。尚、図3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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration and Function of First Embodiment of Liquid Crystal Device)
FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements, wiring, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix and constituting an image forming area of the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, light-shielding films, etc. are formed, and FIG. It is. In FIG. 3, the scale of each layer and each member is made different so that each layer and each member have a size recognizable in the drawing.
図1において、本実施の形態による液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、マトリクス状に複数形成された画素電極9aと画素電極9aを制御するためのTFT30からなり、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。画素電極9aを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板(後述する)に形成された対向電極(後述する)との間で一定期間保持される。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、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加する。例えば、画素電極9aの電圧は、データ線に電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量70により保持される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。また、このような蓄積容量70を形成するために、導電性の遮光膜を利用して低抵抗化された容量線3bが設けられている。
In FIG. 1, a plurality of pixels formed in a matrix forming an image display area of the liquid crystal device according to the present embodiment are composed of a plurality of
図2において、液晶装置のTFTアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部9a’により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3a及び容量線3bが設けられている。データ線6aは、コンタクトホール5を介してポリシリコン膜等の半導体層1aのうち後述のソース領域に電気的接続されており、画素電極9aは、コンタクトホール8を介して半導体層1aのうち後述のドレイン領域に電気的接続されている。また、半導体層1aのうちチャネル領域(図中右下りの斜線の領域)に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはゲート電極として機能する。
In FIG. 2, on a TFT array substrate of a liquid crystal device, a plurality of
容量線3bは、走査線3aに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部(即ち、平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中、上向き)に突出した突出部(即ち、平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とを有する。
The
そして、図中右上がりの斜線で示した領域には、複数の第1遮光膜11aが設けられている。より具体的には、第1遮光膜11aは夫々、画素部において半導体層1aのチャネル領域を含むTFTをTFTアレイ基板の側から見て覆う位置に設けられており、更に、容量線3bの本線部に対向して走査線3aに沿って直線状に伸びる本線部と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って隣接する段側(即ち、図中下向き)に突出した突出部とを有する。第1遮光膜11aの各段(画素行)における下向きの突出部の先端は、データ線6a下において次段における容量線3bの上向きの突出部の先端と重ねられている。この重なった箇所には、第1遮光膜11aと容量線3bとを相互に電気的接続するコンタクトホール13が設けられている。
A plurality of first light-shielding
次に図3の断面図に示すように、液晶装置は、透明な一方の基板の一例を構成するTFTアレイ基板10と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構成する対向基板20とを備えている。TFTアレイ基板10は、例えば石英基板からなり、対向基板20は、例えばガラス基板や石英基板からなる。TFTアレイ基板10には、画素電極9aが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。画素電極9aは例えば、ITO膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜16については後で詳述する。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the liquid crystal device includes a
他方、対向基板20には、その全面に渡って対向電極(共通電極)21が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。対向電極21は例えば、ITO膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜22については後で詳述する。
On the other hand, a counter electrode (common electrode) 21 is provided on the entire surface of the
TFTアレイ基板10には、図3に示すように、各画素電極9aに隣接する位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素スイッチング用TFT30が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
対向基板20には、更に図3に示すように、各画素部の開口領域以外の領域に第2遮光膜23が設けられている。このため、対向基板20の側から入射光が画素スイッチング用TFT30の半導体層1aのチャネル領域1a’やLDD(Lightly Doped Drain)領域1b及び1cに侵入することはない。更に、第2遮光膜23は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を有する。
As shown in FIG. 3, the opposing
このように構成され、画素電極9aと対向電極21とが対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、後述のシール材(図5及び図6参照)により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層50が形成される。
液晶層50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜16及び22により所定の配向状態を採る。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材は、二つの基板10及び20をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、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或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
The
The
図3に示すように、画素スイッチング用TFT30に各々対向する位置においてTFTアレイ基板10と各画素スイッチング用TFT30との間には、第1遮光膜11aが各々設けられている。第1遮光膜11aは、好ましくは不透明な高融点金属であるTi、Cr、W、Ta、Mo及びPbのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される。このような材料から構成すれば、TFTアレイ基板10上の第1遮光膜11aの形成工程の後に行われる画素スイッチング用TFT30の形成工程における高温処理により、第1遮光膜11aが破壊されたり溶融しないようにできる。第1遮光膜11aが形成されているので、TFTアレイ基板10の側からの戻り光等が画素スイッチング用TFT30のチャネル領域1a’やLDD領域1b、1cに入射する事態を未然に防ぐことができ、光電流の発生により画素スイッチング用TFT30の特性が劣化することはない。
As shown in FIG. 3, the first light-shielding
更に、第1遮光膜11aと複数の画素スイッチング用TFT30との間には、第1層間絶縁膜12が設けられている。第1層間絶縁膜12は、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aを第1遮光膜11aから電気的絶縁するために設けられるものである。更に、第1層間絶縁膜12は、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、画素スイッチング用TFT30のための下地膜としての機能をも有する。即ち、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。第1層間絶縁膜12は、例えば、NSG(ノンドープトシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG(ボロンリンシリケートガラス)などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。第1層間絶縁膜12により、第1遮光膜11aが画素スイッチング用TFT30等を汚染する事態を未然に防ぐこともできる。
Further, a first
また、ゲート絶縁膜2を走査線3aに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体膜1aを延設して第1蓄積容量電極1fとし、更にこれらに対向する容量線3bの一部を第2蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量70が構成されている。より詳細には、半導体層1aの高濃度ドレイン領域1eが、データ線6a及び走査線3aの下に延設されて、同じくデータ線6a及び走査線3aに沿って伸びる容量線3b部分に絶縁膜2を介して対向配置されて、第1蓄積容量電極(半導体層)1fとされている。特に蓄積容量70の誘電体としての絶縁膜2は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるTFT30のゲート絶縁膜2に他ならないので、薄く且つ高耐圧の絶縁膜とすることができ、蓄積容量70は比較的小面積で大容量の蓄積容量として構成できる。
The
更に、蓄積容量70においては、図2及び図3から分かるように、第1遮光膜11aは、第2蓄積容量電極としての容量線3bの反対側において第1蓄積容量電極1fに第1層間絶縁膜12を介して第3蓄積容量電極として対向配置されることにより(図3の右側の蓄積容量70参照)、蓄積容量が更に付与されるように構成されている。
Further, in the
また、図3において、画素スイッチング用TFT30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線3a、該走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜2、データ線6a、半導体層1aの低濃度ソース領域(ソース側LDD領域)1b及び低濃度ドレイン領域(ドレイン側LDD領域)1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備えている。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極9aのうちの対応する一つが接続されている。ソース領域1b及び1d並びにドレイン領域1c及び1eは、半導体層1aに対し、n型又はp型のチャネルを形成するかに応じて所定濃度のn型用又はp型用のドーパントをドープすることにより形成されている。n型チャネルのTFTは、動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング素子である画素スイッチング用TFT30として用いられることが多い。
データ線6aは、例えばAl等の金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線3a、ゲート絶縁膜2及び第1層間絶縁膜12の上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8が各々形成された第2層間絶縁膜4が形成されている。このソース領域1bへのコンタクトホール5を介して、データ線6aは高濃度ソース領域1dに電気的接続されている。更に、データ線6a及び第2層間絶縁膜4の上には、高濃度ドレイン領域1eへのコンタクトホール8が形成された第3層間絶縁膜7が形成されている。この高濃度ドレイン領域1eへのコンタクトホール8を介して、画素電極9aは高濃度ドレイン領域1eに電気的接続されている。前述の画素電極9aは、このように構成された第3層間絶縁膜7の上面に設けられている。尚、画素電極9aと高濃度ドレイン領域1eとは、データ線6aと同一のAl膜や走査線3bと同一のポリシリコン膜を中継しての電気的接続するようにしてもよい。
In FIG. 3, the
The
画素スイッチング用TFT30は、好ましくは上述のようにLDD構造を持つが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、ゲート電極3aをマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のTFTであってもよい。
The
次に、上述した画素電極9aと対向電極22について更に詳しく説明する。
Next, the
上述した画素電極9a及び対向電極22としては、ともに410nmの波長光の吸収係数が8000cm-1以下、ここでは2000cm-1以下、比抵抗が1×10―4Ω・cm以上、ここでは3.5×10-4Ωcmの特性のITO膜を用いている。また、吸収係数の測定は分光エリプソから消衰係数kを求め、それを吸収係数に換算した。その時のフィッティングの精度を示すカイ2乗は10以下であった。分光エリプソを用いたのは通常の透過光から吸収係数を求める方法であると干渉縞が出て正確な評価ができないからである。
The
本発明においては、液晶装置に用いられる電極として、410nmの波長光の吸収係数が8000cm-1以下のITO膜を用いることにより、紫外線光の波長領域を一部有する光を、長時間、液晶装置に照射しても、配向膜の荒れの発生を防止することができる。ここで、図4は、ITO膜における410nmの波長光に対する光吸収係数と耐光性寿命との関係の実験結果を示したグラフである。なお、耐光性試験は光源に120W−UHPを用いて液晶装置を光束密度50lm/mm2にて暴露し、表示不良が発生するまでの時間を寿命として測定した。図4から分かるように、410nmの波長に対する吸収係数が8000cm-1を境に、吸収係数の値が小さくなるほど、寿命が長くなっていくことがわかる。このように寿命が向上するのは、紫外線領域の波長光によるキャリアの発生を抑え、このキャリアによるITO膜の分解が抑えられることによるものと考えられる。
これにより、分解されたInによる配向膜の荒れの発生を防止することができる。
In the present invention, by using an ITO film having an absorption coefficient of 8000 cm -1 or less for light having a wavelength of 410 nm as an electrode used in a liquid crystal device, light having a part of the wavelength region of ultraviolet light can be transmitted for a long time to the liquid crystal device. Irradiation can prevent the occurrence of roughening of the alignment film. Here, FIG. 4 is a graph showing an experimental result of a relationship between a light absorption coefficient and a light resistance lifetime of the ITO film with respect to light having a wavelength of 410 nm. In the light resistance test, a liquid crystal device was exposed at a luminous flux density of 50 lm / mm 2 using 120 W-UHP as a light source, and a time until a display defect occurred was measured as a lifetime. As can be seen from FIG. 4, it can be seen that the life becomes longer as the value of the absorption coefficient becomes smaller at the boundary of the absorption coefficient for the wavelength of 410 nm of 8000 cm −1 . It is considered that the reason why the lifetime is improved is that generation of carriers due to light in the ultraviolet region is suppressed and decomposition of the ITO film by the carriers is suppressed.
Thereby, it is possible to prevent the alignment film from being roughened due to the decomposed In.
吸収係数2000cm-1以下のITO膜はスパッタ圧力0.4Pa以下で得られた。その際は図4より明らかに、寿命の格段の増加だけでなくスパッタ時のパーティクル低減(0.6Paの吸収係数6000cm-1の膜に対し約1/2)やエッチングの凝りが生じにくい(0.6Paの吸収係数6000cm-1の膜に対し約1/3)という特別な効果も得られた。 An ITO film having an absorption coefficient of 2000 cm -1 or less was obtained at a sputtering pressure of 0.4 Pa or less. In this case, it is apparent from FIG. 4 that not only the life is significantly increased, but also the particles during sputtering are reduced (about 約 for a film having an absorption coefficient of 6000 cm −1 of 0.6 Pa) and etching hardly occurs (0. A special effect of about 1/3) was also obtained for a film having an absorption coefficient of 6000 cm -1 of 0.6 Pa.
また、画素電極9a及び対向電極22に用いられる電極の比抵抗としては1×10―4Ω・cm以上2×10-2Ω・cm以下であることが望ましい。ITO膜の酸素濃度が高くなるほど比抵抗は高くなる傾向にあり、ITO膜中の酸素濃度が高ければ、酸素と結合しない未結合のInの濃度を低くすることができる。従って、比抵抗を1×10―4Ω・cm以上とすることにより、未結合のIn濃度を低くすることができるので、未結合のInが配向膜中に入り込んで、配向膜を荒らすことを抑えることができる。また比抵抗は2×10-2Ω・cm以下であることが望ましく、駆動電圧が低く抑えることができる。
The specific resistance of the electrodes used for the
これらの電極は次のような製造方法により形成される。 These electrodes are formed by the following manufacturing method.
TFTアレイ基板10上に形成される画素電極9aの形成においては、まず第3層間絶縁膜7まで形成されたTFTアレイ基板10を用意する。一方、対向基板20上に形成される対向電極21の形成においては、まず第2遮光膜23まで形成された対向基板20を用意する。画素電極9a、対向電極21はともに後述する同じスパッタ条件にて成膜される。
In forming the
スパッタは、インジウム・ティン・オキサイドのターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタ装置により行われる。スパッタ時の温度は200℃以上、ここでは210℃に設定される。200℃以上とすることによりITOの結晶性を向上させ、成膜された膜の未結合のInの濃度を低減させることができる。すなわち、未結合のIn濃度を低くすることができるので、未結合のInが配向膜中に入り込んで、配向膜を荒らすことを抑えることができる。スパッタガスとしては、アルゴンガスに対する酸素ガスの量が0.6mol%以上、更に好ましくは1.1mol%以上のガスが用いられる。このように酸素ガスの流量比を従来の0.1mol%より高く設定することにより、ITO膜の酸化率を向上させ、未結合のIn濃度を低くすることができるので、未結合のInによる配向膜の荒れを抑えることができる。また、スパッタガス圧は、0.7Pa以下、更に好ましくは0.4Pa以下に設定される。このように設定されることにより、スパッタされた粒子の平均自由工程が長くなり、結晶性を向上させることができる。DCマグネトロンスパッタ装置の磁束密度は500gauss以上とし、これによりITO膜の結晶性を向上することができる。 The sputtering is performed by a DC magnetron sputtering apparatus using a target of indium tin oxide. The temperature at the time of sputtering is set to 200 ° C. or higher, here 210 ° C. By setting the temperature to 200 ° C. or higher, the crystallinity of ITO can be improved and the concentration of unbonded In in the formed film can be reduced. That is, since the concentration of unbonded In can be reduced, it is possible to prevent the unbonded In from entering the alignment film and damaging the alignment film. As the sputtering gas, a gas having an oxygen gas amount of 0.6 mol% or more, more preferably 1.1 mol% or more with respect to the argon gas is used. By setting the flow ratio of the oxygen gas higher than the conventional 0.1 mol%, the oxidation rate of the ITO film can be improved and the unbonded In concentration can be reduced. Roughness of the film can be suppressed. Further, the sputtering gas pressure is set to 0.7 Pa or less, more preferably 0.4 Pa or less. With this setting, the mean free path of the sputtered particles becomes longer, and the crystallinity can be improved. The magnetic flux density of the DC magnetron sputtering device is set to 500 gauss or more, whereby the crystallinity of the ITO film can be improved.
このようなスパッタ条件下で、対向基板20上及びTFTアレイ基板10上に、それぞれ膜厚120nm、83nmのITO膜が成膜される。その後、成膜されたITO膜の低抵抗化を目的に、200℃〜400℃の温度範囲にてアニール処理を行う。このアニール処理時は、N2雰囲気中、H2/Ar雰囲気中、大気中などのいずれかの雰囲気中で行うことができる。アニール処理は、ITO膜形成後にN2等の水素を含まないガスでアニールし、その後、水素を含むガスでアニールするのが好ましい。また、スパッタ時の基板温度に100℃を足した温度以下でアニールすのが好ましい。
Under such sputtering conditions, an ITO film having a film thickness of 120 nm and 83 nm is formed on the opposing
以上により、対向基板20上にはITOからなる対向電極21が形成される。
一方、TFTアレイ基板10においては、成膜されたITO膜を所定の形状にパターニングすることにより、複数の画素電極9aが形成される。
As described above, the counter electrode 21 made of ITO is formed on the
On the other hand, in the
画素電極9a、対向電極21形成後は、対向基板20、TFTアレイ基板10のそれぞれの基板上に、ポリイミドが塗布された後、その表面をラビング処理することにより配向膜22、16が形成される。
After the
(液晶装置の第二実施形態の構成及び作用)
本実施形態は、上述の第一実施形態における画素電極9a、対向電極21の電極の膜質が異なる点でのみ相違し、他の構成は第一実施形態と同様のため、以下、相違点のみについて説明する。
(Configuration and Function of Second Embodiment of Liquid Crystal Device)
This embodiment is different only in that the film quality of the
本実施形態においては、画素電極9a及び対向電極21は、それぞれITOから形成されており、その膜厚方向で酸素含有量を変化させており、配向膜16、22に近づくに従って酸素含有量が高くなっている。ここで、酸素含有量が高いほど未結合のIn濃度が低くなるので、配向膜に近いほどIn濃度が低くなることによってInによる配向膜の荒れを抑制することができる。このような層構造状態は、言い換えると、ITO膜の酸素濃度が高いほど高抵抗となるので、配向膜16、22に近いほど電極の比抵抗が高くなる層構造状態となっている。
In the present embodiment, each of the
本実施形態では、例えば、比抵抗が異なる2層構造からなる電極構造とし、配向膜22、16と接する電極層の比抵抗を3.5×10-4Ωcm、膜厚を120nmとし、もう一方の電極層の比抵抗を2×10-4Ωcmm、膜厚を83nmとした。このような構成とすることにより、電極全体の抵抗を低抵抗に抑えつつ、Inによる配向膜の荒れをも抑えることができる。この場合、必要なITO膜の導電率は、酸素濃度の比較的低い所であり、配向膜から断面的に離れたところで確保されることとなる。
In the present embodiment, for example, the electrode structure has a two-layer structure having different specific resistances, the specific resistance of the electrode layer in contact with the
このような膜厚方向で段階的に比抵抗値を変える方法としては、ITO成膜時のスパッタ条件を変えることにより行うことができる。具体的には、例えばスパッタガスの酸素濃度を変化させればよい。 Such a method of changing the specific resistance value stepwise in the film thickness direction can be performed by changing the sputtering conditions at the time of forming the ITO film. Specifically, for example, the oxygen concentration of the sputtering gas may be changed.
また、本実施形態では、段階的に比抵抗値が異なる電極層を積層して電極としたが、成膜時に徐々にスパッタガスの酸素濃度を増加させていき、層厚方向に徐徐に酸素濃度が変化させるようにしてもよいし、スパッタアルゴンガス圧力を減少させていき、層厚方向に徐々に結晶性が良くなっていくようにしても良い。 Further, in the present embodiment, the electrode is formed by laminating electrode layers having different specific resistance values stepwise, but the oxygen concentration of the sputtering gas is gradually increased at the time of film formation, and the oxygen concentration is gradually increased in the layer thickness direction. May be changed, or the sputter argon gas pressure may be reduced to gradually improve the crystallinity in the layer thickness direction.
(液晶装置の第三実施形態の構成及び作用)
本実施形態は、上述の第一実施形態と比較して、ITOからなる画素電極9aと配向膜16との間、そしてITOからなる対向電極22と配向膜16との間に、それぞれ保護膜としての無機膜が介在する点で、構造が異なる。その他の構成は第一実施形態と同様のため、以下、相違点のみについて説明する。
(Configuration and Function of Third Embodiment of Liquid Crystal Device)
This embodiment is different from the above-described first embodiment in that a protective film is provided between the
本実施形態では、ITOからなる電極の紫外線吸収係数などの特性については特に限定がなく、公知の製法により形成されたITO膜を用いることができ、設計範囲を幅広く取ることができる。無機膜としては、窒化ケイ素膜、酸化ケイ素膜やネサ膜などの酸化膜などを用いることができ、ITO膜中の未結合のInが無機膜を通って配向膜中に入ることを防止できるものであれば良い。例えば、ネサ膜(酸化第二スズ膜)は、ITO膜と比べ抵抗値が高いが、耐薬品性、耐熱安定性において優れている。成膜方法としては、電極形成後に、酸化第二スズからなるターゲットを用いて、スパッタにより成膜すれば良い。この場合、酸化第二スズ膜の膜厚は10〜50nm位に設定すればよい。また、他の酸化膜としては、スパッタやCVD等により、SiO2膜を形成しても良い。この際、膜厚は、例えば30〜50nm程度とする。 In the present embodiment, the characteristics of the electrode made of ITO, such as the ultraviolet absorption coefficient, are not particularly limited, and an ITO film formed by a known manufacturing method can be used, and a wide design range can be obtained. As the inorganic film, a silicon nitride film, an oxide film such as a silicon oxide film or a Nesa film can be used, and the unbonded In in the ITO film can be prevented from entering the alignment film through the inorganic film. Is fine. For example, a Nesa film (stannic oxide film) has a higher resistance value than an ITO film, but is excellent in chemical resistance and heat resistance stability. As a film formation method, a film may be formed by sputtering using a target made of stannic oxide after forming the electrode. In this case, the thickness of the stannic oxide film may be set to about 10 to 50 nm. Further, as another oxide film, a SiO 2 film may be formed by sputtering, CVD, or the like. At this time, the film thickness is, for example, about 30 to 50 nm.
このように配向膜と電極との間に無機膜を介在させることにより、ITO中の未結合のInが配向膜中に入ることを防止することができ、配向膜の荒れを防止することができる。 By thus interposing the inorganic film between the alignment film and the electrode, it is possible to prevent unbonded In in the ITO from entering the alignment film and to prevent the alignment film from being roughened. .
上述の各実施形態の電極構造は、それぞれ組み合わせても良く、例えばITOの紫外線吸収係数を限定し、更にこのITOからなる電極と配向膜との間に無機膜を介在させても良い。 The electrode structures of the above embodiments may be combined, for example, by limiting the ultraviolet absorption coefficient of ITO, and furthermore, an inorganic film may be interposed between the electrode made of ITO and the alignment film.
(液晶装置の全体構成)
以上のように構成された液晶装置の各実施の形態の全体構成を図5及び図6を参照して説明する。尚、図5は、TFTアレイ基板10をその上に形成された各構成要素と共に対向基板20の側から見た平面図であり、図6は、対向基板20を含めて示す図5のH−H’断面図である。
(Overall configuration of liquid crystal device)
The overall configuration of each embodiment of the liquid crystal device configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view of the
図5において、TFTアレイ基板10の上には、シール材52がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば第2遮光膜23と同じ或いは異なる材料から成る周辺見切りとしての第2遮光膜53が設けられている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路101及び実装端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路104が、この一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。走査線3aに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路104は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路101を画面表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列のデータ線6aは画面表示領域の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は前記画面表示領域の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。この様にデータ線6aを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更にTFTアレイ基板10の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられており、更に、周辺見切りとしての第2遮光膜53の下に隠れてプリチャージ回路(図示せず。)を設けてもよい。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための導通材106が設けられている。そして、図6に示すように、図5に示したシール材52とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20が当該シール材52によりTFTアレイ基板10に固着されている。
In FIG. 5, a sealing
以上の実施の形態における液晶装置のTFTアレイ基板10上には更に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。また、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えばTAB(テープオートメイテッドボンディング基板)上に実装された駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、対向基板20の投射光が入射する側及びTFTアレイ基板10の出射光が出射する側には各々、例えば、TN(ツイステッドネマティック)モード、STN(スーパーTN)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光手段などが所定の方向で配置される。
On the
この実施の形態における液晶装置は、カラー液晶プロジェクタ(投射型表示装置)に適用されるため、3枚の液晶装置がRGB用のライトバルブとして各々用いられ、各パネルには各々RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、対向基板20に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、第2遮光膜23の形成されていない画素電極9aに対向する所定領域にRGBのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板20上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー液晶テレビなどのカラー液晶装置に各実施の形態における液晶装置を適用できる。更に、対向基板20上に1画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。更にまた、対向基板20上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、RGB色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
Since the liquid crystal device according to the present embodiment is applied to a color liquid crystal projector (projection display device), three liquid crystal devices are used as light valves for RGB, and each panel has an RGB color separation device. The light of each color decomposed via the dichroic mirror is incident as projection light. Therefore, no color filter is provided on the opposing
また、各画素に設けられるスイッチング素子としては、正スタガ型又はコプラナー型のポリシリコンTFTであるとして説明したが、逆スタガ型のTFTやアモルファスシリコンTFT等の他の形式のTFTに対しても、上記の実施の形態は有効である。 Also, the switching element provided in each pixel has been described as a normal stagger type or coplanar type polysilicon TFT. However, other types of TFTs such as an inverse stagger type TFT and an amorphous silicon TFT are also applicable. The above embodiment is effective.
(電子機器)
上記の液晶装置を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置の構成について、図7を参照して説明する。図7において、投射型表示装置1100は、上述した液晶装置を3個用意し、夫々RGB用の液晶装置962R、962G及び962Bとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。本例の投射型表示装置の光学系には、前述した光源装置920と、均一照明光学系923が採用されている。そして、投射型表示装置は、この均一照明光学系923から出射される光束Wを赤(R)、緑(G)、青(B)に分離する色分離手段としての色分離光学系924と、各色光束R、G、Bを変調する変調手段としての3つのライトバルブ925R、925G、925Bと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段としての色合成プリズム910と、合成された光束を投射面100の表面に拡大投射する投射手段としての投射レンズユニット906を備えている。また、青色光束Bを対応するライトバルブ925Bに導く導光系927をも備えている。
(Electronics)
As an example of an electronic device using the above-described liquid crystal device, a structure of a projection display device will be described with reference to FIGS. In FIG. 7, a
均一照明光学系923は、2つのレンズ板921、922と反射ミラー931を備えており、反射ミラー931を挟んで2つのレンズ板921、922が直交する状態に配置されている。均一照明光学系923の2つのレンズ板921、922は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。光源装置920から出射された光束は、第1のレンズ板921の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第2のレンズ板922の矩形レンズによって3つのライトバルブ925R、925G、925B付近で重畳される。従って、均一照明光学系923を用いることにより、光源装置920が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、3つのライトバルブ925R、925G、925Bを均一な照明光で照明することが可能となる。
The uniform illumination
各色分離光学系924は、青緑反射ダイクロイックミラー941と、緑反射ダイクロイックミラー942と、反射ミラー943から構成される。まず、青緑反射ダイクロイックミラー941において、光束Wに含まれている青色光束Bおよび緑色光束Gが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー942の側に向かう。赤色光束Rはこのミラー941を通過して、後方の反射ミラー943で直角に反射されて、赤色光束Rの出射部944からプリズムユニット910の側に出射される。
Each color separation
次に、緑反射ダイクロイックミラー942において、青緑反射ダイクロイックミラー941において反射された青色、緑色光束B、Gのうち、緑色光束Gのみが直角に反射されて、緑色光束Gの出射部945から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー942を通過した青色光束Bは、青色光束Bの出射部946から導光系927の側に出射される。本例では、均一照明光学素子の光束Wの出射部から、色分離光学系924における各色光束の出射部944、945、946までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。
Next, in the green reflecting
色分離光学系924の赤色、緑色光束R、Gの出射部944、945の出射側には、それぞれ集光レンズ951、952が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色、緑色光束R、Gは、これらの集光レンズ951、952に入射して平行化される。
Condensing
このように平行化された赤色、緑色光束R、Gは、ライトバルブ925R、925Gに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶装置は、不図示の駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Bは、導光系927を介して対応するライトバルブ925Bに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。尚、本例のライトバルブ925R、925G、925Bは、それぞれさらに入射側偏光手段960R、960G、960Bと、出射側偏光手段961R、961G、961Bと、これらの間に配置された液晶装置962R、962G、962Bとからなる液晶ライトバルブである。
The red and green luminous fluxes R and G thus collimated are incident on the
導光系927は、青色光束Bの出射部946の出射側に配置した集光レンズ954と、入射側反射ミラー971と、出射側反射ミラー972と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ973と、ライトバルブ925Bの手前側に配置した集光レンズ953とから構成されている。集光レンズ946から出射された青色光束Bは、導光系927を介して液晶装置962Bに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Wの出射部から各液晶装置962R、962G、962Bまでの距離は青色光束Bが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。しかし、導光系927を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。
The
各ライトバルブ925R、925G、925Bを通って変調された各色光束R、G、Bは、色合成プリズム910に入射され、ここで合成される。そして、この色合成プリズム910によって合成された光が投射レンズユニット906を介して所定の位置にある投射面100の表面に拡大投射されるようになっている。
The color light fluxes R, G, and B modulated through the
本例では、液晶装置962R、962G、962Bのうち、青色の色光に対応する液晶装置として、上述の各実施形態の液晶装置を用いることができる。いずれの実施形態の液晶装置を用いても、青色の分光が照射されることによる配向膜の荒れの発生を抑えることができる。
In this example, among the
青色の色光に対応する液晶装置962Bに入光する青色の色光には本来の波長の光の他に380nm〜410nmの紫外線領域の波長に成分が含まれている。
この紫外線を、ITO電極が吸収することによりITO膜中にキャリアが発生し、このキャリアが、ITOをインジウム、酸化インジウム、酸素に分解する。このうち分解されたインジウムが配向膜であるポリイミド膜に入り込むことにより、配向膜表面が荒れると考えられる。
The blue color light entering the liquid crystal device 962B corresponding to the blue color light contains components having wavelengths in the ultraviolet region of 380 nm to 410 nm in addition to light having the original wavelength.
The ultraviolet rays are absorbed by the ITO electrode to generate carriers in the ITO film, and the carriers decompose the ITO into indium, indium oxide, and oxygen. It is considered that the surface of the alignment film is roughened by the decomposed indium entering the polyimide film as the alignment film.
上述の第1実施形態の液晶装置を用いた場合では、ITO膜の紫外線吸収係数を特定することにより、紫外線吸収によるITO膜中のキャリアの発生を防止できる。その結果、ITO膜は分解されないので、分解物として未結合のInが発生せず配向膜を荒らすことがない。更に、ITO膜の比抵抗を限定することにより、ITO膜中の酸素濃度を増加させて未結合のInを減少させることができるため、未結合のInによる配向膜の荒れを抑制することができる。これらの紫外線吸収係数の限定、ITO膜の比抵抗の限定は、いずれか一方の条件が満たされていれば、配向膜の荒れを防止するという効果が得られるが、双方の限定条件を満たしていれば、更に効果が向上することはいうまでもない。 When the liquid crystal device of the first embodiment is used, generation of carriers in the ITO film due to ultraviolet absorption can be prevented by specifying the ultraviolet absorption coefficient of the ITO film. As a result, since the ITO film is not decomposed, unbonded In is not generated as a decomposition product, and the alignment film is not roughened. Furthermore, by limiting the specific resistance of the ITO film, it is possible to increase the oxygen concentration in the ITO film and reduce unbonded In, so that it is possible to suppress roughness of the alignment film due to unbonded In. . The limitation of the ultraviolet absorption coefficient and the limitation of the specific resistance of the ITO film can provide the effect of preventing the alignment film from being roughened if either one of the conditions is satisfied. If it does, it goes without saying that the effect is further improved.
また、上述の第2実施形態の液晶装置を用いた場合では、電極を低抵抗に保ちつつ、配向膜側の電極表面付近のITO膜中の未結合のIn量を減少させることができるため、未結合のInによる配向膜の荒れを抑制することができる。 In the case where the liquid crystal device of the second embodiment is used, the amount of unbonded In in the ITO film near the electrode surface on the alignment film side can be reduced while maintaining the electrode at low resistance. Roughness of the alignment film due to unbonded In can be suppressed.
また、上述の第3実施形態の液晶装置を用いる場合では、配向膜とITOからなる電極との間に無機膜を介在させることにより、ITO膜中の未結合のInが配向膜に入ることを防止することができ、第1及び第2実施形態のようにITO膜の膜質を調整しなくても良い。 In the case of using the liquid crystal device of the third embodiment, by interposing an inorganic film between the alignment film and the electrode made of ITO, it is possible to prevent unbonded In in the ITO film from entering the alignment film. It is not necessary to adjust the film quality of the ITO film as in the first and second embodiments.
このように本実施形態では、青色の色光に対応する液晶装置962Bの配向膜表面の荒れを抑えて配向膜の寿命を延ばすことができ、表示品位の高い投射型表示装置を実現できる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to suppress the roughness of the alignment film surface of the liquid crystal device 962B corresponding to blue color light, extend the life of the alignment film, and realize a projection display device with high display quality.
尚、本実施形態では、特に青色の色光に対応する液晶装置962Bに、上述の各実施形態の液晶装置を用いたが、赤色の色光に対応する液晶装置962R、緑色の色光に対応する液晶装置962Gにも用いることができるのはいうまでもない。
In the present embodiment, the liquid crystal device of each of the above embodiments is used as the liquid crystal device 962B corresponding to blue color light, but the
また、赤色、緑色の色光に対応する液晶装置においては、ITO電極の紫外線吸収係数や比抵抗などを調整したり、無機膜を配向膜と電極との間に介在させる必要もないため、通常の液晶装置を用いることができる。この場合、例えば、本発明の構成を有する液晶装置の製造コストがかかるようなときには、青色に対応する液晶装置のみ本発明の液晶装置の構造とすればよく、投射型表示装置全体の製造コストを下げることもできる。 Further, in a liquid crystal device corresponding to red and green color light, it is not necessary to adjust the ultraviolet absorption coefficient and the specific resistance of the ITO electrode or to interpose an inorganic film between the alignment film and the electrode. A liquid crystal device can be used. In this case, for example, when the manufacturing cost of the liquid crystal device having the configuration of the present invention is high, only the liquid crystal device corresponding to blue may have the structure of the liquid crystal device of the present invention, and the manufacturing cost of the entire projection display device may be reduced. You can also lower it.
9a…画素電極
10…TFTアレイ基板
16…配向膜
21…対向電極
22…配向膜
20…対向基板
50…液晶層
100…投射面
906…投射レンズユニット
910…色合成プリズム
920…光源装置
924…色分離光学系
925R…ライトバルブ
925G…ライトバルブ
925B…ライトバルブ
962R…液晶装置
962G…液晶装置
962B…液晶装置
9a: Pixel electrode 10: TFT array substrate 16: Alignment film 21: Counter electrode 22: Alignment film 20: Counter substrate 50: Liquid crystal layer 100: Projection surface 906: Projection lens unit 910: Color combining prism 920: Light source device 924: Color Separating
Claims (13)
第1基板上に配置された波長410nmの光に対する光吸収係数が8000cm-1以下であるインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、 前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、
前記第1基板と対向配置された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と
を具備することを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
An electrode made of indium tin oxide and having an optical absorption coefficient of 8000 cm -1 or less for light having a wavelength of 410 nm disposed on the first substrate; and an alignment film made of an organic substance provided over the electrode.
A second substrate facing the first substrate,
A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a gap between the first substrate and the second substrate.
第1基板上に配置された比抵抗が1×10-4Ω・cm以上のインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、
前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、
前記第1基板と対向配置された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と
を具備することを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
An electrode made of indium tin oxide having a specific resistance of 1 × 10 −4 Ω · cm or more, disposed on the first substrate;
An alignment film made of an organic material disposed over the electrode,
A second substrate facing the first substrate,
A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a gap between the first substrate and the second substrate.
第1基板上に配置された波長410nmの光に対する光吸収係数が8000cm-1以下であり、かつ比抵抗が1×10-4Ω・cm以上のインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、
前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、
前記第1基板と対向配置された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と
を具備することを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
An electrode made of indium tin oxide having a light absorption coefficient of 8000 cm -1 or less and a specific resistance of 1 × 10 -4 Ω · cm or more for light having a wavelength of 410 nm disposed on the first substrate;
An alignment film made of an organic material disposed over the electrode,
A second substrate facing the first substrate,
A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a gap between the first substrate and the second substrate.
第1基板上に配置されたインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、
前記電極を覆って配設された無機膜と、
前記電極及び前記無機膜を覆って配設された有機物からなる配向膜と、
前記第1基板と対向配置された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と
を具備することを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
An electrode made of indium tin oxide disposed on the first substrate;
An inorganic film disposed over the electrode,
An alignment film made of an organic substance disposed over the electrode and the inorganic film,
A second substrate facing the first substrate,
A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer sandwiched between a gap between the first substrate and the second substrate.
第1基板上に配置されたインジウム・ティン・オキサイドからなる電極と、
前記電極を覆って配設された有機物からなる配向膜と、
前記第1基板と対向配置された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間隙に挟持された液晶層と有する液晶装置であって、
前記インジウム・ティン・オキサイドからなる電極の酸素含有量がその膜厚方向に変化していることを特徴とする液晶装置。 A first substrate;
An electrode made of indium tin oxide disposed on the first substrate;
An alignment film made of an organic material disposed over the electrode,
A second substrate facing the first substrate,
A liquid crystal device having a liquid crystal layer sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate,
A liquid crystal device, wherein the oxygen content of the electrode made of indium tin oxide changes in the thickness direction thereof.
前記光源からの光を赤、青、緑の色光に分離する色分離手段と、
前記色分離手段により分離された色光をそれぞれ変調する各色光に対応する光変調手段と、
前記各光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段により合成された光を投射する投射レンズとを備える投射型表示装置において、
前記光変調手段のうち少なくとも前記青色用の光変調手段は、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。 A light source,
Color separation means for separating the light from the light source into red, blue, and green color light,
Light modulation means corresponding to each color light modulating the color light separated by the color separation means,
Color synthesizing means for synthesizing the color lights modulated by the light modulating means,
And a projection lens that projects the light combined by the color combining unit.
11. A projection display device, wherein at least the blue light modulating means of the light modulating means includes the liquid crystal device according to any one of claims 1 to 10.
前記光源からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された光を投射する投射レンズとを備える投射型表示装置において、
前記光変調手段は、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。
A light source,
Light modulation means for modulating light from the light source,
A projection display device comprising: a projection lens that projects light modulated by the light modulation unit.
A projection display device, wherein the light modulation unit includes the liquid crystal device according to any one of claims 1 to 10.
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-
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