JP2004347838A - 電気光学装置並びに電子機器及び投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気光学装置は、基板上に、データ線及び走査線、TFT、画素電極(9a)を備えている。該画素電極の一部には切り欠き部(91)が形成されている。第1遮光膜(400)は、前記データ線及び前記走査線の少なくとも一方に沿って延びている。該第1遮光膜には、これと同一膜として形成され前記切り欠き部に原因する光抜けを防止するための四角形状部(410)が形成されている。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアクティブマトリクス駆動の液晶装置、電子ペーパなどの電気泳動装置、EL(Electro−Luminescence)表示装置等の電気光学装置の技術分野に属する。また、本発明は、このような電気光学装置を具備してなる電子機器及び液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の技術分野にも属する。
【0002】
【背景技術】
従来、基板上に、マトリクス状に配列された画素電極及び該電極の各々に接続された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以下適宜、「TFT」という。)、該TFTの各々に接続され、行及び列方向それぞれに平行に設けられた走査線及びデータ線等を備えることで、いわゆるアクティブマトリクス駆動が可能な電気光学装置が知られている。
【0003】
このような電気光学装置では、上記に加えて、前記基板に対向配置される対向基板を備えるとともに、該対向基板上に、画素電極に対向する対向電極等を備え、更には、画素電極及び対向電極間に挟持される液晶層等を備えることで、画像表示が行われる。すなわち、液晶層内の液晶分子は、画素電極及び対向電極間に設定された所定の電位差によって、その配向状態が適当に変更され、これにより、当該液晶層を透過する光の透過率が変化することによって画像の表示が行われることになるのである。
【0004】
また、かかる電気光学装置においては、前記画素電極における電位の付与に当たり、前記液晶層の劣化防止等を目的として、いわゆる1H反転駆動、1S反転駆動、或いはドット反転駆動といった駆動方法が採られることがある。ここに、例えば1H反転駆動とは、前記のマトリクス状に配列された画素電極において、第n行目の画素電極をプラス電位で駆動するときには、第n+1行目の画素電極をマイナス電位で駆動する、というように、各行ごとに極性を反転させながらマトリクス状に配列された画素電極すべての駆動を行う工程を含む駆動方法である。これによると、隣接しあう画素電極の行間では、前記対向電極との間で発生する縦電界の方向が逆になるから、常に一定方向に電界をかけた場合に見られる液晶層の特性劣化の発生を未然に防止することができる。なお、1S反転駆動とは、前記において「行」が単位とされていたところを、「列」を単位として考える駆動方法であり、ドット反転駆動とは、各画素電極毎に極性反転を考える駆動方法である。
【0005】
ところが、かかる駆動方法を用いると、画素電極毎にいわゆるリバースチルトドメインが発生するとともに、隣接しあう画素電極に対応するリバースチルトドメイン同士が相互作用することによって、画像の品質を下げるという問題点があった。ここでリバースチルトドメインとは、本来、配向膜等によって所定の方向に配列(即ち、所定のプレティルト角でもって配列)されていた液晶分子が、それとは逆の方向に配列された領域のことをいう。このような現象が生じるのは、前記のように、画素電極毎に極性を反転させた電界を付加することにより、液晶分子の配列状態に乱れを生じさせやすいことに原因がある。ちなみに、リバースチルトドメインに原因する画像の品質の低下とは、例えば、画像のコントラスト比の低下、或いはより具体的には、全面黒表示を行っている画像から淡い階調の表示を行うと、その前の黒表示部分が残存する(悪い場合には、横一条に黒表示が残存する場合もある。)現象などをいう。
【0006】
そこで、従来においても、このような問題点に対処すべく、例えば特許文献1に開示されているように、前記の画素電極の各々に切り欠き部を設けることで、隣接しあう画素電極間の距離を遠ざけ、もって隣接しあうリバースチルトドメイン同士の物理的距離を大きくとることによって、画像の品質を低下を防止する電気光学装置が提供されていた。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−318388号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献1に開示されているような電気光学装置には次のような問題点がある。すなわち、画素電極に切り欠き部を設けることによって、隣接しあう画素電極間の距離を遠ざければ、たしかに、画質低下の防止という効果を得られはするが、前記切り欠き部を設ける構成によると、該切り欠き部を原因として、画像上に新たに光抜けを生じさせるという問題点があるのである。その原因ないしは詳細なメカニズムは明らかではないが、本願発明者らの研究によると、前記切り欠き部を設けない装置構成においては、前記光抜けが発生しないことが確認されていることから、当該切り欠き部が光抜けの原因となっていることに間違いない。また、前記光抜けは、前記切り欠き部の具体的形状の相違や液晶が左旋回か右旋回かなどによっても、現れ方が異なることも確認されている。例えば、画素電極の平面的形状が、概略矩形状である場合において、該矩形状における隣接する二角を切り欠くような場合には、前記二角に挟まれた辺に対向する辺上の角部に、前記光抜けが発生する。つまり、切り欠き部が「下辺」の側に形成されるときには、光抜けは「上辺」上の角部に現れ、切り欠き部が「上辺」の側に形成されるときには「下辺」上の角部に現れる、というようである。このような光抜けが生じる結果、前記切り欠き部を画素電極に形成することにより、せっかくリバースチルドドメインに原因する画質の低下を防止したとしても、画質を損なってしまう結果になる。
【0009】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、リバースチルドドメインに原因する画質低下を防止しながら、画像上に光抜けを生じさせないようにすることで、より高品質な画像を表示可能な電気光学装置及びこれを具備してなる電子機器及び投射型表示装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の電気光学装置は、上記課題を解決するため、基板上に、一定の方向に延びるデータ線及び該データ線に交差する方向に延びる走査線と、前記走査線により走査信号が供給されるスイッチング素子と、前記データ線により前記スイッチング素子を介して画像信号が供給される画素電極と、該画素電極の一部が切り欠かれた切り欠き部と、前記データ線及び前記走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜と、該第1遮光膜と同一膜として形成され前記切り欠き部に原因する光抜けを防止するための第2遮光膜とを備えている。
【0011】
本発明の第1の電気光学装置によれば、スイッチング素子の一例たる薄膜トランジスタに対し走査線を通じて走査信号が供給されることで、そのON・OFFが制御される。他方、画素電極に対しては、データ線を通じて画像信号が供給されることで、前記薄膜トランジスタのON・OFFに応じて、画素電極に当該画像信号の印加・非印加が行われる。これにより、本発明に係る電気光学装置は、いわゆるアクティブマトリクス駆動が可能とされている。
【0012】
そして、本発明では特に、画素電極が切り欠き部を備えている。これにより、該画素電極を配列させれば、前記切り欠き部が形成されている分だけ隣接しあう画素電極間を遠ざけることができるから、該画素電極の各々について生じるリバースチルドドメインの物理的距離を大きくることができる。したがって、該リバースチルトドメイン間の相互作用の発生を防止することができるから、画質の低下を防止することができる。また、切り欠き部が形成されていない部分における隣接しあう画素電極間の距離は、従前通りに維持することができるから、光透過域としての意義を有する画素電極の形成領域をむやみに狭めるということがなく、従前と遜色ない明るさの画像を表示することが可能である。
【0013】
加えて、本発明では、データ線及び走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜を備えるとともに、この第1遮光膜と同一膜として形成され前記切り欠き部に原因する光抜けを防止するための第2遮光膜が備えられている。ここに「切り欠き部」に原因する光抜けがなぜ生じるのかは、発明が解決しようとする課題の項で述べたように明らかでない。しかし、本発明によれば、前記光抜けに係る光の進行を、第2遮光膜により遮ることが可能となるから、該光が画像上に混入するおそれを極めて低減することができる。
【0014】
したがって、本発明によれば、前記のようにリバースチルトドメインに原因する画質低下を防止できることに加えて、切り欠き部に原因する光抜けによって画質が劣化することをも未然に防止することができる。
【0015】
なお、本発明において、第1遮光膜及び第2遮光膜が「同一膜として形成」されているとは、当該電気光学装置の製造工程において、第1及び第2遮光膜の前駆膜が同一の機会に成膜され、且つ、この前駆膜に対して同時に所定のパターニング処理(例えば、フォトリソグラフィ及びエッチング工程等)が実施されることを意味する。また、第1遮光膜及び第2遮光膜は、前者が後者の一部として、或いは後者が前者の一部として形成されるような場合であってもよい。すなわち、第1遮光膜(又は第2遮光膜)は、第2遮光膜(又は第1遮光膜)とパターニング上分断されておらず、両者は平面的に間断なく連続して形成されているような態様も本発明の範囲内に含まれる。要するに、「同一膜として形成」されているとは、第1遮光膜及び第2遮光膜が前述のように同一の機会に形成されているとともに、両者はパターニング上分断されて形成されてもよく、間断なく連続して形成されてもよいのである。
【0016】
本発明の第2の電気光学装置は、上記課題を解決するために、基板上に、一定の方向に延びるデータ線及び該データ線に交差する方向に延びる走査線と、前記走査線により走査信号が供給されるスイッチング素子と、前記データ線により前記スイッチング素子を介して画像信号が供給される平面視して矩形状を含む画素電極と、該画素電極における前記矩形状の角部が切り欠かれた切り欠き部と、前記データ線及び前記走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜と、該第1遮光膜と同一膜として形成され前記画素電極における前記矩形状の少なくとも一つの角部に対応するように配置される第2遮光膜とを備えている。
【0017】
本発明の第2の電気光学装置によれば、アクティブマトリクス駆動が可能であることは、前記の第1の電気光学装置と同様である。
【0018】
そして、本発明では特に、画素電極が平面視して矩形状を含み、該矩形状の角部が切り欠かれた切り欠き部を備えている。これにより、画素電極を配列させれば、前記切り欠き部が形成されている分だけ隣接しあう画素電極間を遠ざけることができるから、該画素電極の各々について生じるリバースチルドドメインの物理的距離を大きくることができる。したがって、該リバースチルトドメイン間の相互作用の発生を防止することができるから、画質の低下を防止することができる。また、切り欠き部が形成されていない部分における隣接しあう画素電極間の距離は、従前通りに維持することができるから、光透過域としての意義を有する画素電極の形成領域をむやみに狭めるということがなく、従前と遜色ない明るさの画像を表示することが可能である。
【0019】
加えて、本発明では、データ線及び走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜を備えるとともに、この第1遮光膜と同一膜として形成され前記画素電極における前記矩形状の少なくとも一つの角部に対応するように配置される第2遮光膜が備えられている。ここに「切り欠き部」に原因する光抜けがなぜ生じるのかは、発明が解決しようとする課題の項で述べたように、明らかでない。しかし、本願発明者らの研究によると、本発明のように、画素電極の平面的形状が矩形状を含み、該矩形状の「角部」が切り欠かれている場合には、光抜けは、当該矩形状の少なくとも一つの角部に対応するように出現する蓋然性の高いことが確認されている。この場合にいう「少なくとも一つの角部」は、前記の切り欠き部が形成される角部を含むほか、矩形状を構成するその他の角部をも含む。本発明においては、かかる「少なくとも一つの角部」に対応するように、光の進行を遮る第2遮光膜が形成されているのである。
【0020】
したがって、本発明によれば、前記のようにリバースチルトドメインに原因する画質低下を防止できることに加えて、切り欠き部に原因する光抜けによって画質が劣化することをも未然に防止することができる。
【0021】
なお、本発明において、第1遮光膜及び第2遮光膜が「同一膜として形成」されているということは、既に述べた通りの意義を有する。
【0022】
また、画素電極の平面的形状が「矩形状を含む」というのは、該画素電極自体が正方形・長方形等々である場合の他、これら正方形・長方形等々を基本としながらも、該画素電極の平面的形状が、該正方形・長方形等々に若干の変形を伴った図形となるような場合をも含む。
【0023】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の一態様では、前記切り欠き部は、前記矩形状におけるある一辺を挟む二つの角部のうち少なくとも一方を切り欠くように形成されており、前記第2遮光膜は、前記ある一辺に対向する辺を挟む二つの角部のいずれか一方に対応するように形成されている。
【0024】
この態様によれば、切り欠き部に原因する光抜けの発生をより確実に防止することができる。すなわち、本願発明者らの研究によると、例えば画素電極の平面的形状が長方形状である場合において、該長方形状における一つの短辺を挟む二つの角部を切り欠くように前記切り欠き部を形成すると、前記光抜けは、前記短辺に対向する短辺を挟む二つの角部のいずれか一方に出現する蓋然性の高いことが確認されている。しかるに、本態様では、当該二つの角部のいずれか一方に対応するように、前記第2遮光膜が形成されているのである。このように、本態様では、第2遮光膜は光抜けが生じやすい箇所に応じて設けられているということになり、これを原因とする画質の低下をより確実に防止することができる。
【0025】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の他の態様では、前記第1遮光膜は、前記走査線及び前記データ線のいずれにも沿うように平面視して格子状に形成され、且つ、前記画素電極は該格子状を除くようにマトリクス状に配列されており、前記第2遮光膜は、前記格子状における各交差点の隅部に対応するように形成されている。
【0026】
この態様によれば、第1遮光膜は、前記走査線及び前記データ線のいずれにも沿うように格子状に形成され、且つ、前記画素電極は該格子状を除くようにマトリクス状に配列されていることから、隣接しあう各画素間を隔てるいわば「見切り」の遮光膜として機能する。これにより、画像の高コントラスト化が可能となる。
【0027】
他方、第2遮光膜は、前記格子状における各交差点の隅部に対応するように形成されている。これによると、第2遮光膜は、一つ一つの画素電極の角部のみを覆うように形成されることになる。したがって、一般に、光透過域としての意義を有する画素電極の形成領域を、広い面積にわたってむやみに覆うということがないから、従前に比べて、画像の明るさをさほど犠牲にすることなく、前記の光抜け防止に関する作用効果を得ることができる。
【0028】
また、前述のように、画素電極の平面的形状が矩形状を含み、且つ、切り欠き部が該矩形状の角部を切り欠くように形成されている場合には、光抜けは、まさに本態様にいう「隅部」付近において発生する蓋然性が高い。したがって、本態様によれば、かかる前提がある場合において、切り欠き部に原因する画質の低下をより確実に防止することができる。
【0029】
なお、本態様において、画素電極が、「格子状を除くように」形成されているというのは、第1遮光膜及び画素電極が平面的にみて完全に重なり合うことなく形成されている、ということだけを意味しない。例えば、画素電極のある一辺と第1遮光膜とが部分的に重なり合うように形成されていてもよい。このような場合も、画素電極が「格子状を除くように」形成されているということに含まれる。
【0030】
この態様では、前記第2遮光膜は、前記交差点の一つの隅部に対応して形成されているとともに、前記第1遮光膜及び前記第2遮光膜と同一膜として形成され、前記交差点のうち前記一つの隅部を除く三つの隅部のうち少なくとも一つに対応するように第3遮光膜を更に備えているように構成してもよい。
【0031】
このような構成によれば、格子状を形作る第1遮光膜の交差点において観念される四つの隅部のうち、前記第2遮光膜に対応した隅部を除く、三つの隅部のうちの少なくとも一つに対応するように、第3遮光膜が形成されている。
【0032】
したがって、まず、切り欠き部を原因とする光抜けが、仮に、予想外の場所に出現したとしても、当該光抜けの発生を前記第3遮光膜によって未然に防止することができる。
【0033】
また、かかる第3遮光膜によれば、前記スイッチング素子が例えば薄膜トランジスタ等からなる場合において、その半導体層(活性層)に光が進入するという事態を未然に防止することができる。したがって、かかる事態が発生することによって、半導体層内に光リーク電流が発生して、画像上にフリッカ等を発生させるなどということを未然に防止することができる。
【0034】
なお、このような光リーク電流に関する作用効果は、前記スイッチング素子が、「前記格子状における交差点に対応するように配置されている」場合に、より効果的である。この場合には、交差点の隅部付近を通った光が、半導体層に対してより入射しやすいということがいえるからである。
【0035】
この態様では、前記第3遮光膜は、前記切り欠き部を覆うように形成されているように構成してもよい。
【0036】
このような構成によれば、切り欠き部そのものを抜けてくる光、換言すれば、結果的に画素電極が形成されていない部分を抜けてくる光の進行を遮ることができる。
【0037】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の他の態様では、前記基板に対向配置される対向基板と、前記基板及び前記対向基板間に封入されるツイステッィド・ネマティック液晶(TN液晶;Twisted Nematic)とを更に備えてなり、前記第2遮光膜の形成位置は、前記TN液晶の旋回方向に応じて定められる。
【0038】
この態様によれば、TN液晶の旋回方向に応じて、第2遮光膜の形成位置が定められることにより、より確実に切り欠き部に原因する光抜けの発生を防止することができる。というのも、本願発明者らの研究によると、切り欠き部の形成位置が同じであっても、TN液晶の旋回方向の相違に応じて、光抜けの発生する場所が異なることが確認されているからである。具体的には、前述したように、画素電極の平面的形状が長方形状である場合において、該長方形状における一つの短辺を挟む二つの角部を切り欠くように前記切り欠き部を形成すると、前記光抜けは、前記短辺に対向する短辺を挟む二つの角部のいずれか一方に出現する蓋然性の高いことが確認されているが、この場合、例えば、前記TN液晶が左旋回であると、光抜けは、前記二つの角部のうちの一方に出現するのに対して、右旋回であるとその反対に出現するなどということが確認されている。
【0039】
このように、TN液晶の旋回方向に応じて光抜けの発生箇所は変わるが、本態様では、それに応じて第2遮光膜が形成されているため、当該光抜けをより確実に防止可能なのである。
【0040】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の他の態様では、前記第1遮光膜は、前記データ線と前記画素電極との間に配置されており、前記第1遮光膜は固定電位とされている。
【0041】
この態様によれば、データ線及び画素電極間に容量結合の生じることを防止することができる。したがって、データ線に沿った色むら等を発生させずに、より高品質な画像を表示することができる。また、本態様では、第1遮光膜が、このように容量結合防止用の膜としても機能することにより、該第1遮光膜と、前記容量結合防止用の膜とを別々に形成する等という場合に比べて、当該電気光学装置の構造ないしは構成を簡略化することが可能であるとともに、コストの低廉化等を図ることができる。
【0042】
なお、かかる作用効果をより効果的に得るためには、第1遮光膜がデータ線を覆うように、且つ、該第1遮光膜の幅が該データ線の幅よりも広くなるように、該第1遮光膜を形成するようにするとよい。このようにすれば、データ線と画素電極間の遮蔽がより確実になるからである。
【0043】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の他の態様では、前記基板上に、前記スイッチング素子及び前記画素電極に電気的に接続された画素電位電極、該画素電位電極に対向するように配置された固定電位電極、並びに、前記画素電位電極及び前記固定電位電極間に配置された誘電体膜からなる蓄積容量を更に備えてなり、前記第1遮光膜は、前記固定電位電極に固定電位を供給する。
【0044】
この態様によれば、まず、蓄積容量が備えられることにより、画素電極における電位保持特性を格段に向上させることができるから、画像のコントラスト比を向上させることができる。
【0045】
また、本態様によれば、前記第1遮光膜が、前記蓄積容量を構成する一方の電極たる固定電位電極に固定電位を供給するための配線として機能する。したがって、該第1遮光膜と、固定電位電極に固定電位を供給するための配線とを別々に形成する等という場合に比べて、当該電気光学装置の構造ないしは構成を簡略化することが可能であるとともに、コストの低廉化等を図ることができる。
【0046】
なお、本態様に記述する要件を具備する第1遮光膜が、データ線及び画素電極間に配置されるなら、当該第1遮光膜は、前述のように、容量結合防止用の膜としても機能することとなって、該第1遮光膜の高機能化はより増進することになり、前記の構成簡略化、コスト低廉化等の効果はより効果的に発揮されることになる。
【0047】
本発明の第1又は第2の電気光学装置の他の態様では、前記第1遮光膜は、積層構造を有する。
【0048】
この態様によれば、第1遮光膜が積層構造を有するから、該第1遮光膜と同一膜として形成される前記の第2遮光膜、或いは第3遮光膜もまた、同一の積層構造を有するものとして構成され得ることになる。そして、該積層構造が、例えば、光反射材料及び光吸収材料からなる二層構造となるのであれば、前記第1、第2、或いは第3遮光膜は、優れた遮光性能を有することになる。したがって、これによれば、前述した第2遮光膜による光抜け発生防止の作用効果や、第1遮光膜による画素電極間の見切りとしての遮光に係る作用効果等を、より効果的に享受することができることになる。
【0049】
また、第1遮光膜を積層構造とする場合に、その具体的な構成を考える上では、前記の遮光性能向上という目的以外の目的を考慮するようにしてもよい。例えば、第1遮光膜が前記のように蓄積容量の固定電位電極に固定電位を供給するための配線として機能する場合には、該第1遮光膜は低抵抗化されることが望ましいから、当該積層構造の一層として、より電気抵抗値の低い材料(例えば、アルミニウム)を用いるなどとするとよい。
【0050】
なお、前記の光反射材料の具体例としては、例えば、光反射性能に比較的優れたアルミニウムからなる膜、前記光吸収材料の具体例としては、例えば、光吸収性能に比較的優れたチタン、或いは窒化チタンからなる膜などがある。
【0051】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、前述の本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む。)を具備してなる。
【0052】
本発明の電子機器によれば、前述の本発明の電気光学装置を具備してなるので、リバースチルドドメインに原因する画質低下や、画素電極の切り欠き部に原因する光抜けのない、より高品質な画像を表示可能な、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【0053】
本発明の投射型表示装置は、上記課題を解決するために、前述の本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む。)と、光源と、該光源から発せられた投射光を前記電気光学装置に導く光学系と、前記電気光学装置から出射される投射光を投射する投射光学系とを備えている。
【0054】
本発明の投射型表示装置によれば、前述の本発明の電気光学装置を具備してなるので、リバースチルドドメインに原因する画質低下や、画素電極の切り欠き部に原因する光抜けのない、より高品質な画像を表示可能な投射型表示装置を実現できる。特に、本発明に係る投射型表示装置においては、前記光源として比較的強力なものが利用されることが多く、この場合、画素電極の切り欠き部に原因する光抜けの程度は、より深刻になる(例えば、該光抜けがより明るくなる等)ことから、前述の本発明の電気光学装置を具備することは、より一層有利になる。
【0055】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0056】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を液晶装置に適用したものである。
【0057】
〔電気光学装置の全体構成〕
まず、本発明の電気光学装置に係る実施形態の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここに、図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図であり、図2は、図1のH−H’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【0058】
図1及び図2において、本実施形態に係る電気光学装置では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
【0059】
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材52中には、TFTアレイ基板10と対向基板20との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。
【0060】
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵第1遮光膜として設けられてもよい。なお、本実施形態においては、前記の画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域が存在する。言い換えれば、本実施形態においては特に、TFTアレイ基板10の中心から見て、この額縁遮光膜53より以遠が周辺領域として規定されている。
【0061】
周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域10aの両側に設けられた二つの走査線駆動回路104間をつなぐため、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜53に覆われるようにして複数の配線105が設けられている。
【0062】
また、対向基板20の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
【0063】
図2において、TFTアレイ基板10上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極9a上に、配向膜が形成されている。他方、対向基板20上には、対向電極21の他、格子状又はストライプ状の第1遮光膜23、更には最上層部分に配向膜が形成されている。また、液晶層50は、例えば一種又は数種類のツイステッィド・ネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【0064】
なお、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【0065】
〔画素部における構成〕
以下では、本発明の本実施形態における電気光学装置の画素部における構成について、図3から図6を参照して説明する。ここに図3は、電気光学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における各種素子、配線等の等価回路であり、図4及び図5は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。なお、図4及び図5は、それぞれ、後述する積層構造のうち下層部分(図4)と上層部分(図5)とを分かって図示している。
【0066】
また、図6は、図4及び図5を重ね合わせた場合のA−A´断面図である。なお、図6においては、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材ごとに縮尺を異ならしめてある。
【0067】
(画素部の回路構成)
図3において、本実施形態における電気光学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には、それぞれ、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、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よい。
【0068】
また、TFT30のゲートにゲート電極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11a及びゲート電極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。
【0069】
画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板に形成された対向電極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、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
【0070】
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。この蓄積容量70は、走査線11aに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極300を含んでいる。
【0071】
〔画素部の具体的構成〕
以下では、上記データ線6a、走査線11a及びゲート電極3a、TFT30等による、上述のような回路動作が実現される電気光学装置の、具体的の構成について、図4乃至図6を参照して説明する。
【0072】
まず、図5において、画素電極9aは、TFTアレイ基板10上に、マトリクス状に複数設けられており(実線により輪郭が示されている)、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a及び走査線11aが設けられている。データ線6aは、後述するようにアルミニウム膜等を含む積層構造からなり、走査線11aは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線11aは、半導体層1aのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域1a´に対向するゲート電極3aにコンタクトホール12cvを介して電気的に接続されており、該ゲート電極3aは該走査線11aに含まれる形となっている。すなわち、ゲート電極3aとデータ線6aとの交差する箇所にはそれぞれ、チャネル領域1a´に、走査線11aに含まれるゲート電極3aが対向配置された画素スイッチング用のTFT30が設けられている。これによりTFT30(ゲート電極を除く。)は、ゲート電極3aと走査線11aとの間に存在するような形態となっている。
【0073】
次に、電気光学装置は、図4及び図5のA−A´線断面図たる図6に示すように、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなるTFTアレイ基板10と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板からなる対向基板20とを備えている。
【0074】
TFTアレイ基板10の側には、図6に示すように、前記の画素電極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膜等の透明導電性膜からなる。他方、対向基板20の側には、その全面に渡って対向電極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、上述の画素電極9aと同様に、例えばITO膜等の透明導電性膜からなる。
【0075】
このように対向配置されたTFTアレイ基板10及び対向基板20間には、前述のシール材52(図1及び図2参照)により囲まれた空間に液晶等の電気光学物質が封入され、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とる。
【0076】
一方、TFTアレイ基板10上には、前記の画素電極9a及び配向膜16の他、これらを含む各種の構成が積層構造をなして備えられている。この積層構造は、図6に示すように、下から順に、走査線11aを含む第1層、ゲート電極3aを含むTFT30等を含む第2層、蓄積容量70を含む第3層、データ線6a等を含む第4層、容量配線400(本発明にいう「第1遮光膜」の一例に該当する。)等を含む第5層、前記の画素電極9a及び配向膜16等を含む第6層(最上層)からなる。また、第1層及び第2層間には下地絶縁膜12が、第2層及び第3層間には第1層間絶縁膜41が、第3層及び第4層間には第2層間絶縁膜42が、第4層及び第5層間には第3層間絶縁膜43が、第5層及び第6層間には第4層間絶縁膜44が、それぞれ設けられており、前述の各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜12、41、42、43及び44には、例えば、TFT30の半導体層1a中の高濃度ソース領域1dとデータ線6aとを電気的に接続するコンタクトホール等もまた設けられている。以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。なお、前述のうち第1層から第3層までが、下層部分として図4に図示されており、第4層から第6層までが上層部分として図5に図示されている。
【0077】
(積層構造・第1層の構成―走査線等―)
まず、第1層には、例えば、Ti、Cr、W、Ta、Mo等の高融点金属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、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは導電性ポリシリコン等からなる走査線11aが設けられている。この走査線11aは、平面的にみて、図4のX方向に沿うように、ストライプ状にパターニングされている。より詳しく見ると、ストライプ状の走査線11aは、図4のX方向に沿うように延びる本線部と、データ線6a或いは容量配線400が延在する図4のY方向に延びる突出部とを備えている。なお、隣接する走査線11aから延びる突出部は相互に接続されることはなく、したがって、該走査線11aは1本1本分断された形となっている。
【0078】
(積層構造・第2層の構成―TFT等―)
次に、第2層として、ゲート電極3aを含むTFT30が設けられている。TFT30は、図6に示すように、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、その構成要素としては、上述したゲート電極3a、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極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´、ゲート電極3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜2、半導体層1aにおける低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを備えている。
【0079】
また、本実施形態では、この第2層に、上述のゲート電極3aと同一膜として中継電極719が形成されている。この中継電極719は、平面的に見て、図4に示すように、各画素電極9aのX方向に延びる一辺の略中央に位置するように、島状に形成されている。中継電極719とゲート電極3aとは同一膜として形成されているから、後者が例えば導電性ポリシリコン膜等からなる場合においては、前者もまた、導電性ポリシリコン膜等からなる。
【0080】
なお、上述のTFT30は、好ましくは図6に示したようにLDD構造をもつが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造をもってよいし、ゲート電極3aをマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース領域及び高濃度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。
【0081】
(積層構造・第1層及び第2層間の構成―下地絶縁膜―)
以上説明した走査線11aの上、かつ、TFT30の下には、例えばシリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、走査線11aからTFT30を層間絶縁する機能のほか、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、TFTアレイ基板10の表面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のTFT30の特性変化を防止する機能を有する。
【0082】
この下地絶縁膜12には、平面的にみて半導体層1aの両脇に、後述するデータ線6aに沿って延びる半導体層1aのチャネル長の方向に沿った溝状のコンタクトホール12cvが掘られており、このコンタクトホール12cvに対応して、その上方に積層されるゲート電極3aは下側に凹状に形成された部分を含んでいる。また、このコンタクトホール12cv全体を埋めるようにして、ゲート電極3aが形成されていることにより、該ゲート電極3aには、これと一体的に形成された側壁部3bが延設されるようになっている。これにより、TFT30の半導体層1aは、図4によく示されているように、平面的にみて側方から覆われるようになっており、少なくともこの部分からの光の入射が抑制されるようになっている。
【0083】
また、この側壁部3bは、前記のコンタクトホール12cvを埋めるように形成されているとともに、その下端が前記の走査線11aと接するようにされている。ここで走査線11aは、上述のようにストライプ状に形成されていることから、ある行に存在するゲート電極3a及び走査線11aは、当該行に着目する限り、常に同電位となる。
【0084】
(積層構造・第3層の構成―蓄積容量等―)
さて、前述の第2層に続けて第3層には、蓄積容量70が設けられている。蓄積容量70は、TFT30の高濃度ドレイン領域1e及び画素電極9aに接続された画素電位側容量電極としての下部電極71と、固定電位側容量電極としての容量電極300とが、誘電体膜75を介して対向配置されることにより形成されている。この蓄積容量70によれば、画素電極9aにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。また、本実施形態に係る蓄積容量70は、図4の平面図を見るとわかるように、画素電極9aの形成領域にほぼ対応する光透過領域には至らないように形成されているため(換言すれば、遮光領域内に収まるように形成されているため)、電気光学装置全体の画素開口率は比較的大きく維持され、これにより、より明るい画像を表示することが可能となる。
【0085】
より詳細には、下部電極71は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり画素電位側容量電極として機能する。ただし、下部電極71は、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成してもよい。また、この下部電極71は、画素電位側容量電極としての機能のほか、画素電極9aとTFT30の高濃度ドレイン領域1eとを中継接続する機能をもつ。ちなみに、ここにいう中継接続は、前記の中継電極719を介して行われている。
【0086】
容量電極300は、蓄積容量70の固定電位側容量電極として機能する。本実施形態において、容量電極300を固定電位とするためには、固定電位とされた容量配線400(後述する。)と電気的接続が図られることによりなされている。また、容量電極300は、Ti、Cr、W、Ta、Mo等の高融点金属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、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは好ましくはタングステンシリサイドからなる。これにより、容量電極300は、TFT30に上側から入射しようとする光を遮る機能を有している。
【0087】
誘電体膜75は、図6に示すように、例えば膜厚5〜20nm程度の比較的薄いHTO(High Temperature Oxide)膜、LTO(Low Temperature Oxide)膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量70を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜75は薄いほどよい。
【0088】
本実施形態において、この誘電体膜75は、図6に示すように、下層に酸化シリコン膜75a、上層に窒化シリコン膜75bというように二層構造を有するものとなっている。上層の窒化シリコン膜75bは画素電位側容量電極の下部電極71より少し大きなサイズか、あるいは同一サイズにパターニングされ、遮光領域(非開口領域)内で収まるように形成されている。
【0089】
なお、本実施形態では、誘電体膜75は、二層構造を有するものとなっているが、場合によっては、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜等というような三層構造や、あるいはそれ以上の積層構造を有するように構成してもよい。むろん単層構造としてもよい。また、使用する材料としても、窒化シリコン以外に、Al2O3、Ta2O5、HfO2等を用いてもよい。
【0090】
(積層構造、第2層及び第3層間の構成―第1層間絶縁膜―)
以上説明したTFT30ないしゲート電極3a及び中継電極719の上、かつ、蓄積容量70の下には、例えば、NSG(ノンシリケートガラス)、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)等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはNSGからなる第1層間絶縁膜41が形成されている。
【0091】
そして、この第1層間絶縁膜41には、TFT30の高濃度ソース領域1dと後述するデータ線6aとを電気的に接続するコンタクトホール81が、後記第2層間絶縁膜42を貫通しつつ開孔されている。また、第1層間絶縁膜41には、TFT30の高濃度ドレイン領域1eと蓄積容量70を構成する下部電極71とを電気的に接続するコンタクトホール83が開孔されている。さらに、この第1層間絶縁膜41には、蓄積容量70を構成する画素電位側容量電極としての下部電極71と中継電極719とを電気的に接続するためのコンタクトホール881が開孔されている。更に加えて、第1層間絶縁膜41には、中継電極719と後述する第2中継電極6a2とを電気的に接続するためのコンタクトホール882が、後記第2層間絶縁膜を貫通しつつ開孔されている。
【0092】
(積層構造・第4層の構成―データ線等―)
さて、前述の第3層に続けて第4層には、データ線6aが設けられている。このデータ線6aは、図6に示すように、下層より順に、アルミニウムからなる層(図6における符号41A参照)、窒化チタンからなる層(図6における符号41TN参照)、窒化シリコン膜からなる層(図6における符号401参照)の三層構造を有する膜として形成されている。窒化シリコン膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターニングされている。
【0093】
また、この第4層には、データ線6aと同一膜として、容量配線用中継層6a1及び第2中継電極6a2が形成されている。これらは、図5に示すように、平面的に見ると、データ線6aと連続した平面形状を有するように形成されているのではなく、各者間はパターニング上分断されるように形成されている。例えば図5中最左方に位置するデータ線6aに着目すると、その直右方に略矩形状を有する容量配線用中継層6a1、更にその右方に容量配線用中継層6a1よりも若干大きめの面積をもつ略矩形状を有する第2中継電極6a2が形成されている。
【0094】
ちなみに、これら容量配線用中継層6a1及び第2中継電極6a2は、データ線6aと同一膜として形成されていることから、下層より順に、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、プラズマ窒化膜からなる層の三層構造を有する。
【0095】
(積層構造・第3層及び第4層間の構成―第2層間絶縁膜―)
以上説明した蓄積容量70の上、かつ、データ線6aの下には、例えばNSG、PSG,BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはTEOSガスを用いたプラズマCVD法によって形成された第2層間絶縁膜42が形成されている。この第2層間絶縁膜42には、TFT30の高濃度ソース領域1dとデータ線6aとを電気的に接続する、前記のコンタクトホール81が開孔されているとともに、前記容量配線用中継層6a1と蓄積容量70の上部電極たる容量電極300とを電気的に接続するコンタクトホール801が開孔されている。さらに、第2層間絶縁膜42には、第2中継電極6a2と中継電極719とを電気的に接続するための、前記のコンタクトホール882が形成されている。
【0096】
(積層構造・第5層の構成―容量配線等―)
さて、前述の第4層に続けて第5層には、容量配線400並びに第3中継電極402が形成されている。このうち容量配線400は、平面的にみると、図5に示すように、図中X方向及びY方向それぞれに延在するように、格子状に形成されている。この容量配線400については、図6の積層構造の各層に関する説明を一通り終えた後、項を改めて詳しく説明することにする。
【0097】
(積層構造・第4層及び第5層間の構成―第3層間絶縁膜―)
以上説明した前述のデータ線6aの上、かつ、容量配線400の下には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくは、TEOSガスを用いたプラズマCVD法で形成された第3層間絶縁膜43が形成されている。この第3層間絶縁膜43には、前記の容量配線400と容量配線用中継層6a1とを電気的に接続するためのコンタクトホール803、及び、第3中継電極402と第2中継電極6a2とを電気的に接続するためのコンタクトホール804がそれぞれ開孔されている。
【0098】
(積層構造・第6層並びに第5層及び第6層間の構成―画素電極等―)
最後に、第6層には、上述したように画素電極9aがマトリクス状に形成され、該画素電極9a上に配向膜16が形成されている(なお、本実施形態においては、画素電極9aの平面的形状に特徴があるが、この点については後述する。)。この画素電極9a下には、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等、あるいは好ましくはNSGからなる第4層間絶縁膜44が形成されている。この第4層間絶縁膜44には、画素電極9a及び前記の第3中継電極402間を電気的に接続するためのコンタクトホール89が開孔されている。画素電極9aとTFT30との間は、このコンタクトホール89及び第3中継層402並びに前述したコンタクトホール804、第2中継層6a2、コンタクトホール882、中継電極719、コンタクトホール881、下部電極71及びコンタクトホール83を介して、電気的に接続されることとなる。
【0099】
〔容量配線の構成及び作用〕
以下では、前記において第5層に設けられる要素として説明した容量配線400に関する構成及び作用について、前述までに参照した各図並びに図7及び図8を参照しながらより詳細に説明する。ここに図7は、図5に示した各種要素のうち容量配線及び画素電極のみを抜き出して描いた平面図である。また、図8は、画素電極の切り欠き部に原因して発生する光抜けの態様を示す平面図である。
【0100】
まず、容量配線400の構成等について説明する前に、当該容量配線400の構成に深く関連する画素電極9aの平面的形状について説明する。
【0101】
画素電極9aは、図5及び図7に示すように切り欠き部91を有している。本実施形態に係る切り欠き部91は、当該切り欠き部91が存在しないとした場合、或いは当該切り欠き部91の部分にも画素電極が存在するとした場合に、平面視して長方形状となる画素電極(図7中、右上端の画素電極9aにおける破線参照。)において、当該長方形状における短辺を挟む二つの角部を切り欠くように形成されている。
【0102】
本実施形態においては、このような切り欠き部91の存在により、隣接しあうリバースチルトドメインの相互作用を防止することができる。ここでリバースチルドドメインとは、例えば、第nフィールド期間内においては、図3、図5又は図7に示す各行(図中X方向)ごとの画素電極9aをプラス及びマイナス交互に駆動するとともに、次の第n+1フィールド期間内では、前記各行ごとの画素電極9aを、前記とは逆にマイナス及びプラス交互に駆動する(以下同様にして続く。)という、いわゆる「1H反転駆動」を実施することにより現れる(より具体的には、第nフィールドでは、奇数行目の画素電極9aはプラス、偶数行目の画素電極9aはマイナス、第n+1フィールドでは、奇数行目の画素電極9aはマイナス、偶数行目のプラスなどというようである。)。かかる1H反転駆動によると、画素電極9a毎に極性を反転させた電界を付加することにより、液晶分子の配列状態に乱れを生じさせやすいことから、特定の領域において、本来の方向とは逆の方向に配列する液晶分子が現れる。この特定の領域が、リバースチルトドメインである。そして、前記切り欠き部91が存在しない場合、隣接しあう画素電極9a間の距離、例えば図7中右上端の画素電極9a及びその左隣の画素電極9a間の距離は比較的狭まってしまうことになるから(図7破線参照)、これら画素電極9a上で発生するリバースチルトドメイン間に相互作用が発生し、例えば横一条に黒線表示等が残存するなどの画質の低下が生じることになるのである。
【0103】
しかるに、本実施形態では、前記切り欠き部91が存在することにより、隣接しあう画素電極9aを遠ざけることが可能となっているから、リバースチルトドメイン間の相互作用を防止することができ、前記のような画像上の不具合を発生させなくて済むのである。
【0104】
また、本実施形態においては、切り欠き部91を形成することにより、前記のような作用効果が得られると同時に、切り欠き部91が存在しない状態と比べても、遜色ない明るさの画像を表示することが可能という作用効果も得られる。これは、切り欠き部91が、図5に示すように、リバースチルトドメインの発生するおそれのある必要最小限度の領域に設けられており、当該部分においてのみ画素電極9a間の距離を遠ざけるようになっており、光透過域としての意義を有する画素電極9aの面積を必要以上に狭めることがないからである。
【0105】
なお、本実施形態において、具体的には例えば、画素ピッチDDが14〔μm〕であって、画素電極9aの図中X方向の切り欠き部91を除く幅W1が11.0〜11.5〔μm〕である場合には、同図中横方向の幅W2を12.0〜12.5〔μm〕程度に設定するとよい(DD,W1及びW2については、図7参照。)。ちなみに、この場合、切り欠き部91が存在しない部分における隣接しあう画素電極9a間の距離は、DD−W2=1.5〜2.0〔μm〕(=“W3”とする。図7参照)程度となり、切り欠き部分91が存在する部分における同距離は、(DD−W1)/2=2.5〜3.0〔μm〕程度となる。このような関係が満たされる場合は、前述の作用効果が最大限発揮され得る一例となる。
【0106】
さて、画素電極9aが上述のように切り欠き部91を備えていることに対応して、本実施形態においては、容量配線400は、次のような構成を備えている。まず、容量配線400は、図5及び図7に示すように、図中X方向及びY方向それぞれに延在するように、格子状に形成されている(なお、図5及び図7においては、容量配線400の形成領域についてハッチングを施している。)。この容量配線400のうち図中Y方向に延在する部分については、データ線6aを覆うように、且つ、該データ線6aよりも幅広に形成されている。また、図中X方向に延在する部分については、第3中継電極402を形成する領域を確保するために、各画素電極9aの一辺の中央付近に対応するように切り欠き部が形成されている。ここで前記の第3中継電極402は、図6に示すように、容量配線400と同一膜として形成されている。この第3中継電極402は、図6に示すように、コンタクトホール804及び89を介して、第2中継電極6a2及び画素電極9a間の電気的接続を中継する機能を有する。これにより、データ線6aを通じて供給される画像信号は、コンタクトホール81、TFT30、コンタクトホール83、蓄積容量70、コンタクトホール881、中継電極719、コンタクトホール882、第2中継電極6a2、コンタクトホール804、第3中継電極402及びコンタクトホール89という順次の流れに従って、画素電極9aに供給されることになる。なお、第3中継電極402及び容量配線400間は、平面的に連続して形成されているのではなく、両者間はパターニング上分断されるように形成されている。
【0107】
さらには、図5及び図7中、XY方向それぞれに延在する容量配線400の交差部分の隅部においては、該隅部を埋めるように四角形状部410及び三角形状部411が設けられている。より詳しくは、一つの交差部分に着目すると、図中右下の隅部に対応するように四角形状部410(本発明にいう「第2遮光膜」の一例に該当する。)が、図中左上の隅部及び右上の隅部にそれぞれ三角形状部411(本発明にいう「第3遮光膜」の一例に該当する。)がそれぞれ形成されている。これら四角形状部410及び三角形状部411は、いずれも容量配線400と同一膜として、しかも該容量配線400から延設されるように形成されている(換言すれば、該容量配線400の一部として形成されているとも言える。)。また、前記のうち四角形状部410は、画素電極9aの切り欠き部91が前記のように当該画素電極9aの平面的形状たる長方形状における図中下辺を挟む二つの角部に形成されていることに対応して、前記図中下辺に対向する図中上辺を挟む二つの角部のうち図中左方のものに対応するように形成されている。他方、三角形状部411は、画素電極9aに形成された切り欠き部91の形成位置に対応して形成されているとともに、該切り欠き部91の全部を覆うように形成されている。
【0108】
加えて、上述の容量配線400及び第3中継電極402は、下層にアルミニウムからなる層、上層に窒化チタンからなる層の二層構造を有している。このうち下層のアルミニウムからなる層は、光反射能に比較的優れており、上層の窒化チタンからなる層は、光吸収能に比較的優れていることにより、これら容量配線400及び第3中継電極402は、遮光膜として機能する。
【0109】
また、前記容量配線400は、画素電極9aが配置された画像表示領域10aからその周囲に延設され定電位源と電気的に接続されることで、固定電位とされている。そして、該容量配線400は、コンタクトホール803を介して容量配線用中継層6a1に電気的に接続され、ここから更にコンタクトホール801を介して蓄積容量70の一方の電極たる容量電極300に電気的に接続されている。このように容量配線400は、容量電極300に固定電位を供給する機能をも有する。
【0110】
〔電気光学装置の作用効果〕
以上のような構成となる電気光学装置、特に画素電極9aに切り欠き部91が形成されることに対応して形成された容量配線400中の四角形状部410及び三角形状部411によれば、次のような作用効果が得られる。
【0111】
まず、第一に、本実施形態に係る電気光学装置によれば、画素電極9aの切り欠き部91に原因する光抜けの発生を防止することができる。この光抜けは、例えば図8に示すように観察される。ここに図8は、画素電極9aに切り欠き部91を設けた場合に観察される光抜けの様子を示す説明図である。この図に示すように、図5及び図7に示したような切り欠き部91を画素電極9aに形成すると、その詳細な原因は不明であるものの、各画素電極9aの図中左上に対応する部分に、比較的強い光抜けCが発生することが確認されている。このような光抜けCがあるのでは、例えば、全面を黒Bで表示したいにも関わらず、その目的を達成しえない(即ち、画質を低下させる)ことになる(図8参照)。しかるに、本実施形態では、容量配線400の一部として、四角形状部410が形成されている。したがって、本実施形態によれば、該四角形状部410により、前記の光抜けに係る光の進行を遮ることができ、もって画質の低下を防止することができるのである。このように、本実施形態によれば、画素電極9aに切り欠き部91を形成することによって、リバースチルトドメインに原因する画質の低下を防止できると同時に、該切り欠き部91に原因する光抜けの発生を防止することによっても、画質の低下を防止することができるのである。
【0112】
また、本実施形態においては、このような作用効果が得られるにもかかわらず、四角形状部410は、一つ一つの画素電極9aの図中左上角部のみを覆うように形成されており、該四角形状部410が光透過域としての意義を有する画素電極9aの形成領域を広い面積にわたってむやみに覆うということがないから、従前に比べて、画像の明るさをさほど犠牲にすることがない。要するに、本実施形態によれば、前記の光抜け防止に関する作用効果等を得ることができると同時に、より明るい画像の表示も依然可能なのである。
【0113】
また、本実施形態に係る電気光学装置の作用効果の第二として、容量配線400の一部として、前記四角形状部410に加えて、三角形状部411が形成されていたことにより、切り欠き部91を原因とする光抜けが、仮に、前記図8に示された位置以外、即ち予想外の場所に出現したとしても、当該光抜けの発生を未然に防止することができる。また、かかる三角形状部411によれば、TFT30の半導体層1aに光が進入するという事態を未然に防止することができる。したがって、本実施形態によれば、かかる事態が発生することによって、半導体層1a内に光リーク電流が発生して、画像上にフリッカ等を発生させるなどということを未然に防止することができる。特に、本実施形態では、TFT30が、格子状の容量配線400の交差部分に対応するように配置されていることにより(図4及び図5参照)、前記三角形状部411がないとした場合、当該交差部分の隅部付近を通過した光が半導体層1aに入射する可能性が大きいことから、前記の作用効果は、より効果的に享受され得る。さらに、この三角形状部411は、画素電極9aの切り欠き部91の全部を覆うように形成されていることから、該切り欠き部91そのものを抜けてくる光、換言すれば、結果的に画素電極9aが形成されていない部分を抜けてくる光の進行を遮ることができる。
【0114】
なお、上記においては、四角形状部410は、「光抜け」に対応するために設けられており、三角形状部411は、半導体層1aに対する光入射を防止するために設けられている、というように区別する記載をなしたが、これは説明の便宜のために過ぎず、本発明の本質的事項に関わらない。すなわち、四角形状部410は、たしかに、図8との関係上、切り欠き部91に原因する「光抜け」防止を主な任務とするが、該四角形状部410が、上述のような三角形状部411の機能(即ち、半導体層1aに対する光入射防止)を同様に果たし得ることは明白である。換言すると、その意味において、四角形状部410及び三角形状部411の機能的な差異はない。また、この点に関連して、本実施形態においては、四角形状部410及び三角形状部411と呼び名を代えるとともに、それらの具体的な形状にも名前どおりの差異を設けているが、このことも説明の便宜のために過ぎず、本発明において特段の意味はない。すなわち、容量配線400の交差部分の隅部を埋める形状は、三角形であろうと四角形であろうと構わない(即ち、本発明にいう「第2遮光膜」及び「第3遮光膜」が、本実施形態のようにそれぞれ異なる形状を有していてもよいし、全く同じ形状であってもよく、また、場所場所に応じて、同じ「第3遮光膜」の中でも具体的形状が異なるものが含まれていてもよい。)のである。
【0115】
さて、本実施形態に係る電気光学装置の作用効果の第三として、容量配線400は、TFTアレイ基板10上の積層構造上、画素電極9a及びデータ線6a間に配置されており(図6参照)、しかも固定電位とされていることから、画素電極9a及びデータ線6a間に容量結合の生じることが防止される。したがって、本実施形態によれば、データ線6aに沿った色むら等を発生させずに、より高品質な画像を表示することができる。また、本実施形態では、容量配線400は、前記のようにアルミニウムからなる膜及び窒化チタンからなる膜から構成されることにより遮光膜としても機能するが、このように一つの要素に二つの機能を併せ持たせれば、該容量配線400と該遮光膜とを別々に形成する等という場合に比べて、当該電気光学装置の構造ないしは構成を簡略化することが可能であるとともに、コストの低廉化等を図ることができる。
【0116】
また、本実施形態に係る前記容量配線400は、前記蓄積容量70を構成する一方の電極たる容量電極300に固定電位を供給するための配線としても機能するのである(図6参照)。このように、本実施形態に係る容量配線400は、画素電極9a及びデータ線6a間の容量結合を防止するいわばシールド層としての機能、蓄積容量70の容量電極300へ固定電位を供給する機能、そして、前記の切り欠き部91に原因する「光抜け」を防止する三角形状部410と同一膜として形成されるところの遮光膜としての機能(勿論、TFT30への光入射を防止する機能も含む。)という三つの機能を併せもっていることになり、前記の電気光学装置の構造ないしは構成を簡略化、ないしはコストの低廉化等はより効果的に実現されることになるのである。
【0117】
なお、上記の実施形態においては、画素電極9aが、格子状に形成された容量配線400の形成領域を除くように(本発明の用語でいえば、「格子状を除くように」)形成されているということができる。ただし、図5及び図7に示すところからも明らかなように、本実施形態では、画素電極9aを構成する各辺が、容量配線400の一部と平面的に見て重なり合うように形成されていることから、厳密には「除く」とはいえないかもしれないが、「除くように」の範疇内にはある。このように、本発明にいう「除くように」とは、容量配線400の一部と画素電極9aの一部とが相互に重なり合うような場合も含まれるのである。
【0118】
また、上記の実施形態では、画素電極9aの図中下辺を挟む二つの角部に対応するように切り欠き部91が形成されており、容量配線400の一部である四角形状部410は、前記下辺に対向する図中上辺を挟む二つの角部のうちの図中左方に形成される、などとなっていたが、本発明は、このような形態に限定されない。
【0119】
まず、本願発明者らの研究によると、図8を参照して説明したような光抜けCの発生位置は、TFTアレイ基板10及び対向基板20間に挟持される液晶層50内の液晶分子の旋回方向に応じて影響を受けることが確認されている。すなわち、既に説明した図8の光抜けCの発生態様は、実は、液晶層50内の液晶分子が左旋回の場合に観察されるもので、該液晶分子が右旋回である場合には、光抜けは、図8とは逆の位置に(即ち、図中各画素の右上に)発生することが確認されているのである。したがって、この場合には、図5及び図7に示すような配置関係では、光抜け発生による画質の低下を効果的に防止し得ない。そこで、本発明では、前記のような液晶分子の左旋回及び右旋回の別に応じて、四角形状部の形成位置を変更することが可能である。例えば、液晶分子が右旋回の場合には、前述のように図8とは逆の位置に光抜けが発生することになるのだから、例えば、図9に示すような配置関係となる電気光学装置を構成するようにしてもよい。この図9では、図7との対比において切り欠き部91(及び三角形状部411)の形成位置に相違はないものの、図9の四角形状部420は、図7の四角形状部410とはちょうど左右逆の位置に形成されていることがわかる。これによれば、前述と同様に光抜けの発生を防止することができることになる。
【0120】
また、光抜けは、あくまでも画素電極9aに形成された切り欠き部の位置に応じて発生するものであるから、画素電極9aの切り欠き部92が、図10に示すように、図5及び図7の場合とは異なり、図中上辺を挟む二つの角部に対応するように形成されるのならば、容量配線400の四角形状部430は、当該図に示すように、該容量配線400の交差部分における図中左上の隅部に対応するように形成するような態様としてもよい。ちなみに、図10では、四角形状部430の形成位置変更に伴って、三角形状部431もまた、図7との対比から明らかなように、その形成位置が変じられている。
【0121】
さらには、画素電極9aに形成する「切り欠き部」は、図7乃至図10に示されるような形態にのみ限定されるわけではない。例えば、図11に示すように、画素電極9aの図中下辺を挟む二つの角部のうち一方にのみ切り欠き部93を形成するような形態を採用してもよい。このような場合であっても、当該切り欠き部93が形成されていることによる、隣接しあう画素電極9a間の物理的距離を大きくとることができることに変わりはないから、リバースチルトドメインに原因する画質の低下を防止することができる。そして、かかる構成においても、本実施形態に係る四角形状部410及び三角形状部411を形成すれば、前記と略同様な作用効果が得られることが明白である。なお、図11においては、四角形状部410及び三角形状部411は、図7と全く同様な位置に形成されているが、「切り欠き部」が変更されているこことにより、「光抜け」は別の態様で現れる可能性がある。したがって、そのような場合には、当該四角形状部410の形成位置をはじめ、三角形状部411の形成位置も適宜変更するようにしてよい。
【0122】
そのほか、本発明においては、画素電極の切り欠き部及び四角形状部の配置関係を基本として、上記以外の様々な変形形態が考えられ得るが、本発明は、どのようなものであっても、基本的にその範囲内に収めるものである。
【0123】
(電子機器)
次に、以上詳細に説明した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに、図12は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
【0124】
図12において、本実施形態における投射型カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ1100は、駆動回路がTFTアレイ基板上に搭載された液晶装置を含む液晶モジュールを3個用意し、それぞれRGB用のライトバルブ100R、100G及び100Bとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、3枚のミラー1106及び2枚のダイクロックミラー1108によって、RGBの三原色に対応する光成分R、G及びBに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100G及び100Bにそれぞれ導かれる。この際特に、B光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123及び出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。そして、ライトバルブ100R、100G及び100Bによりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロックプリズム1112により再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120にカラー画像として投射される。
【0125】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置並びに電子機器及び投射型表示装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た電気光学装置の平面図である。
【図2】図1のH−H’断面図である。
【図3】電気光学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における各種素子、配線等の等価回路である。
【図4】データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であって、下層部分(図6における符号70(蓄積容量)までの下層の部分)に係る構成のみを示すものである。
【図5】データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であって、上層部分(図6における符号70(蓄積容量)を越えて上層の部分)に係る構成のみを示すものである。
【図6】図4及び図5を重ね合わせた場合のA−A´断面図である。
【図7】図5のうち容量配線及び画素電極のみを図示する平面図である。
【図8】画素電極の切り欠き部に原因して発生する光抜けの態様を示す説明図である。
【図9】図7と同趣旨の図であって、容量配線の一部である四角形状部の形成位置が異なるものを示す図である。
【図10】図7と同趣旨の図であって、容量配線の一部である四角形状部及び三角形状部並びに画素電極の切り欠き部の形成位置が異なる(図7とは天地がちょうど逆の関係にある。)ものを示す図である。
【図11】図7と同趣旨の図であって、画素電極の切り欠き部の形成位置が異なるものを示す図である。
【図12】本発明の実施形態に係る電気光学装置がライトバルブとして使用された投射型表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
10…TFTアレイ基板、6a…データ線、3a…走査線、30…TFT、9a…画素電極、50…液晶層
91、92、93…切り欠き部
400…容量配線(第1遮光膜)
410、420、430…四角形状部(第2遮光膜)
411、431…三角形状部(第3遮光膜)
70…蓄積容量、300…容量電極、75…誘電体膜、71…下部電極
Claims (12)
- 基板上に、
一定の方向に延びるデータ線及び該データ線に交差する方向に延びる走査線と、
前記走査線により走査信号が供給されるスイッチング素子と、
前記データ線により前記スイッチング素子を介して画像信号が供給される画素電極と、
該画素電極の一部が切り欠かれた切り欠き部と、
前記データ線及び前記走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜と、
該第1遮光膜と同一膜として形成され前記切り欠き部に原因する光抜けを防止するための第2遮光膜と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。 - 基板上に、
一定の方向に延びるデータ線及び該データ線に交差する方向に延びる走査線と、
前記走査線により走査信号が供給されるスイッチング素子と、
前記データ線により前記スイッチング素子を介して画像信号が供給される平面視して矩形状を含む画素電極と、
該画素電極における前記矩形状の角部が切り欠かれた切り欠き部と、
前記データ線及び前記走査線の少なくとも一方に沿って延びる第1遮光膜と、
該第1遮光膜と同一膜として形成され前記画素電極における前記矩形状の少なくとも一つの角部に対応するように配置される第2遮光膜と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。 - 前記切り欠き部は、前記矩形状におけるある一辺を挟む二つの角部のうち少なくとも一方を切り欠くように形成されており、
前記第2遮光膜は、前記ある一辺に対向する辺を挟む二つの角部のいずれか一方に対応するように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 - 前記第1遮光膜は前記走査線及び前記データ線のいずれにも沿うように平面視して格子状に形成され、且つ、前記画素電極は該格子状を除くようにマトリクス状に配列されており、
前記第2遮光膜は、前記格子状における各交差点の隅部に対応するように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 前記第2遮光膜は、前記交差点の一つの隅部に対応して形成されているとともに、
前記第1遮光膜及び前記第2遮光膜と同一膜として形成され、前記交差点のうち前記一つの隅部を除く三つの隅部のうち少なくとも一つに対応するように第3遮光膜を更に備えたことを特徴とする請求項4に記載の電気光学装置。 - 前記第3遮光膜は、前記切り欠き部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
- 前記基板に対向配置される対向基板と、前記基板及び前記対向基板間に封入されるツイステッィド・ネマティック液晶(TN液晶;Twisted Nematic)とを更に備えてなり、
前記第2遮光膜の形成位置は、前記TN液晶の旋回方向に応じて定められることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 前記第1遮光膜は、前記データ線と前記画素電極との間に配置されており、前記第1遮光膜は固定電位とされていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記基板上に、前記スイッチング素子及び前記画素電極に電気的に接続された画素電位電極、該画素電位電極に対向するように配置された固定電位電極、並びに、前記画素電位電極及び前記固定電位電極間に配置された誘電体膜からなる蓄積容量を更に備えてなり、
前記第1遮光膜は、前記固定電位電極に固定電位を供給することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 前記第1遮光膜は、積層構造を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電気光学装置と、
光源と、
該光源から発せられた投射光を前記電気光学装置に導く光学系と、
前記電気光学装置から出射される投射光を投射する投射光学系と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
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