JP2021189260A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】屈折率が大きい複数の画素電極が配列されていることに起因する回折、および屈折率差の大きい界面での反射の双方を適正に抑制することができる電気光学装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】電気光学装置１の第１基板１０において、画素電極９ａは各々、ＩＴＯ含んでおり、各々のスペース幅Ｗが１００ｎｍ以上、かつ、３００ｎｍ以下である。第１基板１０には、画素電極９ａを覆う誘電体膜１７が形成されており、誘電体膜１７の画素電極９ａと反対側の平面に第１配向膜１６が積層されている。誘電体膜１７の屈折率ｎは、画素電極９ａの屈折率と第１配向膜１６の屈折率との間である。誘電体膜１７の画素電極９ａと重なる部分の膜厚をｄとし、誘電体膜１７の屈折率をｎとし、画素電極９ａへの入射光の波長λを５５０ｎｍとしたとき、膜厚ｄは、画素電極９ａのスペース幅Ｗの１／２以上、かつ、λ／２ｎ以下である。【選択図】図６

Description

本発明は、複数の画素電極を備えた電気光学装置、および電子機器に関するものである。

投射型表示装置のライトバルブ等として用いられる透過型の電気光学装置では、表示領域に複数の画素電極が所定のスペースを介して配置されている。画素電極の表面には配向膜が積層されており、画素電極間のスペースには配向膜が形成される。画素電極はＩＴＯ等からなり、配向膜は酸化シリコン等からなる。

特許文献１には、画素電極間のスペースを窒化シリコンによって埋めることにより、配向膜を形成する下地を連続した平面とする技術が提案されている。かかる態様によれば、配向膜を平面に形成することができるので、乱れのない配向規制力を有する配向膜を形成することができる。

特許文献２には、画素電極と配向膜との間に酸化アルミニウム等の絶縁膜を略一定の膜厚で設けた技術が提案されている。かかる態様によれば、画素電極と配向膜との間に存在する界面の屈折率差を酸化アルミニウムによって小さくすることができるので、界面での反射を抑制することができる。

特開２００９−１７５４９３号公報 特開２０１９−８０９９号公報

画素電極を覆う配向膜によって画素電極間のスペースが埋められた構造では、画素電極が存在する部分と、画素電極間のスペースに相当する部分との間の屈折率差が大きいため、位相差が大きく、回折が発生しやすい。かかる回折は、コントラストを低下させる原因となるため、好ましくない。また、特許文献１に記載の構成のように、画素電極間のスペースに相当する部分を窒化シリコンで埋めた構造では、回折は緩和されるが、画素電極が配向膜と屈折率差が大きい界面を構成するため、界面での反射率が大きい。特許文献２に記載の構成のように、画素電極と配向膜との間に酸化アルミニウム等の高屈折率の絶縁膜を薄い膜厚で設けた構成では、画素電極間のスペースに相当する部分を高屈折率の絶縁膜によって十分に埋めることができないため、回折の発生を十分に抑制することができない。それ故、従来技術では、屈折率が大きい複数の画素電極が配列されていることに起因する回折、および屈折率差の大きい界面での反射の双方を適正に抑制することができないという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置の一態様は、酸化インジウムスズを含み、各々のスペース幅が１００ｎｍ以上、かつ、３００ｎｍ以下の複数の画素電極と、前記複数の画素電極を覆うとともに隣り合う前記画素電極間のスペースを埋める誘電体膜と、を備え、前記誘電体膜の屈折率をｎとし、前記画素電極に入射する光の波長λを５５０ｎｍとしたとき、前記誘電体膜の前記画素電極と重なる部分の膜厚は、前記スペース幅の１／２以上、かつ、λ／２ｎ以下であることを特徴とする。

本発明に係る電気光学装置は、各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、電子機器には、前記電気光学装置に入射する照明光を出射する光源部と、前記電気光学装置から出射された変調光を投射する投射光学系と、が設けられる。

本発明を適用した電気光学装置に用いた液晶パネルの一態様を示す平面図。 本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の断面を模式的に示す説明図。 図２に示す断面の一部を拡大して示す説明図。 図１に示す液晶パネルにおいて隣り合う複数の画素の平面図。 図４に示す液晶パネルのＦ−Ｆ′断面図。 図３に示す画素電極近傍の説明図。 本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の具体例１を示す説明図。 本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の具体例２を示す説明図。 本発明の実施の形態２に係る電気光学装置の説明図。 本発明の実施の形態３に係る電気光学装置の説明図。 本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置の概略構成図。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、以下の説明において、第１基板１０に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは基板本体１９が位置する側とは反対側（第２基板２０が位置する側）を意味し、下層側とは基板本体１９が位置する側を意味する。

［実施の形態１］
１．電気光学装置の構成
図１は、本発明を適用した電気光学装置１に用いた液晶パネル１００の一態様を示す平面図であり、電気光学装置１を第２基板２０側からみた様子を示してある。図２は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１の断面を模式的に示す説明図である。図３は、図２に示す断面の一部を拡大して示す説明図である。

図１、図２および図３に示すように、電気光学装置１は、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされた液晶パネル１００を有しており、液晶パネル１００において、第１基板１０と第２基板２０とは対向している。シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板１０と第２基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域に電気光学層５０としての液晶層が配置されている。シール材１０７は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、電気光学装置１の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられている。

第１基板１０は、基板本体１９として、石英基板やガラス基板等の透光性基板を有している。基板本体１９の第２基板２０側の一方面１９ｓ側において、表示領域１０ａの外側には、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成され、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板１０５が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板１０５を介して各種電位や各種信号が入力される。基板本体１９の一方面１９ｓにおいて、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）膜等からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続するトランジスター（図２には図示せず）がマトリクス状に形成されている。第１基板１０では、画素電極９ａに対して電気光学層５０の側に第１配向膜１６が形成されている。従って、基板本体１９から第１配向膜１６までが第１基板１０に相当する。なお、第１基板１０の基板本体１９の第２基板２０とは反対側の他方面１９ｔには、防塵用の透光性基板が接着剤等によって接合されることがある。

図３に示すように、表示領域１０ａにおいて、第１基板１０には、基板本体１９と画素電極９ａとの間に格子状の遮光部材１８が設けられており、平面視において、遮光部材１８は、隣り合う画素電極９ａの間に沿って延在している。本形態において、遮光部材１８は、図４および図５を参照して後述する遮光膜８ａ、走査線３ａ、容量線５ａおよびデータ線６ａからなる。

図２および図３に示すように、第１基板１０にはレンズ部材が構成されている。本形態において、第１基板１０には、レンズ部材として、後述する第１レンズ部材５１、および第２レンズ部材５２が設けられている。

再び図１、図２および図３において、第２基板２０は、基板本体２９として、石英基板やガラス基板等の透光性基板を有している。基板本体２９において第１基板１０と対向する一方面２９ｓ側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の対向電極２１が形成されており、対向電極２１に対して電気光学層５０の側には第２配向膜２６が形成されている。対向電極２１は、基板本体２９の略全面に形成されており、第２配向膜２６によって覆われている。従って、基板本体２９から第２配向膜２６までが第２基板２０に相当する。なお、第２基板２０の基板本体２９の第１基板１０とは反対側の他方面２９ｔには、防塵用の透光性基板が接着剤等によって接合されることがある。

基板本体２９と対向電極２１との間には、樹脂、金属または金属化合物からなる遮光膜２７ａが形成され、遮光膜２７ａと対向電極２１との間には、酸化シリコン等からなる透光膜２２が形成されている。遮光膜２７ａは、表示領域１０ａの外側で表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状の見切りとして設けられている。遮光膜２７ａは、表示領域１０ａの外側に設けられた駆動回路等の回路を構成するトランジスターを遮光する。また、遮光膜２７ａは、電気光学装置１の製造工程や検査工程において位置決めを行うためのアライメントマークとして設けられる。本形態では、第２基板２０には、表示領域１０ａに遮光膜２７ａは設けられていない。

第１基板１０には、遮光膜２７ａと平面視で重なる領域に、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。第１基板１０には、シール材１０７より外側において第２基板２０の角部分と重なる領域に、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の対向電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、対向電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加される。

本形態の電気光学装置１において、画素電極９ａおよび対向電極２１がＩＴＯ膜等の透光性導電膜により形成されており、電気光学装置１は、透過型電気光学装置として構成されている。従って、第１基板１０および第２基板２０のうちの一方の基板から電気光学層５０に入射した光が他方の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本形態においては、矢印Ｌで示すように、第１基板１０の側から電気光学層５０に入射した光が第２基板２０を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。従って、第２基板２０は光の入射側に設けられ、第１基板１０は、第２基板２０に対して光の出射側で対向している。

２．電気光学層５０等の構成
第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯｘ（ｘ≦２）、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜である。従って、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体が第２基板２０および第１基板１０に対して斜めに形成された柱状構造体からなる。それ故、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、電気光学層５０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子５０ａを第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子５０ａにプレチルトを付している。

ここで、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧を印加しない状態で、第１基板１０および第２基板２０に対して垂直な方向と液晶分子５０ａの長軸方向（配向方向）とがなす角度がプレチルト角である。本実施の形態において、プレチルト角は、例えば５°である。

このようにして、電気光学装置１は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの電気光学装置として構成されている。かかる電気光学装置１では、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧が印加されると、液晶分子５０ａは、プレチルトの方向において、第１基板１０および第２基板２０に対する傾き角が小さくなる方向に変位する。かかる変位の方向がいわゆる明視方向である。本形態においては、図１に示すように、フレキシブル配線基板が接続されている側を時計の６時の方向としたとき、液晶分子５０ａの配向方向Ｐ（明視方向）は、平面視において、時計の４時３０分の方向から１０時３０分に向かう方向である。

３．画素の具体的構成例
図４は、図１に示す液晶パネル１００において隣り合う複数の画素の平面図である。図５は、図４に示す液晶パネル１００のＦ−Ｆ′断面図である。なお、図４では、各膜を以下の線で表してある。また、図４では、互いの端部が平面視で重なり合う膜については、膜の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。また、図５では、コンタクトホールの位置をずらして示してある。
遮光膜８ａ＝細くて長い破線
半導体膜３１ａ＝細くて短い点線
走査線３ａ＝太い実線
ドレイン電極４ａ＝細い実線
データ線６ａおよび中継電極６ｂ＝細い一点鎖線
容量線５ａ＝太い一点鎖線
中継電極７ｂ＝細い二点鎖線
画素電極９ａ＝太い破線

図４に示すように、第１基板１０において第２基板２０と対向する面には、複数の画素の各々に画素電極９ａが形成されており、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた画素間領域に沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。画素間領域は縦横に延在しており、走査線３ａは画素間領域のうち、第１方向Ｘに延在する第１画素間領域に沿って直線的に延在し、データ線６ａは、第２方向Ｙに延在する第２画素間領域に沿って直線的に延在している。データ線６ａと走査線３ａとの交差領域１５に対応してトランジスター３０が形成されており、本形態において、トランジスター３０は、データ線６ａと走査線３ａとの交差領域１５およびその付近を利用して形成されている。第１基板１０には容量線５ａが形成されており、かかる容量線５ａには共通電位が印加されている。容量線５ａは、走査線３ａおよびデータ線６ａに重なるように延在して格子状に形成されている。トランジスター３０の下層側には遮光膜８ａが形成されており、かかる遮光膜８ａは、走査線３ａおよびデータ線６ａと重なるように格子状に延在している。

従って、遮光膜８ａ、走査線３ａ、容量線５ａおよびデータ線６ａによって格子状の遮光部材１８が構成され、遮光部材１８に囲まれた領域が、光が透過する透過領域１８０である。遮光部材１８では、その一部としての走査線３ａ、容量線５ａおよびデータ線６ａがトランジスター３０に第２基板２０の側から重なる。従って、第２基板２０の側から第１基板１０に入射した光のうち、トランジスター３０に入射しようとする光を、走査線３ａ，容量線５ａ、およびデータ線６ａによって遮ることができる。従って、トランジスター３０で光電流に起因する誤動作が発生することを防止することができる。また、第１基板１０から出射された光が再び、第１基板１０に戻り光として入射しても、かかる戻りがトランジスター３０に入射しようとすることを遮光膜８ａによって抑制することができる。従って、トランジスター３０で光電流に起因する誤動作が発生することを防止することができる。

図５に示すように、表示領域１０ａには、第１基板１０の基板本体１９の一方面１９ｓ側に、後述する第１レンズ部材５１のレンズ面５１０が形成されており、レンズ面５１０に対して画素電極９ａの側に、酸窒化シリコン等からなる透光性の絶縁膜４１が形成されている。

絶縁膜４１の上層には、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる遮光膜８ａが形成されている。遮光膜８ａは、基板本体１９とトランジスター３０との間において、走査線３ａおよびデータ線６ａに沿うように延在しており、画素電極９ａと平面視で重なる領域に開口部が形成されている。遮光膜８ａは、アルミニウム、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、タングステン、窒化チタン等の遮光膜を含んでいる。遮光膜８ａを走査線として構成する場合もあり、この場合、後述するゲート電極３ｂと遮光膜８ａを導通させた構成とする。

遮光膜８ａの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性の絶縁膜４２が形成され、絶縁膜４２の上層側に、半導体膜３１ａを備えたトランジスター３０が形成されている。トランジスター３０は、例えば、データ線６ａの延在方向に長辺方向を向けた半導体膜３１ａと、半導体膜３１ａの長さ方向と直交する方向に延在して半導体膜３１ａの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極３ｂとを備えている。本形態において、ゲート電極３ｂは走査線３ａの一部からなる。トランジスター３０は、半導体膜３１ａとゲート電極３ｂとの間に透光性のゲート絶縁膜３２を有している。半導体膜３１ａは、ゲート電極３ｂに対してゲート絶縁膜３２を介して対向するチャネル領域３１ｇを備えているとともに、チャネル領域３１ｇの両側にソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃを備えている。本形態において、トランジスター３０は、ＬＤＤ構造を有している。従って、ソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃは各々、チャネル領域３１ｇの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域３１ｇとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。

半導体膜３１ａは、ポリシリコン膜等によって構成されている。ゲート絶縁膜３２は、半導体膜３１ａを熱酸化した酸化シリコンからなる第１ゲート絶縁膜３２ａと、減圧ＣＶＤ法等により形成された酸化シリコンからなる第２ゲート絶縁膜３２ｂとの２層構造からなる。ゲート電極３ｂおよび走査線３ａは、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜を含む。本形態において、走査線３ａは、アルミニウム、タングステンシリサイド、タングステン、窒化チタン等を含む遮光膜からなる。

ゲート電極３ｂの上層側には酸化シリコン等からなる透光性の絶縁膜４３が形成され、絶縁膜４３の上層にはドレイン電極４ａが形成されている。ドレイン電極４ａは、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜を含む。ドレイン電極４ａは、半導体膜３１ａのドレイン領域３１ｃと一部が重なるように形成されており、絶縁膜４３およびゲート絶縁膜３２を貫通するコンタクトホール４３ａを介してドレイン領域３１ｃに導通している。

ドレイン電極４ａの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性の容量絶縁膜４８が形成されており、容量絶縁膜４８の上層側には容量線５ａが形成されている。容量絶縁膜４８としては、酸化シリコンや窒化シリコン等のシリコン化合物を用いることができる。容量線５ａは、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる。本形態において、容量線５ａは、アルミニウム、タングステンシリサイド、タングステン、窒化チタン等の遮光膜を含む。容量線５ａは、容量絶縁膜４８を介してドレイン電極４ａと重なっており、保持容量５ｃを構成している。

容量線５ａの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性の絶縁膜４４が形成されており、かかる絶縁膜４４の上層側には、データ線６ａと中継電極６ｂとが同一の導電膜により形成されている。データ線６ａおよび中継電極６ｂは、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜を含む。本形態において、データ線６ａおよび中継電極６ｂは、アルミニウム、タングステンシリサイド、タングステン、窒化チタン等の遮光膜を含む。データ線６ａは、絶縁膜４４、４３およびゲート絶縁膜３２を貫通するコンタクトホール４４ａを介してソース領域３１ｂに導通している。中継電極６ｂは、絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４４ｂを介してドレイン電極４ａに導通している。

データ線６ａおよび中継電極６ｂの上層側には酸化シリコン等からなる透光性の絶縁膜４５が形成されており、かかる絶縁膜４５の上層側に中継電極７ｂが形成されている。中継電極７ｂは、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜を含む。中継電極７ｂは、絶縁膜４５を貫通するコンタクトホール４５ａを介して中継電極６ｂに導通している。

中継電極７ｂの上層側には、酸化シリコンや酸窒化シリコンからなる透光性の絶縁膜４６、４７が順に形成されており、絶縁膜４７の表面は平坦化されている。絶縁膜４７の上層側にはＩＴＯからなる画素電極９ａが形成されている。絶縁膜４７には、中継電極７ｂまで到達したコンタクトホール４７ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール４７ａを介して中継電極７ｂに電気的に接続している。その結果、画素電極９ａは、中継電極７ｂ、中継電極６ｂおよびドレイン電極４ａを介してトランジスター３０のドレイン領域３１ｃに電気的に接続している。画素電極９ａの表面側には、後述する誘電体膜１７および第１配向膜１６が形成されている。なお、コンタクトホール４７ａの内部では、画素電極９ａがコンタクトホール４７ａの底部で中継電極７ｂと電気的に接続しているが、コンタクトホール４７ａの内部をタングステン等の金属膜をプラグとして充填し、画素電極９ａがコンタクトホール４７ａの内部のプラグを介して中継電極７ｂと電気的に接続している構成を採用してもよい。

４．第１基板１０のレンズ部材の構成
図３に示すように、第１基板１０では、基板本体１９と画素電極９ａとの間に、画素電極９ａに平面視で重なるレンズ部材が設けられている。本形態では、基板本体１９と遮光部材１８との間に第１レンズ部材５１が設けられ、遮光部材１８と画素電極９ａとの間に第２レンズ部材５２が設けられている。第１レンズ部材５１、および第２レンズ部材５２は各々、画素電極９ａに平面視で重なる。

より具体的には、図３および図５に示すように、基板本体２９の一方面２９ｓには、複数の画素電極９ａの各々と平面視で重なる凹曲面からなるレンズ面５１０が複数形成されている。また、基板本体２９の一方面２９ｓには透光性の絶縁膜４１が積層され、絶縁膜４１は、基板本体２９と反対側の面が平坦面になっている。基板本体２９と絶縁膜４１とは屈折率が相違しており、レンズ面５１０によって、第１レンズ部材５１のレンズ面が構成されている。本形態において、絶縁膜４１の屈折率は、基板本体２９の屈折率より大である。例えば、基板本体２９は石英基板（酸化シリコン、ＳｉＯ２）からなり、屈折率が１．４８であるのに対して、絶縁膜４１は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）からなり、屈折率が１．５８〜１．６８である。それ故、第１レンズ部材５１は、光を収束させる正のパワーを有している。

絶縁膜４６の基板本体１９と反対側の面には、複数の画素電極９ａの各々と平面視で重なる凸曲面からなるレンズ面５２０が複数形成されている。また、絶縁膜４６の基板本体２９とは反対側の面には絶縁膜４７が積層されており、絶縁膜４７の基板本体１９と反対側の面は平坦面になっている。絶縁膜４６と絶縁膜４６とは屈折率が相違しており、レンズ面５２０によって、第２レンズ部材５２のレンズ面が構成されている。本形態において、絶縁膜４６の屈折率は、絶縁膜４７の屈折率より大である。例えば、絶縁膜４７は、酸化シリコンであるのに対して、絶縁膜４６は、酸窒化シリコンである。それ故、第２レンズ部材５２は、光を収束させる正のパワーを有している。

このように、本形態の電気光学装置１の第１基板１０において、格子状の遮光部材１８と画素電極９ａとの間には第２レンズ部材５２が設けられている。このため、第２基板２０の側から第１基板１０に入射した光のうち、遮光部材１８に向かおうとする光を遮光部材１８で囲まれた透光領域１８０に導くことができる。このため、電気光学装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。

また、格子状の遮光部材１８と基板本体１９との間には第１レンズ部材５１が設けられている。このため、電気光学装置１から出射される光線の傾きを第１レンズ部材５１によって適正化することができる、従って、電気光学装置１を後述する投射型表示装置のライトバルブとして用いた際、投射光学系によるケラレを抑制することができる。このため、明るくて品位の高い画像を表示することができる。

また、第２基板２０には正のパワーを有するレンズ部材が設けられていない。このため、レンズ部材から出射された収束光が電気光学層５０に入射しない。従って、電気光学層５０では、第２基板２０に設けられたレンズ部材から出射された収束光の照射を原因とする劣化が発生しない。

５．画素電極９ａ近傍の構成
図６は、図３に示す画素電極９ａ近傍の説明図である。図６において、複数の画素電極９ａのうち、隣り合う画素電極９ａ間のスペース９ｓの幅Ｗについては、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙのいずれの方向においても、短絡を防止する等の観点から１００ｎｍ以上とし、画像の高精細化という観点から３００ｎｍ以下としてある。また、画素電極９ａの全体がＩＴＯからなる。

第１基板１０には、複数の画素電極９ａを覆うとともに隣り合う画素電極９ａ間のスペース９ｓを埋める誘電体膜１７が形成されており、誘電体膜１７の画素電極９ａと反対側の面に第１配向膜１６が積層されている。誘電体膜１７の画素電極９ａと反対側の面は、連続した平面になっている。このため、第１配向膜１６は、誘電体膜１７の画素電極９ａと反対側の平面に積層されている。かかる構造は、誘電体膜１７を成膜した後、化学機械研磨等によって誘電体膜１７の表面を平坦化することによって実現することができる。また、誘電体膜１７の成膜は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積法）のように、膜厚を制御しやすい成膜法や、ＨＤＰ−ＣＶＤ（高密度プラズマＣＶＤ法）のように、凹部への埋め込みに適正した成膜法によって行われることが好ましい。

誘電体膜１７の屈折率ｎは、画素電極９ａの屈折率と第１配向膜１６の屈折率との間である。より具体的には、入射光が５５０ｎｍである場合、画素電極９ａが含むＩＴＯの屈折率は約１．８５であり、第１配向膜１６が含む酸化シリコンの屈折率は約１．４６であることから、誘電体膜１７の屈折率ｎは１．４６から１．８５までの間にある。例えば、誘電体膜１７は、屈折率が１．５８〜１．６８の酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ），屈折率が約１．６５の窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、および屈折率が約１．８０の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）のうちの少なくとも１つを含んでいる。ここで、誘電体膜１７の屈折率ｎは、第１配向膜１６の屈折率より画素電極９ａの屈折率に近い方が好ましい。例えば、誘電体膜１７の屈折率は１．７０以上、かつ、１．８５未満であることが好ましい。

また、誘電体膜１７の画素電極９ａと重なる部分の膜厚をｄとし、誘電体膜１７の屈折率をｎとし、画素電極９ａへの入射光の波長λを５５０ｎｍとしたとき、膜厚ｄは、画素電極９ａのスペース９ｓの幅Ｗの１／２以上、かつ、λ／２ｎ以下である。

例えば、表１には、画素電極９ａ間のスペース９ｓの幅Ｗを５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍに変化させた場合におけるＷ／２、λ／２ｎに相当する値を示してある。表１から分かるように、スペース幅Ｗを５０ｎｍとし、屈折率ｎを１．９とした場合、誘電体膜１７の膜厚ｄを２５ｎｍ以上、かつ、１４４．７ｎｍ以下とする。スペース幅Ｗを１００ｎｍとし、屈折率ｎを１．８とした場合、誘電体膜１７の膜厚ｄを５０ｎｍ以上、かつ、１５２．８ｎｍ以下とする。スペース幅Ｗを２００ｎｍとし、屈折率ｎを１．７とした場合、誘電体膜１７の膜厚ｄを１００ｎｍ以上、かつ、１６１．８ｎｍ以下とする。スペース幅Ｗを３００ｎｍとし、屈折率ｎを１．８とした場合、誘電体膜１７の膜厚ｄを１５０ｎｍ以上、かつ、１７１．９ｎｍ以下とする。

このように、本形態の電気光学装置１では、画素電極９ａ間のスペース９ｓが、画素電極９ａを覆う誘電体膜１７によって埋められている。このため、第１基板１０に対して垂直に入射する光に着目した場合、画素電極９ａ間のスペース９ｓを通る光路長と画素電極９ａを通る光路長との差は、画素電極９ａを覆う第１配向膜１６が画素電極９ａ間のスペース９ｓを埋めた構造と比較して小さい。

また、誘電体膜１７の画素電極９ａを覆う部分の膜厚ｄは、画素電極９ａのスペース幅Ｗの１／２以上であり、画素電極９ａ間のスペース９ｓを通る光路長と画素電極９ａを通る光路長との差を圧縮するのに十分な膜厚である。従って、画素電極９ａが設けられた層を光が通過する際、回折が発生しにくいので、回折を原因とするコントラストの低下を抑制することができる。

また、画素電極９ａと第１配向膜１６との間に誘電体膜１７が介在するため、画素電極９ａは、第１配向膜１６と屈折率差が大きい界面を構成しない。また、画素電極９ａへの入射光の波長λを５５０ｎｍとしたとき、誘電体膜１７の画素電極９ａを覆う部分の膜厚ｄは、λ／２ｎ以下である。従って、画素電極９ａを通る光では反射が小さい。誘電体膜１７の画素電極９ａを覆う部分の膜厚ｄは、λ／２ｎ以下であるため、誘電体膜１７での光の吸収や、電気光学層５０に印加される電圧の低下を抑制することができる。

それ故、屈折率が大きい複数の画素電極９ａが配列されていることに起因する回折、および屈折率差の大きい界面での反射の双方を適正に抑制することができる。

６．光学補償部材７０の構成
本形態の電気光学装置１には光学補償部材７０が設けられている。従って、コントラストや視野角特性等を向上することができる。本形態において、光学補償部材７０は、第１レンズ部材５１および第２レンズ部材５２より光の入射側に設けられている。より具体的には、光学補償部材７０は、第２基板２０より光の入射側に設けられている。従って、表示領域１０ａでは、電気光学層５０と光学補償部材７０との間に、回折作用を有する格子状の遮光部材１８やレンズ部材が存在しない。それ故、光学補償部材７０に入射する光線と電気光学層５０を通る光線との間に、遮光部材１８やレンズでの回折に起因する角度のずれが発生しにくいので、光学補償の効果が大きい。

ここで、光学補償部材７０は、少なくとも、負の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部材、正の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部材、および第２基板２０の基板本体２９の一方の面に対して一軸性または二軸性の屈折率楕円体が傾斜した光学補償部材のいずれかを含む。例えば、光学補償部材７０は、Ａプレート、Ｃプレート、およびＯプレートのいずれかを含む。光学補償部材７０は、屈折率楕円体（屈折率の３次元分布）に関して、以下のように定義される。

第１基板１０または第２基板２０の基板面内の座標軸をｘｙ軸とし、法線方向をｚ軸とする。ｘ軸方向の主屈折率をＮｘとし、ｙ軸方向の主屈折率をＮｙとし、ｚ軸方向の主屈折率をＮｚとする。
Ａプレート（正のＡプレート）は、以下の条件式
Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚ
を満たす。

Ｃプレート（負のＣプレート）は、以下の条件式
Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚ
を満たす。かかるＣプレートは、光軸が第１基板１０および第２基板２０に対する法線を向いており、基板面内において光学的に等方性であるが、基板面に対し垂直な面内においては光学異方性を有する。従って、電気光学層５０に斜め方向から入射する光の位相差を光学補償部材７０により補償することができるので、コントラストや視野角特性を向上することができる。

Ｃプレートを無機膜で構成する場合、Ｃプレートは、例えば、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した無機膜からなる。高屈折率層は、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、チタン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化シリコン等からなる。例えば、高屈折率層は、屈折率が２．３のニオブ酸化膜で形成され、低屈折率層は、屈折率が１．５の酸化シリコンで形成される。

Ｏプレートは、屈折率楕円体自体が基板に対して傾いているものであり、例えば、Ｎｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚに対してＹ軸を回転軸として、基板法線からある角度で傾いている。従って、Ｏプレートは、光軸が第１基板１０および第２基板２０に対する法線方向からずれて斜め方向を向いており、基板面内、および基板面に対し垂直な面内において光学異方性を有する。Ｏプレートは、２つ配置される場合があり、その場合、２つのＯプレートは、基板法線方向からみたとき、異なる方位に光学軸を向けており、２つのＯプレートの光学軸に挟まれた角度範囲内に液晶分子５０ａの配向方向Ｐが位置する。Ｏプレートを無機膜で構成する場合は、Ｏプレートは、例えば、タンタル酸化膜等の無機膜を斜方蒸着することにより形成される。

光学補償部材７０の屈折率特性や厚さ等は、全体的な位相差が好適に補償されるように設定される。

［実施の形態１の具体例１］
図７は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１の具体例１を示す説明図である。なお、本形態、および以下に説明する実施の形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図７に示すように、本形態では、電気光学装置１を後述する投射型表示装置のライトバルブ等として使用する場合、第２基板２０の基板本体２９の第１基板１０とは反対側の他方面２９ｔには、防塵用の第１透光性基板６１が接着剤等によって接合される。また、第１基板１０の基板本体１９の第２基板２０とは反対側の他方面１９ｔには、防塵用の第２透光性基板６２が接着剤等によって接合されている。従って、第１基板１０および第２基板２０に直接、塵等の異物が付着することがないので、異物が画像に映り込むことを抑制することができる。

かかる構成の電気光学装置１において、光学補償部材７０は、第２基板２０に接合された第１透光性基板６１の第２基板２０とは反対側の面に設けられている。従って、表示領域１０ａにおいて、電気光学層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部材１８やレンズ部材が存在しない。それ故、光学補償の効果が大きい。

ここで、光学補償部材７０は、例えば、第１透光性基板６１に成膜された無機膜７１からなる。光学補償部材７０として、サファイアやアルミナ等の基板のように、負の一軸性の屈折率楕円体が傾いた部材を用いてもよい。この場合、光学補償部材７０を第１透光性基板６１に接着した態様、および光学補償部材７０を第１透光性基板６１に接着せずに対向させた態様であってもよい。また、光学補償部材７０は、第１透光性基板６１に対して第２基板２０とは反対側に、第２基板２０に対して斜めに配置されたＣプレートであってもよい。

［実施の形態１の具体例２］
図８は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１の具体例２を示す説明図である。図８に示すように、本形態の電気光学装置１には、実施の形態１、２と同様、光学補償部材７０は、第２基板２０より光の出射側に設けられている。本形態において、光学補償部材７０は、第２基板２０と第１透光性基板６１との間に設けられている。光学補償部材７０は、例えば、第１透光性基板６１の第２基板２０側の面に形成された無機膜７１であり、第１透光性基板６１は、無機膜７１と第２基板２０とが接着されている。また、光学補償部材７０は、第２基板２０の第１透光性基板６１側の面に形成された無機膜７１であってもよく、この場合、第１透光性基板６１と無機膜７１とが接着される。いずれの場合でも、表示領域１０ａにおいて、電気光学層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部材１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が大きい。

［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る電気光学装置１の説明図である。図９に示すように、本形態において、光学補償部材７０は、対向電極２１と、第２基板２０の基板本体２９との間に設けられた無機膜７１である。より具体的には、光学補償部材７０は、第２基板２０の基板本体２９と透光膜２２との間に設けられている。従って、表示領域１０ａにおいて、電気光学層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部材１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が大きい。なお、光学補償部材７０は、透光膜２２と対向電極２１との間に設けてもよい。また、透光膜２２によって、光学補償部材７０を構成してもよい。

［実施の形態３］
図１０は、本発明の実施の形態３に係る電気光学装置１の説明図である。図１０に示すように、本形態において、光学補償部材７０は、第２レンズ部材５２と画素電極９ａとの間に設けられた無機膜７１である。従って、表示領域１０ａにおいて、電気光学層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部材１８やレンズが存在しない。また、本形態では、画素電極９ａが設けた層を光が通過する際の回折が抑制されている。それ故、第２レンズ部材５２と画素電極９ａとの間に光学補償部材７０を設けた場合でも、光学補償の効果が大きい。

［実施の形態４］
光学補償部材７０を構成するにあたって、例えば、基板本体２９の一方面２９ｓ等の下地には、複数の画素電極９ａの各々に対応するように傾斜面が形成されており、傾斜面には、光学補償部材７０を構成する無機膜７１が略一定の厚さで形成されている構成であってもよい。かかる構成の場合、光学補償部材７０は、図１に示す配向方向Ｐに傾斜する傾斜面に沿って設けられる。また、光学補償部材７０を覆うように透光膜２２が形成され、透光膜２２の光学補償部材７０とは反対側の面は平面とされる。

光学補償部材７０を構成する無機膜７１は、酸化シリコン等の低屈折率層と、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、チタン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化シリコン等の高屈折率層とを交互に積層した多層膜からなる。

かかる構造は、下地（基板本体２９）にグレイスケールマスク等によりエッチングマスクを形成した後、エッチングを行い、傾斜面を形成する。その際、さらに、エッチング等を利用して、傾斜面の形状を整えることもある。次に、光学補償部材７０をＣＶＤ法やＰＶＤ法によって形成した後、透光膜２２を形成する。次に、透光膜２２の表面を平坦化する。

なお、本形態では、傾斜面が形成される下地が基板本体２９であったが、酸化シリコン等の透光膜であってもよい。また、本形態では、傾斜面を備えた光学補償部材７０を第２基板２０に形成したが、実施の形態３に示すように、第１基板１０に対して、傾斜面を備えた光学補償部材７０を設けてもよい。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、第２基板２０の側から光が入射する場合を説明したが、第１基板１０の側から光が入射する場合に本発明を適用してもよい。上記実施の形態では、第２レンズ部材５２に対して光の出射側の１箇所に光学補償部材７０を設けたが、例えば、１つの電気光学装置１に、図９に示す光学補償部材７０と、図１０に示す光学補償部材７０とを設ける等、１つの電気光学装置１の複数個所に光学補償部材７０を設けてもよい。上記実施の形態では、防塵用の第１透光性基板６１および第２透光性基板６２が設けられている場合を例示したが、第１透光性基板６１および第２透光性基板６２の一方あるいは双方が設けられていない電気光学装置１に本発明を適用してもよい。上記実施の形態では、ＶＡモードの電気光学装置に本発明を適用したが、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＯＣＢモードの電気光学装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
図１１は、本発明を適用した電気光学装置１を用いた投射型表示装置の概略構成図である。なお、以下の説明では、互いに異なる波長域の光が供給される複数のライトバルブ（赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ））が用いられているが、いずれのライトバルブにも、本発明を適用した電気光学装置１が用いられる。その際、電気光学装置１に対し、第１偏光板１４１および第２偏光板１４２がクロスニコルに配置される。

図１１に示す投射型表示装置２１０は、前方に設けられたスクリーン２１１に映像を投射する前方投影型のプロジェクターである。投射型表示装置２１０は、光源部２１２と、ダイクロイックミラー２１３、２１４と、３つのライトバルブ（赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ））と、投射光学系２１８と、クロスダイクロイックプリズム２１９（色合成光学系）と、リレー系２３０とを備えている。

光源部２１２は、例えば、赤色光、緑色光および青色光を含む光源光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー２１３は、光源部２１２からの赤色光ＬＲを透過させるとともに緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー２１４は、ダイクロイックミラー２１３で反射された緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのうち青色光ＬＢを透過させるとともに緑色光ＬＧを反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー２１３、２１４は、光源部２１２から出射された光を赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する色分離光学系を構成する。ダイクロイックミラー２１３と光源部２１２との間には、インテグレーター２２１および偏光変換素子２２２が光源部２１２から順に配置されている。インテグレーター２２１は、光源部２１２から照射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子２２２は、光源部２１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する直線偏光に変換する。

赤色用ライトバルブ１（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２１３を透過して反射ミラー２２３で反射した赤色光ＬＲ（照明光）を画像信号に応じて変調し、変調した赤色光ＬＲ（変調光）をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。
緑色用ライトバルブ１（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射した後にダイクロイックミラー２１４で反射した緑色光ＬＧ（照明光）を、画像信号に応じて緑色光ＬＧを変調し、変調した緑色光ＬＧ（変調光）をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。

青色用ライトバルブ１（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射し、ダイクロイックミラー２１４を透過した後でリレー系２３０を経た青色光ＬＢ（照明光）を画像信号に応じて変調し、変調した青色光ＬＢ（変調光）をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。

リレー系２３０は、リレーマイクロレンズ２２４ａ、２２４ｂと反射ミラー２２５ａ、２２５ｂとを備えている。リレーマイクロレンズ２２４ａ、２２４ｂは、青色光ＬＢの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。リレーマイクロレンズ２２４ａは、ダイクロイックミラー２１４と反射ミラー２２５ａとの間に配置されている。

リレーマイクロレンズ２２４ｂは、反射ミラー２２５ａ、２２５ｂの間に配置されている。反射ミラー２２５ａは、ダイクロイックミラー２１４を透過してリレーマイクロレンズ２２４ａから出射した青色光ＬＢをリレーマイクロレンズ２２４ｂに向けて反射するように配置されている。反射ミラー２２５ｂは、リレーマイクロレンズ２２４ｂから出射した青色光ＬＢを青色用ライトバルブ１（Ｂ）に向けて反射するように配置されている。

クロスダイクロイックプリズム２１９は、２つのダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜２１９ａは青色光ＬＢを反射して緑色光ＬＧを透過する。ダイクロイック膜２１９ｂは赤色光ＬＲを反射して緑色光ＬＧを透過する。

従って、クロスダイクロイックプリズム２１９は、赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ）の各々で変調された赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを合成し、投射光学系２１８に向けて出射するように構成されている。投射光学系２１８は、投影マイクロレンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム２１９で合成された光をスクリーン２１１に投射するように構成されている。

［他の電子機器］
本発明を適用した電気光学装置１は、投射型表示装置において、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源、レーザー光源等を用い、かかる光源から出射された色光を各々、別の電気光学装置に供給するように構成してもよい。

また、電気光学装置１は、投射画像を観察する側から投射する前方投射型プロジェクターに限らず、投射画像を観察する側とは反対の側から投射する後方投射型プロジェクターに用いてもよい。

また、電気光学装置１を適用可能な電子機器は、投射型表示装置２１０に限定されない。電気光学装置１は、例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として用いてもよい。

１…電気光学装置、３ａ…走査線、３ｂ…ゲート電極、５ａ…容量線、６ａ…データ線、８ａ，２７ａ…遮光膜、９ａ…画素電極、９ｓ…スペース、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１６…第１配向膜、１７…誘電体膜、１８…遮光部材、１９，２９…基板本体、２０…第２基板、２１…対向電極、２２…透光膜、２６…第２配向膜、３０…トランジスター、３１ａ…半導体膜、５０…電気光学層、５１…第１レンズ部材、５２…第２レンズ部材、６１…第１透光性基板、６２…第２透光性基板、７０…光学補償部材、７１…無機膜、１００…液晶パネル、２１０…投射型表示装置、２１２…光源部、２１８…投射光学系

Claims (9)

1. 酸化インジウムスズを含み、各々のスペース幅が１００ｎｍ以上、かつ、３００ｎｍ以下の複数の画素電極と、
   前記複数の画素電極を覆うとともに隣り合う前記画素電極間のスペースを埋める誘電体膜と、
   を備え、
   前記誘電体膜の屈折率をｎとし、前記画素電極に入射する光の波長λを５５０ｎｍとしたとき、前記誘電体膜の前記画素電極と重なる部分の膜厚は、前記スペース幅の１／２以上、かつ、λ／２ｎ以下であることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置において、
   前記誘電体膜の前記画素電極と反対側の面が連続した平面になっていることを特徴とする電気光学装置。
3. 請求項１または２に記載の電気光学装置において、
   前記誘電体膜の前記画素電極と反対側の面に配向膜が積層されており、
   前記誘電体膜は、前記配向膜の屈折率と前記画素電極の屈折率との間の屈折率を有することを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項３に記載の電気光学装置において、
   前記配向膜は、酸化シリコンを含み、
   前記誘電体膜は、酸窒化シリコン、窒化シリコン、および酸化アルミニウムのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項３または４に記載の電気光学装置において、
   前記誘電体膜の屈折率ｎは、前記配向膜の屈折率より前記画素電極の屈折率に近いことを特徴とする電気光学装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の電気光学装置において、
   基板本体と前記画素電極との間にレンズ部材を備えることを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項６に記載の電気光学装置において、
   前記基板本体と前記画素電極との間に格子状の遮光部材を備えることを特徴とする電気光学装置。
8. 請求項６または７に記載の電気光学装置において、
   前記レンズ部材よりも光入射側に配置された光学補償部材を備えることを特徴とする電気光学装置。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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