JP4736208B2 - 電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器 - Google Patents
電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器に関し、特に、スイッチング素子の光リーク電流を防止することができる電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型液晶装置には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応して液晶パネルを３枚使用する３板式のものと、１枚の液晶パネルと色生成手段とから構成される単板式のものがある。この投射型液晶装置の構成要素である液晶パネルは、例えば、アクティブマトリクス型液晶ライトバルブとその前後に配置される偏光板とから構成されている。この種の液晶ライトバルブは、ガラス基板、石英基板等の透明な２枚の基板間に液晶が封入されたものであり、一方の基板をなす薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと略記する）アレイ基板と、これに対向配置された他方の基板をなす対向基板とを備えている。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、基板本体と、その液晶層側の表面上に形成された画素電極と、半導体層を有する画素スイッチング用ＴＦＴ（スイッチング素子）と、この画素スイッチング用ＴＦＴを駆動するためのデータ線や走査線などの信号線と、配向膜とを主体として構成されている。また、ＴＦＴアレイ基板の半導体層の下層には、絶縁膜を介して金属などで形成された遮光膜が配置されている。
他方、対向基板は、基板本体と、その液晶層側の表面上に形成された対向電極と、配向膜と、遮光膜とを主体として構成されている。
各基板はこのような構成であり、画素電極と対向電極とが対向するように配置されたＴＦＴアレイ基板と対向基板との間には、液晶層が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶ライトバルブにおいては、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光によって、光リーク電流が発生し、コントラスト比の低下などの不都合が生じることが、問題となっていた。
図１１は、従来の液晶ライトバルブにおける問題点を説明するための模式図であり、問題点を説明するために必要な部材のみを示した断面図である。
図１１において、符号３０は、ＴＦＴアレイ基板を構成する画素スイッチング用ＴＦＴを示している。画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、走査線３ａと、走査線３ａからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ａ’とソース領域１ｈおよびドレイン領域１ｇとを有する半導体層１ａと、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁する絶縁薄膜２とを備えている。
【０００５】
画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａの下方には、絶縁膜１２を介して形成された遮光膜１１が配置されている。この遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板の基体本体１０上に設けられ、平坦な表面を有するものとされている。そして、この遮光膜１１によって、ＴＦＴアレイ基板の側から入射する戻り光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
一方、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａの上方には、遮光膜３３が配置されている。この遮光膜３３は、対向基板の基体本体２０上に設けられ、平坦な表面を有するものとされている。そして、この遮光膜３３によって、対向基板の側から入射する入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
【０００６】
液晶ライトバルブに入射する光源からの入射光や戻り光は、光源からの照射方向と平行な光だけでなく、照射方向から１０°程度傾いた斜め光も含んでいる。例えば、入射光に含まれる斜め光Ｅが、図１１に示す従来の液晶ライトバルブに入射すると、図１１に示すように、斜め光Ｅは、ＴＦＴアレイ基板に設けられた遮光膜１１と対向基板に設けられた遮光膜３３との間に侵入する。そして、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入した斜め光Ｅは、遮光膜１１、３３や、遮光膜１１と遮光膜３３との間に設けられている金属膜などに反射して多重散乱光となり、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達してしまう。
また、図１１に示す従来の液晶ライトバルブ内に、戻り光に含まれる斜め光が入射した場合も同様に、斜め光は、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入して多重散乱光となり、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達してしまう。
このように、ただ単に遮光膜１１、３３を設けただけでは、充分な遮光がなされたとはいえず、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入する光（リーク光）を防ぐことは困難であった。そして、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達したリーク光は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の光リーク電流を発生させ、光リーク電流によって生じるコントラスト比の低下などの不都合が発生する原因となる。
【０００７】
とくに、近年は、液晶プロジェクタの高精細化、高輝度化、低価格化に伴う液晶ライトバルブの小型化に伴って、ライトバルブに入射させる入射光の強度が強くなってきている。このことにより、斜め光も強くなり、斜め光に起因する光リーク電流も増大するので、より一層コントラスト比の低下などの不都合が生じやすくなってきている。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置用基板および電気光学装置および投射型液晶装置を提供することを目的とする。
また、上記の高コントラスト表示ができる電気光学装置を備えた投射型液晶装置および電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電気光学装置は、互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板には、半導体層を有するスイッチング素子が備えられた電気光学装置であって、前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜とを備え、前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする。
本発明の電気光学装置用基板は、互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなる電気光学装置に用いられる電気光学装置用基板であって、半導体層を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜とを備え、前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする。
互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板には、半導体層を有するスイッチング素子が備えられた電気光学装置であって、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電気光学装置においては、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
すなわち、本発明の電気光学装置における遮光膜は、半導体層に向かって凸状の形状であるので、電気光学装置内に入射した斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に向かって光が反射される。このことにより、電気光学装置内に入射した斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
その結果、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置とすることができる。
【００１１】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜は、前記スイッチング素子の上方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、下方に向かって凸状の第１遮光膜と、前記スイッチング素子の下方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、上方に向かって凸状の第２遮光膜とからなることが望ましい。
【００１２】
このような電気光学装置とすることで、スイッチング素子の上方および下方の前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものとなるので、電気光学装置内に入射した斜め光がスイッチング素子に到達するのを、より一層確実に防止することができる。
【００１３】
また、上記の電気光学装置においては、前記第１遮光膜および前記第２遮光膜は、前記一方の基板に設けられていることが望ましい。
このような電気光学装置では、第１遮光膜および第２遮光膜が、一方の基板に設けられているので、第１遮光膜と第２遮光膜とをそれぞれ別々の基板に設けた場合と比較して、第１遮光膜と第２遮光膜との間隔が狭いものとなり、外側に向かってより一層効率よく反射させることが出来るため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層効果的に防止できる。
【００１４】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜の前記半導体層に対向する側の面が、湾曲していることが望ましい。
このような電気光学装置では、遮光膜の半導体層に対向する側の面が湾曲しているので、電気光学装置内に入射した斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって効率よく反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射する。このため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００１５】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜が、断面視台形状とされているものとしてもよい。
このような電気光学装置では、遮光膜が断面視台形状とされているので、電気光学装置内に入射して、遮光膜の斜面に当たった斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって効率よく反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射する。このため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
また、断面視台形状の遮光膜は、製造プロセス上形成が容易なものであるので、上記の電気光学装置とすることにより、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置が容易に得られる。
【００１６】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜は、下地層上に設けられ、前記下地層は、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状となるように形成されていることが望ましい。
このような電気光学装置とすることで、下地層上に遮光層を設けることにより、スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜を設けることができるものとなるので、一般的な遮光膜の形成方法と同様の方法などにより上記の遮光膜を得ることができ、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置を容易に得ることができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するために、本発明の電気光学装置用基板は、上記のいずれかの電気光学装置を構成する一対の基板のうち一方の基板からなる電気光学装置用基板であって、半導体層を有するスイッチング素子が備えられ、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このような電気光学装置用基板においては、スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、これを用いた電気光学装置内に光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が入射しても、斜め光がスイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
したがって、本発明の電気光学装置用基板は、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置を構成することができる。
【００１９】
また、上記の電気光学装置用基板においては、前記遮光膜は、前記スイッチング素子の上方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、下方に向かって凸状の第１遮光膜と、前記スイッチング素子の下方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、上方に向かって凸状の第２遮光膜とからなることを特徴とするものとすることが望ましい。
【００２０】
このような電気光学装置用基板とすることで、スイッチング素子の上方および下方の前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものとなるので、これを用いた電気光学装置とした場合に、電気光学装置内に入射した斜め光が、外側に向かってより一層効率よく反射させることができ、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
また、上記の電気光学装置用基板には、第１遮光膜および第２遮光膜が設けられているので、第１遮光膜と第２遮光膜との間隔が狭い電気光学装置を構成することができるものとなる。したがって、これを用いた電気光学装置とした場合に、電気光学装置内に入射した斜め光が、第１遮光膜と前記第２遮光膜との間に侵入しにくくいものとなり、また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射されるため、斜め光がスイッチング素子に到達することを一層効果的に防止することができる。
【００２１】
また、本発明の投射型表示装置は、上記の電気光学装置を備えた投射型表示装置であって、光源と、該光源から出射された光を変調する前記電気光学装置と、該電気光学装置により変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする。
このような投射型表示装置は、上記の電気光学装置を備えたものであるので、高コントラスト表示ができる投射型表示装置とすることができる。
【００２２】
また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
このような電子機器とすることにより、高コントラスト表示ができる電子機器とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態の液晶装置の構成］
本発明の第１の実施形態の液晶装置の構成について、図１から図３を参照して以下説明する。図１は、データ線、走査線、容量線、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。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、図１に示すデータ線を横断する方向に切断したときの概略を示した図１のＢ−Ｂ’断面図であり、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明するための模式図である。
なお、図１〜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。また、図２においては、液晶装置の断面構造を理解しやすくするために、遮光膜の断面形状を平坦なものとして示してある。また、図３においては、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明する際に必要な部材のみを示し、その他の各部材等は省略して示してある。
【００２４】
図１および図２に示すように、液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には、複数の透明な画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するスイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０とがマトリクス状に複数形成され、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿って画像信号を供給するデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。データ線６ａは、コンタクトホール５ａおよびコンタクトホール５ｂを介して、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のソース領域１ｄに電気的に接続されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８ａおよびコンタクトホール８ｂを介して、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。そして、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号を所定のタイミングで書き込むようにされている。また、ポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置され、所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
【００２５】
断面構造を見ると、図２に示すように、この液晶装置は、一対の透明基板を有しており、その一方の基板をなすＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される他方の基板をなす対向基板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ものである。
【００２６】
ＴＦＴアレイ基板１０には、例えばＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる画素電極９ａが設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０上の各画素電極９ａに隣接する位置には、画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。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、当該走査線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とを絶縁する絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００２７】
また、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には、溝１０ａが設けられ、溝１０ａの内側の半導体層１ａの下方に位置する領域には、図３に示すように、断面視台形状の下地層１０ｃが半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように設けられている。下地層１０ｃは、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮなどにより形成されている。また、下地層１０ｃの上には、図３に示すように、断面視台形状の遮光膜１１ａ（特許請求の範囲における「遮光膜」に相当する。）が、半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように配置されている。
【００２８】
この遮光膜１１ａは、例えば、ＴＦＴアレイ基板１０上の半導体層１ａの下方に位置する領域に、下地層１０ｃとなる下地膜を設け、これをパターニングしたのちエッチングすることにより、断面視台形状であり半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように下地層１０ｃを形成し、この下地層１０ｃ上に金属などをスパッタする方法などにより設けられたものである。遮光膜１１ａを設ける際に、下地膜のエッチングを等方性エッチングする方法により行うと、サイドエッチングが生じる分エッチング面にテーパーが付くので、下地層１０ｃが台形状に形成される。遮光膜１１ａは、ＴＦＴアレイ基板の側から入射する戻り光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
【００２９】
そして、この遮光膜１１ａ上を含むＴＦＴアレイ基板１０上には、図２および図３に示すように、絶縁膜１２を介して半導体層１ａが配置されている。絶縁膜１２上の半導体層１ａが配置される領域は、化学的機械的研磨法（Ｃhemical Ｍecanical Ｐolishing（ＣＭＰ））などにより平坦化して、遮光膜１１ａ分の高さを相殺しておくことが望ましい。
【００３０】
また、図２に示すように、半導体層１ａ上に設けられた絶縁薄膜２上、走査線３ａ上を含むＴＦＴアレイ基板１０上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５ａおよび高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８ａが各々形成された第１層間絶縁膜４が形成され、第１層間絶縁膜４上には、バリア層１４および誘電体層１５を介して、図３に示す遮光膜を兼ねる容量線３ｂ（特許請求の範囲における「遮光膜」に相当する。）が設けられている。
【００３１】
容量線３ｂは、図１および図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素の非表示領域に設けられ、隣接する画素間を遮光している。また、容量線３ｂは、図３に示すように、断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状とされているとともに、高い遮光性を有するものとするために、２層構造とされている。
【００３２】
この遮光膜を兼ねる容量線３ｂは、例えば、第１層間絶縁膜４をパターニングしてエッチングすることにより、第１層間絶縁膜４上の半導体層１ａの上方に位置する領域に、断面視台形状であり半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように凹部を形成し、第１層間絶縁膜４の凹部が設けられた部分を下地層として、バリア層１４および誘電体層１５を形成したのち金属などをスパッタする方法などにより設けられたものである。遮光膜を兼ねる容量線３ｂを設ける際に、第１層間絶縁膜４のエッチングを等方性エッチングする方法により行うと、サイドエッチングが生じる分エッチング面にテーパーが付くので、下地層が台形状に形成される。そして、容量線３ｂにより、対向基板２０の側からの入射光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入するのを防止している。
【００３３】
遮光膜を兼ねる容量線３ｂ上には、コンタクトホール５ｂおよびコンタクトホール８ｂが形成された第２層間絶縁膜７が形成され、第２層間絶縁膜７の上には、データ線６ａが形成されている。さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜７上には、コンタクトホール８ｂが形成された第３層間絶縁膜１７が形成され、第３層間絶縁膜１７上には、画素電極９ａが形成されている。
つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール５ｂと第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５ａとを介して、高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。また、画素電極９ａは、第３層間絶縁膜１７および第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８ｂと第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール８ａとを介して、高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。
【００３４】
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およ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採っても良いし、ゲート電極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およびドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであっても良い。
また、本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部からなるゲート電極をソース・ドレイン領域間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース・ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造あるいはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の画素スイッチング用ＴＦＴ３０、データ線６ａおよび走査線３ａの形成領域にあたる第３層間絶縁膜１７上および画素電極９ａ上には、配向膜１６が設けられている。
【００３６】
他方、対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９ａと同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜から形成されている。
また、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６と対向する位置にあたる対向基板２０の対向電極２１上には、配向膜２２が設けられている。
【００３７】
これらＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０は、画素電極９ａと対向電極２１とが対向するように配置され、これら基板１０、２０とシール材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。
【００３８】
このような液晶装置においては、遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとが設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するリーク光になるのを防止することができる。
すなわち、上記の液晶装置における遮光膜１１ａおよび容量線３ｂは、半導体層１ａに向かって凸状の形状であるので、液晶装置内に入射した斜め光を、遮光膜１１ａおよび容量線３ｂが設けられている領域の外側に向かって反射させることができる。
【００３９】
ここで、上記の液晶装置内に斜め光が入射した状況を図３を参照して説明する。例えば、入射光に含まれる斜め光Ｆが上記の液晶装置内に入射した場合には、図３に示すように、斜め光Ｆは、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａによって、外側に向かって反射する。また、戻り光に含まれる斜め光が上記の液晶装置内に入射した場合には、斜め光は、容量線３ｂによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｆ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａと容量線３ｂとの間で反射し、外側に光が反射される。
このことにより、入射光や戻り光に含まれる斜め光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのを防止することができる。
その結果、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な液晶装置とすることができる。
【００４０】
また、上記の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方および下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものであるので、例えば、遮光膜１１ａと容量線３ｂのいずれか一方のみを設けた場合と比較して、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
しかも、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方および下方に設けられた遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとからなる２枚の遮光膜は、いずれもＴＦＴアレイ基板１０上に設けられているので、例えば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられた遮光膜を対向基板２０上に設けた場合と比較して、２枚の遮光膜間の間隔が狭いものとなり、液晶装置内に入射した斜め光が、２枚の遮光膜間に侵入しにくく、また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上方および下方に設けられた遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとからなる２枚の遮光膜間で反射し、外側に光が反射されるため、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層効果的に防止できる。
【００４１】
また、遮光膜１１ａおよび容量線３ｂは、断面視台形状とされているので、液晶装置内に入射した斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層効果的に防止できる。
しかも、断面視台形状の遮光膜は、例えば、遮光膜の下方に設けられる絶縁膜を、パターニングしてエッチングすることにより断面視台形状の下地層とし、その上方に金属などをスパッタする方法などにより得られるものであり形成が容易であるので、上記の液晶装置とすることにより、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる優れた液晶装置が容易に得られる。
【００４２】
また、下地層１０ｃは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、下地層となる第１層間絶縁膜４は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように形成されているので、下地層１０ｃ上および第１層間絶縁膜４上に遮光層を設けることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方と下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、半導体層１ａに向かって凸状の形状である遮光膜１１ａおよび容量線３ｂを設けることができ、一般的な遮光膜の形成方法と同様の方法などにより遮光膜１１ａおよび容量線３ｂを得ることができる。
【００４３】
また、このような液晶装置においては、容量線３ｂが遮光膜を兼ねるものであるので、遮光膜を設ける工程を簡略化することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態の液晶装置においては、対向基板２０上に、コントラスト比の向上、色材の混色防止などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を有する遮光膜を設けてもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられている遮光膜を対向基板２０上に設ける構成としてもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられている遮光膜を、遮光膜を兼ねる容量線３ｂからなるものとしたが、容量線３ｂとバリア層１４とからなるものや、容量線３ｂとバリア層１４と誘電体層１５とからなるものとしてもよいし、容量線３ｂとは別の膜からなるものとしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態の液晶装置においては、遮光膜１１ａは、下地層１０ｃ上に形成する以外に、例えば、ＴＦＴアレイ基板１０の基体本体をエッチング加工するなどして凸部を形成して、その凸部上に形成してもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、遮光膜１１ａは、データ線６ａを横断する方向に切断したときに断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状となっているが、走査線３ａを横断する方向に切断したときにも断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状となっているものとしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態の液晶装置においては、本発明をＴＦＴ素子に代表される３端子型素子を用いるアクティブマトリクス型の液晶装置とその製造方法に適用した場合について説明したが、ＴＦＤ素子に代表される２端子型素子を用いるアクティブマトリクス型の液晶装置およびその製造方法にも適用できる。
【００４７】
［第２の実施形態の液晶装置の構成］
本実施形態の液晶装置が、上記の第１の実施形態の液晶装置と異なるところは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜を兼ねる容量線の形状のみである。
図４は、本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
図４に示す液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜である容量線３ｃの半導体層１ａに対向する側の面が、湾曲している。
【００４８】
このような液晶装置では、遮光膜を兼ねる容量線３ｃの半導体層１ａに対向する側の面が湾曲しているので、液晶装置内に入射した斜め光を、外側に向かってより一層効率よく反射させることができる。例えば、入射光に含まれる斜め光が液晶装置内に入射した場合には、斜め光は、第１の実施形態の液晶装置と同様に、遮光膜１１ａによって、外側に向かって反射する。また、図４に示すように、戻り光に含まれる斜め光Ｇが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｇは、遮光膜を兼ねる容量線３ｃによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｆ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａと容量線３ｃとの間で反射し、外側に光がでていく。このことにより、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００４９】
［第３の実施形態の液晶装置の構成］
本実施形態の液晶装置が、上記の第２の実施形態の液晶装置と異なるところは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜の形状のみである。
図５は、本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
図５に示す液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜１１ｂの半導体層１ａに対向する側の面が、湾曲している。
【００５０】
このような液晶装置では、遮光膜１１ｂの半導体層１ａに対向する側の面も湾曲しているので、液晶装置内に入射した斜め光を、外側に向かってより一層効率よく反射させることができる。例えば、図５に示すように、入射光に含まれる斜め光Ｈが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｈは、遮光膜１１ｂによって、外側に向かって反射する。また、戻り光に含まれる斜め光Ｇが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｇは、第２の実施形態の液晶装置と同様に遮光膜を兼ねる容量線３ｃによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｈ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ｂと容量線３ｃとの間で反射し、外側に光がでていく。このことにより、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００５１】
［液晶装置の全体構成］
次に、上記構成の液晶装置の全体構成を図６を参照して説明する。なお、図６（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素とともに対向基板２０の側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、対向基板２０を含めて示す図６（ａ）のＨ−Ｈ’断面図である。なお、図６では、配向膜の記載は省略されている。
【００５２】
図６（ａ）において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５１がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、額縁としての遮光膜５３が設けられている。シール材５１の外側の領域には、データ線駆動回路１０１およ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を画像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は画像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上記画像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。このようにデータ線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。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像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が設けられている。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（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示したシール材５１とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５１によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００５３】
以上、図１から図６を参照して説明した液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０上に、さら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および走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated Bonding)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およ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および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（Twisted Nematic)モード、ＶＡ（Vertically Aligned)モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dipersed Liquid Crystal)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。
【００５４】
また、上記の液晶装置においては、例えばカラー液晶プロジェクタ（投射型表示装置）に適用することができる。その場合、対向基板２０上に１画素に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。さらにまた、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。
【００５５】
［電子機器］
上記実施形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、本発明の投射型表示装置の一例を示した概略構成図である。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および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、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。
【００５６】
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。したがって、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。
【００５７】
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から色合成プリズム９１０の側に出射される。
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。
【００５８】
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。
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、図示しない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。なお、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。
【００５９】
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。
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。
【００６０】
このような投射型表示装置は、本発明の実施形態の液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂが備えられているものであるので、高コントラスト表示ができる投射型表示装置とすることができる。
【００６１】
図８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６２】
図９は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６３】
図１０は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６４】
図８〜図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた液晶表示部を備えているので、高コントラスト表示ができる表示部を有する電子機器を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の電気光学装置および電気光学装置用基板においては、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。その結果、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置および電気光学装置用基板とすることができる。
そして、本発明の電気光学装置を備えたものとすることにより、高コントラスト表示ができる表示品位の高い投射型表示装置および電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データ線、走査線、容量線、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。
【図２】 図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】 図１のＢ−Ｂ’断面図であり、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明するための模式図である。
【図４】 本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
【図５】 本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
【図６】 図６（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＨ−Ｈ’断面図である。
【図７】 本発明の投射型表示装置の一例を示した概略構成図である。
【図８】 本発明の電子機器の一例を示した斜視図である。
【図９】 本発明の電子機器の他の例を示した斜視図である。
【図１０】 本発明の電子機器の他の例を示した斜視図である。
【図１１】 従来の液晶ライトバルブにおける問題点を説明するための模式図であり、問題点を説明するために必要な部材のみを示した断面図である。
【符号の説明】
３ａ 走査線
３ｂ、３ｃ 容量線
６ａ データ線
９ａ 画素電極
１０ ＴＦＴアレイ基板
１６，２２ 配向膜
２０ 対向基板
２１ 対向電極
３０ 画素スイッチング用ＴＦＴ
５０ 液晶層
１１ａ、１１ｂ 遮光膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器に関し、特に、スイッチング素子の光リーク電流を防止することができる電気光学装置用基板、電気光学装置および投射型液晶装置並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型液晶装置には、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応して液晶パネルを３枚使用する３板式のものと、１枚の液晶パネルと色生成手段とから構成される単板式のものがある。この投射型液晶装置の構成要素である液晶パネルは、例えば、アクティブマトリクス型液晶ライトバルブとその前後に配置される偏光板とから構成されている。この種の液晶ライトバルブは、ガラス基板、石英基板等の透明な２枚の基板間に液晶が封入されたものであり、一方の基板をなす薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと略記する）アレイ基板と、これに対向配置された他方の基板をなす対向基板とを備えている。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、基板本体と、その液晶層側の表面上に形成された画素電極と、半導体層を有する画素スイッチング用ＴＦＴ（スイッチング素子）と、この画素スイッチング用ＴＦＴを駆動するためのデータ線や走査線などの信号線と、配向膜とを主体として構成されている。また、ＴＦＴアレイ基板の半導体層の下層には、絶縁膜を介して金属などで形成された遮光膜が配置されている。
他方、対向基板は、基板本体と、その液晶層側の表面上に形成された対向電極と、配向膜と、遮光膜とを主体として構成されている。
各基板はこのような構成であり、画素電極と対向電極とが対向するように配置されたＴＦＴアレイ基板と対向基板との間には、液晶層が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶ライトバルブにおいては、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光によって、光リーク電流が発生し、コントラスト比の低下などの不都合が生じることが、問題となっていた。
図１１は、従来の液晶ライトバルブにおける問題点を説明するための模式図であり、問題点を説明するために必要な部材のみを示した断面図である。
図１１において、符号３０は、ＴＦＴアレイ基板を構成する画素スイッチング用ＴＦＴを示している。画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、走査線３ａと、走査線３ａからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ａ’とソース領域１ｈおよびドレイン領域１ｇとを有する半導体層１ａと、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁する絶縁薄膜２とを備えている。
【０００５】
画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａの下方には、絶縁膜１２を介して形成された遮光膜１１が配置されている。この遮光膜１１は、ＴＦＴアレイ基板の基体本体１０上に設けられ、平坦な表面を有するものとされている。そして、この遮光膜１１によって、ＴＦＴアレイ基板の側から入射する戻り光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
一方、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａの上方には、遮光膜３３が配置されている。この遮光膜３３は、対向基板の基体本体２０上に設けられ、平坦な表面を有するものとされている。そして、この遮光膜３３によって、対向基板の側から入射する入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
【０００６】
液晶ライトバルブに入射する光源からの入射光や戻り光は、光源からの照射方向と平行な光だけでなく、照射方向から１０°程度傾いた斜め光も含んでいる。例えば、入射光に含まれる斜め光Ｅが、図１１に示す従来の液晶ライトバルブに入射すると、図１１に示すように、斜め光Ｅは、ＴＦＴアレイ基板に設けられた遮光膜１１と対向基板に設けられた遮光膜３３との間に侵入する。そして、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入した斜め光Ｅは、遮光膜１１、３３や、遮光膜１１と遮光膜３３との間に設けられている金属膜などに反射して多重散乱光となり、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達してしまう。
また、図１１に示す従来の液晶ライトバルブ内に、戻り光に含まれる斜め光が入射した場合も同様に、斜め光は、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入して多重散乱光となり、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達してしまう。
このように、ただ単に遮光膜１１、３３を設けただけでは、充分な遮光がなされたとはいえず、遮光膜１１と遮光膜３３との間に侵入する光（リーク光）を防ぐことは困難であった。そして、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達したリーク光は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の光リーク電流を発生させ、光リーク電流によって生じるコントラスト比の低下などの不都合が発生する原因となる。
【０００７】
とくに、近年は、液晶プロジェクタの高精細化、高輝度化、低価格化に伴う液晶ライトバルブの小型化に伴って、ライトバルブに入射させる入射光の強度が強くなってきている。このことにより、斜め光も強くなり、斜め光に起因する光リーク電流も増大するので、より一層コントラスト比の低下などの不都合が生じやすくなってきている。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置用基板および電気光学装置および投射型液晶装置を提供することを目的とする。
また、上記の高コントラスト表示ができる電気光学装置を備えた投射型液晶装置および電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電気光学装置は、互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板には、半導体層を有するスイッチング素子が備えられた電気光学装置であって、前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜とを備え、前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする。
本発明の電気光学装置用基板は、互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなる電気光学装置に用いられる電気光学装置用基板であって、半導体層を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜とを備え、前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする。
互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板には、半導体層を有するスイッチング素子が備えられた電気光学装置であって、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電気光学装置においては、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
すなわち、本発明の電気光学装置における遮光膜は、半導体層に向かって凸状の形状であるので、電気光学装置内に入射した斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に向かって光が反射される。このことにより、電気光学装置内に入射した斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
その結果、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置とすることができる。
【００１１】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜は、前記スイッチング素子の上方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、下方に向かって凸状の第１遮光膜と、前記スイッチング素子の下方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、上方に向かって凸状の第２遮光膜とからなることが望ましい。
【００１２】
このような電気光学装置とすることで、スイッチング素子の上方および下方の前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものとなるので、電気光学装置内に入射した斜め光がスイッチング素子に到達するのを、より一層確実に防止することができる。
【００１３】
また、上記の電気光学装置においては、前記第１遮光膜および前記第２遮光膜は、前記一方の基板に設けられていることが望ましい。
このような電気光学装置では、第１遮光膜および第２遮光膜が、一方の基板に設けられているので、第１遮光膜と第２遮光膜とをそれぞれ別々の基板に設けた場合と比較して、第１遮光膜と第２遮光膜との間隔が狭いものとなり、外側に向かってより一層効率よく反射させることが出来るため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層効果的に防止できる。
【００１４】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜の前記半導体層に対向する側の面が、湾曲していることが望ましい。
このような電気光学装置では、遮光膜の半導体層に対向する側の面が湾曲しているので、電気光学装置内に入射した斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって効率よく反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射する。このため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００１５】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜が、断面視台形状とされているものとしてもよい。
このような電気光学装置では、遮光膜が断面視台形状とされているので、電気光学装置内に入射して、遮光膜の斜面に当たった斜め光を、遮光膜が設けられている領域の外側に向かって効率よく反射させることができる。また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射する。このため、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
また、断面視台形状の遮光膜は、製造プロセス上形成が容易なものであるので、上記の電気光学装置とすることにより、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置が容易に得られる。
【００１６】
また、上記の電気光学装置においては、前記遮光膜は、下地層上に設けられ、前記下地層は、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状となるように形成されていることが望ましい。
このような電気光学装置とすることで、下地層上に遮光層を設けることにより、スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜を設けることができるものとなるので、一般的な遮光膜の形成方法と同様の方法などにより上記の遮光膜を得ることができ、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる電気光学装置を容易に得ることができる。
【００１７】
また、上記の目的を達成するために、本発明の電気光学装置用基板は、上記のいずれかの電気光学装置を構成する一対の基板のうち一方の基板からなる電気光学装置用基板であって、半導体層を有するスイッチング素子が備えられ、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このような電気光学装置用基板においては、スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、これを用いた電気光学装置内に光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が入射しても、斜め光がスイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。
したがって、本発明の電気光学装置用基板は、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置を構成することができる。
【００１９】
また、上記の電気光学装置用基板においては、前記遮光膜は、前記スイッチング素子の上方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、下方に向かって凸状の第１遮光膜と、前記スイッチング素子の下方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に設けられ、上方に向かって凸状の第２遮光膜とからなることを特徴とするものとすることが望ましい。
【００２０】
このような電気光学装置用基板とすることで、スイッチング素子の上方および下方の前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものとなるので、これを用いた電気光学装置とした場合に、電気光学装置内に入射した斜め光が、外側に向かってより一層効率よく反射させることができ、斜め光がスイッチング素子に到達するのをより一層確実に防止することができる。
また、上記の電気光学装置用基板には、第１遮光膜および第２遮光膜が設けられているので、第１遮光膜と第２遮光膜との間隔が狭い電気光学装置を構成することができるものとなる。したがって、これを用いた電気光学装置とした場合に、電気光学装置内に入射した斜め光が、第１遮光膜と前記第２遮光膜との間に侵入しにくくいものとなり、また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上下遮光層間で反射し、外側に光が反射されるため、斜め光がスイッチング素子に到達することを一層効果的に防止することができる。
【００２１】
また、本発明の投射型表示装置は、上記の電気光学装置を備えた投射型表示装置であって、光源と、該光源から出射された光を変調する前記電気光学装置と、該電気光学装置により変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする。
このような投射型表示装置は、上記の電気光学装置を備えたものであるので、高コントラスト表示ができる投射型表示装置とすることができる。
【００２２】
また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
このような電子機器とすることにより、高コントラスト表示ができる電子機器とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態の液晶装置の構成］
本発明の第１の実施形態の液晶装置の構成について、図１から図３を参照して以下説明する。図１は、データ線、走査線、容量線、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。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、図１に示すデータ線を横断する方向に切断したときの概略を示した図１のＢ−Ｂ’断面図であり、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明するための模式図である。
なお、図１〜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。また、図２においては、液晶装置の断面構造を理解しやすくするために、遮光膜の断面形状を平坦なものとして示してある。また、図３においては、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明する際に必要な部材のみを示し、その他の各部材等は省略して示してある。
【００２４】
図１および図２に示すように、液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には、複数の透明な画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するスイッチング素子である画素スイッチング用ＴＦＴ３０とがマトリクス状に複数形成され、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿って画像信号を供給するデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。データ線６ａは、コンタクトホール５ａおよびコンタクトホール５ｂを介して、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のソース領域１ｄに電気的に接続されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８ａおよびコンタクトホール８ｂを介して、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。そして、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号を所定のタイミングで書き込むようにされている。また、ポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置され、所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に走査信号を印加するように構成されている。
【００２５】
断面構造を見ると、図２に示すように、この液晶装置は、一対の透明基板を有しており、その一方の基板をなすＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される他方の基板をなす対向基板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ものである。
【００２６】
ＴＦＴアレイ基板１０には、例えばＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる画素電極９ａが設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０上の各画素電極９ａに隣接する位置には、画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。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、当該走査線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とを絶縁する絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００２７】
また、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上には、溝１０ａが設けられ、溝１０ａの内側の半導体層１ａの下方に位置する領域には、図３に示すように、断面視台形状の下地層１０ｃが半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように設けられている。下地層１０ｃは、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮなどにより形成されている。また、下地層１０ｃの上には、図３に示すように、断面視台形状の遮光膜１１ａ（特許請求の範囲における「遮光膜」に相当する。）が、半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように配置されている。
【００２８】
この遮光膜１１ａは、例えば、ＴＦＴアレイ基板１０上の半導体層１ａの下方に位置する領域に、下地層１０ｃとなる下地膜を設け、これをパターニングしたのちエッチングすることにより、断面視台形状であり半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように下地層１０ｃを形成し、この下地層１０ｃ上に金属などをスパッタする方法などにより設けられたものである。遮光膜１１ａを設ける際に、下地膜のエッチングを等方性エッチングする方法により行うと、サイドエッチングが生じる分エッチング面にテーパーが付くので、下地層１０ｃが台形状に形成される。遮光膜１１ａは、ＴＦＴアレイ基板の側から入射する戻り光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａに侵入するのを防止している。
【００２９】
そして、この遮光膜１１ａ上を含むＴＦＴアレイ基板１０上には、図２および図３に示すように、絶縁膜１２を介して半導体層１ａが配置されている。絶縁膜１２上の半導体層１ａが配置される領域は、化学的機械的研磨法（Ｃhemical Ｍecanical Ｐolishing（ＣＭＰ））などにより平坦化して、遮光膜１１ａ分の高さを相殺しておくことが望ましい。
【００３０】
また、図２に示すように、半導体層１ａ上に設けられた絶縁薄膜２上、走査線３ａ上を含むＴＦＴアレイ基板１０上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５ａおよび高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８ａが各々形成された第１層間絶縁膜４が形成され、第１層間絶縁膜４上には、バリア層１４および誘電体層１５を介して、図３に示す遮光膜を兼ねる容量線３ｂ（特許請求の範囲における「遮光膜」に相当する。）が設けられている。
【００３１】
容量線３ｂは、図１および図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素の非表示領域に設けられ、隣接する画素間を遮光している。また、容量線３ｂは、図３に示すように、断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状とされているとともに、高い遮光性を有するものとするために、２層構造とされている。
【００３２】
この遮光膜を兼ねる容量線３ｂは、例えば、第１層間絶縁膜４をパターニングしてエッチングすることにより、第１層間絶縁膜４上の半導体層１ａの上方に位置する領域に、断面視台形状であり半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように凹部を形成し、第１層間絶縁膜４の凹部が設けられた部分を下地層として、バリア層１４および誘電体層１５を形成したのち金属などをスパッタする方法などにより設けられたものである。遮光膜を兼ねる容量線３ｂを設ける際に、第１層間絶縁膜４のエッチングを等方性エッチングする方法により行うと、サイドエッチングが生じる分エッチング面にテーパーが付くので、下地層が台形状に形成される。そして、容量線３ｂにより、対向基板２０の側からの入射光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入するのを防止している。
【００３３】
遮光膜を兼ねる容量線３ｂ上には、コンタクトホール５ｂおよびコンタクトホール８ｂが形成された第２層間絶縁膜７が形成され、第２層間絶縁膜７の上には、データ線６ａが形成されている。さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜７上には、コンタクトホール８ｂが形成された第３層間絶縁膜１７が形成され、第３層間絶縁膜１７上には、画素電極９ａが形成されている。
つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール５ｂと第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５ａとを介して、高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。また、画素電極９ａは、第３層間絶縁膜１７および第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８ｂと第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール８ａとを介して、高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。
【００３４】
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およ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採っても良いし、ゲート電極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およびドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであっても良い。
また、本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部からなるゲート電極をソース・ドレイン領域間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース・ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造あるいはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の画素スイッチング用ＴＦＴ３０、データ線６ａおよび走査線３ａの形成領域にあたる第３層間絶縁膜１７上および画素電極９ａ上には、配向膜１６が設けられている。
【００３６】
他方、対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９ａと同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜から形成されている。
また、ＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１６と対向する位置にあたる対向基板２０の対向電極２１上には、配向膜２２が設けられている。
【００３７】
これらＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０は、画素電極９ａと対向電極２１とが対向するように配置され、これら基板１０、２０とシール材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。
【００３８】
このような液晶装置においては、遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとが設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するリーク光になるのを防止することができる。
すなわち、上記の液晶装置における遮光膜１１ａおよび容量線３ｂは、半導体層１ａに向かって凸状の形状であるので、液晶装置内に入射した斜め光を、遮光膜１１ａおよび容量線３ｂが設けられている領域の外側に向かって反射させることができる。
【００３９】
ここで、上記の液晶装置内に斜め光が入射した状況を図３を参照して説明する。例えば、入射光に含まれる斜め光Ｆが上記の液晶装置内に入射した場合には、図３に示すように、斜め光Ｆは、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａによって、外側に向かって反射する。また、戻り光に含まれる斜め光が上記の液晶装置内に入射した場合には、斜め光は、容量線３ｂによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｆ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａと容量線３ｂとの間で反射し、外側に光が反射される。
このことにより、入射光や戻り光に含まれる斜め光が、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのを防止することができる。
その結果、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な液晶装置とすることができる。
【００４０】
また、上記の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方および下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成位置に対応する領域に、遮光膜がそれぞれ設けられたものであるので、例えば、遮光膜１１ａと容量線３ｂのいずれか一方のみを設けた場合と比較して、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
しかも、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方および下方に設けられた遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとからなる２枚の遮光膜は、いずれもＴＦＴアレイ基板１０上に設けられているので、例えば、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられた遮光膜を対向基板２０上に設けた場合と比較して、２枚の遮光膜間の間隔が狭いものとなり、液晶装置内に入射した斜め光が、２枚の遮光膜間に侵入しにくく、また、電気光学装置内に入射した斜め光が、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、上方および下方に設けられた遮光膜１１ａと遮光膜を兼ねる容量線３ｂとからなる２枚の遮光膜間で反射し、外側に光が反射されるため、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層効果的に防止できる。
【００４１】
また、遮光膜１１ａおよび容量線３ｂは、断面視台形状とされているので、液晶装置内に入射した斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層効果的に防止できる。
しかも、断面視台形状の遮光膜は、例えば、遮光膜の下方に設けられる絶縁膜を、パターニングしてエッチングすることにより断面視台形状の下地層とし、その上方に金属などをスパッタする方法などにより得られるものであり形成が容易であるので、上記の液晶装置とすることにより、斜め光に起因する光リーク電流の発生を防止することができ、高コントラスト表示ができる優れた液晶装置が容易に得られる。
【００４２】
また、下地層１０ｃは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、下地層となる第１層間絶縁膜４は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、半導体層１ａに向かって凸状の形状となるように形成されているので、下地層１０ｃ上および第１層間絶縁膜４上に遮光層を設けることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方と下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に、半導体層１ａに向かって凸状の形状である遮光膜１１ａおよび容量線３ｂを設けることができ、一般的な遮光膜の形成方法と同様の方法などにより遮光膜１１ａおよび容量線３ｂを得ることができる。
【００４３】
また、このような液晶装置においては、容量線３ｂが遮光膜を兼ねるものであるので、遮光膜を設ける工程を簡略化することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態の液晶装置においては、対向基板２０上に、コントラスト比の向上、色材の混色防止などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を有する遮光膜を設けてもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられている遮光膜を対向基板２０上に設ける構成としてもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の上方に設けられている遮光膜を、遮光膜を兼ねる容量線３ｂからなるものとしたが、容量線３ｂとバリア層１４とからなるものや、容量線３ｂとバリア層１４と誘電体層１５とからなるものとしてもよいし、容量線３ｂとは別の膜からなるものとしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態の液晶装置においては、遮光膜１１ａは、下地層１０ｃ上に形成する以外に、例えば、ＴＦＴアレイ基板１０の基体本体をエッチング加工するなどして凸部を形成して、その凸部上に形成してもよい。
また、上記実施形態の液晶装置においては、遮光膜１１ａは、データ線６ａを横断する方向に切断したときに断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状となっているが、走査線３ａを横断する方向に切断したときにも断面視台形状であり、半導体層１ａに向かって凸状の形状となっているものとしてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態の液晶装置においては、本発明をＴＦＴ素子に代表される３端子型素子を用いるアクティブマトリクス型の液晶装置とその製造方法に適用した場合について説明したが、ＴＦＤ素子に代表される２端子型素子を用いるアクティブマトリクス型の液晶装置およびその製造方法にも適用できる。
【００４７】
［第２の実施形態の液晶装置の構成］
本実施形態の液晶装置が、上記の第１の実施形態の液晶装置と異なるところは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜を兼ねる容量線の形状のみである。
図４は、本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
図４に示す液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０上方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜である容量線３ｃの半導体層１ａに対向する側の面が、湾曲している。
【００４８】
このような液晶装置では、遮光膜を兼ねる容量線３ｃの半導体層１ａに対向する側の面が湾曲しているので、液晶装置内に入射した斜め光を、外側に向かってより一層効率よく反射させることができる。例えば、入射光に含まれる斜め光が液晶装置内に入射した場合には、斜め光は、第１の実施形態の液晶装置と同様に、遮光膜１１ａによって、外側に向かって反射する。また、図４に示すように、戻り光に含まれる斜め光Ｇが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｇは、遮光膜を兼ねる容量線３ｃによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｆ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ａと容量線３ｃとの間で反射し、外側に光がでていく。このことにより、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００４９】
［第３の実施形態の液晶装置の構成］
本実施形態の液晶装置が、上記の第２の実施形態の液晶装置と異なるところは、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜の形状のみである。
図５は、本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
図５に示す液晶装置においては、画素スイッチング用ＴＦＴ３０下方の画素スイッチング用ＴＦＴ３０形成位置に対応する領域に設けられた遮光膜１１ｂの半導体層１ａに対向する側の面が、湾曲している。
【００５０】
このような液晶装置では、遮光膜１１ｂの半導体層１ａに対向する側の面も湾曲しているので、液晶装置内に入射した斜め光を、外側に向かってより一層効率よく反射させることができる。例えば、図５に示すように、入射光に含まれる斜め光Ｈが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｈは、遮光膜１１ｂによって、外側に向かって反射する。また、戻り光に含まれる斜め光Ｇが液晶装置内に入射した場合には、斜め光Ｇは、第２の実施形態の液晶装置と同様に遮光膜を兼ねる容量線３ｃによって、外側に向かって反射する。また、電気光学装置内に入射した斜め光Ｈ'においても、遮光膜が設けられている領域内に侵入した場合も、ＴＦＴアレイ基板１０に設けられた遮光膜１１ｂと容量線３ｃとの間で反射し、外側に光がでていく。このことにより、斜め光が画素スイッチング用ＴＦＴ３０に到達するのをより一層確実に防止することができる。
【００５１】
［液晶装置の全体構成］
次に、上記構成の液晶装置の全体構成を図６を参照して説明する。なお、図６（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素とともに対向基板２０の側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、対向基板２０を含めて示す図６（ａ）のＨ−Ｈ’断面図である。なお、図６では、配向膜の記載は省略されている。
【００５２】
図６（ａ）において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５１がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、額縁としての遮光膜５３が設けられている。シール材５１の外側の領域には、データ線駆動回路１０１およ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を画像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は画像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上記画像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。このようにデータ線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。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像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が設けられている。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（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示したシール材５１とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５１によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【００５３】
以上、図１から図６を参照して説明した液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０上に、さら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および走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated Bonding)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およ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および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（Twisted Nematic)モード、ＶＡ（Vertically Aligned)モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dipersed Liquid Crystal)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。
【００５４】
また、上記の液晶装置においては、例えばカラー液晶プロジェクタ（投射型表示装置）に適用することができる。その場合、対向基板２０上に１画素に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。さらにまた、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。
【００５５】
［電子機器］
上記実施形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。
図７は、本発明の投射型表示装置の一例を示した概略構成図である。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および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、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。
【００５６】
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。したがって、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。
【００５７】
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から色合成プリズム９１０の側に出射される。
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。
【００５８】
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。
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、図示しない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。なお、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。
【００５９】
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。
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。
【００６０】
このような投射型表示装置は、本発明の実施形態の液晶装置９６２Ｒ、９６２Ｇ、９６２Ｂが備えられているものであるので、高コントラスト表示ができる投射型表示装置とすることができる。
【００６１】
図８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６２】
図９は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６３】
図１０は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６４】
図８〜図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた液晶表示部を備えているので、高コントラスト表示ができる表示部を有する電子機器を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の電気光学装置および電気光学装置用基板においては、前記スイッチング素子の上方と下方の少なくとも一方で、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に、前記半導体層に向かって凸状の形状である遮光膜が設けられているので、光源からの入射光や戻り光に含まれる斜め光が、スイッチング素子に到達するリーク光になるのを防止することができる。その結果、スイッチング素子の光リーク電流の発生を防ぐことができ、光リーク電流に起因するコントラスト比の低下などの不都合が生じにくく、高コントラスト表示が可能な電気光学装置および電気光学装置用基板とすることができる。
そして、本発明の電気光学装置を備えたものとすることにより、高コントラスト表示ができる表示品位の高い投射型表示装置および電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データ線、走査線、容量線、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。
【図２】 図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】 図１のＢ−Ｂ’断面図であり、液晶装置内に斜め光が入射した状況を説明するための模式図である。
【図４】 本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
【図５】 本発明の電気光学装置の一例である液晶パネルの他の例の一部を示した概略断面図である。
【図６】 図６（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＨ−Ｈ’断面図である。
【図７】 本発明の投射型表示装置の一例を示した概略構成図である。
【図８】 本発明の電子機器の一例を示した斜視図である。
【図９】 本発明の電子機器の他の例を示した斜視図である。
【図１０】 本発明の電子機器の他の例を示した斜視図である。
【図１１】 従来の液晶ライトバルブにおける問題点を説明するための模式図であり、問題点を説明するために必要な部材のみを示した断面図である。
【符号の説明】
３ａ 走査線
３ｂ、３ｃ 容量線
６ａ データ線
９ａ 画素電極
１０ ＴＦＴアレイ基板
１６，２２ 配向膜
２０ 対向基板
２１ 対向電極
３０ 画素スイッチング用ＴＦＴ
５０ 液晶層
１１ａ、１１ｂ 遮光膜
Claims (7)
- 互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなり、前記一対の基板のうち一方の基板には、半導体層を有するスイッチング素子が備えられた電気光学装置であって、
前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜とを備え、
前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする電気光学装置。 - 前記スイッチング素子が形成された前記基板上に、前記第１遮光膜又は前記第２遮光膜と、絶縁膜と、前記半導体層とがこの順に形成されており、
前記絶縁膜上の前記半導体層が配置される領域は、前記第１遮光膜又は前記第２遮光膜による段差形状を打ち消すように平坦化され、当該平坦化された面に前記半導体層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。 - 前記スイッチング素子が形成された前記基板上に、前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域において前記半導体層に向かって凸状の形状となる下地層が形成され、前記下地層上に、前記第１遮光膜又は前記第２遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
- 前記スイッチング素子を覆って層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜の前記スイッチング素子の形成位置に対応する領域に凹部が形成されており、前記凹部内に、前記第１遮光膜又は前記第２遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
- 互いに対向する一対の基板間に電気光学物質が狭持されてなる電気光学装置に用いられる電気光学装置用基板であって、
半導体層を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の光入射側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第１遮光膜と、
前記スイッチング素子の前記第１遮光膜とは反対側に、前記半導体層に向かって凸状に形成された第２遮光膜と
を備え、
前記第２遮光膜は、斜面を有する台形状に形成されており、前記第１遮光膜は、前記第２遮光膜の斜面と重なる領域において、前記半導体層側の面が湾曲してなることを特徴とする電気光学装置用基板。 - 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えた投射型表示装置であって、
光源と、該光源から出射された光を変調する前記電気光学装置と、該電気光学装置により変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする投射型表示装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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