JP2006119240A - Electro-optical device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】単結晶シリコンにより構成された基板を用いても透過性を有し、かつ基板上にキャリアの移動度が高い半導体素子を形成することができ、信頼性を高めた電気光学装置を提供する。
【解決手段】単結晶シリコンにより形成され、該単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を透過し、半導体素子が形成されたTFT基板10と、前記TFT基板10の前記赤外光の出射側に配設された前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140と、を有し、前記可視光により画像表示を行うことを特徴とする。
【選択図】図2Provided is an electro-optical device which can form a semiconductor element having transparency and high carrier mobility even when a substrate made of single crystal silicon is used, and has high reliability. To do.
A TFT substrate formed of single crystal silicon, which transmits infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon, and on which a semiconductor element is formed, and the TFT substrate And infrared visible wavelength conversion glass 140 that converts the infrared light disposed on the infrared light emitting side to visible light, and performs image display using the visible light. .
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、単結晶シリコンを基板に用いた電気光学装置、及び電子機器に関する。 The present invention relates to an electro-optical device using single crystal silicon as a substrate, and an electronic apparatus.
周知のように、電気光学装置、例えば液晶装置は、2枚の基板間に液晶を封入して液晶パネルとして構成されており、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと称す)等のスイッチング素子及び画素電極(ITO;Indium Tin Oxide)をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能としている。 2. Description of the Related Art As is well known, an electro-optical device, for example, a liquid crystal device, is configured as a liquid crystal panel by enclosing a liquid crystal between two substrates. For example, a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) is provided on one substrate. ) Etc. and pixel electrodes (ITO: Indium Tin Oxide) are arranged in a matrix, the counter electrode is arranged on the other substrate, and the optical characteristics of the liquid crystal layer sealed between the two substrates is determined according to the image signal. This makes it possible to display images.
ところで、半透過反射型を含む透過型の液晶装置では、バックライトに可視光を用いているため、液晶パネルの基板に、可視光を透過するガラス基板が用いられるのが一般的である。 By the way, in a transmissive liquid crystal device including a transflective type, since visible light is used as a backlight, a glass substrate that transmits visible light is generally used as a substrate of a liquid crystal panel.
また、TFTが配設されたアクティブマトリクス型の液晶装置では、液晶パネルのガラス基板上に半導体素子を形成する必要がある。該半導体素子の材料に、非結晶シリコンまたは多結晶シリコンが用いることが知られているが、該非結晶シリコンまたは多結晶シリコンは、単位時間当たりのキャリア(電子、正孔)の移動度が低いため、キャリアの移動度を高く求める半導体素子、例えば画素電極を駆動するドライバ回路等の場合、基板上に搭載することが難しい。 In an active matrix liquid crystal device provided with TFTs, it is necessary to form a semiconductor element on a glass substrate of a liquid crystal panel. Although it is known that amorphous silicon or polycrystalline silicon is used as the material of the semiconductor element, the amorphous silicon or polycrystalline silicon has low carrier (electron, hole) mobility per unit time. In the case of a semiconductor element that requires high carrier mobility, such as a driver circuit that drives a pixel electrode, it is difficult to mount it on a substrate.
さらには、CPUや画像処理プロセッサ等の処理能力の高い回路を基板上に搭載することは困難である。このためドライバ回路等は、キャリアの移動度が高い単結晶シリコンを用いた半導体集積回路(LSI)で構成されることが多い。 Furthermore, it is difficult to mount a circuit with high processing capability such as a CPU or an image processor on the substrate. For this reason, the driver circuit and the like are often constituted by a semiconductor integrated circuit (LSI) using single crystal silicon having high carrier mobility.
しかしながら、特に投写型液晶表示装置では、画素電極を構成する画素素子の微細化が要求されるため、ドライバ回路等をLSIで構成した場合、画素素子のピッチでLSIと液晶パネルとを電気的に接続することが困難である。 However, particularly in a projection-type liquid crystal display device, miniaturization of pixel elements constituting pixel electrodes is required. Therefore, when a driver circuit or the like is composed of LSI, the LSI and the liquid crystal panel are electrically connected at the pitch of the pixel elements. It is difficult to connect.
該電気的接続は、ピッチ100μm程度の直視型向け液晶装置では可能であるが、ピッチ10μm〜20μm程度の投写型向け液晶装置となると困難であるといった問題がある。よって、特に投写型液晶表示装置においては、液晶パネルの基板上に従来LSIに構成されていた機能を搭載することが要求されていた。また、直視型液晶表示装置においても同様の要求があった。 The electrical connection is possible with a direct-view type liquid crystal device with a pitch of about 100 μm, but there is a problem that it becomes difficult when it comes to a projection-type liquid crystal device with a pitch of about 10 μm to 20 μm. Therefore, particularly in a projection type liquid crystal display device, it has been required to mount a function conventionally configured in an LSI on a substrate of a liquid crystal panel. Similar demands have also been made for direct-view liquid crystal display devices.
このような事情に鑑み、例えば非特許文献1では、従来LSIに委ねられていたドライバ回路等の機能を、キャリアの移動度が高い連続粒界結晶シリコン(CG)により構成された基板上に集積することによって、従来よりもキャリアの移動度を高くした半導体素子の多結晶シリコンプロセスが開示されており、該多結晶シリコンプロセスにより、液晶パネルの基板上に、ドライバ回路等の機能の搭載を実現した高性能な投写型液晶表示装置向け液晶パネル等が開示されている。
ところで、非特許文献1に開示された連続粒界結晶シリコン(CG)により構成された基板上におけるキャリアの移動度は、多結晶よりは高いが、LSIを構成する単結晶シリコンによりは低い。
By the way, although the mobility of the carrier on the board | substrate comprised by the continuous grain boundary crystal silicon (CG) disclosed by the
よって、液晶パネルを構成する基板に、単結晶シリコンにより構成された基板を用いることができれば、キャリアの移動度がLSIの移動度と同一の状態となるため、液晶装置を高性能化することができる。 Therefore, if a substrate made of single crystal silicon can be used as the substrate constituting the liquid crystal panel, the carrier mobility becomes the same as the LSI mobility, so that the performance of the liquid crystal device can be improved. it can.
しかしながら、単結晶シリコンは、可視光(波長;約400nm〜800nm)に対する透過性を有しないため、透過性を必要とする液晶パネルを構成する基板に用いることができない。 However, since single crystal silicon does not have transparency to visible light (wavelength: about 400 nm to 800 nm), it cannot be used for a substrate constituting a liquid crystal panel that requires transparency.
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的は、単結晶シリコンにより構成された基板を用いても透過性を有し、かつ基板上にキャリアの移動度が高い半導体素子を形成することができ、信頼性を高めた電気光学装置、及び電子機器を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object thereof is to provide a semiconductor element having transparency even when using a substrate made of single crystal silicon and having high carrier mobility on the substrate. An object of the present invention is to provide an electro-optical device and an electronic apparatus which can be formed and have high reliability.
上記目的を達成するために本発明に係る電気光学装置は、単結晶シリコンにより形成され、該単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の光を透過し、半導体素子が形成された基板と、前記基板の前記赤外光の出射側に配設された前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段と、を有し、前記可視光により画像表示を行うことを特徴とする。 To achieve the above object, an electro-optical device according to the present invention is formed of single crystal silicon, transmits light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon, and forms a semiconductor element. And an infrared visible wavelength conversion means for converting the infrared light disposed on the infrared light emission side of the substrate into visible light, and performing image display with the visible light. It is characterized by that.
本発明の電気光学装置によれば、単結晶シリコンを透過した該単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光は、基板の出射側に配設された赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段により可視光に変換されるため、単位時間当たりのキャリアの移動度が高い単結晶シリコンを電気光学装置の基板に用いることができ、これまでLSIが担っていた表示素子のドライバコントローラ及び画像処理プロセッサ等を、電気光学装置の基板上に形成することができることから、デバイス−デバイス間の機械的接続が不要となり、電気光学装置の信頼性を向上させることができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon that has passed through the single crystal silicon is infrared light disposed on the emission side of the substrate. Since it is converted into visible light by an infrared visible wavelength converting means for converting light into visible light, single crystal silicon having a high carrier mobility per unit time can be used as a substrate of an electro-optical device. Since the display controller driver controller and image processor, etc., that were in charge of the device can be formed on the substrate of the electro-optical device, mechanical connection between the devices becomes unnecessary, improving the reliability of the electro-optical device. It has the effect that it can be made.
また、電気光学装置の基板上のトランジスタのpn接合部分で光励起電流が流れなくなり、さらに、基板を透過する光は赤外光であることから、pn接合部の上層及び下層に遮光膜を形成する必要がなくなるため、電気光学装置の基板の開口率を向上させることができるという効果を有する。 Further, since the photoexcitation current does not flow in the pn junction portion of the transistor on the substrate of the electro-optical device, and the light transmitted through the substrate is infrared light, a light shielding film is formed on the upper layer and the lower layer of the pn junction portion. Since it is not necessary, the aperture ratio of the substrate of the electro-optical device can be improved.
また、表示領域に複数のスイッチング素子及び画素が形成された素子基板と、該素子基板に対向配置される対向基板とを有し、前記基板は、前記素子基板または前記対向基板であることを特徴とする。さらに、透過性または半透過性を有することを特徴とする。 Further, the display device includes an element substrate having a plurality of switching elements and pixels formed in a display region, and a counter substrate disposed to face the element substrate, wherein the substrate is the element substrate or the counter substrate. And Furthermore, it is characterized by having transparency or semi-transparency.
本発明の電気光学装置によれば、単結晶シリコンを透過した赤外光は、素子基板または対向基板の出射側に配設された、赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段により可視光に変換されるため、単位時間当たりのキャリアの移動度が高い単結晶シリコンを電気光学装置の素子基板または対向基板に用いることができ、これまでLSIが担っていた表示素子のドライバコントローラ及び画像処理プロセッサ等を、電気光学装置の素子基板または対向基板上に形成することができることから、デバイス−デバイス間の機械的接続が不要となり、電気光学装置の信頼性を向上させることができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, the infrared light that has passed through the single crystal silicon is arranged on the emission side of the element substrate or the counter substrate, and the infrared visible wavelength conversion means that converts the infrared light into visible light. Can be used for the element substrate or counter substrate of the electro-optical device because the carrier mobility per unit time is high, and the driver controller for the display element previously handled by LSI In addition, since the image processor and the like can be formed on the element substrate or the counter substrate of the electro-optical device, mechanical connection between the devices is not necessary, and the reliability of the electro-optical device can be improved. Has an effect.
また、電気光学装置の素子基板上のトランジスタのpn接合部分で光励起電流が流れなくなり、さらに、素子基板を透過する光は赤外光であることから、pn接合部の上層及び下層に遮光膜を形成する必要がなくなるため、電気光学装置の素子基板の開口率を向上させることができるという効果を有する。 In addition, since the photoexcitation current does not flow in the pn junction portion of the transistor on the element substrate of the electro-optical device and the light transmitted through the element substrate is infrared light, a light shielding film is provided on the upper and lower layers of the pn junction portion. Since it is not necessary to form it, the aperture ratio of the element substrate of the electro-optical device can be improved.
さらに、素子基板上に形成していた透明電極(ITO)を多結晶シリコンなどのシリコン系材料に変更できるため、パターンニングが容易になり、製造プロセスが容易になるという効果を有する。 Furthermore, since the transparent electrode (ITO) formed on the element substrate can be changed to a silicon-based material such as polycrystalline silicon, patterning is facilitated and the manufacturing process is facilitated.
また、高価なITOの代わりに多結晶シリコンなどのシリコン系材料による電極が使えることで、製造コスト削減も図ることができる。 In addition, the manufacturing cost can be reduced by using an electrode made of a silicon-based material such as polycrystalline silicon instead of expensive ITO.
また、一対の基板が対向配置された電気光学装置において、前記一対の基板のうちの第1の基板は、単結晶シリコンにより形成され、前記第1の基板を構成する前記単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を透過し、前記半導体素子が形成されており、前記一対の基板のうち第2の基板は、前記第1の基板に対向配置され、前記第1の基板側から入射した前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段を備え、前記可視光により画像表示を行うことを特徴とする電気光学装置。さらに、前記第1の基板は表示領域に複数のスイッチング素子及び画素が形成された素子基板であることを特徴とする。 In the electro-optical device in which a pair of substrates are arranged to face each other, the first substrate of the pair of substrates is formed of single crystal silicon, and the band gap of the single crystal silicon constituting the first substrate Infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to energy is transmitted, the semiconductor element is formed, and a second substrate of the pair of substrates is disposed to face the first substrate, An electro-optical device, comprising: an infrared-visible wavelength converting unit that converts the infrared light incident from the first substrate side into visible light, and performing image display with the visible light. Further, the first substrate is an element substrate in which a plurality of switching elements and pixels are formed in a display region.
本発明の電気光学装置によれば、単結晶シリコンを透過した赤外光は、素子基板の出射側に配設された、赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段により可視光に変換されるため、単位時間当たりのキャリアの移動度が高い単結晶シリコンを電気光学装置の素子基板に用いることができ、これまでLSIが担っていた表示素子のドライバコントローラ及び画像処理プロセッサ等を、電気光学装置の素子基板上に形成することができることから、デバイス−デバイス間の機械的接続が不要となり、電気光学装置の信頼性を向上させることができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, the infrared light transmitted through the single crystal silicon is converted into visible light by an infrared-visible wavelength conversion unit that converts infrared light into visible light, which is disposed on the emission side of the element substrate. Therefore, single crystal silicon having a high carrier mobility per unit time can be used for the element substrate of the electro-optical device, and the driver controller and the image processing processor of the display element previously handled by the LSI can be used. Since it can be formed on the element substrate of the electro-optical device, mechanical connection between devices is unnecessary, and the reliability of the electro-optical device can be improved.
また、電気光学装置の素子基板上のトランジスタのpn接合部分で光励起電流が流れなくなり、さらに、素子基板を透過する光は赤外光であることから、pn接合部の上層及び下層に遮光膜を形成する必要がなくなるため、電気光学装置の素子基板の開口率を向上させることができるという効果を有する。 In addition, since the photoexcitation current does not flow in the pn junction portion of the transistor on the element substrate of the electro-optical device and the light transmitted through the element substrate is infrared light, a light shielding film is provided on the upper and lower layers of the pn junction portion. Since it is not necessary to form it, the aperture ratio of the element substrate of the electro-optical device can be improved.
さらに、素子基板上に形成していた透明電極(ITO)を多結晶シリコンなどのシリコン系材料に変更できるため、パターンニングが容易になり、製造プロセスが容易になるという効果を有する。 Furthermore, since the transparent electrode (ITO) formed on the element substrate can be changed to a silicon-based material such as polycrystalline silicon, patterning is facilitated and the manufacturing process is facilitated.
また、高価なITOの代わりに多結晶シリコンなどのシリコン系材料による電極が使えることで、製造コスト削減も図ることができる。 In addition, the manufacturing cost can be reduced by using an electrode made of a silicon-based material such as polycrystalline silicon instead of expensive ITO.
また、前記赤外可視波長変換手段は、前記赤外光を、赤色、緑色、青色のいずれかの波長帯の可視光に変換する材料であること特徴とする。 Further, the infrared visible wavelength conversion means is a material that converts the infrared light into visible light having a wavelength band of red, green, or blue.
本発明の電気光学装置によれば、基板にカラーフィルタを設けなくとも、電気光学装置を用いてモノカラー表示を行うことができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, it is possible to perform monocolor display using the electro-optical device without providing a color filter on the substrate.
さらに、前記赤外可視波長変換手段は、前記赤外光をそれぞれ、各赤色の波長帯の可視光に変換する材料、緑色の波長帯の可視光に変換する材料、及び青色の波長帯の可視光に変換する材料により構成されていること特徴とする。 Further, the infrared visible wavelength conversion means includes a material that converts the infrared light into visible light in each red wavelength band, a material that converts visible light in the green wavelength band, and a visible light in the blue wavelength band, respectively. It is characterized by comprising a material that converts light.
本発明の電気光学装置によれば、基板にカラーフィルタを設けなくとも、電気光学装置を用いてカラー表示を行うことができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, it is possible to perform color display using the electro-optical device without providing a color filter on the substrate.
また、前記波長変換材料は、前記画素に対応して設けられていることを特徴とする。 Further, the wavelength conversion material is provided corresponding to the pixel.
本発明の電気光学装置によれば、確実に、赤外光を可視光に変換し、電気光学装置を用いてカラー表示を行うことができるという効果を有する。 According to the electro-optical device of the present invention, it is possible to reliably convert infrared light into visible light and perform color display using the electro-optical device.
本発明に係る電子機器は、請求項1〜8のいずれかに記載の電気光学装置と、前記基板を構成する前記単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を発生する赤外光発生手段と有することを特徴とする。
An electronic apparatus according to the present invention includes an electro-optical device according to any one of
本発明の電子機器によれば、信頼性が向上され、基板の開口率が向上され、また製造プロセスが容易であって、かつ製造コストを削減でき、カラーフィルタを設けなくとも、モノカラーまたはカラー表示ができる電気光学装置が配設された電子機器を提供することができるという効果を有する。 According to the electronic device of the present invention, the reliability is improved, the aperture ratio of the substrate is improved, the manufacturing process is easy, the manufacturing cost can be reduced, and a monocolor or color can be provided without providing a color filter. There is an effect that it is possible to provide an electronic apparatus in which an electro-optical device capable of display is provided.
また、前記電気光学装置と、前記電気光学装置の出射側に配設された透過型または反射型のスクリーンと、を有することを特徴とする。 The electro-optical device includes a transmissive or reflective screen disposed on the emission side of the electro-optical device.
本発明の電子機器によれば、信頼性が向上され、基板の開口率が向上され、また製造プロセスが容易であって、かつ製造コストを削減でき、カラーフィルタを設けなくとも、モノカラーまたはカラー表示ができる電気光学装置が配設された投写型の表示装置である電子機器を提供することができるという効果を有する。 According to the electronic device of the present invention, the reliability is improved, the aperture ratio of the substrate is improved, the manufacturing process is easy, the manufacturing cost can be reduced, and a monocolor or color can be provided without providing a color filter. There is an effect that it is possible to provide an electronic apparatus which is a projection type display device provided with an electro-optical device capable of displaying.
本発明に係る電子機器は、単結晶シリコンにより形成された赤外光を透過する基板により構成された透過型または半透過型の電気光学装置と、前記電気光学装置の前記赤外光の入射側に配設され、前記素子基板及び前記対向基板を構成する前記単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を発生する赤外光発生手段と、前記電気光学装置の前記赤外光の出射側に配設された前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段と、前記電気光学装置の出射側に配設された透過型または反射型のスクリーンと、を有し、前記赤外可視波長変換手段は、前記スクリーンに配設されていることを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes a transmissive or semi-transmissive electro-optical device configured by a substrate that transmits infrared light formed of single crystal silicon, and the infrared light incident side of the electro-optical device. An infrared light generating means for generating infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon constituting the element substrate and the counter substrate; and the electro-optical device Infrared-visible wavelength converting means for converting the infrared light disposed on the infrared light emitting side to visible light, and a transmissive or reflective screen disposed on the emitting side of the electro-optical device The infrared visible wavelength converting means is arranged on the screen.
本発明の電子機器によれば、電気光学装置に赤外可視波長変換手段を設けなくとも、信頼性が向上され、基板の開口率が向上され、製造プロセスが容易であって、かつコストを削減できる投写型の表示装置である電子機器を提供することができるという効果を有する。 According to the electronic apparatus of the present invention, the reliability is improved, the aperture ratio of the substrate is improved, the manufacturing process is easy, and the cost is reduced without providing the infrared-visible wavelength conversion means in the electro-optical device. An electronic device which is a projection type display device that can be provided can be provided.
また、前記赤外可視波長変換手段は、前記赤外光を、赤色、緑色、青色のいずれかの波長帯の可視光に変換する材料であること特徴とする。 Further, the infrared visible wavelength conversion means is a material that converts the infrared light into visible light having a wavelength band of red, green, or blue.
本発明の電子機器によれば、電気光学装置にカラーフィルタまたは赤外可視波長変換手段を設けなくとも、モノカラー表示を行うことができ、また電気光学装置を3つ用いればカラー表示を行うことができる電子機器を提供することができるという効果を有する。 According to the electronic apparatus of the present invention, it is possible to perform monocolor display without providing a color filter or infrared visible wavelength conversion means in the electro-optical device, and perform color display by using three electro-optical devices. It is possible to provide an electronic device that can be used.
さらに、前記赤外可視波長変換手段は、前記赤外光をそれぞれ、各赤色の波長帯の可視光に変換する材料、緑色の波長帯の可視光に変換する材料、及び青色の波長帯の可視光に変換する材料により構成されていること特徴とする。 Further, the infrared visible wavelength conversion means includes a material that converts the infrared light into visible light in each red wavelength band, a material that converts visible light in the green wavelength band, and a visible light in the blue wavelength band, respectively. It is characterized by comprising a material that converts light.
本発明の電子機器によれば、電気光学装置にカラーフィルタまたは赤外可視波長変換手段を設けなくとも、カラー表示を行うことができる電子機器を提供することができるという効果を有する。 According to the electronic apparatus of the present invention, there is an effect that it is possible to provide an electronic apparatus capable of performing color display without providing a color filter or an infrared-visible wavelength conversion unit in the electro-optical device.
以下、図面を参照にして本発明の実施の形態を説明する。尚、本実施の形態においては、電気光学装置は、透過性を有する、即ち透過型の電気光学装置、例えば第1の基板である素子基板(以下、TFT基板と称す)と第2の基板である該TFT基板に対向する基板(以下、対向基板と称す)との間に電気光学物質を挟持した液晶装置を例に挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the electro-optical device is a transmissive electro-optical device, for example, an element substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) which is a first substrate and a second substrate. A liquid crystal device in which an electro-optical material is sandwiched between a TFT substrate (hereinafter referred to as a counter substrate) facing the TFT substrate will be described as an example.
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態を示す液晶装置の平面図、図2は、図1中のII−II線に沿って切断した断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a liquid crystal device showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
同図に示すように、液晶装置1は、単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を透過する単結晶シリコンにより構成された厚さ50〜100ミクロンの基板を用いたTFT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を用いた対向基板20との間に電気光学物質である液晶50が封入されてパネルとして構成される。対向配置されたTFT基板10と対向基板20とは、シール材52によって貼り合わされている。
As shown in the figure, the
尚、TFT基板10を構成する上記単結晶シリコンを透過する赤外光の波長は、波長λ=1.24/1.1eV(シリコンのバンドギャップエネルギ)=1100nmより長波長の波長であることが知られている。
The wavelength of the infrared light transmitted through the single crystal silicon constituting the
TFT基板10の対向面であって透過された赤外光の出射側である表面10aに、画素を構成する画素電極(ITO)9a及び該画素電極9aに接続された図示しないTFT等が画素毎にマトリクス状に配置されている。また、対向基板20の対向面である表面20aの全面に、液晶装置1を出射する光を、該光の三原色である赤色に変換する、緑色に変換する、または青色に変換するカラーフィルタ28のいずれかが設けられており、該カラーフィルタ28上の全面に、対向電極(ITO)21が設けられている。
A pixel electrode (ITO) 9a that constitutes a pixel and a TFT (not shown) connected to the pixel electrode 9a are provided on the surface 10a that is the opposite surface of the
TFT基板10の画素電極9a上に、後述する赤外可視波長変換手段である赤外可視波長変換ガラス140が設けられている。また、赤外可視波長変換ガラス140上に、ラビング処理が施された配向膜16が設けられている。一方、対向基板20上の全面に渡って形成された対向電極21上にも、ラビング処理が施された配向膜22が設けられている。各配向膜16,22は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
On the pixel electrode 9 a of the
さらに、TFT基板10の表面10aの裏面であって、赤外光の入射側の面に、偏光板111が設けられており、また、対向基板20の表面20aの裏面にも、偏光板121が設けられている。
Furthermore, a
対向基板20に、表示領域40を区画する額縁としての遮光膜53が設けられている。また、遮光膜53の外側の領域に、液晶を封入するシール材52が、TFT基板10と対向基板20間に形成されている。シール材52は対向基板20の輪郭形状に略一致するように配置され、TFT基板10と対向基板20とを相互に固着する。
A
シール材52は、TFT基板10の1辺の一部において欠落しており、その結果、液晶50を注入するための液晶注入口108が形成されている。貼り合わされたTFT基板10及び対向基板20相互の間隙に、液晶注入口108より液晶50が注入される。液晶50の注入後に、液晶注入口108が封止材109で封止されるようになっている。
The sealing
シール材52の外側の領域に、TFT基板10の図示しないデータ線に画像信号を所定のタイミングで供給することにより前記データ線を駆動するデータ線駆動回路101及び外部回路との接続のための外部接続端子102がTFT基板10の一辺に沿って設けられている。
An image signal is supplied to a data line (not shown) of the
この一辺に隣接する二辺に沿って、TFT基板10の図示しない走査線及びゲート電極に走査信号を所定のタイミングで供給することにより前記ゲート電極を駆動する走査線駆動回路104が設けられている。
A scanning
走査線駆動回路104は、シール材52の内側の遮光膜53に対向する位置においてTFT基板10上に形成される。また、TFT基板10上に、データ線駆動回路101、走査線駆動回路104、外部接続端子102及び上下導通端子107を接続する配線105が、遮光膜53の3辺に対向して設けられている。
The scanning
上下導通端子107は、シール材52のコーナ部の4箇所のTFT基板10上に形成される。そして、TFT基板10と対向基板20相互間に、下端が上下導通端子107に接触し、上端が対向電極21に接触する上下導通材106が設けられており、上下導通材106によって、TFT基板10と対向基板20との間で電気的な導通がとられている。
The
ここで、TFT基板10の画素電極9a上に形成される赤外可視波長変換ガラス140について説明する。赤外可視波長変換ガラス140は、単結晶シリコンを透過する、波長1100nmより長波長の赤外光を可視光に変換するものであり、例えば特開平9−86958号公報に、アップコンバージョン機構を利用して、1500nmの波長を有する赤外光を、光の3原色の内、波長510〜560nmの緑の波長帯、または波長410nm〜450nmの青の波長帯の可視光に変換するガラス材が開示されている。
Here, the infrared visible
尚、アップコンバージョン機構とは、赤外光のように一光子のエネルギが小さい励起光であっても、アップコンバージョン材料(赤外可視波長変換材料)中のイオンが多くの光子を吸収することによってエネルギ状態に励起され、これが再び下位の準位や基底状態に遷移することによって結果的に励起光より高いエネルギ光、すなわち可視光を放出する機構である。 The up-conversion mechanism means that even in the case of excitation light with a small one-photon energy such as infrared light, ions in the up-conversion material (infrared visible wavelength conversion material) absorb many photons. Excited to an energy state, this is a mechanism that emits energy light higher than the excitation light, that is, visible light as a result of transitioning to a lower level or a ground state again.
また、特公平6−29150号公報に、900〜1100nmの波長を有する赤外光を、光の3原色の内、波長650nmの赤の波長帯の可視光に変換する波長変換ガラス材が開示されている。 Japanese Patent Publication No. 6-29150 discloses a wavelength conversion glass material that converts infrared light having a wavelength of 900 to 1100 nm into visible light in the red wavelength band of wavelength 650 nm among the three primary colors of light. ing.
本実施の形態においては、赤外可視波長変換ガラス140に、上述した波長変換ガラス材のいずれかを用いる。尚、特開平9−86958号公報に開示された波長変換ガラス材は、精製乾燥した原料のハロゲン化物が所定量調合された混合粉末を、アルゴン雰囲気下または真空下で加熱溶融し、該加熱溶融した融液を急冷して得る、または加熱溶融した融液を約1mmの並行間隔をもったグラファイト板の間に流し込んで急冷し、急冷体を得ることで、波長変換ガラス材を得ると示されている。
In the present embodiment, any one of the wavelength conversion glass materials described above is used for the infrared visible
よって、本実施の形態において、TFT基板10の画素電極9a上に、赤外可視波長変換ガラス140を形成するに際し、アルゴン雰囲気中において、TFT基板10の画素電極9a上に、加熱融解した上記混合粉末をスピンコートで塗布し、急冷することにより赤外可視波長変換ガラス140を形成する。このように形成すると、赤外可視波長変換ガラス140の膜厚は、1um〜10umとなる。尚、該形成方法は、上記変換ガラス材が、赤外光から可視光への変換効率が高く透過率が低い場合に適している。
Therefore, in the present embodiment, when the infrared-visible
一方、上記変換ガラス材が、赤外光から可視光への変換効率が低く透過率が高い場合には、加熱融解した上記混合粉末を、約1mmの並行間隔をもったグラファイト板の間に流し込んで急冷し、急冷体、即ち赤外可視波長変換ガラス140を得た後、該赤外可視波長変換ガラス140を、TFT基板10の画素電極9a上に貼着することにより形成する。
On the other hand, when the conversion glass material has low conversion efficiency from infrared light to visible light and high transmittance, the mixed powder heated and melted is poured between graphite plates having a parallel interval of about 1 mm and rapidly cooled. After the quenching body, that is, the infrared visible
尚、特公平6−29150号公報における、900〜1100nmの波長を有する赤外光を光の3原色の内、波長650nmの赤の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140Rを、TFT基板10の画素電極9a上に形成する場合、1100nmの波長は、単結晶シリコンを透過する境界の波長であるが、シリコンは間接遷移のため、境界の波長でもある程度は透過するので、また透過率はシリコンの膜厚によるので、TFT基板10を薄く形成すれば、波長1100nmであっても透過することができる。
In addition, in the Japanese Patent Publication No. 6-29150, infrared visible
このように、TFT基板10の画素電極9a上に、波長1100nm以上の赤外光を、光の3原色である、緑、青、赤の波長帯に対応する可視光に変換する赤外可視波長変換ガラスのいずれかが形成される。
In this way, on the pixel electrode 9a of the
次に、このように構成された液晶装置1の作用について説明する。図3は、液晶装置1の作用を説明する液晶装置1の断面図である。
Next, the operation of the
同図に示すように、液晶装置1の入射側であるTFT基板10側から、図示しない赤外光発生手段により1100nmより長波長の赤外光が入射されると、該赤外光は、単結晶シリコンにより構成されたTFT基板10を透過し、該透過直後に、赤外可視波長変換ガラス140により、緑、青、赤の波長帯に対応するいずれかの可視光に変換される。
As shown in the figure, when infrared light having a wavelength longer than 1100 nm is incident from the
変換された可視光は、液晶50を透過した後、カラーフィルタ28で、緑色、青色、赤色いずれかの可視光となり、対向基板20を透過して、液晶装置1の出射側である対向基板20から出射される。赤外可視波長変換ガラス140により、緑、青、赤の波長帯に対応するいずれかの可視光に、さらにカラーフィルタ28を通すことで、赤外可視波長変換ガラス140で調整しきれない不要な波長域をカットでき、色調の補正を行ことができる。このような色調調整が不要な場合は、カラーフィルタは不要である。尚、この際の液晶50の駆動動作は、可視光を用いた従来の場合と同じであるため、その説明は省略する。
The converted visible light passes through the
このように構成された液晶装置1は、電子機器、例えば光投写型表示装置、具体的には、プロジェクタに用いられる。図4は、図1〜図3の液晶装置1が1つ配設されたプロジェクタの構成を示す図、図5は、図1〜図3の液晶装置1が3つ配設されたプロジェクタの構成を示す図である。
The
液晶装置1を1つ用いる場合は、図4に示すように、液晶装置1は、プロジェクタ1100に、各々RGB用のいずれかのライトバルブとして1つ配設されている。以下、「液晶装置」を「ライトバルブ」と読みかえる。この際、ライトバルブ1のTFT基板10の画素電極9a上に、900〜1100nmの波長を有する赤外光を、波長650nmの赤の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140R、または1500nmの波長を有する赤外光を、波長510〜560nmの緑の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140G、もしくは、1500nmの波長を有する赤外光を、波長410nm〜450nmの青の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140Bが形成されている。
When one
また、ライトバルブ1の対向基板20の表面20aの全面に、波長650nmの赤の波長帯の可視光に変換された光が、赤色としてライトバルブ1から出射されるよう赤色のカラーフィルタ28、または波長510〜560nmの緑の波長帯の可視光に変換された光が、緑色としてライトバルブ1から出射されるよう緑色のカラーフィルタ28、若しくは波長410nm〜450nmの青の波長帯の可視光に変換された光が、青色としてライトバルブ1から出射されるよう青色のカラーフィルタ28が設けられている。
Further, the
また、プロジェクタ1100に、波長1100nmより長波長の赤外光を発する赤外光発生手段である赤外光発生ユニット1102と、該赤外光発生ユニット1102から発せられた赤外光を、ライトバルブ1に導くための手段と、ライトバルブ1から投写された画像を表示するスクリーン1120とが配設されている。
Further, an infrared
プロジェクタ1100では、赤外光発生ユニット1102から1100nmより長波長の赤外光が発せされると、該赤外光は、2枚のダイクロイックミラー1108によって、ライトバルブ1に導かれる。
In the
そして、ライトバルブ1により、図3に示したように、可視光に変換され、さらに変調された3原色のいずれかに対応する光成分は、投写レンズ1114を介して反射型のスクリーン1120にモノカラー画像として投写される。
Then, as shown in FIG. 3, the light component corresponding to one of the three primary colors converted into visible light by the
液晶装置1を3つ用いる場合は、図5に示すように、液晶装置1は、プロジェクタ1200に、各々RGB用のライトバルブとして、例えば3つ(1R,1G,1B)配設されている。この際、ライトバルブ1RのTFT基板10の画素電極9a上に、赤外可視波長変換ガラス140Rが形成されており、また対向基板20の表面20aの全面に、赤の可視光に変換された光が、赤色としてライトバルブ1Rから出射されるよう赤色のカラーフィルタ28が設けられている。
When three
また、ライトバルブ1GのTFT基板10の画素電極9a上に、赤外可視波長変換ガラス140Gが形成されており、また対向基板20の表面20aの全面に、緑の可視光に変換された光が、緑色としてライトバルブ1Gから出射されるよう緑色のカラーフィルタ28が設けられている。
In addition, an infrared visible
さらに、ライトバルブ1BのTFT基板10の画素電極9a上に、赤外可視波長変換ガラス140Bが形成されており、また対向基板20の表面20aの全面に、青の可視光に変換された光が、青色としてライトバルブ1Bから出射されるよう青色のカラーフィルタ28が設けられている。
Further, an infrared-visible
また、プロジェクタ1200に、1100nmより長波長の赤外光を発する赤外光発生ユニット1102と、該赤外光発生ユニット1102から発せられた赤外光を、各ライトバルブ1R、1G、1Bにそれぞれ導くための手段と、ライトバルブ1R、1G、1Bから合成されて投写された画像を表示するスクリーン1120とが配設されている。
In addition, an infrared
プロジェクタ1200では、赤外光発生ユニット1102から1100nmより長波長の赤外光が発せされると、3枚のミラー1106及び2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各色に対応するライトバルブ1R,1G,1Bに各々導かれる。
In the
この際、特にB光は、長い光路による光損失を防ぐため、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。
At this time, in particular, the B light is guided through a
そして、ライトバルブ1R,1G,1Bにより、図3に示したように、各々可視光に変換され、変調された3原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投写レンズ1114を介して反射型のスクリーン1120にカラー画像として投写される。
Then, as shown in FIG. 3, the
また、液晶装置1は、光投写型表示装置であるリアプロジェクタに用いられる。図6は、図1〜図3の液晶装置1が配設されたリアプロジェクタの構成を示す図である。
The
同図に示すように、リアプロジェクタ1300は、筐体1301の下部に、プロジェクタ部1302が配設され、また、上部背面側に投射ミラー1303が配設され、更に、投射ミラー1303の反射方向である筐体1301の前面に、透過型のスクリーン1304が配設されている。
As shown in the figure, in the
プロジェクタ部1302は、筐体1301の下部両側に配設されている冷却用ファン1305と、各々RGB用のライトバルブとして、液晶装置1を3つ(1R,1G,1B)有するユニット1200A(図5参照)が配設された投射光学系1307と、プロジェクタ部1302の各回路部を制御するメイン駆動部1309とを備えている。尚、ユニット1200Aの構成は、図5に示したプロジェクタ1200と同じであるのでその説明は省略する。
The
投写光学系1307におけるライトバルブ1R,1G,1Bにより、図3に示したように、波長1100nm以上の赤外光が各々の波長帯の可視光に変換され、変調された光の3原色に対応する光成分は、再度合成された後、矢印で示すように、投射レンズ1307cから出射される。
As shown in FIG. 3, by the
投射レンズ1307cから出射された可視光である投射光1310は、投射ミラー1303に反射されてスクリーン1304側へ導かれ、該スクリーン1304を透過する。スクリーン1304を透過した可視光によるカラー画像は、観察者Aにより観察される。尚、リアプロジェクタ1300に、液晶装置1を1つ有するユニット1100A(図4参照)を配設し、モノカラー表示を行う場合も、上述した構成と略同様である。
The projection light 1310 that is visible light emitted from the
このように、本発明の第1実施の形態を示す液晶装置、及び電子機器においては、液晶装置1の単結晶シリコンから構成されるTFT基板10を透過した波長1100nmより長波長の赤外光は、TFT基板10上の画素電極9a上に配設された赤外可視波長変換ガラス140により可視光に変換されるため、単位時間当たりのキャリアの移動度が高い単結晶シリコンを液晶装置1のTFT基板10に用いることができ、これまでLSIが担っていた表示素子のドライバコントローラ及び画像処理プロセッサ等を、液晶装置1のTFT基板10上に形成することができることから、デバイス−デバイス間の機械的接続が不要となり、液晶装置1の信頼性を向上させることができる。
As described above, in the liquid crystal device and the electronic apparatus showing the first embodiment of the present invention, infrared light having a wavelength longer than 1100 nm transmitted through the
また、液晶装置1のTFT基板10上のトランジスタ(TFT)のpn接合部分で光励起電流が流れなくなり、さらに、TFT基板10を透過する光は赤外光であることから、pn接合部の上層及び下層に、図示しない遮光膜を形成する必要がなくなるため、液晶装置1の基板の開口率を向上させることができる。
Further, since the photoexcitation current does not flow in the pn junction portion of the transistor (TFT) on the
また、TFT基板10を透過する光は赤外光であることから、該TFT基板10上に形成していた画素電極(ITO)9aを多結晶シリコンなどのシリコン材料に変更できるためパターンニングが容易になり、製造プロセスが容易となる。さらに、TFT基板10に形成された画素電極9aは、材料、製造プロセスともに高価なITOの代わりに多結晶シリコンなどのシリコン系材料による電極が使えるようになるため、製造コスト削減を図ることができる。
In addition, since the light transmitted through the
以下、変形例を示す。本実施の形態においては、赤外可視波長変換ガラス140は、単結晶シリコンから形成されたTFT基板10の出射側の面である表面10a上の画素電極9a上に形成されると示したが、これに限らず、単結晶シリコンから形成された基板を透過した後であれば、どこに形成しても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Hereinafter, a modification is shown. In the present embodiment, the infrared visible
例えば、図7に示すように、上述した手法により、対向基板20の対向面20aの裏面に形成しても良い。この場合、液晶装置1の入射側であるTFT基板10側から波長1100nmより長波長の赤外光が入射されると、該赤外光は、単結晶シリコンにより構成されたTFT基板10を透過し、液晶50を透過した後、対向基板20を透過した後、即ち、液晶装置1を完全に透過した後、赤外可視波長変換ガラス140により、緑、青、赤の波長帯に対応するいずれかの可視光に変換され、液晶装置1の出射側である対向基板20から出射される。図7の例は、カラーフィルタによる色調補正が不要な場合に適用するのが好ましいが、必要に応じて赤外可視波長変換ガラス140の上層にカラーフィルタを形成しても良い。
For example, as shown in FIG. 7, it may be formed on the back surface of the counter surface 20a of the
また、図7の例では対向基板20も単結晶シリコンにより形成することが可能である。この場合、対向基板20に電源回路や画像処理回路などに用いる単結晶シリコンにより形成される回路素子を形成することができる。
In the example of FIG. 7, the
このように、赤外可視波長変換ガラス140を形成しても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Thus, even if the infrared visible
また、以下、さらに別の変形例を示す。本実施の形態においては、1つの液晶装置1に、光の3原色の内、赤外光を赤、緑、青のいずれか波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス140が配設されていると示した。よって、図5に示したように、プロジェクタ1200を用いてカラー画像を表示するに際し、液晶装置1は、プロジェクタ1200に、R、G、Bに対応するよう3つ配設されると示した。
Further, another modification example will be described below. In the present embodiment, an infrared visible
これに限らず、1つの液晶装置であってもカラー画像を表示することができる。尚、カラーフィルタ28を、TFT基板10のTFTが形成された各画素に対応するよう、対向基板20の表面20aに、R,G,B別にマトリクス状に形成することにより、1つの液晶装置であってもカラー画像を表示できることは周知であるが、本実施の形態においては、赤外光を用いているため、カラーフィルタ28を、R、G、B別にマトリクス状に形成することだけでは、カラー画像を実現できない。よって、カラーフィルタ28を用いないカラー画像表示を実現する。
However, the present invention is not limited to this, and even a single liquid crystal device can display a color image. The
図8は、図2の液晶装置1の構成の変形例を示す断面図、図9は、図8中の赤外可視波長変換ガラスの構成を示す図、図10は、図9の赤外可視波長変換ガラスの配列を示す図8の対向基板の正面図である。
8 is a cross-sectional view showing a modification of the configuration of the
図8に示すように、対向基板20の表面20aに、赤外可視波長変換手段である赤外可視波長変換ガラス140が形成されている。赤外可視波長変換ガラス140は、図9に示すように、赤外可視波長変換ガラス140Rと、赤外可視波長変換ガラス140Gと、赤外可視波長変換ガラス140Bとにより構成されている。
As shown in FIG. 8, an infrared visible
また、図10に示すように、赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bは、TFT基板10のTFTが形成された各画素に対応するよう、あたかもカラーフィルタのように、対向基板20の表面20aにマトリクス状に形成されている。
Further, as shown in FIG. 10, the infrared visible
尚、赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bは、対向基板20の表面20aに、カラーフィルタの形成方法と同様に、インクジェット法あるいは写真製版を用いて形成される。
Note that the infrared visible
インクジェット法で形成される場合は、スパッタ法で製膜されたクロム(金属)からなる対向基板20の遮光膜53(BM)の開口部に、精製乾燥した原料のハロゲン化物が所定量調合された混合粉末をアルゴン雰囲気下または真空下で加熱溶融し、該加熱融解したもの(波長変換ガラス材)をインクジェット法で注入し急冷することにより、赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bをマトリクス状に形成する。
In the case of forming by the inkjet method, a predetermined amount of purified and dried raw material halide is prepared in the opening of the light shielding film 53 (BM) of the
一方、写真製版で作製する場合は、精製乾燥した原料のハロゲン化物が所定量調合された混合粉末をアルゴン雰囲気下または真空下で加熱溶融し、該加熱溶融されたもの(波長変換ガラス材)をスピンコートで塗布し急冷した後、写真製版を用いて赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bをマトリクス状にパターンニングすることにより形成する。
On the other hand, in the case of producing by photoengraving, a mixed powder prepared by mixing a predetermined amount of purified and dried raw material halide is heated and melted in an argon atmosphere or under vacuum, and the heat-melted one (wavelength conversion glass material) is used. After applying by spin coating and rapidly cooling, the infrared visible
このように形成された液晶装置1は、上述した図4に示すように、例えばプロジェクタ1100に、1つ配設される。液晶装置1に、赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bのいずれかを形成した場合は、モノカラー表示しかできなかったが、液晶装置1に、赤外可視波長変換ガラス140R,140G,140Bをマトリクス状に形成した場合には、赤外光を用いたとしても、またカラーフィルタ28を用いなくともスクリーン1120に、1つの液晶装置でカラー表示を行うことができる。
One
尚、カラーフィルタ28を用いない例を示したが、上述した構成に加え、液晶装置1に、カラーフィルタ28を、R,G,Bに対応するようマトリクス状に形成すれば、より正確に色調補正を行うことができる。
In addition, although the example which does not use the
(第2実施の形態)
図11は、本発明の第2実施の形態を示す液晶装置の構成の概略を示す断面図、図12は、図11の液晶装置が1つ配設されたプロジェクタの構成を示す図、図13は、図11の液晶装置1が配設されたリアプロジェクタの構成を示す図、図14は、図12、図13の赤外可視波長変換ガラスの配列を示すスクリーンの正面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of a liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of a projector in which one liquid crystal device of FIG. 11 is provided, and FIG. FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a rear projector in which the
本実施の形態の液晶装置201、プロジェクタ2100,2200、リアプロジェクタ2300の構成は、上記図1〜図10に示した第1実施の形態の液晶装置1、プロジェクタ1100,1200、リアプロジェクタ1300と比して、赤外可視波長変換ガラスを、液晶装置に配設せずに、スクリーンに配設した点が異なる。よって、この相違点のみを説明し、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。
The configurations of the
図11に示すように、液晶装置201は、赤外光を透過する単結晶シリコンにより構成された厚さ50〜100ミクロンの基板を用いたTFT基板210と、これに対向配置される、赤外光を透過する単結晶シリコンにより構成された厚さ50〜100ミクロンの基板を用いた対向基板220との間に液晶50が封入されてパネルとして構成される。対向配置されたTFT基板210と対向基板220とは、シール材52によって貼り合わされている。
As shown in FIG. 11, the
尚、TFT基板210及び対向基板220を構成する上記単結晶シリコンを透過する赤外光の波長は、波長λ=1.24/1.1eV(シリコンのバンドギャップエネルギ)=1100nmより長波長の波長であることが知られている。
In addition, the wavelength of the infrared light which permeate | transmits the said single crystal silicon which comprises the
TFT基板210の対向面であって透過された赤外光の出射側である表面210aに、画素を構成する画素電極(ITO)9a及び該画素電極9aに接続された図示しないTFT等がマトリクス状に配置されている。
A pixel electrode (ITO) 9a constituting a pixel and a TFT (not shown) connected to the pixel electrode 9a are arranged in a matrix on a surface 210a opposite to the
また、対向基板220の対向面である表面220aの全面であって、TFT基板210のTFTが形成された各画素に対応する位置に、対向電極(ITO)21が設けられている。
A counter electrode (ITO) 21 is provided on the entire surface 220a, which is the counter surface of the
TFT基板210の画素電極9a上に、ラビング処理が施された配向膜16が設けられている。一方、対向基板220上の全面に渡って形成された対向電極21上にも、ラビング処理が施された配向膜22が設けられている。各配向膜16,22は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
On the pixel electrode 9a of the
さらに、TFT基板210の表面210aの裏面であって、赤外光の入射側の面に、偏光板111が設けられており、また、対向基板220の表面220aの裏面にも、偏光板121が設けられている。
Further, a
尚、その他の構成は、上述した第1実施の形態の液晶装置1と同一であるため、その説明は省略する。
Since other configurations are the same as those of the
このように構成された液晶装置201は、電子機器、例えば光投写型表示装置、具体的には、プロジェクタに用いられる。
The thus configured
図12に示すように、液晶装置201は、プロジェクタ2100に、RGB用のライトバルブとして1つ配設されている。尚、以下、「液晶装置」は、「ライトバルブ」と読み替える。また、スクリーン1120上に、900〜1100nmの波長を有する赤外光を、波長650nmの赤の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス240R、または1500nmの波長を有する赤外光を、波長510〜560nmの緑の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス240G、もしくは、1500nmの波長を有する赤外光を、波長410nm〜450nmの青の波長帯の可視光に変換する赤外可視波長変換ガラス240Bが、図14に示すように、R、G、Bに各々対応するよう、上述した手法により、マトリクス状に形成されている。
As shown in FIG. 12, one
尚、その他のプロジェクタ2100の構成は、図4において上述したプロジェクタ1100の構成と同じであるため、その詳しい説明は省略する。
The other configuration of the
プロジェクタ2100では、赤外光発生ユニット1102から1100nmより長波長の赤外光が発せされると、該赤外光は、2枚のダイクロイックミラー1108によって、ライトバルブ201に導かれる。
In the
そして、ライトバルブ201により、変調された3原色に対応する光成分は、投写レンズ1114を介して反射型のスクリーン1120に投写され、その後、スクリーン1120上の赤外可視波長変換手段である赤外可視波長変換ガラス240において、赤の波長帯の可視光、緑の波長帯の可視光、青の波長帯の可視光にそれぞれ変換され、その可視光による画像が観察者により観察されるようになっている。
Then, the light components corresponding to the three primary colors modulated by the
また、液晶装置201は、光投写型表示装置であるリアプロジェクタに用いられる。図13に示すように、リアプロジェクタ2300のスクリーン1304に、赤外可視波長変換ガラス240R、または赤外可視波長変換ガラス240G、もしくは赤外可視波長変換ガラス240Bが、上述した手法により、図14に示すように、R、G、Bに各々対応するよう、マトリクス状に形成されている。
The
また、プロジェクタ部1302に、各々RGB用のライトバルブとして、液晶装置1を1つ有するユニット2100A(図12参照)が配設された投射光学系1307を備えている。尚、ユニット2100Aの構成は、図12に示したプロジェクタ2100と同じであるのでその説明は省略する。
In addition, the
尚、その他のリアプロジェクタ2300の構成は、図6において上述したリアプロジェクタ1300の構成と同じであるため、その詳しい説明は省略する。
The other
投射レンズ1307cから出射された赤外光2310は、投射ミラー1303に反射されてスクリーン1304側へ導かれ、その後、スクリーン1120上の赤外可視波長変換ガラス240において、赤の波長帯の可視光、緑の波長帯の可視光、青の波長帯の可視光1310にそれぞれ変換され、該可視光1310は、スクリーン1120を透過する。可視光1310による画像は、観察者により観察されるようになっている。
Infrared light 2310 emitted from the
このように、本実施の形態の液晶装置201、プロジェクタ2100,2200、リアプロジェクタ2300においては、赤外可視波長変換ガラス240をスクリーン上に、マトリクス上に設けた。
As described above, in the
よって、液晶装置1に赤外可視波長変換ガラスを形成する必要がなくなるので、液晶装置1の製造プロセスが容易となる。尚、その他の効果は、上述した第1実施の形態と同一である。
Therefore, it is not necessary to form infrared-visible wavelength conversion glass on the
さらに、本発明により製造される電気光学装置は、透過型の液晶装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、半透過性を有する、即ち半透過型の各種の電気光学装置に適用できることは勿論である。 Further, the electro-optical device manufactured according to the present invention has been described by taking a transmissive liquid crystal device as an example. However, the present invention is not limited to this, and various types of electric devices having translucency, that is, transflective types are included. Of course, it can be applied to an optical device.
例えば、図2の構成を応用した場合の半透過型の液晶装置1の構成を説明する。この場合、液晶装置1の光源としては、内部光源としての赤外光発生手段と、外部から入射される可視光が挙げられる。
For example, the configuration of the transflective
まず、画素領域には透過領域と反射領域が設けられる。そして、TFT基板10における反射領域には外部光を反射するための反射層が設けられる。
First, a transmissive region and a reflective region are provided in the pixel region. A reflective layer for reflecting external light is provided in the reflective region of the
一方TFT基板10の透過領域にはRGBの各色の可視光に変換を行う赤外可視波長変換ガラス140がそれぞれ画素毎に設けられている。なお、TFT基板10の反射領域には赤外可視波長変換ガラス140は設ける必要がない。
On the other hand, an infrared visible
一方対向基板20には、RGBのカラーフィルタ28のそれぞれが画素毎に設けられている。
On the other hand, each of the
なお、赤外可視波長変換ガラス140の変換光率の低さが原因で、透過領域の可視光の強度は反射領域のそれよりも低くなる。そこで、出射する光の強度を均等にするために、透過領域と反射領域とでカラーフィルタ28の強度を異ならせても良い。すなわち、反射領域でのカラーフィルタ濃度が、透過領域でのカラーフィルタ濃度よりも高くなるように設定しても良い。
Note that, due to the low conversion light rate of the infrared visible
また、本発明により製造される電気光学装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した液晶装置は、TFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子(能動素子)を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールを例に挙げて説明したが、これに限らず、TFD(薄膜ダイオード)等のアクティブ素子(能動素子)を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示モジュールにも適用することができる。 In addition, the electro-optical device manufactured according to the present invention is not limited to the above-described illustrated examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the above-described liquid crystal device has been described by taking an active matrix type liquid crystal display module using an active element (active element) such as a TFT (thin film transistor) as an example. The present invention can also be applied to an active matrix liquid crystal display module using active elements (active elements).
さらに、本発明により製造される液晶装置が用いられる電子機器としては、光投写型表示装置のプロジェクタ、またはリアプロジェクタを例に挙げて示したが、これに限らず、直視型の電子機器に適用してもよい。 Further, as an electronic device using the liquid crystal device manufactured according to the present invention, a projector of a light projection display device or a rear projector is shown as an example, but the present invention is not limited to this, and is applied to a direct-view type electronic device. May be.
例えば、本実施の形態に示した液晶装置を携帯型のコンピュータに適用した例について説明する。図15は、このコンピュータの構成を示す斜視図である。同図において、コンピュータ3100は、キーボード3102を備えた本体部3104と、液晶装置1または201が配設された表示部3101とから構成されている。
For example, an example in which the liquid crystal device described in this embodiment is applied to a portable computer will be described. FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of this computer. In the figure, a
尚、この際、配設する液晶装置に赤外可視波長変換ガラスを設けない場合、即ち第2実施の形態の液晶装置201の場合は、赤外可視波長変換ガラス240を、透過型のスクリーン(画面)を有する表示部3101に設ければ、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
At this time, when the infrared-visible wavelength conversion glass is not provided in the liquid crystal device to be arranged, that is, in the case of the
次に、本実施の形態に示した液晶装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図16はこの携帯電話の構成を示す斜視図である。同図において、携帯電話4200は、複数の操作ボタン4202のほか、受話口4204、送話口4206とともに、液晶装置1または201が配設された表示部4201とから構成されている。
Next, an example in which the liquid crystal device described in this embodiment is applied to a mobile phone is described. FIG. 16 is a perspective view showing the configuration of this mobile phone. In the figure, a
尚、この際、配設された液晶装置に赤外可視波長変換ガラスを設けない場合、即ち第2実施の形態の液晶装置201の場合は、赤外可視波長変換ガラス240を、透過型のスクリーン(画面)表示部4201に設ければ、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
At this time, in the case where the infrared-visible wavelength conversion glass is not provided in the disposed liquid crystal device, that is, in the case of the
また、図15、図16を参照して説明した電子機器の他にも、本実施の形態に示した液晶装置には、PDA(Personal Digital Assistants)と呼ばれる携帯型情報機器や、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末機等が挙げられる。したがって、これらの電子機器においても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。 In addition to the electronic devices described with reference to FIGS. 15 and 16, the liquid crystal device described in this embodiment includes portable information devices called PDA (Personal Digital Assistants), personal computers, digital computers, and the like. Still camera, in-vehicle monitor, digital video camera, LCD TV, viewfinder type, monitor direct view type video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook, calculator, word processor, workstation, video phone, POS terminal, etc. Can be mentioned. Therefore, it goes without saying that the present invention can also be applied to these electronic devices.
1…液晶装置、9a…画素電極、10…TFT基板、20…対向基板、50…液晶、140…赤外可視波長変換ガラス、201…液晶装置、210…TFT基板、220…対向基板、240…赤外可視波長変換ガラス、1100…プロジェクタ、1102…赤外光発生ユニット、1120…スクリーン、1200…プロジェクタ、1300…リアプロジェクタ、1304…スクリーン、2100…プロジェクタ、2300…リアプロジェクタ、3100…携帯型パソコン、3101…スクリーン、4200…携帯電話、4201…スクリーン。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記基板の前記赤外光の出射側に配設された前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段と、
を有し、
前記可視光により画像表示を行うことを特徴とする電気光学装置。 A substrate formed of single crystal silicon, transmitting infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon, and having a semiconductor element formed thereon;
Infrared visible wavelength conversion means for converting the infrared light disposed on the infrared light emitting side of the substrate into visible light;
Have
An electro-optical device that performs image display with the visible light.
前記一対の基板のうちの第1の基板は、単結晶シリコンにより形成され、前記第1の基板を構成する前記単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を透過し、前記半導体素子が形成されており、
前記一対の基板のうち第2の基板は、前記第1の基板に対向配置され、前記第1の基板側から入射した前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段を備え、
前記可視光により画像表示を行うことを特徴とする電気光学装置。 In an electro-optical device in which a pair of substrates are arranged to face each other,
The first substrate of the pair of substrates is formed of single crystal silicon, and emits infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon constituting the first substrate. Transmitting, the semiconductor element is formed,
The second substrate of the pair of substrates includes an infrared visible wavelength conversion unit that is disposed to face the first substrate and converts the infrared light incident from the first substrate side into visible light,
An electro-optical device that performs image display with the visible light.
前記電気光学装置の出射側に配設された透過型または反射型のスクリーンと、
を有することを特徴とする請求項9に記載の電子機器。 The electro-optical device;
A transmissive or reflective screen disposed on the output side of the electro-optical device;
The electronic apparatus according to claim 9, further comprising:
前記電気光学装置の前記赤外光の入射側に配設され、前記素子基板及び前記対向基板を構成する前記単結晶シリコンのバンドギャップエネルギに相当する光の波長より長い波長の赤外光を発生する赤外光発生手段と、
前記電気光学装置の前記赤外光の出射側に配設された前記赤外光を可視光に変換する赤外可視波長変換手段と、
前記電気光学装置の出射側に配設された透過型または反射型のスクリーンと、
を有し、
前記赤外可視波長変換手段は、前記スクリーンに配設されていることを特徴とする電子機器。 A transmissive or semi-transmissive electro-optical device formed of a substrate that transmits infrared light and is formed of single crystal silicon;
Arranged on the infrared light incident side of the electro-optical device to generate infrared light having a wavelength longer than the wavelength of light corresponding to the band gap energy of the single crystal silicon constituting the element substrate and the counter substrate Means for generating infrared light;
Infrared visible wavelength conversion means for converting the infrared light disposed on the infrared light emitting side of the electro-optical device into visible light; and
A transmissive or reflective screen disposed on the output side of the electro-optical device;
Have
The electronic device according to claim 1, wherein the infrared visible wavelength converting means is disposed on the screen.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008070284A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Ricoh Co Ltd | Semiconductor sensor and manufacturing method thereof |
| WO2014183346A1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | Backlight module and display apparatus |
-
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- 2004-10-20 JP JP2004305210A patent/JP2006119240A/en not_active Withdrawn
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