JP2019008044A - Electro-optical device, electronic equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】画素の開口領域に入射する光を有効に利用可能な電気光学装置を提供すること。【解決手段】電気光学装置としての液晶装置の液晶パネル110は、第1遮光層としての走査線3及び第2遮光層としてのデータ線6と、走査線3とデータ線6との間に、画素ごとに設けられたトランジスター(TFT)30と、データ線6を覆い、画素の非開口領域から開口領域にはみ出して設けられ、開口領域の縁部よりも内側に側壁12aをなす第1絶縁層と、開口領域に設けられ、第1絶縁層の側壁12aを含む凹部12bを埋めてなる第2絶縁層13と、を備え、第1絶縁層の屈折率をn1とし、第1絶縁層の側壁12aに接する第2絶縁層13の部分の屈折率をn2とすると、n1<n2の関係を満たし、第2絶縁層13は、凹部12b内において厚み方向に基材10sから遠ざかるにつれて屈折率がn2から小さくなるように変化した部分を含む。【選択図】図6An electro-optical device capable of effectively using light incident on an aperture region of a pixel. A liquid crystal panel 110 of a liquid crystal device as an electro-optical device includes a scanning line 3 as a first light shielding layer and a data line 6 as a second light shielding layer, and between the scanning line 3 and the data line 6. A first insulating layer that covers the transistor (TFT) 30 provided for each pixel and the data line 6, protrudes from the non-opening region of the pixel to the opening region, and forms a side wall 12 a inside the edge of the opening region. And a second insulating layer 13 provided in the opening region and filling the recess 12b including the side wall 12a of the first insulating layer, wherein the refractive index of the first insulating layer is n1, and the side wall of the first insulating layer Assuming that the refractive index of the portion of the second insulating layer 13 in contact with 12a is n2, the relationship of n1 <n2 is satisfied, and the refractive index of the second insulating layer 13 increases as it moves away from the substrate 10s in the thickness direction in the recess 12b. To be smaller than Including a phased part. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、電気光学装置、電子機器に関する。 The present invention relates to an electro-optical device and an electronic apparatus.
電気光学装置として、画素ごとにスイッチング素子であるトランジスターを備えたアクティブ駆動型の液晶装置が挙げられる。液晶装置は受光型であるため、見易い表示を実現するために高いコントラストを得るには画素に入射する光を有効に利用することが求められる。特に、プロジェクターなどの投射型表示装置の光変調手段として用いられる液晶装置は、小型であることから画素サイズが小さくなるため、直視型の液晶装置に比べて高い光の利用効率が求められる。 As an electro-optical device, an active drive type liquid crystal device including a transistor as a switching element for each pixel can be given. Since the liquid crystal device is a light receiving type, it is required to effectively use light incident on the pixels in order to obtain a high contrast in order to realize an easy-to-view display. In particular, a liquid crystal device used as a light modulation unit of a projection display device such as a projector is small in size, and thus has a small pixel size. Therefore, higher light utilization efficiency is required than a direct-view type liquid crystal device.
例えば、特許文献1には、薄膜トランジスターが設けられた非開口領域の第3層間絶縁膜の屈折率をn3とし、第3層間絶縁膜を覆うと共に開口領域を埋める第4層間絶縁膜の屈折率をn4とすると、n3<n4の関係を満たす電気光学装置が開示されている。屈折率が異なる第3層間絶縁膜と第4層間絶縁膜とがなす界面は、開口領域を囲む側壁を成しており、側壁に入射する光は反射して開口領域側に導かれる。すなわち、開口領域の光軸に沿って直進する光だけでなく、光軸に対して斜めに入射した光を拡散させずに該側壁で反射して有効に利用できるとしている。
For example, in
しかしながら、上記特許文献1の電気光学装置は、非開口領域において第3層間絶縁膜上に第3遮光層を有している。第3遮光層の端部に入射した光は回折して第3層間絶縁膜内に入射するため、開口領域に導くことが困難であった。つまり、開口領域に入射した光の利用効率は、まだ改善の余地があるという課題があった。
However, the electro-optical device disclosed in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例]本適用例に係る電気光学装置は、基材上において、画素の開口領域を囲む非開口領域に設けられ、前記基材の厚み方向に間隔を置いて配置された第1遮光層及び第2遮光層と、前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に、前記画素ごとに設けられたトランジスターと、前記第2遮光層を覆い、前記非開口領域から前記開口領域にはみ出して設けられ、前記開口領域の縁部よりも内側に側壁をなす第1絶縁層と、前記開口領域に設けられ、前記第1絶縁層の前記側壁を含む凹部を埋めてなる第2絶縁層と、を備え、前記第1絶縁層の屈折率をn1とし、前記第1絶縁層の前記側壁に接する前記第2絶縁層の部分の屈折率をn2とすると、n1<n2の関係を満たし、前記第2絶縁層は、前記凹部内において前記厚み方向に前記基材から遠ざかるにつれて屈折率がn2から小さくなるように変化した部分を含む。 [Application Example] The electro-optical device according to this application example is provided in a non-opening region surrounding the opening region of the pixel on the base material, and is arranged at intervals in the thickness direction of the base material. And the second light-shielding layer, the transistor provided for each pixel between the first light-shielding layer and the second light-shielding layer, and the second light-shielding layer, and from the non-opening region to the opening region. A first insulating layer that protrudes and forms a side wall inside an edge of the opening region, and a second insulating layer that is provided in the opening region and fills a recess including the side wall of the first insulating layer When the refractive index of the first insulating layer is n1, and the refractive index of the portion of the second insulating layer in contact with the side wall of the first insulating layer is n2, the relationship of n1 <n2 is satisfied. The second insulating layer is the base material in the thickness direction in the recess. Refractive index increasing distance comprises changed portion to be smaller from n2.
本適用例によれば、屈折率がn1の第1絶縁層の側壁に接する部分の第2絶縁層の屈折率がn1よりも大きいn2であることから、該側壁に入射した光は反射されて開口領域内に導かれる。第2絶縁層は光が透過する開口領域内の上記凹部において厚み方向に基材から遠ざかるほど屈折率がn2から小さくなるように変化した部分を有していることから、例えば第2絶縁層に屈折率がn2よりも小さい他の絶縁層を積層しても、第2絶縁層の屈折率が小さくなった部分と他の絶縁層との界面における反射が抑制される。つまり、開口領域に入射する光の当該界面における反射を抑制し、入射した光を有効に利用して明るい表示が可能な電気光学装置を提供することができる。また、第1絶縁層は第2遮光層を覆うことから、第2遮光層の端部に入射する光もまた該側壁で反射される。つまり、第2遮光層の端部では光の回折が生じ難いので、回折した光がトランジスターに入射して光リーク電流が生ずることも抑制できる。 According to this application example, since the refractive index of the second insulating layer in the portion in contact with the side wall of the first insulating layer having the refractive index n1 is n2 larger than n1, the light incident on the side wall is reflected. Guided into the open area. Since the second insulating layer has a portion in which the refractive index is changed so as to decrease from n2 as the distance from the substrate in the thickness direction in the concave portion in the opening region through which light is transmitted, for example, in the second insulating layer Even when another insulating layer having a refractive index smaller than n2 is stacked, reflection at the interface between the portion of the second insulating layer where the refractive index is reduced and the other insulating layer is suppressed. That is, it is possible to provide an electro-optical device capable of suppressing the reflection of light incident on the opening region at the interface and effectively using the incident light and performing bright display. Further, since the first insulating layer covers the second light shielding layer, the light incident on the end portion of the second light shielding layer is also reflected by the side wall. That is, since it is difficult for light to be diffracted at the end portion of the second light shielding layer, it is possible to suppress the occurrence of light leakage current due to the diffracted light entering the transistor.
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記第2絶縁層は、前記凹部内において前記厚み方向に前記基材から遠ざかるにつれて屈折率がn2から小さくなるように段階的に変化した層を含むとしてもよい。
この構成によれば、基材の厚み方向に連続的に屈折率を変化させることは技術的に難易度が高くなるが、段階的に屈折率を変化させることで第2絶縁層を容易に実現できる。
In the electro-optical device according to the application example, it is assumed that the second insulating layer includes a layer in which the refractive index is changed stepwise so that the refractive index decreases from n2 in the concave portion as the distance from the base material increases. Also good.
According to this configuration, it is technically difficult to continuously change the refractive index in the thickness direction of the base material, but the second insulating layer can be easily realized by changing the refractive index stepwise. it can.
上記適用例に記載の電気光学装置では、前記第2絶縁層における前記基材の厚み方向に隣接する層の屈折率差は、0.05以上0.15以下であることが好ましい。
この構成によれば、基材の厚み方向に隣接する層の界面における光の反射をより抑制して開口領域に入射する光をより効率的に利用できる。
In the electro-optical device according to the application example described above, it is preferable that a refractive index difference between layers adjacent to the base material in the thickness direction in the second insulating layer is 0.05 or more and 0.15 or less.
According to this configuration, it is possible to more efficiently use light incident on the opening region while further suppressing reflection of light at the interface between layers adjacent to each other in the thickness direction of the substrate.
上記適用例に記載の電気光学装置において、前記屈折率n1と前記屈折率n2との差が0.1以上であることが好ましい。
この構成によれば、屈折率が異なる透光性部材における光の屈折はスネルの法則に従い、第1絶縁層の屈折率n1と第2絶縁層の屈折率n2との差が0.1以上であることから、第1絶縁層と第2絶縁層との界面に入射した光が全反射する臨界角を比較的に小さくできる。つまり、第1絶縁層と第2絶縁層とがなす界面において、界面に入射した光をより効率的に反射させることができる。なお、スネルの法則により、n1<n2であって、臨界角θcは、θc=arcsin(n1/n2)で表される。
In the electro-optical device according to the application example, it is preferable that a difference between the refractive index n1 and the refractive index n2 is 0.1 or more.
According to this configuration, the light refraction in the translucent members having different refractive indexes follows Snell's law, and the difference between the refractive index n1 of the first insulating layer and the refractive index n2 of the second insulating layer is 0.1 or more. Therefore, the critical angle at which light incident on the interface between the first insulating layer and the second insulating layer is totally reflected can be made relatively small. That is, light incident on the interface can be more efficiently reflected at the interface between the first insulating layer and the second insulating layer. Note that, according to Snell's law, n1 <n2, and the critical angle θc is represented by θc = arcsin (n1 / n2).
[適用例]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、画素の開口領域を透過する光を表示に有効に利用可能であることから、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。
[Application Example] An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device according to the application example described above.
According to this application example, the light that passes through the aperture region of the pixel can be effectively used for display, and thus an electronic device having excellent display quality can be provided.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.
本実施形態では、電気光学装置として、スイッチング素子である薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;TFT)を画素ごとに備えたアクティブ駆動型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調手段(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。 In the present embodiment, an active drive type liquid crystal device including a thin film transistor (TFT) as a switching element for each pixel will be described as an example of an electro-optical device. This liquid crystal device can be suitably used, for example, as light modulation means (liquid crystal light valve) of a projection display device (liquid crystal projector) described later.
(第1実施形態)
<電気光学装置>
まず、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置について、図1〜図3を参照して説明する。図1は電気光学装置としての液晶装置の構成を示す概略平面図、図2は図1のH−H’線に沿う液晶装置の構造を示す概略断面図である。図3は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
(First embodiment)
<Electro-optical device>
First, a liquid crystal device as an electro-optical device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a liquid crystal device as an electro-optical device, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device along the line HH ′ in FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device.
図1及び図2に示すように、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置100は、対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを備えた液晶パネル110を有する。素子基板10の基材10s及び対向基板20の基材20sは、それぞれ透明な例えば石英基板やガラス基板が用いられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、対向基板20の外縁に沿って配置されたシール部40を介して間隔を置いて貼り合わされている。額縁状に配置されたシール部40の内側に液晶が注入され液晶層50が構成されている。なお、上記間隔に液晶を注入する方法は、例えば、額縁状に配置されたシール部40の内側に液晶を滴下して、減圧下で素子基板10と対向基板20とを貼り合わせるODF(One Drop Fill)法が挙げられる。
シール部40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤を用いることができる。本実施形態では、紫外線硬化型のエポキシ樹脂が採用されている。シール部40には、一対の基板の上記間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
The
For the
シール部40の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Pを含む表示領域E1が設けられている。また、シール部40と表示領域E1との間に表示領域E1を取り囲んで遮光性の見切り部21が設けられている。見切り部21は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。なお、表示領域E1は表示に寄与する有効な画素P以外に、有効な画素Pを囲む複数のダミー画素を含んでいてもよい。
Inside the
素子基板10には、複数の外部接続用端子104が配列した端子部が設けられている。該端子部に沿った第1の辺部とシール部40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール部40と表示領域E1との間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3及び第4の辺部に沿ったシール部40と表示領域E1との間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール部40と検査回路103との間に、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線(図示省略)が設けられている。
The
これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線(図示省略)は、第1の辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子104に接続されている。なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101と表示領域E1との間のシール部40の内側に沿った位置に設けてもよい。
以降、第1の辺部に沿った方向をX方向とし、第3の辺部に沿った方向をY方向として説明する。また、対向基板20側から素子基板10側に向かう方向に沿って見ることを「平面視」または「平面的に」と言う。
Wirings (not shown) connected to the data line driving
In the following description, the direction along the first side is defined as the X direction, and the direction along the third side is defined as the Y direction. Further, viewing along the direction from the
図2に示すように、素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた透光性の画素電極16及びスイッチング素子である薄膜トランジスター(以降、TFTと呼称する)30と、信号配線と、これらを覆う配向膜18とが形成されている。素子基板10は、基材10sと、基材10s上に形成された画素電極16、TFT30、信号配線、配向膜18を含むものである。素子基板10の詳しい構成については、後述する。
As shown in FIG. 2, on the surface of the
素子基板10に対向配置される対向基板20は、基材20sと、基材20s上に形成された見切り部21と、これを覆うように成膜された平坦化層22と、平坦化層22を覆い、基材20sのほぼ全面に亘って設けられ共通電極として機能する対向電極23と、対向電極23を覆う配向膜24とを含むものである。
The
見切り部21は、図1に示すように表示領域E1を取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの回路に入射する光を遮蔽して、これらの回路が光によって誤動作することを防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が表示領域E1に入射しないように遮蔽して、表示領域E1の表示における高いコントラストを確保している。なお、本実施形態では紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いてシール部40が形成されているため、見切り部21は平面視でシール部40と重ならないように配置されている。よって、素子基板10と対向基板20との貼り合わせにおける位置精度とシール部40の紫外線硬化性とを考慮して、わずかではあるが隙間がある(図1参照)。
As shown in FIG. 1, the parting
平坦化層22は、例えば酸化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部21を覆うように設けられている。このような平坦化層22の形成方法としては、例えばプラズマCVD法などを用いて成膜する方法が挙げられる。
The planarization layer 22 is made of an inorganic material such as silicon oxide, for example, and is provided so as to cover the
対向電極23は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層22を覆うと共に、図1に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106に電気的に接続されている。上下導通部106は、素子基板10側の配線に電気的に接続している。
The
画素電極16を覆う配向膜18及び対向電極23を覆う配向膜24は、液晶装置100の光学設計に基づいて選定される。配向膜18,24は、例えば、ポリイミドなどの有機材料を成膜して、その表面をラビングすることにより、正の誘電異方性を有する液晶分子に対して略水平配向処理が施された有機配向膜や、気相成長法を用いてSiOx(酸化シリコン)などの無機材料を成膜して、負の誘電異方性を有する液晶分子に対して略垂直配向させた無機配向膜が挙げられる。
The
このような液晶装置100は透過型であって、電圧無印加状態で画素Pの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Pの透過率が最小となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。素子基板10と対向基板20とを含む液晶パネル110の光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
本実施形態では、以降、配向膜18,24として前述した無機配向膜と、負の誘電異方性を有する液晶とを用い、ノーマリーブラックモードの光学設計が適用された例について説明する。
Such a
In the present embodiment, an example in which a normally black mode optical design is applied using the inorganic alignment film described above as the
次に図3を参照して、液晶装置100(液晶パネル110)の電気的な構成について説明する。液晶装置100は、少なくとも表示領域E1において互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線3及び複数のデータ線6と、データ線6に沿って平行に配置された容量線7とを有する。走査線3が延在する方向がX方向であり、データ線6が延在する方向がY方向である。
Next, an electrical configuration of the liquid crystal device 100 (liquid crystal panel 110) will be described with reference to FIG. The
走査線3、データ線6及び容量線7と、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極16と、TFT30と、蓄積容量31とが設けられ、これらが画素Pの画素回路を構成している。
A
走査線3はTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6はTFT30のソースに電気的に接続されている。画素電極16はTFT30のドレインに電気的に接続されている。
The
データ線6はデータ線駆動回路101(図1参照)に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号D1,D2,…,Dnを画素Pに供給する。走査線3は走査線駆動回路102(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路102から供給される走査信号SC1,SC2,…,SCmを画素Pに供給する。
The
データ線駆動回路101からデータ線6に供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路102は、走査線3に対して、走査信号SC1〜SCmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
The image signals D1 to Dn supplied from the data line driving
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号SC1〜SCmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6から供給される画像信号D1〜Dnが所定のタイミングで画素電極16に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極16を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極16と液晶層50を介して対向配置された対向電極23との間で一定期間保持される。画像信号D1〜Dnの周波数は例えば60Hzである。
In the
保持された画像信号D1〜Dnがリークするのを防止するため、画素電極16と対向電極23との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量31が接続されている。蓄積容量31は、TFT30のドレインと容量線7との間に設けられている。
In order to prevent the held image signals D1 to Dn from leaking, a
なお、図1に示した検査回路103には、データ線6が接続されており、液晶装置100の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置100の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図3の等価回路では図示を省略している。
The
本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路101、走査線駆動回路102、検査回路103を含んでいる。また、周辺回路は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線6に供給するサンプリング回路、データ線6に所定電圧レベルのプリチャージ信号を上記画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
Peripheral circuits that drive and control the pixel circuits in this embodiment include a data
<画素の構造>
次に、本実施形態の液晶装置100(液晶パネル110)における画素Pの構造について説明する。図4は、液晶装置の画素の構造を示す概略断面図である。
<Pixel structure>
Next, the structure of the pixel P in the liquid crystal device 100 (liquid crystal panel 110) of this embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a pixel structure of the liquid crystal device.
図4に示すように、素子基板10の基材10s上には、まず走査線3が形成される。走査線3は、例えばTi(チタン)、Cr(クロム)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)などの金属のうちの少なくとも1つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性を有している。走査線3は本発明における第1遮光層の一例である。
As shown in FIG. 4, the
走査線3を覆うように例えば酸化シリコンなどからなる下地絶縁膜11aが形成され、下地絶縁膜11a上に島状に半導体層30aが形成される。半導体層30aは例えば多結晶シリコン膜からなり、不純物イオンが注入されて、第1ソース・ドレイン領域、接合領域、チャネル領域、接合領域、第2ソース・ドレイン領域を有するLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成されている。
半導体層30aは、遮光性を有する走査線3の上方に設けられているため、基材10s側から半導体層30aに入射する光は遮光される。これにより、当該入射光によるTFT30の光誤動作が防止される。
A
Since the
半導体層30aを覆うようにゲート絶縁膜11bが形成される。さらにゲート絶縁膜11bを挟んでチャネル領域に対向する位置にゲート電極30gが形成される。
A
ゲート電極30gとゲート絶縁膜11bとを覆うようにして第1層間絶縁膜11cが形成され、半導体層30aのそれぞれの端部と重なる位置にゲート絶縁膜11b、第1層間絶縁膜11cを貫通する2つのコンタクトホールCNT1,CNT2が形成される。
A first
そして、2つのコンタクトホールCNT1,CNT2を埋めると共に第1層間絶縁膜11cを覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金、あるいは金属化合物などの遮光性の導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、コンタクトホールCNT1を介して第1ソース・ドレイン領域に繋がるデータ線6が形成される。同時にコンタクトホールCNT2を介して第2ソース・ドレイン領域に繋がる第1中継電極6bが形成される。データ線6及び第1中継電極6bは、本発明における第2遮光層の一例である。
Then, a light-shielding conductive film such as Al (aluminum), an alloy thereof, or a metal compound is formed to fill the two contact holes CNT1 and CNT2 and to cover the first
次に、データ線6及び第1中継電極6bと第1層間絶縁膜11cを覆って第2層間絶縁膜12が形成される。第2層間絶縁膜12は、例えばシリコンの酸化物からなる。そして、TFT30が設けられた領域を覆うことによって生ずる表面の凹凸を平坦化する平坦化処理が施される。平坦化処理の方法としては、例えば化学的機械的研磨処理(Chemical Mechanical Polishing:CMP処理)やスピンコート処理などが挙げられる。
Next, the second
第1中継電極6bと重なる位置に第2層間絶縁膜12を貫通するコンタクトホールCNT3が形成される。このコンタクトホールCNT3を被覆すると共に第2層間絶縁膜12を覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金、あるいは金属化合物などの遮光性の導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、第1容量電極31aと第2中継電極31dとが形成される。
A contact hole CNT3 penetrating through the second
第1容量電極31aのうち、後に形成される誘電体層31cを介して第2容量電極31bと対向する部分の外縁を覆うように絶縁膜14aがパターニングされて形成される。また、第2中継電極31dのうちコンタクトホールCNT4と重なる部分を除いた外縁を覆うように絶縁膜14aがパターニングされて形成される。絶縁膜14aは、この後に形成される第2容量電極31bのパターニング時に第1容量電極31aがエッチングされることを防ぐために設けられるものである。
The insulating
次に、絶縁膜14aと第1容量電極31aを覆って誘電体層31cが成膜される。誘電体層31cとしては、シリコン窒化膜や、酸化ハフニュウム(HfO2)、アルミナ(Al2O3)、酸化タンタル(Ta2O5)などの単層膜、又はこれらの単層膜のうち少なくとも2種の単層膜を積層した多層膜を用いてもよい。平面的に第2中継電極31dと重なる部分の誘電体層31cはエッチングされて除かれる。誘電体層31cを覆うように例えばTiN(窒化チタン)などの導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、第1容量電極31aに対向配置され、第2中継電極31dに繋がる第2容量電極31bが形成される。誘電体層31cと、誘電体層31cを挟んで対向配置された第1容量電極31aと第2容量電極31bとにより蓄積容量31が構成される。第1容量電極31a及び第2容量電極31bは遮光性の導電膜を用いて形成されていることから、蓄積容量31は遮光性を有し、走査線3を第1遮光層とし、データ線6を第2遮光層とすると、蓄積容量31は第3遮光層に相当するものである。
Next, a
次に、第2容量電極31bと誘電体層31cとを覆う第3層間絶縁膜14bが形成される。第3層間絶縁膜14bも例えばシリコンの酸化物からなり、CMP処理などの平坦化処理が施される。第3層間絶縁膜14bの膜厚に比べて、絶縁膜14aや誘電体層31cの膜厚は薄い。また、絶縁膜14a及び誘電体層31cは、必ずしも基材10sの全面に亘って形成する必要はなく、蓄積容量31の構成に係るようにパターニングしてもよい。したがって、本実施形態では、以降、蓄積容量31を覆う層間絶縁膜を第3層間絶縁膜14として扱うこととする。
Next, a third
第2容量電極31bのうち第2中継電極31dと接する部分に至るように第3層間絶縁膜14を貫通するコンタクトホールCNT4が形成される。
A contact hole CNT4 that penetrates through the third
このコンタクトホールCNT4を被覆すると共に第3層間絶縁膜14を覆うように例えばAl(アルミニウム)やその合金、あるいは金属化合物などの遮光性の導電膜が形成され、これをパターニングすることにより、配線8aと、コンタクトホールCNT4を介して第2中継電極31dに電気的に接続される第3中継電極8bとが形成される。配線8aは、平面的にTFT30の半導体層30aやデータ線6及び蓄積容量31と重なるように形成され、固定電位が与えられてシールド層として機能するものである。配線8a及び第3中継電極8bもまた遮光性の導電膜を用いて形成されていることから、蓄積容量31を第3遮光層とすると、配線8a及び第3中継電極8bは第4遮光層に相当するものである。
A light-shielding conductive film such as Al (aluminum), an alloy thereof, or a metal compound is formed so as to cover the contact hole CNT4 and the third
配線8aと第3中継電極8bとを覆うように第4層間絶縁膜15が形成される。第4層間絶縁膜15も、例えばシリコンの酸化物を用いて形成することができる。第4層間絶縁膜15を貫通して第3中継電極8bに至るコンタクトホールCNT5が形成される。
A fourth
このコンタクトホールCNT5を被覆し、第4層間絶縁膜15を覆うようにITOなどの透明導電膜(電極膜)が成膜される。この透明導電膜(電極膜)をパターニングしてコンタクトホールCNT5を介して第3中継電極8bに電気的に繋がる画素電極16が形成される。
A transparent conductive film (electrode film) such as ITO is formed so as to cover the contact hole CNT5 and cover the fourth
第3中継電極8bは、コンタクトホールCNT4、第2容量電極31b、第2中継電極31d、コンタクトホールCNT3、第1中継電極6bを介してTFT30の第2ソース・ドレイン領域と電気的に接続すると共に、コンタクトホールCNT5を介して画素電極16と電気的に接続している。
The
第1容量電極31aは複数の画素Pに跨るように形成され、等価回路(図3参照)における容量線7として機能している。第1容量電極31aには固定電位が与えられる。これにより、TFT30の第2ソース・ドレイン領域を介して画素電極16に与えられた電位を第1容量電極31aと第2容量電極31bとの間において保持することができる。
The
画素電極16を覆うように配向膜18が形成され、液晶層50を介して素子基板10に対向配置される対向基板20の対向電極23を覆うように配向膜24が形成される。前述したように、配向膜18,24は無機配向膜であって、酸化シリコンなどの無機材料を所定の方向から例えば斜め蒸着して柱状に成長させた柱状体18a,24aの集合体からなる。このような配向膜18,24に対して負の誘電異方性を有する液晶分子LCは、配向膜面の法線方向に対して柱状体18a,24aの傾斜方向に3度〜5度のプレチルト角度θpを有して略垂直配向(VA;Vertical Alignment)する。画素電極16と対向電極23との間に交流電圧(駆動信号)を印加して液晶層50を駆動することによって液晶分子LCは画素電極16と対向電極23との間に生ずる電界方向に傾くように挙動(振動)する。
An
次に、画素Pにおける主要な構成の平面的な配置について、図5を参照して説明する。図5は画素の主要な構成と開口領域及び非開口領域との関係を示す概略平面図である。 Next, a planar arrangement of main components in the pixel P will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing the relationship between the main configuration of the pixel and the opening area and the non-opening area.
図5に示すように、液晶装置100における画素Pは、例えば平面視で略四角形(略正方形)の開口領域を有する。開口領域は、X方向とY方向とに延在し格子状に設けられた遮光性の非開口領域により囲まれている。
As shown in FIG. 5, the pixel P in the
X方向に延在する非開口領域には、図3及び図4に示した走査線3が設けられている。走査線3は遮光性の導電部材が用いられており、走査線3によって非開口領域の一部が構成されている。
The
同じく、Y方向に延在する非開口領域には、図3及び図4に示したデータ線6や容量線7(第1容量電極31a)が設けられている。データ線6や容量線7(第1容量電極31a)もまた遮光性の導電膜が用いられており、これらによって非開口領域の一部が構成されている。
Similarly, the
非開口領域の交差部には、図3及び図4に示したTFT30が設けられている。本実施形態では、TFT30の半導体層30aは、非開口領域の交差部においてY方向に延在して配置されている。半導体層30aとデータ線6との接続を図るコンタクトホールCNT1や、半導体層30aと第1中継電極6bとの接続を図るコンタクトホールCNT2もまた非開口領域に設けられている。このように遮光性を有する非開口領域の交差部にTFT30を設けることにより、開口領域における開口率を確保している。詳しい素子基板10の構造については後述するが、交差部にTFT30を設ける関係上、交差部の非開口領域の幅は、他の部分に比べて広くなっている。なお、非開口領域の交差部において半導体層30aはY方向に延在して配置されることに限定されず、X方向に延在して配置されてもよい。したがって、非開口領域の交差部の形状は、TFT30の配置に対応したものであればよく、X方向とY方向とに均等に開口領域側にはみ出していなくてもよい。
The
画素Pごとに画素電極16が設けられている。画素電極16は平面視で略正方形であり、画素電極16の外縁が非開口領域と重なるようにして開口領域に設けられている。なお、図5には図示していないが、図4に示した蓄積容量31や配線8aなども非開口領域に配置されている。
A
本実施形態の液晶装置100は、透過型であって、対向基板20側から光が入射することを前提として、素子基板10には、TFT30に入射する光を遮光すると共に、開口領域に入射した光が素子基板10において拡散することを防いで光の利用効率を改善する構成が取り入れられている。なお、図5の開口領域内に破線で示した部分は、前述した第2層間絶縁膜12の端部12aを示すものであって、本発明における開口領域の縁部よりも内側に側壁をなす第1絶縁層の平面的な形状を示すものである。以降、素子基板10の構造について詳しく説明する。
The
図6は図5のA−A’線に沿った素子基板の構造を示す概略断面図である。なお、図5のA−A’線は、開口領域を挟んで隣り合う2つの半導体層30aの第2ソース・ドレイン領域(TFT30のドレインに相当)を横断する線分である。なお、図6では液晶層50に接する配向膜18,24や対向基板20の平坦化層22の図示を省略している。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of the element substrate along the line A-A ′ of FIG. 5. 5 is a line segment that crosses the second source / drain region (corresponding to the drain of the TFT 30) of two
図6に示すように、画素電極16を有する素子基板10と対向電極23を有する対向基板20とは液晶層50を介して対向配置されている。前述したように画素電極16は外縁が非開口領域に重なるようにして開口領域に配置されている。素子基板10の基材10s上には、基材10s側から順に、第1遮光層としての走査線3、下地絶縁膜11a、TFT30の半導体層30a、ゲート絶縁膜11b、第1層間絶縁膜11c、第2遮光層としてのデータ線6、第2層間絶縁膜12、蓄積容量31、第3層間絶縁膜14、シールド層として機能する配線8a、第4層間絶縁膜15、画素電極16、が積層されている。なお、A−A’線に沿った位置ではないが、ゲート絶縁膜11bを介して半導体層30aのチャネル領域に対向するようにゲート電極30g(図6では破線で示す)が配置されている。TFT30はゲート電極30gを含むものである。
As shown in FIG. 6, the
非開口領域には、遮光層として機能する、走査線3、データ線6、蓄積容量31、配線8aが配置されている。基材10s上において、TFT30は走査線3とデータ線6との間に配置されている。蓄積容量31を覆う第3層間絶縁膜14と、配線8aを覆う第4層間絶縁膜15は、非開口領域と開口領域とに亘って形成されている。
In the non-opening region, the
一方で、走査線3を覆う下地絶縁膜11a、半導体層30aを覆うゲート絶縁膜11b、TFT30を覆う第1層間絶縁膜11c、データ線6を覆う第2層間絶縁膜12のそれぞれは、非開口領域に形成されると共に、その端部が開口領域にはみ出すように形成されている。図5に示した第2層間絶縁膜12の端部12aに対して、下地絶縁膜11a、ゲート絶縁膜11b、第1層間絶縁膜11cの各端部の位置は揃っている。
On the other hand, each of the
第2遮光層としてのデータ線6を覆う第2層間絶縁膜12を含むこれらの端部の位置が揃った絶縁膜は、本発明における第1絶縁層の一例である。言い換えれば、第1絶縁層は単層であることに限定されず、多層であってもよい。
The insulating film in which the positions of these end portions including the second
本実施形態では、これらの絶縁膜(第1絶縁層)は、いずれもシリコンの酸化物(SiOx)を用いて形成されており、蒸着法、スパッタ法、CVD法などの形成方法にもよるが、その屈折率n1は、およそ1.45〜1.46である。 In the present embodiment, these insulating films (first insulating layers) are all formed using silicon oxide (SiO x ), and depend on a forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. However, the refractive index n1 is approximately 1.45 to 1.46.
これらの絶縁膜(第1絶縁層)と基材10sとにより開口領域に凹部12bが構成されている。また、この凹部12bを埋めるように第2絶縁層13が設けられている。凹部12bの内壁であって、第2絶縁層13と接するこれらの絶縁膜(第1絶縁層)の端部から構成される側壁に、第2層間絶縁膜12の端部12aの符号を付して、以降、側壁12aと呼ぶこととする。側壁12aと基材10sとがなす角度はおおよそ90±10度である。
The insulating film (first insulating layer) and the
凹部12bを埋める第2絶縁層13は、第1絶縁層の側壁12aと基材10sとに接する第1層13aと、第1層13aに対して順に積層された第2層13b及び第3層13cを含んで構成されている。
The second insulating
本実施形態における第2絶縁層13は、例えばシリコンの酸窒化物(SiOxNy)を用いて形成されている。第2絶縁層13の形成方法にもよるが、側壁12aに接する第1層13aの屈折率をn2とすると、例えばn2は1.65〜1.85である。第1層13aに接する第2層13bの屈折率をn3とすると、例えばn3は、1.55〜1.70である。第2層13bに接する第3層13cの屈折率をn4とすると、例えばn4は1.50〜1.55である。第3層13cの屈折率n4は、側壁12aを成す第1絶縁層の屈折率n1に近い値である。すなわち、第2絶縁層13は、厚み方向に基材10sから遠ざかるほど、屈折率がn2から小さくなるように変化した部分を有している。この屈折率がn2から小さくなるように変化した部分は、本実施形態では屈折率が段階的に変化する3つの層、つまり第1層13a、第2層13b、第3層13cが積層された部分となっている。なお、積層数は3つに限定されるものではなく、第2絶縁層13は、屈折率が異なる少なくとも2つ以上の層からなる構成であればよい。あるいは、第2絶縁層13は、厚み方向に基材10sから遠ざかるにつれて屈折率がn2から連続的に小さくなる構成であってもよい。
The second insulating
本実施形態の液晶装置100は、後述する投射型表示装置の光変調手段として用いられるものであって、本実施形態では、投射型表示装置の光源から発した光は、対向基板20側から入射し、素子基板10の画素電極16が配置された開口領域を通過して、素子基板10側から射出される。
The
図6に示すように、光軸に沿って画素電極16の法線方向から入射する光L0は、開口領域における、第4層間絶縁膜15、第3層間絶縁膜14、第2絶縁層13、基材10sを透過して射出される。光軸に対して斜め方向から画素電極16を透過して、素子基板10の開口領域に入射した光L1は、第1絶縁層の側壁12aに到達すると、側壁12aで反射して開口領域側に導かれる。これは、屈折率がn1<n2の条件を満たし、光L1が屈折率n2の第2絶縁層13から屈折率n2よりも小さい屈折率n1の第1絶縁層に入射することで、スネルの法則に従って、側壁12aで反射することによるものである。光L1の側壁12aの法線となす入射角が臨界角θcよりも大きければ、光L1は側壁12aによって全反射される。なお、スネルの法則により、n1<n2であって、臨界角θcは、θc=arcsin(n1/n2)で表される。
As shown in FIG. 6, the light L 0 incident from the normal direction of the
第3層間絶縁膜14及び第4層間絶縁膜15は、データ線6を覆う第2層間絶縁膜12と同じくシリコンの酸化物(SiOx)を用いて形成されている。したがって、第3層間絶縁膜14及び第4層間絶縁膜15の屈折率はn1である。開口領域において第3層間絶縁膜14は、第2絶縁層13の第1層13a(屈折率n2)、第2層13b(屈折率n3)、第3層13c(屈折率n4)と接している。図6に示すように、例えば、第3層間絶縁膜14を透過して第2絶縁層13の第1層13aや第2層13bに入射した光L2は、屈折率の違いから、第3層間絶縁膜14と第2絶縁層13との界面で光L2の一部が破線で示すように反射し、残りが透過する。また、例えば、第3層間絶縁膜14を透過して第2絶縁層13の第3層13cに入射した光L2は、屈折率の差が小さいことから、第3層間絶縁膜14と第3層13cとの界面での反射が抑制されて第3層13cを透過する。言い換えれば、第3層間絶縁膜14との界面において第2絶縁層13は屈折率がn2から小さくなるように変化していることから、当該界面に接する第2絶縁層13の屈折率がn2である場合に比べて、当該界面での反射が抑えられる。すなわち、素子基板10の開口領域に入射した光は、開口領域を透過する際に拡散し難く、効率よく基材10sから射出される。当該界面での反射を抑える観点では、第3層間絶縁膜14の屈折率と第2絶縁層13における第3層13cの屈折率とが同じであることがより好ましい。
The third
また、例えば、光軸に対して斜め方向から画素電極16を透過して、素子基板10の開口領域に入射した光L1が、TFT30の直上に配置される第2遮光層としてのデータ線6の端部に向かって入射したとしても、側壁12aで反射されるため、データ線6の端部において光の回折が生じ難い。したがって、データ線6の端部で回折した光がTFT30の半導体層30aに入射して光リーク電流が生ずることが抑制される。
In addition, for example, the light line L 1 that is transmitted through the
さらに、図6には図示していないが、素子基板10側から射出された光が迷光となって再び基材10sに入射しても、走査線3によって遮光される。また、迷光が開口領域に入射しても側壁12aによって反射されるので、迷光がTFT30の半導体層30aに入射して光リーク電流が生ずることも抑制される。
Further, although not shown in FIG. 6, even if light emitted from the
なお、データ線6の端部で回折する光を抑制する観点から、データ線6を覆う第2層間絶縁膜12の端部すなわち第1絶縁層の側壁12aの位置は、非開口領域から少なくとも0.1μm以上離れていることが好ましい。また、スネルの法則を利用して、第1絶縁層の側壁12aに入射する光を効率的に反射させ、且つ開口領域を透過する光を増やす観点から、第1絶縁層の側壁12aの位置は、非開口領域から0.1μm以上1.0μm以内にあることが好ましく、0.2μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。また、側壁12aに接する部分の屈折率がn2の第1層13aの厚みは1μm以上であることが好ましい。
From the viewpoint of suppressing light diffracted at the end of the
<液晶装置の製造方法>
本実施形態の液晶装置における発明の特徴部分は、上述したように、素子基板10の構造に係る。したがって、液晶装置の製造方法として素子基板10の製造方法を図7〜図12を参照して説明する。図7は素子基板の製造方法を示すフローチャート、図8〜図12は素子基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図8〜図12は、図6に示した素子基板の構造を示す概略断面図に対応した図である。
<Method for manufacturing liquid crystal device>
The characteristic part of the invention in the liquid crystal device according to the present embodiment relates to the structure of the
図7に示すように、本実施形態の素子基板10の製造方法は、走査線形成工程(ステップS1)、下地絶縁膜形成工程(ステップS2)、トランジスター形成工程(ステップS3)、第1層間絶縁膜形成工程(ステップS4)、データ線形成工程(ステップS5)、第2層間絶縁膜形成工程(ステップS6)、凹部形成工程(ステップS7)、第2絶縁層形成工程(ステップS8)を備えている。また、第2絶縁層平坦化工程(ステップS9)、蓄積容量形成工程(ステップS10)、第3層間絶縁膜形成工程(ステップS11)、シールド層形成工程(ステップS12)、第4層間絶縁膜形成工程(ステップS13)、画素電極形成工程(ステップS14)、配向膜形成工程(ステップS15)を備えている。なお、ステップS1〜ステップS5、ステップS10〜ステップS15は前述したように公知の方法を用いることができることから、ここでは、ステップS6〜ステップS9について説明することとする。
As shown in FIG. 7, the manufacturing method of the
図8に示すように、走査線3を覆う下地絶縁膜11a、半導体層30aを覆うゲート絶縁膜11b、TFT30を覆う第1層間絶縁膜11cのそれぞれは、非開口領域と開口領域とに亘って形成される。特に、第1層間絶縁膜11cはTFT30を覆うことでその表面に凹凸が生ずることから、成膜後に例えばCMP処理などの平坦化処理を施すことが好ましい。ステップS5において、第1層間絶縁膜11c上の非開口領域にデータ線6及び第1中継電極6bを形成した後に、ステップS6では、データ線6及び第1中継電極6bを覆うように、非開口領域と開口領域とに亘って第2層間絶縁膜12を形成する。これらの絶縁膜の膜厚は、被覆対象物の膜厚によって適宜設定される。特に、ゲート絶縁膜11bはTFT30の電気特性に影響するため膜厚が50nm〜100nm程度となるように制御される。このようなゲート絶縁膜11bに比べて、下地絶縁膜11a、第1層間絶縁膜11c、第2層間絶縁膜12の膜厚は数百nm〜1μm程度に制御される。これらの絶縁膜を形成する方法としては、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を原料ガスとして用いたプラズマCVD法を挙げることができる。プラズマCVD法によれば基材10sを例えば300℃〜350℃に加熱した状態でプラズマ化した原料ガスに暴露して反応させることで、絶縁膜として屈折率が1.45〜1.46の酸化シリコン膜(SiO2膜)を形成することができる。そして、ステップS7へ進む。
As shown in FIG. 8, each of the
ステップS7の凹部形成工程では、図9に示すように、非開口領域と重なると共に、開口領域にはみ出すように、フォトリソグラフィ法を用いて第2層間絶縁膜12上にレジストパターン60を形成する。そして、異方性エッチングである、例えばドライエッチングにより、レジストパターン60で保護されていない部分の第2層間絶縁膜12、第1層間絶縁膜11c、ゲート絶縁膜11b、下地絶縁膜11aをエッチングして除去する。これにより、画素Pごとに対応して基材10sの開口領域に凹部12bを形成する。そして、ステップS8へ進む。
In the recess forming step of step S7, as shown in FIG. 9, a resist
ステップS8の第2絶縁層形成工程では、図10に示すように、凹部12bを埋めるように、開口領域と非開口領域とに亘って、屈折率が異なる第1層13a、第2層13b、第3層13cを順に成膜して積層することにより第2絶縁層13を形成する。このような第2絶縁層13の形成方法としては、モノシラン(SiH4)ガスと、アンモニア(NH3)ガスと、酸素(O2)ガスとを原料ガスに用いたプラズマCVD法を挙げることができる。原料ガスの流量に占めるアンモニア(NH3)ガスの流量を変えることにより、成膜後に得られる酸窒化シリコン(SiOxNy)膜の屈折率を変えることができる。アンモニア(NH3)ガスの流量を増やすと、得られる酸窒化シリコン膜の屈折率は窒化シリコン膜の屈折率(およそ1.9)に近づき、屈折率が1.85程度となる。アンモニア(NH3)ガスの流量を「0;ゼロ」とすれば、屈折率はSiOxの屈折率の値となる。したがって、始めに原料ガスの流量に占めるアンモニア(NH3)ガスの流量を増やして、まず屈折率がn2の第1層13aを成膜する。その後、アンモニアガスの流量を減らして、屈折率が第1層13aよりも小さい第2層13bを形成する。さらに、アンモニアガスの流量を減らして、屈折率が第2層13bよりも小さくなるように第3層13cを形成する。各層の膜厚は、成膜時間で制御する。このような第2絶縁層13の総膜厚は、被覆対象の第1絶縁層の膜厚にもよるが、おおよそ1μm〜3μmである。なお、アンモニア(NH3)ガスの流量を時間と共に変化させることで、屈折率がn2から連続的に変化した第2絶縁層13を形成することも可能である。ただし、成膜条件の制御が難しくなったり、途中で成膜を止めるなどといった弾力的な対応ができ難くなることから、本実施形態のように、第2絶縁層13を屈折率が異なる複数層からなるように形成することが、生産性の観点から好ましい。そして、ステップS9の平坦化工程へ進む。
In the second insulating layer forming step of step S8, as shown in FIG. 10, the
ステップS9の平坦化工程では、成膜された第2絶縁層13を平坦化する。具体的には、図11に示すように、例えばCMP処理やエッチングを組み合わせて処理することにより、第2層間絶縁膜12が露出するまで第2絶縁層13を平坦化する。これにより、非開口領域に第2層間絶縁膜12が露出すると共に、開口領域に屈折率が異なる層が露出した表面13pを有する第2絶縁層13を形成する。そして、ステップS10へ進む。
In the planarization step of step S9, the formed second insulating
ステップS10〜ステップS15は、それぞれ公知の方法を用いることができる。具体的には、図12に示すように、ステップS10では非開口領域に蓄積容量31を形成し、ステップS11では蓄積容量31を覆う第3層間絶縁膜14を形成し、ステップS12では第3層間絶縁膜14上において非開口領域にシールド層として機能する配線8aを形成する。ステップS13では配線8aを覆う第4層間絶縁膜15を形成し、ステップS14では第4層間絶縁膜15上に画素ごとに画素電極16を形成する。さらに、ステップS15では画素電極16を覆う配向膜18を形成する。なお、図12には配向膜18の図示を省略しているが、本実施形態では、酸化シリコンを斜め蒸着することにより柱状体18aの集合体である配向膜18を形成する(図4参照)。
A known method can be used for each of steps S10 to S15. Specifically, as shown in FIG. 12, the
次に、開口領域に入射した光の利用効率の改善効果と第2絶縁層13の構成との関係について図13を参照して説明する。図13は第2絶縁層の構成と光の透過率との関係を示すグラフである。
Next, the relationship between the effect of improving the utilization efficiency of light incident on the aperture region and the configuration of the second insulating
図13に示した第2絶縁層13の構成と光の透過率との関係を示すグラフは、基材10sとして屈折率が1.46の石英基板を用い、第2絶縁層13に積層される第3層間絶縁膜14として屈折率が同じく1.46の酸化シリコン膜を用い、第2絶縁層13の構成を異ならせた場合の透過率を光学的なシミュレーションによって求めたものである。第2絶縁層13の総膜厚はいずれの場合も3000nmであり、透過率は可視光波長範囲(400nm〜800nm)の平均値である。
The graph showing the relationship between the configuration of the second insulating
具体的には、まず第2絶縁層13を単層(1層)として透過率を算出した。屈折率nは、1.65、1.70、1.75の3種である。第2絶縁層13に積層される第3層間絶縁膜14との屈折率差は、第2絶縁層13の屈折率nが1.65のとき0.19であり、第2絶縁層13の屈折率nが1.70のとき0.24であり、第2絶縁層13の屈折率nが1.75のとき0.29である。これによれば、第2絶縁層13の屈折率が小さいほど透過率は向上し、n=1.65では透過率がおよそ99.3%、n=1.70では透過率がおよそ98.8%、n=1.75では透過率がおよそ98.4%となる。
Specifically, first, the transmittance was calculated with the second insulating
これに対して、第2絶縁層13を屈折率が異なる2層構造とする。具体的には第1層13aの屈折率を1層の場合と同様に3種とし、膜厚を2900nmとする。第2層13bの膜厚を100nmとして、第1層13aの屈折率が1.65であるとき第2層13bの屈折率を1.55とした。このときの第2層13bと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.09である。また、第1層13aの屈折率が1.70であるとき第2層13bの屈折率を1.58とした。このときの第2層13bと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.12である。また、第1層13aの屈折率が1.75であるとき第2層13bの屈折率を1.61とした。このときの第2層13bと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.15である。これによれば、第2層13bの屈折率が小さいほど透過率は向上し、第1層13aの屈折率がn=1.65では透過率がおよそ99.6%、第1層13aの屈折率がn=1.70では透過率がおよそ99.3%、第1層13aの屈折率がn=1.75では透過率がおよそ99.0%となる。したがって、第2絶縁層13を単層(1層)とする場合よりも透過率が向上することが分かる。
In contrast, the second insulating
次に、第2絶縁層13を屈折率が異なる3層構造とする。具体的には第1層13aの屈折率を1層の場合と同様に3種とし、膜厚を2800nmとする。第2層13bの膜厚を100nmとし、第3層13cの膜厚を同じく100nmとする。第1層13aの屈折率が1.65であるとき第2層13bの屈折率を1.58とし、第3層13cの屈折率を1.52とした。このときの第3層13cと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.06である。また、第1層13aの屈折率が1.70であるとき第2層13bの屈折率を1.62とし、第3層13cの屈折率を1.54とした。このときの第3層13cと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.08である。また、第1層13aの屈折率が1.75であるとき第2層13bの屈折率を1.65とし、第3層13cの屈折率を1.55とした。このときの第3層13cと第3層間絶縁膜14との屈折率差は0.09である。これによれば、第3層13cの屈折率が小さいほど透過率は向上し、第1層13aの屈折率がn=1.65では透過率がおよそ99.6%、第1層13aの屈折率がn=1.70では透過率がおよそ99.4%、第1層13aの屈折率がn=1.75では透過率がおよそ99.1%となる。したがって、第2絶縁層13を屈折率が異なる2層とする場合よりも透過率がわずかではあるが向上することが分かる。
Next, the second insulating
以降、同様にして総膜厚を3000nmに固定して、第2絶縁層13を構成する異なる屈折率の層の数を増やし、厚み方向に隣接する層の屈折率差を0.05以下となるように調整して、層数を4層以上とした例についてシミュレーションして透過率を求めた。4層以上とした場合、3層よりも高屈折率側でわずかに改善されるものの、第1層13aの屈折率がn=1.65では透過率がおよそ99.6%、第1層13aの屈折率がn=1.70では透過率がおよそ99.4%、第1層13aの屈折率がn=1.75では透過率がおよそ99.2%となった。つまり、4層以上では透過率が横ばいとなった。
Thereafter, similarly, the total film thickness is fixed at 3000 nm, the number of layers having different refractive indexes constituting the second insulating
図13に示された透過率の結果によれば、第2絶縁層13の構成として、屈折率が異なる層の数を増やすほど、透過率が改善する。また、層数を4層以上とすることで透過率は横ばいとなる。透過率が横ばいとなったときの厚み方向に隣接する層の屈折率差は0.05以下である。
According to the result of the transmittance shown in FIG. 13, as the configuration of the second insulating
第2絶縁層13において、第1層13aの屈折率が小さいほど透過率が向上するが、第2絶縁層13に積層される第3層間絶縁膜14との屈折率差を0.2未満とすることが好ましい。一方で、開口領域に入射した光の一部を第1絶縁層の側壁12aで反射させる観点からは、前述したようにスネルの法則により屈折率がn1<n2の条件を満たし、第1絶縁層の屈折率n1と第2絶縁層13における第1層13aの屈折率n2との差を大きくして臨界角θcを小さくすることが好ましい。すなわち、第1絶縁層の屈折率n1と第1層13aの屈折率との差を0.1以上とすることが好ましい。より具体的には、第1絶縁層の屈折率と第3層間絶縁膜14の屈折率とを同じ1.46とし、第1層13aの屈折率n2を1.75以上として第2絶縁層13を構成する層数を2層以上とすることが好ましい。第2絶縁層13の層数を2層以上とするとき、厚み方向に隣接する層の屈折率差はできるだけ小さいことが望ましいが、生産性を考慮すると実質的に0.05以上0.15以下とすることが好ましい。
In the second insulating
上記実施形態の液晶装置100と素子基板10の製造方法によれば、以下の効果が得られる。
(1)素子基板10において、画素Pの非開口領域の第1遮光層としての走査線3と第2遮光層としてのデータ線6との間にTFT30を配置する。そして、データ線6を覆う第2層間絶縁膜12を含む屈折率がn1の複数の絶縁膜(第1絶縁層)をエッチングして、基材10s上の開口領域に凹部12bを形成する。そして、凹部12bに厚み方向に基材10sから遠ざかるほど屈折率がn2から小さくなるように、屈折率が異なる第1層13a、第2層13b、第3層13cを積層して第2絶縁層13で埋めて平坦化処理を施す。第2絶縁層13は、第1絶縁層の側壁12aに接する屈折率がn2の第1層13aを少なくとも含み、厚み方向に基材10sから遠ざかるほど屈折率がn2から小さくなるように変化した層を含む。したがって、スネルの法則により、開口領域から側壁12aに入射した光は側壁12aで反射され開口領域側に導かれる。また、第2絶縁層13には、屈折率が第2層間絶縁膜12と同じ第3層間絶縁膜14が積層される。第2絶縁層13の屈折率が小さくなった部分と第3層間絶縁膜14との屈折率差が小さくなることから、第2絶縁層13と第3層間絶縁膜14との界面における光の反射が抑制される。つまり、開口領域に入射した光が素子基板10を透過して拡散することが抑制されることから、開口領域に入射して素子基板10から射出される光が増える。すなわち、開口領域に入射する光の利用効率が向上し、明るい表示が可能な液晶装置100を提供あるいは製造することができる。
According to the manufacturing method of the
(1) In the
(2)第1絶縁層を構成する第2層間絶縁膜12はTFT30の直上に配置された第2遮光層としてのデータ線6を被覆していることから、データ線6の端部に向かう光もまた第1絶縁層の側壁12aで反射される。したがって、データ線6の端部で回折してTFT30に入射する光が抑制されるので、TFT30に光が入射することによって生ずる光リーク電流の発生が抑制される。
(2) Since the second
(3)第2絶縁層13において、厚み方向に基材10sから遠ざかるほど屈折率がn2から小さくなるように変化した部分は、屈折率が異なる少なくとも2つ以上の層からなり、厚み方向に隣接する層の屈折率差は、0.05以上0.15以下である。したがって、光が第2絶縁層13を透過する際に隣接する層の界面で反射し難くなることから、開口領域を透過する光の透過率が向上する。
(3) In the second insulating
(4)開口領域において凹部12bを構成するところの第1絶縁層の屈折率n1と、第1絶縁層の側壁12aに接する第2絶縁層13の部分(第1層13a)の屈折率n2との差が0.1以上である。したがって、スネルの法則により、側壁12aにおける臨界角θcが比較的に小さくなることから、側壁12aに入射する光が全反射され易くなる。つまり、開口領域に入射する光の利用効率がより向上する。
(4) The refractive index n1 of the first insulating layer constituting the
(第2実施形態)
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器として、投射型表示装置を例に挙げて説明する。図14は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
(Second Embodiment)
<Electronic equipment>
Next, a projection display device will be described as an example of the electronic apparatus of the present embodiment. FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device as an electronic apparatus.
図14に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置1000は、システム光軸Lに沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離素子としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射レンズ1207とを備えている。
As shown in FIG. 14, a
偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。
The polarized
ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
The
ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
The red light (R) reflected by the
Green light (G) reflected by the
The blue light (B) transmitted through the
液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。
The liquid
液晶ライトバルブ1210は、上述した第1実施形態の液晶装置100が適用されたものである。液晶パネル110の色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。
The liquid
このような投射型表示装置1000によれば、液晶ライトバルブ1210,1220,1230として、上記液晶装置100が用いられているので、明るい表示が可能であって高いコントラストを実現できることから、優れた表示品質を有する投射型表示装置1000を提供することができる。
According to such a projection
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び該電気光学装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Electronic equipment to which the electro-optical device is applied is also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)素子基板10の構造は、上記第1実施形態に限定されるものではなく、非開口領域に配置される第1遮光層は、走査線3であることに限定されず、例えば単なる遮光層であってもよい。また、TFT30の上方に配置される第2遮光層は直上に位置するデータ線6であることに限定されず、TFT30へ入射する光を遮光する観点から、TFT30への光の入射側であってTFT30からできるだけ離れた配線層を第2遮光層とすることが好ましい。
(Modification 1) The structure of the
(変形例2)上記第1実施形態の液晶装置100を適用可能な電子機器は、上記第2実施形態の投射型表示装置1000に限定されない。例えば、液晶装置として画素に着色層を有するカラーフィルターを備える構成とすることで、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)、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好適に用いることができる。
(Modification 2) The electronic apparatus to which the
3…第1遮光層としての走査線、6…第2遮光層としてのデータ線、10s…基材、30…薄膜トランジスター(TFT)、12…第1絶縁層を構成する第2層間絶縁膜、12a…第1絶縁層の側壁、12b…凹部、13…第2絶縁層、100…電気光学装置としての液晶装置、1000…電子機器としての投射型表示装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に、前記画素ごとに設けられたトランジスターと、
前記第2遮光層を覆い、前記非開口領域から前記開口領域にはみ出して設けられ、前記開口領域の縁部よりも内側に側壁をなす第1絶縁層と、
前記開口領域に設けられ、前記第1絶縁層の側壁を含む凹部を埋めてなる第2絶縁層と、を備え、
前記第1絶縁層の屈折率をn1とし、前記第1絶縁層の前記側壁に接する前記第2絶縁層の部分の屈折率をn2とすると、n1<n2の関係を満たし、前記第2絶縁層は、前記凹部内において前記厚み方向に前記基材から遠ざかるにつれて屈折率がn2から小さくなるように変化した部分を含む、電気光学装置。 On the substrate, a first light shielding layer and a second light shielding layer provided in a non-opening region surrounding the opening region of the pixel and arranged at an interval in the thickness direction of the substrate,
A transistor provided for each pixel between the first light-shielding layer and the second light-shielding layer;
A first insulating layer that covers the second light-shielding layer, protrudes from the non-opening region to the opening region, and has a side wall inside the edge of the opening region;
A second insulating layer provided in the opening region and filling a recess including a side wall of the first insulating layer,
When the refractive index of the first insulating layer is n1, and the refractive index of the portion of the second insulating layer in contact with the side wall of the first insulating layer is n2, the relationship of n1 <n2 is satisfied, and the second insulating layer Is an electro-optical device including a portion in which the refractive index is changed so as to decrease from n2 as the distance from the base material increases in the thickness direction in the concave portion.
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