液晶装置および電子機器
【課題】反射性画素電極の間に入射した光についても画像の表示に寄与させることのできる液晶装置、および該液晶装置を用いた電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置１００では、第２基板２０側から入射した光は反射性画素電極９ａで反射して第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって光変調される。また第２基板２０側から入射した光のうち、反射性画素電極９ａの間に入射した光は、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓに設けられた絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射させる。
【解決手段】液晶装置１００では、第２基板２０側から入射した光は反射性画素電極９ａで反射して第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって光変調される。また第２基板２０側から入射した光のうち、反射性画素電極９ａの間に入射した光は、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓに設けられた絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の液晶装置のうち、反射型の液晶装置は、画素トランジスターおよび反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、この第１基板に対向する透光性の第２基板と、第１基板と第２基板との間に保持された液晶層とを有している。かかる液晶装置においては、第２基板側から入射した光が反射性画素電極で反射して第２基板の側から出射される間に液晶層によって光変調される。従って、第２基板側から入射した光のうち、反射性画素電極の間に入射した光は変調光の出射に寄与しないことになる。
【０００３】
一方、液晶層に高分子分散液晶を用いた反射型の液晶装置において、反射性画素電極の間に光吸収膜を設けることにより、反射性画素電極の間に入射した光が画素トランジスターに入射することを防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶装置では、明るい画像を表示するなどの目的で変調光の出射光量を高めることが要求されているが、特許文献１に記載の構成では、反射性画素電極の間に入射した光が光吸収膜によって吸収されるため、上記の要求に対応することができない。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、反射性画素電極の間に入射した光についても画像の表示に寄与させることのできる液晶装置、および該液晶装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、一方の基板面に反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、前記第１基板の前記基板面に対向する透光性の第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を有する液晶装置であって、前記第１基板には、互いに隣り合う前記反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る液晶装置は、反射型液晶装置であり、第２基板側から入射した光は反射性画素電極で反射して第２基板の側から出射される間に液晶層によって光変調される。従って、第２基板側から入射した光のうち、互いに隣り合う反射性画素電極によって挟まれた領域、すなわち、反射性画素電極の間に入射した光は反射性画素電極で反射されないことになる。しかるに本発明に係る液晶装置では、反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられているため、反射性画素電極の間に入射した光は、絶縁性反射層によって反射されて第２基板側から出射される。それ故、反射性画素電極の間に入射した光についても画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。また、反射層が絶縁性であるため、反射性画素電極の間に絶縁性反射層を設けた場合でも、反射性画素電極を短絡させるおそれがない。また、画素トランジスターは、通常、反射性画素電極の下層側に設けられているが、反射性画素電極の間に入射した光は、絶縁性反射層によって反射され、画素トランジスターに到達しないため、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。
【０００９】
本発明において、前記反射性画素電極によって挟まれた前記隙間は前記絶縁性反射層によって埋められ、前記反射性画素電極の表面と前記絶縁性反射層の表面は連続した平坦面を形成していることが好ましい。かかる構成によれば、反射性画素電極の下層側には光が漏れないため、反射性画素電極の下層側に設けた画素トランジスターには光が到達しない。それ故、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。また、反射性画素電極の表面および絶縁性反射層の表面で反射した光の反射方向を制御することができる。さらに、反射性画素電極の上層に配向膜を形成した際、配向膜を平坦面上に形成することができるので、液晶層に対して均一に配向規制力を作用させることができる。
【００１０】
本発明において、前記絶縁性反射層は、誘電体多層膜からなることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記液晶装置に所定の色光が供給される場合、前記液晶装置に供給される色光に対応する波長域における前記絶縁性反射層の反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における前記絶縁性反射層の反射率よりも高いことが好ましい。すなわち、前記液晶装置に形成される絶縁性反射層の構成を、当該液晶装置に供給される光の波長に応じて最適化することが好ましい。
【００１２】
本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター等の電子機器として用いることができる。
【００１３】
また、本発明を適用した液晶装置は、電子機器としての投射型表示装置にも用いることができ、かかる投射型表示装置は、本発明を適用した液晶装置を複数備えている。また、投射型表示装置は、前記複数の液晶装置のうち第１の液晶装置に第１の色光を供給し、前記複数の液晶装置のうち第２の液晶装置に第１の色光とは異なる色の第２の色光を供給する光源部と、前記複数の液晶装置によって光変調された光を合成する合成手段と、前記合成手段によって合成された光を投射する投射光学系と、を備えている。かかる構成において、「第１の液晶装置」「第２の液晶装置」とは、例えば、３つの液晶装置が用いられる場合、３つの液晶装置のうちの任意の１つの液晶装置が「第１の液晶装置」に相当し、残り２つの液晶装置の一方あるいは双方が「第２の液晶装置」に相当する。
【００１４】
かかる投射型表示装置（電子機器）において、前記第１の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性は、前記第２の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性とは異なる構成を採用することができる。かかる構成を採用すれば、前記液晶装置に形成される絶縁性反射層の構成を、当該液晶装置に供給される光の波長に応じて最適化することができるので、当該液晶装置に供給される色光に対する反射率が高い絶縁性反射層を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した投射型表示装置（電子機器）の光学系の構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。
【図５】本発明を適用した液晶装置に用いた絶縁性反射層（誘電体多層膜／誘電体ミラー）の説明図である。
【図６】本発明を適用した液晶装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明を適用した液晶装置を直視型表示装置として用いた電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１７】
［投射型表示装置の構成］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した投射型表示装置（電子機器）の光学系の構成を示す説明図である。図１に示す投射型表示装置１０００において、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って光源８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッター８４０と、偏光ビームスプリッター８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。
【００１８】
また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）を備えており、光源部８９０は、３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）に所定の色光を供給する。
【００１９】
かかる投射型表示装置１０００においては、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂにて変調された光を、ダイクロイックミラー８４２、ダイクロイックミラー８４３、および偏光ビームスプリッター８４０を含む合成手段によって合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０などの被投射部材に投射する。
【００２０】
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源などを用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００２１】
いずれの場合も、３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）では、入射する光の波長域が限定されている。
【００２２】
（液晶装置の構成）
図２は、図１に示す投射型表示装置に用いられる液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図３（ａ）、（ｂ）は各々、図１に示す投射型表示装置に用いられる液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【００２３】
図２に示すように、液晶装置１００は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードあるいはＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネル１００ｐを有しており、液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する第１基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター３０、および後述する反射性画素電極９ａが形成されている。画素トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のドレインには、反射性画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００２４】
第１基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００２５】
各画素１００ａにおいて、反射性画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、複数の画素１００ａに跨って走査線３ａと並行して延びた容量線３ｂが形成されている。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して第１基板１０（素子基板）と第２基板２０（対向基板）とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態において、第１基板１０の基板本体１０ｄは透光性基板であり、第２基板２０の基板本体２０ｄも透光性基板である。なお、第１基板１０の基板本体１０ｄとしては、単結晶シリコン基板などを用いてもよい。
【００２７】
第１基板１０において、シール材１０７の外側領域では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、第２基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。
【００２８】
詳しくは後述するが、第１基板１０には、アルミニウムやアルミニウム合金などといったアルミニウム系材料や、銀や銀合金などといった銀系材料からなる反射性画素電極９ａ（反射性電極）がマトリクス状に形成されている。本形態では、反射性画素電極９ａには、上記の金属材料のうち、アルミニウムやアルミニウム合金などといったアルミニウム系材料が用いられている。
【００２９】
第２基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。第２基板２０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２１（透光性電極）が形成されている。なお、第２基板２０には反射性画素電極９ａ間と対向する位置にブラックマトリクスあるいはブラックストライプと称せられる遮光膜（図示せず）が形成されることがある。
【００３０】
なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。
【００３１】
かかる反射型の液晶装置１００においては、矢印Ｌで示すように、第２基板２０の側から入射した光が反射性画素電極９ａで反射して再び、第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって画素毎に光変調される結果、画像が表示される。第２基板２０の光入射側の面には、使用する液晶層５０の種類や、ノーマリホワイトモード／ノーマリ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、偏光板等が所定の向きに配置される。ここで、液晶装置１００は、図１を参照して説明した投射型表示装置（液晶プロジェクター）において、赤色、青色または緑色の光が入射することになるので、カラーフィルターは形成されていない。なお、液晶装置１００を、後述するモバイルコンピューターや携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いる場合、第２基板２０には、カラーフィルター（図示せず）や保護膜が形成される。
【００３２】
（各画素の構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した反射型の液晶装置１００に用いた第１基板１０に設けられた複数の画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図４（ａ）において、データ線６ａは一点鎖線で示し、走査線３ａおよび容量線３ｂは実線で示し、半導体層１ａは細い点線で示し、反射性画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。
【００３３】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１０には、石英基板やガラス基板等からなる透光性基板、あるいは単結晶シリコン基板などの基板本体１０ｄの第１面１０ｘおよび第２面１０ｙのうち、第２基板２０側に位置する第１面１０ｘ（一方の基板面）にシリコン酸化膜等からなる透光性の下地絶縁層１５が形成されている。また、第１基板１０には、下地絶縁層１５の上層側において、反射性画素電極９ａと重なる位置にＮチャネル型の画素トランジスター３０が形成されている。画素トランジスター３０は、島状のポリシリコン膜、あるいは島状の単結晶半導体層からなる半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。半導体層１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる透光性のゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の表面には、金属膜やドープトシリコン膜からなるゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。また、半導体層１ａにおける高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分には、ゲート絶縁層２を介して容量線３ｂが対向し、保持容量６０が形成されている。
【００３４】
本形態において、画素トランジスター３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えているが、高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域が走査線３ａに自己整合的に形成されている構造を採用してもよい。また、本形態では、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなるが、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることもできる。さらに、ゲート絶縁層２には、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との多層膜を用いることもできる。また、基板本体１０ｄが単結晶シリコン基板である場合、単結晶シリコン基板自身に画素トランジスター３０を形成してもよい。
【００３５】
画素トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性絶縁膜からなる層間絶縁膜７１、７２が形成されている。層間絶縁膜７１の表面には金属膜やドープトシリコン膜からなるデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。層間絶縁膜７２の表面には反射性画素電極９ａが島状に形成されており、反射性画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。かかる電気的な接続を行なうにあたって、本形態では、コンタクトホール７２ｂの内部は、プラグ８ａと称せられる導電膜によって埋められ、反射性画素電極９ａは、プラグ８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。層間絶縁膜７２の表面とプラグ８ａの表面は、連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に反射性画素電極９ａが形成されている。
【００３６】
本形態において、隣り合う反射性画素電極９ａにより挟まれた隙間９ｓの内側には、絶縁性反射層７３ａが形成されている。本形態において、絶縁性反射層７３ａは、後述する誘電体多層膜からなる。ここで、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は、連続した平坦面を形成していた方が好ましい。かかる平坦面上に配向膜１６を形成すれば、平坦な配向膜１６を設けることができる。
【００３７】
配向膜１６は、ポリイミドなどの樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜１６は、シリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなり、かかる無機配向膜を用いた場合、配向膜１６と反射性画素電極９ａとの層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの保護膜が形成されることもある。
【００３８】
第２基板２０では、透光性の基板本体２０ｄにおいて第１基板１０と対向する面全体にＩＴＯ膜からなる共通電極２１が形成され、共通電極２１の表面側にも、第１基板１０と同様、配向膜２６が形成されている。かかる配向膜２６も、配向膜１６と同様、ポリイミドなどの樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜２６は、シリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなり、かかる無機配向膜を用いた場合、配向膜２６と共通電極２１との層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの保護膜が形成されることもある。
【００３９】
このように構成した第１基板１０と第２基板２０は、反射性画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように対向配置され、かつ、これらの基板間には、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、反射性画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、第１基板１０および第２基板２０に形成された配向膜１６、２６により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したもの等からなる。
【００４０】
（絶縁性反射層７３ａの構成）
図５は、本発明を適用した液晶装置に用いた絶縁性反射層（誘電体多層膜／誘電体ミラー）の説明図である。
【００４１】
図４（ｂ）に示す絶縁性反射層７３ａは、屈折率が低い誘電体膜からなる低屈折率層と、この低屈折率層より屈折率が高い誘電体膜からなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜である。かかる誘電体多層膜では、低屈折率層と高屈折率層とが交互に１層ずつ、計２層形成された構成や、低屈折率層と高屈折率層とを１組にして複数組（例えば、２組）が積層された構成を有している。ここで、低屈折率層と高屈折率層とは、屈折率の相対的な高低に定義されるものであり、その高低に絶対的な数値が存在するものではない。従って、例えば、屈折率が１．７未満のものを低屈折率層とし、屈折率が１．７以上のものを高屈折率層と定義すれば、低屈折率層および高屈折率層としては、以下の材料
低屈折率層
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）／屈折率＝１．３８
二酸化シリコン（ＳｉＯ2）／屈折率＝１．４６
フッ化ランタン（ＬａＦ3）／屈折率＝１．５９
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）／屈折率＝１．６２
フッ化セリウム（ＣｅＦ3）／屈折率＝１．６３
高屈折率層
酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）／屈折率＝２．００
窒化シリコン（ＳｉＮ）／屈折率＝２．０５
酸化チタン（ＴｉＯ2）／屈折率＝２．１０
酸化ジルコニウム（ＺｒＯＦ2）／屈折率＝２．１０
酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）／屈折率＝２．１０
酸化タングステン（ＷＯ3）／屈折率＝２．３５
硫化亜鉛（ＺｎＳ）／屈折率＝２．３５
酸化セリウム（ＣｅＯ2）／屈折率＝２．４２
の単一系や混合系が用いられる。
【００４２】
これらのいずれの誘電体膜を用いた場合も、低屈折率層および高屈折率層の各々の光学的膜厚ｎｄ（ｎ＝屈折率、ｄ＝膜厚）は、設計の際の指定波長λ0の１／４倍に設定される。
【００４３】
かかる構成によれば、高屈折率から低屈折率への境界面での反射波面の位相の変化が発生せず、かつ、その逆の境界面での反射波面の位相の変化は１８０°である。また、隣り合う面からの２つの反射波面の間の光路差に因る位相差が１８０°となり、位相の変化量と合わせると、各境界面での反射波面は全て同位相になる。その結果、高い反射率を発揮する。その際、屈折率の差が大きな２つの誘電体材料の組み合わせを用いると、少ない層数でも高い反射特性を得ることができる。
【００４４】
かかる誘電体多層膜の反射率の波長依存性は、図５（ａ）に示されたように、指定波長λ0で反射率が最大となる。また、高い反射率を示す波長域の外では、反射率は振動しながらゼロへと低下する。ここで、高反射率の領域の幅と高さは、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率の比、および層数の関数になり、積層数を増やしても屈折率の比を増しても反射率のピーク値が増加する。
【００４５】
ここで、液晶装置１００は、図１を参照して説明したライトバルブ（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）として用いられることから入射した光の波長域が限定されている。そこで、本形態では、液晶装置１００（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）毎に、低屈折率層および高屈折率層の各々の光学的膜厚ｎｄを設定する際の波長λ0を各々、赤色波長域（概ね６５０〜７５０ｎｍの波長域）、緑色波長域（概ね５３０〜５５０ｎｍの波長域）、青色波長域（概ね４７０〜４８０ｎｍの波長域）に設定してある。このため、絶縁性反射層７３ａは、液晶装置１００毎に反射率の波長依存性が相違する。
【００４６】
より具体的には、赤色光変調用の液晶装置１００Ｒに形成した絶縁性反射層７３ａの反射率の波長依存性は、図５（ｂ）に示すように表され、赤色波長域の反射率は、赤色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率に比較して高くなっている。また、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇに形成した絶縁性反射層７３ａの緑色波長域における反射率は、緑色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率よりも高い。青色光変調用の液晶装置１００Ｂに形成した絶縁性反射層７３ａの青色波長域における反射率は、青色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率よりも高い。かかる構成によれば、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々の隙間９ｓに入射した色光を効率よく反射させて、画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００４７】
（液晶装置１００の第１基板１０の製造方法）
以下、図６を参照して、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法を説明しながら、液晶装置１００の構成を詳述する。図６は、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法を示す工程断面図であり、反射性画素電極９ａを形成した後、絶縁性反射層７３ａを形成するまでの工程を示している。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように島状の反射性画素電極９ａを形成した後、図６（ｂ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面、および反射性画素電極９ａの間で露出している層間絶縁膜７２の表面を覆うように、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの方法によって低屈折率層と高屈折率層とを交互に形成して誘電体多層膜７３を形成する。
【００４９】
次に、誘電体多層膜７３に対する研磨工程を行なう。その結果、図６（ｃ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面が露出するとともに、反射性画素電極９ａの隙間９ｓには、誘電体多層膜７３が絶縁性反射層７３ａとして残り、隙間９ｓは、絶縁性反射層７３ａによって埋められた状態となる。また、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は、連続した平坦面を形成する。かかる研磨には化学機械研磨を利用でき、化学機械研磨では、研磨液に含まれる化学成分の作用と、研磨剤と第１基板１０との相対移動によって、高速で平滑な研磨面を得ることができる。より具体的には、研磨装置において、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等からなる研磨布（パッド）を貼り付けた定盤と、第１基板１０を保持するホルダーとを相対回転させながら、研磨を行なう。その際、例えば、平均粒径が０．０１〜２０μｍの酸化セリウム粒子、分散剤としてのアクリル酸エステル誘導体、および水を含む研磨剤を研磨布と第１基板１０との間に供給する。
【００５０】
しかる後には、図４（ｂ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面、および絶縁性反射層７３ａの表面を覆うように配向膜１６を形成する。
【００５１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００は、反射型液晶装置であり、第２基板２０側から入射した光は反射性画素電極９ａで反射して第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって光変調される。従って、第２基板２０側から入射した光のうち、互いに隣り合う反射性画素電極９ａの間に入射した光は反射性画素電極９ａで反射されないことになる。しかるに本形態の液晶装置１００では、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓ内に絶縁性反射層７３ａが設けられているため、反射性画素電極９ａの間に入射した光は、絶縁性反射層７３ａによって反射されて第２基板２０側から出射される。それ故、反射性画素電極９ａの間に入射した光についても画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００５２】
また、液晶装置１００に供給される色光に対応する波長域における絶縁性反射層７３ａの反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における絶縁性反射層７３ａの反射率よりも高い。従って、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々に所定の色光を供給する方式の投射型表示装置１０００においても、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々の隙間９ｓに入射した色光を効率よく反射させて、画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００５３】
また、反射層（絶縁性反射層７３ａ）が絶縁性であるため、反射性画素電極９ａの間に絶縁性反射層７３ａを設けた場合でも、反射性画素電極９ａを短絡させるおそれがない。従って、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓを絶縁性反射層７３ａによって埋めことができる。このため、反射性画素電極９ａの下層側には光が漏れないため、反射性画素電極９ａの下層側に設けた画素トランジスター３０には光が到達しない。それ故、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。
【００５４】
また、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は連続した平坦面を形成しているため、反射性画素電極９ａの上層に配向膜１６を形成する際、配向膜１６を平坦面上に形成することができるので、液晶層に対して均一に配向規制力を作用させることができる。また、反射性画素電極９ａの表面および絶縁性反射層７３ａの表面で反射した光の反射方向を制御することができる。
【００５５】
［他の電子機器への搭載例］
上記実施の形態では、液晶装置１００を、図１に示す投射型表示装置１０００のライトバルブ（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）として用いたが、以下に説明する電子機器の直視型表示装置に液晶装置１００を用いてもよい。
【００５６】
図７は、本発明を適用した反射型の液晶装置１００を直視型の表示装置として用いた電子機器の説明図である。まず、図７（ａ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｂ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。また、本発明を適用した液晶装置１００が搭載される電子機器としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すものの他、ヘッドマウンティトディスプレイ、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。
【００５７】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、図６（ｂ）に示すように誘電体多層膜７３を形成した後、研磨工程を行なって、隙間９ｓを絶縁性反射層７３ａによって埋めたが、誘電体多層膜７３を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて誘電体多層膜７３をパターニングして絶縁性反射層７３ａを形成してもよい。この場合、反射性画素電極９ａの端部に絶縁性反射層７３ａが重なった構造となることがあるが、かかる構造であっても、反射性画素電極９ａの間に入射した光を絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射できるという効果を奏する。また、絶縁性反射層７３ａが反射性画素電極９ａよりも薄い場合には隙間９ｓ内の一部のみに絶縁性反射層７３ａが形成され、凹部が形成されることがあるが、かかる構造であっても、反射性画素電極９ａの間に入射した光を絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射できるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５８】
９ａ・・反射性画素電極、９ｓ・・隣り合う反射性画素電極の隙間、１０・・第１基板、２０・・第２基板、２１・・共通電極、３０・・画素トランジスター、５０・・液晶層、７３・・誘電体多層膜、７３ａ・・絶縁性反射層、１００、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ・・液晶装置、１００ａ・・画素、８５０・・投射光学系、８９０・・光源部、１０００・・投射型表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の液晶装置のうち、反射型の液晶装置は、画素トランジスターおよび反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、この第１基板に対向する透光性の第２基板と、第１基板と第２基板との間に保持された液晶層とを有している。かかる液晶装置においては、第２基板側から入射した光が反射性画素電極で反射して第２基板の側から出射される間に液晶層によって光変調される。従って、第２基板側から入射した光のうち、反射性画素電極の間に入射した光は変調光の出射に寄与しないことになる。
【０００３】
一方、液晶層に高分子分散液晶を用いた反射型の液晶装置において、反射性画素電極の間に光吸収膜を設けることにより、反射性画素電極の間に入射した光が画素トランジスターに入射することを防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶装置では、明るい画像を表示するなどの目的で変調光の出射光量を高めることが要求されているが、特許文献１に記載の構成では、反射性画素電極の間に入射した光が光吸収膜によって吸収されるため、上記の要求に対応することができない。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、反射性画素電極の間に入射した光についても画像の表示に寄与させることのできる液晶装置、および該液晶装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、一方の基板面に反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、前記第１基板の前記基板面に対向する透光性の第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を有する液晶装置であって、前記第１基板には、互いに隣り合う前記反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る液晶装置は、反射型液晶装置であり、第２基板側から入射した光は反射性画素電極で反射して第２基板の側から出射される間に液晶層によって光変調される。従って、第２基板側から入射した光のうち、互いに隣り合う反射性画素電極によって挟まれた領域、すなわち、反射性画素電極の間に入射した光は反射性画素電極で反射されないことになる。しかるに本発明に係る液晶装置では、反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられているため、反射性画素電極の間に入射した光は、絶縁性反射層によって反射されて第２基板側から出射される。それ故、反射性画素電極の間に入射した光についても画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。また、反射層が絶縁性であるため、反射性画素電極の間に絶縁性反射層を設けた場合でも、反射性画素電極を短絡させるおそれがない。また、画素トランジスターは、通常、反射性画素電極の下層側に設けられているが、反射性画素電極の間に入射した光は、絶縁性反射層によって反射され、画素トランジスターに到達しないため、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。
【０００９】
本発明において、前記反射性画素電極によって挟まれた前記隙間は前記絶縁性反射層によって埋められ、前記反射性画素電極の表面と前記絶縁性反射層の表面は連続した平坦面を形成していることが好ましい。かかる構成によれば、反射性画素電極の下層側には光が漏れないため、反射性画素電極の下層側に設けた画素トランジスターには光が到達しない。それ故、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。また、反射性画素電極の表面および絶縁性反射層の表面で反射した光の反射方向を制御することができる。さらに、反射性画素電極の上層に配向膜を形成した際、配向膜を平坦面上に形成することができるので、液晶層に対して均一に配向規制力を作用させることができる。
【００１０】
本発明において、前記絶縁性反射層は、誘電体多層膜からなることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記液晶装置に所定の色光が供給される場合、前記液晶装置に供給される色光に対応する波長域における前記絶縁性反射層の反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における前記絶縁性反射層の反射率よりも高いことが好ましい。すなわち、前記液晶装置に形成される絶縁性反射層の構成を、当該液晶装置に供給される光の波長に応じて最適化することが好ましい。
【００１２】
本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター等の電子機器として用いることができる。
【００１３】
また、本発明を適用した液晶装置は、電子機器としての投射型表示装置にも用いることができ、かかる投射型表示装置は、本発明を適用した液晶装置を複数備えている。また、投射型表示装置は、前記複数の液晶装置のうち第１の液晶装置に第１の色光を供給し、前記複数の液晶装置のうち第２の液晶装置に第１の色光とは異なる色の第２の色光を供給する光源部と、前記複数の液晶装置によって光変調された光を合成する合成手段と、前記合成手段によって合成された光を投射する投射光学系と、を備えている。かかる構成において、「第１の液晶装置」「第２の液晶装置」とは、例えば、３つの液晶装置が用いられる場合、３つの液晶装置のうちの任意の１つの液晶装置が「第１の液晶装置」に相当し、残り２つの液晶装置の一方あるいは双方が「第２の液晶装置」に相当する。
【００１４】
かかる投射型表示装置（電子機器）において、前記第１の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性は、前記第２の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性とは異なる構成を採用することができる。かかる構成を採用すれば、前記液晶装置に形成される絶縁性反射層の構成を、当該液晶装置に供給される光の波長に応じて最適化することができるので、当該液晶装置に供給される色光に対する反射率が高い絶縁性反射層を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した投射型表示装置（電子機器）の光学系の構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。
【図５】本発明を適用した液晶装置に用いた絶縁性反射層（誘電体多層膜／誘電体ミラー）の説明図である。
【図６】本発明を適用した液晶装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明を適用した液晶装置を直視型表示装置として用いた電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１７】
［投射型表示装置の構成］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した投射型表示装置（電子機器）の光学系の構成を示す説明図である。図１に示す投射型表示装置１０００において、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って光源８１０、インテグレーターレンズ８２０および偏光変換素子８３０が配置された偏光照明装置８００を有している。また、光源部８９０は、システム光軸Ｌに沿って、偏光照明装置８００から出射されたＳ偏光光束をＳ偏光光束反射面８４１により反射させる偏光ビームスプリッター８４０と、偏光ビームスプリッター８４０のＳ偏光光束反射面８４１から反射された光のうち、青色光（Ｂ）の成分を分離するダイクロイックミラー８４２と、青色光が分離された後の光束のうち、赤色光（Ｒ）の成分を反射させて分離するダイクロイックミラー８４３とを有している。
【００１８】
また、投射型表示装置１０００は、各色光が入射する３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）を備えており、光源部８９０は、３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）に所定の色光を供給する。
【００１９】
かかる投射型表示装置１０００においては、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂにて変調された光を、ダイクロイックミラー８４２、ダイクロイックミラー８４３、および偏光ビームスプリッター８４０を含む合成手段によって合成した後、この合成光を投射光学系８５０によってスクリーン８６０などの被投射部材に投射する。
【００２０】
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源などを用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００２１】
いずれの場合も、３つの液晶装置１００（液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ）では、入射する光の波長域が限定されている。
【００２２】
（液晶装置の構成）
図２は、図１に示す投射型表示装置に用いられる液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図３（ａ）、（ｂ）は各々、図１に示す投射型表示装置に用いられる液晶装置の液晶パネルを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。
【００２３】
図２に示すように、液晶装置１００は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードあるいはＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネル１００ｐを有しており、液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する第１基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、電界効果型トランジスターからなる画素トランジスター３０、および後述する反射性画素電極９ａが形成されている。画素トランジスター３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、画素トランジスター３０のドレインには、反射性画素電極９ａが電気的に接続されている。
【００２４】
第１基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。
【００２５】
各画素１００ａにおいて、反射性画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号の変動を防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、複数の画素１００ａに跨って走査線３ａと並行して延びた容量線３ｂが形成されている。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して第１基板１０（素子基板）と第２基板２０（対向基板）とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は第２基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂等からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態において、第１基板１０の基板本体１０ｄは透光性基板であり、第２基板２０の基板本体２０ｄも透光性基板である。なお、第１基板１０の基板本体１０ｄとしては、単結晶シリコン基板などを用いてもよい。
【００２７】
第１基板１０において、シール材１０７の外側領域では、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、第２基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。
【００２８】
詳しくは後述するが、第１基板１０には、アルミニウムやアルミニウム合金などといったアルミニウム系材料や、銀や銀合金などといった銀系材料からなる反射性画素電極９ａ（反射性電極）がマトリクス状に形成されている。本形態では、反射性画素電極９ａには、上記の金属材料のうち、アルミニウムやアルミニウム合金などといったアルミニウム系材料が用いられている。
【００２９】
第２基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。第２基板２０には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる共通電極２１（透光性電極）が形成されている。なお、第２基板２０には反射性画素電極９ａ間と対向する位置にブラックマトリクスあるいはブラックストライプと称せられる遮光膜（図示せず）が形成されることがある。
【００３０】
なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。
【００３１】
かかる反射型の液晶装置１００においては、矢印Ｌで示すように、第２基板２０の側から入射した光が反射性画素電極９ａで反射して再び、第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって画素毎に光変調される結果、画像が表示される。第２基板２０の光入射側の面には、使用する液晶層５０の種類や、ノーマリホワイトモード／ノーマリ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、偏光板等が所定の向きに配置される。ここで、液晶装置１００は、図１を参照して説明した投射型表示装置（液晶プロジェクター）において、赤色、青色または緑色の光が入射することになるので、カラーフィルターは形成されていない。なお、液晶装置１００を、後述するモバイルコンピューターや携帯電話機等といった電子機器のカラー表示装置として用いる場合、第２基板２０には、カラーフィルター（図示せず）や保護膜が形成される。
【００３２】
（各画素の構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した反射型の液晶装置１００に用いた第１基板１０に設けられた複数の画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図である。なお、図４（ａ）において、データ線６ａは一点鎖線で示し、走査線３ａおよび容量線３ｂは実線で示し、半導体層１ａは細い点線で示し、反射性画素電極９ａについては二点鎖線で示してある。
【００３３】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１０には、石英基板やガラス基板等からなる透光性基板、あるいは単結晶シリコン基板などの基板本体１０ｄの第１面１０ｘおよび第２面１０ｙのうち、第２基板２０側に位置する第１面１０ｘ（一方の基板面）にシリコン酸化膜等からなる透光性の下地絶縁層１５が形成されている。また、第１基板１０には、下地絶縁層１５の上層側において、反射性画素電極９ａと重なる位置にＮチャネル型の画素トランジスター３０が形成されている。画素トランジスター３０は、島状のポリシリコン膜、あるいは島状の単結晶半導体層からなる半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。半導体層１ａの表面側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる透光性のゲート絶縁層２が形成されており、ゲート絶縁層２の表面には、金属膜やドープトシリコン膜からなるゲート電極（走査線３ａ）が形成されている。また、半導体層１ａにおける高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分には、ゲート絶縁層２を介して容量線３ｂが対向し、保持容量６０が形成されている。
【００３４】
本形態において、画素トランジスター３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を備えているが、高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域が走査線３ａに自己整合的に形成されている構造を採用してもよい。また、本形態では、ゲート絶縁層２は、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜からなるが、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることもできる。さらに、ゲート絶縁層２には、熱酸化により形成されたシリコン酸化膜と、ＣＶＤ法等により形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜との多層膜を用いることもできる。また、基板本体１０ｄが単結晶シリコン基板である場合、単結晶シリコン基板自身に画素トランジスター３０を形成してもよい。
【００３５】
画素トランジスター３０の上層側には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の透光性絶縁膜からなる層間絶縁膜７１、７２が形成されている。層間絶縁膜７１の表面には金属膜やドープトシリコン膜からなるデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成され、データ線６ａは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、ドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。層間絶縁膜７２の表面には反射性画素電極９ａが島状に形成されており、反射性画素電極９ａは、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ｂを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。かかる電気的な接続を行なうにあたって、本形態では、コンタクトホール７２ｂの内部は、プラグ８ａと称せられる導電膜によって埋められ、反射性画素電極９ａは、プラグ８ａを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。層間絶縁膜７２の表面とプラグ８ａの表面は、連続した平坦面を形成しており、かかる平坦面上に反射性画素電極９ａが形成されている。
【００３６】
本形態において、隣り合う反射性画素電極９ａにより挟まれた隙間９ｓの内側には、絶縁性反射層７３ａが形成されている。本形態において、絶縁性反射層７３ａは、後述する誘電体多層膜からなる。ここで、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は、連続した平坦面を形成していた方が好ましい。かかる平坦面上に配向膜１６を形成すれば、平坦な配向膜１６を設けることができる。
【００３７】
配向膜１６は、ポリイミドなどの樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜１６は、シリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなり、かかる無機配向膜を用いた場合、配向膜１６と反射性画素電極９ａとの層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの保護膜が形成されることもある。
【００３８】
第２基板２０では、透光性の基板本体２０ｄにおいて第１基板１０と対向する面全体にＩＴＯ膜からなる共通電極２１が形成され、共通電極２１の表面側にも、第１基板１０と同様、配向膜２６が形成されている。かかる配向膜２６も、配向膜１６と同様、ポリイミドなどの樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜２６は、シリコン酸化膜などの斜方蒸着膜からなり、かかる無機配向膜を用いた場合、配向膜２６と共通電極２１との層間にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの保護膜が形成されることもある。
【００３９】
このように構成した第１基板１０と第２基板２０は、反射性画素電極９ａと共通電極２１とが対面するように対向配置され、かつ、これらの基板間には、シール材１０７により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、反射性画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で、第１基板１０および第２基板２０に形成された配向膜１６、２６により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したもの等からなる。
【００４０】
（絶縁性反射層７３ａの構成）
図５は、本発明を適用した液晶装置に用いた絶縁性反射層（誘電体多層膜／誘電体ミラー）の説明図である。
【００４１】
図４（ｂ）に示す絶縁性反射層７３ａは、屈折率が低い誘電体膜からなる低屈折率層と、この低屈折率層より屈折率が高い誘電体膜からなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜である。かかる誘電体多層膜では、低屈折率層と高屈折率層とが交互に１層ずつ、計２層形成された構成や、低屈折率層と高屈折率層とを１組にして複数組（例えば、２組）が積層された構成を有している。ここで、低屈折率層と高屈折率層とは、屈折率の相対的な高低に定義されるものであり、その高低に絶対的な数値が存在するものではない。従って、例えば、屈折率が１．７未満のものを低屈折率層とし、屈折率が１．７以上のものを高屈折率層と定義すれば、低屈折率層および高屈折率層としては、以下の材料
低屈折率層
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）／屈折率＝１．３８
二酸化シリコン（ＳｉＯ2）／屈折率＝１．４６
フッ化ランタン（ＬａＦ3）／屈折率＝１．５９
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）／屈折率＝１．６２
フッ化セリウム（ＣｅＦ3）／屈折率＝１．６３
高屈折率層
酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）／屈折率＝２．００
窒化シリコン（ＳｉＮ）／屈折率＝２．０５
酸化チタン（ＴｉＯ2）／屈折率＝２．１０
酸化ジルコニウム（ＺｒＯＦ2）／屈折率＝２．１０
酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）／屈折率＝２．１０
酸化タングステン（ＷＯ3）／屈折率＝２．３５
硫化亜鉛（ＺｎＳ）／屈折率＝２．３５
酸化セリウム（ＣｅＯ2）／屈折率＝２．４２
の単一系や混合系が用いられる。
【００４２】
これらのいずれの誘電体膜を用いた場合も、低屈折率層および高屈折率層の各々の光学的膜厚ｎｄ（ｎ＝屈折率、ｄ＝膜厚）は、設計の際の指定波長λ0の１／４倍に設定される。
【００４３】
かかる構成によれば、高屈折率から低屈折率への境界面での反射波面の位相の変化が発生せず、かつ、その逆の境界面での反射波面の位相の変化は１８０°である。また、隣り合う面からの２つの反射波面の間の光路差に因る位相差が１８０°となり、位相の変化量と合わせると、各境界面での反射波面は全て同位相になる。その結果、高い反射率を発揮する。その際、屈折率の差が大きな２つの誘電体材料の組み合わせを用いると、少ない層数でも高い反射特性を得ることができる。
【００４４】
かかる誘電体多層膜の反射率の波長依存性は、図５（ａ）に示されたように、指定波長λ0で反射率が最大となる。また、高い反射率を示す波長域の外では、反射率は振動しながらゼロへと低下する。ここで、高反射率の領域の幅と高さは、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率の比、および層数の関数になり、積層数を増やしても屈折率の比を増しても反射率のピーク値が増加する。
【００４５】
ここで、液晶装置１００は、図１を参照して説明したライトバルブ（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）として用いられることから入射した光の波長域が限定されている。そこで、本形態では、液晶装置１００（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）毎に、低屈折率層および高屈折率層の各々の光学的膜厚ｎｄを設定する際の波長λ0を各々、赤色波長域（概ね６５０〜７５０ｎｍの波長域）、緑色波長域（概ね５３０〜５５０ｎｍの波長域）、青色波長域（概ね４７０〜４８０ｎｍの波長域）に設定してある。このため、絶縁性反射層７３ａは、液晶装置１００毎に反射率の波長依存性が相違する。
【００４６】
より具体的には、赤色光変調用の液晶装置１００Ｒに形成した絶縁性反射層７３ａの反射率の波長依存性は、図５（ｂ）に示すように表され、赤色波長域の反射率は、赤色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率に比較して高くなっている。また、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇに形成した絶縁性反射層７３ａの緑色波長域における反射率は、緑色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率よりも高い。青色光変調用の液晶装置１００Ｂに形成した絶縁性反射層７３ａの青色波長域における反射率は、青色光に対応する波長域とは異なる波長域における反射率よりも高い。かかる構成によれば、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々の隙間９ｓに入射した色光を効率よく反射させて、画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００４７】
（液晶装置１００の第１基板１０の製造方法）
以下、図６を参照して、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法を説明しながら、液晶装置１００の構成を詳述する。図６は、本発明を適用した液晶装置１００の製造方法を示す工程断面図であり、反射性画素電極９ａを形成した後、絶縁性反射層７３ａを形成するまでの工程を示している。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように島状の反射性画素電極９ａを形成した後、図６（ｂ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面、および反射性画素電極９ａの間で露出している層間絶縁膜７２の表面を覆うように、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの方法によって低屈折率層と高屈折率層とを交互に形成して誘電体多層膜７３を形成する。
【００４９】
次に、誘電体多層膜７３に対する研磨工程を行なう。その結果、図６（ｃ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面が露出するとともに、反射性画素電極９ａの隙間９ｓには、誘電体多層膜７３が絶縁性反射層７３ａとして残り、隙間９ｓは、絶縁性反射層７３ａによって埋められた状態となる。また、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は、連続した平坦面を形成する。かかる研磨には化学機械研磨を利用でき、化学機械研磨では、研磨液に含まれる化学成分の作用と、研磨剤と第１基板１０との相対移動によって、高速で平滑な研磨面を得ることができる。より具体的には、研磨装置において、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等からなる研磨布（パッド）を貼り付けた定盤と、第１基板１０を保持するホルダーとを相対回転させながら、研磨を行なう。その際、例えば、平均粒径が０．０１〜２０μｍの酸化セリウム粒子、分散剤としてのアクリル酸エステル誘導体、および水を含む研磨剤を研磨布と第１基板１０との間に供給する。
【００５０】
しかる後には、図４（ｂ）に示すように、反射性画素電極９ａの表面、および絶縁性反射層７３ａの表面を覆うように配向膜１６を形成する。
【００５１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００は、反射型液晶装置であり、第２基板２０側から入射した光は反射性画素電極９ａで反射して第２基板２０の側から出射される間に液晶層５０によって光変調される。従って、第２基板２０側から入射した光のうち、互いに隣り合う反射性画素電極９ａの間に入射した光は反射性画素電極９ａで反射されないことになる。しかるに本形態の液晶装置１００では、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓ内に絶縁性反射層７３ａが設けられているため、反射性画素電極９ａの間に入射した光は、絶縁性反射層７３ａによって反射されて第２基板２０側から出射される。それ故、反射性画素電極９ａの間に入射した光についても画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００５２】
また、液晶装置１００に供給される色光に対応する波長域における絶縁性反射層７３ａの反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における絶縁性反射層７３ａの反射率よりも高い。従って、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々に所定の色光を供給する方式の投射型表示装置１０００においても、液晶装置１００Ｒ、液晶装置１００Ｇ、液晶装置１００Ｂ各々の隙間９ｓに入射した色光を効率よく反射させて、画像の表示に寄与させることができるので、明るい画像を表示することができる。
【００５３】
また、反射層（絶縁性反射層７３ａ）が絶縁性であるため、反射性画素電極９ａの間に絶縁性反射層７３ａを設けた場合でも、反射性画素電極９ａを短絡させるおそれがない。従って、反射性画素電極９ａによって挟まれた隙間９ｓを絶縁性反射層７３ａによって埋めことができる。このため、反射性画素電極９ａの下層側には光が漏れないため、反射性画素電極９ａの下層側に設けた画素トランジスター３０には光が到達しない。それ故、画素トランジスターでは光電流に起因する誤動作や、光劣化が発生しない。
【００５４】
また、反射性画素電極９ａの表面と絶縁性反射層７３ａの表面は連続した平坦面を形成しているため、反射性画素電極９ａの上層に配向膜１６を形成する際、配向膜１６を平坦面上に形成することができるので、液晶層に対して均一に配向規制力を作用させることができる。また、反射性画素電極９ａの表面および絶縁性反射層７３ａの表面で反射した光の反射方向を制御することができる。
【００５５】
［他の電子機器への搭載例］
上記実施の形態では、液晶装置１００を、図１に示す投射型表示装置１０００のライトバルブ（赤色光変調用の液晶装置１００Ｒ、緑色光変調用の液晶装置１００Ｇ、青色光変調用の液晶装置１００Ｂ）として用いたが、以下に説明する電子機器の直視型表示装置に液晶装置１００を用いてもよい。
【００５６】
図７は、本発明を適用した反射型の液晶装置１００を直視型の表示装置として用いた電子機器の説明図である。まず、図７（ａ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｂ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。また、本発明を適用した液晶装置１００が搭載される電子機器としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すものの他、ヘッドマウンティトディスプレイ、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。
【００５７】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、図６（ｂ）に示すように誘電体多層膜７３を形成した後、研磨工程を行なって、隙間９ｓを絶縁性反射層７３ａによって埋めたが、誘電体多層膜７３を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて誘電体多層膜７３をパターニングして絶縁性反射層７３ａを形成してもよい。この場合、反射性画素電極９ａの端部に絶縁性反射層７３ａが重なった構造となることがあるが、かかる構造であっても、反射性画素電極９ａの間に入射した光を絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射できるという効果を奏する。また、絶縁性反射層７３ａが反射性画素電極９ａよりも薄い場合には隙間９ｓ内の一部のみに絶縁性反射層７３ａが形成され、凹部が形成されることがあるが、かかる構造であっても、反射性画素電極９ａの間に入射した光を絶縁性反射層７３ａによって反射して第２基板２０側から出射できるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５８】
９ａ・・反射性画素電極、９ｓ・・隣り合う反射性画素電極の隙間、１０・・第１基板、２０・・第２基板、２１・・共通電極、３０・・画素トランジスター、５０・・液晶層、７３・・誘電体多層膜、７３ａ・・絶縁性反射層、１００、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ・・液晶装置、１００ａ・・画素、８５０・・投射光学系、８９０・・光源部、１０００・・投射型表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の基板面に反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、
前記第１基板の前記基板面に対向する透光性の第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を有する液晶装置であって、
前記第１基板には、互いに隣り合う前記反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記反射性画素電極によって挟まれた前記隙間は前記絶縁性反射層によって埋められ、
前記反射性画素電極の表面と前記絶縁性反射層の表面は連続した平坦面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記絶縁性反射層は、誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記液晶装置に供給される色光に対応する波長域における前記絶縁性反射層の反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における前記絶縁性反射層の反射率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置を複数備え、
前記複数の液晶装置のうち第１の液晶装置に第１の色光を供給し、前記複数の液晶装置のうち第２の液晶装置に第１の色光とは異なる色の第２の色光を供給する光源部と、
前記複数の液晶装置によって光変調された光を合成する合成手段と、
前記合成手段によって合成された光を投射する投射光学系と、
を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記第１の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性は、前記第２の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性とは異なることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項１】
一方の基板面に反射性画素電極が複数設けられた第１基板と、
前記第１基板の前記基板面に対向する透光性の第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を有する液晶装置であって、
前記第１基板には、互いに隣り合う前記反射性画素電極によって挟まれた隙間内に絶縁性反射層が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記反射性画素電極によって挟まれた前記隙間は前記絶縁性反射層によって埋められ、
前記反射性画素電極の表面と前記絶縁性反射層の表面は連続した平坦面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記絶縁性反射層は、誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記液晶装置に供給される色光に対応する波長域における前記絶縁性反射層の反射率は、該色光に対応する波長域とは異なる波長における前記絶縁性反射層の反射率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶装置を複数備え、
前記複数の液晶装置のうち第１の液晶装置に第１の色光を供給し、前記複数の液晶装置のうち第２の液晶装置に第１の色光とは異なる色の第２の色光を供給する光源部と、
前記複数の液晶装置によって光変調された光を合成する合成手段と、
前記合成手段によって合成された光を投射する投射光学系と、
を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記第１の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性は、前記第２の液晶装置に設けられた前記絶縁性反射層の反射率の波長依存性とは異なることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４３６２９（Ｐ２０１０−２４３６２９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９８１８（Ｐ２００９−８９８１８）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]