説明

電気光学装置、電子機器

【課題】製造性を損なうことなく電圧印加による電気光学物質の劣化を抑制可能とした電気光学装置を提供する。
【解決手段】本発明の電気光学装置は、電気光学物質層を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板と、第1基板と第2基板とを貼り合わせるシール材と、複数の画素が配列された画素領域と、画素領域とシール材との間に電極が備えられたイオントラップ部と、第1基板及び第2基板の電気光学物質層側の表面に形成された配向膜と、を有する電気光学装置であって、イオントラップ部は、電気光学物質層に直流電圧を印加する第1トラップ電極と第2トラップ電極とを有しており、第1トラップ電極と配向膜との間、及び第2トラップ電極と配向膜との間の少なくとも一方に、電気光学物質層中のイオン性不純物を吸着保持するトラップ部絶縁膜が設けられていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気光学装置、電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液晶装置において、製造過程で液晶層中に混入したイオン性不純物や、光照射等による部材の劣化によって生じたイオン性不純物が、表示品質の低下を引き起こすことが知られている。これらのイオン性不純物は通電により移動し、表示領域に濃度分布を形成する。そして、イオン性不純物の濃度が高い領域において液晶層の保持率が低下し、輝度が低下する結果、シミやムラとなって視認される。
製造過程においてイオン性不純物を全く混入させないことは困難であるため、非表示領域に設けた電極にイオン性不純物を吸着させることにより表示領域へのイオン性不純物の拡散を防止することが提案されている(特許文献1,2参照)。
また特許文献3では、イオン性不純物をトラップするための不純物イオン吸着電極の上に多孔質の低熱伝導性材料の層を設けることでイオン性不純物の吸着保持性を高め、これによって不純物イオン吸着電極への印加電圧を低く抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11−38389号公報
【特許文献2】特開2000−338510号公報
【特許文献3】特開2007−249105号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1,2記載の構成では、イオン性不純物をトラップするために液晶層に大きな電圧を印加し続けると、液晶材料が劣化してしまうおそれがあり、表示品質の低下や新たな不純物の発生を招く可能性がある。この点、特許文献3記載の構成では、印加電圧を低く抑えることができるが、電極上に特殊な材料を成膜する必要がある。
【0005】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、製造性を損なうことなく電圧印加による電気光学物質の劣化を抑制可能とした電気光学装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電気光学装置は、電気光学物質層を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、複数の画素が配列された画素領域と、前記画素領域と前記シール材との間に電極が備えられたイオントラップ部と、前記第1基板及び前記第2基板の前記電気光学物質層側の表面に形成された配向膜と、を有する電気光学装置であって、前記イオントラップ部は、前記電気光学物質層に直流電圧を印加する第1トラップ電極と第2トラップ電極とを有しており、前記第1トラップ電極と前記配向膜との間、及び前記第2トラップ電極と前記配向膜との間の少なくとも一方に、前記電気光学物質層中のイオン性不純物を吸着保持するトラップ部絶縁膜が設けられていることを特徴とする。
【0007】
この構成によれば、第1トラップ電極と第2トラップ電極との間に印加される電圧が、トラップ部絶縁膜と液晶層との抵抗値の比に応じて案分される。そうすると、高抵抗のトラップ部絶縁膜に上記電圧の大部分に相当する分圧が印加され、液晶層に印加される分圧が非常に小さくなる。これにより、電圧印加による液晶層の劣化の進行を抑制することができる。またトラップ部絶縁膜は高抵抗材料により形成されていればよいため、製造性が損なわれることもない。
【0008】
前記トラップ部絶縁膜が形成された前記第1基板又は前記第2基板において、前記画素領域に形成された電極と前記配向膜との間に、前記トラップ部絶縁膜と同一成分を含む画素部絶縁膜が設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、画素領域に形成される画素部絶縁膜と同じ工程で形成できるトラップ部絶縁膜を備え、製造性に優れた電気光学装置とすることができる。
【0009】
前記第1基板の前記画素領域に、複数の画素電極と、各々の前記画素電極に対応して形成されたスイッチング素子と、前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成された層間絶縁膜と、が設けられており、前記トラップ部絶縁膜は、前記画素領域から前記イオントラップ部に延出された前記層間絶縁膜の一部を含む構成としてもよい。
【0010】
前記トラップ部絶縁膜は、前記第1基板にのみ設けられている構成としてもよい。また前記トラップ部絶縁膜は、前記第2基板にのみ設けられている構成としてもよい。また前記トラップ部絶縁膜は、前記第1基板と前記第2基板の両方に設けられている構成としてもよい。
トラップ部絶縁膜の形成位置は、液晶層にかかる実効電圧や優先的にトラップすべきイオン性不純物の極性、絶縁膜の成膜のしやすさ等に基づいて適切な位置を選択することができる。
【0011】
前記第1基板の前記電気光学物質側の面に、前記第1トラップ電極及び前記第2トラップ電極と、前記第1トラップ電極及び前記第2トラップ電極を覆うトラップ部絶縁膜とを有する構成としてもよい。
この構成によれば、第1トラップ電極と第2トラップ電極の間に形成した基板面方向の電界によりイオン性不純物をトラップするイオントラップ部を備えた電気光学装置とすることができる。
【0012】
本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、信頼性に優れた光変調手段を具備した電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】電気光学装置の第1実施形態である液晶装置の平面図。
【図2】図1に示すI−I線に沿う位置における液晶装置の部分断面図。
【図3】第1実施形態に係る作用説明図。
【図4】第2実施形態に係る液晶装置の要部を示す概略断面図。
【図5】第3実施形態に係る液晶装置の要部を示す概略断面図。
【図6】第4実施形態に係る液晶装置の要部を示す概略断面図。
【図7】電子機器の一実施の形態であるプロジェクターを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【0015】
(第1実施形態)
図1は、電気光学装置の第1実施形態である液晶装置の平面図である。図2は、図1に示すI−I線に沿う位置における液晶装置の部分断面図である。
液晶装置(電気光学装置)100は、TFTアレイ基板(第1基板)10と、TFTアレイ基板10と対向配置された対向基板(第2基板)20と、TFTアレイ基板10と対向基板20との間に挟持された液晶層(電気光学物質層)50と、液晶層50の周囲を囲んで形成されるとともに一部に液晶注入口51aを有する矩形枠状のシール材51と、シール材51の液晶注入口51aを封止する封止剤52と、を備えている。
【0016】
TFTアレイ基板10上には、シール材51とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20が対向配置され、シール材51を介してTFTアレイ基板10と対向基板20とが貼り合わされている。TFTアレイ基板10は、対向基板20よりも大きく、対向基板20の一端部よりも外側に張り出した張出部10aを備えている。張出部10aには、駆動ICチップ101が実装されており、また複数の外部回路接続端子102が形成された端子部が設けられている。
【0017】
シール材51は、TFTアレイ基板10と対向基板20との対向領域の周縁部に沿って設けられている。液晶注入口51aは、シール材51の4つの辺のうち張出部10aに面する辺に設けられている。封止剤52は、対向基板20の端面に沿って、張出部10aの液晶注入口51aを外側から閉塞する位置に塗布されている。シール材51と封止剤52とが液晶層50の周囲を囲み、液晶層50をTFTアレイ基板10と対向基板20との間に封止している。
【0018】
シール材51に囲まれた領域には、複数の画素PXがマトリクス状に配置されてなる矩形状の画素領域1Aと、画素領域1Aとシール材51との間に位置する矩形枠状の周辺領域1Bとが設けられている。シール材51の外側における対向基板20の角部には、TFTアレイ基板10と対向基板20とを電気的に接続するための銀点等を有する基板間導通部106が設けられている。
【0019】
周辺領域1Bには、画素領域1Aを取り囲む矩形枠状のダミー画素領域1Dと、ダミー画素領域1Dを取り囲む矩形枠状のイオントラップ部60とが設けられている。
ダミー画素領域1Dには、画素領域1Aの最外周部に位置する画素PXと各々隣り合う複数のダミー画素DMが設けられている。
イオントラップ部60は、図2に示すように、TFTアレイ基板10の基板本体10A上に形成された第1トラップ電極61を備えている。イオントラップ部60では、第1トラップ電極61と、対向基板20において形成された共通電極21(図2参照)との間に発生する液晶層厚方向の電界によって液晶層50中のイオン性不純物をトラップする。したがって本実施形態では、共通電極21のうちの第1トラップ電極61と液晶層50を介して対向する部分が、イオントラップ部60の第2トラップ電極62である。尚、第1トラップ電極61が形成されたイオントラップ部60における対向基板20では、第1トラップ電極61と平面的に重なるように、遮光膜BMが設けられている。
【0020】
イオントラップ部60は、画素領域1A及びダミー画素領域1Dを取り囲んで配置されている。図1では、画素領域1Aから周辺領域1Bに向かって拡散するイオン性不純物と、シール材51から溶出し、画素領域1Aに向けて侵入するイオン性不純物を漏れなくトラップするために、イオントラップ部60は、全体として、画素領域1Aの外周に沿って閉じた枠状に形成されている。
第1トラップ電極61は、画素領域1Aを取り囲む矩形枠状の電極である。第1トラップ電極61は、シール材51を跨いで延びる引き出し線63、64を介して駆動ICチップ101に接続されている。
【0021】
次に、図2を参照して液晶装置100の断面構造について説明する。
TFTアレイ基板10は、ガラスや石英などの透明基板あるいはシリコンなどの不透明基板からなる基板本体10A上に、画素電極30、ダミー画素電極30D等を駆動する図示略の駆動素子や電極を形成した素子基板である。
【0022】
基板本体10Aの液晶層50側の面には、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜11が形成されている。下地絶縁膜11上に、複数種の配線35、36、65a、65b、67、69、71が形成されている。これらの配線を覆うようにしてシリコン酸化膜等からなる第1層間絶縁膜12が形成され、さらに第1層間絶縁膜12を覆うようにしてシリコン窒化膜等からなる第2層間絶縁膜13が形成されている。
【0023】
第2層間絶縁膜13上に、画素電極30、ダミー画素電極30D、及び配線72が形成されている。
画素電極30及びダミー画素電極30Dは、第1層間絶縁膜12及び第2層間絶縁膜13を貫通して形成されたコンタクトホールを介して、下層側の配線35、36に接続されている。画素電極30及びダミー画素電極30Dは、本実施形態の場合、チタン窒化膜上にアルミニウム膜を形成した積層膜からなる反射電極である。なお、液晶装置100を透過型の液晶装置として構成する場合には、画素電極30及びダミー画素電極30Dは、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料を用いて形成される。
【0024】
配線72は、第1層間絶縁膜12及び第2層間絶縁膜13を貫通して形成されたコンタクトホールを介して、下層側の配線71に接続されている。配線71及び配線72は、シール材51の内側に形成された画素PXやダミー画素DMと、シール材51の外側の駆動ICチップ101とを接続する配線である。本実施形態の場合、異なる配線層に形成された配線71、72が、シール材51の形成領域内において接続されている。
【0025】
画素電極30、ダミー画素電極30D及び配線72を覆うようにして絶縁膜31が形成されている。絶縁膜31は、液晶層50の抵抗値に対して2桁以上高抵抗の材料を用いて形成され、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる。絶縁膜31上に、第1トラップ電極61、導通部電極66、及び外部回路接続端子102が形成されている。
【0026】
第1トラップ電極61は、第1層間絶縁膜12、第2層間絶縁膜13、及び絶縁膜31を貫通して形成されたコンタクトホールを介して、下層側の配線65a、65bに接続されている。配線65a、65bは、図1に示した引き出し線63、64を介して駆動ICチップ101に接続されている。本実施形態の場合、1つの第1トラップ電極61に対して、2つの配線65a、65bが接続されているが、配線65a、65bは単一の配線であってもよい。
【0027】
導通部電極66は、第1層間絶縁膜12、第2層間絶縁膜13、及び絶縁膜31を貫通して形成されたコンタクトホールを介して、下層側の配線67に接続されている。配線67は駆動ICチップ101に接続されている。導通部電極66上には銀点等の基板間導通部106が設けられている。
外部回路接続端子102は、第1層間絶縁膜12、第2層間絶縁膜13、及び絶縁膜31を貫通して形成されたコンタクトホールを介して、下層側の配線69に接続されている。配線69は駆動ICチップ101に接続されている。
【0028】
シール材51の内側のTFTアレイ基板10の表面には、絶縁膜31及び第1トラップ電極61を覆う配向膜14が形成されている。配向膜14は、斜方蒸着等により柱状構造を形成したシリコン酸化膜からなる無機配向膜や、ポリイミド等の有機配向膜を用いることができる。また配向膜14は、シール材51の形成領域やシール材51の外側の領域まで延設されていてもよい。
【0029】
対向基板20は、ガラスや石英などの透明基板からなる基板本体20Aを備えている。
基板本体20Aの液晶層50側の面には、シリコン酸化膜等からなる下地絶縁膜23が形成されている。下地絶縁膜23は、基板本体20Aの外周部(シール材51の形成領域から外方の基板端部までの間)における膜厚が、シール材51よりも内側の領域における膜厚よりも薄く形成されている。すなわち下地絶縁膜23には、遮光膜BMの外周端に沿って段差部23dが形成されている。
【0030】
下地絶縁膜23上には、TFTアレイ基板10上の第1トラップ電極61と対向する領域に、金属膜やカーボン膜からなる遮光膜BMが形成されている。遮光膜BMは、ダミー画素領域1Dの周囲を縁取る矩形枠状の周辺見切りとして形成されている。遮光膜BMは、画素PX及びダミー画素DMを平面的に区画するブラックマトリクスとしての遮光膜とTFTアレイ基板10上で同層に形成されていてもよく、またそれらと連結されていてもよい。
【0031】
遮光膜BM及び下地絶縁膜23を覆って、シリコン窒化膜等からなる保護絶縁膜22が形成されている。保護絶縁膜22は必要に応じて設けられる絶縁膜であり、省略することもできる。
保護絶縁膜22を覆って、ITO等の透明導電材料からなる共通電極21が形成されている。本実施形態の場合、TFTアレイ基板10上の第1トラップ電極61と対向する領域にも共通電極21が形成され、共通電極21の一部が第2トラップ電極62を構成している。
【0032】
共通電極21のほぼ全面を覆って、絶縁膜32が形成されている。絶縁膜32のうち、TFTアレイ基板10の第1トラップ電極61と対向する部分が、本実施形態におけるトラップ部絶縁膜82である。一方、絶縁膜32のうち、画素電極30と対向する領域に形成された部分が、本実施形態における画素部絶縁膜である。
絶縁膜32は、液晶層50の抵抗値に対して2桁以上高抵抗の材料を用いて形成され、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる。絶縁膜32の膜厚は、液晶層に対して十分に高い抵抗値が得られる膜厚であれば特に限定されない。絶縁膜32をシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜により構成する場合には、100nm以上400nm以下の膜厚とすることで、通常の液晶材料を用いて形成された液晶層50に対して100倍程度の抵抗値を得ることができる。
【0033】
絶縁膜32には、基板間導通部106の形成位置に対応して開口部32aが形成されている。開口部32aの内側に露出された共通電極21には、基板間導通部106が接続されている。基板間導通部106の液晶層50側には、シール材51が設けられている。シール材51の内周端は段差部23dによって形成された対向基板20表面の段差部分に配置されている。
【0034】
シール材51に囲まれた領域の対向基板20の表面には、絶縁膜32を覆う配向膜16が形成されている。配向膜16はTFTアレイ基板10上の配向膜14と同様、有機配向膜又は無機配向膜により形成することができる。また配向膜16はシール材51の形成領域やシール材51の外側の領域まで延設されていてもよい。
【0035】
液晶層50は、画素電極30と共通電極21との間に発生する液晶層厚方向の電界(縦電界)によって駆動される縦電界方式の液晶層である。縦電界方式としては、VA(Vertical Alignment)方式が代表的であるが、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式やTN(Twisted Nematic)方式などの他の方式でもよい。
【0036】
なお、本実施形態では、共通電極21が対向基板20側に設けられた縦電界方式で液晶層50を駆動しているが、共通電極21として機能する電極をTFTアレイ基板10側に設け、この電極と画素電極30との間に発生する基板面方向の電界(横電界;液晶層の厚さ方向と概ね直交する方向の電界)によって液晶層50を駆動してもよい。このような駆動方式は、横電界方式と呼ばれる。横電界方式としては、IPS(In-Plane Switching)方式やFFS(Fringe Field Switching)方式が代表的である。
【0037】
液晶装置100では、画像表示前、画像表示中、または画像表示後に、第1トラップ電極61に電圧を印加し、第1トラップ電極61と第2トラップ電極62(共通電極21)との間に発生させた電界を液晶層50に作用させることによって液晶層50中のイオン性不純物をトラップする。これにより、画素領域1Aで発生したイオン性不純物や、シール材51や封止剤52から溶出したイオン性不純物を周辺領域1Bに固定することができる。その結果、イオン性不純物が画素領域1A内の無機配向膜等に吸着することによって生じる焼きつきなどの表示不良が少ない液晶装置とすることができる。
【0038】
第1トラップ電極61及び共通電極21に印加する電圧は、トラップするイオン性不純物の極性に応じて設定すればよい。例えば、第1トラップ電極61に−5V〜−3V、共通電極21に0Vの電圧を印加した場合、イオントラップ部60には全体として負の直流電圧が印加されるため、液晶層50中の正電荷を有するイオン性不純物を効果的にトラップすることができる。一方、第1トラップ電極61に+3V〜+5V、共通電極21に0Vの電圧を印加すれば、イオントラップ部60に正の直流電圧が印加されるため、負電荷を有するイオン性不純物を効果的にトラップすることができる。
【0039】
そして、本実施形態の液晶装置100では、イオントラップ部60における第2トラップ電極62上にトラップ部絶縁膜82(絶縁膜32)が形成されていることで、イオントラップ動作による液晶層50の劣化を抑えることができる。トラップ部絶縁膜82(絶縁膜32)は、上述したようにシール材51の内周端との間に段差部23dを有しているが、画素領域1A(ダミー画素領域1D)との間にも段差部が設けられている。以下、かかる作用効果について図3を参照しつつ説明する。
【0040】
図3は第1実施形態に係る作用説明図である。
図3には、作用説明に必要な液晶装置100の要部のみが示されている。画素電極30及び第1トラップ電極61と、共通電極21とが液晶層50を介して対向配置されている。画素電極30上に絶縁膜31が形成され、絶縁膜31及び第1トラップ電極61上には配向膜14が形成されている。共通電極21上にトラップ部絶縁膜82を含む絶縁膜32が形成されている。絶縁膜32上に配向膜16が形成されている。
【0041】
ここで、第1トラップ電極61に−5Vの電圧を印加し、共通電極21に0Vの電圧を印加した場合、図3に示すように、第1トラップ電極61表面の電位は−5V、第2トラップ電極62(共通電極21)表面の電位は0Vとなる。このとき、第2トラップ電極62上には、トラップ部絶縁膜82が形成されているため、電極間の電圧(5V)は、絶縁膜32の抵抗値と、液晶層50の抵抗値との比に基づいて案分される。
【0042】
例えば、トラップ部絶縁膜82が厚さ400nmのシリコン酸化膜からなり、その抵抗値が液晶層50の100倍であるとすると、図3に示すように、トラップ部絶縁膜82にかかる実効電圧(分圧)は4.95V(電極間電圧の99%)、液晶層50にかかる実効電圧は0.05V(電極間電圧の1%)となる。また、トラップ部絶縁膜82が厚さ100nmのシリコン酸化膜からなり、その抵抗値が液晶層50の抵抗値の25倍である場合には、液晶層50にかかる実効電圧は0.192Vとなる。
なお、本明細書及び図面に示す電圧値は、説明のために例示する値である。
【0043】
このように本実施形態では、液晶層50にかかる実効電圧を0.05V〜0.192Vという極めて低い電圧とすることができるので、電圧印加による液晶層50の劣化の進行を抑えることができる。一方、液晶層50にかかる電圧が低くなると、液晶層50中に形成される電界の強度が低くなるが、トラップ部絶縁膜82に印加された電圧(4.95V)によってトラップ部絶縁膜82の表面に負電荷が誘起される。この誘起された負電荷によって、液晶層50中の正電荷のイオン性不純物51pがトラップ部絶縁膜82表面(配向膜16表面)に吸着保持される。これにより、イオントラップ部60にイオン性不純物51pを選択的に集積させることができるため、イオン性不純物に起因する表示品質の低下を抑制することができる。
【0044】
また本実施形態のトラップ部絶縁膜82(絶縁膜32)は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの従来から液晶装置の構成材料として用いられている絶縁膜を用いて形成することができるため、特別な材料や製造工程は不要である。したがって、トラップ部絶縁膜82を設けたとしても液晶装置の製造性が損なわれることはない。
【0045】
本発明者は、上記した電圧条件において、イオントラップ部60の効果を検証した。具体的には、第1実施形態の液晶装置100において、イオントラップ部60を動作させた場合と、動作させない場合とで、画素領域1Aにおける輝度の経時変化を比較した。その結果、イオントラップ部60を動作させない場合には最大で35%程度の輝度低下が生じる箇所が存在したのに対して、イオントラップ部60を動作させた場合には、輝度低下は最大で18%程度にまで抑えられた。このことから、絶縁膜32が挿入されることにより液晶層50にかかる実効電圧を大きく低下させたとしても、イオントラップ部60によりイオン性不純物を十分にトラップできることが確認された。
【0046】
なお、本実施形態では、イオントラップ部60が画素領域1Aを取り囲む平面視矩形枠状である場合について説明したが、かかる構成に限定されるものではなく、下記の実施形態においても同様である。
具体的に、周辺領域1Bにおいて、間欠的に複数のイオントラップ部60(第1トラップ電極61)が配置されている構成としてもよい。例えば、画素領域1Aの角部に対応する位置にのみイオントラップ部60が設けられていてもよく、画素領域1Aの辺縁に沿って直線状のイオントラップ部60が設けられている構成としてもよい。また他の例としては、矩形枠状のイオントラップ部60を二重枠状や三重枠状に複数配置した構成としてもよい。
【0047】
(第2実施形態)
次に、図4を参照しつつ電気光学装置の第2実施形態について説明する。
図4は、第2実施形態に係る液晶装置(電気光学装置)200の要部を示す概略断面図である。
本実施形態の液晶装置200は、第1実施形態に係る液晶装置100とその基本構成において共通する一方、イオントラップ部の構成において異なる。したがって、図4に示さない構成要素については、特に断りの無い限り液晶装置100と同様の構成を備えているものとする。
【0048】
液晶装置200におけるイオントラップ部60では、TFTアレイ基板10の第1トラップ電極61上に絶縁膜31が形成されている一方、対向基板20の第2トラップ電極62(共通電極21)上には絶縁膜32は形成されていない。
画素PXにおいて、画素電極30上に絶縁膜31が形成され、共通電極21上に絶縁膜32が形成されている点は第1実施形態と同様である。また図4では省略されているが、ダミー画素DMにおいても、ダミー画素電極30D上に絶縁膜31が形成され、共通電極21上に絶縁膜32が形成されている。
【0049】
絶縁膜31のうちの第1トラップ電極61上に形成された部分がトラップ部絶縁膜81である。一方、絶縁膜31のうちの画素電極30上に形成された部分が、本実施形態における画素部絶縁膜である。絶縁膜31は、例えば、厚さ100nm以上400nm以下のシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる。
【0050】
本実施形態のように第1トラップ電極61上にトラップ部絶縁膜81が形成されている場合に、第1トラップ電極61に−5V、第2トラップ電極62(共通電極21)に0Vの電圧を印加すると、図4に示すように、高抵抗のトラップ部絶縁膜81に大きな分圧(4.95V)が印加され、液晶層50には非常に小さい分圧(0.05V)が印加される。したがって本実施形態の液晶装置200においても、液晶層50に印加される電圧を非常に低くすることができるので、液晶層50の劣化の進行を抑えることができる。
【0051】
そして、トラップ部絶縁膜81の表面には、トラップ部絶縁膜81に印加された電圧(4.95V)によって正電荷が誘起される。この表面に誘起された正電荷によって、液晶層50中の負電荷のイオン性不純物51nが第1トラップ電極61上に吸着保持される。
なお、本実施形態において、第1トラップ電極61に印加する電圧を正極性とすれば、第1実施形態と同様に、正電荷のイオン性不純物をトラップすることが可能である。
第1トラップ電極61上と第2トラップ電極62上のいずれに絶縁膜を形成するかは、製造工程における成膜のしやすさ等を考慮して決定することができる。
【0052】
また本実施形態では、画素電極30及び第1トラップ電極61上にわたって形成されている絶縁膜31の一部をトラップ部絶縁膜81として用いているが、TFTアレイ基板10に形成されている第1層間絶縁膜12や第2層間絶縁膜13の一部をトラップ部絶縁膜として用いることもできる。具体的には、図2に示した第1トラップ電極61を、配線65a、65bと同じ配線層に形成することで、第1層間絶縁膜12と第2層間絶縁膜13と絶縁膜31の積層膜からなるトラップ部絶縁膜を備えた構成とすることができる。また、第1トラップ電極61を第1層間絶縁膜12上に形成することで、第2層間絶縁膜13と絶縁膜31の積層膜からなるトラップ部絶縁膜を備えた構成とすることができる。
【0053】
(第3実施形態)
次に、図5を参照しつつ電気光学装置の第3実施形態について説明する。
図5は、第3実施形態に係る液晶装置(電気光学装置)300の要部を示す概略断面図である。
本実施形態の液晶装置300は、第1実施形態に係る液晶装置100とその基本構成において共通する一方、イオントラップ部の構成において異なる。したがって、図5に示さない構成要素については、特に断りの無い限り液晶装置100と同様の構成を備えているものとする。
【0054】
液晶装置300におけるイオントラップ部60では、第1トラップ電極61上に絶縁膜31が形成されるとともに、第2トラップ電極62(共通電極21)上にも絶縁膜32が形成されている。絶縁膜31のうちの第1トラップ電極61上に形成された部分がトラップ部絶縁膜81であり、絶縁膜32のうち、第1トラップ電極61と対向する部分がトラップ部絶縁膜82である。また絶縁膜31のうちの画素電極30上に形成された部分と、絶縁膜32のうちの画素電極30と対向する領域に形成された部分がそれぞれ本実施形態における画素部絶縁膜である。
【0055】
絶縁膜31及び絶縁膜32は、例えば、合計の厚さが100nm以上400nm以下のシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる。より具体的に膜厚を例示すると、第1トラップ電極61上における絶縁膜31(トラップ部絶縁膜81)の厚さが200nm、第2トラップ電極62上における絶縁膜32(トラップ部絶縁膜82)の厚さが200nmであり、合計厚さが400nmである。
【0056】
第1トラップ電極61上に厚さ200nmのトラップ部絶縁膜81が形成され、かつ第2トラップ電極62上に厚さ200nmのトラップ部絶縁膜82が形成されている場合に、第1トラップ電極61に−5V、第2トラップ電極62(共通電極21)に0Vの電圧を印加すると、図5に示すように、高抵抗のトラップ部絶縁膜81及びトラップ部絶縁膜82に大きな分圧(それぞれ2.48V)が印加され、液晶層50には非常に小さい分圧(0.04V)が印加される。したがって本実施形態の液晶装置300においても、液晶層50に印加される電圧を非常に低くすることができるので、液晶層50の劣化の進行を抑えることができる。
【0057】
そして、トラップ部絶縁膜81の表面には、トラップ部絶縁膜81に印加された電圧(2.48V)によって正電荷が誘起される。この表面に誘起された正電荷によって、液晶層50中の負電荷のイオン性不純物51nが第1トラップ電極61上に吸着保持される。
一方、トラップ部絶縁膜82の表面には、トラップ部絶縁膜82に印加された電圧(2.48V)によって負電荷が誘起される。この表面に誘起された負電荷によって、液晶層50中の正電荷のイオン性不純物51pが第2トラップ電極62上に吸着保持される。
【0058】
なお、本実施形態において、第1トラップ電極61に印加する電圧を正極性とすれば、第1トラップ電極61上に正電荷のイオン性不純物をトラップし、第2トラップ電極62上に負電荷のイオン性不純物をトラップすることが可能である。
本実施形態における絶縁膜31、32の膜厚は、製造工程における成膜のしやすさや、優先的にトラップすべきイオン性不純物の極性などを考慮して決定することができる。
【0059】
(第4実施形態)
次に、図6を参照しつつ電気光学装置の第4実施形態について説明する。
図6は、第4実施形態に係る液晶装置(電気光学装置)400の要部を示す概略断面図である。
本実施形態の液晶装置400は、第1実施形態に係る液晶装置100とその基本構成において共通する一方、イオントラップ部の構成において異なる。したがって、図6に示さない構成要素については、特に断りの無い限り液晶装置100と同様の構成を備えているものとする。
【0060】
液晶装置400におけるイオントラップ部60では、TFTアレイ基板10上に第1トラップ電極61と第2トラップ電極62とが形成されており、これらの第1トラップ電極61及び第2トラップ電極62を覆って絶縁膜31が形成されている。絶縁膜31のうち、第1トラップ電極61上の部分がトラップ部絶縁膜81であり、第2トラップ電極62上の部分がトラップ部絶縁膜82である。絶縁膜31は、例えば、厚さが50nm以上200nm以下のシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる。
【0061】
対向基板20の共通電極21は、画素PX(ダミー画素DM)には形成されているが、イオントラップ部60には形成されていない。本実施形態では、絶縁膜32がイオントラップ部60まで延設されているが、イオントラップ部60に絶縁膜32が形成されていない構成としてもよい。
【0062】
本実施形態のイオントラップ部60は、第1トラップ電極61と第2トラップ電極62との間に電圧を印加し、かかる電圧によって基板面方向(液晶層50の厚さ方向と直交する方向)に形成される電界によりイオン性不純物をトラップする。すなわち、本実施形態のイオントラップ部60は、横電界方式のイオントラップ部である。
【0063】
第1トラップ電極61及び第2トラップ電極62上に厚さ200nmの絶縁膜31(トラップ部絶縁膜81、82)が形成されている場合に、第1トラップ電極61に−5V、第2トラップ電極62に0Vの電圧を印加すると、第2トラップ電極62から順に、トラップ部絶縁膜82、液晶層50、及びトラップ部絶縁膜81を経由して、第1トラップ電極61に達する電界が形成される。
【0064】
かかる経路においても、第2トラップ電極62上のトラップ部絶縁膜82と、第1トラップ電極61上のトラップ部絶縁膜81にそれぞれ大きな分圧が印加されることになるため、液晶層50には非常に小さい分圧が印加される。したがって本実施形態の液晶装置400においても、液晶層50に印加される電圧を非常に低くすることができるので、液晶層50の劣化の進行を抑えることができる。
【0065】
また本実施形態の液晶装置400においても、トラップ部絶縁膜81、82の表面に誘起される電荷によって液晶層50中のイオン性不純物が第1トラップ電極61又は第2トラップ電極62上に吸着保持される。
本実施形態においても、先の第3実施形態と同様に、第1トラップ電極61と第2トラップ電極62との間に形成される電界が、トラップ部絶縁膜81、82を通過するので、第3実施形態と同様に、トラップ部絶縁膜81、82の合計膜厚が100nm以上400nm以下となるように設定するとよい。よって、本実施形態の絶縁膜31の膜厚は先の第1実施形態に対して半分程度の膜厚となる。
【0066】
(電子機器)
次に、上記実施形態の液晶装置を適用した電子機器について説明する。
図7は、電子機器の一実施の形態であるプロジェクターを示す図である。
【0067】
図7(a)は、透過型ライトバルブを用いたプロジェクターを示す図である。
プロジェクター110は、観察者の前方に配置されたスクリーン111に光を照射し、スクリーン111に映像を投影する投射型表示装置である。
プロジェクター110は、光源112を備えた光源部130と、ダイクロイックミラー113、114と、液晶ライトバルブ115〜117(液晶装置100、200、300、400)と、投射光学系118と、クロスダイクロイックプリズム119と、リレー光学系120とを備えている。
【0068】
光源112は、赤色光、緑色光、及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー113は、光源112からの赤色光を透過させる一方、緑色光及び青色光を反射する。ダイクロイックミラー114は、ダイクロイックミラー113で反射された緑色光及び青色光のうち、青色光のみを透過させ、緑色光は反射する。すなわち、ダイクロイックミラー113、114は、光源112から射出された光を赤色光、緑色光、青色光に分離する色分離光学系を構成している。
【0069】
ダイクロイックミラー113と光源112との間には、光源から射出された光を均一化するインテグレーターレンズ121と、光源からの光を特定の直線偏光(例えばs偏光)に変換する偏光変換素子122と、が光源112側から順に配置されている。
【0070】
液晶ライトバルブ115〜117には、透過型の液晶装置として構成した先の実施形態の液晶装置100が用いられている。液晶ライトバルブ115は、ダイクロイックミラー113を透過して反射ミラー123で反射した赤色光を画像信号に応じて変調し、クロスダイクロイックプリズム119に向けて射出する。液晶ライトバルブ115は、λ/2位相差板115a、第1偏光板115b、液晶パネル115c、及び第2偏光板115dを備えている。λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bは、透過光への位相差をほとんど付与しない透明なガラス板115eに接着されている。これにより、λ/2位相差板115a及び第1偏光板115bの発熱による歪みを抑制することができる。
【0071】
液晶ライトバルブ116は、ダイクロイックミラー114で反射された緑色光を変調し、クロスダイクロイックプリズム119に向けて射出する。液晶ライトバルブ116は、第1偏光板116b、液晶パネル116c及び第2偏光板116dを備えている。
液晶ライトバルブ117は、ダイクロイックミラー114を透過した後、リレー光学系120を経由して入射する青色光を変調し、クロスダイクロイックプリズム119に向けて射出する。液晶ライトバルブ117は、λ/2位相差板117a、第1偏光板117b、液晶パネル117c、及び第2偏光板117dを備えている。リレー光学系120は、ダイクロイックミラー114側(光入射側)から順に配列された、リレーレンズ124a、反射ミラー125a、リレーレンズ124b、及び反射ミラー125bを備えている。反射ミラー125bで反射された青色光が液晶ライトバルブ117に向けて射出される。
【0072】
クロスダイクロイックプリズム119は、2つのダイクロイック膜119a、119bをX形に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜119aは青色光を反射する一方、緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜119bは赤色光を反射する一方、緑色光を透過する膜である。クロスダイクロイックプリズム119は、液晶ライトバルブ115〜117から入射する赤色光、緑色光、青色光を合成し、投射光学系118へ向けて射出する。投射光学系118は、入射した光をスクリーン111に投射する。
【0073】
次に、図7(b)は、反射型ライトバルブを用いたプロジェクターを示す図である。
プロジェクター1000は、光源部890と、3つの反射型の液晶ライトバルブ100R、100G、100B(液晶装置100、200、300、400)とを備えている。
【0074】
光源部890は、偏光照明装置800と、偏光ビームスプリッター840と、ダイクロイックミラー842、843と、を備えている。偏光照明装置800は、システム光軸Lに沿って配置された光源810と、光源から射出された光を均一化するインテグレーターレンズ820と、光源からの光を特定の直線偏光(例えばs偏光)に変換する偏光変換素子830と、を有する。
【0075】
偏光ビームスプリッター840は、偏光照明装置800から射出されたs偏光をs偏光反射面841で反射させ、ダイクロイックミラー842に向けて射出する。ダイクロイックミラー842は、入射する光に含まれる青色光成分を選択的に反射させ、液晶ライトバルブ100Bへ向けて射出する。ダイクロイックミラー842を透過した光(赤色光、緑色光)は、ダイクロイックミラー843へ向けて射出される。ダイクロイックミラー843は、入射する光に含まれる赤色光成分を選択的に反射させ、液晶ライトバルブ100Rへ向けて射出する。ダイクロイックミラー843を透過した光(緑色光成分)は液晶ライトバルブ100Gに向けて射出される。このように、光源部890は、3つの液晶ライトバルブ100R、100G、100Bに対して、所定の色光を供給する。
【0076】
液晶ライトバルブ100R、100G、100Bは、入射した光を画像信号に基づいて変調するとともに反射させ、光源部890に向けて射出する。光源部890は、液晶ライトバルブ100R、100G、100Bから入射する変調された赤色光、緑色光、青色光を合成し、投射光学系850に向けて射出する。投射光学系850は、入射した光をスクリーン860に投射する。
【0077】
なお、図7に示したプロジェクター110、1000において、LED(Light Emitting Diode)光源を用いた光源部を備えた構成としてもよい。LED光源は、白色光を射出するものでも、赤、緑、青の各色の光を射出するものでもよい。
また、先の実施形態の液晶装置は、上記したプロジェクターに限られず、種々の電子機器に用いることができる。例えば、携帯電話、情報端末、デジタルカメラ、液晶テレビ、ナビゲーション装置、テレビ電話、POS端末等に用いることができる。またこれらの電子機器において直視型表示装置として用いてもよい。
【符号の説明】
【0078】
1A…画素領域、1B…周辺領域、10…TFTアレイ基板(第1基板)、20…対向基板(第2基板)、30…画素電極、31,32…絶縁膜、50…液晶層(電気光学物質層)、51…シール材、60…イオントラップ部、61…第1トラップ電極、62…第2トラップ電極、81,82…トラップ部絶縁膜、PX…画素、100,200,300,400…液晶装置(電気光学装置)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気光学物質層を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせるシール材と、複数の画素が配列された画素領域と、前記画素領域と前記シール材との間に電極が備えられたイオントラップ部と、前記第1基板及び前記第2基板の前記電気光学物質層側の表面に形成された配向膜と、を有する電気光学装置であって、
前記イオントラップ部は、前記電気光学物質層に直流電圧を印加する第1トラップ電極と第2トラップ電極とを有しており、
前記第1トラップ電極と前記配向膜との間、及び前記第2トラップ電極と前記配向膜との間の少なくとも一方に、前記電気光学物質層中のイオン性不純物を吸着保持するトラップ部絶縁膜が設けられていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項2】
前記トラップ部絶縁膜が形成された前記第1基板又は前記第2基板において、
前記画素領域に形成された電極と前記配向膜との間に、前記トラップ部絶縁膜と同一成分を含む画素部絶縁膜が設けられている、請求項1に記載の電気光学装置。
【請求項3】
前記第1基板の前記画素領域に、複数の画素電極と、各々の前記画素電極に対応して形成されたスイッチング素子と、前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成された層間絶縁膜と、が設けられており、
前記トラップ部絶縁膜は、前記画素領域から前記イオントラップ部に延出された前記層間絶縁膜の一部を含む、請求項1又は2に記載の電気光学装置。
【請求項4】
前記トラップ部絶縁膜は、前記第1基板にのみ設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
【請求項5】
前記トラップ部絶縁膜は、前記第2基板にのみ設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
【請求項6】
前記トラップ部絶縁膜は、前記第1基板と前記第2基板の両方に設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
【請求項7】
前記第1基板の前記電気光学物質側の面に、前記第1トラップ電極及び前記第2トラップ電極と、前記第1トラップ電極及び前記第2トラップ電極を覆うトラップ部絶縁膜とを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気光学装置。
【請求項8】
請求項1から7のいずれか1項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−68695(P2013−68695A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−205674(P2011−205674)
【出願日】平成23年9月21日(2011.9.21)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】