(57)【要約】【課題】  液晶材料の吐出痕が発生せず、強い入射光に対して発熱することなく、光の反射や戻り光に対してもアクティブ素子に影響を与えることなく、表示画質の安定した液晶装置と、容易な液晶装置の製造方法および該液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス状に形成された複数のアクティブ素子を備えた画素領域を有する液晶装置であって、前記一対の基板間に配置され前記画素領域の境界領域に形成された隔壁と、前記隔壁に対応する位置で、前記隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に配置された金属膜からなる遮光膜と、前記隔壁で形成される凹部内に配置された液晶材料層と、を備えることを特徴とする。【選択図】    図４
2005062447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス状に形成された複数のアクティブ素子を備えた画素領域を有する液晶装置であって、
前記一対の基板間に配置され前記画素領域の境界領域に形成された隔壁と、
前記隔壁に対応する位置で、前記隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に配置された金属膜からなる遮光膜と、
前記隔壁で形成される凹部内に配置された液晶材料層と、
を備えることを特徴とする液晶装置。         
【請求項２】
前記隔壁が遮光性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記隔壁の高さが前記一対の基板間隔と等しく設定されてい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】
一対の基板間に液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス状に形成された複数のアクティブ素子を備えた画素領域を有する液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のいずれかの基板上の前記画素領域の境界領域に対応する位置に隔壁を形成する工程と、
前記隔壁に対応する位置で、前記隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に金属膜からなる遮光膜を形成する工程と、
前記隔壁で形成される凹部内に液晶材料層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項５】
前記液晶材料層を液滴吐出装置により形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ない３のいずれかに記載する液晶装置をライトバルブとして用いるとともに、前記一対の基板の前記他方の基板側を光源からの光の入射側としたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置、液晶装置の製造方法および投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に用いられる液晶装置として、下記の特許文献１に記載されているような液晶装置が知られている。
特許文献１では、透明基板に画素電極および画素スイッチング用の薄膜トランジスタが複数形成されたＴＦＴアレイ基板と、画素電極に対向する対向電極および画素領域間に遮光膜が形成された対向基板を有し、前記遮光膜が光の高反射層と低反射層の２層構造である液晶装置が開示されている。
【０００３】
この液晶装置によって、対向基板に配置された高反射層の遮光膜により光源からの強い光を反射し発熱が小さく、またＴＦＴアレイ基板側からの戻り光は低反射層により反射されることなく迷光の発生を防止できることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１３１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板に対向基板を張り合わせ、液晶材料が封入されて液晶装置が形成されることになるが、一対の基板を張り合わせた後、基板を貼り合せるシール材の一部などに設けられた注入口から液晶材料を注入する方法では、注入口から基板内部に液晶材料が広がっていく円弧状の吐出痕が残ってしまう可能性がある。また、基板を張り合わせる前に、基板を貼り合せるシール材の内側に液晶材料を吐出する方法で、ディスペンサー法などにより基板の中央に吐出して基板全面に広げる場合であっても、吐出した後、円弧状に液晶材料が広がる吐出痕が残ってしまう。さらに、インクジェット装置などの液滴吐出装置で液晶材料を注入する場合においては、ライン状にインクジェットヘッドを移動させながら液晶材料を吐出することになり、その後、ライン状に吐出された液晶がライン間で移動して表面が均一な高さとなって液晶材料層を形成するが、この場合でもライン状の吐出痕が残ってしまう。その結果、吐出痕により液晶装置の表示画質を低下させてしまうことになる。特に拡大表示される投射型表示装置では、この吐出痕が表示画質低下の大きな課題となる。
【０００５】
一方、特許文献１記載の液晶装置では、遮光膜が形成される領域の戻り光の反射を防止するものの、その他の例えば屈曲した入射光、あるいは対向基板で反射する光などに対しては防止することができず、その光はアクティブ素子に入射されることになる。アクティブ素子内においてもデータ線で遮光する構成となっているが、これらの光の一部がアクティブ素子のチャネルやドレイン領域のリーク電流を増加させてしまうことになり、表示画質を低下させる原因となり得る。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、極めて簡便な方法により、液晶材料の吐出痕が発生せず、強い入射光に対して発熱することなく、光の反射や戻り光に対してもアクティブ素子に影響を与えることなく、表示画質の安定した液晶装置と、容易な液晶装置の製造方法および該液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【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の液晶装置は、一対の基板間に液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス状に形成された複数のアクティブ素子を備えた画素領域を有する液晶装置であって、前記一対の基板間に配置され前記画素領域の境界領域に形成された隔壁と、前記隔壁に対応する位置で、前記隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に配置された金属膜からなる遮光膜と、前記隔壁で形成される凹部内に配置された液晶材料層と、を備えることを特徴とする。        
【０００８】
ここで、本発明の液晶装置は、データ線と走査線で構成されその交点である画素領域のスイッチング素子、例えばトランジスタで形成されるＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）素子やＴＦＤ（Thin  Film  Diode）素子などによって選択的、タイミング的に画素電極にデータ線が接続されるアクティブマトリクス基板を有し、他方の基板（対向基板）に共通電極（対向電極）が形成されるアクティブ型の液晶装置である。特に本発明では液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に好適に用いられるＴＦＴ素子で構成されるアクティブ型の液晶装置に適している。
【０００９】
本発明の液晶装置は、前記画素領域の境界領域（画素領域間）に隔壁が形成されているが、液晶装置の画素領域の大きさは５０〜５００μｍ平方程度であり、１辺の長さが１〜１００μｍ程度、好ましくは１０〜５０μｍ程度の大きさとなっている。この画素領域間に隔壁が形成されていることになるが、この隔壁で形成される凹部の大きさは、液晶装置の表示領域全体からすると非常に小さい領域に区画されていることになる。ここで、この凹部内に液晶材料を注入する場合、例えば液滴吐出装置などによって非常に小さい隔壁の凹部内の全面にわたるよう、凹部体積と同じ体積の液晶材料を注入することは容易に可能である。
【００１０】
また、金属膜からなる高反射膜は、隔壁に対応する位置で、隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に配置される構成であり、例えば隔壁の他方の基板（対向基板）側の上面に形成する場合は、隔壁と高反射膜が２層の構成となり同一マスクによるフォトリソグラフィ法で形成が可能であり、工程を増加することなく形成することができる。また、対向基板の隔壁に対応する位置に高反射膜を形成することも可能である。いずれも対向基板とアクティブマトリクス基板を張り合わせることで隔壁と対向基板との間に高反射膜が形成されることになる。
また、隔壁はアクティブマトリクス基板に形成した後に対向基板と張り合わせても、対向基板に隔壁を形成した後にアクティブマトリクス基板と張り合わせても可能である。
【００１１】
本発明の構成では、隔壁で形成される凹部内に液晶材料層を形成することにより、液晶材料が注入されてから広がる事がなく吐出痕を発生させることがない。また、吐出痕が発生したとしても隔壁との境界であり、表示状態では隔壁に隠れてしまい、液晶装置の表示画質を低下させることがない。
加えて、液晶装置が完成した後においても、隔壁で形成される凹部内に液晶材料層が形成されているため、液晶装置に加えられた圧力などによって液晶材料が移動することがなく、その結果、液晶材料の移動による液晶材料の配向が変化することなく、表示画質の良い、信頼性の高い投射型表示装置に適した液晶装置が得られる。
【００１２】
本発明における液晶装置では、液晶材料層を区画する隔壁が遮光性材料を含むことがより好ましい。この構成によれば、画素単位の領域間に遮光性を有する隔壁が形成され、その隔壁で形成される凹部内に液晶材料層が区画されて形成されることになる。その結果、画素単位で光や電界に対して区画された構成となり、液晶装置内部において、光の反射や他画素からの電界の影響の受けにくい、表示画質の安定した液晶装置を得ることができる。
【００１３】
本発明の隔壁の高さは、前記一対の基板間隔と等しく設定されており、別途シール材を配置したり、あるいはスペーサ材を液晶材料層に分散させることなく基板間隔（セルギャップ）を形成し、液晶材料を封入することが可能であり、製造工程の短縮、材料の削減によって製造コストを安くすることができる。この場合、隔壁による一対の基板の貼り合わせは、表示領域の最外周の隔壁だけ接着材を塗布する方法でも可能であり、他方の基板と隔壁が密着することによって同様の効果が期待できる。さらに、隔壁全体に接着材を塗布し、一対の基板を貼り合せることで、液晶装置の強度を向上することができる。その結果、基板の厚さを薄くすることができ、軽量かつ薄型の液晶装置を得ることができる。
【００１４】
次に、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶材料を挟持し、前記一対の基板の一方の基板にマトリックス状に形成された複数のアクティブ素子を備えた画素領域を有する液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のいずれかの基板上の前記画素領域の境界領域に対応する位置に隔壁を形成する工程と、前記隔壁に対応する位置で、前記隔壁と前記一対の基板の他方の基板との間に金属膜からなる遮光膜を形成する工程と、前記隔壁で形成される凹部内に液晶材料層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
このような液晶装置の製造方法によると、新たな製造工程や材料を用いることなく、前述のように製造工程、材料の削減を達成した表示画質の優れた信頼性の高い液晶装置を製造することができる。
【００１５】
本発明では、液晶材料層が液滴吐出装置により材料液を吐出することによって形成されることが含まれている。この場合、液晶材料を隔壁内に吐出することで、前述のように液晶材料の吐出痕が発生せず、また液晶材料層の層厚が均一に形成され、層厚均一化の時間が不要であり、連続して一対の基板の貼り合わせ工程が可能となる。
【００１６】
本発明に係る液晶装置は、投射型表示装置のライトバルブとして用いられる。この場合、前記対向基板側を光源からの光の入射側とする。本発明の液晶装置を装着することにより、液晶材料の吐出痕がなく、また光の反射などの影響のない表示画質の良好な投射型表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付図面を参照しつつ本発明に係る実施形態について説明する。以下の説明では、投射型表示装置のライトバルブとして用いた液晶装置に本発明を適用した例を説明する。
［液晶装置］
以下に示す本実施の形態の液晶装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置である。図１は本実施形態の透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図２はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたアクティブマトリクス基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図である。図３は図２のＡ−Ａ’線断面図でアクティブマトリクス基板の構造を示す液晶装置の断面図、図４は図２のＢ−Ｂ’線断面図で隔壁および金属膜からなる遮光膜の配置を示す液晶装置の断面図である。なお、図３および図４においては、図示上側が光入射側、図示下側が光出射側である場合について図示している。また、各図においては、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せて模式的に示している。
【００１８】
本実施の形態の液晶装置において、図１に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。
【００１９】
また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込まれる。
【００２０】
画素電極９を介して液晶材料に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶材料は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加され、蓄積容量７０の他端は容量線３ｂに接続されている。
【００２１】
次に、図２に基づいて、本実施形態のアクティブマトリクス基板の要部の平面構造について説明する。図２に示すように、アクティブマトリクス基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素領域である。また、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが形成された領域付近が画素領域の境界領域となり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。
【００２２】
データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００２３】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。この第１遮光膜１１ａはコンタクトホール１３により容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００２４】
次に、図３に基づいて、本実施の形態の液晶装置の断面構造について説明する。図３は、上述した通り図２のＡ−Ａ’線断面図であり、ＴＦＴ素子３０が形成された領域の構成について示す断面図である。本実施の形態の液晶装置において、アクティブマトリクス基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶材料層が挟持されているが、Ａ−Ａ’線断面は画素領域の境界領域にあり、隔壁１５が形成されている。また、本実施例では隔壁１５は、顔料などの遮光性材料を含むポリイミドなどの樹脂をフォトリソグラフィ法で形成されている。
【００２５】
アクティブマトリクス基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その隔壁１５側表面に形成されたＴＦＴ素子３０、画素電極９、配向膜４０を主体として構成されている。対向基板２０はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａと、その隔壁１５側表面に形成され画素領域間であるＴＦＴ素子３０に対向する位置に金属膜からなる第２遮光膜２３、その隔壁１５側表面に形成された共通電極２１、配向膜６０、を主体として構成されている。そして、各基板１０，２０は、隔壁１５を介して所定の基板間隔で保持されている。
【００２６】
アクティブマトリクス基板１０において、その隔壁１５側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【００２７】
上記走査線３ａ上、容量線３ｂ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、および高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。
【００２８】
さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。すなわち、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。
【００２９】
また、アクティブマトリクス基板１０の基板本体１０Ａの隔壁１５側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、アクティブマトリクス基板１０を透過し、アクティブマトリクス基板１０の図示下面（アクティブマトリクス基板１０と空気との界面）で反射されて、隔壁１５側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’および低濃度ソース、ドレイン領域１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００３０】
また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。さらに、図２に示したように、アクティブマトリクス基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。
【００３１】
さらに、アクティブマトリクス基板１０の隔壁１５側最表面、すなわち、画素電極９および第３層間絶縁膜７上には、電圧無印加時における液晶材料層内の液晶分子の配向を制御する配向膜４０が形成されている。したがって、このようなＴＦＴ素子３０を具備する領域においては、アクティブマトリクス基板１０の隔壁１５側最表面、すなわち隔壁１５の形成面には複数の微小な凹凸ないし段差が形成された構成となっている。このような段差を有するアクティブマトリクス基板１０上に、隔壁１５を液晶材料層の厚さに応じて対向基板２０側表面を平坦に形成することは、スピンコート法などで容易に可能である。
【００３２】
他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの隔壁１５側表面には金属膜、例えばアルミニウム膜などからなる第２遮光膜２３が設けられている。この第２遮光膜２３は、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外である画素領域間に配置されている。そして、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するよう構成されている。加えて、アルミニウム膜などである第２遮光膜２３は、入射光である光源からの強い光を反射し、液晶装置の温度上昇を防止する構成となっている。第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの隔壁１５側には、その略全面にわたって、ＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成され、その隔壁１５側には、電圧無印加時における液晶材料層内の液晶分子の配向を制御する配向膜６０が形成されている。
【００３３】
このように本発明の液晶装置は、図３の断面図で示されるように画素領域間に画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成されている。図３における上側すなわち光入射側の対向基板２０には画素領域間の光を反射させる金属膜からなる第２遮光膜２３が形成され、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２０の間はその間隔を保持すると共に、この画素領域間への光の入射を防止する隔壁１５が形成されている。また、アクティブマトリクス基板１０は、データ線６ａがＴＦＴ素子３０への光入射側からの光の入射を防止すべく配置され、さらに光の出射側からの戻り光のＴＦＴ素子３０への入射を防止すべく第１遮光膜１１ａが配置されている。この画素領域間ではＴＦＴ素子内を含めて対向基板２０およびアクティブマトリクス基板１０の全断面領域に遮光材料が配置され、ＴＦＴ素子３０への光の入射を防止する構成となっている。
【００３４】
その結果、光入射側からの強い光は金属からなる第２の遮光膜で反射され、液晶装置内での発熱を小さくすることができる。また、ＴＦＴ素子３０を配置する画素領域間には隔壁１５、データ線６ａ、第１遮光膜１１ａが配置され、戻り光やその他の反射による光が、ＴＦＴ素子３０のチャネル１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入するのを防止している。その結果、光によるＴＦＴ素子３０のリーク電流の増加を防止し、良好な画質の液晶装置を得ることができる。
【００３５】
図４は図２のＢ−Ｂ’線断面図であり、画素領域間の隔壁１５で区画された画素領域の断面を示している。図４に示すように画素領域間には隔壁１５がアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間隔を保持するように配置されている。このように構成したアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０とは、画素電極９と対向電極２１とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記隔壁１５により囲まれた空間内に液晶材料層５０が封入され、挟持されている。液晶材料層５０は、画素電極９からの電界が印加されていない状態で配向膜４０および６０のラビング処理などにより所定の配向状態をとるようになされている。液晶材料層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などから構成されている。
【００３６】
図４においても同様に、アクティブマトリクス基板１０内の画素領域間においてはＴＦＴのチャネル１ａ’の下面側（基板本体１０Ａ側）は第１遮光膜１１ａが配置され、上面側（隔壁１５側）はデータ線６ａが配置されている。さらに、アクティブマトリクス基板１０の画素領域間の上には隔壁１５が配置され、隔壁１５と対向基板２０との間には金属膜の第２遮光層２３が配置されている。
【００３７】
その結果、画素領域である画素電極９と液晶材料層５０および対向電極２１で形成される領域は、構造的には隔壁１５により区画される構造となっている。そして、図４の画素領域間に対する上側の光源からの強い光は金属膜である第２遮光膜２３で反射され、反射などにより画素領域間に入射する光に対しては隔壁１５により吸収し、ＴＦＴ素子領域への入射光はデータ線６ａおよび第１遮光膜１１ａで遮蔽された構造となっている。また、画素電極９と対向電極２１の電圧印加は、隔壁１５に囲まれた画素領域内で印加されるようになっている。すなわち、隣の画素電極９からの電界は隔壁１５を介して印加されるようになり、液晶材料層５０に他画素電極からの影響を与えにくい構造となっている。
【００３８】
なお、対向基板２０およびアクティブマトリクス基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶材料層５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、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、偏光板などが所定の向きに配置される。
【００３９】
なお、ここに示す液晶装置は、例えば、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクタ）において使用される。この場合、３枚の液晶装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々使用され、各液晶装置の各々には、ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。したがって、前述の各実施形態の液晶装置にはカラーフィルタが形成されていない。
【００４０】
次に、図５に示すように対向基板２００において、画素電極９と対向する各領域の各々にマイクロレンズ５００を形成した実施形態を示す。図５において、マイクロレンズ５００が形成された対向基板２００は、第１の透明基板２００Ａと第２の透明基板２５０とがマイクロレンズ層２０１で貼り合わされた基板として構成されている。マイクロレンズ５００の形成は、第１の透明基板２００Ａを例えばフォトリソグラフィ法などによりレンズ状にウェットエッチングして形成した凹曲面部を形成する。次に、この凹曲面部に熱硬化もしくは光硬化性で第１の透明基板２００Ａと屈折率の異なる透明樹脂を塗布し、その上に第２の透明基板２５０を重ねて熱もしくは光にて硬化してマイクロレンズ層２０１および対向基板２００を形成する。この屈折率の異なるマイクロレンズ層２０１と第１の透明基板２００Ａとの境界がマイクロレンズ５００として機能することになる。
【００４１】
図５において、マイクロレンズ５００によって、矢印Ｌ１１で示すように、第２遮光膜２３やＴＦＴ３０などにより遮光されて損失していた入射光を各画素の開口部分に集光させることにより、透過光量を増大させると共に、ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ′やドレイン端などに強い光が照射されることを防止している。この場合でも、アクティブマトリクス基板１０内のデータ線６ａおよび第１遮光膜１１ａ、アクティブマトリクス基板１０と対向基板２００との間に隔壁１５、および対向基板２００の金属膜からなる第２遮光膜２３は同様に形成されている。したがって、画素領域においてはマイクロレンズ５００による集光により透過光量を増加し、一方画素領域間では入射光を第２遮光層２３で反射すると共に、隔壁１５とデータ線６ａおよび第１遮光膜１１ａによりＴＦＴ素子への光の入射を防止し、明るくて品位の高い画像を表示できるとともに、信頼性の高い液晶装置を得ることができる。
【００４２】
［液晶装置の製造方法］
次に、液晶装置の製造方法について図６に基づき説明を行う。
図６のステップＳ１１に示すように、石英などからなる下側の基板本体１０Ａ上に第１遮光膜１１ａ、第１層間絶縁膜１２、半導体層１、ゲート絶縁膜２、チャネル領域１ａ、ソース領域１ｄと１ｂ、ドレイン領域１ｅと１ｃ、走査線３ａ、第２層間絶縁膜４、コンタクトホール５、データ線６ａ、第３層間絶縁膜７、コンタクトホール８、ＴＦＴ素子３０の画素電極９、配向膜４０を形成しラビング処理して下基板１０（アクティブマトリクス基板）を作成する。
【００４３】
次に、図６のステップＳ１２において、上記アクティブマトリクス基板１０上に隔壁１５を形成する。隔壁１５は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性の樹脂材料をスピンコート法などにより基板間の間隔、つまり液晶材料層の厚さを決める高さに、アクティブマトリクス基板１０に塗布し、フォトリソグラフィ法などによって所定の形状で画素領域間に形成する。アクティブマトリクス基板１０はＴＦＴ素子３０が形成され微小段差があるものの略平面状態にあり、アクティブマトリクス基板１０上にスピンコート法などにより平坦に塗布することは容易に可能である。また、隔壁１５に遮光性材料を混入させるには、黒色の顔料などを上記樹脂材料と混合して形成することで可能である。
【００４４】
また、ラビング処理された配向膜４０上に隔壁１５のポリイミド材料を塗布し、フォトリソグラフィ法にて所定の形状に隔壁１５のポリイミド材料層をエッチングする際、配向膜４０は熱処理により充分硬化されており、一方、隔壁１５のポリイミド材料層は、フォトリソグラフィ法にてエッチングして形成するために、その形状が保持できる程度に熱硬化されている。したがって、隔壁１５のポリイミド材料層をエッチングする際に、配向膜４０に対して選択的にエッチングが可能であり、隔壁１５のポリイミド材料層のみをエッチングし所定の形状に形成することが可能である。
【００４５】
ここで、配向膜４０および後述の配向膜６０は、使用する液晶材料に応じて必要な場合は、前述のように形成する。また、配向膜４０は、図６のステップＳ１２の隔壁１５の形成後であっても、液滴吐出装置などで配向膜材料と溶媒の混合液を吐出して形成しても、さらには、ＳｉＯあるいはＳｉＯ２を斜め蒸着するなどの方法で形成することも可能である。
【００４６】
次に、図６のステップＳ１３において、隔壁１５の凹部内に液晶材料の注入を行う。
ここで、図７により、液晶材料の注入状態を説明する。図７は液滴吐出装置、例えばインクジェット装置にて液晶材料を注入した例であり、隔壁１５の凹部内に液晶材料の液滴の着弾想定形状５１が２点鎖線で示している。ここで、液晶材料の注入は、隔壁１５の各凹部の体積と同じ体積の液晶材料を、隔壁１５の形状に応じて吐出する。具体的には、隔壁１５の凹部の一辺の大きさが、液滴吐出装置から吐出直後の液滴の大きさと、着弾想定形状５１の大きさとの間の大きさとなるよう、液滴量や吐出条件を設定する。図７では、隔壁１５の凹部の一辺の大きさと液晶材料の液滴の着弾想定形状５１が同じ大きさである状態の例を示している。また、図７は、２滴が吐出された状態であり、隔壁１５との間に隙間が発生しており、さらに追加して隔壁１５の凹部内に液晶材料が充満するよう、すなわち凹部の体積と同じ体積の液晶材料になるよう、重ねて吐出することになる。このように液滴を吐出することによって、隔壁１５の凹部内に液晶材料が充満するよう形成できることになる。
【００４７】
この時、液晶材料の吐出は一滴で隔壁１５の凹部内に充満させても、また数滴にて充満させても、隔壁１５の凹部内で液晶材料が移動することは発生しない。これは、液晶材料の粘度が高く、通常のインクジェット法での吐出では、液晶材料が移動する前に吐出が終了してしまうことによる。その結果、液晶材料層の吐出痕を発生させることなく、隔壁１５内に液晶材料層を形成することが可能である。
【００４８】
一方、上基板２０（対向基板）は図６に示すように、下基板１０の形成工程であるステップＳ１１〜ステップＳ１３と平行して上基板２０の形成工程であるステップＳ２１およびステップＳ２２が行われる。図６のステップＳ２１に示すように、上側の基板本体２０Ａ上に例えばアルミニウムのような金属膜を蒸着法やスパッタリング法を用いて形成し、フォトリソグラフィ法により所定の形状（画素領域間）に第２遮光膜２３を形成する。
【００４９】
次に、図６のステップＳ２２において、上側の基板本体２０Ａに対向電極２１を形成する。対向電極２１は、ＩＴＯなどの透明導電性膜をスパッタ法などによって上側の基板本体２０Ａに形成し、フォトリソグラフィ法などにより所定の形状に形成し、その後、配向膜６０を形成しラビング処理して上基板２０を作成する。
【００５０】
下基板１０の隔壁１５の凹部内に液晶材料を注入した後、図６のステップＳ４にて隔壁１５の上部に接着材を塗布し、下基板１０と上基板２０を貼り合わせ、液晶材料を封入する。
本実施の形態では、図７に示したように、液晶材料の液滴形状５１は吐出後、移動することなく形成されるために、吐出痕の発生がない。吐出痕が発生したとしても、その大きさは画素領域の大きさである５０〜５００μｍ平方であり、また、発生個所は隔壁１５との境目付近の可能性が高く、隔壁１５が遮光層材料を含む場合は全く表示画質に影響を与えないことになる。また、液晶材料層が移動しないことから、液晶材料層の吐出後、表面が均一になるのを待つ必要がなく、連続して下基板１０と上基板２０の貼り合わせが可能であり、製造時間の短縮ができる。
また、本実施形態の液晶装置の製造方法では、隔壁１５の上部に接着材を塗布し、下基板１０と上基板２０を接着封入して製造され、一般的に封入に用いられるシール材やスペーサ材などの必要がなく、製造工程の短縮と製造材料を削減することができる。
【００５１】
また、本実施形態では対向基板２０に金属膜からなる第２遮光膜２３を形成する例を示したが、アクティブマトリクス基板１０に隔壁１５を形成し、その上に金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法などにより金属膜および隔壁材料層を連続してエッチングして第２遮光膜２３および隔壁１５を形成することで、製造工程を増加することなく形成可能である。また、対向基板２０に金属膜および隔壁材料層を形成しても同様に可能である。
【００５２】
［投射型表示装置の構成］
図８は、本発明を適用した液晶装置１をライトバルブとして用いた投射型表示装置（プロジェクタ）の光学系を示す概略構成図である。
【００５３】
図８に示されるように、プロジェクタ１１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は上述した液晶装置と同様であり、画像信号処理回路（図示省略）から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。また、Ｂ色の光は他のＲ色やＧ色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。
【００５４】
このように構成した投射型表示装置において、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン１１２０にカラー画像が投射されることとなる。
【００５５】
なお、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、上述したようにカラーフィルタを設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態の液晶装置を示す等価回路図。
【図２】図１の液晶装置について画素群の構造を示す平面図。
【図３】図１の液晶装置のアクティブ素子の要部を示す断面図。
【図４】図１の液晶装置の要部を示す断面図。
【図５】図１の他の実施形態の液晶装置の要部を示す断面図。
【図６】図１の液晶装置の製造方法について一例を示す工程説明図。
【図７】滴下した液晶材料の具体的態様を示す説明図。
【図８】本発明の液晶装置をライトバルブとして用いた投射型表示装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００５７】
３ａ…走査線、６ａ…データ線、９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、１５…隔壁、２０…対向基板、３０…スイッチング用ＴＦＴ素子、５０…液晶材料層。
【図１】
2005062447.tif 000003
【図２】
2005062447.tif 000004
【図３】
2005062447.tif 000005
【図４】
2005062447.tif 000006
【図５】
2005062447.tif 000007
【図６】
2005062447.tif 000008
【図７】
2005062447.tif 000009
【図８】
2005062447.tif 000010