(57)【要約】【課題】明るく、高コントラストの表示が得られる垂直配向モードの液晶装置を提供する。【解決手段】負の誘電異方性を有する液晶を含む液晶層５０を挟持して対向するＴＦＴアレイ基板（素子基板）１０及び対向基板２０と、前記ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側に設けられた複数の画素電極９と、前記両基板１０，２０の液晶層５０側にそれぞれ形成されて前記液晶層にプレチルトを付与する配向膜とを具備した液晶装置において、前記画素電極９の辺端部を除く平面領域内に、遮光部材群３が配置された非表示領域を有する一方、前記画素電極９の辺端部は光透過領域とされ、表示領域の一部を成している構成とした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素電極が配列形成された素子基板と、該素子基板と対向して配置された対向基板と、前記両基板間に挟持され、負の誘電異方性を呈する液晶を含む液晶層と、前記両基板の各々の液晶層側に設けられて前記液晶に所定方向のプレチルトを付与する配向膜とを具備してなる液晶装置であって、
前記画素電極を含んで構成される各画素が、前記画素電極の辺端部を除く平面領域内に配置された遮光部材からなる非表示領域と、前記プレチルト方向で他の画素電極と隣接する画素電極辺端部まで延設されてなる表示領域とを有していることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域内に形成されるディスクリネーション領域と平面的に重なる位置に配置され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】
前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域内に形成されるリバースチルト領域と平面的に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記遮光部材が、前記画素電極の中央に対して前記プレチルト方向の辺端側寄りに配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記遮光部材が、前記プレチルト方向と交差する向きに前記画素電極を横断する略帯状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記遮光部材に、前記素子基板又は対向基板に設けられた遮光膜の少なくとも一部が含まれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記素子基板の液晶層側に、前記画素電極を駆動するスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続された電極配線とが設けられており、
前記遮光部材に、前記電極配線及び／又はスイッチング素子の少なくとも一部が含まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記遮光部材を構成する前記電極配線、スイッチング素子、及び／又は遮光膜が、前記画素電極の平面領域内において、平面視で概略一の領域を成して配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記電極配線が、前記素子基板上に設けられた走査線、データ線、容量線から選ばれる１又は複数の配線であることをを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記遮光膜が、互いに交差する向きに延在する複数本の遮光部を備えた平面視略格子状とされており、
前記画素電極の平面領域において、１本の遮光部が前記画素電極の平面領域を横断するように配置されて前記非表示領域を構成する一方、当該遮光部と交差して延びる前記遮光部が、前記画素電極の辺端部に沿って配置されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
フィールド反転駆動方式により駆動されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１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１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液晶装置と、該液晶装置から出力される光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置、電子機器、及びプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
垂直配向モードの液晶装置は、電圧無印加状態で液晶分子の長軸方向が基板に対して略垂直方向に配向した構成であり、この垂直配向状態にて黒表示を行うため、高いコントラストが得られるという利点を有している。このような液晶装置においては、対向配置した基板間に液晶層を介在させ、両基板の液晶層側の面に垂直配向膜を形成するとともに、この垂直配向膜にラビング処理を施してプレチルトを付け、それによって電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御するのが一般的である。
しかしながら、垂直配向モードの液晶装置では、高コントラストの表示を実現できる一方で、表示の明るさが、同等の画素開口率を有するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶装置に比して低いという課題を有していた。この垂直配向モードの液晶装置における明るさの低下は、画素電極間の横電界の影響で画素領域中にディスクリネーションが生じることに起因する。
ところで、このような画素領域内におけるディスクリネーションは、ＴＮモードの液晶装置においても、スイッチング素子の近傍等において生じることが知られており、その解決策として、ディスクリネーションが生じた領域に遮光膜を形成することが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３６９３１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１３３４６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１、２には、配向分割された画素のドメイン界面や、スイッチング素子等の横電界に起因して生じるディスクリネーションを覆うように遮光膜を形成することが開示されており、係る構成により表示領域の光抜けを低減し、表示コントラストを向上させている。
しかしながら、これらの特許文献に記載の構成は、黒表示における光抜けを低減し、もってコントラストを向上させることを目的としており、垂直配向モードの液晶装置における明るさの向上を実現し得るものではない。仮に、係る技術に基づき垂直配向モードの液晶装置のディスクリネーション上に遮光膜を形成したとしても、コントラストや明るさを向上させる効果は得られず、逆に、開口率の低下によって表示の明るさ及びコントラストが低下することになる。
【０００５】
そこで、本発明者は、垂直配向モードの液晶装置における表示明るさの向上を実現するべく、液晶装置の構成について検討を重ね、本発明を完成するに至った。従って、本発明の目的は、明るく、高コントラストの表示が得られる垂直配向モードの液晶装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、複数の画素電極が配列形成された素子基板と、該素子基板と対向して配置された対向基板と、前記両基板間に挟持され、負の誘電異方性を呈する液晶を含む液晶層と、前記両基板の各々の液晶層側に設けられて前記液晶に所定方向のプレチルトを付与する配向膜とを具備してなる液晶装置であって、前記画素電極を含んで構成される各画素が、前記画素電極の辺端部を除く平面領域内に配置された遮光部材からなる非表示領域と、前記プレチルト方向で他の画素電極と隣接する画素電極辺端部まで延設された表示領域とを有していることを特徴とする。
上記「プレチルト方向」は、液晶層に電界を印加しない状態における液晶分子のダイレクタの基板面への投射ベクトルの向きである。
【０００７】
先の問題点に鑑みて行った研究において、本発明者は、従来の垂直配向モードの液晶装置において表示明るさが不足する問題は、その画素構成がＴＮ液晶等を用いた水平配向モードの液晶装置に準じたものとなっており、垂直配向モードにおける画素領域内の輝度分布（液晶の配向状態分布）を考慮したものではなかったことに起因することを知見した。そして、本発明者は、係る知見に基づき垂直配向モードの液晶装置の適切な画素構成について検討を重ね、従来の垂直配向モードの液晶装置の問題点を解決するために、上記本発明の構成を採用するに至った。
【０００８】
従来から、ＴＮモードの液晶装置等においては、画素電極の辺端部に沿って遮光膜やブラックマトリクスからなる遮光領域が設けられており、従来の垂直配向モードの液晶装置においても、同様の遮光領域が設けられていた。これに対して、上記本発明の液晶装置では、画素の表示領域が、プレチルト方向で他の画素電極と隣接する辺端部まで延設され、かつ画素電極の辺端部より内側の領域に非表示領域が設けられた構成となっている。このように表示領域を画素電極辺端部まで延設した構成とすることで、本来表示領域として利用可能でありながら、従来の垂直配向モードの液晶装置においては遮光領域となっていた画素電極辺端部の領域が、有効に表示に利用されるようになり、その結果従来に比して大幅な表示明るさの向上を実現することができる。
尚、このように画素電極辺端部に遮光領域を設けず、係る領域を表示領域に用いる構成とした場合にも、垂直配向モードの液晶装置では、液晶層に電界が印加されていない状態（液晶分子が基板面に対して略垂直に配向された状態）を黒表示に用いているため、上記画素電極辺端部において、黒表示時に漏れ光が生じることはなく、垂直配向モードの利点である高いコントラストを維持しつつ、表示明るさの向上を実現できる。
【０００９】
また、本発明の液晶装置では、画素電極の平面領域内に遮光部材を配置するようになっていることで、上記表示輝度を向上させる効果をさらに高めることができるようになっている。垂直配向モードの液晶装置においては、画素電極間の横電界に起因して生じるディスクリネーション領域は、画素電極の辺端部ではなく、画素電極中央側に近い内側に形成される傾向があり、このようなディスクリネーション領域は、ＴＮモードの液晶装置とは異なり、明表示時に輝度の低下を生じさせる。本発明では、この輝度低下を生じやすい画素電極の領域内に、液晶装置を構成する遮光部材（例えば、画素電極に並設されるスイッチング素子や電極配線など）を配置するので、表示に寄与しない領域の占有面積を縮減することができる。これにより、実質的な画素の開口率を向上させ、もって明るい表示を得ることができるようになっている。
【００１０】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域に形成されるディスクリネーション領域と平面的に重なる位置に配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、表示に寄与しない前記遮光部材と、輝度低下の生じるディスクリネーション領域とが平面的に重なるので、実質的な画素の開口率を高めることができ、より明るい表示を得ることが可能になる。
【００１１】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極に電圧を印加した際に画素領域に形成されるリバースチルト領域と平面的に重なる位置に配置されている構成とすることもできる。前記リバースチルト領域は、画素電極間の横電界により液晶分子が前記プレチルト方向と異なる方向に傾倒された領域であり、画素電極上に生じるディスクリネーション領域の原因となるものである。このリバースチルト領域に上記遮光部材を配置することで、この領域又はその近傍に生じるディスクリネーション領域と、遮光部材とを平面的に重ねて配置できるようになり、実質的な画素の開口率を向上させて、明るい表示を得ることができるようになる。
【００１２】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記画素電極の中央に対して前記プレチルト方向の辺端側寄りに形成されていることが好ましい。
本発明の構成を備えた垂直配向モードの液晶装置において、液晶層に対して電界を印加すると、画素電極上に配置された液晶分子の一部は、配向膜により付与されたプレチルトの方向に沿って傾倒され、また他の一部は、画素電極辺端部の横電界により画素電極辺端から画素電極中央部に向かって傾倒される。ここで、上記プレチルト方向に沿って傾倒される液晶分子には、配向膜と、プレチルト方向手前側の画素電極辺端部にて生じる横電界とが、ほぼ同方向に作用するため、画素電極の平面領域内で、このプレチルト方向に沿って傾倒される液晶分子の割合が多くなる。その結果、先のリバースチルト領域の液晶分子との干渉により生じるディスクリネーション領域は、画素電極中央部ではなく、中央からプレチルト方向の辺端寄りにずれた位置に形成される。従って、上記遮光部材を、画素電極中央からプレチルト方向で辺端寄りにずれた位置に配置すれば、この遮光部材と、ディスクリネーション領域との平面的な重なりを大きくでき、もって画素の実質的な開口率を高め、明るい表示を得ることができる。
【００１３】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材が、前記プレチルト方向と交差する向きに前記画素電極を横断する略帯状に形成されていることが好ましい。平面視略矩形状の画素電極を備えた液晶装置では、上記ディスクリネーション領域は、画素電極の領域内で、上記プレチルト方向とほぼ直交する略帯状に形成されることが多い。そこで、このような構成とすれば、上記画素電極上に形成されるディスクリネーション領域と、遮光部材との平面的な重なりを大きくでき、もって画素の実質的な開口率を高め、明るい表示を得ることができる。
【００１４】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材に、前記素子基板又は対向基板に設けられた遮光膜の少なくとも一部が含まれている構成とすることができる。
また、本発明の液晶装置は、前記素子基板の液晶層側に、前記画素電極を駆動するスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続された電極配線とが設けられており、前記遮光部材に、前記電極配線及び／又はスイッチング素子の少なくとも一部が含まれている構成とすることもできる。
本発明の液晶装置における遮光部材は、上記遮光膜、電極配線、及び／又はスイッチング素子を含むものとすることができる。特に素子基板上に設けられる電極配線やスイッチング素子は、アクティブマトリクス型の液晶装置では必須の構成である。そして、これらの構成要素の面積占有率により液晶装置の開口率がほぼ決定される。本発明の液晶装置では、これらの構成要素（又はそれらの一部）を、画素電極の周辺領域ではなく、画素電極の平面領域内に配置したことで、上記構成要素と、画素電極上に形成されたディスクリネーション領域（輝度が低下する領域）とを平面的に重ね、実質的な画素の開口率を向上させ、明るい表示が得られるようになっている。
【００１５】
本発明の液晶装置では、前記遮光部材を構成する前記電極配線、スイッチング素子、及び／又は遮光膜が、前記画素電極の平面領域内において、平面視で概略一の領域を成して配置されている構成とすることが好ましい。すなわち、画素電極上に配置される上記遮光部材は、複数が画素電極上に配置されたとしても、平面視において互いに離間されず１つの平面領域を構成するように配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、画素電極上における遮光部材の面積を低減でき、画素の開口率向上を容易に実現できる。
【００１６】
本発明の液晶装置では、前記電極配線が、前記素子基板上に設けられた走査線、データ線、容量線から選ばれる１又は複数の配線である構成とすることもできる。本発明に係る液晶装置では、通常素子基板ないし対向基板上に設けられる電極配線のいずれをも前記遮光部材として用いることができる。
【００１７】
本発明の液晶装置では、前記遮光膜が、互いに交差する向きに延在する複数本の遮光部を備えた平面視略格子状とされており、前記画素電極の平面領域において、１本の遮光部が前記画素電極の平面領域を横断するように配置されて前記非表示領域を構成する一方、当該遮光部と交差して延びる前記遮光部が、前記画素電極の辺端部に沿って配置されていることが好ましい。
係る構成によれば、素子基板ないし対向基板に平面視略格子状に設けられた遮光膜を備えた液晶装置であって、明るい表示が得られる液晶装置が提供される。特に、遮光膜以外の遮光部材（電極配線、スイッチング素子等）を画素電極上に配置した場合に、上記構成を適用することで、遮光部材による画素の開口率の低下を効果的に防止できるとともに、スイッチング素子の光リークを防止するための遮光手段として上記遮光膜を機能させ、信頼性に優れる液晶装置を提供することが可能になる。
【００１８】
本発明の液晶装置では、フィールド反転駆動方式により駆動されることが好ましい。係る駆動方式では、隣接する画素電極に印加される電圧の極性（正負）が一致するので、ライン反転駆動方式等のように、隣接画素間で極性を反転させる駆動方式に比して、隣接する画素電極間に生じる横電界の勾配が小さくなる。これにより、画素電極辺端部に配置された液晶分子が基板面方向に配向され易くなり、画素電極辺端部における表示輝度を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラストの表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２０】
次に、本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の液晶装置と、該液晶装置から出力される光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラストの表示が可能であり、表示品質に優れるプロジェクタを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図２は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板（素子基板）の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。なお、図３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ある。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の液晶装置において、画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのＴＦＴ３０（スイッチング素子）とがマトリクス状に配置されて構成され、各ＴＦＴ３０は、そのソース領域にて画像信号を供給するデータ線６ａ（信号線）と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しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレイン領域と電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、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むようになっている。
【００２３】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。例えば画素電極９の電圧は、蓄積容量７０によりソース電圧が印加された時間よりも３桁程も長く保持される。これにより、保持特性はさらに改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。本実施形態では、蓄積容量７０を形成する方法として、半導体層との間で容量を形成するための配線である容量線３ｂを設けている。また、容量線３ｂを設ける代わりに、画素電極９と前段の走査線３ａとの間で容量を形成しても良い。
【００２４】
次に、図２を参照して本実施形態の液晶装置を構成するＴＦＴアレイ基板の平面構造について説明する。液晶装置のＴＦＴアレイ基板１０上には、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ，  以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性薄膜からなる複数の画素電極９が平面視マトリクス状に設けられており、画素電極９の図示上下方向の辺に沿ってデータ線６ａが設けられている。走査線３ａおよび容量線３ｂは、画素電極９の図示左右方向の辺端と略平行に設けられるとともに、画素電極９を横断している。本実施形態において、平面視矩形状の画素電極９とその周辺部が画素を構成しており、マトリクス状に配置された各画素毎に表示が可能になっている。
【００２５】
データ線６ａは、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜からなる半導体層１ｆのうち後述するソース領域に電気的に接続されており、画素電極９は、コンタクトホール８と、その下層側（基板本体１０Ａ側）に設けられたコンタクトホール１８とを介して半導体層１ｆのうち後述するドレイン領域に電気的に接続されている。また、半導体層１ｆのうち後述するチャネル領域１ａ（図中右下がりの斜線の領域）と対向するように走査線３ａが配置されている。
【００２６】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って延びる本線部と、この本線部から延出され、データ線６ａに沿って延びる分岐部とを有する。図２中、右上がりの斜線を付した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが形成されている。この第１遮光膜１１ａは、各々半導体層１ａのチャネル領域１ａを含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して延びる本線部と、データ線６ａに沿ってチャネル領域１ａ側に延出された分岐部とを有している。第１遮光膜１１ａの分岐部の先端部は、下段側から延びる容量線３ｂの分岐部（データ線６ａに沿って延びる部分）と平面的に重なっており、両者が重なる位置に設けられたコンタクトホール１３を介して互いに電気的に接続されている。従って、第１遮光膜１１ａは、前段又は後段の容量線３ｂと電気的に接続されている。
【００２７】
次に断面構造を見ると、図３に示すように、液晶装置は、対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板２０とを備えており、これらの基板１０，２０間に、負の誘電異方性を有する、いわゆる垂直配向の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板からなる基板本体１０Ａを備え、対向基板２０は、例えばガラス基板や石英基板からなる基板本体２０Ａを備えている。
ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ上に画素電極９が設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０上の各画素電極９の下層側には、各画素電極９をスイッチング制御するＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、走査線３ａと、この走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ｆのチャネル領域１ａと、走査線３ａと半導体層１ｆとを絶縁する絶縁薄膜（ゲート絶縁膜）２と、データ線６ａとを主体として備え、前記半導体層１ｆのチャネル領域１ａの両側には、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、並びに高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。
チャネル領域１ａの下層側には、第１遮光膜１１ａが設けられており、この第１遮光膜１１ａと半導体層１ｆとは、基板本体１０Ａ上に設けられた絶縁層１２により絶縁されている。また、この絶縁層１２の一部を開口してコンタクトホール１３が形成されており、このコンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとが、電気的に接続されている。
【００２８】
また、走査線３ａ上、絶縁薄膜２上を含むＴＦＴアレイ基板１０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、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が各々形成された第１層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第１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。高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８には、データ線６ａと同層の中継層６ｂが形成されている。
【００２９】
さらに、データ線６ａ上および第１層間絶縁膜４上には、上記中継層６ｂへ通じるコンタクトホール８が貫設された第２層間絶縁膜７が形成されている。つまり、高濃度ドレイン領域１ｅは、第１層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール１８に設けられた中継層６ｂと、第２層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８とを介して画素電極９と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、画素電極９と高濃度ドレイン領域１ｅとが、データ線６ａと同層に同一構成材料（Ａｌ膜等）で形成された中継層６ｂを中継して、電気的に接続された構成としているが、走査線３ａと同層に同一構成材料（ポリシリコン膜等）にて中継層を形成し、係る中継層を経由して両者を電気的に接続する構成としてもよい。
また、上記第２層間絶縁膜７は、ＴＦＴ３０を構成する各層によりＴＦＴアレイ基板１０上に生じる凹凸を平坦化する作用を奏し、図３に示すように、係る第２層間絶縁膜７上に形成される画素電極９及び配向膜４０（説明は後述）は、ＴＦＴアレイ基板１０上にてほぼ平坦に形成されている。
【００３０】
ＴＦＴ３０は、上述のようにＬＤＤ構造を有することが好ましいが、低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を採っても良いし、ゲート電極（チャネル領域１ａ上の走査線３ａ）をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソースおよびドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴとしてもよい。
【００３１】
また本実施形態では、ＴＦＴ３０の走査線３ａの一部からなるゲート電極をソース・ドレイン領域間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース・ドレイン領域接合部のリーク電流を低減し、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造あるいはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３２】
また、ゲート絶縁膜となる絶縁薄膜２を走査線３ａの一部からなるゲート電極に対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体層１ｆを延設するとともに、これらに対向する容量線３ｂの一部を容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。より詳細には、図２に示すように、半導体層１ｆがそのチャネル領域１ａの図示上側で、平面視略Ｌ字状にデータ線６ａおよび容量線３ａの下に延設されており、この半導体層１ｆが、走査線３ａに沿って延びる本線部と、データ線６ａに沿って延びる分岐部とを備える容量線３ｂに対して、絶縁薄膜２を介して対向配置されることにより蓄積容量７０を形成している。特に、蓄積容量７０の誘電体としての絶縁薄膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるＴＦＴ３０のゲート絶縁膜の場合、薄くかつ高耐圧の絶縁膜となるため、蓄積容量７０は比較的小面積で大容量の蓄積容量とすることが可能である。
【００３３】
また、画素電極９上および第２層間絶縁膜７上には、垂直配向膜４０が設けられている。なお、垂直配向膜４０としては、ポリイミド配向膜にラビング処理を施して液晶層５０を構成する液晶分子にプレチルトが付与されるようにしたものを例示でき、他の配向処理の方法としては、斜方蒸着によりプレチルトを付け、その上に垂直配向膜を塗布する方法、又は回転斜方蒸着により蒸着のみにより配向処理を行う方法等も例示できる。
本実施の形態の場合、垂直配向膜４０及び後述の垂直配向膜６０に付与された配向処理により、液晶層５０を構成する液晶分子は、図２下向きのプレチルト方向Ｐを有して配向されている。尚、このプレチルト方向Ｐは、液晶層５０に電界を印加しない状態における、液晶分子のダイレクタの基板面に対する投射ベクトルの向きである。
【００３４】
他方、対向基板２０においては、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面に、第２遮光膜２２が設けられている。さらに、この遮光膜２２上を含む対向基板２０上には、その全面にわたって対向電極（共通電極）２１が設けられている。対向電極２１もＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９と同様、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜から形成されている。上記第２遮光膜２２の存在により、対向基板２０の側からの入射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａや低濃度ソース領域領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することはない。さらに、第２遮光膜２２は、コントラスト向上などの機能、いわゆるブラックマトリクスとしての機能を有している。そして、対向電極２１上には、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して垂直に配向させる垂直配向膜６０が設けられており、この垂直配向膜６０には、先の垂直配向膜４０と同様の構成のものを用いることができる。
これらＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０は、画素電極９と対向電極２１とが対向するように配置され、これら基板１０、２０とシール材（図示略）により囲まれた空間に、負の誘電異方性を有し、電圧無印加状態にて垂直配向を呈する液晶が封入されて液晶層５０が形成されている。
【００３５】
ここで、図４（ａ）は、係る第２遮光膜２２の平面構成を示す図であり、図４（ｂ）は、比較のために示した従来構成における対向基板側の遮光膜４２の平面構成図である。
図４（ａ）に示すように、この第２遮光膜２２は、図示左右方向に延在する複数本の遮光部２２ａと、図示上下方向に延在する複数本の遮光部２２ｂとを備えた平面視格子状を成しており、その構成材としては、遮光性を有する金属薄膜やカラーフィルタのブラックマトリクスに用いる樹脂材料等、公知のものを適用できる。
そして、本実施形態の液晶装置では、上記第２遮光膜２２が、ＴＦＴアレイ基板１０上のデータ線６ａ、走査線３ａ、ＴＦＴ３０の形成領域に対向して配置されている。具体的には、図４（ａ）上下方向に延在する遮光部２２ｂが、図２に示したデータ線６ａ等と対向して配置され、図４（ａ）左右方向に延在する遮光部２２ａが、図２に示した走査線３ａ、容量線３ｂ等からなる遮光部材群３と対向して配置されている。従って、本実施形態の場合、画素電極９の平面領域を図示左右方向に横断してＴＦＴアレイ基板１０の遮光部材群３と、第２遮光膜２２の遮光部２２ａとが配置されることにより、画素電極９上に非表示領域を形成している。その一方で、画素電極９の図示左右方向に延びる辺端部は、遮光膜等が形成されない光透過領域とされ、表示領域の一部を成している。
尚、上記遮光部材群３をより詳細に説明すると、図２に示した走査線３ａ、容量線３ｂの本線部、第１遮光膜１１ａの本線部、半導体層１ｆの一部（図示左右方向に延びる部分）、及び図３に示した中継層６ｂとにより構成される部材群である。
【００３６】
上記構成を備えた本実施形態の液晶装置では、図４に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０の走査線３ａ、容量線３ｂ、遮光膜１１ａ等からなる遮光部材群３と、対向基板２０の遮光部２２ａとが、画素電極９の平面領域を横断して設けられて画素電極９の領域内に非表示領域を形成していることで、垂直配向モードの液晶装置において表示の明るさが不足する問題を解決し、高輝度、高コントラストの液晶装置を実現した。
本液晶装置の係る作用について、図５を参照して以下に説明する。図５は、本実施形態の液晶装置の作用を説明するための概略断面図であり、図５（ａ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面に対応している。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す断面に沿う液晶装置の透過率分布を示すグラフであるが、図５（ａ）の上下に偏光板を設置し、両偏光板の偏光軸をプレチルト方向に対して４５°ずらし、２枚の偏光板の偏光軸は９０°ずらした状態を想定している。尚、図５に示す各構成要素のうち、図１ないし図４に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００３７】
図５（ａ）に示す概略断面図において、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、複数の画素電極９が形成されるとともに、その下層側に、層間絶縁膜４，７と、遮光部材群３とが形成されている。また、遮光部材群３と同層に示す遮光部材群３ｖ、３ｖは、図４に示したように、従来の構成の垂直配向モードの液晶装置に備えられた走査線や容量線等からなる遮光部材群を示している。
ＴＦＴアレイ基板１０とともに液晶層５０を挟持している対向基板２０の内面側には、対向電極２１が形成されている。また、符号５１は、液晶層５０を構成する液晶分子を模式的に示しており、その向きは液晶分子の配向方向を示している。先に記載のように、本実施形態の液晶装置では、配向膜４０，６０により液晶分子５１…に対してプレチルトが付与されており、その方向は、図５（ａ）に矢印Ｐで示すように、図示右側へ向かう方向である。従って、液晶分子５１…は、画素電極９及び対向電極２１に対して電圧が印加されない状態において、図示右側へ若干傾斜して配向されるようになっている。
【００３８】
図５（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された画素電極９…のうち、図示中央の画素電極９に対して＋５Ｖの電圧を印加し、その両側の画素電極９，９に対しては電圧を印加しない状態（電圧０Ｖ）における液晶分子５１…の配向状態を示しており、図５（ｂ）は係る配向状態における透過率を示している。尚、図５（ｂ）に示すグラフは、図５（ａ）に示す遮光部材群３，３ｖを設けない状態での液晶装置の透過率分布であり、液晶層５０の作用による透過率の変化を示すものである。
図５（ａ）に示すように、画素電極９と対向電極２１との間に電界が印加されると、図中央の画素電極９上において、液晶分子５１…は、そのプレチルト方向に沿うように図示右側へ向かって傾倒され、基板１０，２０と平行に配向される。しかし、画素電極９の右寄りの位置に、液晶分子５１…が紙面と平行に配向していない領域が形成されている。この領域では、隣接する画素電極９，９間の横電界の影響により液晶分子５１…の配向方向がプレチルト方向から外れている。
【００３９】
画素電極９の辺端部においては、液晶分子５１…は、上記横電界による配向規制力を受け、しかもこの横電界による配向規制力は配向膜４０，６０による配向規制力（プレチルト）より強いため、この横電界に沿って液晶分子５１…が配向され、画素電極９の外側から中央部に向かって倒れる。図中央の画素電極９の左辺端部では、この横電界の作用による傾倒方向とプレチルト方向とが一致しているため、液晶分子５１…は紙面と平行な面内で図示右側へ向かって倒れるが、画素電極９の右辺端部においては、プレチルト方向とは逆向きに図示左側へ向かって液晶分子５１…が倒れ、リバースチルト領域Ｒが生じる。
【００４０】
このように、画素電極９の右辺端部から中央部に向かってプレチルト方向Ｐと逆向きに液晶分子５１…が倒れると、これらの液晶分子５１…と、他端（左辺端）側からプレチルト方向Ｐに沿って順次傾倒された液晶分子５１…とが画素電極９上で干渉し、その結果、この干渉位置の液晶分子５１…は、プレチルト方向Ｐと平行な方向からも外れ、紙面にほぼ垂直の方向へ倒れる。さらに、この干渉位置の液晶分子５１…は、周辺の液晶分子５１…に作用し、それらの配向状態も変化させるため、画素電極９上の比較的広い領域で、プレチルト方向Ｐと平行でない方向に液晶分子５１…が配向された領域（ディスクリネーション領域）が形成される。
このディスクリネーション領域では、基板１０，２０と平行な面内で液晶分子５１…の配向方向が連続的に変化しているため、液晶層５０を透過する光の偏光状態が面内で不均一になり、その結果、図５（ｂ）に示すように画素電極９上における透過率分布において、透過率が大きく低下する領域が形成される。
【００４１】
ここで、従来の構成の液晶装置では、画素電極９の辺端部に沿って走査線やデータ線が延在している構成が一般的であり、そのため、図４（ｂ）や図５（ａ）に示すように、画素電極９の辺端部に沿って、これらの配線やＴＦＴ等を含む遮光部材群３ｖが配置され、また対向基板の遮光膜４２を構成する遮光部４２ａ、４２ｂも、画素電極９の辺端に沿って配置されていた。このような構成である場合、画素電極９の辺端部が遮光されるのに加え、画素電極９上に形成されるリバースチルト領域Ｒに起因して生じる透過率の低下により、表示画素領域の実質的な開口率が低くなる。
これに対して、本実施形態に係る液晶装置では、図２及び図４に示したように、画素電極９の平面領域を横断して遮光部材群３が形成されており、その位置は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、リバースチルト領域Ｒに起因して透過率の低下が生じる領域ｒと平面視で一致している。このような構成により、画素電極９の平面領域（すなわち表示画素領域）における低透過率の領域が遮光される一方、画素電極９の辺端部は光透過領域とされ、この辺端部を透過した光を表示に利用することができる。これにより、従来と同程度の開口率でありながら、従来に比して大幅に表示の明るさを向上させることができ、もって高輝度、高コントラストの表示を実現することができる。
そして、本実施形態の液晶装置では、電圧無印加状態（液晶分子５１が基板１０，２０に対して略垂直に配向した状態）を黒表示に用いるため、画素電極９の辺端部が遮光されていない構成であっても、黒表示時に漏れ光が増加することはなく、締まった黒表示と、明るい白表示とにより、従来の垂直配向モードの液晶装置よりさらに高いコントラストが得られるようになっている。
【００４２】
本実施の形態の液晶装置では、図２及び図４、図５に示したように、上記遮光部材群３（走査線３ａ、容量線３ｂ、第１遮光膜１１ａ）が、画素電極９中央からプレチルト方向の辺端部寄りに設けられている。これは、本実施形態の液晶装置では、図５（ａ）に示したリバースチルト領域Ｒが、画素電極９の中央部からプレチルト方向側にずれた位置に形成され、このリバースチルト領域Ｒに起因して生じるディスクリネーションの位置も、画素電極９の中央部からプレチルト方向側にずれるためであり、図２及び図４に示した位置に上記遮光部材群３を形成することで、上記ディスクリネーション領域のみを効果的に遮光して、光透過領域（表示領域）の面積を広げることができる。
【００４３】
また、先に記載のように、本実施形態の液晶装置は、フィールド反転駆動方式にて駆動されるようになっている。この駆動方式では、表示動作に際して、隣接する画素電極９で電圧の極性が一致するので、画素電極９辺端部における横電界の勾配が、ライン反転駆動方式等の隣接画素電極間で極性が反転する駆動方式に比して小さくなる。これにより、画素電極９辺端部に位置する液晶分子５１…が、画素電極９と対向電極２１との間に形成される電界に沿って配向されやすくなり、画素電極９辺端部における透過率（輝度）を高め、高輝度の表示を得ることができる。
【００４４】
さらに、本実施形態の液晶装置の効果を明らかなものとするために、従来の液晶装置とを比較して説明する。図６は、本実施形態の液晶装置（図示左側）と、従来の液晶装置（図示右側）とを白表示させた状態を比較した写真である。同図右側に示す従来構成の液晶装置は、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示した、画素電極９の辺端部に対応して配置された遮光部材群３ｖを有する液晶装置である。
尚、図６では、本実施形態の液晶装置の画素電極９と、従来構成の液晶装置の画素電極とが、平面視マトリクス状に配列されるように両者の平面図の位置を合わせて図示している。つまり、本実施形態の液晶装置では、図４（ａ）及び図５（ａ）に示したように、図示左右方向に延在する遮光部材群３が、画素電極９の平面領域内を横断して形成される一方、画素電極９の辺端部には遮光膜等が形成されていないため、白表示状態を示した図６では画素電極９，９間の境界が明確に視認できなくなっているが、実際には、図示右側に示した従来構成における格子状の遮光領域の図示左右方向に延びる部分の左延長上に、本実施形態に係る画素電極９，９の境界が位置している。
【００４５】
図６から明らかなように、図示左側の本実施形態の液晶装置では、平面視格子状に形成された遮光領域（非表示領域）に囲まれる領域内でほぼ矩形状に光が透過されている。これに対して、図示右側の従来構成の液晶装置では、矩形状の画素領域内の図示下方側に帯状の暗部が形成されているため、実質的な画素の開口率が低下している。このように、本実施形態の液晶装置では、画素電極間の横電界の影響に起因して生じるディスクリネーション領域を、遮光部材群３により覆って非表示領域とするとともに、画素電極９の図示上下辺端の領域を表示領域として用いる構成としたたことで、画素の実質的な開口率を向上させることができ、これにより明るく、高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００４６】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一例として、上記実施形態の液晶装置を光変調手段として備えた液晶プロジェクタの構成について、その要部を示した図７を参照して説明する。図７において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は液晶光変調装置、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズを示す。
【００４７】
光源８１０はメタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。青色光、緑色光反射のダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの光束のうちの赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、上記実施形態の液晶装置を備えた赤色光用液晶光変調装置８２２に入射される。一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された色光のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー８１４によって反射され、上記実施形態の液晶装置を備えた緑色光用液晶光変調装置８２３に入射される。なお、青色光は第２のダイクロイックミラー８１４も透過する。青色光に対しては、光路長が緑色光、赤色光と異なるのを補償するために、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９、出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられ、これを介して青色光が上記実施形態の液晶装置を備えた青色光用液晶光変調装置８２４に入射される。赤色光用液晶光変調装置８２２、緑色光用液晶光変調装置８２３、青色光用液晶光変調装置８２４の前後にはそれぞれ入射側偏光板８２２ａ、８２３ａ、８２４ａと出射側偏光板８２２ｂ、８２３ｂ、８２４ｂが設置されている。入射側偏光板で直線偏光となった光は液晶光変調装置により変調された後、出射側偏光板を通過するが、この時決められた振動方向の光しか透過できないため調光が可能となる。
【００４８】
各光変調装置と２枚の偏光板により調光された３つの色光はクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射する誘電体多層膜と青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形成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【００４９】
上記構造を有する投射型表示装置は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるので、明るく、高コントラストの投射表示が得られる表示装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態に係る液晶装置の回路構成図。
【図２】図２は、同、ＴＦＴアレイ基板の平面構成図。
【図３】図３は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。
【図４】図４（ａ）は、図３に示す第２遮光膜の平面構成図、図４（ｂ）は、従来構成における対向基板の遮光膜の平面構成図。
【図５】図５（ａ）は、実施形態の液晶装置の作用を説明するための図であって、図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構造を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す断面に沿う透過率分布を示す図。
【図６】図６は、実施形態に係る液晶装置と、従来の液晶装置の画素の明るさを比較するための写真。
【図７】図７は、電子機器の一例である投射型表示装置の構成図。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、１０Ａ、２０Ａ…基板本体、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、５０…液晶層、５１…液晶分子、４０，６０…垂直配向膜、３，３ｖ…遮光部材群、３ａ…走査線、３ｂ…容量線、６ａ…データ線、９…画素電極、１１ａ…第１遮光膜、２２…第２遮光膜、２２ａ…遮光部（遮光部材）、２２ｂ…遮光部、Ｒ…リバースチルト領域
【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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