JP2015004772A - 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents
電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015004772A JP2015004772A JP2013129331A JP2013129331A JP2015004772A JP 2015004772 A JP2015004772 A JP 2015004772A JP 2013129331 A JP2013129331 A JP 2013129331A JP 2013129331 A JP2013129331 A JP 2013129331A JP 2015004772 A JP2015004772 A JP 2015004772A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- film
- light
- sealing film
- electro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 195
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 200
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract description 78
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 270
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 39
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000013041 optical simulation Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- YDCWBDWPPAHSOR-UHFFFAOYSA-N C1CCC1.F.F.F.F.F.F.F.F Chemical compound C1CCC1.F.F.F.F.F.F.F.F YDCWBDWPPAHSOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N trifluorochlorine Chemical compound FCl(F)F JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
【課題】第1の封止膜72aの膜厚を小さくし、電気光学装置用基板5や、当該電気光学装置用基板5を搭載した液晶装置100の光の利用効率を高めること。
【解決手段】本発明に係る電気光学装置用基板5の製造方法は、基板本体21の表面21aに溝71を形成する工程(ステップS1)と、溝71の内部に犠牲膜79を形成する工程(ステップS2)と、表面21a及び犠牲膜79を覆う第1の封止膜72aを形成する工程(ステップS3)と、犠牲膜79を覆う部分の第1の封止膜72aに孔73を形成し犠牲膜79の一部を露出させる工程(ステップS4)と、孔73を介して犠牲膜79を除去する工程(ステップS5)と、第1の封止膜72aを薄くする薄膜化処理を施す工程(ステップS6)と、第1の封止膜72aを覆う第2の封止膜72bを形成し孔73を塞ぐ工程(ステップS7)と、を有することを特徴とする。
【選択図】図6
【解決手段】本発明に係る電気光学装置用基板5の製造方法は、基板本体21の表面21aに溝71を形成する工程(ステップS1)と、溝71の内部に犠牲膜79を形成する工程(ステップS2)と、表面21a及び犠牲膜79を覆う第1の封止膜72aを形成する工程(ステップS3)と、犠牲膜79を覆う部分の第1の封止膜72aに孔73を形成し犠牲膜79の一部を露出させる工程(ステップS4)と、孔73を介して犠牲膜79を除去する工程(ステップS5)と、第1の封止膜72aを薄くする薄膜化処理を施す工程(ステップS6)と、第1の封止膜72aを覆う第2の封止膜72bを形成し孔73を塞ぐ工程(ステップS7)と、を有することを特徴とする。
【選択図】図6
Description
本発明は、電気光学装置用基板の製造方法、当該製造方法で製造された電気光学装置用基板を備えた電気光学装置、及び当該電気光学装置を備えた電子機器に関する。
電気光学装置として、例えば液晶プロジェクターの光変調素子(ライトバルブ)に用いられる透過型のアクティブ液晶装置が知られている。当該液晶装置は、画素電極が設けられた素子基板、対向電極が設けられた対向基板、及び素子基板と対向基板とで挟持された液晶層などを有している。当該液晶装置では、光が透過する開口領域と光が遮られる非開口領域とを有し、開口領域を透過する光が変調され表示光として射出される。
例えば、液晶プロジェクターのライトバルブに好適な液晶装置として、特許文献1に記載の液晶装置が提案されている。特許文献1に記載の液晶装置1では、対向基板の基材である石英基板に光軸方向(深さ方向)に長くなった断面V字形状の溝を形成し、溝の開口部分を封止部材で塞ぎ、溝の内部に石英基板よりも低屈折の材料(空気層)を密封することで、溝の斜面を光の反射面としたプリズムが形成されている。
図11は、特許文献1に記載の液晶装置に入射する光の振る舞いを示す模式図である。同図では、光の振る舞いを分かりやすくするために、対向電極、画素電極、配向膜、及び薄膜トランジスターなどの図示が省略されている。図中で、符号D3は光が変調される開口領域(透過領域)を示し、符号D4は非開口領域(遮光領域)を示し、符号L3は開口領域に入射する光を示し、符号L4,L5は非開口領域(プリズム)に入射する光を示している。
図11に示すように、液晶装置1は、素子基板80、対向基板90、及び素子基板80と対向基板90とで挟持された液晶層85を有している。素子基板80には遮光層81が設けられ、遮光層81が設けられた領域が非開口領域D4となる。遮光層81は、素子基板80に設けられた遮光材料で構成されている。対向基板90の非開口領域D4には、光反射部としてのプリズム96が設けられている。プリズム96は、対向基板本体91に設けられた断面がV字形状の溝92と、溝92の開口部を塞ぐ封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)と、溝92内に密封された空気層93とで構成されている。溝92は、斜面92aと先端92bとを有し、斜面92aが光の反射面となる。
プリズム96は、溝92の内部に予め犠牲膜を埋め込んだ状態で第1の封止膜94を堆積し、第1の封止膜94にエッチング用の孔97を形成し、孔97を介して犠牲膜をエッチング除去して溝92の内部を空洞とした後、第2の封止膜95を堆積して孔97を塞ぐことで、形成されている。
プリズム96は、溝92の内部に予め犠牲膜を埋め込んだ状態で第1の封止膜94を堆積し、第1の封止膜94にエッチング用の孔97を形成し、孔97を介して犠牲膜をエッチング除去して溝92の内部を空洞とした後、第2の封止膜95を堆積して孔97を塞ぐことで、形成されている。
光源(図示省略)から発した光は、対向基板90から素子基板80に向かう方向(光軸)に沿って進行する。光源から発した光の進行方向は、液晶プロジェクターの光学系のFナンバーで決まる。例えばFナンバーが1.8であると、光源から発した光と光軸とがなす角度は、0度〜15.5度である。つまり、液晶装置1には、光軸に対して0度〜15.5度の光が入射する。
開口領域D3に入射する光L3は、液晶層85で変調され、対向基板90から素子基板80に向かって射出され、表示光になる。非開口領域D4に入射する光のうち溝92の斜面92aに入射する光L4は、溝92の斜面92aで開口領域D3に向けて反射され、液晶層85で変調され、表示光の一部になる。非開口領域D4に入射する光のうち封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)に入射する光L5は、例えば遮光層81で反射、吸収され、表示光として利用されない。
このように、特許文献1に記載の液晶装置1では、非開口領域D4に入射する光L4が、表示光として利用されるので、光の利用効率が向上し、明るい表示が提供される。
このように、特許文献1に記載の液晶装置1では、非開口領域D4に入射する光L4が、表示光として利用されるので、光の利用効率が向上し、明るい表示が提供される。
上述したように、光源から発した光は、開口領域D3に入射する光L3、溝92の斜面92aに入射する光L4、及び封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)に入射する光L5に区分される。開口領域D3に入射する光L3、及び溝92の斜面92aに入射する光L4は、表示に利用される光(表示光)となる。封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)に入射する光L5は、表示に利用されない光となる。光源から発した光における光L5の占有率を小さくすると、光源から発した光における光L3及び光L4の占有率を大きくすることができる。換言すれば、表示に利用されない光(光L5)の輝度を小さくすると、表示に利用される光(光L3、光L4)の輝度が大きくなり、より明るい表示が実現される。光L5の輝度は、封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)の膜厚に依存し、第1の封止膜94及び第2の封止膜95の膜厚を小さくすると、光L5の輝度が小さくなる。よって、第1の封止膜94及び第2の封止膜95の膜厚を小さくすると、光L5の輝度が小さく、光L3及び光L4の輝度が大きくなるため、液晶装置の光の利用効率をさらに高め、より明るい表示を提供することができる。
特許文献1では、溝92の内部に予め犠牲膜を埋め込んだ状態で第1の封止膜94を堆積し、第1の封止膜94にエッチング用の孔97を形成し、孔97を介して犠牲膜をエッチング除去して、溝92の内部を空洞にしている。このとき、第1の封止膜94は、溝92の開口部で宙に浮いた状態となり脆弱なため、第1の封止膜94の膜厚を小さくすると、犠牲膜をエッチング除去する工程で破壊される恐れがあった。つまり、第1の封止膜94の膜厚を小さくすることが難しかった。さらに、第2の封止膜95は、孔97を塞ぐことができる程度の膜厚が必要であるため、第2の封止膜95の膜厚も小さくすることが難しかった。
すなわち、特許文献1では、溝92の開口部を塞ぐ封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)の膜厚をさらに小さくし、液晶装置の光利用効率をさらに向上させることが難しいという課題があった。
すなわち、特許文献1では、溝92の開口部を塞ぐ封止層(第1の封止膜94、第2の封止膜95)の膜厚をさらに小さくし、液晶装置の光利用効率をさらに向上させることが難しいという課題があった。
本発明は、上述した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。
[適用例1]本適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法は、基板の第1面に溝を形成する工程と、前記溝の内部に犠牲膜を形成する工程と、前記第1面及び前記犠牲膜を覆う第1の封止膜を形成する工程と、前記犠牲膜を覆う部分の前記第1の封止膜に孔を形成し、前記犠牲膜の一部を露出させる工程と、前記孔を介して前記犠牲膜を除去する工程と、前記第1の封止膜を薄くする薄膜化処理を施す工程と、前記第1の封止膜を覆う第2の封止膜を形成し、前記孔を塞ぐ工程と、を有することを特徴とする。
基板の第1面に形成された溝の開口部は、第1の封止膜及び第2の封止膜で密閉され、溝の内部に空洞が形成される。空洞となった溝の内部の屈折率は、基板の屈折率よりも小さくなる。溝の側面は、これら異なる屈折率の材料で構成された界面となり、基板を透過して該界面に入射した光は該界面において反射する。すなわち、第1の封止膜と第2の封止膜とで溝の内部を空洞とすることで、溝の側面を光の反射面とした光の反射部が形成される。また、光の反射に寄与する溝の側面は大きい(広い)方が好ましく、光の反射に寄与しない第1の封止膜及び第2の封止膜の膜厚は小さい方が好ましい。すなわち、溝の内部に空洞を形成できる範囲で、第1の封止膜及び第2の封止膜の膜厚は小さい方が好ましい。
本適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法では、溝の内部に犠牲膜を充填した状態で第1の封止膜を堆積するので、溝の側面は犠牲膜で保護され、光の反射面としての溝の側面への第1の封止膜の付着が抑制される。すなわち、溝の側面に第1の封止膜が付着し、溝の側面の反射性能が低下することが抑制される。第1の封止膜に設けられた孔を介して犠牲膜を除去した後に、孔を塞ぐ第2の封止膜を形成し、溝の内部に空洞を形成する。第1の封止膜の孔で溝の開口部分を小さくし、溝の開口部分(第1の封止膜の孔)を塞ぐ第2の封止膜を堆積するので、溝の側面に第2の封止膜が付着し、溝の側面の反射性能が低下することが抑制される。
さらに、犠牲膜を除去する工程では、エッチング残渣を除去する洗浄が施されている。当該洗浄によって第1の封止膜が破壊されないように、第1の封止膜は所定の膜厚で形成されている。犠牲膜を除去した後に第1の封止膜を上記所定の膜厚よりも薄くする薄膜化処理を施すことで、上述した洗浄の影響を回避し、第1の封止膜の膜厚を小さくする。すなわち、光の反射に寄与しない部分の膜厚を上記所定の膜厚よりも小さくすることで、光の利用効率を高めることができる。つまり、基板に入射する光の利用効率が改善された電気光学装置用基板を製造することができる。
[適用例2]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法において、前記薄膜化処理を施す工程は、異方性ドライエッチングによって前記第1の封止膜を薄くする工程であることが好ましい。
第1の封止膜を薄くする薄膜化処理で、第1の封止膜に形成された孔が大きくなると、第2の封止膜の膜厚も大きくしないと孔を塞ぐことが難しくなる。すなわち、第1の封止膜は薄くなるが、第2の封止膜が厚くなるので、第1の封止膜及び第2の封止膜の合計膜厚を小さくすることが難しいという不具合が生じる。よって、第1の封止膜を薄くする薄膜化処理によって、第1の封止膜に形成された孔が大きくならないことが好ましい。
第1の封止膜を薄くする薄膜化処理を施す工程では、異方性エッチングによって第1の封止膜に薄膜化処理を施しているので、孔が大きくなることが抑制される。詳しくは、基板の第1面の法線方向のエッチングを促進し、基板の第1面に沿った方向のエッチング(孔を大きくする方向のエッチング)を抑制する異方性エッチングによって、第1の封止膜の孔が大きくなることを抑制しつつ、第1の封止膜を薄くすることができる。
第1の封止膜を薄くする薄膜化処理を施す工程では、異方性エッチングによって第1の封止膜に薄膜化処理を施しているので、孔が大きくなることが抑制される。詳しくは、基板の第1面の法線方向のエッチングを促進し、基板の第1面に沿った方向のエッチング(孔を大きくする方向のエッチング)を抑制する異方性エッチングによって、第1の封止膜の孔が大きくなることを抑制しつつ、第1の封止膜を薄くすることができる。
[適用例3]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法において、前記薄膜化処理を施す工程は、前記第1の封止膜を0.2μm〜0.6μmの膜厚にする工程であることが好ましい。
光の反射性能を高めるには、光の反射に寄与しない第1の封止膜は薄い方が好ましい。犠牲膜を除去した工程の以降では、犠牲膜のエッチング残渣を除去する洗浄の影響を受けないので、第1の封止膜は溝の開口部を塞ぐことができる範囲で薄い方が好ましい。具体的には、第1の封止膜の膜厚は、0.2μm〜0.6μmであることが好ましい。従って、第1の封止膜を薄くする薄膜化処理を施す工程では、第1の封止膜の膜厚が0.2μm〜0.6μmとなるように、第1の封止膜を薄膜化することが好ましい。
[適用例4]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法において、前記基板の構成材料は石英またはガラスのいずれかであり、前記第1の封止膜及び前記第2の封止膜の構成材料はシリコン酸化物であることが好ましい。
基板を石英またはガラスで構成し、第1の封止膜及び第2の封止膜をシリコン酸化物で構成すると、基板と第1の封止膜と第2の封止膜とは同じ屈折率を有するようになる。同じ屈折率の材料で構成された界面は、反射等による光の減衰が発生しないので、光を良好に透過する。よって、基板と第1の封止膜と第2の封止膜とが積層された領域、すなわち溝が形成されていない領域では良好な光の透過性を有し、溝が形成された領域では光の反射性を有するようになる。
[適用例5]上記適用例に係る電気光学装置用基板の製造方法において、前記基板の第1面に溝を形成する工程は、前記基板の上から見て、複数の画素のうちの一の画素に対応する領域と、前記一の画素に隣り合う画素に対応する領域との境界に重なるように、前記基板の第1面に断面がV字形状の溝を形成する工程を含むことが好ましい。
複数の画素のうちの一の画素に対応する領域と、当該一の画素に隣り合う画素に対応する領域との境界は、表示に寄与しない領域に該当する。この表示に寄与しない領域に、断面がV字形状の溝(光の反射部としての溝)を形成し、表示に寄与しない領域の側に入射する光を表示に寄与する領域の側に反射し、表示に寄与する光の一部とすることで光の利用効率を高めることができる。
[適用例6]本適用例に係る電気光学装置は、画素電極と前記画素電極を駆動するトランジスターとを有する第1の基板と、前記第1の基板に対向配置された第2の基板とを有し、前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方は、上記適用例に記載の電気光学装置用基板の製造方法で製造された電気光学装置用基板を備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、電気光学装置における光の利用効率を高め、より明るい表示を提供することができる。
[適用例7]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ていることを特徴とする。
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、当該電気光学装置は、光の反射部としての溝を有し、より明るい表示を提供することができる。例えば、投射型表示装置、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)、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、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、上記適用例に記載の電気光学装置を適用させることで、より明るい表示を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、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、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせしめてある。
(実施形態1)
「液晶装置の概要」
実施形態1に係る液晶装置100は、電気光学装置の一例であり、薄膜トランジスター(以降、TFTと称す)30を備えた透過型の液晶装置である。本実施形態に係る液晶装置100は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子として好適に使用することができるものである。
「液晶装置の概要」
実施形態1に係る液晶装置100は、電気光学装置の一例であり、薄膜トランジスター(以降、TFTと称す)30を備えた透過型の液晶装置である。本実施形態に係る液晶装置100は、例えば後述する投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子として好適に使用することができるものである。
まず、本実施形態に係る液晶装置100の全体構成について、図1乃至図3を参照して説明する。図1は、液晶装置の構成を示す概略平面図である。図2は、図1のJ−J’線で切った概略断面図である。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。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る液晶装置100は、素子基板10、対向基板20、及び素子基板10と対向基板20とで挟持された液晶層50などを有する。
素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、平面視で額縁状に配置されたシール材52を介して接着され、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層50が構成されている。シール材52は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が使用されている。シール材52には、素子基板10及び対向基板20の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。
額縁状に配置されたシール材52の内側には、同じく額縁状の遮光膜53が配置されている。遮光膜53は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなり、遮光膜53で囲まれた領域が、表示領域Eとなる。表示領域Eには、画素PがX方向及びY方向にマトリックス状に配置されている。
素子基板10の第1辺は、対向基板20から大きく張り出している。素子基板10の大きく張り出した部分には、複数の端子102が、該第1辺に沿って配置されている。該第1辺と該第1辺に沿ったシール材52との間には、データ線駆動回路101が設けられている。該第1辺と直交し互いに対向する他の第2辺、第3辺に沿ったシール材52と表示領域Eとの間には、走査線駆動回路104が設けられている。該第1辺と対向する他の第4辺に沿ったシール材52と表示領域Eとの間には、2つの走査線駆動回路104を繋ぐ複数の配線105が設けられている。これらデータ線駆動回路101や走査線駆動回路104に繋がる配線は、上述した複数の端子102に接続されている。
以降、該第1辺に沿った方向をX方向、該第1辺と直交し互いに対向する他の2辺(第2辺、第3辺)に沿った方向をY方向、素子基板10から対向基板20に向かう方向をZ方向として説明する。
以降、該第1辺に沿った方向をX方向、該第1辺と直交し互いに対向する他の2辺(第2辺、第3辺)に沿った方向をY方向、素子基板10から対向基板20に向かう方向をZ方向として説明する。
図2に示すように、素子基板10は、素子基板本体11、並びに素子基板本体11の液晶層50側の面に形成されたTFT30や画素電極17、及び画素電極17を覆う配向膜18などを有している。素子基板本体11は、例えば石英基板やガラス基板などの透明基板で構成されている。
素子基板10の詳細は後述する。
素子基板10の詳細は後述する。
対向基板20は、電気光学装置用基板5、電気光学装置用基板5の液晶層50側の面に順に積層された遮光膜53、平坦化膜22、対向電極23、及び配向膜24などを有している。
電気光学装置用基板5は、基板本体21、基板本体21の液晶層50側の面21aに設けられた溝71、及び溝71を覆う封止層72などを有している。基板本体21には、例えば石英基板が使用されている。基板本体は、酸化シリコンを主成分とする透光性の絶縁基板であればよく、石英基板の他にガラス基板などを使用することができる。封止層72は、酸化シリコンで構成され、透光性を有している。
なお、基板本体21は、本発明における「基板」の一例である。基板本体21の液晶層50側の面21aは、本発明における「第1面」の一例である。以降、基板本体21の液晶層50側の面21aを、表面21aと称す。
電気光学装置用基板5の詳細は、後述する。
なお、基板本体21は、本発明における「基板」の一例である。基板本体21の液晶層50側の面21aは、本発明における「第1面」の一例である。以降、基板本体21の液晶層50側の面21aを、表面21aと称す。
電気光学装置用基板5の詳細は、後述する。
遮光膜53は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで構成される。図1に示すように、遮光膜53は、平面的に走査線駆動回路104と重なる位置に額縁状に設けられている。これにより対向基板20側から素子基板10側に入射する光を遮光して、走査線駆動回路104の光による誤動作を防止している。また、不必要な迷光が表示領域Eに入射しないように遮光して、表示領域Eの表示における高いコントラストを確保している。
平坦化膜22は、透光性の無機絶縁材料で構成され、例えばプラズマCVD法などを用いて形成された酸化シリコンを使用することができる。平坦化膜22の膜厚は、概略0.5μm〜1μmである。電気光学装置用基板5の上に遮光膜53を形成することで生じる表面凹凸の影響を緩和するために、平坦化膜22には、例えば化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPと称す)によって平坦化処理が施されている。
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、表示領域Eに亘って形成される。図1に示すように、対向電極23は、対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106によって、素子基板10側の配線に電気的に接続されている。
画素電極17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設定されており、本実施形態では、酸化シリコンなどの無機材料の斜め蒸着膜(無機配向膜)が使用されている。また、配向膜18,24には、ポリイミドなどの有機配向膜を用いてもよい。
図3に示すように、液晶装置100は、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する信号線としての複数の走査線12及び複数のデータ線16や、データ線16に対して平行に延在する容量線41などを有する。なお、容量線41の配置はこれに限定されず、走査線12に対して平行に延在するように配置してもよい。
走査線12、データ線16、及び容量線41などの信号線は、遮光性の導電材料で構成され、素子基板10側に設けられ、画素Pの構成要素となる。走査線12とデータ線16とで区分された領域には、画素電極17、TFT30、及び蓄積容量40などが設けられ、これらが画素Pの画素回路を構成している。
走査線12は、TFT30のゲート電極に電気的に接続されている。データ線16は、TFT30のソース電極に電気的に接続されている。画素電極17は、TFT30のドレイン電極に電気的に接続されている。
データ線16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S1,S2,…,Snを各画素Pに供給する。走査線12は走査線駆動回路104(図1参照)に接続されており、走査線駆動回路104から供給される走査信号G1,G2,…,Gmを各画素Pに供給する。データ線駆動回路101からデータ線16に供給される画像信号S1,S2,…,Sn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16同士に対してグループごとに供給してもよい。
液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1,G2,…,Gmの入力によりオン状態とされた期間に同期して、データ線16から供給される画像信号S1,S2,…,SnがTFT30を介して画素電極17に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極17に書き込まれた所定レベルの画像信号S1,S2,…,Snは、画素電極17と対向電極として機能する対向電極23との間で一定期間保持される。
保持された画像信号S1,S2,…,Snがリーク(劣化)するのを防止するために、画素電極17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40が接続されている。蓄積容量40は、TFT30のドレイン電極と容量線41との間に設けられている。
このような液晶装置100は透過型であって、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも大きくて明表示となるノーマリーホワイトモードや、電圧が印加されない時の画素Pの透過率が電圧印加時の透過率よりも小さくて暗表示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。光学設計に応じて、光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子(図示省略)が配置されて用いられる。
「素子基板の概要」
図4は、画素電極の配置を示す概略平面図である。図5は、図4のA−A’線で切った液晶装置の概略断面図である。図4及び図5における二点鎖線は、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bを示している。
以下、図4及び図5を参照して、素子基板10の概要を説明する。
図4は、画素電極の配置を示す概略平面図である。図5は、図4のA−A’線で切った液晶装置の概略断面図である。図4及び図5における二点鎖線は、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bを示している。
以下、図4及び図5を参照して、素子基板10の概要を説明する。
図4に示すように、画素Pは、X方向及びY方向にマトリックス状に配置されている。同図では、二点鎖線(画素Pの境界B)で囲まれた領域が、画素Pが配置された領域となる。
非開口領域D2は、素子基板10の側に設けられた信号線(データ線16、走査線12、容量線41)や、対向基板20の側に設けられた遮光膜53などで構成された遮光領域である。非開口領域D2は、X方向及びY方向に延在し、格子状に設けられている。X方向及びY方向における非開口領域D2の巾は同じに設定され、当該非開口領域D2の巾の中心が、画素Pの境界Bとなる。換言すれば、非開口領域D2は、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bに重なるように配置されている。
非開口領域D2で囲まれた領域が、光が透過する(光が変調される)開口領域D1となる。開口領域D1は、非開口領域D2によって四角形(略正方形)に区画されている。
非開口領域D2は、素子基板10の側に設けられた信号線(データ線16、走査線12、容量線41)や、対向基板20の側に設けられた遮光膜53などで構成された遮光領域である。非開口領域D2は、X方向及びY方向に延在し、格子状に設けられている。X方向及びY方向における非開口領域D2の巾は同じに設定され、当該非開口領域D2の巾の中心が、画素Pの境界Bとなる。換言すれば、非開口領域D2は、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bに重なるように配置されている。
非開口領域D2で囲まれた領域が、光が透過する(光が変調される)開口領域D1となる。開口領域D1は、非開口領域D2によって四角形(略正方形)に区画されている。
画素電極17は、画素P毎に設けられ、四角形(略正方形)の形状を有している。Z方向から見て、画素電極17の外縁部は、遮光性の非開口領域D2に重なるように配置されている。図4では図示を省略したが、非開口領域D2には、TFT30、蓄積容量40、及び後述するプリズム70(図5参照)などが配置されている。
図5に示すように、素子基板10は、素子基板本体11、並びに素子基板本体11の液晶層50側の面に順に積層された走査線12、第1絶縁層13、TFT30、第2絶縁層14、データ線16、第3絶縁層15、画素電極17、及び配向膜18などを有している。
走査線12は、例えば、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Cr(クロム)などの金属、これら金属の少なくとも一つを含む合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらを積層したものからなり、遮光性を有している。
第1絶縁層13は、素子基板本体11と走査線12とを覆うように設けられている。第1絶縁層13は、例えば酸化シリコンで構成され、透光性を有している。TFT30は、第1絶縁層13上に設けられている。TFT30は、画素電極17を駆動するスイッチング素子である。図示を省略するが、TFT30は、半導体層、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極等で構成されている。
半導体層は、例えば多結晶シリコン膜からなり、島状に形成されている。半導体層には、不純物イオンが注入されて、ソース領域、チャネル領域、及びドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、または、チャネル領域とドレイン領域との間には、LDD(Lightly Doped Drain)領域が形成されていてもよい。
ゲート電極は、Z方向から見て半導体層のチャネル領域と重なる領域に第2絶縁層14の一部(ゲート絶縁膜)を介して配置されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線12にコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
第2絶縁層14は、第1絶縁層13とTFT30とを覆うように設けられている。第2絶縁層14は、例えば酸化シリコンで構成され、透光性を有している。第2絶縁層14は、TFT30の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。第2絶縁層14により、TFT30によって生じる凹凸が緩和される。
第2絶縁層14上には、データ線16が設けられている。データ線16は、走査線12と同様の材料で形成され、遮光性を有している。TFT30は、遮光性を有する走査線12及びデータ線16との間に挟まれるように配置されている。これにより、TFT30の半導体層に光が入射することによるリーク電流の増加(TFT30の誤動作)が抑制される。
図示を省略するが、第2絶縁層14上には、データ線16と配線層を異ならせて容量線41が設けられている。第2絶縁層14とデータ線16と容量線41とを覆うように、第3絶縁層15が設けられている。第3絶縁層15は、例えば酸化シリコンで構成され、透光性を有している。
画素電極17は、第3絶縁層15上に設けられている。画素電極17は、第2絶縁層14や第3絶縁層15に設けられたコンタクトホール(図示省略)を介して、TFT30の半導体層におけるドレイン領域に電気的に接続されている。配向膜18は、画素電極17を覆うように設けられている。
「電気光学装置用基板の概要」
次に、図5を参照して電気光学装置用基板5の概要を説明する。
図5に示すように、電気光学装置用基板5は、基板本体21、基板本体21の表面21aを覆う封止層72で構成されている。
次に、図5を参照して電気光学装置用基板5の概要を説明する。
図5に示すように、電気光学装置用基板5は、基板本体21、基板本体21の表面21aを覆う封止層72で構成されている。
基板本体21の表面21aには、溝71が形成されている。溝71は、非開口領域D2に形成され、Z方向から見ると格子形状を有している。溝71は、X方向(及びY方向)から見るとZ方向に狭くなったV字形状の断面を有している。溝71のY方向(及びX方向)寸法(開口寸法)と、非開口領域D2のY方向(及びX方向)寸法(巾)とは略同じである。
溝71は、Z方向に対して傾斜した斜面71a,71cを有している。斜面71aと斜面71cとはZ方向で繋がり、X方向に沿った辺(先端71b)を形成する。先端71bは、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bに配置されている。換言すれば、溝71は、複数の画素Pのうちの一の画素Pと、当該一の画素Pに隣り合う画素Pとの境界Bに重なるように配置され、V字形状の断面を有している。
封止層72は、第1の封止膜72aと第2の封止膜72bとで構成されている。第1の封止膜72aは、酸化シリコンで構成され、基板本体21の表面21aを覆うように配置されている。溝71が形成された部分の第1の封止膜72aには、溝71の開口寸法より小さな孔73が形成されている。第2の封止膜72bは、酸化シリコンで構成され、第1の封止膜72aを覆うように配置されている。第1の封止膜72aに形成された孔73は、第2の封止膜72bで塞がれている。
このように、溝71の開口部は、封止層72(第1の封止膜72a、第2の封止膜72b)で塞がれ、溝71の内部に基板本体21(石英)よりも低屈折率の空気層77が密封されている。その結果、溝71と、封止層72と、空気層77とで、光の反射部としてのプリズム70が形成されている。すなわち、電気光学装置用基板5は、非開口領域D2に形成された光反射部としてのプリズム70を有している。
上述したように基板本体21は石英で構成され、第1の封止膜72a及び第2の封止膜72bは酸化シリコンで構成されている。すなわち、基板本体21、第1の封止膜72a及び第2の封止膜72bは、略同じ屈折率の材料で構成されている。
電気光学装置用基板5のプリズム70が形成されていない領域では、基板本体21と第1の封止膜72aと第2の封止膜72bとが積層されており、基板本体21と第1の封止膜72aと第2の封止膜72bとは略同じ屈折率の材料で構成されているので、これら材料の界面(境界)では反射等による光の減衰が殆ど発生しないので、光を良好に透過する。
電気光学装置用基板5のプリズム70が形成された領域では、基板本体21と空気層77と第1の封止膜72aと第2の封止膜72bとが積層されており、空気層77の屈折率が基板本体21の屈折率よりも小さくなっているので、基板本体21と空気層77との界面で光の反射が生じる。すなわち、溝71の斜面71a,71cは、基板本体21と空気層77との界面であり、光の反射性を有し、プリズム70における光の反射面となる。
図5において符号L1,L2が付された矢印は、光源から発せられ対向基板20の側から素子基板10の側に入射する光(以降、入射光と称す)を示している。実線で示された入射光L1は、開口領域D1に向けて入射する(進行する)光であり、破線で示された入射光L2は、非開口領域D2に向けて入射する(進行する)光である。
図5に示すように、開口領域D1に向けて進行する入射光L1は、開口領域D1を通過し、液晶層50で変調され、表示光として対向基板20から素子基板10に向かう方向に射出される。非開口領域D2に向けて進行する入射光L2は、溝71の斜面71a,71cで開口領域D1の側に反射され、液晶層50で変調され、表示光として対向基板20から素子基板10に向かう方向に射出される。
このように、電気光学装置用基板5にプリズム70を形成することによって、開口領域D1に向けて進行する入射光L1以外に、非開口領域D2に向けて進行する入射光L2も表示光として利用できるので、プリズム70を形成していない場合と比べて光の利用効率を高めることができる。すなわち、液晶装置100では、プリズム70を有する電気光学装置用基板5を使用することによって、より明るい表示が提供される。
「電気光学装置用基板の製造方法」
図6は、電気光学装置用基板の製造方法を示す工程フローである。図7及び図8は、図5に対応しており、図6に示す各工程を経た後の電気光学装置用基板の状態を示す模式断面図である。なお、図面を見やすくするために、図7及び図8における基板本体21の表面21aの位置が、図5における基板本体21の表面21aの位置と異なっている(逆になっている)。具体的には、基板本体21の表面21aは、図5では基板本体21の下側に配置されているが、図7及び図8では基板本体21の上側に配置されている。
以下、図6乃至図8を参照して、電気光学装置用基板5の製造方法を説明する。
プリズム70は、基板本体21の表面21aに形成した溝71の内部に予め犠牲膜79を埋め込んだ状態で第1の封止膜72aを堆積し、第1の封止膜72aに孔73を形成し、孔73を介して犠牲膜79をエッチング除去して溝71の内部を空洞とした後、第2の封止膜72bを堆積して孔73を塞ぐことで、形成されている。
図6は、電気光学装置用基板の製造方法を示す工程フローである。図7及び図8は、図5に対応しており、図6に示す各工程を経た後の電気光学装置用基板の状態を示す模式断面図である。なお、図面を見やすくするために、図7及び図8における基板本体21の表面21aの位置が、図5における基板本体21の表面21aの位置と異なっている(逆になっている)。具体的には、基板本体21の表面21aは、図5では基板本体21の下側に配置されているが、図7及び図8では基板本体21の上側に配置されている。
以下、図6乃至図8を参照して、電気光学装置用基板5の製造方法を説明する。
プリズム70は、基板本体21の表面21aに形成した溝71の内部に予め犠牲膜79を埋め込んだ状態で第1の封止膜72aを堆積し、第1の封止膜72aに孔73を形成し、孔73を介して犠牲膜79をエッチング除去して溝71の内部を空洞とした後、第2の封止膜72bを堆積して孔73を塞ぐことで、形成されている。
図6のステップS1では、基板本体21の表面21aに、例えばタングステンシリサイドからなるハードマスクを形成し、当該ハードマスクをエッチングマスクとして、ドライエッチングなどの公知技術で基板本体21をZ方向にエッチングし、溝71を形成する。ハードマスクは、基板本体21の表面21aに溝71を形成した後にエッチング除去される。
図7(a)は、ステップS1を経た後の状態を示している。同図に示すように、基板本体21の表面21aに溝71が形成される。基板本体21の表面21aの側における溝71のY方向寸法(開口寸法)は、概略1000nm〜2000nmである。溝71のZ方向寸法(深さ)は、概略30000nm〜35000nmである。
図6のステップS2では、例えばCVD法などの公知技術を用いて、基板本体21の表面21aにシリコンを堆積した後、例えばCMPによって減膜処理(平坦化処理)を施し、溝71の斜面71a,71cより上の部分のシリコンを除去し、溝71の内部に犠牲膜79を形成する(充填する)。なお、犠牲膜79を構成する材料は、金属や樹脂などであってもよく、例えばスピンコート法などによって樹脂材料を塗布して溝71の内部に犠牲膜79を形成してもよい。
図7(b)は、ステップS2を経た後の状態を示している。同図に示すように、溝71の内部に犠牲膜79が充填される。犠牲膜79によって、溝71の開口部が塞がれると共に、溝71の側面(斜面71a,71c)が保護される。さらに、犠牲膜79には平坦化処理が施される。これにより溝71の開口部での段差は緩和され、基板本体21の表面21aには平坦な面が形成されている。なお、溝71に対する犠牲膜79の充填の仕方によっては、犠牲膜79の平坦化処理を行わなくてもよい。
図6のステップS3では、例えばプラズマCVD法などの公知技術を用いて、酸化シリコンを堆積し、基板本体21の表面21a及び犠牲膜79を覆う第1の封止膜72aを形成する。第1の封止膜72aの膜厚は、概略1000nm〜2000nmである。
図7(c)は、ステップS3を経た後の状態を示している。基板本体21の表面21a及び溝71の開口部は、第1の封止膜72aで覆われる。基板本体21の表面21a及び溝71の開口部は平坦となっているので、第1の封止膜72aにはステップカバレッジ不良などの欠陥が発生しにくくなっている。また、溝71の側面(斜面71a,71c)は犠牲膜79で覆われているので、溝71の側面に第1の封止膜72aが付着することはない。
図6のステップS4では、公知技術、例えばフルオロカーボン(八フッ化シクロブタン(C4F8)など)や酸素などの混合ガスを用いたドライエッチングによって、犠牲膜79を覆う部分の第1の封止膜72aに孔73を形成する。孔73の形状は略円形である。孔73の開口寸法(径)は、概略600nm〜800nmであり、溝71の開口寸法(概略1000nm〜2000nm)よりも小さくなっている。
図7(d)は、ステップS4を経た後の状態を示している。同図に示すように、孔73によって犠牲膜79の一部が露出される。孔73は、後述する犠牲膜79をエッチング除去する工程(ステップS5)において、犠牲膜79をエッチングする活性種を供給したり、犠牲膜79と活性種との反応生成物を排出するための給排気孔となる。
図6のステップS5では、公知技術、例えば三フッ化塩素などの反応ガスを用いたドライエッチングによって、孔73を介して溝71の内部に充填された犠牲膜79をエッチング除去する。
図8(a)は、ステップS5を経た後の状態を示している。第1の封止膜72aに設けられた孔73を介して、犠牲膜79をエッチングするための活性種が犠牲膜79に供給される。犠牲膜79と活性種との反応生成物は、孔73を介して排出される。その結果、同図に示すように、溝71の内部に充填された犠牲膜79はエッチング除去され、溝71の内部に空洞が形成される。
犠牲膜79と活性種との反応生成物は、エッチング残渣となって第1の封止膜72aの表面に付着するので、ステップS5では犠牲膜79をエッチングした後に、第1の封止膜72aの表面を純水で洗浄し、エッチング残渣を除去している。第1の封止膜72aの膜厚が小さいと、第1の封止膜72aの表面を純水で洗浄する際に第1の封止膜72aが純水によって押圧され、溝71の表面を覆う部分の第1の封止膜72aが破壊される。例えば、第1の封止膜72aの膜厚が1000nmよりも小さくなると、犠牲膜79のエッチング残渣を除去するための純水洗浄で、溝71の表面を覆う部分の第1の封止膜72aが破壊される恐れがある。このため、上述したステップS3では、膜厚が1000nm以上(概略1000nm〜2000nm)の第1の封止膜72aを形成している。
犠牲膜79と活性種との反応生成物は、エッチング残渣となって第1の封止膜72aの表面に付着するので、ステップS5では犠牲膜79をエッチングした後に、第1の封止膜72aの表面を純水で洗浄し、エッチング残渣を除去している。第1の封止膜72aの膜厚が小さいと、第1の封止膜72aの表面を純水で洗浄する際に第1の封止膜72aが純水によって押圧され、溝71の表面を覆う部分の第1の封止膜72aが破壊される。例えば、第1の封止膜72aの膜厚が1000nmよりも小さくなると、犠牲膜79のエッチング残渣を除去するための純水洗浄で、溝71の表面を覆う部分の第1の封止膜72aが破壊される恐れがある。このため、上述したステップS3では、膜厚が1000nm以上(概略1000nm〜2000nm)の第1の封止膜72aを形成している。
図6のステップS6では、異方性エッチングによって、第1の封止膜72aを薄くする薄膜化処理を施す。具体的には、第1の封止膜72aの膜厚が概略200nm〜600nmとなるように、異方性エッチングによって第1の封止膜72aを薄膜化する。
孔73は、後述するステップS7で第2の封止膜72bによって塞がれる。仮に、孔73が大きくなると、第2の封止膜72bの膜厚を大きくしないと孔73を塞ぐことが難しくなる。本発明は、封止層72(第1の封止膜72a、第2の封止膜72b)の膜厚を小さくし、光の利用効率を高めることを目的としているので、孔73の径が大きくならないように(第2の封止膜72bが厚くならないように)、第1の封止膜72aの膜厚を小さくすることが重要である。このため、第1の封止膜72aのX方向及びY方向のエッチングを抑制しつつ、第1の封止膜72aをZ方向に選択的にエッチングする(薄膜化する)必要がある。このように、ステップS6では、第1の封止膜72aの孔73の径が大きくならないように、第1の封止膜72aにZ方向の異方性エッチング(薄膜化処理)を施している。
孔73は、後述するステップS7で第2の封止膜72bによって塞がれる。仮に、孔73が大きくなると、第2の封止膜72bの膜厚を大きくしないと孔73を塞ぐことが難しくなる。本発明は、封止層72(第1の封止膜72a、第2の封止膜72b)の膜厚を小さくし、光の利用効率を高めることを目的としているので、孔73の径が大きくならないように(第2の封止膜72bが厚くならないように)、第1の封止膜72aの膜厚を小さくすることが重要である。このため、第1の封止膜72aのX方向及びY方向のエッチングを抑制しつつ、第1の封止膜72aをZ方向に選択的にエッチングする(薄膜化する)必要がある。このように、ステップS6では、第1の封止膜72aの孔73の径が大きくならないように、第1の封止膜72aにZ方向の異方性エッチング(薄膜化処理)を施している。
このような異方性エッチングは、例えばフルオロカーボン(八フッ化シクロブタン(C4F8)など)や酸素などの混合ガスをエッチングガスとして、容量結合型ドライエッチング装置を用いて実施することができる。容量結合型ドライエッチング装置では、励起された電子と上記エッチングガスとが反応し、Fラジカル、フルオロカーボンラジカル(CFxラジカル)などを含むプラズマが発生する。Fラジカルは、酸化シリコン(第1の封止膜72a)と反応し、第1の封止膜72aをエッチングする。CFxラジカルは、エッチング面に炭素系ポリマーなどの保護膜を形成し、エッチング反応(SiFxの生成)を抑制する。ステップS6では、第1の封止膜72aの孔73の側面に上記保護膜を形成し、X方向及びY方向のエッチングを抑制しつつ、第1の封止膜72aの表面をZ方向にエッチングしている。
なお、上述した容量結合型ドライエッチング装置の他に、誘電結合型ドライエッチング装置(例えば、Inductive Coupled Plasmaドライエッチング装置)や電磁波入射型ドライエッチング装置(例えば、電子サイクロトロン共鳴式ドライエッチング装置)によっても、第1の封止膜72aに異方性エッチングを施すことができる。
なお、上述した容量結合型ドライエッチング装置の他に、誘電結合型ドライエッチング装置(例えば、Inductive Coupled Plasmaドライエッチング装置)や電磁波入射型ドライエッチング装置(例えば、電子サイクロトロン共鳴式ドライエッチング装置)によっても、第1の封止膜72aに異方性エッチングを施すことができる。
図8(b)は、ステップS6を経た後の状態を示している。上記異方性エッチングによって、孔73の形状(径)を変化させずに、第1の封止膜72aが薄膜化されている。第1の封止膜72aは、溝71の開口部で宙に浮いた状態にあり、機械的衝撃に弱くなっている。第1の封止膜72aの膜厚が、例えば200nmよりも小さくなると、溝71の開口部に配置されている第1の封止膜72aが壊れる場合がある。このため、第1の封止膜72aの膜厚は、概略200nm〜600nmであることが好ましい。
図6のステップS7では、例えばプラズマCVD法などの公知技術を用いて、第1の封止膜72aの上に酸化シリコンを堆積し、第1の封止膜72aを覆い、孔73を塞ぐ第2の封止膜72bを形成する。第2の封止膜72bの膜厚は、概略1500nm〜2000nmである。
図8(c)は、ステップS7を経た後の状態を示している。第1の封止膜72aに設けられた孔73は、第2の封止膜72bによって塞がれる。このとき溝71内は、酸化シリコンを堆積する際の雰囲気の状態で密封される。具体的には、酸化シリコンを堆積する際に使用したガスが溝71の内部に密封され、空気層77が形成される。すなわち、溝71の内部には、基板本体21(石英)よりも低屈折率の材料(空気層77)が密封される。
また、溝71の開口部は第1の封止膜72aによって小さくなっているので、ステップS7における溝71の側面(斜面71a,71c)への第2の封止膜72bの付着が抑制される。
また、溝71の開口部は第1の封止膜72aによって小さくなっているので、ステップS7における溝71の側面(斜面71a,71c)への第2の封止膜72bの付着が抑制される。
「液晶装置の効率」
図9は、第1の封止膜の減膜量と液晶装置の効率の変化率との関係を示すグラフである。
同図の横軸は、ステップS6(図6)の異方性エッチングで薄膜化された第1の封止膜72aの減膜量を示している。また、横軸の括弧内は、薄膜化された後の封止層72の膜厚を示している。例えば、横軸に示す0.5(3.5μm)は、ステップS6で第1の封止膜72aを0.5μm減膜し、薄膜化後の封止層72の膜厚が3.5μmであることを示している。
図9は、第1の封止膜の減膜量と液晶装置の効率の変化率との関係を示すグラフである。
同図の横軸は、ステップS6(図6)の異方性エッチングで薄膜化された第1の封止膜72aの減膜量を示している。また、横軸の括弧内は、薄膜化された後の封止層72の膜厚を示している。例えば、横軸に示す0.5(3.5μm)は、ステップS6で第1の封止膜72aを0.5μm減膜し、薄膜化後の封止層72の膜厚が3.5μmであることを示している。
同図の縦軸は、液晶装置100の効率の変化率を示している。
上述したように、液晶装置100では、光源から発した光が、対向基板20の側に入射し、液晶層50を通過し、素子基板10の側に射出される。効率とは、液晶装置100に入射する光の輝度に対する、液晶装置100から射出される光の輝度の割合である。すなわち、対向基板20の側に入射する光の輝度に対する、素子基板10の側から射出される光の輝度の割合が効率となる。当該効率は、光学シミュレーションによって求められている。
効率の変化率とは、減膜量0μm(封止層72の膜厚4μm)の効率に対して、どの程度効率が変化したのかを示す指標である。例えば、効率の変化率0.5%とは、減膜量0μm(封止層72膜厚4μm)の効率に対して、効率が0.5%向上したことを示している。
上述したように、液晶装置100では、光源から発した光が、対向基板20の側に入射し、液晶層50を通過し、素子基板10の側に射出される。効率とは、液晶装置100に入射する光の輝度に対する、液晶装置100から射出される光の輝度の割合である。すなわち、対向基板20の側に入射する光の輝度に対する、素子基板10の側から射出される光の輝度の割合が効率となる。当該効率は、光学シミュレーションによって求められている。
効率の変化率とは、減膜量0μm(封止層72の膜厚4μm)の効率に対して、どの程度効率が変化したのかを示す指標である。例えば、効率の変化率0.5%とは、減膜量0μm(封止層72膜厚4μm)の効率に対して、効率が0.5%向上したことを示している。
また、当該光学シミュレーションでは、光学条件A及び光学条件Bの2条件で、効率の変化率が求められている。光学条件Aでは、入射側のFナンバーが1.75であり、光の入射側において光源から発した光と光軸(Z方向)とがなす角度が、0度〜16.6度である。光学条件Bでは、入射側のFナンバーが1.85であり、光の入射側において光源から発した光と光軸(Z方向)とがなす角度が、0度〜15.7度である。
なお、実際に試作品を作製し、光学シミュレーションで求めた効率と、試作品から実測した効率とが一致すること、すなわち光学シミュレーションで得られた結果の妥当性は確認されている。
なお、実際に試作品を作製し、光学シミュレーションで求めた効率と、試作品から実測した効率とが一致すること、すなわち光学シミュレーションで得られた結果の妥当性は確認されている。
図9に示すように、光学条件Aでは、ステップS6の異方性エッチングで第1の封止膜72aを0.5μm減膜し、封止層72の膜厚を3.5μmにすると効率が0.42%向上し、第1の封止膜72aを1μm減膜し、封止層72の膜厚を3μmにすると効率が0.73%向上する。光学条件Bでは、ステップS6の異方性エッチングで第1の封止膜72aを0.5μm減膜し、封止層72の膜厚を3.5μmにすると効率が0.32%向上し、第1の封止膜72aを1μm減膜し、封止層72の膜厚を3μmにすると効率が0.61%向上する。このように、ステップS6の異方性エッチングによって、第1の封止膜72a(封止層72)を減膜(薄膜化)すると、液晶装置100の効率、すなわち液晶装置100の光の利用効率が向上する。
なお、光学条件Aと光学条件Bとでは、光学条件Bに比べて光学条件Aのほうが光軸に対して交差する光、すなわち図11における光L2及び光L3の割合が大きくなるため、封止層72を薄膜化すると光L3の影響がより小さくなり、効率の変化率が大きくなるものと考えられる。
このように、本実施形態では、ステップS6の異方性エッチングによる第1の封止膜72aの薄膜化処理で、封止層72が薄膜化されているので、液晶装置100の光の利用効率をさらに高め、より明るい表示を実現することができる。
(実施形態2)
「電子機器」
図10は電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の構成を示す概略図である。図10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。
「電子機器」
図10は電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の構成を示す概略図である。図10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。
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。
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。
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。
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。
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。
液晶ライトバルブ1210,1220,1230には、上述した実施形態1の液晶装置100が適用されている。液晶装置100では、電気光学装置用基板5のプリズム70によって光の利用効率が高くなり、より明るい表示を提供することができる。従って、液晶装置100を搭載した投射型表示装置1000においても、より明るい表示を提供することができる。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及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が適用された電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれる。
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。
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。
(変形例1)液晶装置100に適用させることに限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子を有する発光装置に適用させることができる。すなわち、プリズム70を有する電気光学装置用基板5を当該発光装置に適用させることによって、光の利用効率を高め、より明るい表示を提供することができる。
(変形例2)電気光学装置用基板5は、対向基板20の基材に適用させることに限定されず、素子基板10の基材(素子基板本体11)に適用させてもよく、素子基板10の基材及び対向基板20の基材の両方に適用させてもよい。すなわち、電気光学装置用基板5を、素子基板10側及び対向基板20側の少なくとも一方に適用させる構成であればよい。
(変形例3)上記液晶装置100が適用される電子機器は、実施形態2の投射型表示装置1000に限定されない。投射型表示装置1000の他に、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)、または電子ブック、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、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、液晶装置100を適用させることができる。
10…素子基板、11…素子基板本体、12…走査線、13…第1絶縁層、14…第2絶縁層、15…第3絶縁層、16…データ線、17…画素電極、18,24…配向膜、20…対向基板、21…対向基板本体、21a…表面、22…平坦化膜、23…対向電極、30…TFT、40…蓄積容量、41…容量線、50…液晶層、52…シール材、53…遮光膜、70…プリズム、71…溝、71a,71c…斜面、71b…先端、72…封止層、72a…第1の封止膜、72b…第2の封止膜、73…孔、77…空気層、79…犠牲膜、100…液晶装置、101…データ線駆動回路、102…端子、104…走査線駆動回路、105…配線、106…上下導通部、1000…投射型表示装置。
Claims (7)
- 基板の第1面に溝を形成する工程と、
前記溝の内部に犠牲膜を形成する工程と、
前記第1面及び前記犠牲膜を覆う第1の封止膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を覆う部分の前記第1の封止膜に孔を形成し、前記犠牲膜の一部を露出させる工程と、
前記孔を介して前記犠牲膜を除去する工程と、
前記第1の封止膜を薄くする薄膜化処理を施す工程と、
前記第1の封止膜を覆う第2の封止膜を形成し、前記孔を塞ぐ工程と、
を有することを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。 - 前記薄膜化処理を施す工程は、異方性ドライエッチングによって前記第1の封止膜を薄くする工程であることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記薄膜化処理を施す工程は、前記第1の封止膜を0.2μm〜0.6μmの膜厚にする工程であることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 前記基板の構成材料は、石英またはガラスのいずれかであり、
前記第1の封止膜及び前記第2の封止膜の構成材料は、シリコン酸化物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気光学装置用基板の製造方法。 - 前記基板の第1面に溝を形成する工程は、前記基板の上から見て、複数の画素のうちの一の画素に対応する領域と、前記一の画素に隣り合う画素に対応する領域との境界に重なるように、前記基板の第1面に断面がV字形状の溝を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
- 画素電極と前記画素電極を駆動するトランジスターとを有する第1の基板と、
前記第1の基板に対向配置された第2の基板と、
を有する電気光学装置であって、
前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電気光学装置用基板の製造方法で製造された電気光学装置用基板を備えていることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項6に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013129331A JP2015004772A (ja) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013129331A JP2015004772A (ja) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015004772A true JP2015004772A (ja) | 2015-01-08 |
Family
ID=52300738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013129331A Pending JP2015004772A (ja) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015004772A (ja) |
-
2013
- 2013-06-20 JP JP2013129331A patent/JP2015004772A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2013080040A (ja) | 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 | |
US9746586B2 (en) | Method of manufacturing microlens array substrate, microlens array substrate, electro-optic device, and electronic | |
JP6079077B2 (ja) | 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 | |
JP6044358B2 (ja) | 電気光学装置用基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP6111600B2 (ja) | マイクロレンズアレイ基板の製造方法 | |
JP5948777B2 (ja) | 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器 | |
JP2014102268A (ja) | マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2014149335A (ja) | 電気光学装置用基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP6403000B2 (ja) | 電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置の製造方法 | |
JP2016224459A (ja) | マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2014142390A (ja) | 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、及び電子機器 | |
JP2018185418A (ja) | 電気光学装置、透過型液晶表示装置および電子機器 | |
JP6032065B2 (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法 | |
JP2017083679A (ja) | 表示装置および電子機器 | |
JP2015004772A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 | |
JP6299493B2 (ja) | マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP6098309B2 (ja) | 電気光学装置、電子機器、及び電気光学装置の製造方法 | |
JP2014187240A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置、及び電子機器 | |
JP2014137525A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置、および電子機器 | |
JP6028915B2 (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2015132704A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、及び電子機器 | |
JP6127500B2 (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2014126574A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2015094879A (ja) | マイクロレンズアレイ基板の製造方法、電気光学装置、および電子機器 | |
JP2014174364A (ja) | 電気光学装置用基板の製造方法、電気光学装置用基板、電気光学装置、及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150113 |