JP3199311B2

JP3199311B2 - 表示装置用基板、この基板を用いた液晶装置、表示装置、投射型液晶表示装置、及び表示装置用基板の製造方法

Info

Publication number: JP3199311B2
Application number: JP29246897A
Authority: JP
Inventors: 弘一山岸; 榑松　　克巳; 理小山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2001-08-20
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11126038A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置用基板、
この基板を用いた液晶装置、表示装置、投射型液晶表示
装置、及び表示装置用基板の製造方法に係わり、特に液
晶素子に用いる半導体基板に好適に用いられる表示装置
用基板の構造及び製造方法、この基板を用いた液晶装
置、表示装置、投射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、世の中はマルチメディア時代に入
り、画像情報でコミュニケーションを図る機器の重要性
がますます高まりつつある。なかでも、液晶表示装置
は、薄型で消費電力が小さいため注目されており、半導
体にならぶ基幹産業にまで成長している。液晶表示装置
は、現在、１０インチサイズのノートサイズのパソコン
に主に使用されている。そして将来は、パソコンのみで
なく、ワークステーションや家庭用のテレビとして、さ
らに画面サイズの大きい液晶表示装置が使用されると考
えられる。しかし、画面サイズの大型化に伴い、製造装
置が高価になるばかりでなく、大画面を駆動するために
は、電気的に厳しい特性が要求される。このため、画面
サイズの大型化とともに、製造コストがサイズの２〜３
乗に比例するなど急激に増加する。

【０００３】そこで、最近、小型の液晶表示パネルを作
製し、光学的に液晶画像を拡大して表示するプロジェク
ション（投影）方式が注目されている。これは、半導体
の微細化にともない、性能やコストが良くなるスケーリ
ング則と同様に、サイズを小さくして、特性を向上さ
せ、同時に、低コスト化も図ることができるからであ
る。これらの点から、液晶表示パネルをＴＦＴ型とした
とき、小型で十分な駆動力を有するＴＦＴが要求され、
ＴＦＴもアモルファスＳｉを用いたものから多結晶Ｓｉ
を用いたものに移行しつつある。通常のテレビに使われ
るＮＴＳＣ規格などの解像度レベルの映像信号は、あま
り高速の処理を必要としない。

【０００４】このため、ＴＦＴのみでなく、シフトレジ
スタもしくはデコーダといった周辺駆動回路まで多結晶
Ｓｉで製造して、表示領域と周辺駆動回路が一体構造に
なった液晶表示装置ができる。しかし、多結晶Ｓｉで
も、単結晶Ｓｉにはおよばず、ＮＴＳＣ規格より解像度
レベルの大きい高品位テレビや、コンピュータの解像度
規格でいうＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄＧｒａｐｈｉｃ
ｓＡｒｒａｙ）、ＳＸＧＡ（ＳｕｐｅｒｅＸｔｅｎ
ｄｅｄＧｒａｐｈｉｃｓＡｒｒａｙ）クラスの表示
を実現しようとすると、シフトレジスタなどは複数に分
割配置せざるを得ない。この場合、分割のつなぎ目に相
当する表示領域にゴーストと呼ばれるノイズが発生し、
その問題を解決する対策がこの分野では望まれている。

【０００５】また一方、多結晶Ｓｉの一体構造の表示装
置より、駆動力が極めて高い単結晶Ｓｉ基板を用いる表
示装置も注目を集めている。この場合、周辺駆動回路の
トランジスタの駆動力は申し分ないので、上述したよう
な分割駆動をする必要はない。このため、ノイズなどの
問題は解決できる。

【０００６】これらの多結晶Ｓｉでも、単結晶Ｓｉで
も、ＴＦＴのドレインと反射電極とを接続して、反射電
極と透明な共通電極との間に液晶を挟持して反射型液晶
素子を形成し、さらに同一半導体基板上にその液晶素子
を走査のための水平・垂直シフトレジスタを形成した反
射型液晶装置が提供できる。

【０００７】ところで、反射型液晶装置において、液晶
画素の画素電極に光が入射すると、表面の凹凸によって
入射光が四方八方に散乱され、光の反射効率が非常に小
さくなり、また、この表面凹凸は、液晶実装工程の配向
膜ラビング工程において、配向不良の原因となり、その
結果、液晶の配向不良を引き起こし、コントラストの低
下により表示画像の画質は悪化し、また、各画素電極間
の溝の部分はラビングされないため、液晶配向不良の原
因になると同時に、表面凹凸と相俟って画素電極間の横
方向電界を発生し、輝線の原因となる。この輝線の発生
は表示画像のコントラストを著しく悪化させ、画質が低
下することになる。

【０００８】このような問題を解決し画素電極平面の凹
凸をなくし、該凹凸に由来する配向不良や乱反射を防止
し、高画質な表示を行う液晶表示装置とその製造方法と
して以下に説明する液晶表示装置とその製造方法があ
る。

【０００９】ここで説明する液晶表示装置は、各画素毎
にスイッチングトランジスタを配したアクティブマトリ
ックス基板と、対向電極基板間に液晶を挟持してなるア
クティブマトリックス型の液晶表示装置であって、全画
素電極表面が同一平面でアクティブマトリックス基板に
対して平行に位置し、各画素電極の側壁の少なくとも一
部が絶縁物に接しているものである。この液晶表示装置
で、ケミカルメカニカルポリシング（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下
「ＣＭＰ」と記す）を利用することにより、画素電極表
面を研磨によって形成するため、該画素電極表面が鏡面
状に平滑に形成されると同時に、全画素電極表面を同一
平面に形成することができる。さらに、絶縁層を形成し
た上に画素電極層を形成、或いは、ホールを形成した画
素電極層上に絶縁層を成膜し、上記研磨工程を行なうこ
とにより、画素電極間が絶縁層により良好に埋められ、
完全に凹凸がなくなる。よって、該凹凸によって生じた
乱反射や配向不良が防止され、高画質な画像表示が可能
となる。

【００１０】以下、図２９及び図３０を参照しつつ、反
射型の液晶表示装置の場合について説明する。そのアク
ティブマトリックス基板の製造工程及び液晶素子の断面
図を図２９、図３０に示す。尚、図２９、図３０には画
素部を示しているが、画素部形成工程と同時に、画素部
のスイッチングトランジスタを駆動するためのシフトレ
ジスタ等周辺駆動回路も同一基板上に形成することがで
きる。

【００１１】不純物濃度が１０¹⁵ｃｍ^-3以下であるｎ型
シリコン半導体基板２０１を部分熱酸化し、ＬＯＣＯＳ
２０２を形成し、該ＬＯＣＯＳ２０２をマスクとしてボ
ロンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン注入し、不純物
濃度１０¹⁶ｃｍ^-3程度のｐ型不純物領域であるＰＷＬ２
０３を形成する。この基板２０１を再度熱酸化し、酸化
膜厚１０００オングストローム以下のゲート酸化膜２０
４を形成する（図２９（ａ））。

【００１２】リンを１０²⁰ｃｍ^-3程度ドープしたｎ型ポ
リシリコンからなるゲート電極２０５を形成した後、基
板２０１全面にリンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン
注入し、不純物濃度１０¹⁶ｃｍ^-3程度のｎ型不純物領域
であるＮＬＤ２０６を形成し、引き続き、パターニング
されたフォトレジストをマスクとして、リンをドーズ量
１０¹⁵ｃｍ^-2程度イオン注入し、不純物濃度１０¹⁹ｃｍ
^-3程度のソース、ドレイン領域２０７，２０７′を形成
する（図２９（ｂ））。

【００１３】基板２０１全面に層間膜であるＰＳＧ２０
８を形成した。このＰＳＧ２０８はＮＳＧ（Ｎｏｎｄｏ
ｐｅＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）／ＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓ
ｓ）や、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｏｘｙ−Ｓｉｌａｎ
ｅ）で代替することも可能である。ソース、ドレイン領
域２０７，２０７′の直上のＰＳＧ２０８にコンタクト
ホールをパターニングし、スパッタリングによりＡｌを
蒸着した後パターニングし、Ａｌ電極２０９を形成する
（図２９（ｃ））。このＡｌ電極２０９と、ソース、ド
レイン領域２０７，２０７′とのオーミックコンタクト
特性を向上させるために、Ｔｉ／ＴｉＮ等のバリアメタ
ルを、Ａｌ電極２０９とソース、ドレイン領域２０７，
２０７′との間に形成するのが望ましい。

【００１４】基板２０１全面にプラズマＳｉＮ２１０を
３０００オングストローム程度、続いてＰＳＧ２１１を
１００００オングストローム程度成膜する（図２９
（ｄ））。

【００１５】プラズマＳｉＮ２１０をドライエッチング
ストッパー層として、ＰＳＧ２１１を画素間の分離領域
のみを残すようにパターニングし、その後ドレイン領域
２０７′にコンタクトしているＡｌ電極２０９直上にス
ルーホール２１２をドライエッチングによりパターニン
グする（図２９（ｅ））。

【００１６】基板２０１上にスパッタリング、或いはＥ
Ｂ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ、電子線）蒸着によ
り、画素電極２１３を１００００オングストローム以上
成膜する（図３０（ｆ））。この画素電極２１３として
は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属膜、或いはこれら金
属の化合物膜を用いる。

【００１７】画素電極２１３の表面をＣＭＰにより研磨
する（図３０（ｇ））。研磨量はＰＳＧ２１１厚を１０
０００オングストローム、画素電極厚をｘオングストロ
ームとした場合、ｘオングストローム以上、ｘ＋１００
００オングストローム未満である。

【００１８】上記の工程により形成されたアクティブマ
トリックス基板はその表面にさらに配向膜２１５を形成
し、その表面にラビング処理等配向処理を施し、スペー
サ（不図示）を介して対向基板と貼り合わせ、その間隙
に液晶２１４を注入して液晶素子とする（図３０
（ｈ））。本液晶表示装置において、対向基板は透明基
板２２０上にカラーフィルター２２１、ブラックマトリ
クス２２２、ＩＴＯ等からなる共通電極２２３、及び配
向膜２１５′から構成されている。

【００１９】以下、本例の反射型液晶素子の駆動方法を
説明する。基板２０１にオンチップで形成されたシフト
レジスタ等の周辺回路により、ソース領域２０７に信号
電位を与え、それと同時にゲート電極２０５にゲート電
位を印加し、画素のスイッチングトランジスタをオン状
態にし、ドレイン電極２０７′に信号電荷を供給する。
信号電荷はドレイン領域２０７′と、ＰＷＬ２０３との
間に形成されるｐｎ接合の空乏層容量に蓄積され、Ａｌ
電極２０９を介して画素電極２１３に電位を与える。画
素電極２１３の電位が所望の電位に達した時点で、ゲー
ト電極２０５の印加電位を切り、画素スイッチングトラ
ンジスタをオフ状態にする。信号電荷は前述のｐｎ接合
容量部に蓄積されているため、画素電極２１３の電位
は、次に画素スイッチングトランジスタが駆動されるま
で固定される。この固定された画素電極２１３の電位
が、図３０（ｈ）に示された基板２０１と対向基板２２
０との間に封入された液晶２１４を駆動する。

【００２０】以上説明した反射型液晶表示装置では、画
素電極２１３表面が平滑であり、且つ、隣接する画素電
極間間隙に絶縁層が埋め込まれているため、その上に形
成される配向膜２１５表面も平滑で凹凸がない。よっ
て、従来上記凹凸によって生じていた、入射光の散乱に
より光利用効率の低下、ラビング不良によるコントラス
トの低下、画素電極間の段差による横方向電界による輝
線の発生が防止され、表示画像の品質が向上する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画素電
極２１３の形成手段として、高温で成膜を行い、さらに
熱処理を行うと、残留物あるいは気体等が発生し、熱に
より反応が起こる可能性がある。特に、画素電極の底部
の角（画素電極間にある分離領域のふもと）では熱など
により画素電極と下地との反応が起こりやすい。

【００２２】また、画素電極の分離領域部はＣＭＰ等を
行う場合のストッパーとしての役割も担う等の理由によ
り、ある程度の機械的強度が求められ、高精細化等を考
慮すると画素電極の分離領域部の更なる機械的強度の向
上が求められる場合もある。

【００２３】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の表示装
置用基板は、基板上に、複数の画素電極と、隣接する該
画素電極を分離する分離領域とを有し、該画素電極間に
ある分離領域のふもとに高融点の金属領域を設けたこと
を特徴とする。

【００２４】また、本発明の表示装置用基板は、基板上
に、複数の画素電極と、隣接する該画素電極を分離する
分離領域とを有し、該画素電極間にある分離領域の頂上
部の角部が除去されていることを特徴とする。

【００２５】また、本発明の表示装置用基板は、基板上
に、複数の画素電極と、隣接する該画素電極を分離する
分離領域とを有し、該画素電極間にある分離領域のふも
とに高融点の金属領域を設けるとともに、該画素電極間
にある分離領域の頂上部の角部が除去されていることを
特徴とする。

【００２６】また、本発明の表示装置用基板は、基板上
に、画素電極形成部に対応する部分が開口された絶縁層
と、開口部に設けられた画素電極と、該絶縁層と該画素
電極との間に設けられた高融点金属層と、を有すること
を特徴とする。

【００２７】本発明の液晶装置は、上記本発明の表示装
置用基板に、前記画素電極に接続されるスイッチングト
ランジスタを配し、該表示装置用基板と対向電極基板と
の間に液晶を挟持してなるものである。

【００２８】本発明の投写型液晶表示装置は、上記本発
明の液晶装置を用いたことを特徴とする。

【００２９】本発明の表示装置用基板の製造方法は、基
板上の絶縁層の画素電極形成部に対応する部分を開口す
る工程と、高融点金属層を堆積した後に、エッチングに
より開口部の底部の角部を残して該高融点金属層を除去
する工程と、該画素電極を構成する導電材料を堆積する
工程と、前記画素電極形成部間の絶縁層の表面が露出す
るように該導電材料を平坦化して、該絶縁層で分離され
た画素電極を形成する工程と、を有するものである。

【００３０】本発明の表示装置用基板の製造方法は、基
板上の絶縁層の画素電極形成部に対応する部分を開口す
る工程と、エッチングにより画素電極形成部間の絶縁層
の頂上部の角部を除去する工程と、該画素電極を構成す
る導電材料を堆積する工程と、前記画素電極形成部間の
絶縁層の表面が露出するように該導電材料を平坦化し
て、該絶縁層で分離された画素電極を形成する工程と、
を有するものである。

【００３１】本発明の表示装置用基板の製造方法は、基
板上の絶縁層の画素電極形成部に対応する部分を開口す
る工程と、高融点金属層を堆積した後に、エッチングに
より開口部の底部の角部を残して該高融点金属層を除去
するとともに、画素電極形成部間の絶縁層の頂上部の角
部を除去する工程と、該画素電極を構成する導電材料を
堆積する工程と、前記画素電極形成部間の絶縁層の表面
が露出するように該導電材料を平坦化して、該絶縁層で
分離された画素電極を形成する工程と、を有するもので
ある。

【００３２】以下、本発明の作用について、好適な実施
形態に基づいて説明する。

【００３３】半導体基板上に形成された液晶素子を搭載
した液晶装置であって、前記半導体基板に画素電極を形
成する前の工程で、画素電極を形成するアルミニウム
層、またはアルミニウム合金層よりも高融点をもつ層を
形成し、この半導体基板のエッチング行って、前記画素
電極の分離領域のふもとに、前記画素電極を形成するア
ルミニウム層またはアルミニウム合金層よりも高融点な
層を残す。その後、画素電極を形成するアルミニウム
層、またはアルミニウム合金層を形成すると、前記画素
電極を形成するアルミニウム層または、アルミニウム合
金層よりも高融点な層が前記画素電極の分離領域のふも
とに存在する構成とすることができる。

【００３４】このような構成にすると、前記画素電極の
分離領域の機械的強度が増し、さらに熱処理を行ったと
きなどの下地との反応が抑制され、耐熱性が上がる。

【００３５】また、前記画素電極を形成するアルミニウ
ム層またはアルミニウム合金層よりも高融点な層を成膜
する前の工程にＴｉリッチにした組成のＴｉＮを成膜
し、エッチングの関係を選択すると、上記のように前記
画素電極の分離領域のふもとに前記高融点な層を残すと
ともに、前記画素電極の分離領域の頂上部のかどが取れ
た形状となり、後の工程のＣＭＰ等の研磨工程の負荷が
減り、さらに画素電極の反射領域が増加し、反射率が上
がる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。（第１の実施例）本発明の第一の例として、アクティブ
マトリックス基板について説明する。

【００３７】以下図１を参照しながらこの液晶表示装置
の製造工程について説明する。まず、ｐ型シリコン半導
体基板３０１を酸化し、表面にＳｉＮを部分形成し、こ
れをマスクとしてリンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオ
ン注入し、ｎ型不純物領域であるＮＷＬ３０２′を形成
し、ＳｉＮを剥離し、熱酸化を施しＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃ
ａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＳｉｌｉｃｏｎ）酸
化膜３０６を形成し、該ＬＯＣＯＳ酸化膜３０６をマス
クとしてボロンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン注入
し、ｐ型不純物領域であるＰＷＬ３０２を形成する。こ
の基板３０１を再度熱酸化し酸化膜厚１０００Å以下の
ゲート酸化膜を形成する。基板３０１全面にデバイスの
しきい値を調整するための、ボロンをドーズ量１０¹¹ｃ
ｍ^-2程度イオン注入する。ポリシリコンからなるゲート
電極３０４を形成した後、基板３０１全面にリンをドー
ズ量１０¹³ｃｍ^-2程度イオン注入し、ｎ型不純物領域で
ある３０３′、３０５′を形成し、引き続き、パターニ
ングされたフォトレジストをマスクとして、リンをドー
ズ量１０¹⁵ｃｍ^-2程度イオン注入し、ソース、ドレイン
領域３０３、３０５を形成する。基板３０１全面にボロ
ンをドーズ量１０¹²ｃｍ^-2程度イオン注入し、ｐ型不純
物領域である３０３′，３０５′を形成し、引き続き、
パターニングされたフォトレジストをマスクとして、ボ
ロンをドーズ量１０¹⁵ｃｍ^-2程度イオン注入し、ソー
ス、ドレイン領域３０３，３０５を形成する。基板３０
１全面に層間膜であるＢＰＳＧを形成する。ソース、ド
レイン領域３０３，３０５の直上にコンタクトホールを
パターニングし、スパッタリングによりＡＬを蒸着した
後パターニングし、ＡＬ電極を形成する。基板３０１全
面にプラズマＳｉＯ１膜を５０００Å程度、続いてＳＯ
Ｇ膜を４０００Å程度、さらに、基板３０１全面にプラ
ズマＳｉＯ１膜を４０００Å程度成膜する。基板３０１
全面にＴｉ膜を成膜し、パターニングされたフォトレジ
スト部以外をドライエッチングし、基板３０１全面にプ
ラズマＳｉＯ３膜を成膜する。画素間の分離領域のみを
残すようにパターニングし、その後、基板３０１全面に
プラズマＳｉＮ膜を成膜する。ドレイン領域にコンタク
トしているＡＬ電極直上にスルーホールをドライエッチ
ングによりパターニングする（図１（ａ））。基板３０
１全面にＴｉＮ１０５を成膜する。次に基板３０１全面
にタングステン１０６をＷＦ₆を原料としたプラズマＣ
ＶＤを用いて成膜する（図１（ｂ））。そして、基板３
０１全面をＳＦ₆／Ａｒ混合ガス系平行平板型プラズマ
エッチングを用いてエッチングする（図１（ｃ））。そ
して基板３０１全面に画素電極３１２を成膜する（図１
（ｄ））。次に画素電極３１２の表面をケミカルメカニ
カルポリッシング（ＣＭＰ）により画素間の分離領域の
頂上と同一平面になるまで研磨する（図１（ｅ））。こ
のようにすることによって、タングステンとＴｉＮの選
択比は高いので、画素間の分離領域のふもとは、エッチ
ングイオンが届きにくいので、タングステンが残る。従
って、画素間の分離領域のふもとの機械的強度が増し、
また、画素電極を形成するアルミニウム層、またはアル
ミニウム合金層よりも、タングステンは高融点なので、
熱処理をおこなった時などの、下地との反応が抑制さ
れ、耐熱性が上がる。特に、プラズマＳｉＮ膜は画素間
の分離領域のふもとの部分は膜が形成しにくく、ふもと
の部分で膜が薄くなる場合があり、その結果画素電極が
下地と反応する場合があるが、この場合に、画素間の分
離領域のふもとにタングステンを形成することはさらに
有効である。

【００３８】また、画素電極３１２の表面の凹凸がなく
なり、この凹凸によって生じていた、入射光の散乱によ
る光利用効率の低下が防止され、表示画像の品質が向上
することはいうまでもない。（第２の実施例）ここでは、実施例１とは異なる反射型
の液晶表示装置のアクティブマトリックス基板の製造工
程を図２に沿って説明する。実施例１と同様にして基板
３０１上にゲート電極３０４、ＢＰＳＧ、ＡＬ電極を形
成し、層間膜をそれぞれ成膜する。その後、Ｔｉ膜を成
膜し、ドレイン領域にコンタクトしているＡＬ電極直上
にスルーホールをドライエッチングによりパターニング
する（図２（ａ））。基板３０１全面にＴｉＮ１０５を
成膜し、基板３０１全面にタングステン１０６をＷＦ₆
を原料としたプラズマＣＶＤを用いて成膜する（図２
（ｂ））。この時、ＴｉＮ１０５は、組成をＴｉリッチ
にすることにより、ＴｉＮとタングステンとの選択比を
下げたものを成膜する。Ｎ₂の流量比とエッチングレー
トの関係を図３に示す。そして、基板３０１全面をＳＦ
₆／Ａｒ混合ガス系平行平板型プラズマエッチングを用
いてエッチングする（図２（ｃ））。そして基板３０１
全面に画素電極３１２を成膜する（図２（ｄ））。次に
画素電極３１２の表面をケミカルメカニカルポリッシン
グ（ＣＭＰ）により画素間の分離領域の頂上と同一平面
になるまで研磨する（図２（ｅ））。このようにするこ
とによって、タングステンとＴｉＮの選択比は高いの
で、画素間の分離領域のふもとは、エッチングイオンが
届きにくいので、タングステンが残る。更に、選択比を
下げたＴｉＮ膜を成膜しているので、画素間の分離領域
の頂上部のかどは、Ａｒイオンのスパッタリングが多く
起こるので、この部分のかどがとれた形状となる。この
ような形状にすると、ＣＭＰの負荷が減ることになる。
例えば図６（ａ）に示すように分離領域の頂上部が平坦
でない場合には、図６（ｂ）のように分離領域の頂上部
のほぼ全体が露出するまでＣＭＰを続行して画素電極を
分離することが求められるが、本実施例のように分離領
域の頂上部のかどがとれた形状とすると、図６（ｃ）の
ように分離領域の頂部が露出した時点で画素電極の分離
がほぼ可能となる。

【００３９】更に、画素電極の反射領域が増加し、反射
率が向上する。また、画素間の分離領域のふもとの機械
的強度が増し、更に、熱処理をおこなった時などの、下
地との反応が抑制され、耐熱性が上がることはいうまで
もない。また、画素電極３１２の表面の凹凸がなくな
り、この凹凸によって生じていた、入射光の散乱による
光利用効率の低下が防止され、表示画像の品質が向上す
ることはいうまでもない。（第３の実施例）ここでは、実施例１、２とは異なる反
射型の液晶表示装置のアクティブマトリックス基板の製
造工程を図４に沿って説明する。実施例１、２と同様に
して基板３０１上にゲート電極３０４、ＢＰＳＧ、ＡＬ
電極を形成し、層間膜をそれぞれ成膜する。その後、Ｔ
ｉ膜を成膜し、ドレイン領域にコンタクトしているＡＬ
電極直上にスルーホールをドライエッチングによりパタ
ーニングする（図４（ａ））。基板３０１全面にＴｉＮ
１０５を成膜し、基板３０１全面にタングステン１０６
をＷＦ₆を原料としたプラズマＣＶＤを用いて成膜する
（図４（ｂ））。そして、基板３０１全面をＳＦ₆／Ａ
ｒ混合ガス系平行平板型プラズマエッチングを用いてエ
ッチングする（図４（ｃ））。この時、エッチングは、
時間等のパラメータで制御を行い、表面にタングステン
１０６が残るようにする（図４（ｃ））。そして基板３
０１全面に画素電極３１２を成膜する（図４（ｄ））。
次に画素電極３１２の表面をケミカルメカニカルポリッ
シング（ＣＭＰ）により画素間の分離領域の頂上と同一
平面になるまで研磨する（図４（ｅ））。このようにす
ることによって、画素電極３１２の成膜時間の短縮が図
れ、更に、画素間の分離領域のふもとの機械的強度、及
び耐熱性が上がる。また、画素間の分離領域のふもとの
機械的強度が増し、更に、熱処理をおこなった時など
の、下地との反応が抑制され、耐熱性が上がることはい
うまでもない。また、画素電極３１２の表面の凹凸がな
くなり、この凹凸によって生じていた、入射光の散乱に
よる光利用効率の低下が防止され、表示画像の品質が向
上することはいうまでもない。（第４の実施例）本発明の表示パネルの例として、反射
型アクティブマトリックス液晶表示パネルについて説明
する。図５がこの液晶表示パネルの模式図である。実施
例１、２および３のアクティブマトリックス基板と、透
明電極３１５を設けた対向基板３１６との間に、液晶３
１４を挟持して液晶パネルを形成する。液晶材料として
はポリマーネットワーク液晶ＰＮＬＣを用いた。ただ
し、ポリマーネットワーク液晶としてポリマー分散型液
晶ＰＤＬＣ等を用いてもよい。本例のようにすることに
よって、画素部のスルーホールの金属膜の埋め込み性が
向上し、画素電極の表面が平坦で凹凸がなくなる。更
に、反射領域を広くすることが可能となったので、反射
率が向上する。よって、従来この凹凸によって生じてい
た、入射光の散乱による光利用効率の低下が防止され、
更に、光量が上がり表示画像が明るくなり、またコント
ラストの向上が図れ、表示画像の品質が向上する。（第５の実施例）以下に、本発明の実施形態を複数の液
晶パネルを挙げて記述するが、それぞれの形態に限定さ
れるものではない。相互の形態の技術を組み合わせるこ
とによって効果が増大することはいうまでもない。ま
た、液晶パネルの構造は、半導体基板を用いたもので記
述しているが、必ずしも半導体基板に限定されるものは
なく、通常の透明基板上に以下に記述する構造体を形成
してもいい。また、以下に記述する液晶パネルは、すべ
てＭＯＳＦＥＴやＴＦＴ型であるが、ダイオード型など
の２端子型であってもいい。さらに、以下に記述する液
晶パネルは、家庭用テレビはもちろん、プロジェクタ、
ヘッドマウントディスプレイ、３次元映像ゲーム機器、
ラップトップコンピュータ、電子手帳、テレビ会議シス
テム、カーナビゲーション、飛行機のパネルなどの表示
装置として有効である。

【００４０】本実施形態の液晶パネル部の断面を図７に
示す。図において、３０１は半導体基板、３０２，３０
２′はそれぞれｐ型及びｎ型ウェル、３０３，３０
３′，３０３″はトランジスタのソース領域、３０４は
ゲート領域、３０５，３０５′，３０５″はドレイン領
域である。

【００４１】図７に示すように、表示領域のトランジス
タは、２０〜３５Ｖという高耐圧が印加されるため、ゲ
ート３０４に対して、自己整合的にソース、ドレイン層
が形成されず、オフセットをもたせ、その間にソース領
域３０３′，ドレイン領域３０５′に示す如く、ｐウェ
ル中の低濃度のｎ^- 層，ｎウェル中の低濃度のｐ^- 層が
設けられる。ちなみにオフセット量は０.５〜２.０μｍ
が好適である。一方、周辺回路の一部の回路部が図８に
示されているが、周辺部の一部の回路は、ゲートに自己
整合的にソース、ドレイン層が形成されている。

【００４２】ここでは、ソース、ドレインのオフセット
について述べたが、それらの有無だけでなく、オフセッ
ト量をそれぞれの耐圧に応じて変化させたり、ゲート長
の最適化が有効である。これは、周辺回路の一部は、ロ
ジック系回路であり、この部分は、一般に１.５〜５Ｖ
系駆動でよいため、トランジスタサイズの縮小及び、ト
ランジスタの駆動力向上のため、上記自己整合構造が設
けられている。本基板１は、ｐ型半導体からなり、基板
は、最低電位（通常は、接地電位）であり、ｎ型ウェル
は、表示領域の場合、画素に印加する電圧すなわち２０
〜３５Ｖがかかり、一方、周辺回路のロジック部は、ロ
ジック駆動電圧１.５〜５Ｖが印加される。この構造に
より、それぞれ電圧に応じた最適なデバイスを構成で
き、チップサイズの縮小のみならず、駆動スピードの向
上による高画素表示が実現可能になる。

【００４３】また、図７において、３０６はフィールド
酸化膜、３１０はデータ配線につながるソース電極、３
１１は画素電極につながるドレイン電極、３１２は反射
鏡を兼ねる画素電極、３０７は表示領域、周辺領域を覆
う遮光層で、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｗ，Ｍｏ等が適している。
図７に示すように、上記遮光層３０７は、表示領域で
は、画素電極３１２とドレイン電極３１１との接続部を
除いて覆われているが、周辺画素領域では、一部ビデオ
線、クロック線等、配線容量が重くなる領域は、上記遮
光層３０７をのぞき、高速信号が上記遮光層３０７がの
ぞかれた部分は照明光の光が混入し、回路の誤動作を起
こす場合は画素電極３１２の層をおおう設計になってい
る転送可能な工夫がなされている。３０８は遮光層３０
７の下部の絶縁層で、Ｐ−ＳｉＯ層３１８上にＳＯＧに
より平坦化処理を施し、そのＰ−ＳｉＯ層３１８をさら
に、Ｐ−ＳｉＯ層３０８でカバーし、絶縁層３０８の安
定性を確保した。ＳＯＧによる平坦化以外に、Ｐ−ＴＥ
ＯＳ（Phospho-Tetraetoxy-Silane）膜を形成し、さら
にＰ−ＳｉＯ層３１８をカバーした後、絶縁層３０８を
ＣＭＰ処理し、平坦化する方法を用いても良い事は言う
までもない。

【００４４】また、３０９は反射電極３１２と遮光層３
０７との間に設けられた絶縁層で、この絶縁層３０９を
介して反射電極３１２の電荷保持容量となっている。大
容量形成のために、ＳｉＯ₂ 以外に、高誘電率のＰ−Ｓ
ｉＮ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、やＳｉＯ ₂ との積層膜等が有効であ
る。遮光層３０７にＴｉ，ＴｉＮ，Ｍｏ，Ｗ等の平坦な
メタル上に設ける事により、５００〜５０００オングス
トローム程度の膜厚が好適である。

【００４５】さらに、３１４は液晶材料、３１５は共通
透明電極、３１６は対向基板、３１７，３１７′は高濃
度不純物領域、３１９は表示領域、３２０は反射防止膜
である。

【００４６】図７に示すように、トランジスタ下部に形
成されたウェル３０２，３０２’と同一極性の高濃度不
純物層３１７，３１７′は、ウェル３０２，３０２’の
周辺部及び内容に形成されており、高振幅な信号がソー
スに印加されても、ウェル電位は、低抵抗層で所望の電
位に固定されているため、安定しており、高品質な画像
表示が実現できた。さらにｎ型ウェル３０２’とｐ型ウ
ェル３０２との間には、フィールド酸化膜を介して上記
高濃度不純物層３１７，３１７′が設けられており、通
常ＭＯＳトランジスタの時に使用されるフィールド酸化
膜直下のチャネルストップ層を不要にしている。

【００４７】これらの高濃度不純物層３１７，３１７′
は、ソース、ドレイン層形成プロセスで同時にできるの
で作製プロセスにおけるマスク枚数、工数が削減され、
低コスト化が図れた。

【００４８】次に、３１３は共通透明電極３１５と対向
基板３１６との間に設けられた反射防止用膜で、界面の
液晶の屈折率を考慮して、界面反射率が軽減されるよう
に構成される。その場合、対向基板３１６と、透過電極
３１５の屈折率よりも小さい絶縁膜が好適である。

【００４９】次に、本実施形態の平面図を図８に示す。
図において、３２１は水平シフトレジスタ、３２２は垂
直シフトレジスタ、３２３はｎチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔ、３２４はｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ、３２５は保持
容量、３２６は液晶層、３２７は信号転送スイッチ、３
２８はリセットスイッチ、３２９はリセットパルス入力
端子、３３０はリセット電源端子、３３１は映像信号の
入力端子である。半導体基板３０１は図７ではｐ型にな
っているが、ｎ型でもよい。

【００５０】ウェル領域３０２’は、半導体基板３０１
と反対の導電型にする。このため、図７では、ウェル領
域３０２はｐ型になっている。ｐ型のウェル領域３０２
及びｎ型のウェル領域３０２′は、半導体基板３０１よ
りも高濃度に不純物が注入されていることが望ましく、
半導体基板３０１の不純物濃度が１０¹⁴〜１０¹⁵（ｃｍ
^-3）のとき、ウェル領域３０２の不純物濃度は１０¹⁵〜
１０¹⁷（ｃｍ^-3）が望ましい。

【００５１】ソース電極３１０は、表示用信号が送られ
てくるデータ配線に、ドレイン電極３１１は画素電極３
１２に接続する。これらの電極３１０，３１１には、通
常Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＧｅＣｕ，Ａｌ
Ｃｕ配線を用いる。これらの電極３１０，３１１の下部
と半導体との接触面に、ＴｉとＴｉＮからなるバイアメ
タル層を用いると、コンタクトが安定に実現できる。ま
たコンタクト抵抗も低減できる。画素電極３１２は、表
面が平坦で、高反射材が望ましく、通常の配線用金属で
あるＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＧｅＣｕ，Ａ
ｌＣ以外にＣｒ，Ａｕ，Ａｇなどの材料を使用すること
が可能である。また、平坦性の向上のため、下地絶縁層
３０９や画素電極３１２の表面をケミカルメカニカルポ
リッシング（ＣＭＰ）法によって処理している。

【００５２】保持容量３２５は、画素電極３１２と共通
透明電極３１５の間の信号を保持するための容量であ
る。ウェル領域３０２には、基板電位を印加する。本実
施形態では、各行のトランスミッションゲート構成を、
上から１行目は上がｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２３
で、下がｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２４、２行目は上
がｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２４で、下がｎチャンネ
ルＭＯＳＦＥＴ３２３とするように、隣り合う行で順序
を入れ換える構成にしている。以上のように、ストライ
プ型ウェルで表示領域の周辺で電源線とコンタクトして
いるだけでなく、表示領域にも、細い電源ラインを設け
コンタクトをとっている。

【００５３】この時、ウェルの抵抗の安定化がカギにな
る。したがって、ｐ型基板であれば、ｎウェルの表示領
域内部でのコンタクト面積又はコンタクト数をｐウェル
のコンタクトより増強する構成を採用した。ｐウェル
は、ｐ型基板で一定電位がとられているため、基板が低
抵抗体としての役割を演ずる。したがって、島状になる
ｎウェルのソース、ドレインへの信号の入出力による振
られの影響が大きくなりやすいが、それを上部の配線層
からのコンタクトを増強することで防止できた。これに
より、安定した高品位な表示が実現できた。

【００５４】映像信号（ビデオ信号、パルス変調された
デジタル信号など）は、映像信号入力端子３３１から入
力され、水平シフトレジスタ３２１からのパルスに応じ
て信号転送スイッチ３２７を開閉し、各データ配線に出
力する。垂直シフトレジスタ３２２からは、選択した行
のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２３のゲートへはハイパ
ルス、ｐチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲートへはローパル
スを印加する。

【００５５】以上のように、画素部のスイッチは、単結
晶のＣＭＯＳトランスミッションゲートで構成されてお
り、画素電極へ書き込む信号が、ＭＯＳＦＥＴのしきい
値に依存せず、ソースの信号フル書き込める利点を有す
る。

【００５６】又、スイッチが、単結晶トランジスタから
成り立っており、polysilicon-ＴＦＴの結晶粒界での不
安定な振まい等がなく、バラツキのない高信頼性な高速
駆動が実現できる。

【００５７】次にパネル周辺回路の構成について、図９
を用いて説明する。図９において、３３７は液晶素子の
表示領域、３３２はレベルシフター回路、３３３はビデ
オ信号サンプリングスイッチ、３３４は水平シフトレジ
スタ、３３５はビデオ信号入力端子、３３６は垂直シフ
トレジスタである。

【００５８】以上に示す構成により、Ｈ，Ｖともにシフ
トレジスタ等のロジック回路は、ビデオ信号入力端子３
３５から２５Ｖ，３０Ｖ程度の振幅が供給されるので、
１.５〜５Ｖ程度と極めて低い値で駆動でき、高速、低
消費電圧化が達成できた。ここでの水平、垂直ＳＲは、
走査方向は選択スイッチにより双方向可能なものとなっ
ており、光学系の配置等の変更に対して、パネルの変更
なしに対応でき、製品の異なるシリーズにも同一パネル
が使用でき低コスト化が図れるメリットがある。又、図
９においては、ビデオ信号サンプリングスイッチは、片
側極性の１トランジスタ構成のものを記述したが、これ
に限らず、ＣＭＯＳトランスミッションゲート構成にす
ることにより入力ビデオ線をすべてを信号線に書き込む
ことができることは、言うまでもない。

【００５９】又ＣＭＯＳトランスミッションゲート構成
にした時、ＮＭＯＳゲートとＰＭＯＳゲート面積や、ゲ
ートとソードレインとの重なり容量の違いにより、ビデ
オ信号に振られが生じる課題がある。これにはそれぞれ
の極性のサンプリングスイッチのＭＯＳＦＥＴのゲート
量の約１／２のゲート量のＭＯＳＦＥＴのソースとドレ
インとを信号線にそれぞれ接続し、逆相パルスで印加す
ることにより振られが防止でき、きわめて良好なビデオ
信号が信号線に書き込れた。これにより、さらに高品位
の表示が可能になった。

【００６０】次に、ビデオ信号と、サンプリングパルス
の同期を正確にとる方向について図１０を用いて説明す
る。このためには、サンプリングパルスのｄｅｌａｙ量
を変化させる必要がある。３４２はパルスｄｅｌａｙ用
インバータ、３４３はどのｄｅｌａｙ用インバータを選
択するかを決めるスイッチ、３４４はｄｅｌａｙ量が制
御された出力、３４５は容量（ｏｕｔＢは逆相出力、ｏ
ｕｔは同相出力）である。３４６は保護回路である。

【００６１】ＳＥＬ１（ＳＥＬ１Ｂ）からＳＥＬ３（Ｓ
ＥＬ３Ｂ）の組み合わせにより、ｄｅｌａｙ用インバー
タ３４２を何コ通過するかが選択できる。

【００６２】この同期回路がパネルに内蔵していること
により、パネル外部からのパルスのｄｅｌａｙ量が、
Ｒ．Ｇ．Ｂ３板パネルのとき、治具等の関係で対称性が
くずれても、上記選択スイッチで調整でき、Ｒ．Ｇ．Ｂ
のパルス位相高域による位置ずれがない良好な表示画像
が得られた。又、パネル内部に温度測定ダイオードを内
蔵させ、その出力によりｄｅｌａｙ量をテーブルから参
照し温度補正することも有効である事は言うまでもな
い。

【００６３】次に、液晶材との関係について説明する。
図７では、平坦な対向基板構造のものを示したが、共通
電極基板３１６は、共通透明電極３１５の界面反射を防
ぐため、凹凸を形成し、その表面に共通透明電極３１５
を設けている。また、共通電極基板３１６の反対側に
は、反射防止膜３２０を設けている。これらの凹凸形状
の形成のために、微少な粒径の砥粒により砂ずり研磨を
おこなう方式も高コントラスト化に有効である。

【００６４】液晶材料としては、ポリマー・ネットワー
ク液晶ＰＮＬＣを用いた。ただし、ポリマー・ネットワ
ーク液晶として、ＰＤＬＣなどを用いてもいい。ポリマ
ー・ネットワーク液晶ＰＮＬＣは、重合相分離法によっ
て作製される。液晶と重合性モノマーやオリゴマーで溶
液をつくり、通常の方法でセル中に注入した後、ＵＶ重
合によって液晶と高分子を相分離させ、液晶中に網目状
に高分子を形成する。ＰＮＬＣは多くの液晶（７０〜９
０ｗｔ％）を含有している。

【００６５】ＰＮＬＣにおいては、屈折率の異方性（Δ
ｎ）の高いネマチック液晶を用いると光散乱が強くな
い、誘電異方性（Δε）の大きいネマチック液晶を用い
ると低電圧で駆動が可能となる。ポリマー・ネットワー
クのおおきさ、すなわち網目の中心間距離が１〜１.５
（μｍ）の場合、光散乱は高コントラストを得るのに十
分強くなる。

【００６６】次に、シール構造と、パネル構造との関係
について、図１１を用いて説明する。図１１において、
３５１はシール部、３５２は電極パッド、３５３はクロ
ックバッファー回路である。不図示のアンプ部は、パネ
ル電気検査時の出力アンプとして使用するものである。
また、対向基板の電位をとる不図示のＡｇペースト部が
あり、また３５６は液晶素子による表示部、３５７は水
平・垂直シフトレジスタ（ＳＲ）等の周辺回路部であ
る。シール部３５１は表示部３５６の四方周辺に半導体
基板３０１上に画素電極３１２を設けたものと共通電極
３１５を備えたガラス基板との張り合わせのための圧着
材や接着剤の接触領域を示し、シール部３５１で張り合
わせた後に、表示部３５６とシフトレジスタ部３５７に
液晶を封入する。

【００６７】図１１に示すように、本実施形態では、シ
ールの内部にも、外部にも、totalchip sizeが小さくな
るように、回路が設けられている。本実施形態では、パ
ッドの引き出しをパネルの片辺側の１つに集中させてい
るが、長辺側の両辺でも又、一辺でなく多辺からのとり
出しも可能で、高速クロックをとり扱うときに有効であ
る。

【００６８】さらに、本発明のパネルは、Ｓｉ基板等の
半導体基板を用いているため、プロジェクタのように強
力な光が照射され、基板の側壁にも光があたると、基板
電位が変動し、パネルの誤動作を引き起こす可能性があ
る。したがって、パネルの側壁及び、パネル上面の表示
領域の周辺回路部は、遮光できる基板ホルダーとなって
おり、又、Ｓｉ基板の裏面は、熱伝導率の高い接着剤を
介して熱伝導率の高いＣｕ等のメタルが接続されたホル
ダー構造となっている。

【００６９】そして、実施例１、２、及び３で説明した
ように構成された半導体基板を用いており、実施例４の
ような構造をしている。

【００７０】次に本実施形態のポイントである反射電極
構造及びその作製方法について述べる。本実施形態の完
全平坦化反射電極構造は、メタルをパターニングしてか
ら、研磨する通常の方法とは異なり、電極パターンのと
ころにあらかじめ、溝のエッチングをしておき、そこに
メタルを成膜し、電極パターンが成形されない領域上の
メタルを研磨でとり除くとともに、電極パターン上のメ
タルも平坦化する新規な方法である。しかも、配線の幅
が配線以外の領域よりも極めて広く、従来のエッチング
装置の常識では、下記問題が発生し、本実施形態の構造
体は作製できない。

【００７１】エッチングすると、エッチング中にポリマ
ーが堆積し、パターニングができなくなる。そこで、酸
化膜系エッチング（ＣＦ₄ ／ＣＨＦ₃ 系）において、条
件を変えてみた。（図１２）ｔｏｔａｌ圧力（従来）
１．７ｔｏｒｒ時（ａ）、（今回）１．０ｔｏｒｒ時
（ｂ）を示す。

【００７２】図１２（ａ）の条件で、デポジション性の
ガスＣＨＦ₃ をへらすと、たしかにポリマーの堆積は、
減少するが、レジストに近いパターンと遠いパターンで
の寸法の違い（ローディング効果）がきわめて大きくな
り、使用できない事がわかる。

【００７３】図１２（ｂ）では、ローディング効果おさ
えるため、徐々に圧力を下げていき、１ｔｏｒｒ以下に
なるとローディング効果がかなり抑制され、かつＣＨＦ
₃ をゼロにし、ＣＦ₄ のみによるエッチングが有効であ
ることを見出した。

【００７４】さらに、画素電極領域は、ほとんどレジス
トが存在せず、周辺部にはレジストでしめられている。
構造体を形成するのは難しく、構造として、画素電極と
同等の空き電極とその形状を表示領域の周辺部まで設け
る事が有効であることがわかった。

【００７５】本構造にすることにより、従来あった表示
部と周辺部もしくはシール部との段差もなくなり、ギャ
ップ精度が高くなり、面内均一圧が高くなるだけでな
く、注入時のムラもへり、高品位の画質が歩留りよくで
きる効果が得られた。

【００７６】次に本発明の反射型液晶パネルを組み込む
光学システムについて図１３を用いて説明する。図１３
において、３７１はハロゲンランプ等の光源、３７２は
光源像をしぼり込む集光レンズ、３７３，３７５は平面
状の凸型フレネルレンズ、３７４はＲ，Ｇ，Ｂに分解す
る色分解光学素子で、ダイクロイックミラー、回折格子
等が有効である。

【００７７】また、３７６はＲ，Ｇ，Ｂ光に分離された
それぞれの光をＲ，Ｇ，Ｂ３パネルに導くそれぞれのミ
ラー、３７７は集光ビームを反射型液晶パネルに平行光
で照明するための視野レンズ、３７８は上述の反射型液
晶素子、３７９の位置にしぼりがある。また、３８０は
複数のレンズを組み合わせて拡大する投射レンズ、３８
１はスクリーンで、通常、投射光を平行光へ変換するフ
レネルレンズと上下、左右に広視野角として表示するレ
ンチキュラレンズの２板より構成されると明瞭な高コン
トラストで明るい画像を得ることができる。図１３の構
成では、１色のパネルのみ記載されているが、色分解光
学素子３７４からしぼり部３７９の間は３色それぞれに
分離されており、３板パネルが配置されている。又、反
射型液晶装置パネル表面にマイクロレンズアレーを設
け、異なる入射光を異なる画素領域に照射させる配置を
とることにより、３板のみならず、単板構成でも可能で
あることは言うまでもない。液晶素子の液晶層に電圧が
印加され、各画素で正反射した光は、３７９に示すしぼ
り部を透過しスクリーン上に投射される。

【００７８】一方、電圧が印加されずに、液晶層が散乱
体となっている時、反射型液晶素子へ入射した光は、等
方的に散乱し、３７９に示す絞り部の開口を見込む角度
の中の散乱光以外は、投射レンズにはいらない。これに
より黒を表示する。以上の光学系からわかるように、偏
光板が不要で、しかも画素電極の全面が信号光が高反射
率で投射レンズにはいるため、従来よりも２−３倍明る
い表示が実現できた。上述の実施形態でも述べたよう
に、対向基板表面、界面には、反射防止対策が施されて
おり、ノイズ光成分も極めて少なく、高コントラスト表
示が実現できた。又、パネルサイズが小さくできるた
め、すべての光学素子（レンズ、ミラーｅｔｃ．）が小
型化され、低コスト、軽量化が達成された。

【００７９】又、光源の色ムラ、輝度ムラ、変動は、光
源と光学系との間にインテグレタ（はえの目レンズ型ロ
ッド型）を挿入することにより、スクリーン上での色ム
ラ、輝度ムラは、解決できた。

【００８０】上記液晶パネル以外の周辺電気回路につい
て、図１４を用いて説明する。図において、３８５は電
源で、主にランプ用電源とパネルや信号処理回路駆動用
システム電源に分離される。３８６はプラグ、３８７は
ランプ温度検出器で、ランプの温度の異常があれば、制
御ボード３８８によりランプを停止させる等の制御を行
う。これは、ランプに限らず、３８９のフィルタ安全ス
イッチでも同様に制御される。たとえば、高温ランプハ
ウスボックスを開けようとした場合、ボックスがあかな
くなるような安全上の対策が施されている。３９０はス
ピーカー、３９１は音声ボードで、要求に応じて３Ｄサ
ウンド、サラウンドサウンド等のプロセッサも内蔵でき
る。３９２は拡張ボード１で、ビデオ信号用Ｓ端子、ビ
デオ信号用コンポジット映像、音声等の外部装置３９６
からの入力端子及びどの信号を選択するかの選択スイッ
チ３９５、チューナ３９４からなり、デコーダ３９３を
介して拡張ボード２へ信号が送られる。一方、拡張ボー
ド２は、おもに、別系列からのビデオやコンピュータの
Ｄｓｕｂ１５ピン端子を有し、デコーダ３９３からのビ
デオ信号と切り換えるスイッチ４５０を介して、Ａ／Ｄ
コンバータ４５１でディジタル信号に変換される。

【００８１】また、４５３は主にビデオＲＡＭ等のメモ
リとＣＰＵとからなるメインボードである。Ａ／Ｄコン
バータ４５１でＡ／Ｄ変換したＮＴＳＣ信号は、一端メ
モリに蓄積され、高画素数へうまく割りあてるために、
液晶素子数にマッチしていない空き素子の不足の信号を
補間して作成したり、液晶表示素子に適したγ変換エッ
ジ階調、ブライト調整バイアス調整等の信号処理を行
う。ＮＴＳＣ信号でなく、コンピュータ信号も、たとえ
ばＶＧＡの信号がくれば、高解像度のＸＧＡパネルの場
合、その解像度変換処理も行う。一画像データだけでな
く、複数の画像データのＮＴＳＣ信号にコンピュータ信
号を合成させる等の処理もこのメインボード４５３で行
う。メインボード４５３の出力はシリアル・パラレル変
換され、ノイズの影響を受けにくい形態でヘッドボード
４５４に充られる。このヘッドボード４５４で、再度パ
ラレル／シリアル変換後、Ｄ／Ａ変換し、パネルのビデ
オ線数に応じて分割され、ドライブアンプを介して、
Ｂ，Ｇ，Ｒ色の液晶パネル４５５，４５６，４５７へ信
号を書き込む。４５２はリモコン操作パネルで、コンピ
ュータ画面も、ＴＶと同様の感覚で、簡単操作可能とな
っている。また、液晶パネル４５５，４５６，４５７の
夫々は、各色の色フィルタを備えた同一の液晶装置構成
であり、その水平・垂直走査回路は、既に説明したもの
を適用する。各液晶装置は以上の説明のように、本発明
の表示結果は、きわめてきれいな画像表示が可能であ
る。（第６の実施例）図１５に本発明の液晶表示装置を用い
た前面及び背面投写型液晶表示装置光学系の構成図を示
す。本図はその上面図を表す図１５（ａ）、正面図を表
す図１５（ｂ）、側面図を表す図１５（ｃ）から成って
いる。同図において、１３０１はスクリーンに投射する
投影レンズ、１３０２はマイクロレンズ付液晶パネル、
１３０３は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１３４
０はＲ（赤色光）反射ダイクロイックミラー、１３４１
はＢ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイックミラー、
１３４２はＢ（青色光）反射ダイクロイックミラー、１
３４３は全色光を反射する高反射ミラー、１３５０はフ
レネルレンズ、１３５１は凸レンズ、１３０６はロッド
型インテグレーター、１３０７は楕円リフレクター、１
３０８はメタルハライド、ＵＨＰ等のアークランプであ
る。ここで、Ｒ（赤色光）反射ダイクロイックミラー１
３４０、Ｂ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイックミ
ラー１３４１、Ｂ（青色光）反射ダイクロイックミラー
１３４２はそれぞれ図１６に示したような分光反射特性
を有している。そしてこれらのダイクロイックミラーは
高反射ミラー１３４３とともに、図１７の斜視図に示し
たように３次元的に配置されており、後述するように白
色照明光をＲＧＢに色分解するとともに、液晶パネル１
３０２に対して各原色光が、３次元的に異なる方向から
該液晶パネル１３０２を照明するようにしている。

【００８２】ここで、光束の進行過程に従って説明する
と、まず光源のランプ１３０８からの出射光束は白色光
であり、楕円リフレクター１３０７によりその前方のイ
ンテグレータ１３０６の入り口に集光され、このインテ
グレーター１３０６内を反射を繰り返しながら進行する
につれて光束の空間的強度分布が均一化される。そして
インテグレーター１３０６を出射した光束は凸レンズ１
３５１とフレネルレンズ１３５０とにより、ｘ軸−方向
（図１５（ｂ）の正面図基準）に平行光束化され、まず
Ｂ反射ダイクロ１９イックミラー１３４２に至る。この
Ｂ反射ダイクロイックミラー１３４２ではＢ光（青色
光）のみが反射され、ｚ軸−方向つまり下側（図１５
（ｂ）の正面図基準）にｚ軸に対して所定の角度でＲ反
射ダイクロイックミラー１３４０に向かう。一方Ｂ光以
外の色光（Ｒ／Ｇ光）はこのＢ反射ダイクロイックミラ
ー１３４２を通過し、高反射ミラー１３４３により直角
にｚ軸−方向（下側）に反射され、やはりＲ反射ダイク
ロイックミラー１３４０に向かう。ここで、Ｂ反射ダイ
クロイックミラー１３４２と高反射ミラー１３４３は共
に図１５（ａ）の正面図を基にして言えば、インテグレ
ーター１３０６からの光束（ｘ軸−方向）をｚ軸−方向
（下側）に反射するように配置しており、高反射ミラー
１３４３はｙ軸方向を回転軸にｘ−ｙ平面に対して丁度
４５°の傾きとなっている。それに対してＢ反射ダイク
ロイックミラー１３４２はやはりｙ軸方向を回転軸にｘ
−ｙ平面に対して、この４５°よりも浅い角度に設定さ
れている。従って、高反射ミラー１３４３で反射された
Ｒ／Ｇ光はｚ軸−方向に直角に反射されるのに対して、
Ｂ反射ダイクロイックミラー１３４２で反射されたＢ光
はｚ軸に対して所定の角度（ｘ−ｚ面内チルト）で下方
向に向かう。ここで、Ｂ光とＲ／Ｇ光の液晶パネル１３
０２上の照明範囲を一致させるため、各色光の主光線は
液晶パネル１３０２上で交差するように、高反射ミラー
１３４３とＢ反射ダイクロイックミラー１３４２のシフ
ト量およびチルト量が選択されている。

【００８３】次に、前述のように下方向（ｚ軸−方向）
に向かったＲ／Ｇ／Ｂ光はＲ反射ダイクロイックミラー
１３４０とＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１３４１に
向かうが、これらはＢ反射ダイクロイックミラー１３４
２と高反射ミラー１３４３の下側に位置し、まず、Ｂ／
Ｇ反射ダイクロイックミラー１３４１はｘ軸を回転軸に
ｘ−ｚ面に対して４５°傾いて配置されており、Ｒ反射
ダイクロイックミラー１３４０はやはりｘ軸方向を回転
軸にｘ−ｚ平面に対してこの４５°よりも浅い角度に設
定されている。従ってこれらに入射するＲ／Ｇ／Ｂ光の
うち、まずＢ／Ｇ光はＲ反射ダイクロイックミラー１３
４０を通過して、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１３
４１により直角にｙ軸＋方向に反射され、ＰＢＳ１３０
３を通じて偏光化された後、ｘ−ｚ面に水平に配置され
た液晶パネル１３０２を照明する。このうちＢ光は前述
したように（図１５（ａ）、図１５（ｂ）参照）、ｘ軸
に対して所定の角度（ｘ−ｚ面内チルト）で進行してい
るため、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１３４１によ
る反射後は、ｙ軸に対して所定の角度（ｘ−ｙ面内チル
ト）を維持し、その角度を入射角（ｘ−ｙ面方向）とし
て該液晶パネル１３０２を照明する。

【００８４】Ｇ光についてはＢ／Ｇ反射ダイクロイック
ミラー１３４１により直角に反射し、ｙ軸＋方向に進
み、ＰＢＳ１３０３を通じて偏光化された後、入射角０
°つまり垂直に該液晶パネル１３０２を照明する。また
Ｒ光については、前述のようにＢ／Ｇ反射ダイクロイッ
クミラー１３４１の手前に配置されたＲ反射ダイクロイ
ックミラー１３４０によりＲ反射ダイクロイックミラー
１３４０にてｙ軸＋方向に反射されるが、図１５（ｃ）
（側面図）に示したようにｙ軸に対して所定の角度（ｙ
−ｚ面内チルト）でｙ軸＋方向に進み、ＰＢＳ１３０３
を通じて偏光化された後、該液晶パネル１３０２をこの
ｙ軸に対する角度を入射角（ｙ−ｚ面方向）として照明
する。また、前述と同様にＲＧＢ各色光の液晶パネル１
３０２上の照明範囲を一致させるため、各色光の主光線
は液晶パネル１３０２上で交差するように、Ｂ／Ｇ反射
ダイクロイックミラー１３４１とＲ反射ダイクロイック
ミラー１３４０のシフト量およびチルト量が選択されて
いる。さらに、図１６（ａ）に示したようにＢ反射ダイ
クロイックミラー１３４１のカット波長は４８０ｎｍ、
図１６（ｂ）に示したようにＢ／Ｇ反射ダイクロイック
ミラー１３４１のカット波長は５７０ｎｍ、図１６
（ｃ）に示したようにＲ反射ダイクロイックミラー１３
４０のカット波長は６００ｎｍであるから、不要な橙色
光はＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１３４１を透過し
て捨てられる。これにより最適な色バランスを得ること
ができる。

【００８５】そして後述するように液晶パネル１３０２
にて各ＲＧＢ光は反射＆偏光変調され、ＰＢＳ１３０３
に戻り、ＰＢＳ１３０３のＰＢＳ面１３０３ａにてｘ軸
＋方向に反射する光束が画像光となり、投影レンズ１３
０１を通じて、スクリーン（不図示）に拡大投影され
る。ところで、該液晶パネル１３０２を照明する各ＲＧ
Ｂ光は入射角が異なるため、そこから反射されてくる各
ＲＧＢ光もその出射角を異にしているが、投影レンズ１
３０１としてはこれらを全て取り込むに十分な大きさの
レンズ径及び開口のものを用いている。ただし、投影レ
ンズ１３０１に入射する光束の傾きは、各色光がマイク
ロレンズを２回通過することにより平行化され、液晶パ
ネル１３０２への入射光の傾きを維持している。ところ
が図２７に示したように従来例の透過型では、液晶パネ
ルを出射した光束はマイクロレンズの集光作用分も加わ
ってより大きく広がってしまうので、この光束を取り込
むための投影レンズはさらに大きな開口数が求められ、
高価なレンズとなっていた。しかし、本例では液晶パネ
ル２からの光束の広がりはこのように比較的小さくなる
ので、より小さな開口数の投影レンズでもスクリーン上
で十分に明るい投影画像を得ることができ、より安価な
投影レンズを用いることが可能になる。

【００８６】次に、ここで用いる本発明液晶パネル１３
０２について説明する。図１８に該液晶パネル１３０２
の拡大断面模式図（図１７のｙ−ｚ面に対応）を示す。
図において、１３２１はマイクロレンズ基板、１３２２
はマイクロレンズ、１３２３はシートガラス、１３２４
は透明対向電極、１３２５は液晶層、１３２６は画素電
極、１３２７はアクティブマトリックス駆動回路部、１
３２８はシリコン半導体基板である。これは実施例１、
２、３及び３に記述した構造を持つ半導体基板である。
また、１２５２は周辺シール部である。マイクロレンズ
１３２２は、いわゆるイオン交換法によりガラス基板
（アルカリ系ガラス）１３２１の表面上に形成されてお
り、画素電極１３２６のピッチの倍のピッチで２次元的
アレイ構造を成している。

【００８７】液晶層１３２５は反射型に適応したいわゆ
るＤＡＰ，ＨＡＮ等のＥＣＢモードのネマチック液晶を
採用しており、不図示の配向層により所定の配向が維持
されている。第６の実施形態と比べると電圧値が低く、
画素電極１３２６の電位の精度はさらに重要になってく
るため、本発明の回路、構成は有効であり、単板で画素
数も多く、従ってビデオ線の本数も多いため、第１乃至
第５の実施形態のカップリング容量の削減は非常に有効
となる。画素電極１３２６はＡｌから成り、反射鏡を兼
ねており、表面性を良くして反射率を向上させるため、
パターニング後の最終工程でいわゆるＣＭＰ処理を施し
ている（詳しくは後述する）。

【００８８】アクティブマトリックス駆動回路部１３２
７はいわゆるシリコン半導体基板１３２８上に設けられ
た半導体回路であり、上記画素電極１３２６をアクティ
ブマトリックス駆動するものであり、該回路マトリック
スの周辺部には、不図示のゲート線ドライバー（垂直レ
ジスター等）や信号線ドライバー（水平レジスター等）
が設けられている（詳しくは後述する）。これらの周辺
ドライバーおよびアクティブマトリックス駆動回路はＲ
ＧＢの各原色映像信号を所定の各ＲＧＢ画素に書き込む
ように構成されており、該各画素電極１３２６はカラー
フィルターは有さないものの、前記アクティブマトリッ
クス駆動回路にて書き込まれる原色映像信号により各Ｒ
ＧＢ画素として区別され、後述する所定のＲＧＢ画素配
列を形成している。

【００８９】ここで、液晶パネル１３０２に対して照明
するＧ光について見てみると、前述したようにＧ光はＰ
ＢＳ１３０３により偏光化されたのち該液晶パネル１３
０２に対して垂直に入射する。この光線のうち１つのマ
イクロレンズ１３２２ａに入射する光線例を図中の矢印
Ｇ（ｉｎ／ｏｕｔ）に示す。ここに図示されたように該
Ｇ光線はマイクロレンズ１３２２により集光され、Ｇ画
素電極１３２６ｇ上を照明する。そしてＡｌより成る該
画素電極１３２６ｇにより反射され、再び同じマイクロ
レンズ１３２２ａを通じてパネル外に出射していく。こ
のように液晶層１３２５を往復通過する際、該Ｇ光線
（偏光）は画素電極１３２６ｇに印加される信号電圧に
より対向電極１３２４との間に形成される電界による液
晶の動作により変調を受けて、該液晶パネルを出射し、
ＰＢＳ１３０３に戻る。

【００９０】ここで、その変調度合いによりＰＢＳ面１
３０３ａにて反射され、投影レンズ１３０１に向かう光
量が変化し、各画素のいわゆる濃淡階調表示がなされる
ことになる。一方、上述したように図１８中断面（ｙ−
ｚ面）内の斜め方向から入射してくるＲ光については、
やはりＰＢＳ１３０３により偏光されたのち、例えばマ
イクロレンズ１３２２ｂに入射するＲ光線に注目する
と、図中の矢印Ｒ（ｉｎ）で示したように、該マイクロ
レンズ１３２２ｂにより集光され、その真下よりも左側
にシフトした位置にあるＲ画素電極１３２６ｒ上を照明
する。そして該画素電極１３２６ｒにより反射され、図
示したように今度は隣（−ｚ方向）のマイクロレンズ１
３２２ａを通じて、パネル外に出射していく（Ｒ（ｏｕ
ｔ））。

【００９１】この際、該Ｒ光線（偏光）はやはり画素電
極１３２６ｒに印加される信号電圧により対向電極１３
２４との間に形成される画像信号に応じた電界による液
晶の動作により変調を受けて、該液晶パネルを出射し、
ＰＢＳ１３０３に戻る。そして、その後のプロセスは前
述のＧ光の場合と全く同じように、画像光を投影レンズ
１３０１から投影される。ところで、図１８の描写では
画素電極１３２６ｇ上と画素電極１３２６ｒ上の各Ｇ光
とＲ光の色光が１部重なり干渉しているようになってい
るが、これは模式的に液晶層の厚さを拡大誇張して描い
ているためであり、実際には該液晶層の厚さは１〜５μ
であり、シートガラス１３２３の５０〜１００μに比べ
て非常に薄く、画素サイズに関係なくこのような干渉は
起こらない。

【００９２】次に、図１９に本例での色分解・色合成の
原理説明図を示す。ここで、図１９（ａ）は液晶パネル
１３０２の上面模式図、図１９（ｂ）、図１９（ｃ）は
それぞれ該液晶パネル上面模式図に対するＡ−Ａ′（ｘ
方向）断面模式図、Ｂ−Ｂ′（ｚ方向）断面模式図であ
る。ここで、マイクロレンズ１３２２は、図１９（ａ）
の一点鎖線に示すように、Ｇ光を中心として両隣接する
２色画素の半分ずつに対して１個が対応している。この
うち図１９（ｃ）はｙ−ｚ断面を表す上記図１８に対応
するものであり、各マイクロレンズ１３２２に入射する
Ｇ光とＲ光の入出射の様子を表している。これから判る
ように各Ｇ画素電極は各マイクロレンズの中心の真下に
配置され、各Ｒ画素電極は各マイクロレンズ間境界の真
下に配置されている。従ってＲ光の入射角はそのｔａｎ
θが画素ピッチ（Ｂ＆Ｒ画素）とマイクロレンズ・画素
電極間距離の比に等しくなるように設定するのが好まし
い。一方、図１９（ｂ）は該液晶パネル１３０２のｘ−
ｙ断面に対応するものである。このｘ−ｙ断面について
は、Ｂ画素電極とＧ画素電極とが図１９（ｃ）と同様に
交互に配置されており、やはり各Ｇ画素電極は各マイク
ロレンズ中心の真下に配置され、各Ｂ画素電極は各マイ
クロレンズ間境界の真下に配置されている。

【００９３】ところで該液晶パネルを照明するＢ光につ
いては、前述したようにＰＢＳ１３０３による偏光化
後、図１５中断面（ｘ−ｙ面）の斜め方向から入射して
くるため、Ｒ光の場合と全く同様に、各マイクロレンズ
１３２２から入射したＢ光線は、図示したようにＢ画素
電極１３２６ｂにより反射され、入射したマイクロレン
ズ１３２２に対して、ｘ方向に隣り合うマイクロレンズ
１３２２から出射する。Ｂ画素電極１３２６ｂ上の液晶
による変調や液晶パネルからのＢ出射光の投影について
は、前述のＧ光およびＲ光と同様である。

【００９４】また、各Ｂ画素電極１３２６ｂは各マイク
ロレンズ間境界の真下に配置されており、Ｂ光の液晶パ
ネルに対する入射角についても、Ｒ光と同様にそのｔａ
ｎθが画素ピッチ（Ｇ＆Ｂ画素）とマイクロレンズ・画
素電極間距離の比に等しくなるように設定するのが好ま
しい。ところで、本例液晶パネルでは以上述べたように
各ＲＧＢ画素の並びがｚ方向に対してはＲＧＲＧＲＧ…
の並びに、ｘ方向に対してはＢＧＢＧＢＧ…の並びとな
っているが、図１９（ａ）はその平面的な並びを示して
いる。このように各画素サイズは縦横共にマイクロレン
ズの約半分になっており、画素ピッチはｘ−ｚ両方向と
もにマイクロレンズのそれの半分になっている。また、
Ｇ画素は平面的にもマイクロレンズ中心の真下に位置
し、Ｒ画素はｚ方向のＧ画素間かつマイクロレンズ境界
に位置し、Ｂ画素はｘ方向のＧ画素間かつマイクロレン
ズ境界に位置している。また、１つのマイクロレンズ単
位の形状は矩形（画素の２倍サイズ）となっている。

【００９５】図２０に本液晶パネルの部分拡大上面図を
示す。ここで図中の破線格子１３２９は１つの絵素を構
成するＲＧＢ画素のまとまりを示している。つまり、図
１８のアクティブマトリックス駆動回路部１３２７によ
り各ＲＧＢ画素が駆動される際、破線格子１３２９で示
されるＲＧＢ画素ユニットは同一画素位置に対応したＲ
ＧＢ映像信号にて駆動される。ここでＲ画素電極１３２
６ｒ、Ｇ画素電極１３２６ｇ、Ｂ画素電極１３２６ｂか
ら成る１つの絵素に注目してみると、まずＲ画素電極１
３２６ｒは矢印ｒ１で示されるようにマイクロレンズ１
３２２ｂから前述したように斜めに入射するＲ光で照明
され、そのＲ反射光は矢印ｒ−２で示すようにマイクロ
レンズ１３２２ａを通じて出射する。Ｂ画素電極１３２
６ｂは矢印ｂ１で示されるようにマイクロレンズ１３２
２ｃから前述したように斜めに入射するＢ光で照明さ
れ、そのＢ反射光は矢印ｂ２で示すようにやはりマイク
ロレンズ１３２２ａを通じて出射する。またＧ画素電極
１３２６ｇは正面後面矢印ｇ１２で示されるように、マ
イクロレンズ１３２２ａから前述したように垂直（紙面
奥へ向かう方向）に入射するＧ光で照明され、そのＧ反
射光は同じマイクロレンズ１３２２ａを通じて垂直に
（紙面手前に出てくる方向）出射する。

【００９６】このように、本液晶パネルにおいては、１
つの絵素を構成するＲＧＢ画素ユニットについて、各原
色照明光の入射照明位置は異なるものの、それらの出射
については、同じマイクロレンズ（この場合は１３２２
ａ）から行われる。そしてこのことはその他の全ての絵
素（ＲＧＢ画素ユニット）についても成り立っている。

【００９７】従って、図２１に示すように本液晶パネル
からの全出射光をＰＢＳ１３０３および投影レンズ１３
０１を通じて、スクリーン１３０９に投写するに際し
て、液晶パネル１３０２内のマイクロレンズ１３２２の
位置がスクリーン１３０９上に結像投影されるように光
学調整すると、その投影画像は図２３に示すようなマイ
クロレンズの格子内に各絵素を構成する該ＲＧＢ画素ユ
ニットからの出射光が混色した状態つまり同画素混色し
た状態の絵素を構成単位としたものとなる。そして、前
述した従来例のようないわゆるＲＧＢモザイクが無い、
質感の高い良好なカラー画像表示が可能となる。

【００９８】つぎに、図１８に示すように、アクティブ
マトリックス駆動回路部１３２７は各画素電極１３２６
の下に存在するため、図１８の回路断面図上では絵素を
構成する各ＲＧＢ画素は単純に横並びに描かれている
が、各画素ＦＥＴのドレインは、図２０に示したような
２次元的配列の各ＲＧＢ画素電極１３２６に接続してい
る。

【００９９】ところで、本投写型液晶表示装置の駆動回
路系についてその全体ブロック図を図２２に示す。ここ
で、１３１０はパネルドライバーであり、ＲＧＢ映像信
号を極性反転し、かつ所定の電圧増幅をした液晶駆動信
号を形成するとともに、対向電極１３２４の駆動信号、
各種タイミング信号等を形成している。１３１２はイン
ターフェースであり、各種映像及び制御伝送信号を標準
映像信号等にデコードしている。また、１３１１はデコ
ーダーであり、インターフェース１３１２からの標準映
像信号をＲＧＢ原色映像信号及び同期信号に、即ち液晶
パネル１３０２に対応した画像信号にデコード・変換し
ている。１３１４はバラストであり、楕円リフレクター
１３０７内のアークランプ１３０８を駆動点灯する。１
３１５は電源回路であり、各回路ブロックに対して電源
を供給している。１３１３は不図示の操作部を内在した
コントローラーであり、上記各回路ブロックを総合的に
コントロールするものである。このように本投写型液晶
表示装置は、その駆動回路系は単板式プロジェクターと
しては、ごく一般的なものであり、特に駆動回路系に負
担を掛けることなく、前述したようなＲＧＢモザイクの
無い良好な質感のカラー画像を表示することができるも
のである。

【０１００】ところで図２４に本発明における液晶パネ
ルの別形態の部分拡大上面図を示す。ここではマイクロ
レンズ１３２２の中心真下位置にＢ画素電極１３２６ｂ
を配列し、それに対し左右方向にＧ画素１３２６ｇが交
互に並ぶように、上下方向にＲ画素１３２６ｒが交互に
並ぶように配列している。このように配列しても、絵素
を構成するＲＧＢ画素ユニットからの反射光が１つの共
通マイクロレンズから出射するように、Ｂ光を垂直入
射、Ｒ／Ｇ光を斜め入射（同角度異方向）とすることに
より、前例と全く同様な効果を得ることができる。ま
た、さらにマイクロレンズ１３２２の中心真下位置にＲ
画素を配列しその他の色画素を左右または上下方向にＲ
画素に対してＧ，Ｂ画素を交互に並ぶようにしても良
い。（第７の実施例）図２５に本発明に係わる液晶パネルの
他の実施例を示す。同図は本液晶パネル１３２０の部分
拡大断面図である。この液晶パネルは実施例１、２、及
び３の構造を持つ半導体基板をもつ。前例との相違点を
述べると、まず対向ガラス基板としてシートガラス１３
２３を用いており、マイクロレンズ１２２０について
は、シートガラス１３２３上に熱可塑性樹脂を用いたい
わゆるリフロー法により形成している。さらに、非画素
部にスペーサー柱１２５１を感光性樹脂のフォトリソグ
ラフィーにて形成している。該液晶パネル１３２０の部
分上面図を図２６（ａ）に示す。この図から判るように
スペーサー柱１２５１は所定の画素のピッチでマイクロ
レンズ１２２０の角隅部の非画素領域に形成されてい
る。このスペーサー柱１２５１を通るＡ−Ａ′断面図を
図２６（ｂ）に示す。このスペーサー柱１２５１の形成
密度については１０〜１００画素ピッチでマトリックス
状に設けるのが好ましく、シートガラス１３２３の平面
性と液晶の注入性というスペーサー柱数に対して相反す
るパラメーターを共に満足するように設定する必要があ
る。また本例では金属膜パターンによる遮光層１２２１
を設けており、各マイクロレンズ境界部分からの漏れ光
の進入を防止している。これにより、このような漏れ光
による投影画像の彩度低下（各原色画像光の混色によ
る）やコントラスト低下が防止される。従って本液晶パ
ネル１３２０を用いて、本例の如き液晶パネルを備えた
投写型表示装置を構成することにより、さらにメリハリ
のある良好な画質が得られるようになる。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子の画素間の分離領域のふもとの機械的強度
を向上させ、かつ、耐熱性を向上させ、また、反射率が
向上するので、これを用いて液晶表示装置を作ると、光
量が上がり表示画像が明るくなり、またコントラストも
向上する。また、実装工程の配向膜ラビング工程におい
て、配向不良の原因となりその結果コントラストの低下
による表示画像の画質の悪化を防止でき、信頼性の向上
を図ることができる。更に、液晶の面内均一性が高くな
り、階調性もあがる。よって、高輝度、コントラスト、
高精細で均一な液晶表示装置を歩留まり良く安価に、高
い信頼性で生産することができる。

【０１０２】さらに、本発明に係わる投写型液晶表示装
置においては、マイクロレンズ付反射型液晶パネルとそ
れぞれ異なる方向から各原色光を照明する光学系等を用
いて、１つの絵素を構成する１組のＲＧＢ画素からの液
晶による変調後の反射光が同一のマイクロレンズを通じ
て出射するようにしたことにより、ＲＧＢモザイクの無
い質感の高い良好なカラー画像投写表示が可能となる。

【０１０３】また、各画素からの光束はマイクロレンズ
を２回通過してほぼ並行化されるので、開口数の小さい
安価な投影レンズを用いてもスクリーン上で明るい投影
画像を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶装置に用いる
アクティブマトリックスの基板の製造工程の１例を説明
する図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る液晶装置に用いる
アクティブマトリックスの基板の製造工程の１例を説明
する図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係るＮ₂流量とエッチ
ングレートの関係を説明する図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る、液晶装置に用い
るアクティブマトリックス基板の製造工程の１例を説明
する図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係る液晶装置に用いる
液晶表示パネルの１例を説明する図である。

【図６】本発明による表示装置用基板の作用を説明する
ための図である。

【図７】本発明によるＣＭＰにより製造される液晶素子
の断面図である。

【図８】本発明による液晶装置の概略的回路図である。

【図９】本発明による液晶装置のブロック図である。

【図１０】本発明による液晶装置の入力部のディレイ回
路を含む回路図である。

【図１１】本発明による液晶装置の液晶パネルの概念図
である。

【図１２】本発明による液晶装置の製造上のエッチング
処理の良否を判断するグラフである。

【図１３】本発明による液晶装置を用いた液晶プロジェ
クターの概念図である。

【図１４】本発明による液晶プロジェクターの内部を示
す回路ブロック図である。

【図１５】本発明による投写型液晶表示装置の光学系の
実施形態を示す全体構成図である。

【図１６】本発明による投写型液晶表示装置の光学系に
用いたダイクロイックミラーの分光反射特性図である。

【図１７】本発明による投写型液晶表示装置の光学系の
色分解照明部の斜視図である。

【図１８】本発明による液晶パネルの一実施形態の断面
図である。

【図１９】本発明による液晶パネルの色分解・色合成の
原理説明図である。

【図２０】本発明による一実施形態の液晶パネルの部分
拡大上面図である。

【図２１】本発明による投写型液晶表示装置の投影光学
系を示す部分構成図である。

【図２２】本発明による投写型液晶表示装置の駆動回路
系を示すブロック図である。

【図２３】本発明による投写型液晶表示装置のスクリー
ン上投影像の部分拡大図である。

【図２４】本発明による一実施形態の液晶パネルの部分
断面図である。

【図２５】本発明による一実施形態の液晶パネルの部分
拡大上面図である。

【図２６】本発明による一実施形態の液晶パネルの部分
拡大上面図と断面図である。

【図２７】液晶装置の液晶パネルの光束進行方向を示す
概念図である。

【図２８】液晶装置の液晶パネルのカラー画素構成図で
ある。

【図２９】アクティブマトリックス基板の製造工程及び
液晶素子の断面図である。

【図３０】アクティブマトリックス基板の製造工程及び
液晶素子の断面図である。

【符号の説明】

１０５ＴｉＮ１０６Ｗ２０１ｎ型シリコン基板２０２ＬＯＳＯＳ２０３ＰＷＬ２０４ゲート酸化膜２０５ゲート電極２０６ＮＬＤ２０７、２０７’ ソース、ドレイン領域２０８ＰＳＧ２０９ＡＬ電極２１０プラズマＳｉＮ２１１ＰＳＧ２１２スルーホール２１３画素電極２１４液晶２１５、２１５’ 配向膜２２１カラーフィルター２２２ブラックマトリクス２２３共通電極３０１半導体基板３０２，３０２’ ｐ型及びｎ型ウェル３０３，３０３’ ソース領域３０４ゲート領域３０５，３０５’ ドレイン領域３０６ＬＯＣＯＳ絶縁層３０７遮光層３０８ＰＳＧ３０９プラズマＳｉＮ３１０ソース電極３１１連結電極３１２反射電極＆画素電極３１３反射防止膜３１４液晶層３１５共通透明電極３１６対向電極３１７，３１７’ 高濃度不純物領域３１９表示領域３２０反射防止膜３２１，３２２シフトレジスタ３２３ｎＭＯＳ３２４ｐＭＯＳ３２５保持容量３２７信号転送スイッチ３２８リセットスイッチ３２９リセットパルス入力端子３３０リセット電源端子３３１映像信号入力端子３３２昇圧レベルシフター３４２パルスｄｅｌａｙ用インバータ３４３スイッチ３４４出力３４５容量３４６保護回路３５１シール部３５２電極パッド３５３クロックバッファー３７１光源３７２集光レンズ３７３，３７５フレネルレンズ３７４色分解光学素子３７６ミラー３７７視野レンズ３７８液晶装置３７９絞り部３８０投影レンズ３８１スクリーン３８５電源３８６プラグ３８７ランプ温度検出３８８制御ボード３８９フィルタ安全スイッチ４５３メインボード４５４液晶パネルドライブヘッドボード４５５，４５６，４５７液晶装置１２２０マイクロレンズ（リフロー熱ダレ式）１２５１スペーサー柱１２５２周辺シール部１３０１投影レンズ１３０２マイクロレンズ付液晶パネル１３０３偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１３０６ロッド型インテグレータ１３０７楕円リフレクター１３０８アークランプ１３０９スクリーン１３１０パネルドライバー１３１１デコーダー１３１２インターフェース回路１３１４バラスト（アークランプ点灯回路）１３２０マイクロレンズ付液晶パネル１３２１マイクロレンズガラス基板１３２２マイクロレンズ（インデックス分布式）１３２３シートガラス１３２４対向透明電極１３２５液晶１３２６画素電極１３２７アクティブマトリックス駆動回路部１３２８シリコン半導体基板１３２９基本絵素単位１３４０Ｒ反射ダイクロイックミラー１３４１Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１３４２Ｂ反射ダイクロイックミラー１３４３高反射ミラー１３５０フレネルレンズ（第２コンデンサーレンズ）１３５１第１コンデンサーレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−61132（ＪＰ，Ａ) 特開平３−123034（ＪＰ，Ａ) 特開平５−29558（ＪＰ，Ａ) 特開平８−31824（ＪＰ，Ａ) 特開平９−73103（ＪＰ，Ａ) 特開平９−50018（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09F 9/30 - 9/46 G02F 1/1335 G02F 1/1368

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、複数の画素電極と、隣接する
該画素電極を分離する分離領域とを有し、該画素電極間
にある分離領域のふもとに高融点の金属領域を設けたこ
とを特徴とする表示装置用基板。
【請求項２】基板上に、複数の画素電極と、隣接する
該画素電極を分離する分離領域とを有し、該画素電極間
にある分離領域の頂上部の角部が除去されていることを
特徴とする表示装置用基板。
【請求項３】基板上に、複数の画素電極と、隣接する
該画素電極を分離する分離領域とを有し、該画素電極間
にある分離領域のふもとに高融点の金属領域を設けると
ともに、該画素電極間にある分離領域の頂上部の角部が
除去されていることを特徴とする表示装置用基板。
【請求項４】基板上に、画素電極形成部に対応する部
分が開口された絶縁層と、開口部に設けられた画素電極
と、該絶縁層と該画素電極との間に設けられた高融点金
属層と、を有することを特徴とする表示装置用基板。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの請求項に記載
の表示装置用基板に、前記画素電極に接続されるスイッ
チングトランジスタを配し、該表示装置用基板と対向電
極基板との間に液晶を挟持してなる液晶装置。
【請求項６】請求項５に記載の液晶装置を用いたこと
を特徴とする表示装置。
【請求項７】請求項５の液晶装置はマイクロレンズを
備えていることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】請求項５に記載の液晶装置において、前記液晶装置は、半導体基板とアクティブマトリックス
駆動回路部と前記画素電極とを有する表示装置用基板、
液晶層、対向透明電極、シートガラス、を順次積層した
構造を有することを特徴とする液晶装置。
【請求項９】請求項８に記載の液晶装置において、更
に前記シートガラス上に形成したマイクロレンズを有
し、前記マイクロレンズの１素子は、前記画素電極の２
つに対して一つ有することを特徴とする液晶装置。
【請求項１０】請求項９に記載の液晶装置において、
前記マイクロレンズは前記シートガラス上のマイクロレ
ンズガラス基板に形成したことを特徴とする液晶装置。
【請求項１１】請求項５、７〜１０のいずれか１項に
記載の液晶装置を用いたことを特徴とする投写型液晶表
示装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の投写型液晶表示装
置において、前記液晶装置を３色カラー用に少なくとも
３個有し、高反射ミラーと、青色反射ダイクロイックミ
ラーとで青色光を分離し、更に赤色反射ダイクロイック
ミラーと、緑色／青色反射ダイクロイックミラーで赤色
と緑色とを分離して、各液晶装置を投射することを特徴
とする投写型液晶表示装置。
【請求項１３】基板上の絶縁層の画素電極形成部に対
応する部分を開口する工程と、高融点金属層を堆積した
後に、エッチングにより開口部の底部の角部を残して該
高融点金属層を除去する工程と、該画素電極を構成する
導電材料を堆積する工程と、前記画素電極形成部間の絶
縁層の表面が露出するように該導電材料を平坦化して、
該絶縁層で分離された画素電極を形成する工程と、を有
する表示装置用基板の製造方法。
【請求項１４】基板上の絶縁層の画素電極形成部に対
応する部分を開口する工程と、エッチングにより画素電
極形成部間の絶縁層の頂上部の角部を除去する工程と、
該画素電極を構成する導電材料を堆積する工程と、前記
画素電極形成部間の絶縁層の表面が露出するように該導
電材料を平坦化して、該絶縁層で分離された画素電極を
形成する工程と、を有する表示装置用基板の製造方法。
【請求項１５】基板上の絶縁層の画素電極形成部に対
応する部分を開口する工程と、高融点金属層を堆積した
後に、エッチングにより開口部の底部の角部を残して該
高融点金属層を除去するとともに、画素電極形成部間の
絶縁層の頂上部の角部を除去する工程と、該画素電極を
構成する導電材料を堆積する工程と、前記画素電極形成
部間の絶縁層の表面が露出するように該導電材料を平坦
化して、該絶縁層で分離された画素電極を形成する工程
と、を有する表示装置用基板の製造方法。