CN1154003C - 液晶显示器件及包含该液晶显示器件的投影器 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器件，包括矩阵基片，其上按矩阵形式相应于R(红)、G(绿)和B(蓝)色排列有多个象素电极；对置基片，其上与所述象素电极相对地设置对置电极；具有负介电各向异性的液晶材料，所述液晶材料被置于所述矩阵基片与所述对置基片之间，其特征在于，提供具有垂直对准性能的聚酰亚胺取向对准层和具有多个微透镜的微透镜阵列，按相对于所述象素电极阵列的两个象素的间距上设置所述微透镜。

Description

液晶显示器件及包含该液晶显示器件的投影器
本发明涉及液晶显示器件，特别涉及可用于所谓的单片全色液晶显示板的液晶显示器件，例如不带滤色片的集成微透镜的液晶显示器件。
当今世界正处于多媒体时代，用于带有图象信息通信的设备变得越来越重要。其中，由于其尺寸小和功耗低，液晶显示器件格外引人注目，并已经发展成为可与半导体相匹敌的基础工业之一。液晶显示器件目前主要被用于10英寸笔记本个人计算机。可以期望大屏幕尺寸的液晶显示器件不仅将用于个人计算机，而且在将来还可用于工作站和民用电视机。但是，随着屏幕尺寸的增加，制造设备变得昂贵，此外，要求严格的电特性来驱动这种大屏幕。因此，制造成本按增加屏幕尺寸的平方至三次方成正比地急剧增加。
因此，目前的注意力放在制备小型液晶显示板和显示放大图象的光学放大液晶图象的投影方法上。这是因为半导体的微型结构趋势允许尺寸减小、特性改善、成本降低，类似的改善性能和成本的比例法则。对于这些方面而言，在TFT型液晶显示板的情况下，TFT已被小型化，并有充分的驱动力，转变表现在从使用非晶Si的TFT到使用多晶Si的TFT。在普通电视机上使用的适合NTSC系统等的分辨水平的视频信号不需要如此快的处理。
这样，不仅TFT，而且外围驱动电路，例如移位寄存器或解码器都可用多晶Si制成，从而能够以显示区域和外围驱动电路的单片结构构成液晶显示器件。但是，相对于单晶Si来说，多晶Si是低级的。利用多晶Si，为了实现比NTSC系统或用于计算机的分辨标准的XGA(扩大图象阵列)或SXGA(超级扩大图象阵列)等级具有更高分辨水平的高清晰电视，就需要由多个区段构成移位寄存器。在这种情况下，在相对于区段间边界上的显示区中会出现称为重影的噪声，并期望解决该领域的这个问题。
另一方面，也注意到采用单晶Si基片的显示装置，该基片能够实现比多晶Si的单片结构的显示装置高很多的驱动力。在这种情况下，外围驱动电路的晶体管有足够的驱动力，因此不需要上述的分开驱动。这解决了噪声等问题。
例如，在日本专利申请公开No.8-114780中披露了集成微透镜液晶显示板和使用它的投影型液晶显示器件。在这种情况下的集成微透镜液晶显示板一般为透射型的，并构成如图13所示的结构。具体地说，将R、G和B各基色的照明光束按多个不同的角度导向液晶显示板，然后通过微透镜1316的会聚作用把光束引导到相互不同的象素1318上。这消除了对滤色片的需要，并能够实现高的光利用率。即便使用可产生R、G、B颜色的单液晶显示板的单片液晶显示板，这种类型的投影型显示装置仍能够投影并显示亮丽的全彩色图象。这种类型的显示装置正逐渐变得商品化。
另一方面，为了实现在液晶显示器件中使用的液晶显示板的液晶工作模式，进行了各种尝试，包括采用铁电体液晶模式、相对流行使用的向列型液晶的TN模式、STN模式、IPS(In-Plain-Switching其面开关)模式、分散聚合物液晶模式、和利用电场控制液晶盒的双折射的电控双折射(ECB)模式。对于ECB模式，有三种方法，其中DAP形(垂直对准相位变形)使用带有负介电各向异性的向列型液晶。也就是说，在初始状态中的液晶垂直对准(各向同性对准)，液晶分子变得随施加的电压倾斜，通过双折射作用将线性的偏振光改变成椭圆偏振光，从而实现等级显示。这种方法有陡峭电压发射特性，利用正交偏振镜容易产生正常黑色模式的黑色。因此，这种方法能够完成高对比度的液晶显示。
对于DAP模式的液晶装置的使用来说，重要的是使液晶分子的长轴均匀对准初始阶段中与基片垂直的方向，为了确保表示液晶显示器件性能的对比度和平面均匀性，任何均匀和稳定地控制分子的预倾斜角度和方向将成为关键。例如，实现这种垂直对准的公知方法是采用例如卵磷酯或有机硅烷作为非晶表面活化剂(Koji Okano和Shunsuke Kobayashi，Baifickan合著的液晶应用，p61)。
各种倾斜蒸发方法和磨擦方法一般被作为按相对于对准层表面大约1至5度仰角控制液晶分子的预倾斜角的方法，近来还提出了通过用紫外线辐射垂直对准层控制取向的方法。其中，磨擦方法在大量生产和成本效率方面技术先进，在实际中时常被采用。
但是，垂直对准层仍有其润湿性差的问题，即很难稳定地形成均匀厚度的层和很难稳定形成膜质量，很难实现取向的可靠控制。尤其存在这样一些情况，其中因在与对准层接触的基底层的阶梯位置上对准层粘接的薄弱造成的取向分布，使显示特性明显降低。特别在用于预倾斜控制的磨擦时，存在使该问题变得明显的可能性。
此外，在微透镜集成的液晶板的情况下，上述提到的常规例(图13)，其投影显示图象是在屏幕上R、G和B象素1318的放大投影图象，因此R、G和B的马赛克图案变得如图14所示那样显著。这会使显示图象的质量下降。
本发明的目的在于提供液晶显示器件，它可用于单片投影型液晶显示装置，并可显示没有马赛克图案且在各象素中混色的全彩色投影图象。
本发明的另一目的在于提供具有稳定取向特性的聚酰亚胺垂直对准层的液晶显示器件，它在DAP模式中可实现高对比度的显示。
本发明的另一目的在于提供液晶显示器件，它包括矩阵基片，其上按矩阵图形方式相应于R(红)、G(绿)和B(蓝)色排列多个象素电极；对置基片，其上与所述象素电极相对地设置对置电极；具有负介电各向异性的液晶材料，所述液晶材料被置于所述矩阵基片与所述对置基片之间，其特征在于，提供具有垂直对准性能的聚酰亚胺取向对准层和具有多个微透镜的微透镜阵列，按相对于所述象素电极阵列的两个象素的间距设置所述微透镜。
本发明包括这种结构，即在无滤色片的反射液晶显示板上的R、G和B基本象素阵列中，这样排列颜色象素，沿第一方向和与其不同的第二方向排列三基色象素中的两种颜色相互不同地组合，两维微透镜阵列在相对于象素阵列的两象素的间距上有微透镜，将颜色R、G、B中的第一基色象素固定在对应于微透镜中心的位置上，将第二基色象素固定在相对于微透镜阵列的第一方向内邻近的微透镜之间的边界位置上，将第三基色象素固定在相对于微透镜阵列的第二方向内邻近的微透镜之间的边界位置上，使第一基色光束沿法线方向射入反射液晶板，使第二基色光束从倾斜于法线方向的第一方向入射，使第三基色光束从倾斜于法线方向的第二方向入射，以便照射液晶板。
在该结构中，这样设置上述照射系统，使通过微透镜入射在第一基色象素的第一基色光束，被反射按同样的光路返回，同时通过某一微透镜倾斜入射于第二或第三基色象素的第二或第三基色光束，通过位于微透镜边界的象素被反射，并从与其相邻的微透镜中射出。与此有关的是，最好相对于如下每一个微透镜位置选择构成每一个图象元的每组R、G和B象素的组合。在每个第二和第三基色象素中，被选择的象素是相邻于第一基色象素的两个象素中位于照射光的入射方向上的一个，并且使这样选择的第二和第三基色的象素与上述第一基色象素组合。由液晶调制来自各组R、G和B象素的相应基色的反射光束，之后由相同的微透镜射出。
当特别地在液晶板中的该微透镜位置被投影装置例如透镜所投影并在屏幕上并成象时，在微观意义上来看，经液晶板的调制投影图象，并在微观意义上看按彩色混合状态作为重叠图象对来自各象素的R、G、B象素图象进行投影。
此外，当使上述有源矩阵基片平坦化时，能够稳定地形成垂直对准层，并能够使液晶显示器件具有高对比度。
此外，可以按多层结构形成垂直对准层，其中在衬底金属电极层上的层是与衬底金属电极层有强粘接性和有高润湿性的层，与液晶接触的最外层表面有低表面能量。这种结构允许形成具有高可靠性没有小剥落层的DAP模式的液晶板，其中液晶的取向是垂直的，预倾斜的角度是均匀的。
图1A、图1B和图1C是表示本发明投影型液晶显示器件光学系统实施例的整体结构图；
图2A、图2B和图2C是表示本发明投影型液晶显示器件光学系统中使用的分光镜的特定反射特性的图；
图3是表示本发明投影型液晶显示器件光学系统中颜色分离/照射部分的透视图；
图4是表示本发明液晶板的第一实施例的剖视图；
图5A、图5B和图5C是表示本发明液晶板中颜色分离和色同步原理的说明图；
图6是表示本发明第一实施例中液晶板的局部放大俯视图；
图7是表示本发明的投影型液晶显示器件的投影光学系统的局部结构图；
图8是表示本发明的投影型液晶显示器件的驱动电路系统的方框图；
图9是表示本发明的投影型液晶显示器件在屏幕上投影图象的局部放大图；
图10是表示本发明第一实施例的液晶板的另一局部放大的俯视图；
图11是表示本发明第一实施例的液晶板的剖视图；
图12是表示本发明第一实施例的液晶板的外围驱动电路的方框图；
图13是表示常规微透镜集成传输型液晶板的局部放大剖视图；
图14是表示在使用微透镜集成传输型液晶板的常规投影型液晶显示器件的屏幕上投影图象的局部放大图；
图15是表示本发明第一实施例中阶梯与对比度之间关系的图；
图16是表示本发明第二实施例的液晶板的剖视图；
图17是表示本发明第三实施例的液晶板的剖视图；
图18是表示本发明第四实施例的矩阵基片的剖视图；
图19是表示本发明第四实施例的液晶板的剖视图；
图20是表示本发明第四实施例的液晶板的外围驱动电路的方框图；
图21A、图21B、图21C、图21D和图21E是表示液晶显示器件的生产步骤的剖视图；和
图22F、图22G和图22H是表示液晶显示器件的生产步骤的剖视图。
实施例1
图1A至1C是采用本发明的正投式和背投式的光学系统的结构图。图1A是光学系统的顶视图，图1B是其正视图，图1C是其侧视图。在这些图中，参考标号1301指将图象投影到屏幕上的投影透镜，1302是带有微透镜的液晶板，1303是偏振光束分离器(PBS)，1340是R(红光)反射分光镜，1341是B/G(蓝/绿光)反射分光镜，1342是B(蓝光)反射分光镜，1343是用于反射所有颜色光的高反射式镜，1350是Fresnel透镜，1351是凸透镜，1306是条形积分器，1307是椭球面反射器，和1308是如金属卤素灯或UHP之类的弧光灯。
其中，R(红光)反射分光镜1340，B/G(蓝/绿光)反射分光镜1341和B(蓝光)反射分光镜1342分别具有如图2C、图2B和图2A所示的那种光谱反射特性。如图3的透视图所示，这些反射镜与高反射式镜1343一起被设置于三维坐标系中，它们将白色照明光分离成以下要详细说明的R、G和B各色光束，并使各基色光束在三维空间中沿三种不同的方向照射液晶板1302。
下面将沿着光束的行进方向详细说明光学系统的运作。首先，从光源灯1308发射出白光，椭球面反射器1307将白光聚光于设置在其前方的积分器1306的入口处。随着光的行进在该积分器1306中反复进行反射，使光束的空间强度分布均匀。然后，利用凸透镜1351和Fresnel透镜1350，把从积分器1306出射的光束转换成平行于X轴负方向的光束(参照图1B的正视图)。接着，该平行光束首先到达B反射分光镜1342。该B反射分光镜1342仅反射B光(蓝光)，并以相对于Z轴的预定角度沿Z轴的负方向或向下将B光导向R反射分光镜1340(参照图1B的正视图)。
另一方面，不含B颜色的光束(即R/G光束)通过该B反射分光镜1342，然后被高反射式镜1343以垂直的角度沿Z轴的负方向(向下)反射，也射向R反射分光镜1340。参照图1B的正视图，这样对准B反射分光镜1342和高反射式镜1343，使来自积分器1306的光束(沿X轴负方向)沿Z轴的负方向(向下)反射，高反射式镜1343正好围绕Y轴方向的旋转轴相对于X-Y平面倾斜45°相反，B反射分光镜1342是以相对于X-Y平面围绕Y轴方向旋转轴小于45°的角度设定的。
因此，由高反射式镜1343反射的R/G光以直角沿Z轴的负方向反射，而由B反射分光镜1342反射的B光以相对于Z轴的预定角度(在X-Z平面中倾斜)向下反射。其中，选择高反射式镜1343和B反射分光镜1342的偏移量和倾斜量，使各色光束的主射线在液晶板1302上相互交叉，以便在液晶板1302上均衡B光和R/G光的照射区域。
然后，如上所述向下行进(沿Z轴的负方向)的R/G/B光束，射向R反射分光镜1340和B/G反射分光镜1341。R反射分光镜1340和B/G反射分光镜1341设置于B反射分光镜1342和高反射式镜1343的下面。首先，围绕X轴方向的旋转轴相对于X-Z平面倾斜45地设置B/G反射分光镜1341。围绕X轴方向的旋转轴相对于X-Z平面以小于45的角度设置R反射分光镜1340。
因此，在射入这些透镜的R/G/B光束中，B/G光首先通过R反射分光镜1340，然后被B/G反射分光镜1341以垂直的角度沿Y轴的正方向反射。接着，通过PBS1303使B/G光极化，然后照射水平地设置于X-Z平面的液晶板1302。在B/G光束中，B光如上所述(参见图1A和1B)以直角相对于X轴(在X-Z平面中有倾斜)传输，因而在被B/G反射分光镜1341反射之后，它保持了相对于Y轴的预定角度(在X-Y平面中倾斜)。接着B光以作为入射角的角度(沿在X-Y平面的方向)照射液晶板1302。
G光被B/G反射分光镜1341以垂直的角度反射，沿Y轴的正方向传输，然后通过PBS1303被极化。此后，G光以0的入射角即沿法线照射液晶板1302。
如上所述，R光被设置于B/G反射分光镜1341前方的R反射分光镜1340沿Y轴的正方向反射，但如图1C所示(侧视图)，它以相对于Y轴成预定角度(在Y-Z平面中有倾斜)沿Y轴的正方向传输，并且通过PBS1303被极化。此后，R光以作为入射角的相对于Y轴的该角度(沿在Y-Z平面的方向)照射液晶板1302。这样选择B/G反射分光镜1341和R反射分光镜1340的偏移量和倾斜量，使得各色光束的主射线在液晶板1302上相互交叉，以与上述相同的方式在液晶板1302上均衡R、G和B色光束的照射区域。
并且，如图2A所示，B反射分光镜1342的截止(cut)波长是480nm；如图2B所示，B/G反射分光镜1341的截止波长是570nm；如图2A所示，R反射分光镜1340的截止波长是600nm；因而通过B/G反射分光镜1341的不需要的橙黄色光将被排除。这实现了最佳颜色均衡。
如以下要说明的那样，各R、G和B光束经过在液晶板1302中的反射和极化调制返回PBS1303。由PBS1303的PBS表面1303a沿X轴正方向反射的光束组成图象的光，该图象光通过投影透镜1301放大和投影在屏幕(未示出)上。顺便指出，照射液晶板1302的R、G和B光束具有相互不同的入射角，以便由此反射的R、G和B光束具有不同的出射角。用于其中的投影透镜1301是具有足以捕获所有这些光束的透镜直径和孔径的透镜。可是，应注意，由于各颜色光束两次通过微透镜时，入射到投影透镜1301的光束的倾斜是极平行的，并且维持入射光对液晶板1302倾斜。
在图13中所示的透射型板的常规例中，因附加的微透镜的会聚作用，液晶板的出射光束较大地发散，从而用于捕获这些光束的投影透镜必须具有较大的数值孔径。因而投影透镜较昂贵。相反，在本实施例中，来自液晶板1302光束的传播如上所述是相对较小的，以致使用具有较小数值孔径的的投影透镜便可获得足够亮度的投影图象。因此，本实施例允许使用较便宜的投影透镜。可以将如图14所示的相同颜色沿垂直方向对准的条型显示方法的实例用于本实施例，但是，在具有微透镜的液晶显示板的情况下该显示方法并不是最好的，如以下所述。
下面说明用于其中的本发明的液晶显示板1302。图4是液晶显示板1302的示意性放大剖面图(相应于图1A至1C的Y-Z平面)。图中，标号1321指微透镜基片，1322是微透镜，1323是玻璃片，1324是透明的对置电极，1325是DAP模式的液晶层，1326是象素电极，1327是有源矩阵驱动电路，和1328是硅半导体基片。标号1252是周边密封部分。其中，在本实施例中，R、G和B象素集成在一块板上，一个象素的尺寸小。因此，孔径比的增加显著，在会聚光区域中存在反射电极。用所谓的离子交换法，在玻璃基片(含碱玻璃)1321的表面上形成微透镜1322，并且以两倍于象素电极1326间距的间隔按两维阵列的结构排列这些微透镜1322。
此外，液晶层1325使用适于反射型的所谓DAP模的向列型液晶，通过未示出的对准层(后述)按预定的取向保持。由Al制备象素电极1326，该电极也用作反射器。为了通过改善表面性能来增加反射，在构图之后的最后步骤中对象素电极表面进行所谓的CMP处理(其细节后述)。
有源矩阵驱动电路部分1327是设置于所谓硅半导体基片1328上的半导体电路部分，它以有源矩阵驱动方式驱动上述象素电极1326。在电路矩阵的周边部分，配置未示出的栅极线驱动器(垂直寄存器等)和信号线驱动器(水平寄存器等)(其细节后述)。这样构成这些外围驱动器和有源矩阵驱动电路，使R、G和B各基色的视频信号分别写入预定的R、G和B象素中。各象素电极1326没有滤色器，但通过有源矩阵驱动电路写入的基色视频信号把它们区分为R、G和B象素，从而形成后面要详细说明的R、G和B象素的预定阵列。
现在我们来检查照射液晶板1302的G光束。如上所述，用PBS1303极化G光束，此后其沿法线射入液晶板1302。在G光束射线中，射入一个微透镜1322a的射线例在图中用箭头G(入/出)表示。如图中所示，由微透镜1322聚光的射线G照射G象素电极1326g。然后，该射线被A1的象素电极1326g反射，再次通过相同的微透镜1322a而射出该板。当G射线以这种方式传输过并返回来通过液晶层1325时，因施加给象素电极1326g的信号电压而建立于象素电极1326g与对置电极1324之间的电场引起液晶的作用，使得G射线(极化光)被调制。然后G射线从液晶板中射出并返回到PBS1303。
由于经PBS表面1303a反射并射向投影透镜1301的光量随调制度而改变，由此可实现各象素的所谓密度等级(density gradation)显示。另一方面，就图4的剖面图中如上所述沿斜方向(在Y-Z平面中)入射的R光而言，让我们把注意力集中于由PBS1303极化并在此后进入例如微透镜1322b的R射线。如图中箭头R(进入)所示，射线被微透镜1322b聚光，然后照射位于从微透镜1322b正下方的位置向左偏移的位置处的R象素电极1326r。然后该射线被象素电极1326r反射，同时如图所示，通过与微透镜1322b(在Z轴的负方向)相邻的微透镜1322a，从板中射出(R(出))。
在这个时候，因相应于图象信号的电场感应的液晶的作用，R射线也(极化光)被调制，该电场通过施加给象素电极1326r的信号电压而建立于象素电极1326r与对置电极1324之间。然后，射线从液晶板中射出并返回到PBS1303。在随后的过程中，以与上述G光相同的方式从投影透镜1301投影图象光。顺便指出，在图4的描绘中，G光和R光相互重叠于象素电极1326g之上和象素电极1326r之上并相互干涉，但这是从液晶层厚度的放大和夸张的示意性描绘中得出的结果；实际中发生的这种干涉与象素尺寸无关，因为液晶层的实际厚度为1-5μm，比玻璃片1323的厚度50-100μm小得多。
图5A至5C是展示本实例中颜色分离和颜色合成原理的说明图。图5A是液晶板1302的示意性俯视图，图5B和图5C是分别沿液晶板示意性俯视图的5B-5B(沿X方向)和5C-5C(沿Z方向)的示意性剖面图。其中，各微透镜1322对应于覆盖G光的象素和在其每一侧边的邻接的两个颜色象素的一半的区域，从而总的相应于三个象素的区域，如图5A中的链路线所示。图5C相应于上述图4，展示Y-Z剖面部分，说明入射到各微透镜1322的G光和R光的入射和出射。由该图可知，各G象素电极设置于各微透镜中心的正下方，各R象素电极设置于微透镜之间边界的正下方。因而最好设置R光的入射角，使其tanθ可变得与(B和R象素的)象素间距和微透镜与象素电极之间的距离之比相等。
另一方面，图5B相应于液晶板1302的X-Y剖面图。在该X-Y剖面图中，按交替方式设置B象素电极和G象素电极，如图5C所示，各G象素电极设置于各微透镜中心的正下方，同时各B象素电极设置于微透镜之间边界的正下方。
顺便指出，由PBS1303极化照射液晶板的B光，此后，如前所述B光沿图1A剖面图中的斜方向(在X-Y平面中)进入液晶板，以便按与R光时相同的方式入射到各微透镜1322的B光，如图所示被B象素电极1326b反射，并从在X方向与入射的微透镜1322相邻的微透镜1322中射出。由B象素电极1326b上的液晶板进行的调制和从液晶板射出B光，大体与上述G光和R光的情况相同。
各B象素电极1326b设置于微透镜之间边界的正下方，并且最好也设置B光对液晶板的入射角，正如R光的情况那样，使其tanθ可变得与(G和B象素的)象素间距和微透镜与象素电极之间的距离之比相等。顺便指出，本实例的液晶板有如上所述的R、G和B象素阵列，特别是沿Z方向的RGRGRG…顺序，沿X方向的BGBGBG…顺序，图5A表示阵列的平面图。如所述的那样，各象素的尺寸在垂直方向和水平方向上近似为微透镜的一半，象素间距在X方向和Z方向上为近似为微透镜的一半。并且，在平面图中G象素设置于微透镜中心的正下方，R象素设置于G象素之间并在Z方向上位于微透镜之间的边界处，B象素位于G象素之间并在X方向上位于微透镜之间的边界处。一个微透镜单元的形状为正方形(各象素的双倍尺寸)。
图6是该液晶板的局部放大的俯视图。图中，用虚线表示的各正方形1329代表包括一个图象元的R、G和B象素的组合。这意指当图4的有源矩阵驱动电路部分1327驱动R、G和B象素时，相应于共同的象素位置用R、G和B视频信号驱动用虚线正方形1329表示的各RGB象素单元。
此时，让我们把重点放在由R象素电极1326r、G象素电极1326g和B象素电极1326b构成的一个图象元上。首先，如前面的描述，由从微透镜1322b斜倾入射的用箭头r1表示的R光照射R象素电极1326r。如箭头r2所示，通过微透镜1322a射出该R光的R反射光。如前面的描述，由从微透镜1322c斜倾入射的用箭头b1表示的B光照射B象素电极1326b。如箭头b2所示，通过微透镜1322a射出该B光的B反射光。如前面的描述，由从微透镜1322a沿法线(沿进入图面的方向)入射的用进/出箭头g12表示的G光照射G象素电极1326g。如箭头b2所示，也通过相同的微透镜1322a沿法线(沿从图面出来的方向)射出该G反射光。
正如所述那样，在该液晶板中，在包括一个图象元的各RGB象素单元中，各基色照射光束的入射照射位置相互不同，但光束由此通过相同的微透镜(在本例中为1322a)射出。其它所有的图象元(R、G和B象素单元)也都如此。
如图7所示，当从本液晶板出射的所有出射光通过PBS1303和投影透镜1301投影在屏幕1309上，且实现了光学调节使得在液晶板1302中的微透镜1322的位置被成象和投影在屏幕1309上时，投影的图象包括各图象元的成份，其处于从包括各图象元的R、G和B象素单元出射的光束的混色状态，即如图9所示，处于在微透镜的栅格图形中各象素中的混色状态。因此，可实现具有高质量的良好色彩的图象显示而没有所谓的RGB马赛克图形，如前面所述的图14的常规情况那样。
如图4所示，有源矩阵驱动电路部分1327位于象素电极1326之下。包括图象元的R、G和B象素在图4的电路部分图上沿水平排列方向简单地进行了描绘，但如图20所示，各象素FET的漏极与两维阵列的相应R、G和B象素电极226连接。
顺便指出，图8中展示了本投影型液晶显示器的驱动电路系统的总框图。标号1310是液晶板驱动器，它转换R、G和B视频信号的极性，该信号构成由预定电压放大器放大的液晶驱动信号，并构成对置电极1324的驱动信号，各种定时信号等。标号1312是接口，将各种视频和控制发射信号解码成标准视频信号等。
标号1311是解码器，将来自接口1312的标准视频信号解码并转换成R、G和B基色视频信号和合成信号，即相应于液晶板1302的图象信号。标号1314是为镇流器的照明电路，它激活在椭球面反射器1307中的弧光灯1308。标号1315是电源电路，对各电路部分提供电源。标号1313是包括未示出的控制部分的控制器，它总体控制上述各电路部分。正如所述的那样，本投影型液晶显示器有用于单板投影器的极普通的驱动电路系统，它可显示具有良好质量且没有上述RGB马赛克的彩色图象，特别是没有强加于驱动电路系统的负载。
图10是本实施例中液晶板的另一形式的局部放大的俯视图。在该实例中，B象素电极设置于微透镜1322中心的正下方，G象素1326g相对于B象素1326b水平地交替设置，和R象素1326r相对于B象素1326b垂直地交替设置。通过使用这样的结构，即B光沿法线入射，R和G光斜倾地入射(以相同角度但沿不同方向)，以便通过一个共同的微透镜从包括图象元的R、G和B象素单元射出被反射的反射光。再一个实例是这样的，即，R象素电极设置于微透镜1322中心的正下方，其它颜色的象素，G和B象素，相对于R象素水平或垂直地交替设置。
下面详细描述的是象素电极1326和用于激活驱动它们且设置于半导体基片1328上的有源矩阵驱动电路部分1327。
(实施例2)
将参照附图详细说明本发明的第二实施例。图11是说明用于本发明的基片的说明图。该基片201由P型半导体制成，在工作期间该基片为最低电位(通常为地电位)。施加给象素的电压置于显示区中的n型阱上。另一方面，将逻辑驱动电压施加给周边电路的逻辑部分。这种结构允许根据各电压构成最佳器件，不仅可减小芯片尺寸，而且还基于驱动速度的增加可进行高象素密度的显示。
图11中，参考标号201代表半导体基片，202是如LOCOS之类的场氧化膜，203是p型和n型阱，205是栅区，207是漏区或源区，210是连接各数据线的源极，218是连接各象素电极的漏极，和213是还用作反射电极的象素电极。
标号220代表覆盖显示区和周边区的屏蔽层，Ti、TiN、W、Mo等可用于该覆盖层。由图11可知，屏蔽层220覆盖除象素电极213与源极210之间的连接部分之外的显示区。在周边象素区中这样设计屏蔽层，使得屏蔽层220被从布线电容大的区域，例如某些视频线、时钟线等区域清除掉。同时，在不存在引起错误操作的屏蔽层220的部分中且入射照射光的部分，覆盖象素电极层，由此期望实现测量高速传输信号的能力。
并且，标号208表示在屏蔽层220下面的绝缘层，通过在P-SiO层上的SOG进行平坦化处理，并且还用P-SiO层覆盖该层，可确保绝缘层208的稳定性。不用说，除用SOG平坦化之外，也可采用成形P-TEOS膜、用P-SiO覆盖，然后用CMP处理使该绝缘层平坦化的方法来形成绝缘层。
标号221表示配置于反射电极213与屏蔽层220之间的绝缘层，利用该绝缘层创生各反射电极的电荷存储电容器。为创生大电容器，除使用SiO2之外，还可使用带有高介电常数的P-SiN、Ta2O5或SiO2的多层膜等。在Ti、TiN、Mo或W等平坦金属上提供绝缘层作为屏蔽层，其优选的厚度范围为大约500至50000。
标号214表示DAP模式的液晶材料，1110、1111是垂直对准层，215是公用的透明电极，216是公用的电极基片(对置基片)，217是高浓度掺杂区，219是显示区，222是周边区，和1112是微透镜。标号1113是玻璃片。
图11中，围绕阱203及其内部，制备与形成于晶体管下面的相关阱203相同极性的各高浓度掺杂区217，用低电阻层将阱电位固定于预定电位。参照图21A至21E和图22F至22H描述制备液晶板的方法。图21A至21B和图22F至22H表示有源矩阵基片的制备步骤和液晶器件的剖面图。将一步一步地详细描述本实施例。图21A至21E和图22F至22H表示象素部分，在形成象素部分的步骤进行的同时，在相同基片上也可制备如移位寄存器之类的用于驱动在象素部分中的开关晶体管之类的外围驱动电路。
局部热氧化其杂质浓度不大于1015cm-3的P型硅半导体基片201，形成LOCOS202，然后用LOCOS202作掩模，注入掺杂量约为1012cm-2的硼离子，形成作为杂质浓度为1016cm-3至1017cm-3的n型掺杂区的PWL203。同样地，离子注入磷(尽管未示出)，形成NWL区。对该基片201再次进行热氧化，形成具有其厚度不大于1000的氧化膜的栅氧化膜204(图21A)。
并且，形成由掺有约1020cm-3的磷的n型多晶硅构成的栅极205，接着按约为1012m-2的掺杂量将磷或硼离子注入基片201中，形成作为具有约1016cm-3的杂质浓度的n型或p型掺杂区的NLD206(或PLD)。随后，用构图的光刻胶作掩膜，按约为1015cm-2的掺杂量注入磷或硼离子，形成具有约1019cm-3的杂质浓度的源和漏区207、207’(图21B)。
在基片201的整个表面上形成层间膜PSG208。可用NSG(非掺杂的硅玻璃)/BPSG(硼-磷-硅玻璃)或TEOS(四乙氧基硅烷)代替该PSG208。构图PSG208，形成在源和漏区207、207’正上方的接触孔，用溅射法蒸镀Al，然后对Al层构图，形成Al电极209(图21C)。为了改善Al电极209与源和漏区207、207’的欧姆接触特性，在Al电极209与源和漏区207、207’之间按预期地设置如Ti/TiN之类的阻挡金属。
在基片201的整个表面上淀积厚度约3000的等离子SiN210，然后在其上淀积厚度约1000的PSG211(图21D)。
用等离子SiN210作为干腐蚀阻止层，构图PSG211，仅留下在象素之间的分离区，此后用干腐蚀法构图等离子SiN210，在与漏区207(接触的Al电极209的正上方形成通孔212(图21E)。
然后利用溅射或EB(电子束)蒸发，在基片201上淀积厚度不小于1000的象素电极层213(图22F)。象素电极层213为Al、Ti、Ta、W等金属膜或这些金属化合物的任一个的化合物膜。
下面将说详细说明形成象素电极的方法。首先在基片201的整个表面上用溅射法形成TiN膜，来制备象素电极213。在400至500℃的高温下，在该膜上还制备Al、Al-Si、Al-Cu、Al-Si-Cu、Ti、Ta、W或Mo等金属膜。对材料没有特别的限制，但是最好选择具有高反射率和良好的填充性能的材料。此后，热处理基片，加热到400至500℃，引起层回流，从而进一步增强流动性，在形成该层的同时，还填充连接象素电极与基极的孔。TiN膜的适当厚度约为2000至3000。
然后用CMP抛光象素电极层213的表面(图22G)。当PSG211的厚度为10000，象素电极层的厚度为x，则抛光量不低于x和不低于x+10000。
特别是，用从Ebara Seisakusho可得到的CMP设备EPO-114进行抛光，抛光布SUPREME RN-H(D51)可从Rodel Inc.购得，浆量PLNERLITE5102可从FUJIMI Co.购得。
下面说明按照本实施例驱动用于液晶投影装置中的液晶板的方法。图12中，标号121、122表示水平移位寄存器，123是垂直移位寄存器，124-129、1210和1211是用于视频信号的视频线，1212-1223是按照来自水平移位寄存器的扫描脉冲采样视频信号的采样MOS晶体管，1224-1235是用于施加视频信号的信号线，1236是各象素部分的开关晶体管，1237是夹置于象素电极与公用电极之间的液晶，1238是附在各象素电极上的附加电容器。标号1239、1240、1241是用于从垂直移位寄存器123输出的水平扫描的驱动线，1242-1245是用于来自水平移位寄存器121、122的垂直扫描的输出线。
在该电路中，用采样MOS晶体管1212-1223通过水平移位寄存器的垂直扫描控制信号1242-1245，采样输入的视频信号。假如此时的垂直移位寄存器的水平扫描控制信号处于输出状态，那么象素电极部分的开关MOS晶体管1236开启，从而将采样信号线的电位写入象素中。
这样形成的基片表面在整个基片表面上都是平坦的，其不平度在图6平面图中所示形成一个微透镜的区域中为500的峰-谷或更低。用nBC(常态丁基溶纤剂(normalbutyl cellosolve))稀释聚酰亚胺垂直对准膜(SE1211可从Nissan kagaku Kogyo购得)，并采用印刷法将其制备于基片上。在80℃预热1分钟，在180℃的温度下保持1小时形成聚酰亚胺。用其直径为20μm的人造纤维布进行磨擦。此时由接触角获得的表面能量是35dyn/cm。在磨擦之后，致使在象素边界部分和通孔部分，垂直对准层的表面被均匀化，并且没有观察到剥离现象。
另一方面，在其上形成了微透镜阵列的对置基片上形成ITO透明电极层，此后用印刷法制备相同的垂直对准膜。接着沿与基片的逆平行方向进行磨擦。将基片相互粘接在一起，在其间注入呈现负介电各向异性的液晶(MLC-6609，可从Merck Japan Ltd.购得)，然后进行密封，形成用于反射式液晶器件的液晶显示板。对该板抽真空，用极化显微镜检查垂直对准和测量预倾斜角和对比度。在本实施例中，预倾斜角为4°，对比度是300，在象素部分上未观察到非均匀现象。因此，本实施例实现了高质量图象的液晶显示器件。
另一方面，制备比较样品，作为在微透镜区中具有200(到1(m表面阶梯的样品，其中按与上述相同的方式印刷聚酰亚胺垂直对准层和进行磨擦。磨擦条件设置得可实现较高的对比度值，转子的旋转速率恒定于1000rpm。
图15中，横轴表示阶梯，纵轴表示对比度。在图15中，标记x表示在磨擦后垂直对准膜出现剥离的样品。由此可知，在阶梯超过500时，观察到在磨擦之后垂直对准膜的剥离和对比度值随之的减小。因此可以认为阶梯应不大于500。
(实施例3)
下面说明本发明的第三实施例。图16是展示第三实施例的图。在图16中，标号28表示半导体基片，27是形成于半导体基片上的有源矩阵基片电极，26是相应于各颜色的象素电极，214是液晶，24是ITO等的对置的透明电极，23是其上形成微透镜的玻璃片，22是微透镜。每三个象素电极26对应形成一个微透镜。
参照图16，底基片与第一实施例中相同，只是垂直对准膜是双层结构。第一取向膜151是水平取向膜，为用旋涂法形成的厚度为300具有52dyn/cm的表面能量的聚酰亚胺水平取向膜。在其上形成厚度约500且表面能量低于第一层聚酰亚胺水平取向膜151的聚酰亚胺第二垂直对准膜152，然后用磨擦法磨擦第二聚酰亚胺垂直对准膜152的表面。其中所用的磨擦布是直径为20μm的人造纤维布。其中的重要点要于，第一层的聚酰亚胺水平取向膜151是具有高润湿性和良好粘接性的水平取向膜，要与液晶接触或将确定液晶取向状态的第二层的聚酰亚胺垂直对准膜152是具有较小的表面能量和具有较强的垂直对准性能。该结构允许垂直对准层具有高可靠的形成性能和稳定的控制垂直对准的性能。
另一方面，在装有微透镜阵列22的对置基片23上形成ITO透明电极24之后，用与上述相同的方法形成垂直对准膜152和水平取向膜151，并沿逆平行的方向进行磨擦。然后将基片相互粘接在一起，在其间注入呈现负介电各向异性的液晶(MLC-6609，可从Merck JapanLtd.购得)，然后进行密封，形成用于反射式液晶器件的液晶显示板。对该板抽真空，用极化显微镜检查垂直对准和测量预倾斜角和对比度。所获得板的预倾斜角为4°，对比度是300，从而呈现出良好的特性。
(实施例4)
将说明本发明的实施例4。图17是展示第四实施例的图。图17中，标号201表示半导体基片，207是形成于阱区中的高浓度区的源区或漏区，220是屏蔽层，213是反射电极，214是液晶层。
参照图17，底基片与实施例1中相同，但是垂直对准层是双层结构。第一垂直对准膜401是具有36dyn/cm表面能量的聚酰亚胺(可从Dow Corning Toray Silicone Co.购得)垂直对准膜，是用旋涂法形成的厚度为300膜。在其上形成厚度约200且表面能量低于第一层聚酰亚胺垂直对准膜的聚酰亚胺第二垂直对准膜402，然后用磨擦法磨擦第二层聚酰亚胺垂直对准膜402的表面。其中所用的磨擦布是直径为20μm的人造纤维布。其中的重要点要于，第一层是具有高润湿性和良好粘接性的垂直对准膜401，将确定液晶取向状态的第二层是具有较小的表面能量和具有较强的垂直对准性能的垂直对准膜402。该结构允许垂直对准层具有高可靠的形成性能和稳定的控制垂直对准的性能。
另一个效果是可以增加磨擦强度。随着磨擦缩进量和转子旋转量增加，主要在阶梯部分中第二层聚酰亚胺垂直对准膜局部剥离。特别是，存在的粒子(细颗粒)会增加剥离频率，但是这并不导致垂直对准膜的完全损失。这里还存在第一层垂直对准膜。由于该部分的表面能量稍高于第二层的表面能量，因而控制取向的性能稍弱于其它部分的控制性能。可是，已发现由于不仅在界面而且也在周边部分产生控制作用，因而取向的紊乱并不严重。
另一方面，在其上形成微透镜阵列的对置基片上形成ITO透明电极层，然后，用印刷法印刷相同的垂直对准层。沿与底基片逆平行的方向进行磨擦。此后将基片相互粘接在一起，在其间注入呈现负介电各向异性的液晶(MLC-6609，可从Merck Japan Ltd.购得)，然后进行密封，形成用于反射式液晶器件的液晶显示板。
对该板抽真空，以用与实施例1相同的方式实现对比度。即使在磨擦缩进量和转子旋转量比以前高30％或更高的条件下进行磨擦，也未观察到对比度值的减小。
本实施例展示了用不同类型的聚酰亚胺垂直对准膜作为第一层和第二层垂直对准膜的实例，但本发明还包括下列取向膜。这是一个实例，其第一层和第二层取向膜的结构最终是相同的，但其形成方法不同。
首先说明第一层垂直对准膜。以聚酰亚胺为基础的垂直对准膜是可从Nissan kagaku Kogyo购得的SE1211。该SE1211与nBC以1∶2的比例进行混合，在底反射电极上形成具有改进的润湿性的膜。并且，用其中按2∶1的比例混合SE1211聚酰亚胺垂直对准膜与nBC的混合物，形成第二层。此时，第二层膜获得了不同的润湿性和较小且稳定的表面能量。
至此，我们已经说明了在底基片和对置基片上具有相同结构的垂直对准层，但是不用说，对结构没有特别的限制。即使仅在任一侧上垂直对准层的结构是如图17所示的多层膜的垂直对准层，也有显著的效果。
(实施例5)
下面参照图18说明本发明的第五实施例。本实施例就应用于低温聚-Si TFT的工艺处理进行说明。
首先，缓冲氧化玻璃基片101，然后用普通LPCVD在425℃下由Si2H6气体淀积厚度约为50nm的a-Si层。此后，用KrF受激准分子激光器使该层多晶化。然后形成厚度为10-100nm的氧化膜105作为栅氧化膜。在形成栅电极106之后，用离子掺杂法形成源和漏。在氮气氛中于300℃-400℃下进行1-3小时的杂质激活，并在形成500nm的绝缘膜之后，构图形成接触孔。形成布线层108。例如，本实施例使用TiN作为阻挡金属，Al布线掺有0.5-2％的硅。用于象素电极108a、108b的电极材料可是选自用于普通半导体和TFT工艺的材料：包括其它Al合金、W、Ta、Ti、Cu、Cr、Mo或其硅化物等。根据需要使用它们。
由于本实施例允许在低温下形成TFT和具有高性能，因而可实现面积增加和成本降低。这里虽然说明了低温聚-SiTFT，但对其没有特别的限制。还注意到，用离子注入法或固相生长法制备高性能的聚-SiTFT从而形成还包括周边电路的电路。不必特别限定TFT为高性能的聚-SiTFT，它们可以是普通的聚-Si TFT或Si TFT，尽管它们的性能参数较低。可是，通过使用这样的TFT可降低成本。因此不用说，这种TFT与本发明的实质并不矛盾。
在电极层构图之后，还形成层间绝缘层601。象第一实施例那样，用SOG、TEOS或CMP进行平坦化工艺处理。接着形成非透明金属602作为屏蔽膜并构图(例如，用溅射法淀积Ti)。然后例如通过在200至400℃温度的等离子体中分解硅烷气体和氨气或硅烷气体和N2O的混合气体，并随后在氢气中350至500℃温度下进行热处理，或用带有例如氮气的惰性气体与氢气的混合气体处理10至240分钟形成氢化多晶硅，形成绝缘膜109作为电容器膜。再次淀积和构图例如SiO那样的绝缘膜605，以形成通孔。随后，淀积象素电极层508。本实施例采用ITO作为这种透明电极层，但本发明并不限于此。之后，按与实施例1中所述的相同方法，通过CMP使象素电极层的表面平坦化。按照下述方法，在这样形成的底基片表面上形成垂直对准层。
首先，用硅烷耦联剂处理表面，然后按实施例4的结构形成垂直对准层。随后，将对置基片粘接在底基片上，之后，在基片之间注入具有负介电各向异性的液晶。最后密封基片。
下面说明这里使用的本发明的液晶板。图19表示液晶板200的放大剖面(对应于图3的yz平面)的剖视图。图19中，21、21表示微透镜基片，22、22’表示微透镜，23、23’表示玻璃片，24表示透明对置电极，225表示DAP液晶层，226表示透明象素电极层，227表示有源矩阵驱动电路部分，46、47表示按正交尼科耳关系设置的偏振器。
利用所谓的离子交换方法在各玻璃基片(碱性玻璃)21、21’的表面上形成微透镜22、22’，按两倍于象素电极226的间距将其排列成二维阵列结构。在各微透镜阵列上粘接玻璃片23、23’。液晶层225采用DAP模式的向列型液晶，并通过未表示的对准层保持预定的取向。由ITO制成象素电极226，并形成在玻璃片23’上。
有源矩阵驱动电路部分227包括以所谓的非晶硅或多晶硅薄膜为基础的所谓TFT电路，它通过有源矩阵驱动激励象素电极226，并形成在如图20所示层中的玻璃片23’上。图20表示特定的布线图，其中，标号301、302、303分别表示B、G和R信号的视频线，310表示栅极线，321至323分别表示开关R、G和B液晶象素的TFT，226r、226g和226b分别表示R、G和B的透明象素电极。
在电路矩阵的外围部分，设有未示出的栅极线驱动器(垂直寄存器等)和信号线驱动器(水平寄存器等)。这些外围驱动器和有源矩阵驱动电路被这样排列，使各R、G和B基色的视频信号写入预定的R、G、B象素。各象素电极226没有滤色片，但象素电极226通过由有源矩阵驱动电路写入的基色视频信号识别各自的R、G或B象素，从而形成如下所述的预定的R、G、B象素阵列。
这里，我们选择表示液晶板200的G光。如上所述，使G光沿法线入射液晶板200。在G光的射线中，射入一个微透镜22a的光线用图19中箭头G的方向表示。正如所示出的那样，G光线由微透镜22聚光，以照射在G象素电极226g上的区域。在G光线穿过液晶层225后，该光线随后穿过在TFT侧上的微透镜22’a，并在此时离开液晶板。当按这种方式穿过液晶层225时，通过施加给象素电极226g的信号电压，在象素电极226g和对置电极24之间建立的电场的作用下，按照液晶的控制，调制G光线(由偏振器46偏振)，然后离开液晶板。
其中，穿过偏振器47并射向投影透镜1的光量取决于调制度，从而完成所谓的各象素的密度等级显示。另一方面，如上所述，R光倾斜地入射在示出的剖面(yz平面)上，也由偏振器46偏振。例如，把注意力集中在R光线入射上，例如入射在微透镜22b上，如图中的箭头R(入)所示，R光线照射在R象素电极226r上的区域，该电极226r被固定在从微透镜22b的会聚点正下方向下偏移的位置上。在穿过R象素电极226r后，R光线还穿过如图所示的在TFT侧上的微透镜22’a，然后离开板(G/R(出))。
此时，通过施加给R象素电极226r的信号电压，在R象素电极226r和对置电极24之间建立的电场下，R光线(偏振光)根据液晶的控制还被调制，然后离开液晶板。随后的处理与G光所述的情况相同，将R光作为部分图象光投影。
顺便说明一下，在图19的图示中，显然G光和R光的色光束在G象素电极226g之上和R象素电极226r之上的部分相互覆盖和干扰，但这是因为以示意方式放大和突出表示液晶层厚度的缘故。实际上，液晶层的厚度约5μm，比50至100μm的玻璃片薄很多，因此不管象素尺寸如何都不会出现这种干扰。
在上述液晶显示器件中，投影后的图象特性良好，可获得DAP模式规定的高对比度的显示特性，平面均匀性也是良好的。
如上所述，这样排列本发明的投影型液晶显示器件，以便利用集成微透镜的反射液晶板和用来自相互不同方向的各基色光束照射液晶板的光学系统，使来自构成一个图象元的一组R、G和B象素的被液晶调制后的反射光束穿过相同的微透镜并离开板，从而使显示器件能够在没有RGB镶嵌图形和高质量的情况下投影和显示良好的彩色图象。由于来自各象素的光束两次大致平行地穿过微透镜，所以即使采用具有小数值孔径的廉价投影透镜，也能够在屏幕上获得明亮的投影图象。
此外，使上述有源矩阵基片的表面平坦化有利于垂直对准层的稳定形成和高对比度液晶显示器件的生产。
此外，通过采用其垂直对准层为多层结构的膜，即其中在底金属电极层上的薄膜有强粘接性和高润湿性，与液晶接触的最外层薄膜有较低的表面能量，能够形成具有高可靠性、无剥落层和具有液晶垂直对准和均匀预倾斜角的DAP模式的液晶板。

Claims (10)

1.一种液晶显示器件，包括：
矩阵基片，其上按矩阵形式相应于R(红)、G(绿)和B(蓝)色排列多个象素电极；
对置基片，其上与所述象素电极相对地设置对置电极；以及
具有负介电各向异性的液晶材料，所述液晶材料被置于所述矩阵基片与所述对置基片之间，
具有垂直对准性能的聚酰亚胺对准层，用于对准所述液晶材料；以及
具有多个微透镜的微透镜阵列，其中微透镜沿水平方向的行排列，其间距为象素电极三色红、绿、蓝中两色的排列间距的两倍，微透镜沿垂直方向的列排列，其间距为象素电极三色红、绿、蓝中所述两色之一与象素电极三色红、绿、蓝中非所述两色的另一色的排列间距的两倍。
2.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述微透镜设置在三色R、G和B所述象素电极之一上，另外二色象素电极设置在相邻两微透镜之间。
3.根据权利要求1的液晶显示器件，其中，所述微透镜阵列具有行，其水平排列间距等于三色R、G和B中二色的象素电极排列间距，具有列，其垂直排列间距等于所述二色之一的象素电极的排列间距，并等于所述二色之外色象素电极的排列间距。
4.根据权利要求1的液晶显示器件，其特征在于，所述对准层包括多个膜。
5.根据权利要求4的液晶显示器件，其特征在于，在多个膜中，与液晶接触的最外层膜的表面能量最小。
6.根据权利要求1的液晶显示器件，其特征在于，所述象素电极被平坦化。
7.根据权利要求6的液晶显示器件，其特征在于，所述矩阵基片相对于所述微透镜直径的区域有这样的平坦度，其最大阶梯不大于500。
8.根据权利要求1的液晶显示器件，其特征在于，R、G和B基本象素的阵列被设置排列成，在一种颜色的光是直射光时，其它两种颜色的光是斜射光。
9.根据权利要求1的液晶显示器件，其特征在于，液晶显示器件是反射型显示器。
10.一种投影器，包括：权利要求1～9所述的液晶显示器件；以及
光学系统，用于将红、绿、蓝光导向射入所述液晶显示器件，使三色红、绿、蓝光中的两色光射入所述液晶显示器件的两个微透镜，反射光从另一个微透镜射出；
三色红、绿、蓝光中的两色光射入所述液晶显示器件的一个微透镜，反射光从该一个微透镜射出。
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