JP2000193927A

JP2000193927A - 液晶表示装置およびこれを用いた液晶プロジェクタ表示装置

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Publication number: JP2000193927A
Application number: JP10371720A
Authority: JP
Inventors: Mikihiro Umehara; 幹裕梅原; Kenichi Watanabe; 健一渡辺; Yoshio Ueda; 芳男上田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP3598009B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度・高精細・小型化を可能とした液晶プロ
ジェクタ装置を得る。【解決手段】光源からの光をレンズ、偏光板を介して液
晶パネルを通過させ、投影するようにした液晶プロジェ
クタ装置において、液晶パネルを構成する２枚の透明基
板をサファイア基板で形成し、サファイア基板上にマト
リクス状に配列した画素と、該画素にビデオ信号を送る
垂直走査回路及び水平走査回路をＲ面サファイア基板上
にエピタキシャル成長させた単結晶シリコンからなる薄
膜トランジスタで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルの画像
を投影するようにした液晶プロジェクタ装置に関し、特
に効率良い冷却構造を有して、極めて耐熱信頼性に優れ
た液晶プロジェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶プロジェクタの液晶表示
装置の駆動回路として、ポリシリコン薄膜トランジスタ
ーを用いたものがあった（例えば、特開昭６１−１４０
２９６号、６２−２９９１８２号公報等参照）。これ
は、石英基板上にマトリックス状に画素を配列し、この
画素にポリシリコンで形成した薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）スイッチを備えたものであった。そして上記薄膜ト
ランジスタスイッチの読み出しゲートを駆動するための
垂直走査回路、またビデオ信号を各信号線に転送するた
めの水平走査回路を同一の石英基板上に設けたものであ
った。

【０００３】上記のようにして作成された液晶パネル
は、従来はホームシアター用途を中心に使用される液晶
プロジェクタ装置に組み込まれ使用されてきた。また、
その後の発展により、液晶パネルが高精細化し、また、
ランプが高輝度化することにより映写画像が飛躍的に向
上し、パソコン映像をそのまま投影して使用するプレゼ
ンツールへと発展を遂げて来た。

【０００４】この液晶プロジェクタ装置は、例えば図１
に示すように構成されている。光源１は、メタルハライ
ドランプ・キセノンランプ・ＵＨＰ等の高輝度ランプ光
源であり、これから投射された光は、球面反射鏡２によ
り反射され、赤外線や紫外線等をカットするフィルタ３
を透過させ、不要な赤外線・紫外線を除去する。その
後、インテグレータレンズ４、集光レンズ５を透過させ
て集光させた後、入射側偏光板６を通し、液晶パネル８
に入射する。液晶パネル８から出射させた光は、出射側
偏光板７を透過後、投影レンズ９により拡大投影され、
前方のスクリーン等に画像が映し出される。

【０００５】この構造は、カラーフィルタを備えた液晶
パネル１枚を用いた単板式のものであるが、この単板式
に加え、ＲＧＢ３原色の光源分解光に対応して、３枚の
液晶パネルを組み込んだ３枚式も一般的に知られてい
る。

【０００６】この場合、図２に示すような、光の波長に
応じて透過・反射を行うダイクロイックミラー１０、及
び光を合成する合成プリズム１１、また、全反射ミラー
１２が使用される。そして、ダイクロイックミラー１０
によって、光源からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）に分解し、それぞれ個別の液晶パネル８に透過さ
せ、合成プリズム１１で合成して投影するようになって
いる。

【０００７】これらの液晶プロジェクタ装置の場合、そ
の液晶画像形成部に偏光板６、７を用いるために、光が
大幅に吸収されてしまうこと、また、装置の小型化を図
るため、１インチ近傍のサイズにまで面積の小型化が図
られた液晶パネル８の画像を数十インチから数百インチ
まで拡大し投影すること、などにより投影された映像の
明るさの低減が避けられない。

【０００８】そこで、光源１としては高輝度のメタルハ
ライドランプ、ＵＨＰランプ、キセノンランプなどの高
出力のランプが使用されている。しかも、使用用途が、
パソコン映像をそのまま投影して使用するプレゼンツー
ルへと拡大するにつれ、更に小型化、高精細化、高輝度
化が要求が強くなり、ますます高出力のランプが選択さ
れるようになってきている。

【０００９】そのため、液晶プロジェクタ装置において
は、熱による不都合が重要な課題となっている。

【００１０】例えば、一般に液晶表示部を構成する偏光
板としては沃素系偏光板を用いるが、これでは耐光性・
耐熱性・耐湿熱性が十分ではないため、特に液晶プロジ
ェクタには、耐光性・耐熱性・耐湿熱性により優れる染
料系偏光板が使用されている（特開平９−２２００８
号、特開平９−２２００９号公報等参照）。

【００１１】しかし、特に入射側の偏光板６の場合、光
の透過率が４０％程度しかなく、大半の光を吸収し発熱
してしまい、７０℃以上になると特性が維持できないと
いう問題がある。また、液晶パネル８自体も熱には弱
く、６０℃以上になると特性に支障を来すという問題が
ある。そこで、液晶プロジェクタ装置では、以下に示す
ように数々の冷却方式が考案されてきた。

【００１２】（１）冷却ファンを発熱部に取り付ける空
冷方式入射側の偏光板６、液晶パネル８、出射側の偏光板７等
の発熱部、及び光源１、電源部を冷却ファンにより冷却
し、熱を帯びた空気を排気する。

【００１３】（２）図１に示すように、入射側の偏光板
６を液晶パネル８から１〜５ｍｍ程度離して設置し、液
晶パネル８に偏光板６の熱が直接伝わるのを防止し、そ
の間に冷却風を流すことにより冷却効率を高める。

【００１４】（３）液晶パネル８の外面に密閉空間を介
して、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の放熱用ガラス板を設
置し、液晶パネル８の発熱に対する放熱効果を高めると
ともに、冷却風によりゴミが液晶パネル８に付着するこ
とを防止する。

【００１５】（４）液冷方式熱交換媒体として液体を封入し、冷却効率を高める（特
公平６−５８４７４号公報参照）。

【００１６】（５）ペルチェ素子等の電子冷却方式ペルチェ素子等による電子冷却装置を取り付け、強制冷
却をする。

【００１７】（６）偏光変換器を光源直後に設置する光源１からの光を偏光板６に入射する前に、変換器によ
り偏光方向を揃え、偏光板６に吸収される光の量を減ら
す。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した各冷
却方法に於いては以下のような課題があった。

【００１９】例えば、液晶パネル８を構成する、入射側
に位置する画素電極及びスイッチング素子を形成する透
明基板は、現状では熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度と
低い石英ガラスを用いて構成しているため、液晶パネル
８内に蓄積される熱を効率良く逃がすことができないと
いう問題があった。また、最近は、パネルサイズが小さ
くなることにより、単位面積当たりの光量が増加し、更
に、開口率を向上させるために画素毎に入射光を集光し
て透過させるようにマイクロレンズが使用されるように
なったことから、液晶自体に掛かる熱的負荷は更に大き
なものとなって来ている。

【００２０】また駆動回路については、従来のようなポ
リシリコン薄膜トランジスターを用いた液晶表示装置
は、ポリシリコン中の移動度（モビリティ）が遅いこと
から動作スピードが遅く、またポリシリコン中の欠陥に
よりリーク電流が大きいため、消費電力が大きいという
問題点があった。

【００２１】また、液晶プロジェクタを冷却する方式に
ついては、以下に示すような問題がある。

【００２２】（１）冷却ファンによる空冷方式の場合、
騒音とゴミの付着の問題がある。十分な冷却効果を得る
ため、送風量を増やしていくとファンの高速回転、及び
大型化により騒音の問題が生じ、静かな室内でプレゼン
テーションを行ったり、ホームシアターとして使用する
場合には不適当である。

【００２３】（２）のように発熱体である入射側の偏光
板６を分離独立させることで、液晶パネル８への影響を
低減し、放熱効果を高めることはできるが、やはり効果
には限界がある。また、偏光板６における偏光体の保持
板として使用している青板ガラスまたは白板ガラスも熱
伝導性が悪く、放熱効果が不十分となり、（１）の場合
と同様に、結局冷却ファンの出力アップに頼らざるを得
ず、上記のごとく騒音とゴミ付着の問題を解消すること
は出来なかった。

【００２４】（３）液晶パネル８の外面に放熱用ガラス
板を設置した場合、ゴミが付着した時の焦点を外し、映
写面に影響を与えないという効果は得られるが、ガラス
板は熱伝導率が良いものでも２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の物しか
なく、十分な放熱効果は得られなかった。

【００２５】（４）液冷式については、温度上昇に伴
い、圧力抜き、気泡発生、混入異物及び冷却媒体漏れ等
が生じ、信頼性の点で問題がある。また、液冷機構につ
いても大掛かりなものが必要となり装置全体が大きくな
ってしまうという問題がある。

【００２６】（５）ペルチェ素子等の電子冷却装置を付
加した固体冷却方式の場合、液晶プロジェクタ装置全体
のコストが大幅に上昇してしまうだけなく、十分な冷却
効果を得られるには至っていない。

【００２７】（６）偏光変換器を通し、今まで全て偏光
板６で吸収されていた偏光成分を偏光板６の透過偏光軸
に予め変換しておくことにより、発熱量を低減しようと
いうものであるが、やはり約２０％の光は吸収され発熱
するため、液晶パネル８が小型化し、単位面積あたりの
ランプの強度が上がれば、冷却効果としては不十分であ
った。

【００２８】以上のように、いずれの冷却方法でも、簡
単な構造で充分な冷却効果を得ることはできなかった。

【００２９】そこで本発明では、動作スピードが早く、
消費電力が少なく、しかも放熱性に優れ、小型化、高精
細化に適した液晶表示装置を得ると共にこれを利用した
液晶プロジェクタ装置を得ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、液晶表
示装置における透明板として熱伝導性の高いサファイア
基板を用いることによって、放熱性を高めるようにした
ものである。

【００３１】具体的には、主面をＲ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ
面のうちのいずれかとした第１のサファイア基板上に、
該サファイア基板の特定結晶軸方向に合わせてマトリク
ス状に配列させた画素と、該画素にビデオ信号を送る垂
直走査回路及び水平走査回路とを、それぞれエピタキシ
ャル成長させたシリコンからなる薄膜トランジスタで構
成し、主面をＲ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ面のうちのいずれか
とした第２のサファイア基板に透明電極を形成し、これ
らの２枚のサファイア基板をそれぞれの特定結晶軸が透
過すべき偏光の偏光透過軸とほぼ一致するように対向さ
せたことを特徴とする。

【００３２】特に、上記第１のサファイア基板における
特定結晶軸方向と、ほぼ平行又は垂直となるようにマト
リックス状に画素を配列したことを特徴とする。

【００３３】さらに、上記第１及び第２のサファイア基
板を、それぞれの特定結晶軸方向と透過すべき偏光の偏
光透過軸との成す角度が±２°以内となるように配置し
たことを特徴とする。

【００３４】また、本発明は、上記の液晶表示装置に光
を透過し、拡大投影するようにして成る液晶プロジェク
タ装置を特徴とする。

【００３５】なお、本発明において、特定結晶軸方向と
は、主面がＲ面の場合はＡ軸若しくはＣ軸投影線方向、
主面がＡ面の場合はＣ軸若しくはＭ軸方向、主面がＭ面
の場合はＣ軸若しくはＡ軸方向、主面がＣ面の場合はＡ
軸若しくはＭ軸方向をそれぞれ特定結晶軸方向とする。

【００３６】そして、この特定結晶軸方向と平行又は直
角になるようにマトリクス状に画素そを配列し、またこ
の特定結晶軸方向と透過すべき偏光の偏光透過軸との成
す角度が±２°以内となるようにサファイア基板を配置
して液晶表示装置を構成したことを特徴とする。

【００３７】液晶表示装置はパネルの両側に偏光板を偏
光方向が直角に交差するように組み合わせ、その間に液
晶を挟み込む構造となっており、電源オンで液晶材料が
立ち、オフの場合は捻れるという特性を利用し、光を遮
断したり通すというスイッチのような働きをし、画像が
構成される仕組みになっている。上記に説明した本発明
の構成は、サファイア基板の特定軸方位と、画素の配列
方向及び透過すべき偏光の偏光方向とを一致させておく
ことによって、偏光特性に悪影響を及ぼすことを防止で
きるようにしたものである。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図によって
説明する。

【００３９】図３に示すように、透過型の液晶パネル８
を構成する入射側の画素電極及びスイッチング素子を形
成する第１のサファイア基板１３、及び出射側の対向電
極を形成する第２のサファイア基板１４を対向して配置
し、パネル面の両側に偏光板１５を配置し、液晶パネル
８を構成した。

【００４０】図４には液晶パネル８の構造を示す。第１
のサファイア基板１３には、内側に画素電極及びスイッ
チング素子等の画素１６がマトリックスパターンに形成
してあり、外側にはマトリックスパターンに合わせて偏
光体１５が貼り合わせてある。また、対向側の第２のサ
ファイア基板１４の内側には、透明対向電極１７を形成
し、外側には透明基板１３の外側に貼った偏光体とは直
交するように偏光体１５を貼り付けてある。そのように
対向させた第１、第２のサファイア基板１３，１４の間
に液晶を封入し、液晶パネルを形成する。

【００４１】いま、第１のサファイア基板１３の外側か
ら偏光方向１８に整えた偏光２０を入射すると、電源が
オンの場合は液晶が直立するため、そのままの偏光方向
で直進するため、出射側の偏光板１５で吸収されること
になりブラック表示となる。電源がオフの場合は、液晶
が捻れた状態となるため、偏光方向が９０°回転して偏
光方向１９となり、出射側の偏光体１５を透過するため
液晶表示されることになる。

【００４２】この第１、第２のサファイア基板１３、１
４は、その主面をＲ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ面のうちのいず
れかとしている。そして、角サファイア基板１３、１４
の特定結晶軸方向（主面がＲ面の場合はＡ軸又はＣ軸投
影線方向、主面がＡ面の場合はＣ軸又はＭ軸方向、主面
がＭ面の場合はＣ軸又はＡ軸方向、主面がＣ面の場合は
Ａ軸又はＭ軸方向）と画素１６の配列方向、及び透過す
べき偏光の偏光軸方向とをほぼ一致させてある。

【００４３】具体的には、第１のサファイア基板１３の
特定結晶軸方向と画素１６の配列方向をほぼ平行又は直
角とし、さらに第１、第２のサファイア基板１３、１４
の特定結晶軸方向と透過すべき偏光の偏光軸方向との成
す角度が±２°好ましくは±０．５゜以内となるように
構成する。なお、第１のサファイア基板１３と第２のサ
ファイア基板１４はそれぞれ透過すべき偏光の向きが異
なるため、それぞれに合わせた方向に配置する。

【００４４】この理由は、偏光体１５により整えた偏光
が、サファイア結晶内の複屈折を起因とした旋光を発生
させないようにするためである。例えば、上記範囲以上
の角度となった場合、液晶の表示が乱れ、プロジェクタ
装置から投影する映像に乱れ等の影響が生じる。

【００４５】また、サファイア基板１３、１４の主面を
Ｒ面にした場合、シリコン膜をエピタキシャル成長させ
た場合に単結晶膜（ＳＯＳ＝ＳｉＯＮＳＡＰＰＨＩ
ＲＥ）となり、これを用いた薄膜トランジスタの特性が
大きく向上するという長所が得られる。これにより液晶
の表示速度がめざましく向上すると共に、消費電力が減
少する。

【００４６】このようにして液晶パネルを作成した場
合、液晶パネル８を構成する第１、第２のサファイア基
板１３、１４自体が十分な放熱特性を持つため、偏光板
を別に備える必要がなく、上記第１、第２のサファイア
基板１３、１４の外面側に直接偏光体１５を接合すれば
よい。このようにすれば、第１、第２のサファイア基板
１３、１４が偏光体１５の保持板を兼用することがで
き、光路をコンパクトに出来、低コストの構造とするこ
とができる。

【００４７】更に液晶パネルから、偏光体１５を分離し
た構造を取れば更に冷却効果は大きくなる。また、第
１、第２のサファイア基板１３、１４の厚みを２ｍｍ以
上の厚みに設定することにより、パネル面の表面に付い
たゴミによる映像品位の低下を、デフォーカスの効果に
より向上させることも出来る。

【００４８】次に液晶プロジェクタにこの液晶パネルを
組み込んだ例を説明する。図１に示すように、光源１
は、メタルハライドランプ・キセノンランプ・ＵＨＰ等
の高輝度ランプ光源であり、これから投射された光は、
球面反射鏡２により反射され、赤外線や紫外線等をカッ
トするフィルタ３を透過させ、不要な赤外線・紫外線を
除去する。その後、インテグレータレンズ４、集光レン
ズ５を透過させて集光させた後、入射側偏光板６を通
し、液晶パネル８に入射する。液晶パネル８から出射さ
せた光は、出射側偏光板７を透過後、投影レンズ９によ
り拡大投影され、前方のスクリーン等に画像が映し出さ
れる。

【００４９】また、この構造は、１枚の液晶パネル８を
用いた単板式のものであるが、他の実施形態としてＲＧ
Ｂ３原色の光源分解光に対応して、３枚の液晶パネル８
を組み込んだ３枚式もある。

【００５０】これは、図２に示すように、光の波長に応
じて透過・反射を行うダイクロイックミラー１０、及び
光を合成する合成プリズム１１、また、全反射ミラー１
２が使用される。そして、ダイクロイックミラー１０に
よって、光源からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
に分解し、それぞれ個別の液晶パネル８に透過させ、合
成プリズム１１で合成して投影するようになっている。

【００５１】そして、本発明では、上記の図１、２に示
す液晶プロジェクタ装置において、液晶パネル８を構成
する２枚の透明基板を第１、第２のサファイア基板１
３、１４で形成したことを特徴とする。そのため、サフ
ァイア基板は熱伝導性が高いことから、液晶パネル部で
の発熱を効率よく放熱することができる。

【００５２】例えば図２に示す構造で、冷却ファンと組
み合わせた冷却構造を取った場合、石英基板で同構造を
形成した場合と比較して、本発明の液晶プロジェクタ装
置は約１０〜１５℃の温度低減効果が実現でき、光学系
の光路も約５％の短縮が可能となった。

【００５３】次に本発明におけるＲ面を主面とした第１
のサファイア基板１３を用いた場合の、液晶表示パネル
の回路構成を示す。図５に示すように、第１のサファイ
ア基板１３上にマトリクス状に画素２１を配列し、各画
素２１には、サファイア基板１３上にエピタキシャル成
長させた単結晶シリコンで形成したＳＯＳＭＯＳトラン
ジスタスイッチ２２を備えている。さらに、このＳＯＳ
ＭＯＳトランジスタスイッチ２２のゲートを駆動するた
めの垂直走査回路２３、およびビデオ信号を順番に各信
号線２５に転送するための水平走査回路２４を同一サフ
ァイア基板１３上に形成している。そして、これら垂直
走査回路２３および水平走査回路２４において必要なＭ
ＯＳトランジスターも、ＳＯＳＭＯＳトランジスターで
形成されている。

【００５４】次に、図５に示した液晶表示装置の単位画
素２１およびＳＯＳＭＯＳトランジスタースイッチ２２
部分の模式的断面を図６に示す。

【００５５】第１のサファイア基板１３の主面を結晶方
位がＲ面となるようにして、この主面上にエピタキシャ
ル成長させた単結晶シリコン層２６を形成し、この単結
晶シリコン層２６に不純物をドープさせて薄膜トランジ
スターを構成する。そして、この上にＳｉＯ₂層２７で
絶縁したゲート２８を備え、全体としてＳＯＳＭＯＳト
ランジスタースイッチ２２を構成している。

【００５６】このＳＯＳＭＯＳトランジスタースイッチ
２２の一方は、水平走査回路２４よりビデオ信号を転送
される信号線２５に接続されている。また、他方はＩＴ
Ｏ等で形成された透明電極１７（２１）に接続されて画
素２１を構成している。また、これらの画素２１、ＳＯ
ＳＭＯＳトランジスタースイッチ２２を形成したサファ
イア基板１３に対向するサファイア基板１４には透明電
極１７を形成し、その間に液晶配向膜２９を介在させて
液晶３０を挟んだ構造となっている。

【００５７】そして、前記垂直走査回路２３によって各
ＳＯＳＭＯＳトランジスタースイッチ２２のゲートが駆
動されると、信号線２５から透明電極１７（画素２１）
にビデオ信号が流れこの画素２１が点灯することにな
る。

【００５８】さらに、図示していないが、水平走査回路
２４、垂直走査回路２３に用いるＭＯＳトランジスター
も、上記と同様にサファイア基板１３上にエピタキシャ
ル成長させた単結晶シリコン層を薄膜トランジスターと
し、ＳＯＳＭＯＳトランジスタースイッチとしてある。

【００５９】このような本発明の液晶表示装置によれ
ば、単結晶シリコン層２６を薄膜トランジスターとして
いるため、単結晶シリコン層２６に欠陥がほとんどない
ことからリーク電流が小さく、電力消費量を小さくでき
る。また、単結晶シリコン層２６は電流速度が速いこと
から、動作スピードを速くすることができ、液晶表示装
置としての画像のズレなどをなくすことができる。例え
ば、電子の移動度（モビリティ）を比較したところ、表
１に示すように、単結晶シリコンはポリシリコンに比べ
３倍程度のモビリティを示した。

【００６０】

【表１】

【００６１】しかも本発明の液晶表示装置は、サファイ
ア基板１３を使用しているため、従来の単結晶シリコン
のＣ−ＭＯＳプロセス技術で簡単に製造することがで
き、さらに１０００℃以上の高温プロセスを使うことも
可能であり、半導体の量産ラインが使用できる。

【００６２】尚、今回は単結晶シリコンを成膜し、液晶
パネルを構成するプロセス、構成を述べたが、多結晶シ
リコン（ｐ−ｓｉ）ＴＦＴの製造工程の高温プロセスに
対しても、全く問題なく使用が可能であり、液晶パネル
を問題なく構成することが可能である。

【００６３】次に、本発明のサファイアの製作過程につ
いて説明する。

【００６４】単結晶サファイアは、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ
₃）の単結晶体であり、Ａｌ原子・Ｏ原子が配置し結晶
を形成している。また、サファイアは、図７に示すよう
に六方晶系であり、その中心軸がＣ軸、これに垂直な面
がＣ面（０００１）である。そして、Ｃ軸から放射状に
のびるＡ軸（ａ１，ａ２，ａ３）とそれに垂直な面がＡ
面（１１−２０）となる。Ｒ面は、図のように、Ｃ軸と
一定の角度（約３２．３８３゜）を有して存在し、これ
に垂直な軸がＲ軸である。また、六方晶の側面がＭ面で
あり、これに垂直な軸がＭ軸である。尚、これらの軸及
び面については、Ｘ線回折により分析が可能である。

【００６５】本発明の単結晶サファイアは、ＥＦＧ法
（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄＦｉｌｍ−ｆｅｄＧｒ
ｏｗｔｈ法）により製造した。即ち、高純度のアルミナ
を不活性雰囲気中で溶融し、このアルミナ融液と接する
ように内部にスリットを備えたリボン状のサファイア単
結晶育成用のモリブデンダイを位置させ、アルミナ融液
を毛細管作用によりモリブデンダイ上端部までアルミナ
融液を誘導し、そこで種結晶（シード）と接触させ、次
いでシードを上方に引き上げて単結晶アルミナであるサ
ファイアの育成を行った。この基板素材を引上育成する
に当たっては、シードの主面を育成したい面方位とし、
その成長軸を引き上げ軸としてセットし、引き上げれば
良い。このように引き上げることにより、主面の面方位
を容易に狙った面方位、軸方位として精度良く育成出来
るのである。尚、単結晶サファイアの育成方法は、ＥＦ
Ｇ法に限らず、チョクラルスキー法等他の方法によって
でも良いが、今回のような角形状の結晶を得たい場合
は、円柱状の結晶形状では効率が悪いため、板状の結晶
を精度良く得られるＥＦＧ法が適している。

【００６６】このようにして得られた単結晶サファイア
を、ダイヤモンドホイール等により所定の形状に研削加
工を行った後、ダイヤモンド砥粒を用いラッピング加工
を行う。

【００６７】次に、粒径５０ｎｍ以下のＳｉＯ₂の球状
コロイド粒子（コロイダルシリカ）を分散させた液を研
磨液として供給しながら、単結晶サファイアと研磨布を
相対的に摺動させて精密研磨（ＣＭＰ）を行う。このよ
うにして研磨を行うことにより、新たに歪を生じさせず
に上記研削及びラッピング加工で生じた破壊層を除去す
ることができ、透過性に優れ、基板として用いる場合で
も良好な平滑な面が出来上がる。

【００６８】次に、サファイアと現状使用されている透
明材料である石英ガラス・ＢＫ−７（ホヤガラス（株）
商品名) ・青板ガラス（フロートガラス）との特性値の
比較を表２に示す。

【００６９】この表２から明らかなように、サファイア
が圧倒的に熱伝導率に優れ、放熱性に優れることが解
る。また、高強度であるため、他の材料と比較して薄く
設計することが可能となり、全体としてコンパクトな光
学系の設計が可能となる。

【００７０】

【表２】

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主面をＲ
面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ面のうちのいずれかとした第１のサ
ファイア基板上に、該サファイア基板の特定結晶軸方向
に合わせてマトリクス状に配列させた画素と、該画素に
ビデオ信号を送る垂直走査回路及び水平走査回路とを、
それぞれエピタキシャル成長させたシリコンからなる薄
膜トランジスタで構成し、主面をＲ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ
面のうちのいずれかとした第２のサファイア基板に透明
電極を形成し、これらの２枚のサファイア基板をそれぞ
れの特定結晶軸が透過すべき偏光の偏光透過軸とほぼ一
致するように対向させて液晶表示装置を構成したことに
よって、放熱効果が向上し、高輝度で小型化した液晶表
示装置を発熱による特性劣化という問題なしに実現する
ことが出来る。

【００７２】また、サファイア基板の軸方位、面方位を
上記のように制御する事で、偏光特性を忠実に透過し、
投影できるプロジェクタ装置が実現できる。

【００７３】さらに、サファイア基板にマトリックス状
に配列した画素、および垂直、水平走査回路をＳＯＳ
（シリコン・オン・サファイア）薄膜トランジスタで形
成してアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を構成
したことによって、動作スピードが速く、消費電力を低
くでき、しかも通常の半導体プロセスが使えることから
量産が可能であるなど、さまざまな効果を持った液晶表
示装置を得ることができる。

【００７４】また本発明により、液晶プロジェクタ装置
による投影画像の大幅な高輝度化・高精細化が可能とな
り、更に装置の小型化にも貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な透過型液晶単板式プロジェクタ装置の
概略図である。

【図２】一般的な透過型液晶３枚式プロジェクタ装置の
概略図である。

【図３】本発明の液晶表示装置を示す図である。

【図４】本発明の液晶表示装置を示す分解斜視図であ
る。

【図５】本発明の液晶表示装置の回路構成を示す図であ
る。

【図６】本発明の液晶表示装置の単位画素及びＳＯＳＭ
ＯＳトランジスタースイッチ部分の模式的断面図であ
る。

【図７】サファイアの結晶構造を示す図である。

【符号の説明】

１・・・光源２・・・反射鏡３・・・フィルタ４・・・インテグレータレンズ５・・・レンズ６・・・偏光板７・・・偏光板８・・・液晶パネル９・・・投影レンズ１０・・・ダイクロイックミラー１１・・・合成プリズム１２・・・全反射ミラー１３・・・偏光体１４・・・偏光軸１５・・・偏光体（偏光フィルム）１６・・・画素１７・・・透明電極（ＩＴＯ等）１８・・・入射側偏光体の偏光方向１９・・・出射側偏光体の偏光方向２０・・・光の偏光方向２１・・・画素２２・・・ＳＯＳＭＯＳトランジスタスイッチ２３・・・垂直走査回路２４・・・水平走査回路２５・・・各信号線２６・・・単結晶シリコン層２７・・・ＳｉＯ₂層２８・・・ゲート２９・・・液晶配向膜３０・・・液晶

フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA12 HA01 HA08 HA13 HA18 HA28 JA05 KA17 KA30 MA20 2H090 JB04 JB10 JD19 KA05 LA01 LA04 LA11 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主面をＲ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ面のうちのい
ずれかとした第１のサファイア基板上に、該サファイア
基板の特定結晶軸方向に合わせてマトリクス状に配列さ
せた画素と、該画素にビデオ信号を送る垂直走査回路及
び水平走査回路とを、それぞれエピタキシャル成長させ
たシリコンからなる薄膜トランジスタで構成し、主面を
Ｒ面、Ａ面、Ｍ面、Ｃ面のうちのいずれかとした第２の
サファイア基板に透明電極を形成し、これらの２枚のサ
ファイア基板をそれぞれの特定結晶軸が透過すべき偏光
の偏光透過軸とほぼ一致するように対向させてなること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】上記第１のサファイア基板における特定結
晶軸方向とほぼ平行又は直角になるように、マトリクス
状に画素を配列したことを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
【請求項３】上記第１及び第２のサファイア基板を、そ
れぞれの特定結晶軸方向と透過すべき偏光の偏光透過軸
との成す角度が±２°以内となるように配置したことを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３記載の液晶表示装置に光を
透過し、拡大投影するようにして成る液晶プロジェクタ
装置。