JP2001033779A

JP2001033779A - 表示パネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001033779A
Application number: JP11209988A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Furushima; 輝彦古島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】セルギャップ制御層用のスペーサを表示品位
の低下無く設置すること。【解決手段】各マイクロレンズ２２のうち、他の３つ
のマイクロレンズ２２と隣接する角隅に対応した位置
に、基板間のギャップを制御するためのスペーサ２５１
を、基板間に挟んで設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズを
採用した液晶パネル等である表示パネル及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶パネル等である表示パネルに
おいて、アクティブ素子を形成した基板（アクティブ基
板と称す）と、これに対向する基板（対向基板と称す）
との間のセルギャップを制御する方法としては、アクテ
ィブ基板と対向基板との間にスペーサを配置するのが一
般的である。スペーサの配置方法としては、揮発性溶剤
にスペーサを分散させたものを片側の基板上に噴霧散布
する手法や、スペーサそのものを片側の基板に散布する
手法（乾式散布）が一般的である。

【０００３】このようにスペーサをパネル内に配置した
表示パネルでは、スペーサが画素電極上にも散布される
ため、スペーサ自身及びスペーサによる配向乱れ等によ
る表示不良、例えば、ノーマリホワイトモードの場合、
スペーサ部分が白く色抜けした状態となり、コントラス
トが著しく低下する。この問題を解決する１つの工夫と
して特開平６−３０１０４０号公報には、画素電極部以
外の信号電極等を覆うマトリックスパターンの遮光膜に
開口部を設けておくと共に、この開口部に対応して光反
応性樹脂とスペーサとを塗布し、上記開口部を通して背
面から露光することで、スペーサを固定することが記載
されている。また、別のスペーサを非表示部に設ける方
法が特開平１０−６２７８９号公報に提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示画
素数が増加し画素寸法が縮小されると、たとえスペーサ
を非表示部に設けたとしても、上記した配向乱れ等の影
響が表示画素に及ぶため、コントラスト低下等の表示品
位が低下してしまうという問題が解決されない。

【０００５】本発明は上記事情に鑑み、セルギャップ制
御層用のスペーサを表示品位の低下無く設置することの
できる表示パネル及びその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべき本
発明は、第１、第２、第３の色画素電極の３つの色画素
電極のうちの２つの色画素電極の組合せを第１方向に、
該２つの色画素電極の組合せと異なる２つの色画素電極
の組合せを第１方向と異なる第２方向に、１つの色画素
電極を共有するように配置した色画素電極を基板上に所
定のピッチで２次元的に交差配列した第一の基板と、前
記第１方向と第２方向の２つの色画素電極のピッチを１
ピッチとするマイクロレンズを複数個、前記基板上に２
次元的に配列した第二の基板と、を備え、前記各マイク
ロレンズの中心に対応した位置に前記第１の色画素電極
が、前記第１方向において隣接するマイクロレンズ間の
境界に対応した位置に前記第２の色画素電極が、前記第
２方向において隣接するマイクロレンズ間の境界に対応
した位置に前記第３の色画素電極が、各々位置するよう
に、かつ前記第一の基板と第二の基板との間に液晶層を
挟むように、前記第一の基板に対して前記第二の基板を
配置し、前記各マイクロレンズのうち、他の３つのマイ
クロレンズと隣接する角隅に対応した位置に、前記第一
の基板と第二の基板の間のギャップを制御するためのス
ペーサを、これら第一の基板と第二の基板とで挟んで設
けた、ことを特徴とする。

【０００７】また、前記色画素電極は反射電極からなる
ことを特徴とする。

【０００８】また、前記スペーサは球状のスペーサであ
ることを特徴とする。

【０００９】更に、上記特徴をもつ表示パネルを製造す
る際に、前記第一及び第二の基板それぞれに配向膜を形
成し、該第一及び第二の基板のうち一方の基板の配向膜
上に感光性樹脂を塗布して現像液にて現像し、前記色画
素電極に対応する位置とは別の位置が開口となるパター
ンを形成して、選択的に前記配向膜を覆う工程と前記パ
ターンが形成された配向膜上にスペーサを散布して固着
させる工程と、剥離液を用いて前記散布固着したスペー
サを前記感光性樹脂とともに除去する工程と、を有して
なることを特徴とする。

【００１０】また、前記散布するスペーサは、接着樹脂
をコーティングしたスペーサであることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】＜実施形態１＞本発明による表示
パネルの一例である液晶パネルを投写型液晶表示装置に
採用した実施形態１について説明する。

【００１２】（Ａ）液晶表示装置全体の説明図１は投写型液晶表示装置の光学系の要部概略図であ
り、図１（Ａ）はその上面図、図１（Ｂ）は正面図、図
１（Ｃ）は側面図を表している。

【００１３】図１において、１は投影レンズであり、マ
イクロレンズ付の液晶パネル２（表示パネル）で表示し
た画像情報を所定面上に投影している。３は偏光ビーム
スプリッター（ＰＢＳ）であり、例えばＰ偏光を透過
し、Ｓ偏光を反射している。４０はＲ（赤色光）反射ダ
イクロイックミラー、４１はＢ／Ｇ（青色＆緑色光）反
射ダイクロイックミラー、４２はＢ（青色光）反射ダイ
クロイックミラー、４３は全色光を反射する高反射ミラ
ー、５０はフレネルレンズ、５１は凸レンズ（正レン
ズ）、６はロッド型インテグレータ、７は楕円リフレク
ターであり、その中心にメタルハライドや、ＵＨＰ等の
アークランプ（光源）８の発光面８ａが配置されてい
る。

【００１４】ここで、Ｒ（赤色光）反射ダイクロイック
ミラー４０、Ｂ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイッ
クミラー４１、Ｂ（青色光）反射ダイクロイックミラー
４２はそれぞれ図２（Ｃ）、（Ｂ）、（Ａ）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４３とともに図３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
ように光源８からの白色照明光をＲ、Ｇ、Ｂの３つの色
光に色分解するとともに液晶パネル２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２を照明する
ようにしている。

【００１５】ここで、光源８からの光束の進行過程に従
って説明すると、まずランプ８からの出射した白色光束
は、楕円リフレクター７によりその前方のインテグレー
タ６の入り口（入射面）６ａに集光され、このインテグ
レータ６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６の出射口６ｂを出射した光束は凸レンズ５１とフ
レネルレンズ５０とによりｘ軸−方向（図１（Ｂ）基
準）に平行光束化され、まずＢ反射ダイクロイックミラ
ー４２に至る。

【００１６】このＢ反射ダイクロイックミラー４２では
Ｂ光（青色光）のみが反射されｚ軸−方向つまり下側
（図１（Ｂ）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４０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４２
を通過し、高反射ミラー４３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
４０に向かう。

【００１７】ここでＢ反射ダイクロイックミラー４２と
高反射ミラー４３は共に図１（Ａ）を基にして言えば、
インテグレータ６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４３はｙ軸方向を回転軸にｘｙ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４２はやはりｙ軸方向を回転軸にｘｙ平面に
対してこの４５°よりも浅い角度に設定されている。

【００１８】従って、高反射ミラー４３で反射されたＲ
／Ｇ光はｚ軸−方向に反射されるのに対して、Ｂ反射ダ
イクロイックミラー４２で反射されたＢ光はｚ軸に対し
て所定の角度（ｘｚ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２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２上で交差
するように、高反射ミラー４３とＢ反射ダイクロイック
ミラー４２のシフト量およびチルト量が選択されてい
る。

【００１９】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
４０とＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１に向かう
が、これらはＢ反射ダイクロイックミラー４２と高反射
ミラー４３の下側に位置し、まず、Ｂ／Ｇ反射ダイクロ
イックミラー４１はｘ軸を回転軸にｘｚ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
４０はやはりｘ軸方向を回転軸にｘｚ平面に対してこの
４５°よりも浅い角度に設定されている。

【００２０】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４０を
通過して、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１により
直角にｙ軸＋方向に反射され、ＰＢＳ３を通じて偏光化
された後、ｘｚ面に水平に配置された液晶パネル２を照
明する。

【００２１】このうちＢ光は前述したように（図１
（Ａ）、図１（Ｂ）参照）、ｘ軸に対して所定の角度
（ｘｚ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４１による反射後はｙ軸に対して所
定の角度（ｘｙ面内チルト）を維持し、その角度を入射
角（ｘｙ面方向）として該液晶パネル２を照明する。Ｇ
光についてはＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー４１によ
１り直角に反射しｙ軸＋方向に進み、ＰＢＳ３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
２を照明する。

【００２２】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４１の手前に配置されたＲ反
射ダイクロイックミラー４０によりＲ反射ダイクロイッ
クミラー４０にてｙ軸＋方向に反射されるが、図１
（Ｃ）の側面図に示したようにｙ軸に対して所定の角度
（ｙｚ面内チルト）でｙ軸＋方向に進み、ＰＢＳ３を通
じて偏光化された後、該液晶パネル２をこのｙ軸に対す
る角度を入射角（ｙｚ面方向）として照明する。

【００２３】また、前述と同様にＲ、Ｇ、Ｂの各色光の
液晶パネル２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２上で交差するようにＢ／Ｇ反対ダ
イクロイックミラー４１とＲ反射ダイクロイックミラー
４０のシフト量およびチルト量が選択されている。

【００２４】さらに、図２に示したようにＢ／Ｇ反射ダ
イクロイックミラー４１のカット波長は５７０ｎｍ、Ｒ
反射ダイクロイックミラー４０のカット波長は６００ｎ
ｍ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４１を透過して光路外に捨てられる。これによ
り最適な色バランスを得ている。

【００２５】そして後述するように液晶パネル２にて各
Ｒ、Ｇ、Ｂ光は反射＆偏光変調され、ＰＢＳ３に戻り、
ＰＢＳ３のＰＢＳ面３ａにてｘ軸＋方向に反射し、この
光束は投影レンズ１に入射する。投影レンズ１は液晶パ
ネル２に表示された画像をスクリーン（不図示）に拡大
投影している。

【００２６】該液晶パネル２を照明する各Ｒ、Ｇ、Ｂ光
は入射角が異なるため、そこから反射されてくる各Ｒ、
Ｇ、Ｂ光もその出射角を異にしているが、投影レンズ１
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１
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２への入
射光の傾きを維持している。

【００２７】（Ｂ）液晶パネルの説明次に、ここで用いる液晶パネル２について説明する。図
４は、本実施形態に係る液晶パネル２の拡大断面模式図
（図１（Ｃ）のｙｚ面に対応）である。対向ガラス基板
であるシートガラス２３上には熱可塑性樹脂を用いたい
わゆるリフロー法によりマイクロレンズ２２が形成され
ている。また、２４は透明対向電極、２５は液晶層、２
６は画素電極、２７はアクティブマトリックス駆動回路
部、２８はシリコン半導体基板である。マイクロレンズ
２２は、画素電極２６のピッチの倍のピッチで２次元的
アレイ構造を有し、これによりマイクロレンズアレイを
成している。また２５１は、液晶パネル２の表示品位を
向上させるために、マイクロレンズ２２の角隅部の非表
示領域（後述）に対応設置されたスペーサ２５１であ
り、これにより対向する基板間のギャップを制御してい
る。

【００２８】図６に液晶パネル２の部分上面図を示す
（なお上記図４は図６のＡ−Ａ' 線断面図である）。こ
の図から判るように該液晶パネル２では、マイクロレン
ズ２２による集光が出来るために非表示領域２５０が大
きく確保でき、このマイクロレンズ２２の角隅部の非表
示領域２５０にスペーサ２５１が配置されている。従来
提案されているスペーサを画素電極部以外の信号電極等
を覆うマトリックスパターン部に設ける方法では、表示
画素数が増加し画素寸法が縮小されると、スペーサによ
る配向乱れ等の影響が表示画素に及び、コントラスト低
下等の表示品位が低下してしまうという欠点があった
が、該液晶パネル２では、ギャップ制御用のスペーサ２
５１が非表示領域２５０に配置されているため、表示品
位を低下させることなくギャップ精度の良いパネルを作
成できる。

【００２９】液晶層２５は反射型に適応したいわゆるＤ
ＡＰ、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。画素電極２６はＡｌ（アルミ）からなり反射鏡
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。

【００３０】アクティブマトリックス駆動回路部２７は
いわゆるシリコン半導体基板２８上に設けられた半導体
回路であり、上記画素電極２６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。

【００３１】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２７はＲ、Ｇ、Ｂの各原色映像信
号を所定の各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素に書き込むように構成され
ており、該各画素電極２６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２７に
て書き込まれる原色映像信号により各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素と
して区別され、後述する所定のＲ、Ｇ、Ｂ画素配列を形
成している。

【００３２】ここで、まず液晶パネル２に対する照明光
のうちＧ光について説明する。前述したようにＧ光の主
光線はＰＢＳ３により偏光化されたのち該液晶パネル２
に対して垂直に入射する。該Ｇ光線はマイクロレンズ２
２により集光されＧ画素電極２６（図６で「Ｇ」と表記
した画素電極２６）上を照明する。そしてＡｌよりなる
該画素電極２６により反射され、再び同じマイクロレン
ズ２２を通じて液晶パネル２外に出射していく。このよ
うに液晶層２５を往復通過する際、該Ｇ光線（偏光）は
画素電極２６に印可される信号電圧により対向電極２４
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２を出射しＰＢＳ３に戻る。ここ
で、その変調度合いによりＰＢＳ面３ａにて反射され投
影レンズ１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。

【００３３】一方、上述したようにｙｚ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ＰＢＳ３によ
り偏光化された後、マイクロレンズ２２に入射し、該マ
イクロレンズ２２により集光されその斜め下側にあるＲ
画素電極（図６で「Ｒ」と表記した画素電極２６）上を
照明する。そして該画素電極２６により反射され、入射
時の前記マイクロレンズ２２に隣接した別のマイクロレ
ンズ２２を通じて液晶パネル２外に出射していく。この
際、該Ｒ光線（偏光）はやはりＲ画素電極２６に印可さ
れる信号電圧により対向電極２４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２
を出射しＰＢＳ３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、画像光の１部として
投影レンズ１で投影される。

【００３４】図５は本実施形態での色分解及び色合成の
原理説明図である。ここで図５（Ａ）は液晶パネル２の
上面模式図、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）はそれぞれ該液晶
パネル２の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。

【００３５】このうち図５（Ｃ）はｙｚ断面を表す上記
図４に対応するものであり、各マイクロレンズ２２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
ら判るように第１の色画素として各Ｇ画素電極は各マイ
クロレンズ２２の中心の真下に配置され、第２の色画素
として各Ｒ画素電極は各マイクロレンズ２２間の境界の
真下に配置されている。従ってＲ光の入射角はそのｔａ
ｎθが画素ピッチ（Ｂ＆Ｒ画素）とマイクロレンズ２２
・画素電極２６間距離の比に等しくなるように設定する
のが好ましい。

【００３６】一方図５（Ｂ）は該液晶パネル２のｘｙ断
面に対応するものである。このｘｙ断面については第３
の色画素としてのＢ画素電極とＧ画素電極とが図５
（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２２の中心の真下に配置され、
第３の色画素としての各Ｂ画素電極は各マイクロレンズ
２２間の境界の真下に配置されている。

【００３７】ところで該液晶パネル２を照明するＢ光に
ついては、前述したようにＰＢＳ３による偏光化後、図
中断面（ｘｙ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２２から入射し
たＢ光線は図示したようにＢ画素電極２６により反射さ
れ、入射したマイクロレンズ２２に対してｘ方向に隣り
合うマイクロレンズ２２から出射する。Ｂ画素電極２６
上の液晶層２５による変調や液晶パネル２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。

【００３８】また、各Ｂ画素電極は各マイクロレンズ２
２間の境界の真下に配置されており、Ｂ光の液晶パネル
２に対する入射角についてもＲ光と同様にそのｔａｎθ
が画素ピッチ（Ｇ＆Ｂ画素）とマイクロレンズ２２・画
素電極２６間距離の比に等しくなるように設定するのが
好ましい。

【００３９】ところで本実施形態の液晶パネル２では以
上述べたように各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の並びがｚ方向（第１
方向）に対してはＲＧＲＧＲＧ…、そしてｘ方向（第２
方向）に対してはＢＧＢＧＢＧ…となっているが、図５
（Ａ）はその平面的な並びを示している。

【００４０】このように各画素（色画素）サイズは縦横
共にマイクロレンズ２２の約半分になっており、画素ピ
ッチはｘｚ両方向ともにマイクロレンズ２２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２２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２２の境界に位置し、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。

【００４１】なお、図６で二点鎖線格子２９は１つの絵
素を構成するＲ、Ｇ、Ｂ画素のまとまりの画素ユニット
２９を示している。また、これら画素ユニット２９を基
板上に２次元的に所定のピッチで配列して画素ユニット
アレイを構成している。つまり、アクティブマトリック
ス駆動回路部２７により各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素が駆動される
際、二点鎖線格子２９で示されるＲ、Ｇ、Ｂの画素ユニ
ットは同一画素位置に対応したＲ、Ｇ、Ｂ映像信号にて
駆動される。上述した各原色照明光の入射・出射経路か
ら明らかなように、１つの絵素を構成するＲ、Ｇ、Ｂ画
素ユニット２９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２２から行われる。

【００４２】図７は本実施形態における液晶パネル２か
らの全出射光をＰＢＳ３および投影レンズ１を通じてス
クリーン９に投写するときの概略図である。同図に示す
ように図６に示すような液晶パネル２を用い、かつ液晶
パネル２内のマイクロレンズ２２の位置又はその近傍が
スクリーン９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９に示すようなマイクロレンズ２
２の格子内に各絵素を構成する該Ｒ、Ｇ、Ｂ画素ユニッ
ト２９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。

【００４３】本実施形態ではこのように、図６に示す構
成の液晶パネル２を用い、かつマイクロレンズ２２の配
置面又はその近傍がスクリーンと略共役関係となるよう
にして、スクリーン面上でいわゆるＲ、Ｇ、Ｂ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してい
る。

【００４４】（Ｃ）アクティブマトリックス駆動回路部
の説明次に、前述した各画素電極２６およびそれをアクティブ
駆動するシリコン半導体基板２８上に設けられたアクテ
ィブマトリックス駆動回路部２７について詳述する。

【００４５】図１０は本発明に係る液晶パネル２のアク
ティブマトリックス駆動回路部２７の模式断面図であ
る。図１０において２８はシリコン基板（半導体基
板）、１０２、１０２' はそれぞれｐ型、ｎ型ウェル、
１０３、１０３' はトランジスタのドレイン領域、１０
４はゲート、１０５、１０５‘はソース領域である。

【００４６】図１０からわかるように、表示領域１１９
のトランジスタはゲートに対して、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
の間にドレイン領域１０３' 、ゲート１０５' に示す如
く、低濃度のｎ￣、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。

【００４７】一方、周辺回路の一部の回路部が図１０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。

【００４８】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、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、上述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。

【００４９】基板２８は、ｐ型半導体からなり、基板２
８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１
０〜１５Ｖ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がかかる。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。

【００５０】１０６はフィールド酸化膜、１１０はデー
タ配線につながるソース電極、１１１は画素電極につな
がるドレイン電極、２６は画素電極である。１０７は表
示領域、周辺領域を覆う遮光層であり、Ｔｉ、ＴｉＮ、
Ｗ、Ｍｏ等が適している。

【００５１】図１０からわかるように、上記遮光層は、
表示領域では、画素電極とソース電極との接続部を除い
て覆っているが、周辺画素領域では、一部映像信号線、
クロック線等、配線容量が重くなる領域では、上記遮光
層を除き、上記遮光層が除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層を覆う設
計になっており、高速信号が転送可能な工夫がなされて
いる。

【００５２】１０８は、遮光層下部の絶縁層であり、Ｐ
−ＳｉＯ層上にＳＯＧにより平坦化処理を施し、その層
をさらに、Ｐ−ＳｉＯでカバーし、絶縁層の安定性を確
保した。ＳＯＧによる平坦化以外に、Ｐ−ＴＥＯＳ膜を
形成し、さらにＰ−ＳｉＯをカバーした後、絶縁層をＣ
ＭＰ処理し、平坦化する方法を用いても良いことは言う
までもない。

【００５３】１０９は、反射電極と、逓光層との間に設
けられた絶縁層で、この絶縁層を介して反射電極の電荷
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−ＳｉＮ、Ｔａ₂ Ｏ₂ やＳｉＯ₂
との積層膜等が有効である。遮光層にＴｉ、ＴｉＮ、Ｍ
ｏ、Ｗ等の平坦なメタル上に設けることにより、５００
〜５０００オングストローム程度の膜厚が好適である。

【００５４】２５は液晶材料、１１７、１１７' は高度
不純物領域、１１９は表示領域である。図１０からわか
るように、トランジスタ下部に形成されたウェルと同一
極性の高濃度不純物層１１７、１１７' はウェルの周辺
部及び内部に形成されており、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型ウェルとｐ型ウェルとの間に
は、フィールド酸化膜を介して上記高濃度不純物層１１
７、１１７' 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。

【００５５】これらの高濃度不純物層は、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。

【００５６】図１１は本実施形態における液晶パネル２
のアクティブマトリックス駆動部２７の回路図である。
図１１において１２１は水平シフトレジスタ、１２２は
垂直シフトレジスタ、１２３はｎチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔ、１２４はｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ、１２５は保持
容量、１２６は液晶画素容量、１２７は信号転送スイッ
チ、１２８はリセットスイッチ、１２９はリセットパル
ス入力端子、１３０はリセット電源端子、１３１はＲ、
Ｇ、Ｂ映像信号入力端子である。

【００５７】図１０においてシリコン半導体基板２８は
ｐ型になっているが、ｎ型でも良い。また、ウェル領域
１０２は、半導体基板２８と反対の導電型にする。この
ため、図１０ではウェル領域１０２はｐ型になってい
る。ｐ型、ｎ型のウェル領域１０２及び１０２' は、半
導体基板２８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２８の不純物濃度が１０¹⁴〜
１０¹⁵（ｃｍ^-3）のとき、ウェル領域１０２の不純物濃
度は１０¹⁵〜１０¹⁷（ｃｍ^-3）が望ましい。

【００５８】ソース電極１１０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１１１は画素電極２
６に接続する。これらの電極１１０、１１１には、通常
Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＧｅＣｕ、ＡｌＣ
ｕ配線を用いる。これらの電極１１０、１１１の下部
に、ＴｉとＴｉＮからなるバリ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。

【００５９】画素電極２６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、ＡｌＣｕ以外にＣｒ、Ａ
ｕ、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、下地絶縁層や画素電極２６の
表面をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）法に
よって処理すると良い。

【００６０】図１１に示す保持容量１２５は、図１０に
示す画素電極２６と対向透明電極２４の間の信号を保持
するための容量である。ウェル領域１０２には、基板電
位を印加する。

【００６１】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ＭＯ
ＳＦＥＴ１２３で下がｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ１２
４、２行目は上がｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ１２４で下
がｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ１２３となるように、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。

【００６２】なお、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、縞状に
なるｎ型ウェルのソース、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、こ
れにより、安定した高品位な表示が実現できた。

【００６３】Ｒ、Ｇ、Ｂ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１
３１から入力され、水平シフトレジスタ１２１からのパ
ルスに応じて信号転送スイッチ１２７を開閉し、各デー
タ配線に出力する。垂直シフトレジスタ１２２からは、
選択した行のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ１２３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。

【００６４】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、ソースの信号をフルに書き込める利点を
有する。

【００６５】又、スイッチが、単結晶トランジスタから
成り立っており、poly si −ＴＦＴの結晶粒界での不安
定な振る舞い等がなく、バラツキのない高信頼性な高速
駆動が実現できる。

【００６６】また以上述べたようなアクティブマトリッ
クス駆動回路部２７は各画素電極２６の下に存在するた
め、図１１の回路図上では絵素を構成する各Ｒ、Ｇ、Ｂ
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６に示したような２次元的配列の各Ｒ、
Ｇ、Ｂ画素電極２６に接続している。

【００６７】図１２はシール構造と、パネル構造との関
係を説明するための模式的平面図である。図１２におい
て、１５１はシール材、１５２は電極パッド、１５３は
クロックバッファー回路、１５４はアンプである。この
アンプは、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。１５５は対向基板の電位をとるＡｇペー
スト部、１５６は表示領域、１５７はＳＲ等の周辺駆動
回路部である。

【００６８】図１２からわかるように、本実施形態で
は、シールの内部にも外部にもトータルチップサイズが
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、長辺側でも良く、又一辺でなく、多辺から
の取り出しも高速クロックを取り扱う時に有効である。

【００６９】さらに本案施形態の液晶パネル２は、Ｓｉ
半導体基板を用いているため、投写型表示装置のように
強力な光が照射され、基板の側壁にも光が当たると、基
板電位が変動し、液晶パネルの誤動作を引き起こす可能
性がある。したがって、液晶パネル２の側壁及び液晶パ
ネル２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弛伝導率の高いＣｕ等のメタル
が接続されたホルダー構造となっている。

【００７０】（Ｄ）駆動回路系についての説明次に図８に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示す。同図において、１０はパネル
ドライバーであり、Ｒ、Ｇ、Ｂ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２４駆動信号、各種タイミング信号等を形
成している。１２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。１１はデコーダーであり、インターフェース１２か
らの標準映像信号をＲ、Ｇ、Ｂ原色映像信号及び同期信
号にデコードしている。１４はバラストであり、アーク
ランプ８を駆動点灯する。１５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。１３は不図示
の操作部を内在したコントローラであり、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。

【００７１】このように本実施形態の投写型液晶表示装
置は、その駆動回路系は単板式プロジェクターとしては
極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Ｒ、Ｇ、Ｂ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。

【００７２】（Ｅ）液晶パネルの製造方法についての説
明次に、前記液晶パネル２の製造方法について説明する。
図１３は液晶パネルの製造工程を説明した図である。ま
ず図１３（ａ）に示すように、公知技術等を適用した適
宜な製造方法により、シリコン半導体基板２８上に、多
数の画素電極２６を配したアクティブマトリックス駆動
回路部２７を形成し、更にその上に配向処理を行い配向
膜３１を形成する。これら基板２８から配向膜３１まで
のものを第一の基板３００とする。

【００７３】次いで図１３（ｂ）に示すように、前記第
一の基板３００上に感光性樹脂として本実施形態ではフ
ォトレジスト３２を塗布、露光現像し、マイクロレンズ
の角隅郡の非表示領域２５０に対応する部分に開口３３
を持つレジストパターンを形成する。

【００７４】次に図１３（ｃ）に示すように、スペーサ
に接着層をコーティングした固着スペーサ２５１、例え
ばハイブラシカＵＫ−Ｍ（宇部日東化成製）を乾式散布
する。該スペーサ２５１には、設定されているギャップ
の間隔とほば同じ径寸法を有するスペーサを用いた。そ
の後、スペーサ２５１が散布された基板を１２０°Ｃに
て加熱処理し、スペーサ２５１を基板３００に接着させ
る。この時、フォトレジスト３２の開口部３３に散布さ
れたスペーサ２５１は基板３００に接着され、フォトレ
ジスト３２上に散布されたスペーサ２５１はレジスト３
２に接着される。

【００７５】次に図１３（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト３２を剥離液等を用いてスペーサ２５１と共に除
去することにより、所定の部分３３のみにスペーサ２５
１を配置する。尚、フォトレジスト材料及び剥離液等
は、配向膜３１の劣化及び配向性を低下させない様に考
慮しなければならない。（例えば、特開平７−０２８０
６７号公報等に記載されている。）この後、スペーサ２５１を設置した基板３００とマイク
ロレンズ側の基板とを、周囲に配置したスペーサを混入
させたシール材を用いて貼り合わせ、この貼り合わせを
行った両基板のギャップ内に液晶材料を真空注入し液晶
層を形成し、液晶パネル２を完成させる。

【００７６】従来のギャップ制御用のスペーサは、パネ
ル内に均一にしかも、凝集することなく散布する必要が
あり、特に拡大投影用液晶パネルでは、表示品位の低下
を防止するためにスペーサの散布密度は、数１０個／ｍ
ｍ² 〜２００個／ｍｍ² 程度であった。また、非表示部
にスペーサを配置してもその影響が表示部に及び表示品
位の低下を招いてしまっていた。これに対して本実施形
態のものでは、５００個／ｍｍ² 程度以上、或いは非表
示領域２５０内であれば凝集させて存在させることがで
きるため、貼り合わせ時及び液晶注入後のギャップ調整
時に加わる圧力による力が分散するため、欠陥等の発生
確率が低減した。

【００７７】更に、スペーサ材として前記したダメージ
の問題より、従来は樹脂系のスペーサが使用されてきた
が、本発明ではギャップ精度が出しやすいシリカスペー
サを使用することが好ましい。

【００７８】＜実施形態２＞本発明による表示パネルの
別の一例である液晶パネルに関する実施形態２を説明す
る。本実施形態２では上述した実施形態１と液晶パネル
の部分だけが異なるので、以下、液晶パネルについての
み説明する。

【００７９】図１４は本発明による表示パネルの別の一
例である液晶パネルを説明する平面図である。ギャップ
制御用のスペーサ２５１がパネル中央部３５１に密に、
周辺部３５２が疎に配置されている。スペーサ２５１を
パネル中央部３５１に多く配置することにより貼り合わ
せ時のセルギャップのへこみを防止でき、ギャップ精度
の良いパネルが作成できる。

【００８０】図１５はセルギャップ調整を行う貼り合わ
せ時或いは液晶注入後の加圧時の液晶パネルの状態を説
明した側断面図である。一般的には図１５（ａ）に示す
ように、セルギャップ調整を行う貼り合わせ時或いは液
晶注入後の加圧時には、加圧３６によりパネル中央部の
変形が周辺部より大きく、よりギャップが変化しやす
い。しかし本実施形態のように、より変形の大きな場所
を密に、少ない部分を疎にスペーサ２５１を配置するこ
とにより、表示品位の低下をより防止できる。更に、加
圧時の変形量が大きいパネル中央部３５１にスペーサ２
５１を密に配置しているため、図１５（ｂ）のようにス
ペーサ２５１個々に加わる圧力が低減し、基板へのダメ
ージが低減される。

【００８１】次に、本実施形態の液晶パネルにおけるス
ペーサの設置方法について図１６を用いて説明する。図
１６は液晶パネルにおけるスペーサの設置方法を説明す
る図である。

【００８２】実施形態１と同様（図１３参照）の手順で
図１６（ａ）のように配向処理を行った後、図１６
（ｂ）のように第一の基板３００表面にフォトレジスト
３２を塗布し、マイクロレンズの角隅部分の非表示領域
２５０に開口３３を持ち、しかも、その密度が中央部が
多く、周辺部が少ないフォトレジストパターンを形成し
た。

【００８３】次に、図１６（ｃ）のように接着樹脂３７
を均一に塗布した後、図１６（ｄ）のようにスペーサ２
５１、例えばハイプラシカＵＫ（宇部日東化成製）を乾
式散布する。スペーサ２５１には、設定されているギャ
ップの間隔とほぼ同じ径寸法を有するスペーサを用い
た。

【００８４】次に、スペーサ２５１が散布された基板を
１００°Ｃにて加熱処理し、スペーサ２５１を基板３０
０に接着させる。この時、フォトレジスト３２の開口３
３に散布されたスペーサ２５１は接着樹脂３７により基
板３００に接着され、フォトレジスト３２上に散布され
たスペーサ２５１はフォトレジスト３２に接着される。

【００８５】次に、フォトレジスト３２を剥離液等を用
いてスペーサ２５１と共に除去することにより、図１６
（ｅ）に示すように、所定の部分のみにスペーサ２５１
を配置することができる。尚、フォトレジスト材料及び
剥離液等は、配向膜３１の劣化及び配向性を低下させな
い様に考慮しなければならない。

【００８６】この後、スペーサ２５１が設置された基板
３００とマイクロレンズ側の基板とを、周囲に配置した
スペーサを混入させたシール材を用いて貼り合わせ、こ
の貼り合わせを行った両基板のギャップ内に液晶材料を
真空注入し液晶層を形成し、液晶パネルが完成する。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、コ
ントラストを低下させることなく非表示画素領域にセル
ギャップを均一に保つスペーサを配置することが可能と
なり、表示パネルの表示品位が向上する。

【００８８】更に、スペーサの配置精度向上させること
ができるため、プロセス時のパネルに加わる圧力による
ダメージが低減し、点欠陥、リーク等の不良発生率が低
減し、製造歩留まりが向上する。また、スペーサとし
て、固い材質のものが使用でき、液晶等への不純物拡散
の少ないシリカ系の材質が使用でき、信頼性が向上す
る。

【００８９】なお、本発明の構成では、液晶パネルの高
精細化による画素の細分化にも充分対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】投写型液晶表示装置の要部概略図。

【図２】ダイクロイックミラーの分光反射特性図。

【図３】投写型液晶表示装置の色分解照明部の斜視図。

【図４】実施形態１での液晶パネルを示す断面図。

【図５】液晶パネルでの色分解色合成の原理説明図。

【図６】実施形態１での液晶パネルを示す平面図。

【図７】投写型液晶表示装置の投写光学系を示す部分構
成図。

【図８】投写型液晶表示装置の駆動回路系を示すブロッ
ク図。

【図９】スクリーン上の投影像の部分拡大図。

【図１０】液晶パネルにおけるアクティブマトリックス
駆動回路部の模式断面図。

【図１１】液晶パネルにおけるアクティブマトリックス
駆動部の回路図。

【図１２】液晶パネルの模式的全体平面図。

【図１３】実施形態１の液晶パネルの製造工程図。

【図１４】実施形態２の液晶パネルを説明した平面図。

【図１５】実施形態２の液晶パネルの加圧状態を説明し
た図。

【図１６】実施形態２の液晶パネルの製造工程図。

【符号の鋭明】

２液晶パネル２２マイクロレンズ２５液晶層２６画素電極２７アクティブマトリックス駆動回路部２８シリコン半導体基板２５０非表示領域２５１スペーサ３１配向膜３２レジスト３３開口３６加圧３７接着樹脂３５１パネル中央部３５２周辺部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３０Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３０Ｆターム(参考） 2H089 LA03 LA07 LA12 LA16 LA17 LA20 MA01X NA09 NA12 NA14 NA15 QA05 QA14 RA07 RA08 TA02 TA04 TA09 TA12 TA16 TA17 UA05 2H091 FA05X FA10X FA14Y FA26X FA27X FA29X FA41X FC01 FD01 FD04 GA02 GA13 LA13 5C094 AA03 AA05 AA31 AA42 AA43 AA55 BA16 BA43 CA19 CA24 DA12 DA13 EA04 EA06 EB04 EC03 ED01 ED05 ED11 FA01 FA02 FB01 FB02 FB15 GB01 GB10 5G435 AA02 AA09 AA17 BB12 BB16 BB17 CC09 CC12 DD04 FF03 FF05 GG42 KK05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１、第２、第３の色画素電極の３つの
色画素電極のうちの２つの色画素電極の組合せを第１方
向に、該２つの色画素電極の組合せと異なる２つの色画
素電極の組合せを第１方向と異なる第２方向に、１つの
色画素電極を共有するように配置した色画素電極を基板
上に所定のピッチで２次元的に交差配列した第一の基板
と、前記第１方向と第２方向の２つの色画素電極のピッ
チを１ピッチとするマイクロレンズを複数個、前記基板
上に２次元的に配列した第二の基板と、を備え、前記各マイクロレンズの中心に対応した位置に前記第１
の色画素電極が、前記第１方向において隣接するマイク
ロレンズ間の境界に対応した位置に前記第２の色画素電
極が、前記第２方向において隣接するマイクロレンズ間
の境界に対応した位置に前記第３の色画素電極が、各々
位置するように、かつ前記第一の基板と第二の基板との
間に液晶層を挟むように、前記第一の基板に対して前記
第二の基板を配置し、前記各マイクロレンズのうち、他の３つのマイクロレン
ズと隣接する角隅に対応した位置に、前記第一の基板と
第二の基板の間のギャップを制御するためのスペーサ
を、これら第一の基板と第二の基板とで挟んで設けた、
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項２】前記色画素電極は反射電極からなる、こ
とを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項３】前記スペーサは球状のスペーサである、
ことを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
【請求項４】請求項１記載の表示パネルを製造する際
に、前記第一及び第二の基板それぞれに配向膜を形成し、該
第一及び第二の基板のうち一方の基板の配向膜上に感光
性樹脂を塗布して現像液にて現像し、前記色画素電極に
対応する位置とは別の位置が開口となるパターンを形成
して、選択的に前記配向膜を覆う工程と、前記パターンが形成された配向膜上にスペーサを散布し
て固着させる工程と、剥離液を用いて前記散布固着したスペーサを前記感光性
樹脂とともに除去する工程と、を有してなることを特徴とする表示パネルの製造方法。
【請求項５】前記散布するスペーサは、接着樹脂をコ
ーティングしたスペーサであることを特徴とする請求項
４記載の表示パネルの製造方法。