JP4800473B2 - 液晶パネル及び液晶プロジェクター - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、液晶パネルに関する。また液晶パネルを用いた液晶プロジェクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近安価なガラス基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する技術が急速に発達してきている。その理由は、アクティブマトリクス型液晶パネルの需要が高まってきたことによる。
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶パネル（液晶パネル）は、マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素部にそれぞれ薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）が配置され、各画素電極に出入りする電荷を画素ＴＦＴのスイッチング機能により制御するものである。
【０００４】
また、その中でも液晶パネルを用いた投射型表示装置、いわゆるプロジェクターが、急速にその市場を拡大してきている。その理由として、液晶プロジェクターは、ＣＲＴを用いたプロジェクターと比較して、色再現性がよく、小型、軽量、低消費電力であること等が上げられる。
【０００５】
液晶プロジェクターは、使用する液晶パネルの数によって３板式と単板式とに分類される。
【０００６】
単板式の液晶プロジェクターは、上述した３板式の液晶プロジェクターと比較して、光学部品が１／３で済むことから、価格やサイズなどにおいて優れている。しかし、３板式と従来の単板式とで同じ液晶パネルを用いた場合、３板式は１つの画素に３色を重ねているのに対して、単板式は１つの画素を一色の画素としてしか利用できないため、単板式は３板式に比べて画質が劣る。しかも、上記の単板式の液晶プロジェクターは、光源からの白色光のうち不要な成分をカラーフィルタに吸収させることによって所望の色の画像を得ている。よって、液晶パネルに入射した白色光は、１／３しか透過せず、光の利用効率が悪い。
【０００７】
上記の単板式の液晶プロジェクターの明るさを向上させるために、光源を明るくする方法がとられてきたが、カラーフィルタの光吸収による発熱および耐光性に対する問題が生じていた。
【０００８】
そこで、従来の単板式の液晶プロジェクターの欠点を克服するために３枚のダイクロイックミラーを用いた三板式液晶プロジェクターが考え出された。
【０００９】
図１４を参照する。図１４は、上記の三板式の液晶プロジェクターの光学系の構成図である。１４０１はランプとリフレクターとから成る光源である。光源１４０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源１４０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。
【００１０】
光源１４０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー１４０２、１４０３に入射する。これらの２枚のダイクロイックミラー１４０２、１４０３は、光源１４０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離する。
【００１１】
ダイクロイックミラー１４０２は、青（Ｂ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１４０３は、ダイクロイックミラー１４０２を透過した光のうち赤（Ｒ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。全反射ミラー１４０４は、ダイクロイックミラー１４０２および１４０３を透過した緑の波長領域の光を反射させる。このような構成をとることによって、光源１４０１から出射された白色光を３原色に分離することができる。
【００１２】
ダイクロイックミラー１４０２および全反射ミラー１４０４において分離された青、緑の光は全反射ミラー１４０６および１４０５によって反射され、それぞれ液晶パネル１４０７、１４０９に入射する。またダイクロイックミラー１４０３によって分離された赤の光は、液晶パネル１４０８に入射する。液晶パネル１４０７、１４０８、１４０９を透過した青、赤、緑の透過光は、ダイクロイックプリズム１４１０で1つに集められ、投影レンズ１４１１によってスクリーンに投影される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶プロジェクターは、その薄型、軽量化が求められると同時に、高精細化、高画質化、及び高輝度化も要求されている。
【００１４】
液晶プロジェクターの薄型、軽量化を図るためには、液晶パネルの基板サイズの小型化が必要となる。基板サイズを小さくして、なおかつ画質を落とさないためには、必然的に画素ピッチを小さくして画素部の面積を小さくしなくてはならない。
【００１５】
図１５に液晶パネルの画素の概略図を示す。配線１２と、活性層１３と、配線１２の一部であるゲート電極１４とを有する画素ＴＦＴ１５と、画素電極１６とが、図１５に示すように設けられている。そして配線１２と画素ＴＦＴ１５との上に、可視光を透過する必要のない領域を覆ってブラックマトリクス１７が設けられている。ブラックマトリクス（ＢＭ）とは、可視光を透過させる必要のない配線、画素ＴＦＴ等の上方に設けられる遮光性を有する膜のことを指す。
【００１６】
画素ピッチＬとは、画素１１を挟んで向かい合っている配線１２どうしの距離の短い方を指す。また、向かい合っている配線１２どうしの距離が行方向の配線と、列方向の配線とで同じ場合は、両方の配線同志の距離を指す。
【００１７】
液晶を駆動するための薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）及び配線は、画素ピッチを縮小するのと同じスケールで縮小することは難しい。
【００１８】
薄膜トランジスタを小さくしすぎると流れる電流の量が限られてしまう。よって画素ＴＦＴが小さすぎると、液晶の駆動に必要な電流を流すことが難しくなってしまう。また配線を細くしすぎると、配線の抵抗が大きくなってしまう。このため画素ＴＦＴと配線とを縮小するのには限界がある。
【００１９】
よって、画素ピッチを小さくすると、画素ＴＦＴや配線などＢＭに覆われている部分の画素に占める割合が大きくなり、開口率が低下してしまう。
【００２０】
開口率が低下すると、光源の輝度を上げない限り映像の輝度が低くなる。しかし光源の輝度を上げると、消費電力が大きくなり好ましくない。
【００２１】
そこで、光源の輝度を上げることなく映像の輝度を上げるために、マイクロレンズアレイを液晶パネルの光の入射する側に形成することが考えられる。
【００２２】
ここで示すマイクロレンズアレイは、各画素に１対１で対応したマイクロレンズを複数有するものである。マイクロレンズアレイによって、本来ブラックマトリクスによって遮光されていた光は、画素部の可視光が透過する部分に集められる。そのため、光の利用効率を高めることができ、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げることができる。
【００２３】
図１６にマイクロレンズアレイを有する液晶パネルの断面図を示す。ＴＦＴ基板２１、画素ＴＦＴ２３、画素電極２２、配向膜３１、液晶２４、対向電極２５、ＢＭ２６、対向基板２８が図に示すように設けられている。
【００２４】
複数のマイクロレンズ３０を有するマイクロレンズアレイ２７は、対向基板２８に対してＴＦＴ基板２１の反対側に設けられている。図１６ではマイクロレンズアレイ２７は、対向基板２８と接するように設けられているが、対向基板２８と距離をおいて設けても良い。
【００２５】
１画素に対して１つのマイクロレンズ３０が対応するように設けられており、画素ピッチによってマイクロレンズ３０のサイズが決定する。
【００２６】
対向基板２８側から入射する光はマイクロレンズ３０によって集められ、画素の開口部２９に入射する。
【００２７】
図１７に、マイクロレンズ３０の断面図を示す。マイクロレンズ３０の球面から入射した光は屈折し、焦点Ｏを通過する。マイクロレンズの主点Ｏ’と焦点Ｏとの距離が焦点距離ｆである。図に示すマイクロレンズでは主点がマイクロレンズの球面の頂点となっているが、マイクロレンズの形状によって主点の位置は異なる。
【００２８】
マイクロレンズ３０を球体の一部とみたときのその球体の中心を中心Ｃ、半径を曲率半径ｒとする。
【００２９】
マイクロレンズの直径Ｄは対応する画素の画素ピッチで決まるため、液晶パネルの画素部の面積を縮小すると、マイクロレンズの直径Ｄも縮小することが必要である。
【００３０】
マイクロレンズの直径Ｄを小さくするには、曲率半径ｒを変えないで相似形を保ったまま小さくする方法と、曲率半径ｒを小さくする方法とがある。
【００３１】
前者は、設計、製作上、容易ではなく、マイクロレンズアレイの単位面積あたりのマイクロレンズの数（集積度）を多くすることが難しい。
【００３２】
またレンズのＦ値は焦点距離を直径で割った値である。曲率半径が同じレンズは焦点距離が等しい。そのため曲率半径ｒを変えないで相似形を保ったまま直径Ｄを小さくするとＦ値が大きくなり、像面に達する単位面積あたりの光量が少なくなり好ましくない。
【００３３】
曲率半径ｒを小さくすることで直径Ｄを小さくする後者の方法は、前者の方法に比べて設計、製作が比較的容易である。しかし曲率半径ｒを小さくすると焦点深度が浅くなり、画素の開口部に光を効率よく集めることが難しくなる。以下にその理由を詳しく説明する。
【００３４】
焦点深度とは、結像面が光軸方向に移動した場合に要求分解能を満足しうる結像面の移動距離である。焦点深度Ｔは要求分解能ＳとＦ値とから以下の式１で求められる。
【００３５】
【式１】
Ｔ＝２×Ｓ×Ｆ
【００３６】
要求分解能Ｓはこの場合、画素の開口部の大きさに比例しており、開口部が大きい、つまり画素ピッチが大きいと要求分解能Ｓは大きくなり、逆に開口部が小さい、つまり画素ピッチが小さいと要求分解能Ｓは小さくなる。
【００３７】
Ｆ値は焦点距離ｆとマイクロレンズの直径Ｄから、以下の式２によって求められる。
【００３８】
【式２】
Ｆ＝ｆ／Ｄ
【００３９】
マイクロレンズの直径Ｄは画素ピッチに比例しており、要求分解能Ｓと同じく画素ピッチが大きいと直径Ｄは大きくなり、画素ピッチが小さいと直径Ｄも小さくなる。
【００４０】
焦点距離ｆはマイクロレンズの曲率半径ｒと、マイクロレンズの屈折率及び媒体の屈折率で決定する定数ｎとから、以下の式３で求められる。
【００４１】
【式３】
ｆ＝ｎｒ
【００４２】
式１乃至式３から、焦点深度Ｔについて求めると、以下の式４が導き出せる。
【００４３】
【式４】
Ｔ＝（２ｎ×ｒ）・Ｓ／Ｄ
【００４４】
ここで要求分解能Ｓと直径Ｄとは画素ピッチ及び開口部の大きさによって決定する値であり、１次の同じパラメーターを有している。よって式４から、焦点深度Ｔは曲率半径ｒによって決まることがわかる。マイクロレンズアレイの曲率半径ｒを大きくすると焦点深度Ｔも深くなり、逆に曲率半径ｒを小さくすると焦点深度Ｔも浅くなる。
【００４５】
ＴＦＴ基板および対向基板の上面は完全に平坦ではない。よって、セルギャップが基板全体で不均一になってしまった場合、そのマイクロレンズの直径Ｄが大きいときには問題がなくても、直径Ｄを小さくすることによって、映像の輝度ムラとなって見えてしまうという問題があった。そこでセルギャップをより均一にすることが要求される。
【００４６】
また、マイクロレンズはマイクロレンズアレイ基板の一方の面に対してのみ形成されるため、マイクロレンズアレイ基板は平坦ではなく、反りが生じている。また、マイクロレンズアレイを対向基板に紫外線硬化性樹脂などの接着剤で貼り合わせる場合は、接着剤の硬化時間のむら、硬化する際の紫外線硬化性樹脂の収縮、貼り合わせ時の加圧が残留した状態で紫外線硬化性樹脂が硬化することにより、接着後の対向基板には反りが生じる。さらに、マイクロレンズアレイ基板と対向基板の熱膨張係数が異なる場合には、温度変化による基板の反りが発生する。また、軽量化、低価格化の観点から薄い基板を使用する場合は、基板に剛性が欠けるため、これらの基板の反りが発生し、その結果セルギャップが不均一となり、色むらが生じるという問題があった。そこでセルギャップをより均一にすることが要求される。
【００４７】
ＴＦＴ基板と対向基板の間に球形のスペーサを設けた場合、基板の場所によるセルギャップの差（誤差）をある程度解消することが可能である。しかし、今後は画素ピッチが４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下の液晶パネルを作製する必要があるため、画素ピッチが小さくなると数μｍの球形のスペーサでさえも、画素の開口部に存在する場合は表示品質の劣化につながる。
【００４８】
図１８に球形のスペーサを用いた画素の概略図を示す。配線４２と、活性層４３及び配線４２の一部であるゲート電極４４を有する画素ＴＦＴ４５と、画素電極４６とが、図に示すように設けられている。そして配線４２と画素ＴＦＴ４５との上に、可視光を透過する必要のない領域を覆ってＢＭ４７が設けられている。
【００４９】
開口部４８の画素電極４６上に球形のスペーサ４９が位置していると、球形のスペーサ４９の近傍は液晶材料の配向性が乱れるため、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が観測される場合がある。
【００５０】
また同様に配線４２上に球形のスペーサ４９を設けた場合でも、球形のスペーサ４９が開口部に近いとディスクリネーション５０が観測される場合がある。
【００５１】
そしてＴＦＴ基板および対向基板自体も、その上面は完全に平坦ではない。よって、ＴＦＴ基板の上面に球形のスペーサを散布しても、基板の場所によってセルギャップが異なってしまい、基板全体に渡って均一なセルギャップを実現することができない。その結果、対向基板にひずみを生じることになる。基板の場所によるセルギャップの差や対向基板にひずみの生じた液晶パネルには、表示ムラが生じる、対向基板上面に干渉縞が生じるなどの欠陥が現れる。
【００５２】
さらに、従来の球形のスペーサは、液晶材料注入時に、液晶材料の流動によって球形のスペーサ自体も流れてしまい、結果として均一なスペーサ散布密度を得ることができず、基板の場所によるセルギャップの差が生じる原因となることがあった。
【００５３】
そして一般的に製造または試作されている液晶パネルは画素ピッチに関係なく、４〜６μｍ程度のセルギャップを確保している。また、最近注目されてきている強誘電性液晶を用いた液晶パネルには、その特性上小さいセルギャップが求められている。
【００５４】
しかし、従来のような球形のスペーサを用いて小さく均一なセルギャップを有するセルを作製することは、一般的に困難である。
【００５５】
上述したように、従来の球形のスペーサを用いてセルギャップを制御する場合は、さまざまな要因により、良好な表示を得ることが難しいという問題がある。
【００５６】
上述した問題に鑑み、本発明は液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを課題とする。特に光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることを課題とする。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画素部を有するＴＦＴ基板と対向電極を有する対向基板の間に液晶とギャップ保持部材とを設けた液晶パネルを３つ有し、液晶パネルの光が入射する側、つまり対向基板側にそれぞれマイクロレンズアレイを設けている三板式の液晶プロジェクターに関する。特に本発明は、基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルに関する。
【００５８】
ギャップ保持部材（ギャップ保持部材）は、ＴＦＴ基板または対向基板上に形成された絶縁性被膜をエッチングすることにより形成される。そのため球形のスペーサと違って、所望の位置にスペーサを配置することが可能である。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能である。
【００５９】
ギャップ保持部材の形状は従来の球形のものとは異なっており、底面が円、楕円または多角形の柱のもの、もしくはその側面がテーパー状のものがある。また球体の一部を切り取った形のものもある。
【００６０】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成される。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部、言い換えると実際の表示に用いられる可視光が透過する領域、には位置していない。そして可視光が透過する領域（開口部）とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【００６１】
マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、画素部が有する複数の画素と１対１で対応している。
【００６２】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップで均一に制御することができるので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、、ディスクリネーション、干渉縞などの液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラによる表示品質の劣化を抑えることが可能になる。
【００６３】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化の実現を可能にした。
【００６４】
本発明は、特に基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルにおいて効果的である。
【００６５】
本発明によって、
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶および複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
を有する液晶パネルであって、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６６】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６７】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第２の基板の、前記第１の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６８】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第２の基板の、前記第１の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６９】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第１の基板の、前記第２の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７０】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７１】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第２の基板の、前記第１の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７２】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記複数の薄膜トランジスタは前記複数の画素電極に与えられる電位を制御しており、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第２の基板の、前記第１の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられており、
前記複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７３】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記複数の薄膜トランジスタは前記複数の画素電極に与えられる電位を制御しており、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第１の基板の、前記第２の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられており、
前記複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７４】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７５】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板上に複数の画素が設けられており、
前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとをそれぞれ有しており、
前記第１の基板と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７６】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板上に複数の画素を有する画素部が設けられており、
前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとをそれぞれ有しており、
前記画素部と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７７】
本発明は、前記複数の薄膜トランジスタが、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を含む半導体膜をそれぞれ有しており、
前記複数の薄膜トランジスタがそれぞれ有する前記ソース領域または前記ドレイン領域は、コンタクト部において前記複数の画素電極と接続されており、
前記複数のギャップ保持部材は前記コンタクト部上に設けられていることを特徴としていても良い。
【００７８】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が円柱形であることを特徴としていても良い。
【００７９】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が楕円柱形であることを特徴としていても良い。
【００８０】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が多角柱形であることを特徴としていても良い。
【００８１】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材の側面がテーパー状であることを特徴としていても良い。
【００８２】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミドまたはエポキシ樹脂を有することを特徴としていても良い。
【００８３】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を有することを特徴としていても良い。
【００８４】
本発明は、前記液晶パネルが対角１インチ以下であることを特徴としていても良い。
【００８５】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がマイクロレンズの有効光束集光領域外、即ちマイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／１０以下となる領域に設けられている事を特徴としていても良い。
【００８６】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がマイクロレンズの有効光束集光領域外、即ちマイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／２０以下となる領域に設けられている事を特徴としていても良い。
【００８７】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００８８】
図１に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。図１（Ａ）に示したＴＦＴ基板の一部を拡大したものが図１（Ｂ）である。
【００８９】
ＴＦＴ基板１０１上にソース信号線駆動回路１０３、ゲート信号線駆動回路１０４、画素部１０２が図に示すように設けられている。ＴＦＴ基板１０１の周囲にはシール材１０５が設けられており、液晶注入口１０６から液晶が注入される。画素部１０２上にはギャップ保持部材１０７が設けられている。
【００９０】
本実施の形態では画素部のみにギャップ保持部材を設けているが、本発明においてギャップ保持部材を配置する位置は画素部だけに限定されない。
【００９１】
図２にギャップ保持部材が設けられた画素の拡大図を示す。画素１１３には、画素電極１０８が設けられている。配線及び画素ＴＦＴ（いずれも図示せず）上にブラックマトリクス１１１が設けられている。画素電極１０８と、画素電極１０８の下に設けられているドレイン配線１０９とが接続しているコンタクト部１１０上にギャップ保持部材１０７が設けられている。
【００９２】
画素電極１０８とドレイン配線１０９とのコンタクト部１１０は画素１１３の開口部１１２言い換えると、実際の表示には用いられる可視光が透過する領域には位置していない。
【００９３】
開口部１１２は、可視光の透過する領域であり、ブラックマトリクス１１１で囲まれた領域の、ドレイン配線１０９等の可視光を遮るものが設けられている領域以外の部分を指す。
【００９４】
そしてギャップ保持部材１０７は、可視光が透過する領域（開口部１１２）とは液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【００９５】
図２の場合、液晶パネルは構造的に機械強度が高くなり、細いギャップ保持部材でもラビングに対して欠損が生じ難い。
【００９６】
図３及び図４を用いて、画素部におけるギャップ保持部材の配置について説明する。
【００９７】
図３において、ギャップ保持部材３０７を黒丸で示し、ギャップ保持部材が形成されていない画素のコンタクト部３１０を白丸で示した。ソース信号線が設けられている方向をＸ方向、ゲート信号線が設けられている方向をＹ方向と定義する。最も近いギャップ保持部材どうしで、できるだけ正三角形に近い三角形を形成するために、Ｙ方向に設けられた画素５つおきに１つ、ギャップ保持部材３０７が設けられている。そしてＸ方向に設けられた画素１つおきに１つ、ギャップ保持部材３０７が設けられている。
【００９８】
このような配置にすることで、ギャップ保持部材を一定の周期をもって画素部に散在させることができる。そのためセルギャップをより均一にすることができる。
【００９９】
図４を用いて、図３とは異なるギャップ保持部材の配置について説明する。
【０１００】
図４では、図３と同様にギャップ保持部材４０７を黒丸で示し、ギャップ保持部材４０７が形成されていない画素のコンタクト部４１０を白丸で示した。ソース信号線が設けられている方向をＸ方向、ゲート信号線が設けられている方向をＹ方向と定義する。Ｙ方向に設けられた画素２つおきに１つ、ギャップ保持部材４０７が設けられている。そしてＸ方向に設けられた画素２つおきに１つ、ギャップ保持部材４０７が設けられている。
【０１０１】
このような配置にすることで、一定の周期をもってギャップ保持部材が画素部に散在する。そのためセルギャップを均一にすることができる。
【０１０２】
なお本実施の形態では、上記２通りのギャップ保持部材の配置の仕方について説明したが、本発明はこの形態に限定されない。本発明において、ギャップ保持部材の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。
【０１０３】
図５及び図６を用いて、本発明で用いるマイクロレンズアレイについて説明する。
【０１０４】
液晶パネル５０２上に、複数のマイクロレンズ５０３を有するマイクロレンズアレイ５０４が図５に示すように設けられている。画素５０１はストライプ状に配列しており、画素５０１ １つに対してマイクロレンズ５０３が１つ対応して設けられている。
【０１０５】
マイクロレンズ５０３は1つ1つがほぼ同じ形状をしており、球体の一部を切り取った形をしている。
【０１０６】
マイクロレンズアレイ５０４は液晶パネルの対向基板側に設けられており、対向基板と密接しても、距離を保っていてもよい。
【０１０７】
図６を用いて、図５とは別のマイクロレンズアレイについて説明する。
【０１０８】
図６（Ａ）が液晶パネル６０２の上面図であり、図６（Ａ）のマイクロレンズアレイ６０４の斜視図が図６（Ｂ）である。マイクロレンズアレイ６０４は、光の入射側から見て六角形のマイクロレンズ６０３を複数有している。このマイクロレンズ６０３は液晶パネル６０２が有するデルタ配置の画素６０１の1つ1つに対応して設けられている。
【０１０９】
マイクロレンズ６０３が六角形の場合、マイクロレンズ６０３の間に隙間がないため、丸いマイクロレンズと比較して、より効率よく光を画素に集めることができる。
【０１１０】
マイクロレンズの形状は、その製造プロセスによって制御され得る。上記のマイクロレンズ６０３は、例えば、イオン交換法（例えば、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２１（６）ｐ．１０５２（１９８４）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，１７ｐ．４５２（１９８１））、光重合性ポリマーを用いる方法（例えば、鈴木他；”プラスチックマイクロレンズの新しい作製法”，第２４回微小光学研究会）、フォトレジストを加熱して表面張力によりレンズを形成する方法（例えば、Ｚｏｒａｎ Ｄ．Ｐｏｐｏｖｉｃ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ． Ｏｐｔｉｃｓ，２７ｐ．１２８１（１９８８））、蒸着法（例えば、特開昭６１−６４１５８号公報）、機械加工法、或いは特開平３−２４８１２５号公報に開示されている方法等により製造され得る。
【０１１１】
なお本発明では、図５及び図６で示したマイクロレンズアレイに限定されない。本発明では、画素部の画素１つに対してマイクロレンズが１つ設けられているマイクロレンズアレイであればよい。
【０１１２】
また、図５及び図６では、対向基板側にマイクロレンズアレイを設ける構成について示したが、本発明はこの構成に限定されない。マイクロレンズアレイはＴＦＴ基板側に設けても良い。
【０１１３】
図７は本実施の形態の液晶パネルの概略の構成を示す斜視図である。
【０１１４】
ＴＦＴ基板７０１、画素７０２、配向膜７０３、ギャップ保持部材７０４、対向基板用配向膜７０５、対向電極７０６、対向基板７０７、複数のマイクロレンズ７０９を有するマイクロレンズアレイ７０８が図に示すように設けられている。偏光板は省略している。また配向膜をＴＦＴ基板と対向基板の両方に設けたが、いずれか１つの基板だけに設ける構成としても良い。図７に示した液晶パネルは、配向膜７０３と対向基板用配向膜７０５の間に、ギャップ保持部材７０４の他に液晶（図示せず）を有している。
【０１１５】
なお、図７では、対向基板７０７側にマイクロレンズアレイ７０８を設ける構成について示したが、本発明はこの構成に限定されない。マイクロレンズアレイ７０８はＴＦＴ基板７０１側に設けても良い。
【０１１６】
図８に図７で示した液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターを示す。
【０１１７】
図８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、光源光学系及び液晶パネル２６０１、スクリーン２６０２で構成される。
【０１１８】
図８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、光源光学系及び液晶パネル２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４で構成される。
【０１１９】
なお、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）中における光源光学系及び液晶パネル２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。光源光学系及び液晶パネル２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、光学系２８０７、液晶パネル２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０、マイクロレンズアレイ２８１７で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。
【０１２０】
マイクロレンズアレイ２８１７は３つの液晶パネル２８０８の光が入射する側にそれぞれ１つづつ設けられている
【０１２１】
図８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等を設けてもよい。
【０１２２】
また、図８（Ｄ）は、図８（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実の形態では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等を設けてもよい。
【０１２３】
本発明は、画素部を有するＴＦＴ基板と対向電極を有する対向基板の間に液晶とギャップ保持部材とを設け、液晶パネルの光が入射する側、つまり対向基板側にそれぞれマイクロレンズアレイを設けている。
【０１２４】
上述した構成によって、本発明は所望の位置にスペーサを配置することが可能である。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能である。
【０１２５】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成するのが好ましい。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部（可視光が透過する領域）には位置していない。そして可視光が透過する領域とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。ギャップ保持部材はコンタクト部上に設けるのが好ましいが、本発明はこれに限定されることはなく、ギャップ保持部材は表示画像が乱れない位置に設けることが重要である。
【０１２６】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を均一に、かつ所望の値のセルギャップで制御することが可能になったので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラによる表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０１２７】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを可能にした。
【０１２８】
本発明は、特に基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルにおいて効果的である。
【０１２９】
なお本発明の液晶パネルは、ゴーグル型の表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）にも用いることができる。この場合、画素部の有する画素をＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応させるようにカラーフィルターを形成することが必要である。
【０１３０】
【実施例】
図９〜図１３、図１９〜図２７を用いて、本発明の実施例を説明する。
【０１３１】
（実施例１）
本実施例では、ＴＦＴ基板上におけるギャップ保持部材の作製工程について図９を用いて説明する。
【０１３２】
ＴＦＴ基板９０１上に画素部（図示せず）を形成し、画素部上に配向膜９０２を形成し、配向膜９０２にラビング処理を行った後の状態を図９（Ａ）に示す。
【０１３３】
配向膜９０２上にギャップ保持部材となる絶縁性被膜材料を塗布し、絶縁性被膜９０３を形成する。絶縁性被膜材料としては、液晶に近い比重と熱膨張係数を有する樹脂材料が好ましい。例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミドまたはエポキシ樹脂から選ばれた樹脂材料が使用できる。また、基板に熱的な影響を与えることが少なく形成可能な、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂材料を用いることができる。
【０１３４】
塗布はスピンコート法で、９００ｒｐｍ、１０秒の条件で行った。絶縁性被膜９０３を形成後、１８０℃で６０分加熱処理を施した。（図９（Ｂ））
【０１３５】
次に絶縁性被膜９０３をパターニングし、ギャップ保持部材９０４を形成した。絶縁性被膜９０３のパターニングする方法としては、エッチング方法が挙げられる。他のパターニング方法として、絶縁性被膜を感光性材料で形成し、感光、現像処理でパターニングする方法を用いることができる。なお、ギャップ保持部材９０４の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。（図９（Ｃ））
【０１３６】
本実施例においてギャップ保持部材の形状は円柱形とし、円柱の直径は４μｍ、高さは３．２μｍとした。本実施例では、ギャップ保持部材９０４をランダムに配置した。ギャップ保持部材９０４の配置密度は、３０〜１６０個／ｍｍ2とすればよい。本実施例では、ギャップ保持部材９０４は、５０個／ｍｍ2で配置された。
【０１３７】
本実施例では、ギャップ保持部材の形状は、円柱状としたが、ギャップ保持部材の形状は、楕円形、流線形、あるいは、三角形、四角形などの多角形状であってもよく、ＴＦＴ基板９０１（第１の基板）と対向基板９０６（第２の基板）とのセルギャップを制御できる形状であれば、いかなる形状を有することも許される。また、本実施例では、ギャップ保持部材は全て同形としたが、複数種の形状を有したギャップ保持部材が形成されてもよい。また、本実施例では、複数のセルギャップ保持部材が、画素部に配置密度が均一となるように形成されたが、ＴＦＴ基板全面にギャップ保持部材を形成しても良い。
【０１３８】
ＴＦＴ基板９０１周辺を囲むように、配向膜９０２上にシール材９０７を塗布する。そして対向基板用配向膜９０５及び対向電極（図示せず）を有する対向基板９０６とＴＦＴ基板９０１とを貼り合わせる。
【０１３９】
次に、表示媒体としての液晶を液晶注入口より注入する。よって、ＴＦＴ基板９０１と対向基板９０６の間に液晶９０８が狭持された状態となる。本実施例では、ギャップ保持部材９０４の形状は円柱形であるので、液晶材料注入時に生じる液晶材料とギャップ保持部材の表面との流動抵抗が小さい。よって、基板全面に渡って均一に液晶材料を注入することができた。なお、ギャップ保持部材９０８の形状および配置は、この流動抵抗が小さくなるのが好ましい。
【０１４０】
その後、液晶材料注入口に封止剤（図示せず）を塗布し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、液晶材料をセル内に完全に封止した。
【０１４１】
（実施例２）
本実施例では、実施の形態で示した液晶プロジェクターとは別の形態の三板式液晶プロジェクターについて説明する。
【０１４２】
図１０を参照する。図１０は、上記の三板式の液晶プロジェクターの光学系の構成図である。２４０１はランプとリフレクターとから成る白色光源である。光源２４０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源２４０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。
【０１４３】
光源２４０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー２４０２、２４０３に入射する。これらの２枚のダイクロイックミラー２４０２、２４０３は、光源２４０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離する。
【０１４４】
ダイクロイックミラー２４０２、２４０３によって分離された青、赤、緑の光は、1つは全反射ミラー２４０６で反射されて、また残りの２つは直接、それぞれ対応している液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０に照射される。液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０は、光が入射する側にそれぞれマイクロレンズアレイ２４１２、２４１３、２４１４を有している。
【０１４５】
液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０を透過した青、赤、緑の光は、ダイクロイックミラー２４０４、２４０５とによって１つに集められ、投影レンズ２４１１によってスクリーンに投影される。
【０１４６】
上記構成ではダイクロイックプリズムを用いなくともよいので、液晶プロジェクターの値段を抑えることができる。
【０１４７】
（実施例３）
本実施例では、図１とは異なるギャップ保持部材の配置について説明する。
【０１４８】
図１１（Ａ）に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１１０１上にソース信号線駆動回路１１０３、ゲート信号線駆動回路１１０４、画素部１１０２が図１１（Ａ）に示すように設けられている。ＴＦＴ基板１１０１の周囲にはシール材１１０５が設けられており、液晶注入口１１０７から液晶が注入される。ＴＦＴ基板１１０１上全面にギャップ保持部材１１０６が設けられている。
【０１４９】
ギャップ保持部材は絶縁物なので、ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を含む駆動回路上にギャップ保持部材を設けると容量が形成されてしまい、駆動回路の動作が遅くなってしまう。
【０１５０】
しかしこの場合、画素部１１０２のみにギャップ保持部材を形成した場合に比べて、液晶パネル全体の機械的強度が増し、セルギャップもより均一に保つことができる。
【０１５１】
図１１（Ｂ）に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１１１１上の画素部１１１２、ソース信号線駆動回路１１１３及びゲート信号線駆動回路１１１４が設けられている部分以外にギャップ保持部材１１１６が設けられている。
【０１５２】
この場合、画素部１１１２上にギャップ保持部材を設けないので、画素部にギャップ保持部材を設ける場合のようにギャップ保持部材の位置の精密さは要求されず、設計及び作成が容易になる。
【０１５３】
そしてソース信号線駆動回路１１１３及びゲート信号線駆動回路１１１４を含む駆動回路上にはギャップ保持部材１１１６を形成しないので、駆動回路上に容量が形成されることによって駆動回路の高速動作が妨げられることがない。
【０１５４】
図１２に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１２０１上の画素部１２０２にギャップ保持部材１２０６が設けられている。そして保護膜１２０５がソース信号線駆動回路１２０３及びゲート信号線駆動回路１２０４とを覆い、尚かつ画素部１２０２を囲うように設けられている。
【０１５５】
ギャップ保持部材は絶縁物なので、ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を含む駆動回路上にギャップ保持部材を設けると容量が形成されてしまい、駆動回路の動作が遅くなってしまう。
【０１５６】
しかし、保護膜１２０５はシール材としての役割を兼ねており、ソース信号線駆動回路１２０３及びゲート信号線駆動回路１２０４を覆うことで、液晶パネルの機械的強度を上げるという効果を得ることができる。
【０１５７】
保護膜１２０５はギャップ保持部材１２０６と同時に形成することも可能である。この場合、シール材を新たに形成する必要がなくなるので、工程数を削減することができる。
【０１５８】
本発明は、本実施例の形態に限定されない。ギャップ保持部材１２０６の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。
【０１５９】
（実施例４）
本実施例では、本発明で用いられる液晶パネルの駆動方法について説明する。
【０１６０】
本発明によるアクティブマトリクス型液晶パネルの上面図を図１３に示す。図１３において、１３０１はＴＦＴ基板であり、ソース信号線駆動回路１３０３及びゲート信号線駆動回路１３０４からなる駆動回路は回路ＴＦＴ（図示せず）を有しており、画素部１３０２はマトリクス状に配置された画素ＴＦＴ（図示せず）を有している。なお、ＴＦＴ基板１３０１としては、ガラス基板などが用いられる。
【０１６１】
また、画素部１３０２では、ソース信号線駆動回路１３０３に接続されたソース信号線（図示せず）と、ゲート信号線駆動回路１３０４に接続されたゲート信号線（図示せず）とが交差している。そのソース信号線とゲート信号線とに囲まれた領域が画素（図示せず）である。
【０１６２】
ソース信号線駆動回路１３０３においてタイミング信号によりサンプリングされた画像信号が、ソース信号線に供給される。ソース信号線に入力された画像信号は、画素ＴＦＴにより選択され、所定の画素電極に書き込まれる。画素ＴＦＴは、ゲート信号線駆動回路１３０４からゲート信号線を介して入力される選択信号により動作する。
【０１６３】
（実施例５）
ここでは画素部の画素ＴＦＴと、画素部の周辺に設けられる駆動回路（ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路等）の回路ＴＦＴを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。但し、説明を簡単にするために、ＣＭＯＳ回路と、ｎチャネル型ＴＦＴとを図示することにする。
【０１６４】
図１９（Ａ）において、６００１は耐熱性を有する基板であり、石英基板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板（代表的にはステンレス基板）を用いれば良い。どの基板を用いる場合においても、必要に応じて下地膜（好ましくは珪素を主成分とする絶縁膜）を設けても構わない。
【０１６５】
次に、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは３０〜８０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体膜を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５３ｎｍの厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜を形成する場合、下地膜と非晶質シリコン膜とは同じ成膜法で形成することが可能であるので、両者を連続形成しても良い。下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【０１６６】
そして、公知の結晶化技術を使用して非晶質シリコン膜から結晶質シリコン膜６００２を形成する。例えば、レーザー結晶化法や熱結晶化法（固相成長法）を適用すれば良いが、ここでは、特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質シリコン膜６００２を形成した。
【０１６７】
なお、非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）を含有した溶液をスピンコート法により塗布し、Ｎｉ含有層を形成した。また、触媒元素としてはニッケル以外にも、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。
【０１６８】
また、上記触媒元素の添加工程は、レジストマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易となるので、微細化した回路を構成する際に有効な技術となる。
【０１６９】
また結晶化の工程に先立って、非晶質シリコン膜の含有水素量にもよるが、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、含有水素量を５ａｔｏｍ％以下にしてから結晶化させることが望ましい。触媒元素の添加工程が終了したら、４５０℃で１時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、水素雰囲気または酸素雰囲気中において５００〜７００℃（代表的には５５０〜６５０℃）の温度で４〜２４時間の加熱処理を加えて非晶質シリコン膜の結晶化を行う。本実施例では窒素雰囲気で６００℃、１２時間の加熱処理を行い非晶質シリコン膜の結晶化を行った。
【０１７０】
非晶質シリコン膜を結晶化させると原子の再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シリコン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ（本実施例では５３ｎｍ）よりも１〜１５％程度減少した。（図１９（Ａ））。
【０１７１】
そして結晶質シリコン膜６００２上に酸化珪素膜からなる１３０ｎｍの厚さの保護酸化膜６００３を形成した。そして結晶質シリコン膜６００２にゲッタリング領域を形成するために、保護酸化膜６００３に開口部６００４を形成した。（図１９（Ｂ））
【０１７２】
そして開口部６００４及び結晶質シリコン膜６００２のｐチャネル型ＴＦＴが形成される部分を覆ってレジストマスク６００５を形成した。そして結晶質シリコン膜６００２のｎチャネル型ＴＦＴが形成される部分にしきい値電圧を制御する目的で、ｐ型を付与する不純物としてボロン（Ｂ）をドーピングした。ドーピングは加速電圧３０ｋｅＶ程度で行い、ボロン（Ｂ）の濃度が５×１０17〜５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、ボロン（Ｂ）の濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。ボロン（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。そして結晶質シリコン膜６００２の特性によっては、しきい値電圧を制御するためにボロン（Ｂ）ではなくリン（Ｐ）を添加しても良い。ここでのボロン（Ｂ）添加は必ずしも必要でないが、結晶質シリコン膜６００２のボロン（Ｂ）を添加した部分（チャネルドープ部）６００６はｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために形成することが好ましかった。（図１９（Ｃ））
【０１７３】
そしてレジストマスク６００５を除去した後に、結晶質シリコン膜６００２中のニッケルを除去するために、リンをドーピングする。すると、開口部６００４から結晶質シリコン膜６００２にリンがドーピングされ、ゲッタリング領域６００７が形成される。このとき、ドーピングの加速電圧と、酸化膜で成る保護酸化膜６００３厚さを最適化し、リンが保護酸化膜６００３を実質的に突き抜けないようにする。
【０１７４】
ドーピングはリン（Ｐ）の濃度が１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、リン（Ｐ）の濃度が５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。
【０１７５】
なお、イオンドープの際の加速電圧は１０ｋｅｖとした。１０ｋeｖの加速電圧であれば、リンは保護酸化膜６００３の厚さを１００ｎｍ以上とするとほとんど通過することができない。
【０１７６】
その後、６００℃の窒素雰囲気にて１〜１２時間（本実施例では１２時間）熱アニールし、ニッケル元素のゲッタリングを行った。加熱によりニッケルがリンに吸い寄せられることになる。６００℃の温度のもとでは、リン原子は膜中をほとんど動かないが、ニッケル原子は数１００μｍ程度またはそれ以上の距離を移動することができる。このことからリンがニッケルのゲッタリングに最も適した元素の１つであることが理解できる。（図１９（Ｄ））
【０１７７】
次に保護酸化膜６００３をマスクとしてエッチングし、ゲッタリング領域６００７を除去する。（図２０（Ａ））
【０１７８】
そして保護酸化膜６００３を除去した後に（図２０（Ｂ））、非晶質シリコン膜６００２を覆うように基板６００１上に酸化珪素膜からなる酸化膜６００８ａを形成した。本実施例では２０ｎｍの厚さで形成した。（図２０（Ｃ））
【０１７９】
次に結晶質シリコン膜６００３を酸化性気体の雰囲気下でアッシングすることにより、結晶質シリコン膜６００３のシリコンの密度を上げ、膜を緻密にした。本実施例では、９５０℃で酸素雰囲気下で熱酸化し、結晶質シリコン膜６００３の膜厚を１５ｎｍ程度減少させた。（図２０（Ｄ））
【０１８０】
そして熱酸化により厚さが大きくなった熱処理後酸化膜６００８ｂを除去し（図２１（Ａ））、パターニングすることによって、半導体膜６０１０、６０１１、６０１２を形成した。（図２１（Ｂ））
【０１８１】
そして、半導体膜６０１０、６０１１、６０１２を覆って第１ゲート絶縁膜６０１３が形成される。代表的には、酸化珪素膜又は窒化珪素膜からなる第１ゲート絶縁膜６０１３を、その膜厚が５〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）となるように形成すれば良い。本実施例では酸化珪素膜または酸化珪素を主成分とする膜からなる第１ゲート絶縁膜６０１３の膜厚を４０ｎｍとした。（図２１（Ｃ））
【０１８２】
次にレジストマスク６０１４を利用して第１ゲート絶縁膜６０１３の一部をエッチングすることにより、半導体膜６０１２の一部を露出させた。そしてリンをドーピングすることによって、Ｃｓの一部となる不純物領域（Ｃｓ領域）６０１５を形成した。ドーピングは加速電圧１０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が１×１０19〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、リン（Ｐ）の濃度が５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。（図２１（Ｄ））
【０１８３】
レジストマスク６０１４を除去した後、第２ゲート絶縁膜６０１６を形成した。代表的には、第２ゲート絶縁膜６０１６の膜厚は５〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）とすれば良い。本実施例では窒化珪素膜からなる第２ゲート絶縁膜６０１６を、その膜厚が２０ｎｍとなるように形成した。（図２２（Ａ））
【０１８４】
そして第１導電膜６０１７及び第２導電膜６０１８を順に形成した。本実施例ではゲート電極を多層構造とするが、ゲート電極を単層で形成していてもよい。
【０１８５】
第１導電膜６０１７はｎ型の不純物を有する結晶質シリコン膜であり、ＣＶＤ法を用いて１５０ｎｍの膜厚で形成されている。また第２導電膜６０１８はタングステンシリサイドであり、スパッタリングにより１５０ｎｍの膜厚で形成されている。（図２２（Ｂ））この場合、金属膜を用いるよりも若干抵抗が上がるが、金属シリサイド膜と珪素膜との積層構造は耐熱性も高く、酸化にも強いので有効な構造である。なお第１導電膜６０１７は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、タングステンシリサイド、チタンシリサイドまたはモリブデンシリサイドで形成しても良く、第２導電膜６０２２はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成しても良い。
【０１８６】
次に第１導電膜６０１７及び第２導電膜６０１８をパターニングし、ｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極６０２０、ｎチャネル型のＴＦＴのゲート電極６０２１、６０２２、Ｃｓ電極６０２３を形成した。（図２２（Ｃ））
【０１８７】
そしてゲート電極６０２０、６０２１、６０２２、Ｃｓ電極６０２３をマスクとして利用し、半導体膜６０１０、６０１１及び半導体膜６０１２の一部にｎ型を付与する不純物をドーピングし、不純物領域６０２４〜６０２９を形成した。ｎ型を付与する不純物としては、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）を用いれば良く、ここではリン（Ｐ）を添加すべく、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法を適用した。ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が５×１０17〜５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０２４〜６０２９のリン（Ｐ）の濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０２４〜６０２９に含まれるｎ型を付与する不純物の濃度を（ｎ-）と表す。（図２２（Ｄ））
【０１８８】
次にｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜６０１０と、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜６０１１、６０１２の一部を覆うようにレジストマスク６０３０、６０３１、６０３２を形成した。そしてレジストマスク６０３０、６０３１、６０３２を利用して半導体膜６０１１、６０１２の一部にｎ型を付与する不純物をドーピングし、不純物領域６０３３〜６０３６を形成した。
【０１８９】
不純物領域６０３３〜６０３６の形成は、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が５×１０19〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０３３〜６０３６のリン（Ｐ）の濃度が１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０３３〜６０３６に含まれるｎ型を付与する不純物の濃度を（ｎ+）と表す。（図２３（Ａ））
【０１９０】
レジストマスク６０３０〜６０３２を除去し、ｎチャネル型ＴＦＴとなる部分及びＣｓとなる部分をレジストマスク６０３９で覆った。そして半導体膜６０１０にｐ型を付与する不純物をドーピングした。本実施例では、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で不純物領域６０３７、６０３８を形成した。ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、ボロン（Ｂ）の濃度が５×１０19〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０３７、６０３８のボロン（Ｂ）の濃度が１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０３７、６０３８に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度を（ｐ+）と表す。不純物領域６０３７、６０３８には、既に前工程で添加されたリン（Ｐ）またはボロン（Ｂ）が含まれているが、それに比して十分に高い濃度でボロン（Ｂ）が添加されるので、ｐ型の導電性が確保され、ＴＦＴの特性に何ら影響を与えることはない。（図２３（Ｂ））
【０１９１】
レジストマスク６０３９を除去した後、絶縁膜６０４０を形成した。絶縁膜６０４０は窒化珪素膜からなり、ＣＶＤ法によって膜厚７０ｎｍに形成された。（図２３（Ｃ））
【０１９２】
次に窒素雰囲気下、８５０℃で３０分の条件で加熱することにより、不純物領域に含まれる不純物が半導体膜６０１０〜６０１２内で拡散してゲート電極６０２０〜６０２２の下部にまで広がる。ゲート電極６０２０〜６０２２の下部に位置する不純物領域６０４１〜６０４６をＬｏｖ領域と称する。またゲート電極６０２０〜６０２２の下部に位置しておらず、不純物領域（ソース領域またはドレイン領域）６０３３〜６０３６に接している不純物領域６０４７〜６０５０をＬｏｆ領域と称する。不純物領域６０３３〜６０３８、６０４１〜６０５０は上記熱処理によって活性化される。（図２４（Ａ））
【０１９３】
次に酸化シリコン又は酸化窒化シリコンからなる第１の層間絶縁膜６０５２を５００〜１５００ｎｍの厚さで形成する。本実施例では、酸化窒化珪素を用い１０００ｎｍの厚さで形成した。その後、ソース領域またはドレイン領域６０３３〜６０３８に達するコンタクトホールを形成し、ソース配線６０５３、６０５５、６０５７と、ドレイン配線６０５４、６０５６、６０５８を形成する。なお、図示していないが、本実施例ではこのソース配線、ドレイン配線を、Ｔｉ膜６０ｎｍ、窒素を含むＴｉ膜４０ｎｍ、Ｓｉを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜１００ｎｍをスパッタ法で連続して形成した４層構造の積層膜とした。（図２４（Ｂ））
【０１９４】
次にソース配線６０５３、６０５５、６０５７と、ドレイン配線６０５４、６０５６、６０５８を覆うように第１層間絶縁膜６０５２上に窒化珪素膜からなるパッシベーション膜６０６０を２２０ｎｍの厚さで形成する。（図２４（Ｃ））そしてパッシベーション膜６０６０を覆うようにして第２層間絶縁膜６０６１が形成される。この第２層間絶縁膜６０６１はアクリル膜からなり、厚さが８００ｎｍに形成される。
【０１９５】
アクリル膜からなる第２層間絶縁膜６０６１を１５０℃、０．３ｈｒの条件で加熱した後、第２層間絶縁膜６０６１の上にＴｉ膜またはＴｉを主成分とする厚さが１００ｎｍの遮光膜６０６２を形成する。（図２５（Ａ））
【０１９６】
そして、遮光膜６０６２を覆うように第２層間絶縁膜６０６１上に第３層間絶縁膜６０６３を形成した。第３層間絶縁膜６０６３はアクリル膜からなり、その厚さは５００ｎｍ〜１０００ｎｍで形成される。本実施例では第３層間絶縁膜６０６３の厚さを８００ｎｍとした。（図２５（Ｂ））
【０１９７】
第３層間絶縁膜６０６３にはコンタクトホールが形成され、その後、画素電極６０６４が形成される。本実施例では画素電極６０６４の厚さを２．８μｍとした。画素電極６０６４はコンタクトホールを介してドレイン配線６０５８と電気的に接続される。画素電極６０６４は透明導電膜を用いれば良い。（図２５（Ｃ））
【０１９８】
以上のように、本発明の半導体装置はドライバー回路および画素マトリクス回路に様々な特徴を有しており、これらの相乗効果によって明るく高精細な画像が得られ、動作性能および信頼性の高い電気光学装置を得る。そして、そのような電気光学装置を部品として搭載した高性能な電子機器を得る。
【０１９９】
（実施例６）
本実施例では、液晶パネルのセルギャップ精度について説明する。
【０２００】
以下の４種類の液晶パネルを作製した。
１）実施例１に示した方法でＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成し、且つ、対向基板にマイクロレンズアレイを有する液晶パネル。
２）実施例１に示した方法でＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成し、且つ、マイクロレンズアレイを有さない液晶パネル。
３）ＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成する代わりに球状のスペーサを散布し、且つ、対向基板上にマイクロレンズアレイを有する液晶パネル。
４）ＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成する代わりに球状のスペーサを散布し、且つ、対向基板上にマイクロレンズアレイを有さない液晶パネル。
なお、本実施例ではギャップ保持部材は高さ３．２μｍ、配置密度５０個／ｍｍ2とし、球状スペーサは直径３．２μｍ、配置密度５０個／ｍｍ2とした。
【０２０１】
これら４種類の液晶パネルのセルギャップ精度、色むらに対するセルギャップ制御方法、マイクロレンズアレイの有無の影響を表１にまとめた。
【０２０２】
【表１】
【０２０３】
セルギャップ制御方法が同じ場合は、マイクロレンズアレイを有しているとセルギャップ精度が低くなることがわかる。これは、マイクロレンズアレイ基板を設けることにより対向基板に反りが生じ、この反りがセルギャップに影響しているためである。従来法においては、マイクロレンズアレイ基板がない場合はセルギャップむらが±０．２μｍであり、色むらは発生していない。一方マイクロレンズアレイ基板を設けた場合は±０．３５μｍとなり色むらが発生した。したがって、マイクロレンズアレイを設ける場合にはより精度の高いセルギャップ制御技術が必要となる。
【０２０４】
本発明は、マイクロレンズアレイを設けてもセルギャップ精度が高く、基板の反りの影響をより抑制することが可能で、良好な表示品位が得られることがわかる。
【０２０５】
（実施例７）
本実施例では、ギャップ保持部材の配置について、図２で示したのとは別の例を示す。
【０２０６】
本実施例では、ギャップ保持部材は画素開口部の中央付近の、マイクロレンズの光軸（集光中心）から最も距離が離れた位置に設けた。図２６に画素部の拡大図を示す。本実施例では、画素のサイズは１８μｍ×１８μｍであり、Ｘ方向の遮光部分の幅は最も細いところで約３μｍ、Ｙ方向の遮光部分の幅は最も細いところで約９μｍである。
【０２０７】
図２７はマイクロレンズの集光特性を示す図である。横軸はマイクロレンズ光軸（集光中心）からの距離（μｍ）を示し、縦軸は集光中心における光強度を１００％としたときの光強度（相対値）を示している。
【０２０８】
図２７において、光強度が１０％を超える領域を有効光束集光領域と呼ぶ。図２７において光強度が１０％以下となる領域、すなわち有効光束集光領域外では、それより集光中心寄りの有効光束集光領域に比較して、光強度は緩やかな勾配で変動することがわかる。つまり、ギャップ保持部材の配置部分が、光強度が１０％となる領域を過ぎて集光中心に近づくに従い、光の利用効率が急激に低下するようになる。
【０２０９】
例えば、直径３μmのスペーサを、光強度が１０％以下の領域内（例えば、図２７の６〜９μmの間と、−９〜−６μmの間）と、光強度が１０％よりも大きくなる領域内（図２７の３〜６μmの間と、−６〜−３μmの間）に配置したときとを比較してみれば、後者の場合、前者の６倍以上も利用効率が低減される。
【０２１０】
したがって、マイクロレンズの集光領域内にギャップ保持部材を配置する場合には、光強度が１０％以下となる領域内に納めることが好ましい。しかし、遮光領域が狭くてギャップ保持部材が遮光領域からはみ出してしまう場合や、設計・製造上の理由により遮光領域上にギャップ保持部材を納めることができない場合等には、遮光領域からはみ出した部分が、光強度が１０％以下となる領域内であれば良い。
【０２１１】
また、ギャップ保持部材による液晶の配向乱れ、貼り合わせ精度や、スペーサ形成精度を考慮すれば、光強度が５％以下となる領域にギャップ保持部材を配置することがさらに望ましい。
【０２１２】
以上のように、好ましくは光強度が１０％以下、さらに好ましくは５％以下となる領域内にギャップ保持部材を設けることによって、ギャップ保持部材周辺における液晶の配向の乱れによってコントラストが低下したり、表示画像が乱れる事がほとんどなくなり、実質的に本実施例の画素サイズである１８μｍ×１８μｍのサイズの液晶パネルではギャップ保持部材の有無によるコントラストの差は認められない。
【０２１３】
本実施例の場合、図２に示した場合と比較してより一層コントラストの向上が認められた。従ってコントラストを向上させる点において、光の透過しない領域が狭い場合には、ギャップ保持部材をマイクロレンズの集光ピークに対し、光強度が１／１０乃至１／２０以下となる領域に設けることはより望ましい。
【０２１４】
尚、本実施例の構成は、図２に示す構成と併用することも可能である。また、マイクロレンズアレイがＴＦＴ基板上に設けられる構成であっても、同様のルールでギャップ保持部材を配置することが望ましい。
【０２１５】
（実施例８）
本発明において、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）研磨を用いて基板、または基板上に直接形成された絶縁膜を平坦化しても良い。ＣＭＰ研磨は公知の方法を用いて行うことができる。
【０２１６】
本実施例ではシリカゾルと電解溶液とを混合したもの用いて研磨を行う。電解溶液中において、１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を研磨パッドから加えて研磨を行う。この研磨の際の圧力は５０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲から選択することができる。また研磨を行う表面と研磨パッドとの隙間は０．１μｍとして研磨を行う。
【０２１７】
本実施例では上記構成によって、基板、または基板上に直接形成された絶縁膜が平坦化されるので、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップでより均一に制御することができる。そのためマイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０２１８】
【発明の効果】
上述した構成によって、本発明は所望の位置にギャップ保持部材を配置することが可能になった。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能になった。
【０２１９】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成される。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部（実際の表示には用いられる可視光が透過する領域）には位置していない。そして可視光が透過する領域とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【０２２０】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップで均一に制御することが可能になったので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０２２１】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＴＦＴ基板の概略図。
【図２】 本発明の画素の概略図。
【図３】 本発明の画素部の拡大図。
【図４】 本発明の画素部の拡大図。
【図５】 本発明で用いられるマイクロレンズアレイの図
【図６】 本発明で用いられるマイクロレンズアレイの図
【図７】 本発明の液晶パネルの断面の斜視図。
【図８】 本発明の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターの図。
【図９】 ギャップ保持部材の作製工程の図。
【図１０】 本発明の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターの図。
【図１１】 本発明のＴＦＴ基板の上面図。
【図１２】 本発明のＴＦＴ基板の上面図。
【図１３】 ＴＦＴ基板のブロック図。
【図１４】 従来例の液晶パネルを用いた三板式液晶プロジェクターの図。
【図１５】 液晶パネルの画素の拡大図。
【図１６】 マイクロレンズアレイを有する液晶パネルの断面図。
【図１７】 マイクロレンズの断面図。
【図１８】 画素におけるディスクリネーションを説明する図。
【図１９】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２０】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２１】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２２】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２３】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２４】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２５】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２６】 画素部の拡大図。
【図２７】 マイクロレンズの集光特性を示す図。
【符号の説明】
１０１ ＴＦＴ基板
１０２ 画素部
１０３ ソース信号線駆動回路
１０４ ゲート信号線駆動回路
１０５ シール材
１０６ 液晶注入口
１０７ ギャップ保持部材
１０８ 画素電極
１０９ ドレイン配線
１１０ コンタクト部
１１１ ブラックマトリクス（ＢＭ）
１１２ 開口部
１１３ 画素
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、液晶パネルに関する。また液晶パネルを用いた液晶プロジェクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近安価なガラス基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する技術が急速に発達してきている。その理由は、アクティブマトリクス型液晶パネルの需要が高まってきたことによる。
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶パネル（液晶パネル）は、マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素部にそれぞれ薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）が配置され、各画素電極に出入りする電荷を画素ＴＦＴのスイッチング機能により制御するものである。
【０００４】
また、その中でも液晶パネルを用いた投射型表示装置、いわゆるプロジェクターが、急速にその市場を拡大してきている。その理由として、液晶プロジェクターは、ＣＲＴを用いたプロジェクターと比較して、色再現性がよく、小型、軽量、低消費電力であること等が上げられる。
【０００５】
液晶プロジェクターは、使用する液晶パネルの数によって３板式と単板式とに分類される。
【０００６】
単板式の液晶プロジェクターは、上述した３板式の液晶プロジェクターと比較して、光学部品が１／３で済むことから、価格やサイズなどにおいて優れている。しかし、３板式と従来の単板式とで同じ液晶パネルを用いた場合、３板式は１つの画素に３色を重ねているのに対して、単板式は１つの画素を一色の画素としてしか利用できないため、単板式は３板式に比べて画質が劣る。しかも、上記の単板式の液晶プロジェクターは、光源からの白色光のうち不要な成分をカラーフィルタに吸収させることによって所望の色の画像を得ている。よって、液晶パネルに入射した白色光は、１／３しか透過せず、光の利用効率が悪い。
【０００７】
上記の単板式の液晶プロジェクターの明るさを向上させるために、光源を明るくする方法がとられてきたが、カラーフィルタの光吸収による発熱および耐光性に対する問題が生じていた。
【０００８】
そこで、従来の単板式の液晶プロジェクターの欠点を克服するために３枚のダイクロイックミラーを用いた三板式液晶プロジェクターが考え出された。
【０００９】
図１４を参照する。図１４は、上記の三板式の液晶プロジェクターの光学系の構成図である。１４０１はランプとリフレクターとから成る光源である。光源１４０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源１４０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。
【００１０】
光源１４０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー１４０２、１４０３に入射する。これらの２枚のダイクロイックミラー１４０２、１４０３は、光源１４０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離する。
【００１１】
ダイクロイックミラー１４０２は、青（Ｂ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１４０３は、ダイクロイックミラー１４０２を透過した光のうち赤（Ｒ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。全反射ミラー１４０４は、ダイクロイックミラー１４０２および１４０３を透過した緑の波長領域の光を反射させる。このような構成をとることによって、光源１４０１から出射された白色光を３原色に分離することができる。
【００１２】
ダイクロイックミラー１４０２および全反射ミラー１４０４において分離された青、緑の光は全反射ミラー１４０６および１４０５によって反射され、それぞれ液晶パネル１４０７、１４０９に入射する。またダイクロイックミラー１４０３によって分離された赤の光は、液晶パネル１４０８に入射する。液晶パネル１４０７、１４０８、１４０９を透過した青、赤、緑の透過光は、ダイクロイックプリズム１４１０で1つに集められ、投影レンズ１４１１によってスクリーンに投影される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶プロジェクターは、その薄型、軽量化が求められると同時に、高精細化、高画質化、及び高輝度化も要求されている。
【００１４】
液晶プロジェクターの薄型、軽量化を図るためには、液晶パネルの基板サイズの小型化が必要となる。基板サイズを小さくして、なおかつ画質を落とさないためには、必然的に画素ピッチを小さくして画素部の面積を小さくしなくてはならない。
【００１５】
図１５に液晶パネルの画素の概略図を示す。配線１２と、活性層１３と、配線１２の一部であるゲート電極１４とを有する画素ＴＦＴ１５と、画素電極１６とが、図１５に示すように設けられている。そして配線１２と画素ＴＦＴ１５との上に、可視光を透過する必要のない領域を覆ってブラックマトリクス１７が設けられている。ブラックマトリクス（ＢＭ）とは、可視光を透過させる必要のない配線、画素ＴＦＴ等の上方に設けられる遮光性を有する膜のことを指す。
【００１６】
画素ピッチＬとは、画素１１を挟んで向かい合っている配線１２どうしの距離の短い方を指す。また、向かい合っている配線１２どうしの距離が行方向の配線と、列方向の配線とで同じ場合は、両方の配線同志の距離を指す。
【００１７】
液晶を駆動するための薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）及び配線は、画素ピッチを縮小するのと同じスケールで縮小することは難しい。
【００１８】
薄膜トランジスタを小さくしすぎると流れる電流の量が限られてしまう。よって画素ＴＦＴが小さすぎると、液晶の駆動に必要な電流を流すことが難しくなってしまう。また配線を細くしすぎると、配線の抵抗が大きくなってしまう。このため画素ＴＦＴと配線とを縮小するのには限界がある。
【００１９】
よって、画素ピッチを小さくすると、画素ＴＦＴや配線などＢＭに覆われている部分の画素に占める割合が大きくなり、開口率が低下してしまう。
【００２０】
開口率が低下すると、光源の輝度を上げない限り映像の輝度が低くなる。しかし光源の輝度を上げると、消費電力が大きくなり好ましくない。
【００２１】
そこで、光源の輝度を上げることなく映像の輝度を上げるために、マイクロレンズアレイを液晶パネルの光の入射する側に形成することが考えられる。
【００２２】
ここで示すマイクロレンズアレイは、各画素に１対１で対応したマイクロレンズを複数有するものである。マイクロレンズアレイによって、本来ブラックマトリクスによって遮光されていた光は、画素部の可視光が透過する部分に集められる。そのため、光の利用効率を高めることができ、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げることができる。
【００２３】
図１６にマイクロレンズアレイを有する液晶パネルの断面図を示す。ＴＦＴ基板２１、画素ＴＦＴ２３、画素電極２２、配向膜３１、液晶２４、対向電極２５、ＢＭ２６、対向基板２８が図に示すように設けられている。
【００２４】
複数のマイクロレンズ３０を有するマイクロレンズアレイ２７は、対向基板２８に対してＴＦＴ基板２１の反対側に設けられている。図１６ではマイクロレンズアレイ２７は、対向基板２８と接するように設けられているが、対向基板２８と距離をおいて設けても良い。
【００２５】
１画素に対して１つのマイクロレンズ３０が対応するように設けられており、画素ピッチによってマイクロレンズ３０のサイズが決定する。
【００２６】
対向基板２８側から入射する光はマイクロレンズ３０によって集められ、画素の開口部２９に入射する。
【００２７】
図１７に、マイクロレンズ３０の断面図を示す。マイクロレンズ３０の球面から入射した光は屈折し、焦点Ｏを通過する。マイクロレンズの主点Ｏ’と焦点Ｏとの距離が焦点距離ｆである。図に示すマイクロレンズでは主点がマイクロレンズの球面の頂点となっているが、マイクロレンズの形状によって主点の位置は異なる。
【００２８】
マイクロレンズ３０を球体の一部とみたときのその球体の中心を中心Ｃ、半径を曲率半径ｒとする。
【００２９】
マイクロレンズの直径Ｄは対応する画素の画素ピッチで決まるため、液晶パネルの画素部の面積を縮小すると、マイクロレンズの直径Ｄも縮小することが必要である。
【００３０】
マイクロレンズの直径Ｄを小さくするには、曲率半径ｒを変えないで相似形を保ったまま小さくする方法と、曲率半径ｒを小さくする方法とがある。
【００３１】
前者は、設計、製作上、容易ではなく、マイクロレンズアレイの単位面積あたりのマイクロレンズの数（集積度）を多くすることが難しい。
【００３２】
またレンズのＦ値は焦点距離を直径で割った値である。曲率半径が同じレンズは焦点距離が等しい。そのため曲率半径ｒを変えないで相似形を保ったまま直径Ｄを小さくするとＦ値が大きくなり、像面に達する単位面積あたりの光量が少なくなり好ましくない。
【００３３】
曲率半径ｒを小さくすることで直径Ｄを小さくする後者の方法は、前者の方法に比べて設計、製作が比較的容易である。しかし曲率半径ｒを小さくすると焦点深度が浅くなり、画素の開口部に光を効率よく集めることが難しくなる。以下にその理由を詳しく説明する。
【００３４】
焦点深度とは、結像面が光軸方向に移動した場合に要求分解能を満足しうる結像面の移動距離である。焦点深度Ｔは要求分解能ＳとＦ値とから以下の式１で求められる。
【００３５】
【式１】
Ｔ＝２×Ｓ×Ｆ
【００３６】
要求分解能Ｓはこの場合、画素の開口部の大きさに比例しており、開口部が大きい、つまり画素ピッチが大きいと要求分解能Ｓは大きくなり、逆に開口部が小さい、つまり画素ピッチが小さいと要求分解能Ｓは小さくなる。
【００３７】
Ｆ値は焦点距離ｆとマイクロレンズの直径Ｄから、以下の式２によって求められる。
【００３８】
【式２】
Ｆ＝ｆ／Ｄ
【００３９】
マイクロレンズの直径Ｄは画素ピッチに比例しており、要求分解能Ｓと同じく画素ピッチが大きいと直径Ｄは大きくなり、画素ピッチが小さいと直径Ｄも小さくなる。
【００４０】
焦点距離ｆはマイクロレンズの曲率半径ｒと、マイクロレンズの屈折率及び媒体の屈折率で決定する定数ｎとから、以下の式３で求められる。
【００４１】
【式３】
ｆ＝ｎｒ
【００４２】
式１乃至式３から、焦点深度Ｔについて求めると、以下の式４が導き出せる。
【００４３】
【式４】
Ｔ＝（２ｎ×ｒ）・Ｓ／Ｄ
【００４４】
ここで要求分解能Ｓと直径Ｄとは画素ピッチ及び開口部の大きさによって決定する値であり、１次の同じパラメーターを有している。よって式４から、焦点深度Ｔは曲率半径ｒによって決まることがわかる。マイクロレンズアレイの曲率半径ｒを大きくすると焦点深度Ｔも深くなり、逆に曲率半径ｒを小さくすると焦点深度Ｔも浅くなる。
【００４５】
ＴＦＴ基板および対向基板の上面は完全に平坦ではない。よって、セルギャップが基板全体で不均一になってしまった場合、そのマイクロレンズの直径Ｄが大きいときには問題がなくても、直径Ｄを小さくすることによって、映像の輝度ムラとなって見えてしまうという問題があった。そこでセルギャップをより均一にすることが要求される。
【００４６】
また、マイクロレンズはマイクロレンズアレイ基板の一方の面に対してのみ形成されるため、マイクロレンズアレイ基板は平坦ではなく、反りが生じている。また、マイクロレンズアレイを対向基板に紫外線硬化性樹脂などの接着剤で貼り合わせる場合は、接着剤の硬化時間のむら、硬化する際の紫外線硬化性樹脂の収縮、貼り合わせ時の加圧が残留した状態で紫外線硬化性樹脂が硬化することにより、接着後の対向基板には反りが生じる。さらに、マイクロレンズアレイ基板と対向基板の熱膨張係数が異なる場合には、温度変化による基板の反りが発生する。また、軽量化、低価格化の観点から薄い基板を使用する場合は、基板に剛性が欠けるため、これらの基板の反りが発生し、その結果セルギャップが不均一となり、色むらが生じるという問題があった。そこでセルギャップをより均一にすることが要求される。
【００４７】
ＴＦＴ基板と対向基板の間に球形のスペーサを設けた場合、基板の場所によるセルギャップの差（誤差）をある程度解消することが可能である。しかし、今後は画素ピッチが４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下の液晶パネルを作製する必要があるため、画素ピッチが小さくなると数μｍの球形のスペーサでさえも、画素の開口部に存在する場合は表示品質の劣化につながる。
【００４８】
図１８に球形のスペーサを用いた画素の概略図を示す。配線４２と、活性層４３及び配線４２の一部であるゲート電極４４を有する画素ＴＦＴ４５と、画素電極４６とが、図に示すように設けられている。そして配線４２と画素ＴＦＴ４５との上に、可視光を透過する必要のない領域を覆ってＢＭ４７が設けられている。
【００４９】
開口部４８の画素電極４６上に球形のスペーサ４９が位置していると、球形のスペーサ４９の近傍は液晶材料の配向性が乱れるため、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が観測される場合がある。
【００５０】
また同様に配線４２上に球形のスペーサ４９を設けた場合でも、球形のスペーサ４９が開口部に近いとディスクリネーション５０が観測される場合がある。
【００５１】
そしてＴＦＴ基板および対向基板自体も、その上面は完全に平坦ではない。よって、ＴＦＴ基板の上面に球形のスペーサを散布しても、基板の場所によってセルギャップが異なってしまい、基板全体に渡って均一なセルギャップを実現することができない。その結果、対向基板にひずみを生じることになる。基板の場所によるセルギャップの差や対向基板にひずみの生じた液晶パネルには、表示ムラが生じる、対向基板上面に干渉縞が生じるなどの欠陥が現れる。
【００５２】
さらに、従来の球形のスペーサは、液晶材料注入時に、液晶材料の流動によって球形のスペーサ自体も流れてしまい、結果として均一なスペーサ散布密度を得ることができず、基板の場所によるセルギャップの差が生じる原因となることがあった。
【００５３】
そして一般的に製造または試作されている液晶パネルは画素ピッチに関係なく、４〜６μｍ程度のセルギャップを確保している。また、最近注目されてきている強誘電性液晶を用いた液晶パネルには、その特性上小さいセルギャップが求められている。
【００５４】
しかし、従来のような球形のスペーサを用いて小さく均一なセルギャップを有するセルを作製することは、一般的に困難である。
【００５５】
上述したように、従来の球形のスペーサを用いてセルギャップを制御する場合は、さまざまな要因により、良好な表示を得ることが難しいという問題がある。
【００５６】
上述した問題に鑑み、本発明は液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを課題とする。特に光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることを課題とする。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画素部を有するＴＦＴ基板と対向電極を有する対向基板の間に液晶とギャップ保持部材とを設けた液晶パネルを３つ有し、液晶パネルの光が入射する側、つまり対向基板側にそれぞれマイクロレンズアレイを設けている三板式の液晶プロジェクターに関する。特に本発明は、基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルに関する。
【００５８】
ギャップ保持部材（ギャップ保持部材）は、ＴＦＴ基板または対向基板上に形成された絶縁性被膜をエッチングすることにより形成される。そのため球形のスペーサと違って、所望の位置にスペーサを配置することが可能である。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能である。
【００５９】
ギャップ保持部材の形状は従来の球形のものとは異なっており、底面が円、楕円または多角形の柱のもの、もしくはその側面がテーパー状のものがある。また球体の一部を切り取った形のものもある。
【００６０】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成される。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部、言い換えると実際の表示に用いられる可視光が透過する領域、には位置していない。そして可視光が透過する領域（開口部）とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【００６１】
マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、画素部が有する複数の画素と１対１で対応している。
【００６２】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップで均一に制御することができるので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、、ディスクリネーション、干渉縞などの液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラによる表示品質の劣化を抑えることが可能になる。
【００６３】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化の実現を可能にした。
【００６４】
本発明は、特に基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルにおいて効果的である。
【００６５】
本発明によって、
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶および複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
を有する液晶パネルであって、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６６】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６７】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第２の基板の、前記第１の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６８】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第２の基板の、前記第１の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００６９】
本発明によって、
複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第１の基板の、前記第２の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７０】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７１】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第２の基板の、前記第１の基板とは反対の側に設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７２】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記複数の薄膜トランジスタは前記複数の画素電極に与えられる電位を制御しており、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第２の基板の、前記第１の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられており、
前記複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７３】
本発明によって、
複数の薄膜トランジスタ及び複数の画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板と、液晶と、複数のギャップ保持部材と、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有する液晶パネルであって、
前記複数の薄膜トランジスタは前記複数の画素電極に与えられる電位を制御しており、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記複数の薄膜トランジスタと、前記複数の画素電極と、前記対向電極と、液晶と、前記複数のギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記第１の基板の、前記第２の基板に向かう面とは反対側の面上に、マイクロレンズアレイが設けられており、
前記複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００７４】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７５】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板上に複数の画素が設けられており、
前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとをそれぞれ有しており、
前記第１の基板と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７６】
本発明によって、
白色光源と、
前記白色光源から発せられる白色光を、色が異なる複数の光に分離する分離手段と、
前記複数の光にそれぞれ対応した複数の液晶パネルと、
前記複数の光をそれぞれ対応する前記複数の液晶パネルに照射させる第１の光学手段と、
前記複数の液晶パネルを透過した複数の透過光を集光する第２の光学手段と、を有する液晶プロジェクターであって、
前記複数の液晶パネルのうち、少なくとも１つは第１の基板と第２の基板とを有し、
前記複数の光は前記第２の基板側から前記液晶パネルに照射されており、
前記第１の基板上に複数の画素を有する画素部が設けられており、
前記複数の画素は、画素電極と、前記画素電極に接続された薄膜トランジスタとをそれぞれ有しており、
前記画素部と第２の基板の間には複数のギャップ保持部材が設けられており、
前記第２の基板の前記複数の光が照射される側にはマイクロレンズアレイが設けられており、
前記マイクロレンズアレイが有する複数のマイクロレンズは、それぞれ前記複数の画素に１対１で対応して設けられていることを特徴とする液晶プロジェクターが提供される。
【００７７】
本発明は、前記複数の薄膜トランジスタが、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を含む半導体膜をそれぞれ有しており、
前記複数の薄膜トランジスタがそれぞれ有する前記ソース領域または前記ドレイン領域は、コンタクト部において前記複数の画素電極と接続されており、
前記複数のギャップ保持部材は前記コンタクト部上に設けられていることを特徴としていても良い。
【００７８】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が円柱形であることを特徴としていても良い。
【００７９】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が楕円柱形であることを特徴としていても良い。
【００８０】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が多角柱形であることを特徴としていても良い。
【００８１】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材の側面がテーパー状であることを特徴としていても良い。
【００８２】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミドまたはエポキシ樹脂を有することを特徴としていても良い。
【００８３】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材が紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を有することを特徴としていても良い。
【００８４】
本発明は、前記液晶パネルが対角１インチ以下であることを特徴としていても良い。
【００８５】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がマイクロレンズの有効光束集光領域外、即ちマイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／１０以下となる領域に設けられている事を特徴としていても良い。
【００８６】
本発明は、前記複数のギャップ保持部材がマイクロレンズの有効光束集光領域外、即ちマイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／２０以下となる領域に設けられている事を特徴としていても良い。
【００８７】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００８８】
図１に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。図１（Ａ）に示したＴＦＴ基板の一部を拡大したものが図１（Ｂ）である。
【００８９】
ＴＦＴ基板１０１上にソース信号線駆動回路１０３、ゲート信号線駆動回路１０４、画素部１０２が図に示すように設けられている。ＴＦＴ基板１０１の周囲にはシール材１０５が設けられており、液晶注入口１０６から液晶が注入される。画素部１０２上にはギャップ保持部材１０７が設けられている。
【００９０】
本実施の形態では画素部のみにギャップ保持部材を設けているが、本発明においてギャップ保持部材を配置する位置は画素部だけに限定されない。
【００９１】
図２にギャップ保持部材が設けられた画素の拡大図を示す。画素１１３には、画素電極１０８が設けられている。配線及び画素ＴＦＴ（いずれも図示せず）上にブラックマトリクス１１１が設けられている。画素電極１０８と、画素電極１０８の下に設けられているドレイン配線１０９とが接続しているコンタクト部１１０上にギャップ保持部材１０７が設けられている。
【００９２】
画素電極１０８とドレイン配線１０９とのコンタクト部１１０は画素１１３の開口部１１２言い換えると、実際の表示には用いられる可視光が透過する領域には位置していない。
【００９３】
開口部１１２は、可視光の透過する領域であり、ブラックマトリクス１１１で囲まれた領域の、ドレイン配線１０９等の可視光を遮るものが設けられている領域以外の部分を指す。
【００９４】
そしてギャップ保持部材１０７は、可視光が透過する領域（開口部１１２）とは液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【００９５】
図２の場合、液晶パネルは構造的に機械強度が高くなり、細いギャップ保持部材でもラビングに対して欠損が生じ難い。
【００９６】
図３及び図４を用いて、画素部におけるギャップ保持部材の配置について説明する。
【００９７】
図３において、ギャップ保持部材３０７を黒丸で示し、ギャップ保持部材が形成されていない画素のコンタクト部３１０を白丸で示した。ソース信号線が設けられている方向をＸ方向、ゲート信号線が設けられている方向をＹ方向と定義する。最も近いギャップ保持部材どうしで、できるだけ正三角形に近い三角形を形成するために、Ｙ方向に設けられた画素５つおきに１つ、ギャップ保持部材３０７が設けられている。そしてＸ方向に設けられた画素１つおきに１つ、ギャップ保持部材３０７が設けられている。
【００９８】
このような配置にすることで、ギャップ保持部材を一定の周期をもって画素部に散在させることができる。そのためセルギャップをより均一にすることができる。
【００９９】
図４を用いて、図３とは異なるギャップ保持部材の配置について説明する。
【０１００】
図４では、図３と同様にギャップ保持部材４０７を黒丸で示し、ギャップ保持部材４０７が形成されていない画素のコンタクト部４１０を白丸で示した。ソース信号線が設けられている方向をＸ方向、ゲート信号線が設けられている方向をＹ方向と定義する。Ｙ方向に設けられた画素２つおきに１つ、ギャップ保持部材４０７が設けられている。そしてＸ方向に設けられた画素２つおきに１つ、ギャップ保持部材４０７が設けられている。
【０１０１】
このような配置にすることで、一定の周期をもってギャップ保持部材が画素部に散在する。そのためセルギャップを均一にすることができる。
【０１０２】
なお本実施の形態では、上記２通りのギャップ保持部材の配置の仕方について説明したが、本発明はこの形態に限定されない。本発明において、ギャップ保持部材の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。
【０１０３】
図５及び図６を用いて、本発明で用いるマイクロレンズアレイについて説明する。
【０１０４】
液晶パネル５０２上に、複数のマイクロレンズ５０３を有するマイクロレンズアレイ５０４が図５に示すように設けられている。画素５０１はストライプ状に配列しており、画素５０１ １つに対してマイクロレンズ５０３が１つ対応して設けられている。
【０１０５】
マイクロレンズ５０３は1つ1つがほぼ同じ形状をしており、球体の一部を切り取った形をしている。
【０１０６】
マイクロレンズアレイ５０４は液晶パネルの対向基板側に設けられており、対向基板と密接しても、距離を保っていてもよい。
【０１０７】
図６を用いて、図５とは別のマイクロレンズアレイについて説明する。
【０１０８】
図６（Ａ）が液晶パネル６０２の上面図であり、図６（Ａ）のマイクロレンズアレイ６０４の斜視図が図６（Ｂ）である。マイクロレンズアレイ６０４は、光の入射側から見て六角形のマイクロレンズ６０３を複数有している。このマイクロレンズ６０３は液晶パネル６０２が有するデルタ配置の画素６０１の1つ1つに対応して設けられている。
【０１０９】
マイクロレンズ６０３が六角形の場合、マイクロレンズ６０３の間に隙間がないため、丸いマイクロレンズと比較して、より効率よく光を画素に集めることができる。
【０１１０】
マイクロレンズの形状は、その製造プロセスによって制御され得る。上記のマイクロレンズ６０３は、例えば、イオン交換法（例えば、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２１（６）ｐ．１０５２（１９８４）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，１７ｐ．４５２（１９８１））、光重合性ポリマーを用いる方法（例えば、鈴木他；”プラスチックマイクロレンズの新しい作製法”，第２４回微小光学研究会）、フォトレジストを加熱して表面張力によりレンズを形成する方法（例えば、Ｚｏｒａｎ Ｄ．Ｐｏｐｏｖｉｃ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ． Ｏｐｔｉｃｓ，２７ｐ．１２８１（１９８８））、蒸着法（例えば、特開昭６１−６４１５８号公報）、機械加工法、或いは特開平３−２４８１２５号公報に開示されている方法等により製造され得る。
【０１１１】
なお本発明では、図５及び図６で示したマイクロレンズアレイに限定されない。本発明では、画素部の画素１つに対してマイクロレンズが１つ設けられているマイクロレンズアレイであればよい。
【０１１２】
また、図５及び図６では、対向基板側にマイクロレンズアレイを設ける構成について示したが、本発明はこの構成に限定されない。マイクロレンズアレイはＴＦＴ基板側に設けても良い。
【０１１３】
図７は本実施の形態の液晶パネルの概略の構成を示す斜視図である。
【０１１４】
ＴＦＴ基板７０１、画素７０２、配向膜７０３、ギャップ保持部材７０４、対向基板用配向膜７０５、対向電極７０６、対向基板７０７、複数のマイクロレンズ７０９を有するマイクロレンズアレイ７０８が図に示すように設けられている。偏光板は省略している。また配向膜をＴＦＴ基板と対向基板の両方に設けたが、いずれか１つの基板だけに設ける構成としても良い。図７に示した液晶パネルは、配向膜７０３と対向基板用配向膜７０５の間に、ギャップ保持部材７０４の他に液晶（図示せず）を有している。
【０１１５】
なお、図７では、対向基板７０７側にマイクロレンズアレイ７０８を設ける構成について示したが、本発明はこの構成に限定されない。マイクロレンズアレイ７０８はＴＦＴ基板７０１側に設けても良い。
【０１１６】
図８に図７で示した液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターを示す。
【０１１７】
図８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、光源光学系及び液晶パネル２６０１、スクリーン２６０２で構成される。
【０１１８】
図８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、光源光学系及び液晶パネル２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４で構成される。
【０１１９】
なお、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）中における光源光学系及び液晶パネル２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。光源光学系及び液晶パネル２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、光学系２８０７、液晶パネル２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０、マイクロレンズアレイ２８１７で構成される。投射光学系２８１０は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。
【０１２０】
マイクロレンズアレイ２８１７は３つの液晶パネル２８０８の光が入射する側にそれぞれ１つづつ設けられている
【０１２１】
図８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等を設けてもよい。
【０１２２】
また、図８（Ｄ）は、図８（Ｃ）中における光源光学系２８０１の構造の一例を示した図である。本実の形態では、光源光学系２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等を設けてもよい。
【０１２３】
本発明は、画素部を有するＴＦＴ基板と対向電極を有する対向基板の間に液晶とギャップ保持部材とを設け、液晶パネルの光が入射する側、つまり対向基板側にそれぞれマイクロレンズアレイを設けている。
【０１２４】
上述した構成によって、本発明は所望の位置にスペーサを配置することが可能である。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能である。
【０１２５】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成するのが好ましい。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部（可視光が透過する領域）には位置していない。そして可視光が透過する領域とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。ギャップ保持部材はコンタクト部上に設けるのが好ましいが、本発明はこれに限定されることはなく、ギャップ保持部材は表示画像が乱れない位置に設けることが重要である。
【０１２６】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を均一に、かつ所望の値のセルギャップで制御することが可能になったので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラによる表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０１２７】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを可能にした。
【０１２８】
本発明は、特に基板サイズが対角１インチ以下の小さい液晶パネルにおいて効果的である。
【０１２９】
なお本発明の液晶パネルは、ゴーグル型の表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）にも用いることができる。この場合、画素部の有する画素をＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応させるようにカラーフィルターを形成することが必要である。
【０１３０】
【実施例】
図９〜図１３、図１９〜図２７を用いて、本発明の実施例を説明する。
【０１３１】
（実施例１）
本実施例では、ＴＦＴ基板上におけるギャップ保持部材の作製工程について図９を用いて説明する。
【０１３２】
ＴＦＴ基板９０１上に画素部（図示せず）を形成し、画素部上に配向膜９０２を形成し、配向膜９０２にラビング処理を行った後の状態を図９（Ａ）に示す。
【０１３３】
配向膜９０２上にギャップ保持部材となる絶縁性被膜材料を塗布し、絶縁性被膜９０３を形成する。絶縁性被膜材料としては、液晶に近い比重と熱膨張係数を有する樹脂材料が好ましい。例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミドまたはエポキシ樹脂から選ばれた樹脂材料が使用できる。また、基板に熱的な影響を与えることが少なく形成可能な、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂材料を用いることができる。
【０１３４】
塗布はスピンコート法で、９００ｒｐｍ、１０秒の条件で行った。絶縁性被膜９０３を形成後、１８０℃で６０分加熱処理を施した。（図９（Ｂ））
【０１３５】
次に絶縁性被膜９０３をパターニングし、ギャップ保持部材９０４を形成した。絶縁性被膜９０３のパターニングする方法としては、エッチング方法が挙げられる。他のパターニング方法として、絶縁性被膜を感光性材料で形成し、感光、現像処理でパターニングする方法を用いることができる。なお、ギャップ保持部材９０４の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。（図９（Ｃ））
【０１３６】
本実施例においてギャップ保持部材の形状は円柱形とし、円柱の直径は４μｍ、高さは３．２μｍとした。本実施例では、ギャップ保持部材９０４をランダムに配置した。ギャップ保持部材９０４の配置密度は、３０〜１６０個／ｍｍ2とすればよい。本実施例では、ギャップ保持部材９０４は、５０個／ｍｍ2で配置された。
【０１３７】
本実施例では、ギャップ保持部材の形状は、円柱状としたが、ギャップ保持部材の形状は、楕円形、流線形、あるいは、三角形、四角形などの多角形状であってもよく、ＴＦＴ基板９０１（第１の基板）と対向基板９０６（第２の基板）とのセルギャップを制御できる形状であれば、いかなる形状を有することも許される。また、本実施例では、ギャップ保持部材は全て同形としたが、複数種の形状を有したギャップ保持部材が形成されてもよい。また、本実施例では、複数のセルギャップ保持部材が、画素部に配置密度が均一となるように形成されたが、ＴＦＴ基板全面にギャップ保持部材を形成しても良い。
【０１３８】
ＴＦＴ基板９０１周辺を囲むように、配向膜９０２上にシール材９０７を塗布する。そして対向基板用配向膜９０５及び対向電極（図示せず）を有する対向基板９０６とＴＦＴ基板９０１とを貼り合わせる。
【０１３９】
次に、表示媒体としての液晶を液晶注入口より注入する。よって、ＴＦＴ基板９０１と対向基板９０６の間に液晶９０８が狭持された状態となる。本実施例では、ギャップ保持部材９０４の形状は円柱形であるので、液晶材料注入時に生じる液晶材料とギャップ保持部材の表面との流動抵抗が小さい。よって、基板全面に渡って均一に液晶材料を注入することができた。なお、ギャップ保持部材９０８の形状および配置は、この流動抵抗が小さくなるのが好ましい。
【０１４０】
その後、液晶材料注入口に封止剤（図示せず）を塗布し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、液晶材料をセル内に完全に封止した。
【０１４１】
（実施例２）
本実施例では、実施の形態で示した液晶プロジェクターとは別の形態の三板式液晶プロジェクターについて説明する。
【０１４２】
図１０を参照する。図１０は、上記の三板式の液晶プロジェクターの光学系の構成図である。２４０１はランプとリフレクターとから成る白色光源である。光源２４０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源２４０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。
【０１４３】
光源２４０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー２４０２、２４０３に入射する。これらの２枚のダイクロイックミラー２４０２、２４０３は、光源２４０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離する。
【０１４４】
ダイクロイックミラー２４０２、２４０３によって分離された青、赤、緑の光は、1つは全反射ミラー２４０６で反射されて、また残りの２つは直接、それぞれ対応している液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０に照射される。液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０は、光が入射する側にそれぞれマイクロレンズアレイ２４１２、２４１３、２４１４を有している。
【０１４５】
液晶パネル２４０８、２４０９、２４１０を透過した青、赤、緑の光は、ダイクロイックミラー２４０４、２４０５とによって１つに集められ、投影レンズ２４１１によってスクリーンに投影される。
【０１４６】
上記構成ではダイクロイックプリズムを用いなくともよいので、液晶プロジェクターの値段を抑えることができる。
【０１４７】
（実施例３）
本実施例では、図１とは異なるギャップ保持部材の配置について説明する。
【０１４８】
図１１（Ａ）に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１１０１上にソース信号線駆動回路１１０３、ゲート信号線駆動回路１１０４、画素部１１０２が図１１（Ａ）に示すように設けられている。ＴＦＴ基板１１０１の周囲にはシール材１１０５が設けられており、液晶注入口１１０７から液晶が注入される。ＴＦＴ基板１１０１上全面にギャップ保持部材１１０６が設けられている。
【０１４９】
ギャップ保持部材は絶縁物なので、ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を含む駆動回路上にギャップ保持部材を設けると容量が形成されてしまい、駆動回路の動作が遅くなってしまう。
【０１５０】
しかしこの場合、画素部１１０２のみにギャップ保持部材を形成した場合に比べて、液晶パネル全体の機械的強度が増し、セルギャップもより均一に保つことができる。
【０１５１】
図１１（Ｂ）に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１１１１上の画素部１１１２、ソース信号線駆動回路１１１３及びゲート信号線駆動回路１１１４が設けられている部分以外にギャップ保持部材１１１６が設けられている。
【０１５２】
この場合、画素部１１１２上にギャップ保持部材を設けないので、画素部にギャップ保持部材を設ける場合のようにギャップ保持部材の位置の精密さは要求されず、設計及び作成が容易になる。
【０１５３】
そしてソース信号線駆動回路１１１３及びゲート信号線駆動回路１１１４を含む駆動回路上にはギャップ保持部材１１１６を形成しないので、駆動回路上に容量が形成されることによって駆動回路の高速動作が妨げられることがない。
【０１５４】
図１２に本発明の液晶プロジェクターが有する液晶パネルの、ＴＦＴ基板の概略図を示す。ＴＦＴ基板１２０１上の画素部１２０２にギャップ保持部材１２０６が設けられている。そして保護膜１２０５がソース信号線駆動回路１２０３及びゲート信号線駆動回路１２０４とを覆い、尚かつ画素部１２０２を囲うように設けられている。
【０１５５】
ギャップ保持部材は絶縁物なので、ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路を含む駆動回路上にギャップ保持部材を設けると容量が形成されてしまい、駆動回路の動作が遅くなってしまう。
【０１５６】
しかし、保護膜１２０５はシール材としての役割を兼ねており、ソース信号線駆動回路１２０３及びゲート信号線駆動回路１２０４を覆うことで、液晶パネルの機械的強度を上げるという効果を得ることができる。
【０１５７】
保護膜１２０５はギャップ保持部材１２０６と同時に形成することも可能である。この場合、シール材を新たに形成する必要がなくなるので、工程数を削減することができる。
【０１５８】
本発明は、本実施例の形態に限定されない。ギャップ保持部材１２０６の形成位置、個数はセルギャップを保持でき、かつ表示の妨げにならないように、決定すればよい。
【０１５９】
（実施例４）
本実施例では、本発明で用いられる液晶パネルの駆動方法について説明する。
【０１６０】
本発明によるアクティブマトリクス型液晶パネルの上面図を図１３に示す。図１３において、１３０１はＴＦＴ基板であり、ソース信号線駆動回路１３０３及びゲート信号線駆動回路１３０４からなる駆動回路は回路ＴＦＴ（図示せず）を有しており、画素部１３０２はマトリクス状に配置された画素ＴＦＴ（図示せず）を有している。なお、ＴＦＴ基板１３０１としては、ガラス基板などが用いられる。
【０１６１】
また、画素部１３０２では、ソース信号線駆動回路１３０３に接続されたソース信号線（図示せず）と、ゲート信号線駆動回路１３０４に接続されたゲート信号線（図示せず）とが交差している。そのソース信号線とゲート信号線とに囲まれた領域が画素（図示せず）である。
【０１６２】
ソース信号線駆動回路１３０３においてタイミング信号によりサンプリングされた画像信号が、ソース信号線に供給される。ソース信号線に入力された画像信号は、画素ＴＦＴにより選択され、所定の画素電極に書き込まれる。画素ＴＦＴは、ゲート信号線駆動回路１３０４からゲート信号線を介して入力される選択信号により動作する。
【０１６３】
（実施例５）
ここでは画素部の画素ＴＦＴと、画素部の周辺に設けられる駆動回路（ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路等）の回路ＴＦＴを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。但し、説明を簡単にするために、ＣＭＯＳ回路と、ｎチャネル型ＴＦＴとを図示することにする。
【０１６４】
図１９（Ａ）において、６００１は耐熱性を有する基板であり、石英基板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板（代表的にはステンレス基板）を用いれば良い。どの基板を用いる場合においても、必要に応じて下地膜（好ましくは珪素を主成分とする絶縁膜）を設けても構わない。
【０１６５】
次に、２０〜１５０ｎｍ（好ましくは３０〜８０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体膜を、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５３ｎｍの厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜を形成する場合、下地膜と非晶質シリコン膜とは同じ成膜法で形成することが可能であるので、両者を連続形成しても良い。下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【０１６６】
そして、公知の結晶化技術を使用して非晶質シリコン膜から結晶質シリコン膜６００２を形成する。例えば、レーザー結晶化法や熱結晶化法（固相成長法）を適用すれば良いが、ここでは、特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質シリコン膜６００２を形成した。
【０１６７】
なお、非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）を含有した溶液をスピンコート法により塗布し、Ｎｉ含有層を形成した。また、触媒元素としてはニッケル以外にも、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。
【０１６８】
また、上記触媒元素の添加工程は、レジストマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易となるので、微細化した回路を構成する際に有効な技術となる。
【０１６９】
また結晶化の工程に先立って、非晶質シリコン膜の含有水素量にもよるが、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、含有水素量を５ａｔｏｍ％以下にしてから結晶化させることが望ましい。触媒元素の添加工程が終了したら、４５０℃で１時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、水素雰囲気または酸素雰囲気中において５００〜７００℃（代表的には５５０〜６５０℃）の温度で４〜２４時間の加熱処理を加えて非晶質シリコン膜の結晶化を行う。本実施例では窒素雰囲気で６００℃、１２時間の加熱処理を行い非晶質シリコン膜の結晶化を行った。
【０１７０】
非晶質シリコン膜を結晶化させると原子の再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シリコン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ（本実施例では５３ｎｍ）よりも１〜１５％程度減少した。（図１９（Ａ））。
【０１７１】
そして結晶質シリコン膜６００２上に酸化珪素膜からなる１３０ｎｍの厚さの保護酸化膜６００３を形成した。そして結晶質シリコン膜６００２にゲッタリング領域を形成するために、保護酸化膜６００３に開口部６００４を形成した。（図１９（Ｂ））
【０１７２】
そして開口部６００４及び結晶質シリコン膜６００２のｐチャネル型ＴＦＴが形成される部分を覆ってレジストマスク６００５を形成した。そして結晶質シリコン膜６００２のｎチャネル型ＴＦＴが形成される部分にしきい値電圧を制御する目的で、ｐ型を付与する不純物としてボロン（Ｂ）をドーピングした。ドーピングは加速電圧３０ｋｅＶ程度で行い、ボロン（Ｂ）の濃度が５×１０17〜５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、ボロン（Ｂ）の濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。ボロン（Ｂ）の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。そして結晶質シリコン膜６００２の特性によっては、しきい値電圧を制御するためにボロン（Ｂ）ではなくリン（Ｐ）を添加しても良い。ここでのボロン（Ｂ）添加は必ずしも必要でないが、結晶質シリコン膜６００２のボロン（Ｂ）を添加した部分（チャネルドープ部）６００６はｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために形成することが好ましかった。（図１９（Ｃ））
【０１７３】
そしてレジストマスク６００５を除去した後に、結晶質シリコン膜６００２中のニッケルを除去するために、リンをドーピングする。すると、開口部６００４から結晶質シリコン膜６００２にリンがドーピングされ、ゲッタリング領域６００７が形成される。このとき、ドーピングの加速電圧と、酸化膜で成る保護酸化膜６００３厚さを最適化し、リンが保護酸化膜６００３を実質的に突き抜けないようにする。
【０１７４】
ドーピングはリン（Ｐ）の濃度が１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、リン（Ｐ）の濃度が５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。
【０１７５】
なお、イオンドープの際の加速電圧は１０ｋｅｖとした。１０ｋeｖの加速電圧であれば、リンは保護酸化膜６００３の厚さを１００ｎｍ以上とするとほとんど通過することができない。
【０１７６】
その後、６００℃の窒素雰囲気にて１〜１２時間（本実施例では１２時間）熱アニールし、ニッケル元素のゲッタリングを行った。加熱によりニッケルがリンに吸い寄せられることになる。６００℃の温度のもとでは、リン原子は膜中をほとんど動かないが、ニッケル原子は数１００μｍ程度またはそれ以上の距離を移動することができる。このことからリンがニッケルのゲッタリングに最も適した元素の１つであることが理解できる。（図１９（Ｄ））
【０１７７】
次に保護酸化膜６００３をマスクとしてエッチングし、ゲッタリング領域６００７を除去する。（図２０（Ａ））
【０１７８】
そして保護酸化膜６００３を除去した後に（図２０（Ｂ））、非晶質シリコン膜６００２を覆うように基板６００１上に酸化珪素膜からなる酸化膜６００８ａを形成した。本実施例では２０ｎｍの厚さで形成した。（図２０（Ｃ））
【０１７９】
次に結晶質シリコン膜６００３を酸化性気体の雰囲気下でアッシングすることにより、結晶質シリコン膜６００３のシリコンの密度を上げ、膜を緻密にした。本実施例では、９５０℃で酸素雰囲気下で熱酸化し、結晶質シリコン膜６００３の膜厚を１５ｎｍ程度減少させた。（図２０（Ｄ））
【０１８０】
そして熱酸化により厚さが大きくなった熱処理後酸化膜６００８ｂを除去し（図２１（Ａ））、パターニングすることによって、半導体膜６０１０、６０１１、６０１２を形成した。（図２１（Ｂ））
【０１８１】
そして、半導体膜６０１０、６０１１、６０１２を覆って第１ゲート絶縁膜６０１３が形成される。代表的には、酸化珪素膜又は窒化珪素膜からなる第１ゲート絶縁膜６０１３を、その膜厚が５〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）となるように形成すれば良い。本実施例では酸化珪素膜または酸化珪素を主成分とする膜からなる第１ゲート絶縁膜６０１３の膜厚を４０ｎｍとした。（図２１（Ｃ））
【０１８２】
次にレジストマスク６０１４を利用して第１ゲート絶縁膜６０１３の一部をエッチングすることにより、半導体膜６０１２の一部を露出させた。そしてリンをドーピングすることによって、Ｃｓの一部となる不純物領域（Ｃｓ領域）６０１５を形成した。ドーピングは加速電圧１０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が１×１０19〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、リン（Ｐ）の濃度が５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。（図２１（Ｄ））
【０１８３】
レジストマスク６０１４を除去した後、第２ゲート絶縁膜６０１６を形成した。代表的には、第２ゲート絶縁膜６０１６の膜厚は５〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）とすれば良い。本実施例では窒化珪素膜からなる第２ゲート絶縁膜６０１６を、その膜厚が２０ｎｍとなるように形成した。（図２２（Ａ））
【０１８４】
そして第１導電膜６０１７及び第２導電膜６０１８を順に形成した。本実施例ではゲート電極を多層構造とするが、ゲート電極を単層で形成していてもよい。
【０１８５】
第１導電膜６０１７はｎ型の不純物を有する結晶質シリコン膜であり、ＣＶＤ法を用いて１５０ｎｍの膜厚で形成されている。また第２導電膜６０１８はタングステンシリサイドであり、スパッタリングにより１５０ｎｍの膜厚で形成されている。（図２２（Ｂ））この場合、金属膜を用いるよりも若干抵抗が上がるが、金属シリサイド膜と珪素膜との積層構造は耐熱性も高く、酸化にも強いので有効な構造である。なお第１導電膜６０１７は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、タングステンシリサイド、チタンシリサイドまたはモリブデンシリサイドで形成しても良く、第２導電膜６０２２はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成しても良い。
【０１８６】
次に第１導電膜６０１７及び第２導電膜６０１８をパターニングし、ｐチャネル型ＴＦＴのゲート電極６０２０、ｎチャネル型のＴＦＴのゲート電極６０２１、６０２２、Ｃｓ電極６０２３を形成した。（図２２（Ｃ））
【０１８７】
そしてゲート電極６０２０、６０２１、６０２２、Ｃｓ電極６０２３をマスクとして利用し、半導体膜６０１０、６０１１及び半導体膜６０１２の一部にｎ型を付与する不純物をドーピングし、不純物領域６０２４〜６０２９を形成した。ｎ型を付与する不純物としては、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）を用いれば良く、ここではリン（Ｐ）を添加すべく、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法を適用した。ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が５×１０17〜５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０２４〜６０２９のリン（Ｐ）の濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように、イオンドーピング装置を用いて行った。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０２４〜６０２９に含まれるｎ型を付与する不純物の濃度を（ｎ-）と表す。（図２２（Ｄ））
【０１８８】
次にｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜６０１０と、ｎチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜６０１１、６０１２の一部を覆うようにレジストマスク６０３０、６０３１、６０３２を形成した。そしてレジストマスク６０３０、６０３１、６０３２を利用して半導体膜６０１１、６０１２の一部にｎ型を付与する不純物をドーピングし、不純物領域６０３３〜６０３６を形成した。
【０１８９】
不純物領域６０３３〜６０３６の形成は、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行い、ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、リン（Ｐ）の濃度が５×１０19〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０３３〜６０３６のリン（Ｐ）の濃度が１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０３３〜６０３６に含まれるｎ型を付与する不純物の濃度を（ｎ+）と表す。（図２３（Ａ））
【０１９０】
レジストマスク６０３０〜６０３２を除去し、ｎチャネル型ＴＦＴとなる部分及びＣｓとなる部分をレジストマスク６０３９で覆った。そして半導体膜６０１０にｐ型を付与する不純物をドーピングした。本実施例では、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で不純物領域６０３７、６０３８を形成した。ドーピングは加速電圧４０ｋｅＶ程度で行い、ボロン（Ｂ）の濃度が５×１０19〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度になるように調節した。本実施例では、不純物領域６０３７、６０３８のボロン（Ｂ）の濃度が１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域６０３７、６０３８に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度を（ｐ+）と表す。不純物領域６０３７、６０３８には、既に前工程で添加されたリン（Ｐ）またはボロン（Ｂ）が含まれているが、それに比して十分に高い濃度でボロン（Ｂ）が添加されるので、ｐ型の導電性が確保され、ＴＦＴの特性に何ら影響を与えることはない。（図２３（Ｂ））
【０１９１】
レジストマスク６０３９を除去した後、絶縁膜６０４０を形成した。絶縁膜６０４０は窒化珪素膜からなり、ＣＶＤ法によって膜厚７０ｎｍに形成された。（図２３（Ｃ））
【０１９２】
次に窒素雰囲気下、８５０℃で３０分の条件で加熱することにより、不純物領域に含まれる不純物が半導体膜６０１０〜６０１２内で拡散してゲート電極６０２０〜６０２２の下部にまで広がる。ゲート電極６０２０〜６０２２の下部に位置する不純物領域６０４１〜６０４６をＬｏｖ領域と称する。またゲート電極６０２０〜６０２２の下部に位置しておらず、不純物領域（ソース領域またはドレイン領域）６０３３〜６０３６に接している不純物領域６０４７〜６０５０をＬｏｆ領域と称する。不純物領域６０３３〜６０３８、６０４１〜６０５０は上記熱処理によって活性化される。（図２４（Ａ））
【０１９３】
次に酸化シリコン又は酸化窒化シリコンからなる第１の層間絶縁膜６０５２を５００〜１５００ｎｍの厚さで形成する。本実施例では、酸化窒化珪素を用い１０００ｎｍの厚さで形成した。その後、ソース領域またはドレイン領域６０３３〜６０３８に達するコンタクトホールを形成し、ソース配線６０５３、６０５５、６０５７と、ドレイン配線６０５４、６０５６、６０５８を形成する。なお、図示していないが、本実施例ではこのソース配線、ドレイン配線を、Ｔｉ膜６０ｎｍ、窒素を含むＴｉ膜４０ｎｍ、Ｓｉを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、Ｔｉ膜１００ｎｍをスパッタ法で連続して形成した４層構造の積層膜とした。（図２４（Ｂ））
【０１９４】
次にソース配線６０５３、６０５５、６０５７と、ドレイン配線６０５４、６０５６、６０５８を覆うように第１層間絶縁膜６０５２上に窒化珪素膜からなるパッシベーション膜６０６０を２２０ｎｍの厚さで形成する。（図２４（Ｃ））そしてパッシベーション膜６０６０を覆うようにして第２層間絶縁膜６０６１が形成される。この第２層間絶縁膜６０６１はアクリル膜からなり、厚さが８００ｎｍに形成される。
【０１９５】
アクリル膜からなる第２層間絶縁膜６０６１を１５０℃、０．３ｈｒの条件で加熱した後、第２層間絶縁膜６０６１の上にＴｉ膜またはＴｉを主成分とする厚さが１００ｎｍの遮光膜６０６２を形成する。（図２５（Ａ））
【０１９６】
そして、遮光膜６０６２を覆うように第２層間絶縁膜６０６１上に第３層間絶縁膜６０６３を形成した。第３層間絶縁膜６０６３はアクリル膜からなり、その厚さは５００ｎｍ〜１０００ｎｍで形成される。本実施例では第３層間絶縁膜６０６３の厚さを８００ｎｍとした。（図２５（Ｂ））
【０１９７】
第３層間絶縁膜６０６３にはコンタクトホールが形成され、その後、画素電極６０６４が形成される。本実施例では画素電極６０６４の厚さを２．８μｍとした。画素電極６０６４はコンタクトホールを介してドレイン配線６０５８と電気的に接続される。画素電極６０６４は透明導電膜を用いれば良い。（図２５（Ｃ））
【０１９８】
以上のように、本発明の半導体装置はドライバー回路および画素マトリクス回路に様々な特徴を有しており、これらの相乗効果によって明るく高精細な画像が得られ、動作性能および信頼性の高い電気光学装置を得る。そして、そのような電気光学装置を部品として搭載した高性能な電子機器を得る。
【０１９９】
（実施例６）
本実施例では、液晶パネルのセルギャップ精度について説明する。
【０２００】
以下の４種類の液晶パネルを作製した。
１）実施例１に示した方法でＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成し、且つ、対向基板にマイクロレンズアレイを有する液晶パネル。
２）実施例１に示した方法でＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成し、且つ、マイクロレンズアレイを有さない液晶パネル。
３）ＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成する代わりに球状のスペーサを散布し、且つ、対向基板上にマイクロレンズアレイを有する液晶パネル。
４）ＴＦＴ基板上にギャップ保持部材を形成する代わりに球状のスペーサを散布し、且つ、対向基板上にマイクロレンズアレイを有さない液晶パネル。
なお、本実施例ではギャップ保持部材は高さ３．２μｍ、配置密度５０個／ｍｍ2とし、球状スペーサは直径３．２μｍ、配置密度５０個／ｍｍ2とした。
【０２０１】
これら４種類の液晶パネルのセルギャップ精度、色むらに対するセルギャップ制御方法、マイクロレンズアレイの有無の影響を表１にまとめた。
【０２０２】
【表１】
セルギャップ制御方法が同じ場合は、マイクロレンズアレイを有しているとセルギャップ精度が低くなることがわかる。これは、マイクロレンズアレイ基板を設けることにより対向基板に反りが生じ、この反りがセルギャップに影響しているためである。従来法においては、マイクロレンズアレイ基板がない場合はセルギャップむらが±０．２μｍであり、色むらは発生していない。一方マイクロレンズアレイ基板を設けた場合は±０．３５μｍとなり色むらが発生した。したがって、マイクロレンズアレイを設ける場合にはより精度の高いセルギャップ制御技術が必要となる。
【０２０４】
本発明は、マイクロレンズアレイを設けてもセルギャップ精度が高く、基板の反りの影響をより抑制することが可能で、良好な表示品位が得られることがわかる。
【０２０５】
（実施例７）
本実施例では、ギャップ保持部材の配置について、図２で示したのとは別の例を示す。
【０２０６】
本実施例では、ギャップ保持部材は画素開口部の中央付近の、マイクロレンズの光軸（集光中心）から最も距離が離れた位置に設けた。図２６に画素部の拡大図を示す。本実施例では、画素のサイズは１８μｍ×１８μｍであり、Ｘ方向の遮光部分の幅は最も細いところで約３μｍ、Ｙ方向の遮光部分の幅は最も細いところで約９μｍである。
【０２０７】
図２７はマイクロレンズの集光特性を示す図である。横軸はマイクロレンズ光軸（集光中心）からの距離（μｍ）を示し、縦軸は集光中心における光強度を１００％としたときの光強度（相対値）を示している。
【０２０８】
図２７において、光強度が１０％を超える領域を有効光束集光領域と呼ぶ。図２７において光強度が１０％以下となる領域、すなわち有効光束集光領域外では、それより集光中心寄りの有効光束集光領域に比較して、光強度は緩やかな勾配で変動することがわかる。つまり、ギャップ保持部材の配置部分が、光強度が１０％となる領域を過ぎて集光中心に近づくに従い、光の利用効率が急激に低下するようになる。
【０２０９】
例えば、直径３μmのスペーサを、光強度が１０％以下の領域内（例えば、図２７の６〜９μmの間と、−９〜−６μmの間）と、光強度が１０％よりも大きくなる領域内（図２７の３〜６μmの間と、−６〜−３μmの間）に配置したときとを比較してみれば、後者の場合、前者の６倍以上も利用効率が低減される。
【０２１０】
したがって、マイクロレンズの集光領域内にギャップ保持部材を配置する場合には、光強度が１０％以下となる領域内に納めることが好ましい。しかし、遮光領域が狭くてギャップ保持部材が遮光領域からはみ出してしまう場合や、設計・製造上の理由により遮光領域上にギャップ保持部材を納めることができない場合等には、遮光領域からはみ出した部分が、光強度が１０％以下となる領域内であれば良い。
【０２１１】
また、ギャップ保持部材による液晶の配向乱れ、貼り合わせ精度や、スペーサ形成精度を考慮すれば、光強度が５％以下となる領域にギャップ保持部材を配置することがさらに望ましい。
【０２１２】
以上のように、好ましくは光強度が１０％以下、さらに好ましくは５％以下となる領域内にギャップ保持部材を設けることによって、ギャップ保持部材周辺における液晶の配向の乱れによってコントラストが低下したり、表示画像が乱れる事がほとんどなくなり、実質的に本実施例の画素サイズである１８μｍ×１８μｍのサイズの液晶パネルではギャップ保持部材の有無によるコントラストの差は認められない。
【０２１３】
本実施例の場合、図２に示した場合と比較してより一層コントラストの向上が認められた。従ってコントラストを向上させる点において、光の透過しない領域が狭い場合には、ギャップ保持部材をマイクロレンズの集光ピークに対し、光強度が１／１０乃至１／２０以下となる領域に設けることはより望ましい。
【０２１４】
尚、本実施例の構成は、図２に示す構成と併用することも可能である。また、マイクロレンズアレイがＴＦＴ基板上に設けられる構成であっても、同様のルールでギャップ保持部材を配置することが望ましい。
【０２１５】
（実施例８）
本発明において、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）研磨を用いて基板、または基板上に直接形成された絶縁膜を平坦化しても良い。ＣＭＰ研磨は公知の方法を用いて行うことができる。
【０２１６】
本実施例ではシリカゾルと電解溶液とを混合したもの用いて研磨を行う。電解溶液中において、１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力を研磨パッドから加えて研磨を行う。この研磨の際の圧力は５０ｋｇ／ｃｍ2〜１５０ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲から選択することができる。また研磨を行う表面と研磨パッドとの隙間は０．１μｍとして研磨を行う。
【０２１７】
本実施例では上記構成によって、基板、または基板上に直接形成された絶縁膜が平坦化されるので、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップでより均一に制御することができる。そのためマイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０２１８】
【発明の効果】
上述した構成によって、本発明は所望の位置にギャップ保持部材を配置することが可能になった。そしてセルギャップを球形のスペーサを用いた場合よりも均一に制御することが可能になった。
【０２１９】
ギャップ保持部材は、画素の画素電極と画素ＴＦＴのドレイン領域に接続された配線（ドレイン配線）とのコンタクト部上に形成される。画素電極とドレイン配線とのコンタクト部は画素の開口部（実際の表示には用いられる可視光が透過する領域）には位置していない。そして可視光が透過する領域とは、液晶材料の配向性が乱れない程度に離れているので、画像表示の乱れ（ディスクリネーション）が生じずらい。
【０２２０】
ギャップ保持部材によって、液晶パネルの２つの基板を所望の値のセルギャップで均一に制御することが可能になったので、マイクロレンズアレイが微細化することによって焦点深度が浅くなっても、液晶プロジェクターの表示ムラ、輝度ムラなどの欠陥による表示品質の劣化を抑えることが可能になった。
【０２２１】
そして本発明は上記構成によって、光源の輝度を上げることなく、映像の輝度を上げ、液晶プロジェクターの薄型、軽量化と同時に、高精細化、高画質化及び高輝度化することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＴＦＴ基板の概略図。
【図２】 本発明の画素の概略図。
【図３】 本発明の画素部の拡大図。
【図４】 本発明の画素部の拡大図。
【図５】 本発明で用いられるマイクロレンズアレイの図
【図６】 本発明で用いられるマイクロレンズアレイの図
【図７】 本発明の液晶パネルの断面の斜視図。
【図８】 本発明の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターの図。
【図９】 ギャップ保持部材の作製工程の図。
【図１０】 本発明の液晶パネルを有する三板式の液晶プロジェクターの図。
【図１１】 本発明のＴＦＴ基板の上面図。
【図１２】 本発明のＴＦＴ基板の上面図。
【図１３】 ＴＦＴ基板のブロック図。
【図１４】 従来例の液晶パネルを用いた三板式液晶プロジェクターの図。
【図１５】 液晶パネルの画素の拡大図。
【図１６】 マイクロレンズアレイを有する液晶パネルの断面図。
【図１７】 マイクロレンズの断面図。
【図１８】 画素におけるディスクリネーションを説明する図。
【図１９】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２０】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２１】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２２】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２３】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２４】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２５】 ＴＦＴの作製工程の図。
【図２６】 画素部の拡大図。
【図２７】 マイクロレンズの集光特性を示す図。
【符号の説明】
１０１ ＴＦＴ基板
１０２ 画素部
１０３ ソース信号線駆動回路
１０４ ゲート信号線駆動回路
１０５ シール材
１０６ 液晶注入口
１０７ ギャップ保持部材
１０８ 画素電極
１０９ ドレイン配線
１１０ コンタクト部
１１１ ブラックマトリクス（ＢＭ）
１１２ 開口部
１１３ 画素
Claims (11)
- 薄膜トランジスタと、画素電極と、を含む画素を複数有する第１の基板と、
第２の基板と、
液晶と、
複数のギャップ保持部材と、
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記液晶と、複数の前記ギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面とは反対側の面上に設けられており、
前記薄膜トランジスタのドレイン領域に接続された配線は、コンタクト部において前記画素電極と接続されており、
前記ギャップ保持部材は、前記コンタクト部上に設けられており、
複数の前記マイクロレンズは、複数の前記画素の１つに対して１つのマイクロレンズが対応するように設けられていることを特徴とする液晶パネル。 - 薄膜トランジスタと、画素電極と、を含む画素を複数有する第１の基板と、
第２の基板と、
液晶と、
複数のギャップ保持部材と、
複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、前記液晶と、複数の前記ギャップ保持部材とを間に挟んで対面しており、
前記マイクロレンズアレイは、前記第１の基板の、前記第２の基板に対向する面とは反対側の面上に設けられており、
前記薄膜トランジスタのドレイン領域に接続された配線は、コンタクト部において前記画素電極と接続されており、
前記ギャップ保持部材は、前記コンタクト部上に設けられており、
複数の前記マイクロレンズは、複数の前記画素の１つに対して１つのマイクロレンズが対応するように設けられていることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１または請求項２において、
前記ギャップ保持部材は円柱形、楕円柱形、または多角柱形であることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１または請求項２において、
前記ギャップ保持部材の側面がテーパー状であることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記ギャップ保持部材はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミドまたはエポキシ樹脂を有することを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記ギャップ保持部材は紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を有することを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の前記液晶パネルは対角１インチ以下であることを特徴とする液晶パネル。
- 請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記ギャップ保持部材は前記マイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／１０以下となる領域に設けられていることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項８において、
前記ギャップ保持部材は前記マイクロレンズの集光ピーク照度に対し、照度が１／２０以下となる領域に設けられていることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記ギャップ保持部材は前記マイクロレンズの光軸から最も距離が離れた位置に設けられていることを特徴とする液晶パネル。 - 請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の前記液晶パネルを用いることを特徴とする液晶プロジェクター。
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