JPH11142844A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPH11142844A JPH11142844A JP9305574A JP30557497A JPH11142844A JP H11142844 A JPH11142844 A JP H11142844A JP 9305574 A JP9305574 A JP 9305574A JP 30557497 A JP30557497 A JP 30557497A JP H11142844 A JPH11142844 A JP H11142844A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
- G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイルロレンズの収差部が遮光され、アライ
メント精度の向上が図られた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 画像信号に応じて帯電し半導体基板上に
平面配列された複数の画素電極と、複数の画素電極の上
面の液晶と、液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射
する偏光した光を複数の画素電極の各々に結像させ透明
基板上に配列され透明導電膜の上面にある複数のマイク
ロレンズを具備する液晶表示装置において、複数のマイ
クロレンズの上方に複数のマイクロレンズの各々の周縁
部に入射する光を遮る遮光層を具備する。
メント精度の向上が図られた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 画像信号に応じて帯電し半導体基板上に
平面配列された複数の画素電極と、複数の画素電極の上
面の液晶と、液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射
する偏光した光を複数の画素電極の各々に結像させ透明
基板上に配列され透明導電膜の上面にある複数のマイク
ロレンズを具備する液晶表示装置において、複数のマイ
クロレンズの上方に複数のマイクロレンズの各々の周縁
部に入射する光を遮る遮光層を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像を表示する液
晶表示装置に関し、特にマイクロレンズアレーを備えた
液晶表示装置に関する。
晶表示装置に関し、特にマイクロレンズアレーを備えた
液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロレンズアレイとしては、
特開平７−２６１１６４号公報にあげられるに、透明基
板上の所定のパターンに遮光膜を構成し、その上にマイ
クロレンズを形成することが可能である。マイクロレン
ズの形成は上述の従来例にも示されるように、樹脂を溶
融させて表面張力によりレンズ形状となす方法がある。
しかしながら、この方法ではレンズの周辺部の収差は大
きくなる。従来の方法では、各マイクロレンズの周辺領
域については、下に遮光層を設けることにより解決をは
かっている。しかしながら、この方法では以下の問題が
ある。
特開平７−２６１１６４号公報にあげられるに、透明基
板上の所定のパターンに遮光膜を構成し、その上にマイ
クロレンズを形成することが可能である。マイクロレン
ズの形成は上述の従来例にも示されるように、樹脂を溶
融させて表面張力によりレンズ形状となす方法がある。
しかしながら、この方法ではレンズの周辺部の収差は大
きくなる。従来の方法では、各マイクロレンズの周辺領
域については、下に遮光層を設けることにより解決をは
かっている。しかしながら、この方法では以下の問題が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図７に従来のマイクロ
レンズの断面構造を示す。透明基板７０１上に遮光層７
０２を形成後、感光性樹脂を露光、現像により各画素に
対応する部位に選択的に残存させた後、この残存した感
光性樹脂を溶融させその表面張力によりマイクロレンズ
形状に変形させ、図１３中の７０３に示す構造を成すこ
とができる。この場合、マイクロレンズの中心付近に入
射された光線７０４，７０５，７０６は焦点７０７に集
光される。しかしながら、マイクロレンズの周辺部は大
きな収差をもち、光線７０８は焦点７０７には集光され
ず７０９の光線をとる。このため集光スポットの径は大
きくなる。この場合、光線７０８は遮光層７０２によっ
て遮られるべきであるが、図からもわかるように遮光層
の無い部分を通り下側に出射されてしまう。従来の技術
によるマイクロレンズを液晶表示装置に応用した場合、
表示装置の多画素化を狙って各画素のサイズが小さくな
ると、より小さなスポットに集光することが必要となる
が、上記の問題は著しく表示装置の明るさやコントラス
トを劣化させる結果となる。
レンズの断面構造を示す。透明基板７０１上に遮光層７
０２を形成後、感光性樹脂を露光、現像により各画素に
対応する部位に選択的に残存させた後、この残存した感
光性樹脂を溶融させその表面張力によりマイクロレンズ
形状に変形させ、図１３中の７０３に示す構造を成すこ
とができる。この場合、マイクロレンズの中心付近に入
射された光線７０４，７０５，７０６は焦点７０７に集
光される。しかしながら、マイクロレンズの周辺部は大
きな収差をもち、光線７０８は焦点７０７には集光され
ず７０９の光線をとる。このため集光スポットの径は大
きくなる。この場合、光線７０８は遮光層７０２によっ
て遮られるべきであるが、図からもわかるように遮光層
の無い部分を通り下側に出射されてしまう。従来の技術
によるマイクロレンズを液晶表示装置に応用した場合、
表示装置の多画素化を狙って各画素のサイズが小さくな
ると、より小さなスポットに集光することが必要となる
が、上記の問題は著しく表示装置の明るさやコントラス
トを劣化させる結果となる。
【０００４】さらに、液晶表示装置、光センサーなどに
従来のマイクロレンズを応用した場合、以下の問題も発
生する。通常、表示装置の回路基板、光センサーの回路
基板は半導体プロセスによって、マイクロレンズアレイ
とは別々に形成され、後に貼り合わせなどによって一体
となる。この時の合わせ精度（アライメント精度）は各
画素のサイズが小さくなればなるほどより正確であるこ
とが要求される。たとえば、ＴＮタイプの透過型液晶表
示装置において１画素のサイズが１０ミクロンである場
合を例にとると、隣接画素同士を分離するため画素電極
のサイズは９ミクロン程度となり、液晶のディスクリネ
ーションと呼ばれる画素電極周辺部では液晶配向が均一
に制御されない現象により、有効に利用できない領域が
周辺２．５ミクロン程発生する。この領域に対する遮光
が完全でないと、表示装置のコントラストや階調性を低
下させることとなる。また、最初にあげたスポット径の
問題により、スポット径が３ミクロンあったとすると９
−２．５−２．５−３＝１となり、アライメントに要求
される精度は誤差１ミクロン以下となる。このため、マ
イクロレンズと回路基板のアライメントには厳しい精度
が要求される。遮光層を用いてアライメントマークを形
成する方法があるが、遮光層形成後にマイクロレンズを
パターニングするため、この遮光層で形成されたマーク
を用いてマイクロレンズのパターニングおよび回路基板
とのアライメントの両者を行うことになる。図１４の８
０１にアライメントマークの断面を示すが、回路基板と
のアライメントの精度を１ミクロン以下に高めても、マ
イクロレンズとアライメントマークの位置関係がずれて
いると（図中８０２）、画素電極とマイクロレンズの位
置関係を所望の精度に抑えることが困難である。
従来のマイクロレンズを応用した場合、以下の問題も発
生する。通常、表示装置の回路基板、光センサーの回路
基板は半導体プロセスによって、マイクロレンズアレイ
とは別々に形成され、後に貼り合わせなどによって一体
となる。この時の合わせ精度（アライメント精度）は各
画素のサイズが小さくなればなるほどより正確であるこ
とが要求される。たとえば、ＴＮタイプの透過型液晶表
示装置において１画素のサイズが１０ミクロンである場
合を例にとると、隣接画素同士を分離するため画素電極
のサイズは９ミクロン程度となり、液晶のディスクリネ
ーションと呼ばれる画素電極周辺部では液晶配向が均一
に制御されない現象により、有効に利用できない領域が
周辺２．５ミクロン程発生する。この領域に対する遮光
が完全でないと、表示装置のコントラストや階調性を低
下させることとなる。また、最初にあげたスポット径の
問題により、スポット径が３ミクロンあったとすると９
−２．５−２．５−３＝１となり、アライメントに要求
される精度は誤差１ミクロン以下となる。このため、マ
イクロレンズと回路基板のアライメントには厳しい精度
が要求される。遮光層を用いてアライメントマークを形
成する方法があるが、遮光層形成後にマイクロレンズを
パターニングするため、この遮光層で形成されたマーク
を用いてマイクロレンズのパターニングおよび回路基板
とのアライメントの両者を行うことになる。図１４の８
０１にアライメントマークの断面を示すが、回路基板と
のアライメントの精度を１ミクロン以下に高めても、マ
イクロレンズとアライメントマークの位置関係がずれて
いると（図中８０２）、画素電極とマイクロレンズの位
置関係を所望の精度に抑えることが困難である。
【０００５】これらの問題は、従来のマイクロレンズを
液晶表示装置に応用した場合の、多画素化、輝度向上、
コントラスト向上の妨げとなっている。
液晶表示装置に応用した場合の、多画素化、輝度向上、
コントラスト向上の妨げとなっている。
【０００６】本発明はこの問題に鑑み、マイルロレンズ
の収差部が遮光され、アライメント精度の向上が図られ
た液晶表示装置を提供することを目的とする。
の収差部が遮光され、アライメント精度の向上が図られ
た液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、光源、透明基板上に形成された遮光層と複数個配
列されたマイクロレンズにより構成されるマイクロレン
ズアレイ、複数個配列された画素電極をもつ回路基板、
前記透明基板と前記回路基板に挟持された液晶によりな
る液晶表示装置において、前記光源からの光は、前記遮
光層の開口部を透過した後に、前記マイクロレンズを透
過することを特徴とする。
置は、光源、透明基板上に形成された遮光層と複数個配
列されたマイクロレンズにより構成されるマイクロレン
ズアレイ、複数個配列された画素電極をもつ回路基板、
前記透明基板と前記回路基板に挟持された液晶によりな
る液晶表示装置において、前記光源からの光は、前記遮
光層の開口部を透過した後に、前記マイクロレンズを透
過することを特徴とする。
【０００８】また、本発明による液晶表示装置は、前記
光源は複数の方向から入射され、かつ、前記マイクロレ
ンズの配置されるピッチが前記画素電極の配列されるピ
ッチの整数倍であることを特徴とする。
光源は複数の方向から入射され、かつ、前記マイクロレ
ンズの配置されるピッチが前記画素電極の配列されるピ
ッチの整数倍であることを特徴とする。
【０００９】更に、本発明による液晶表示装置は、前記
マイクロレンズと同じ材料で、前記透明基板と前記回路
基板の貼り合わせ用のアライメントマークを形成したこ
とを特徴とする。
マイクロレンズと同じ材料で、前記透明基板と前記回路
基板の貼り合わせ用のアライメントマークを形成したこ
とを特徴とする。
【００１０】更に、本発明による液晶表示装置は、前記
遮光層と同じ材料で、前記透明基板と前記回路基板の貼
り合わせ用のアライメントマークを形成したことを特徴
とする。
遮光層と同じ材料で、前記透明基板と前記回路基板の貼
り合わせ用のアライメントマークを形成したことを特徴
とする。
【００１１】更に、本発明による液晶表示装置は、画像
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上方に前記複数のマイクロレンズの各々
の周縁部に入射する前記光を遮る遮光層を具備すること
を特徴とする。
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上方に前記複数のマイクロレンズの各々
の周縁部に入射する前記光を遮る遮光層を具備すること
を特徴とする。
【００１２】更に、本発明による液晶表示装置は、画像
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上面は平面状で前記複数のマイクロレン
ズの下面は凸状で、前記複数のマイクロレンズの各々の
境界の凹部に前記複数のマイクロレンズから出射する光
を遮る遮光層を具備することを特徴とする。
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上面は平面状で前記複数のマイクロレン
ズの下面は凸状で、前記複数のマイクロレンズの各々の
境界の凹部に前記複数のマイクロレンズから出射する光
を遮る遮光層を具備することを特徴とする。
【００１３】更に、本発明による液晶表示装置は、画像
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上面は凸状で前記複数のマイクロレンズ
の下面は平面状で、前記複数のマイクロレンズの各々の
境界の凹部に前記複数のマイクロレンズに入射する光を
遮る遮光層を具備することを特徴とする。
信号に応じて帯電し半導体基板上に平面配列された複数
の画素電極と、前記複数の画素電極の上面の液晶と、該
液晶の上面の透明導電膜と、上方から入射する偏光した
光を前記複数の画素電極の各々に結像させ透明基板上に
配列され前記透明導電膜の上面にある複数のマイクロレ
ンズとを具備する液晶表示装置において、前記複数のマ
イクロレンズの上面は凸状で前記複数のマイクロレンズ
の下面は平面状で、前記複数のマイクロレンズの各々の
境界の凹部に前記複数のマイクロレンズに入射する光を
遮る遮光層を具備することを特徴とする。
【００１４】更に、本発明による液晶表示装置は、上記
の液晶表示装置において、前記複数の画素電極と同一プ
ロセスで前記半導体基板状に形成された電極状のアライ
メントマークと、前記複数のマイクロレンズと同一プロ
セスで前記透明基板上に形成されたマイクロレンズ状の
アライメントマークとを更に具備し、前記電極状のアラ
イメントマークと前記マイクロレンズ状のアライメント
マークとが重なっていることを特徴とする。
の液晶表示装置において、前記複数の画素電極と同一プ
ロセスで前記半導体基板状に形成された電極状のアライ
メントマークと、前記複数のマイクロレンズと同一プロ
セスで前記透明基板上に形成されたマイクロレンズ状の
アライメントマークとを更に具備し、前記電極状のアラ
イメントマークと前記マイクロレンズ状のアライメント
マークとが重なっていることを特徴とする。
【００１５】更に、本発明による液晶表示装置は、上記
の液晶表示装置において、前記マイクロレンズのピッチ
が前記画素電極のピッチの整数倍であることを特徴とす
る。
の液晶表示装置において、前記マイクロレンズのピッチ
が前記画素電極のピッチの整数倍であることを特徴とす
る。
【００１６】更に、本発明による液晶表示装置は、上記
の液晶表示装置において前記整数は２であることを特徴
とする。
の液晶表示装置において前記整数は２であることを特徴
とする。
【００１７】本発明による液晶表示装置の製造方法は、
前記マイクロレンズは凹凸をもち、前記凹凸を覆って光
反射性もしくは遮光性の材料を塗布し、研磨もしくはエ
ッチングにより前記光反射性もしくは遮光性材料を前記
凹凸の凹部には残して取り去ることにより前記遮光層を
形成することを特徴とする。
前記マイクロレンズは凹凸をもち、前記凹凸を覆って光
反射性もしくは遮光性の材料を塗布し、研磨もしくはエ
ッチングにより前記光反射性もしくは遮光性材料を前記
凹凸の凹部には残して取り去ることにより前記遮光層を
形成することを特徴とする。
【００１８】また、本発明による液晶表示装置の前記マ
イクロレンズと前記遮光層とを形成する方法は、前記透
明基板状に樹脂を塗布する工程と、前記樹脂の形成すべ
き前記マイクロレンズの境界部を露光又は現像により除
去する工程と、前記樹脂を溶解して表面張力により前記
マイクロレンズを形成する工程と、前記マイクロレンズ
に遮光性材料を塗布する工程と、前記遮光性材料をエッ
チング又は研磨により前記マイクロレンズの凹部を除い
て除去する工程と、を有することを特徴とする。
イクロレンズと前記遮光層とを形成する方法は、前記透
明基板状に樹脂を塗布する工程と、前記樹脂の形成すべ
き前記マイクロレンズの境界部を露光又は現像により除
去する工程と、前記樹脂を溶解して表面張力により前記
マイクロレンズを形成する工程と、前記マイクロレンズ
に遮光性材料を塗布する工程と、前記遮光性材料をエッ
チング又は研磨により前記マイクロレンズの凹部を除い
て除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】本発明による液晶プロジェクタは、上記の
液晶表示装置を備えることを特徴とする。
液晶表示装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】［第１の実施形態］図１を用いて
本発明による第１の実施形態を説明する。駆動回路を構
成する回路基板には、透明性基板上に薄膜トランジスタ
を形成したもので構成することも可能であるが、ここで
は半導体基板を用いた場合について説明する。１０１は
半導体基板であり、図には省略してあるが、駆動回路と
各画素毎の画素トランジスタが形成されている。画素ト
ランジスタは画素電極１０２が接続され、所望の映像信
号が印加される。画素電極１０２には透明電極を用いる
ことも可能であるが、本実施形態では反射金属電極を用
いることで、反射型の液晶表示装置を構成することが可
能である。１０３は絶縁膜である。１０４は透明基板で
あり、透明基板には遮光層１０５、マイクロレンズ１０
６が形成され、さらにマイクロレンズ１０６を構成する
ものとは屈折率の異なる透明性材料１０７を介してガラ
スプレート１０８が配置されている。透明性材料１０７
は透明基板１０４およびマイクロレンズ１０６とガラス
プレート１０８を接着するための接着剤の役目をはたす
ことも可能である。ガラスプレート１０８表面には透明
導伝膜１０９が成膜されており、電位が与えられ、対向
電極の役割をはたす。透明基板１０４と半導体基板１０
１はシール材１１０によって貼り合わせられている。こ
こで１０１，１０２，１０３によって構成される部位を
回路基板１２０と呼ぶことにするが、本実施形態では回
路基板１２０および透明基板側１２１の透明導伝膜１０
９上には配向膜１１１が形成されている。両者１２０，
１２１の間には液晶１１２が形成されている。配向膜１
１１と液晶１１２の選択によっては、無電界時に液晶を
垂直に配向させ、画素電極１０２と透明導伝膜１０９と
の間の電界によって液晶分子を水平方向に寝かせること
により入射光の偏光を制御し、画像を表示することも可
能である（ＤＡＰ方式）。この場合、光源１１３の光と
しては偏光板もしくは偏光ビームスプリッタにより偏光
方向が所望の向きにそろえられたものを使う。本実施形
態では、遮光層１０５はマイクロレンズ１０６に対して
光源１１３側に配置されているため、マイクロレンズ１
０６の周辺の収差が発生する部位には光が入射されな
い。このため、マイクロレンズに入射される光は画素電
極１０２上の小さな領域１１４に集光される。これによ
り、隣接する画素電極境界付近の液晶分子の方向が十分
に制御されない領域に入射光があたることがなく、コン
トラストの向上、表示輝度の向上を図ることができる。
本発明による第１の実施形態を説明する。駆動回路を構
成する回路基板には、透明性基板上に薄膜トランジスタ
を形成したもので構成することも可能であるが、ここで
は半導体基板を用いた場合について説明する。１０１は
半導体基板であり、図には省略してあるが、駆動回路と
各画素毎の画素トランジスタが形成されている。画素ト
ランジスタは画素電極１０２が接続され、所望の映像信
号が印加される。画素電極１０２には透明電極を用いる
ことも可能であるが、本実施形態では反射金属電極を用
いることで、反射型の液晶表示装置を構成することが可
能である。１０３は絶縁膜である。１０４は透明基板で
あり、透明基板には遮光層１０５、マイクロレンズ１０
６が形成され、さらにマイクロレンズ１０６を構成する
ものとは屈折率の異なる透明性材料１０７を介してガラ
スプレート１０８が配置されている。透明性材料１０７
は透明基板１０４およびマイクロレンズ１０６とガラス
プレート１０８を接着するための接着剤の役目をはたす
ことも可能である。ガラスプレート１０８表面には透明
導伝膜１０９が成膜されており、電位が与えられ、対向
電極の役割をはたす。透明基板１０４と半導体基板１０
１はシール材１１０によって貼り合わせられている。こ
こで１０１，１０２，１０３によって構成される部位を
回路基板１２０と呼ぶことにするが、本実施形態では回
路基板１２０および透明基板側１２１の透明導伝膜１０
９上には配向膜１１１が形成されている。両者１２０，
１２１の間には液晶１１２が形成されている。配向膜１
１１と液晶１１２の選択によっては、無電界時に液晶を
垂直に配向させ、画素電極１０２と透明導伝膜１０９と
の間の電界によって液晶分子を水平方向に寝かせること
により入射光の偏光を制御し、画像を表示することも可
能である（ＤＡＰ方式）。この場合、光源１１３の光と
しては偏光板もしくは偏光ビームスプリッタにより偏光
方向が所望の向きにそろえられたものを使う。本実施形
態では、遮光層１０５はマイクロレンズ１０６に対して
光源１１３側に配置されているため、マイクロレンズ１
０６の周辺の収差が発生する部位には光が入射されな
い。このため、マイクロレンズに入射される光は画素電
極１０２上の小さな領域１１４に集光される。これによ
り、隣接する画素電極境界付近の液晶分子の方向が十分
に制御されない領域に入射光があたることがなく、コン
トラストの向上、表示輝度の向上を図ることができる。
【００２１】加えて、ＤＡＰ方式の場合、入射光の偏光
方向に対して９０度偏光方向が回転した光が明の状態と
して表現されるため、偏光方向が１８０度回転した光
（単純に鏡面反射した光）は黒レベルに大きな悪影響は
与えない。そのため、遮光層１０５は光反射性の材料を
用いることも可能である。
方向に対して９０度偏光方向が回転した光が明の状態と
して表現されるため、偏光方向が１８０度回転した光
（単純に鏡面反射した光）は黒レベルに大きな悪影響は
与えない。そのため、遮光層１０５は光反射性の材料を
用いることも可能である。
【００２２】［第２の実施形態］また本発明によれば、
透明基板側１２１と回路基板１２０を貼り合わせる際の
貼り合わせの精度を向上することが可能である。本発明
による第２の実施形態を図２を用いて説明する。回路基
板１２０にはアライメントマーク２０１が形成されてい
る。アライメントマーク２０１は画素電極１０２と同じ
レイヤーで形成することもできるが、画素電極１０２よ
りも小さなサイズにしておくことが好適である。画素電
極１０２とアライメントマーク２０１とは同一のプロセ
スで作成することにより画素電極１０２とアライメント
マークとの相対位置がずれなくすることができる。透明
基板側１２１にはマイクロレンズと同じ材料でアライメ
ントマーク２０２が形成されている。貼り合わせの工程
では透明基板側１２１と回路基板１２０をこれらのアラ
イメントマークを用いて貼り合わせることでアライメン
トを行う。本実施形態によればマイクロレンズ１０６と
透明基板側１２１のアライメントマーク２０２は同一の
プロセスで形成することが可能なため、マイクロレンズ
１０６の位置とアライメントマーク２０２の位置関係が
ずれることがなく、正確なアライメントが可能となる。
透明基板側１２１のアライメントマークと回路基板側１
２０のアライメントマークは必ずしも相対する場所にな
くても構わないが、図２に示すように相対する場所に配
置した場合、透明基板側アライメントマーク２０２の焦
点位置に回路基板側アライメントマーク２０１が来たと
きに、２０１がアライメントマーク２０２によって拡大
されて観察されるため、より正確なアライメントが可能
となる。
透明基板側１２１と回路基板１２０を貼り合わせる際の
貼り合わせの精度を向上することが可能である。本発明
による第２の実施形態を図２を用いて説明する。回路基
板１２０にはアライメントマーク２０１が形成されてい
る。アライメントマーク２０１は画素電極１０２と同じ
レイヤーで形成することもできるが、画素電極１０２よ
りも小さなサイズにしておくことが好適である。画素電
極１０２とアライメントマーク２０１とは同一のプロセ
スで作成することにより画素電極１０２とアライメント
マークとの相対位置がずれなくすることができる。透明
基板側１２１にはマイクロレンズと同じ材料でアライメ
ントマーク２０２が形成されている。貼り合わせの工程
では透明基板側１２１と回路基板１２０をこれらのアラ
イメントマークを用いて貼り合わせることでアライメン
トを行う。本実施形態によればマイクロレンズ１０６と
透明基板側１２１のアライメントマーク２０２は同一の
プロセスで形成することが可能なため、マイクロレンズ
１０６の位置とアライメントマーク２０２の位置関係が
ずれることがなく、正確なアライメントが可能となる。
透明基板側１２１のアライメントマークと回路基板側１
２０のアライメントマークは必ずしも相対する場所にな
くても構わないが、図２に示すように相対する場所に配
置した場合、透明基板側アライメントマーク２０２の焦
点位置に回路基板側アライメントマーク２０１が来たと
きに、２０１がアライメントマーク２０２によって拡大
されて観察されるため、より正確なアライメントが可能
となる。
【００２３】［第３の実施形態］本発明による第３の実
施形態を図３、図４を用いて説明する。ここでは、図３
は上面図であり、画素電極３０１、マイクロレンズ３０
２、遮光層３０３は、図に示す通り画素電極３０１の配
列のピッチに対してマイクロレンズ３０２の配列のピッ
チは縦横ともに２倍となっている。この実施形態では光
源はＲ，Ｂ，Ｇの三色で異なる方向から入射される。そ
の光路を断面図４により説明する。Ｂの光線を３０３、
Ｇの光線を３０４とすると、Ｂの光線３０３はマイクロ
レンズ３０５を通って画素電極３０６で反射され、マイ
クロレンズ３０７を通って出射される。一方、Ｇの光３
０４はマイクロレンズ３０８を通り画素電極３０９で反
射した後、再びマイクロレンズ３０８を通って出射され
る。この構成ではマイクロレンズのピッチが画素のピッ
チより大きいため、微細な画素サイズの表示装置を作っ
た場合にも、マイクロレンズは大きくて構わないため、
レンズ形状をより理想的な物にできる。しかしながら、
色ごとに異なる方向から光を入射する必要があるため、
収差のある外周部に入った光を遮光するためには従来の
方法では遮光層の面積が大きくなり、輝度の低下をまね
いてしまう。一方、遮光層の面積が十分で無い場合、本
来意図しない画素電極に光がまわりこみ、たとえば、Ｇ
の輝度が高く、Ｂが低い絵を表示すべきときに、マイク
ロレンズ３０５の収差部に入ったＢの光が画素電極３０
６以外の画素電極によって反射されて出射されてしま
い、色の再現性が劣化してしまう。ところが、本発明に
よれば、遮光層３１０によってマイクロレンズ３０５の
周辺には光が入射されない。このことにより、色再現性
を劣化させずに、輝度を向上させることが可能となる。
施形態を図３、図４を用いて説明する。ここでは、図３
は上面図であり、画素電極３０１、マイクロレンズ３０
２、遮光層３０３は、図に示す通り画素電極３０１の配
列のピッチに対してマイクロレンズ３０２の配列のピッ
チは縦横ともに２倍となっている。この実施形態では光
源はＲ，Ｂ，Ｇの三色で異なる方向から入射される。そ
の光路を断面図４により説明する。Ｂの光線を３０３、
Ｇの光線を３０４とすると、Ｂの光線３０３はマイクロ
レンズ３０５を通って画素電極３０６で反射され、マイ
クロレンズ３０７を通って出射される。一方、Ｇの光３
０４はマイクロレンズ３０８を通り画素電極３０９で反
射した後、再びマイクロレンズ３０８を通って出射され
る。この構成ではマイクロレンズのピッチが画素のピッ
チより大きいため、微細な画素サイズの表示装置を作っ
た場合にも、マイクロレンズは大きくて構わないため、
レンズ形状をより理想的な物にできる。しかしながら、
色ごとに異なる方向から光を入射する必要があるため、
収差のある外周部に入った光を遮光するためには従来の
方法では遮光層の面積が大きくなり、輝度の低下をまね
いてしまう。一方、遮光層の面積が十分で無い場合、本
来意図しない画素電極に光がまわりこみ、たとえば、Ｇ
の輝度が高く、Ｂが低い絵を表示すべきときに、マイク
ロレンズ３０５の収差部に入ったＢの光が画素電極３０
６以外の画素電極によって反射されて出射されてしま
い、色の再現性が劣化してしまう。ところが、本発明に
よれば、遮光層３１０によってマイクロレンズ３０５の
周辺には光が入射されない。このことにより、色再現性
を劣化させずに、輝度を向上させることが可能となる。
【００２４】［第４の実施形態］本発明による第４の実
施形態を図５及び図６を用いて説明する。透明基板４０
１上に樹脂４０２を塗布し、露光、現像により樹脂４０
２を所望の形状にパターニングし、図５（ｂ）の形状を
実現する。さらに、例えば加熱などにより溶解し、表面
張力によりレンズ形状をなし、図５（ｃ）を得る。この
上に、遮光性材料４０３を塗布する。４０３は反射材料
であっても構わない（図５（ｄ））。ここで、表面をエ
ッチングするかもしくは研磨することにより、マイクロ
レンズの凹部に遮光性材料を残し、その他の部分を除去
することができる。さらに、樹脂などの透明材料４０４
を塗り（図６（ｆ））、ガラスプレート４０５を接着す
る。ここで、透明材料４０４に接着材を用いることも可
能であるが、透明材料４０４と樹脂４０２との屈折率差
がレンズの性能に影響するため、所望の屈折率の材料を
選択する必要がある。４０４を空間として、マイクロレ
ンズアレイ周辺部にて接着する方法も可能であり、この
場合屈折率差を大きくとることができ、レンズの焦点距
離を小さくすることが可能である。つぎに、透明電極４
０６を例えばＩＴＯの成膜により形成することができる
（図６（ｈ））。ちなみに、透明電極４０６をあらかじ
めガラスプレート４０５に成膜した状態で透明材料４０
４と接着することも可能である。図６（ｈ）におけるマ
イクロレンズアレイ付きの透明基板を実施形態１もしく
は２に適用した場合には、光が反射電極において反射さ
れた後に、先に遮光層の開口を透過してからマイクロレ
ンズ入射するため、マイクロレンズの周辺の収差の悪影
響を抑制することができる。従来のマイクロレンズを液
晶プロジェクターに応用した場合、スクリーン上に映像
を集光する際に、マイクロレンズの収差によって各画素
からの光が散乱されてしまい解像度の劣化を引き起こ
す。本実施形態ではこのことも抑制することができ解像
度の高い表示を得ることができる。
施形態を図５及び図６を用いて説明する。透明基板４０
１上に樹脂４０２を塗布し、露光、現像により樹脂４０
２を所望の形状にパターニングし、図５（ｂ）の形状を
実現する。さらに、例えば加熱などにより溶解し、表面
張力によりレンズ形状をなし、図５（ｃ）を得る。この
上に、遮光性材料４０３を塗布する。４０３は反射材料
であっても構わない（図５（ｄ））。ここで、表面をエ
ッチングするかもしくは研磨することにより、マイクロ
レンズの凹部に遮光性材料を残し、その他の部分を除去
することができる。さらに、樹脂などの透明材料４０４
を塗り（図６（ｆ））、ガラスプレート４０５を接着す
る。ここで、透明材料４０４に接着材を用いることも可
能であるが、透明材料４０４と樹脂４０２との屈折率差
がレンズの性能に影響するため、所望の屈折率の材料を
選択する必要がある。４０４を空間として、マイクロレ
ンズアレイ周辺部にて接着する方法も可能であり、この
場合屈折率差を大きくとることができ、レンズの焦点距
離を小さくすることが可能である。つぎに、透明電極４
０６を例えばＩＴＯの成膜により形成することができる
（図６（ｈ））。ちなみに、透明電極４０６をあらかじ
めガラスプレート４０５に成膜した状態で透明材料４０
４と接着することも可能である。図６（ｈ）におけるマ
イクロレンズアレイ付きの透明基板を実施形態１もしく
は２に適用した場合には、光が反射電極において反射さ
れた後に、先に遮光層の開口を透過してからマイクロレ
ンズ入射するため、マイクロレンズの周辺の収差の悪影
響を抑制することができる。従来のマイクロレンズを液
晶プロジェクターに応用した場合、スクリーン上に映像
を集光する際に、マイクロレンズの収差によって各画素
からの光が散乱されてしまい解像度の劣化を引き起こ
す。本実施形態ではこのことも抑制することができ解像
度の高い表示を得ることができる。
【００２５】［第５の実施形態］第４の実施形態におい
て、遮光層を用いてアライメントマークを形成すること
が可能である。図７（ａ）は第５の実施形態の断面図で
あり、図７（ｂ）は上面図である。５０１は透明基板で
あり、マイクロレンズ５０２の凹部に遮光層５０３が形
成されている。画素部同様にアライメントマーク５０４
についても同様にマイクロレンズの凹部に遮光層５０５
を残すことが可能である。この場合、アライメントマー
ク部５０４の遮光層５０５はマイクロレンズに対してセ
ルフアラインで形成されるため、アライメントマークと
マイクロレンズの位置関係がずれることがない。これに
よって、精度良く透明基板と回路基板を貼り合わせるこ
とができる。
て、遮光層を用いてアライメントマークを形成すること
が可能である。図７（ａ）は第５の実施形態の断面図で
あり、図７（ｂ）は上面図である。５０１は透明基板で
あり、マイクロレンズ５０２の凹部に遮光層５０３が形
成されている。画素部同様にアライメントマーク５０４
についても同様にマイクロレンズの凹部に遮光層５０５
を残すことが可能である。この場合、アライメントマー
ク部５０４の遮光層５０５はマイクロレンズに対してセ
ルフアラインで形成されるため、アライメントマークと
マイクロレンズの位置関係がずれることがない。これに
よって、精度良く透明基板と回路基板を貼り合わせるこ
とができる。
【００２６】［第６の実施形態］図５（ｅ）の状態で、
下側の面に透明電極を設けることで、実施形態１もしく
は２に適用することができる。実施形態２に適用した場
合を図８を用いて説明する。６０１は半導体基板、６０
２は駆動回路を形成する領域、６０３は液晶層、６０４
は液晶層の幅を規定する絶縁体層、６０５は透明導伝
膜、６０６は透明基板、６０７はマイクロレンズ、６０
８は遮光層であり、６０９は画素電極である。光源から
の光６１０はマイクロレンズの周辺部の収差のある領域
には遮光層６０８によって遮られるため遮断される。こ
れにより、コントラストが高く、混色のない液晶表示装
置を得ることが可能である。
下側の面に透明電極を設けることで、実施形態１もしく
は２に適用することができる。実施形態２に適用した場
合を図８を用いて説明する。６０１は半導体基板、６０
２は駆動回路を形成する領域、６０３は液晶層、６０４
は液晶層の幅を規定する絶縁体層、６０５は透明導伝
膜、６０６は透明基板、６０７はマイクロレンズ、６０
８は遮光層であり、６０９は画素電極である。光源から
の光６１０はマイクロレンズの周辺部の収差のある領域
には遮光層６０８によって遮られるため遮断される。こ
れにより、コントラストが高く、混色のない液晶表示装
置を得ることが可能である。
【００２７】［第７の実施形態］本発明による液晶表示
装置を液晶プロジェクターに応用した場合の例を以下に
説明する。
装置を液晶プロジェクターに応用した場合の例を以下に
説明する。
【００２８】図９は本実施形態における回路基板の断面
の説明図である。図９において９０１は半導体基板、９
０２，９０２′はそれぞれｐ型、ｎ型ウエル、９０３，
９０３′はトランジスタのドレイン領域、９０４はゲー
ト、９０５，９０５′はソース領域である。図９からわ
かるように、表示領域のトランジスタは、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９０３′，９０５′に示すごと
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。一方、周辺
回路部の一部の回路部が図９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。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。この理由は、周辺回路の一部はロ
ジック系回路であり、駆動電圧が１．５〜５Ｖ程度でよ
いため、トランジスタサイズの縮小およびトランジスタ
の駆動力向上のために自己整合構造が設けられている。
半導体基板９０１はｐ型半導体からなり、最低電位（通
常は接地電位）である。ｎ型ウエルは表示領域の場合、
画素に印加する電圧、すなわち１０〜１５Ｖかかり、一
方、周辺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。９
０６はフィールド酸化膜、９０７はデータ配線につなが
るソース電極、９０８は画素電極につながるドレイン電
極、９０９は画素電極である。９１０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。図９からわかるように、上記遮光層は表示
領域では一部映像信号、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
可能な工夫が為されている。
の説明図である。図９において９０１は半導体基板、９
０２，９０２′はそれぞれｐ型、ｎ型ウエル、９０３，
９０３′はトランジスタのドレイン領域、９０４はゲー
ト、９０５，９０５′はソース領域である。図９からわ
かるように、表示領域のトランジスタは、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９０３′，９０５′に示すごと
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。一方、周辺
回路部の一部の回路部が図９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。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。この理由は、周辺回路の一部はロ
ジック系回路であり、駆動電圧が１．５〜５Ｖ程度でよ
いため、トランジスタサイズの縮小およびトランジスタ
の駆動力向上のために自己整合構造が設けられている。
半導体基板９０１はｐ型半導体からなり、最低電位（通
常は接地電位）である。ｎ型ウエルは表示領域の場合、
画素に印加する電圧、すなわち１０〜１５Ｖかかり、一
方、周辺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。９
０６はフィールド酸化膜、９０７はデータ配線につなが
るソース電極、９０８は画素電極につながるドレイン電
極、９０９は画素電極である。９１０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。図９からわかるように、上記遮光層は表示
領域では一部映像信号、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
可能な工夫が為されている。
【００２９】９１１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事は言うま
でもない。
−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事は言うま
でもない。
【００３０】９１２は、反射電極と、遮光層との間に設
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 Ｏ5 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事により、５００〜
５０００オングストローム程度の膜厚が好適である。
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 Ｏ5 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事により、５００〜
５０００オングストローム程度の膜厚が好適である。
【００３１】９１３は、液晶材料、９１４，９１４′は
高濃度不純物領域、９１５は表示領域である。
高濃度不純物領域、９１５は表示領域である。
【００３２】図９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９１
４，９１４′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９１４，９１４′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。
に形成されたウェルと同一極性の高濃度不純物層９１
４，９１４′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９１４，９１４′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。
【００３３】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。
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。
【００３４】図１０に本実施形態における投与型液晶表
示装置光学系の構成図を示す。本図はその上面図を表す
図１０ａ、正面図を表す図１０ｂ、側面図を表す図１０
ｃから成っている。同図において１０１は投影レンズ、
１０２は本発明によるマイクロレンズ付液晶パネルであ
り、実施形態１〜６および本実施形態に前述のマイクロ
レンズ、透明基板、回路基板と、その組み合わせにより
構成することが可能である。
示装置光学系の構成図を示す。本図はその上面図を表す
図１０ａ、正面図を表す図１０ｂ、側面図を表す図１０
ｃから成っている。同図において１０１は投影レンズ、
１０２は本発明によるマイクロレンズ付液晶パネルであ
り、実施形態１〜６および本実施形態に前述のマイクロ
レンズ、透明基板、回路基板と、その組み合わせにより
構成することが可能である。
【００３５】１１０３は偏光ビームスプリッター（ＰＢ
Ｓ）、１０４０はＲ（赤色光）反射ダイクロイックミラ
ー、１０４１はＢ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイ
ックミラー、１０４２はＢ（青色光）反射ダイクロイッ
クミラー、１０４３は全色光を反射する高反射ミラー、
１０５０はフレネルレンズ、１０５１は凸レンズ、１１
０６はロッド型インテグレーター、１１０７は楕円リフ
レクター、１１０８はメタルハライド、ＵＨＰ等のアー
クランプである。ここで、Ｒ（赤色光）反射ダイクロイ
ックミラー１０４０、Ｂ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイ
クロイックミラー１０４１、Ｂ（青色光）反射ダイクロ
イックミラー１０４２はそれぞれ図１１に示すような分
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１０４３とともに図１２の斜視
図に示すように３次元的に配置されており、後述するよ
うに白色照明光をＲＧＢに色分解するとともに液晶パネ
ル１１０２に対して各原色光が３次元的に異なる方向か
ら該液晶パネルを照明するようにしている。
Ｓ）、１０４０はＲ（赤色光）反射ダイクロイックミラ
ー、１０４１はＢ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイクロイ
ックミラー、１０４２はＢ（青色光）反射ダイクロイッ
クミラー、１０４３は全色光を反射する高反射ミラー、
１０５０はフレネルレンズ、１０５１は凸レンズ、１１
０６はロッド型インテグレーター、１１０７は楕円リフ
レクター、１１０８はメタルハライド、ＵＨＰ等のアー
クランプである。ここで、Ｒ（赤色光）反射ダイクロイ
ックミラー１０４０、Ｂ／Ｇ（青色＆緑色光）反射ダイ
クロイックミラー１０４１、Ｂ（青色光）反射ダイクロ
イックミラー１０４２はそれぞれ図１１に示すような分
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１０４３とともに図１２の斜視
図に示すように３次元的に配置されており、後述するよ
うに白色照明光をＲＧＢに色分解するとともに液晶パネ
ル１１０２に対して各原色光が３次元的に異なる方向か
ら該液晶パネルを照明するようにしている。
【００３６】ここで、光束の進行過程に従って説明する
と、まずランプ１１０８からの出射光束は白色光であ
り、楕円リフレクター１１０７によりその前方のインテ
グレータ１１０６の入り口に集光され、このインテグレ
ーター１１０６内を反射を繰り返しながら進行するにつ
れて光束の空間的強度分布が均一化される。そしてイン
テグレーター１１０６を出射した光束は凸レンズ１０５
１とフレネルレンズ１０５０とによりｘ軸−方向（正面
図１０ｂ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１０４２に至る。このＢ反射ダイクロイッ
クミラー１０４２ではＢ光（青色光）のみが反射されｚ
軸−方向つまり下側（正面図１０ｂ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１０４０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１０４２を通過し、高反射ミラー
１０４３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１０４０に向かう。こ
こでＢ反射ダイクロイックミラー１０４２と高反射ミラ
ー１０４３は共に正面図１０ａを基にして言えば、イン
テグレーター１１０６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１０４３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１０４２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。従って、高反射ミラー１０４３で反射された
Ｒ／Ｇ光はｚ軸−方向に直角に反射されるのに対して、
Ｂ反射ダイクロイックミラー１０４２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１１０
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１１０２上で交差するように、高反射ミラー１
０４３とＢ反射ダイクロイックミラー１０４２のシフト
量およびチルト量が選択されている。
と、まずランプ１１０８からの出射光束は白色光であ
り、楕円リフレクター１１０７によりその前方のインテ
グレータ１１０６の入り口に集光され、このインテグレ
ーター１１０６内を反射を繰り返しながら進行するにつ
れて光束の空間的強度分布が均一化される。そしてイン
テグレーター１１０６を出射した光束は凸レンズ１０５
１とフレネルレンズ１０５０とによりｘ軸−方向（正面
図１０ｂ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１０４２に至る。このＢ反射ダイクロイッ
クミラー１０４２ではＢ光（青色光）のみが反射されｚ
軸−方向つまり下側（正面図１０ｂ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１０４０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１０４２を通過し、高反射ミラー
１０４３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１０４０に向かう。こ
こでＢ反射ダイクロイックミラー１０４２と高反射ミラ
ー１０４３は共に正面図１０ａを基にして言えば、イン
テグレーター１１０６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１０４３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１０４２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。従って、高反射ミラー１０４３で反射された
Ｒ／Ｇ光はｚ軸−方向に直角に反射されるのに対して、
Ｂ反射ダイクロイックミラー１０４２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１１０
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１１０２上で交差するように、高反射ミラー１
０４３とＢ反射ダイクロイックミラー１０４２のシフト
量およびチルト量が選択されている。
【００３７】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
１０４０とＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４１に
向かうが、これらはＢ反射ダイクロイックミラー１０４
２と高反射ミラー１０４３の下側に位置し、まず、Ｂ／
Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４１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１０４０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。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１０４
０を通過して、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４
１により直角にｙ軸＋方向に反射され、ＰＢＳ１０３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１１０２を照明する。このうちＢ光は前述したよ
うに（図１０ａ、図１０ｂ参照）既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１０４１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１１０２
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１０４１により直角に反射しｙ軸＋方向に進み、
ＰＢＳ１１０３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１１０２を照明する。またＲ光
については、前述のようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミ
ラー１０４１の手前に配置されたＲ反射ダイクロイック
ミラー１０４０によりＲ反射ダイクロイックミラー１０
４０にてｙ軸＋方向に反射されるが、図１０ｃ（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、ＰＢＳ１０３を通じて偏
光化された後、該液晶パネル１１０２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。また、
前述と同様にＲＧＢ各色光の液晶パネル１１０２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
１１０２上で交差するようにＢ／Ｇ反射ダイクロイック
ミラー１０４１とＲ反射ダイクロイックミラー１０４０
のシフト量およびチルト量が選択されている。さらに、
図１１に示したようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー
１０４１のカット波長は５７０ｎｍ、Ｒ反射ダイクロイ
ックミラー１０４０のカット波長は６００ｎｍであるか
ら、不要な橙色光はＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１
０４１を透過して捨てられる。これにより最適な色バラ
ンスを得ることができる。
に向かったＲ／Ｇ／Ｂ光はＲ反射ダイクロイックミラー
１０４０とＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４１に
向かうが、これらはＢ反射ダイクロイックミラー１０４
２と高反射ミラー１０４３の下側に位置し、まず、Ｂ／
Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４１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１０４０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。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１０４
０を通過して、Ｂ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１０４
１により直角にｙ軸＋方向に反射され、ＰＢＳ１０３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１１０２を照明する。このうちＢ光は前述したよ
うに（図１０ａ、図１０ｂ参照）既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１０４１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１１０２
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１０４１により直角に反射しｙ軸＋方向に進み、
ＰＢＳ１１０３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１１０２を照明する。またＲ光
については、前述のようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミ
ラー１０４１の手前に配置されたＲ反射ダイクロイック
ミラー１０４０によりＲ反射ダイクロイックミラー１０
４０にてｙ軸＋方向に反射されるが、図１０ｃ（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、ＰＢＳ１０３を通じて偏
光化された後、該液晶パネル１１０２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。また、
前述と同様にＲＧＢ各色光の液晶パネル１１０２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
１１０２上で交差するようにＢ／Ｇ反射ダイクロイック
ミラー１０４１とＲ反射ダイクロイックミラー１０４０
のシフト量およびチルト量が選択されている。さらに、
図１１に示したようにＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー
１０４１のカット波長は５７０ｎｍ、Ｒ反射ダイクロイ
ックミラー１０４０のカット波長は６００ｎｍであるか
ら、不要な橙色光はＢ／Ｇ反射ダイクロイックミラー１
０４１を透過して捨てられる。これにより最適な色バラ
ンスを得ることができる。
【００３８】そして後述するように液晶パネル１１０２
にて各ＲＧＢ光は反射＆偏光変調され、ＰＢＳ１１０３
に戻り、ＰＢＳ１１０３のＰＢＳ面１０３ａにてｘ軸＋
方向に反射する光束が画像光となり、投影レンズ１１０
１を通じて、スクリーン（不図示）に拡大投影される。
にて各ＲＧＢ光は反射＆偏光変調され、ＰＢＳ１１０３
に戻り、ＰＢＳ１１０３のＰＢＳ面１０３ａにてｘ軸＋
方向に反射する光束が画像光となり、投影レンズ１１０
１を通じて、スクリーン（不図示）に拡大投影される。
【００３９】ところで、該液晶パネル１１０２を照明す
る各ＲＧＢ光は入射角が異なるため、そこから反射され
てくる各ＲＧＢ光もその出射角を異にしているが、投影
レンズ１１０１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１１０１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１１０２への入射光の傾きを維持してい
る。ところが従来例の透過型では、液晶パネル１１０２
を出射した光束はマイクロレンズの集光作用分も加わっ
てより大きく広がってしまうので、この光束を取り込む
ための投影レンズはさらに大きな開口数が求められ、高
価なレンズとなっていた。しかし、本例では液晶パネル
１０２からの光束の広がりはこのように比較的小さくな
るので、より小さな開口数の投影レンズでもスクリーン
上で十分に明るい投影画像を得ることができ、より安価
な投影レンズを用いることが可能になる。
る各ＲＧＢ光は入射角が異なるため、そこから反射され
てくる各ＲＧＢ光もその出射角を異にしているが、投影
レンズ１１０１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１１０１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１１０２への入射光の傾きを維持してい
る。ところが従来例の透過型では、液晶パネル１１０２
を出射した光束はマイクロレンズの集光作用分も加わっ
てより大きく広がってしまうので、この光束を取り込む
ための投影レンズはさらに大きな開口数が求められ、高
価なレンズとなっていた。しかし、本例では液晶パネル
１０２からの光束の広がりはこのように比較的小さくな
るので、より小さな開口数の投影レンズでもスクリーン
上で十分に明るい投影画像を得ることができ、より安価
な投影レンズを用いることが可能になる。
【００４０】なお、実施形態は順をおって説明したが、
本発明の範囲を逸脱しない限りあらゆる実施形態の組み
合わせが可能である。例えば、第５の実施形態を第６の
実施形態に適用して図８に示すような透明基板側の構造
に図７に示すようなアライメントマーク５０４をつける
ことも可能である。
本発明の範囲を逸脱しない限りあらゆる実施形態の組み
合わせが可能である。例えば、第５の実施形態を第６の
実施形態に適用して図８に示すような透明基板側の構造
に図７に示すようなアライメントマーク５０４をつける
ことも可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明によるマイクロレンズ付きの液晶
表示装置においては、マイクロレンズ周辺部の収差によ
る影響を最小限にしつつ、光利用効率を大きくすること
が可能なため、高輝度、高コントラスト、高解像度の液
晶表示装置を実現することが可能である。また、上記実
施形態に示したとおり、反射型液晶プロジェクターに本
発明を応用した場合に、本発明の効果はさらに有効とな
る。
表示装置においては、マイクロレンズ周辺部の収差によ
る影響を最小限にしつつ、光利用効率を大きくすること
が可能なため、高輝度、高コントラスト、高解像度の液
晶表示装置を実現することが可能である。また、上記実
施形態に示したとおり、反射型液晶プロジェクターに本
発明を応用した場合に、本発明の効果はさらに有効とな
る。
【図１】本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による液晶表示装置の
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による液晶表示装置の
平面図である。
平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による液晶表示装置の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による液晶表示装置の
透明基板側の製法を説明するための断面図である。
透明基板側の製法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による液晶表示装置の
透明基板側の製法を説明するための断面図である。
透明基板側の製法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態による液晶表示装置の
断面図と平面図である。
断面図と平面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態による液晶表示装置の
断面図と平面図である。
断面図と平面図である。
【図９】本発明による液晶表示装置半導体基板の断面図
である。
である。
【図１０】本発明による反射型液晶プロジェクタにおけ
る光学系と３原色の光路を示す図である。
る光学系と３原色の光路を示す図である。
【図１１】本発明によるダイクロミラーの分光反射特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１２】本発明による透過型の液晶プロジェクタにお
ける３原色の光路を示す斜視図である。
ける３原色の光路を示す斜視図である。
【図１３】従来によるマイクロレンズの断面図である。
【図１４】従来によるマイクロレンズのアライメントず
れを説明するための図である。
れを説明するための図である。
Claims (13)
- 【請求項１】 光源、透明基板上に形成された遮光層と
複数個配列されたマイクロレンズにより構成されるマイ
クロレンズアレイ、複数個配列された画素電極をもつ回
路基板、前記透明基板と前記回路基板に挟持された液晶
によりなる液晶表示装置において、前記光源からの光
は、前記遮光層の開口部を透過した後に、前記マイクロ
レンズを透過することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記光源は複数の方向から入射され、か
つ、前記マイクロレンズの配置されるピッチが前記画素
電極の配列されるピッチの整数倍であることを特徴とす
る請求項１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項３】 前記マイクロレンズと同じ材料で、前記
透明基板と前記回路基板の貼り合わせ用のアライメント
マークを形成したことを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項４】 前記遮光層と同じ材料で、前記透明基板
と前記回路基板の貼り合わせ用のアライメントマークを
形成したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項５】 画像信号に応じて帯電し半導体基板上に
平面配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極
の上面の液晶と、該液晶の上面の透明導電膜と、上方か
ら入射する偏光した光を前記複数の画素電極の各々に結
像させ透明基板上に配列され前記透明導電膜の上面にあ
る複数のマイクロレンズとを具備する液晶表示装置にお
いて、 前記複数のマイクロレンズの上方に前記複数のマイクロ
レンズの各々の周縁部に入射する前記光を遮る遮光層を
具備することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項６】 画像信号に応じて帯電し半導体基板上に
平面配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極
の上面の液晶と、該液晶の上面の透明導電膜と、上方か
ら入射する偏光した光を前記複数の画素電極の各々に結
像させ透明基板上に配列され前記透明導電膜の上面にあ
る複数のマイクロレンズとを具備する液晶表示装置にお
いて、 前記複数のマイクロレンズの上面は平面状で前記複数の
マイクロレンズの下面は凸状で、前記複数のマイクロレ
ンズの各々の境界の凹部に前記複数のマイクロレンズか
ら出射する光を遮る遮光層を具備することを特徴とする
液晶表示装置。 - 【請求項７】 画像信号に応じて帯電し半導体基板上に
平面配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極
の上面の液晶と、該液晶の上面の透明導電膜と、上方か
ら入射する偏光した光を前記複数の画素電極の各々に結
像させ透明基板上に配列され前記透明導電膜の上面にあ
る複数のマイクロレンズとを具備する液晶表示装置にお
いて、 前記複数のマイクロレンズの上面は凸状で前記複数のマ
イクロレンズの下面は平面状で、前記複数のマイクロレ
ンズの各々の境界の凹部に前記複数のマイクロレンズに
入射する光を遮る遮光層を具備することを特徴とする液
晶表示装置。 - 【請求項８】 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の
液晶表示装置において、前記複数の画素電極と同一プロ
セスで前記半導体基板状に形成された電極状のアライメ
ントマークと、前記複数のマイクロレンズと同一プロセ
スで前記透明基板上に形成されたマイクロレンズ状のア
ライメントマークとを更に具備し、前記電極状のアライ
メントマークと前記マイクロレンズ状のアライメントマ
ークとが重なっていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項９】 請求項５乃至８のいずれか１項に記載の
液晶表示装置において、前記マイクロレンズのピッチが
前記画素電極のピッチの整数倍であることを特徴とする
液晶表示装置。 - 【請求項１０】 請求項２又は９に記載の液晶表示装置
において前記整数は２であることを特徴とする液晶表示
装置。 - 【請求項１１】 前記マイクロレンズは凹凸をもち、前
記凹凸を覆って光反射性もしくは遮光性の材料を塗布
し、研磨もしくはエッチングにより前記光反射性もしく
は遮光性材料を前記凹凸の凹部には残して取り去ること
により前記遮光層を形成することを特徴とする請求項１
に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記透明基板状に樹脂を塗布する工程
と、 前記樹脂の形成すべき前記マイクロレンズの境界部を露
光又は現像により除去する工程と、 前記樹脂を溶解して表面張力により前記マイクロレンズ
を形成する工程と、 前記マイクロレンズに遮光性材料を塗布する工程と、 前記遮光性材料をエッチング又は研磨により前記マイク
ロレンズの凹部を除いて除去する工程と、 を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶
表示装置の前記マイクロレンズと前記遮光層とを形成す
る方法。 - 【請求項１３】 請求項１乃至１０のいずれか１項に記
載の液晶表示装置を備えることを特徴とする液晶プロジ
ェクタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305574A JPH11142844A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 液晶表示装置 |
| US09/186,645 US6295107B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-06 | Liquid crystal display with shielding layer for passing parallel rays of light into micro-lens array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305574A JPH11142844A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142844A true JPH11142844A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17946789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305574A Pending JPH11142844A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 液晶表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6295107B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11142844A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111474760A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-07-31 | 中航华东光电有限公司 | 基于彩膜基板设计的光学防窥显示设计方法 |
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