JPH11194342A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射率または透過率が良好で明るい表示特性
を得る手段を開示するとともに、その手段を用いてディ
スクリネーションが低減した電気光学装置を提供する。 【解決手段】 ライン反転方法による交流化駆動を行っ
た場合、隣合う画素間で電位差が生じて形成される電気
力線方向１１１と配向方向またはラビング方向１１０を
一致させる液晶パネル構成、即ち、電気力線方向１１１
に対して配向方向またはラビング方向１１０が平行また
は概略平行である液晶パネル構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、液晶等の表示体を
用いた液晶電気光学装置に関し、特に、その構成に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の表示装置としては、ＣＲＴが最も
一般的である。しかし、ＣＲＴは装置の容積、重量、消
費電力が大きく、特に、大面積の表示装置には適してい
なかった。そこで、近年、ＣＲＴに比べ軽量化及び低消
費電力化及び大画面化が容易に実現できる液晶電気光学
装置（直視型または投影型）が注目されている。

【０００３】液晶電気光学装置は液晶物質が分子軸に対
して平行方向と垂直方向で誘電率が異なることを利用
し、光の偏光や透過光量、さらには散乱量を制御するこ
とでＯＮ／ＯＦＦすなわち明暗を表示する。液晶材料と
してはネマティック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液
晶が一般的である。

【０００４】特に、液晶電気光学装置のなかでも、ガラ
ス等の絶縁基板上にＴＦＴを有する半導体装置、例え
ば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素の駆動に用いる
アクティブマトリクス型の液晶電気光学装置が盛んに開
発されている。

【０００５】このアクティブマトリクス型の液晶電気光
学装置の表示方式としては、透過型、反射型、半透過型
が挙げられる。このうち、反射型の液晶電気光学装置
は、特に、サイズが２．５インチ対角以下というような
小型のものに関して、透過型よりも画素の開口率を高く
できるという利点があるため、投影型のプロジェクター
に利用することが適している。

【０００６】図１６に従来の電気光学装置の一例とし
て、反射型液晶パネルを用いた投影型のプロジェクター
の簡略図を示した。図１６は簡略化のため、光学系（集
光レンズ、全反射ミラー等）を図示しておらず、光源１
１、液晶パネル１３、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ
ー）１２、スクリーン１４のみを明示した。以下に従来
の構成を示す。

【０００７】図１６において、光源１１としては強力な
白色光のものを用い、メタルハライドランプが主に使用
されている。

【０００８】液晶パネル１３は、ガラス基板上に信号線
と走査線をマトリクス状に組み合わせ、その交点部分近
傍にＴＦＴを配置した構成を有するアクティブマトリク
ス型の反射型の液晶パネルである。この構成において、
ＴＦＴのソース電極は信号線に接続され、ゲート電極は
走査線に接続されている。また、ドレイン電極は保持容
量と画素領域の液晶に対応して配置された画素反射電極
に接続されている。液晶は対向電極と画素反射電極の間
に挟まれて駆動される。この液晶パネルは、液晶の複屈
折効果を利用したＥＣＢモード（電界制御型複屈折モー
ド）を用いる。また、この対向電極は、対向基板上に作
り込まれる。

【０００９】ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１２
は、偏光板とビームスプリッターとの機能を合わせもっ
た偏光子である。ＰＢＳは、一対の直角プリズムの斜面
同士を接着したキューブ形状を有している。なお、接着
される斜面には、通常誘電多層膜がコーティングされて
いる。

【００１０】また、ＰＢＳ１２は、図１８に示すよう
に、貼り合わせ面において、偏光面が互いに直交する２
つの直線偏光の光線（Ｐ−偏光、Ｓ−偏光）に分岐さ
れ、正確に９０°の分岐角を持ってキューブの隣接する
２つの外表面から出射する。分岐される２つの光線のう
ち、入射光線の入射方向に対して０°の方向から出射さ
れる光線は、誘電体多層膜コーティング層で規定された
入射面に対して電界ベクトルが平行となる偏光面（Ｐ−
偏光）をもつ直線偏光の光線として出射される。一方、
入射光線の入射方向に対して９０°の方向から出射され
る光線は、誘電体多層膜コーティング層で規定された入
射面に対して電界ベクトルが垂直となる偏光面（Ｓ−偏
光）をもつ直線偏光の光線として出射される。

【００１１】スクリーン１４は、通常のプロジェクショ
ンの場合、白色の平坦な面を有するものであればよい。
しかし、リアプロジェクション（光源と反対側のスクリ
ーン面側から映像を観察可能にしたもの）とする場合
は、透過型の拡散用スクリーンを用いる。

【００１２】以下に従来のプロジェクション装置（図１
６及び図１７）の表示原理を示す。図１６及び図１７は
簡略図であり、赤外線または紫外線カットフィルター、
均一化光学処理を行うフライアイ、ＲＧＢに分ける単色
化光学系、偏光板、ミラー等は間略化のため図示してい
ない。

【００１３】まず、無偏光の単一波長の光線からなる光
が光源１１から出射され、無偏光または事前に偏光処理
された光線をＰＢＳ１２の外表面（貼り合わせ面の誘電
体多層膜コーティング層に対して４５°）に入射する。

【００１４】次に、ＰＢＳの外表面に入射された上記光
線は、入射面に対して正確に９０°の分岐角をもって分
岐され、ＰＢＳからＰ−偏光成分を有する光線と、Ｓ−
偏光成分を有する光線とが出射される。

【００１５】その後、ＰＢＳから出射されるＳ−偏光の
光線のみが、反射型液晶パネル１３に入射する。液晶パ
ネルに入射された光線は、液晶によって光学的に変調さ
れ、且つ、反射電極により反射され再びＰＢＳに入射す
る。この時、液晶を配向させる配向処理方向またはラビ
ング方向は、複屈折効果を最大限に利用するために、Ｓ
−偏光の光線軸に対して４５°の方向を有している。

【００１６】再びＰＢＳ１２に入射された変調光線は、
再度Ｐ−偏光成分を有する光線及びＳ−偏光成分を有す
る光線に分岐され、ＰＢＳに入射された光線のＰ−偏光
成分を有する光線のみがスクリーン１４に向けて照射さ
れ、光学系や偏光板により調節されてスクリーン１４に
像を形成する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射型液晶パネ
ルを想定したシュミレーション結果〔シンテック株式会
社のソフトウェア「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ」中における
プログラム「３ＤＢＥＮＣＨ」、「２ＤＢＥＮＣＨ」を
使用〕を図１９〜２２に示す。シュミレーションでは、
データとして液晶のデータ（液晶材料の物性値；常光屈
折率、異常光屈折率、プレチルト角、弾性定数、回転粘
性係数、誘電率等）、偏光子角度、検光子角度等を入力
し、モデルとして２つ並列して配置した画素（２８μｍ
×２８μｍ）を交流駆動（印加電圧：±５Ｖ）させた。

【００１８】図６にシュミレーションにおける固定条件
及びシュミレーションパラメーターを示した。図６に基
づいて３次元シュミレーションを行った結果である図１
９では、並列した２つ分の画素（縦３０μｍ×横６０μ
ｍ：画素電極間距離＝２μｍ、画素電極サイズ〔縦２８
μｍ×横２８μｍ〕）が示されており、濃淡が反射光の
輝度を示している。図１９に示すように、画素電極の端
部に近づくにつれて反射光の輝度、即ち反射率が低減し
ている。

【００１９】このように従来の構成においては、図１９
に示すように、画素電極の反射率、即ち、明るさの特性
が低下するという問題点を有していた。

【００２０】図４（１）〜（３）及び図５に示すよう
に、画素に印加された紙面に垂直方向の有効電界（正ま
たは負）に対して、ライン反転駆動により隣接画素間で
電界が生じ、この部分で液晶配向のドメインすなわちデ
ィスクリネーションが発生するため、明るさの特性が低
下している。

【００２１】また、図２０（２次元シュミレーション結
果）において、横軸は距離（画素の横幅）であり、縦軸
は液晶パネルの入射光の輝度に対する反射光の輝度（即
ち、反射率）である。図８にシュミレーションにおける
固定条件及びシュミレーションパラメーターを示した。
図８における画素電極、は図４（１）及び図４
（１）中の画素電極、に対応している。図２０は、
プレチルト角＝８５°、図２１は、プレチルト角＝８７
°、図２２は、プレチルト角＝８９°である。図２０〜
２２に示すように、プレチルト角が大きくなるにつれて
反射光の輝度、即ち明るさが低減している。

【００２２】このように、従来の構成においては、反射
光の輝度、即ち明るさがプレチルト角に左右されてい
た。

【００２３】本発明は、上記問題点を解決する手段を提
供するものである。より具体的には、特に、液晶パネル
の反射率（または透過率）が良好で明るい表示特性を得
る手段を開示するとともに、その手段を用いてディスク
リネーションが低減した電気光学装置を提供することを
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する本発
明の第１の構成は、各行毎に設けられた複数の走査線と
各列毎に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トラ
ンジスタが接続され、液晶分子は、前記信号線が延在す
る方向に対して平行または概略平行な方向に配向処理さ
れていることを特徴としている電気光学装置である。

【００２５】上記第１の構成において、前記電気光学装
置はソースライン反転駆動を行っていることを特徴とし
ている。

【００２６】また、本発明の第２の構成は、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続され、液晶分子
は、前記走査線が延在する方向に対して平行または概略
平行な方向に配向処理されていることを特徴としている
電気光学装置である。

【００２７】上記第２の構成において、前記電気光学装
置はゲートライン反転駆動を行っていることを特徴とし
ている。

【００２８】上記構成において、前記液晶分子の長軸
は、電圧無印加時において、基板に対して垂直または概
略垂直であることを特徴としている。

【００２９】上記構成において、前記電気光学装置は反
射型液晶表示素子を具備して構成されていることを特徴
としている。

【００３０】上記構成において、前記電気光学装置は透
過型液晶表示素子を具備して構成されていることを特徴
としている。

【００３１】また、本発明の第３の構成は、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続され、前記薄膜
トランジスタに接続された画素電極とを備えた第１の基
板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板
と、第１の基板と第２の基板との間に配置された液晶材
料からなる液晶層でなる液晶表示素子を具備した電気光
学装置において、前記第１の基板に投影した無電界時の
液晶分子の長軸成分方向は、一定期間毎に画素電極に印
加する電圧が極性反転するライン反転方式によって液晶
材料を駆動する方法を用いることにより隣接する画素電
極間で生じる電気力線方向に対して、平行または概略平
行であることを特徴とする電気光学装置である。

【００３２】また、本発明の第４の構成は、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続され、前記薄膜
トランジスタに接続された画素電極とを備えた第１の基
板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板
と、第１の基板と第２の基板との間に配置された液晶材
料からなる液晶層でなる液晶表示素子を具備した電気光
学装置において、前記液晶層の配向処理方向は、一定期
間毎に画素電極に印加する電圧が極性反転するライン反
転方式によって液晶材料を駆動する方法を用いることに
より隣接する画素電極間で生じる電気力線方向に対し
て、平行または概略平行であることを特徴とする電気光
学装置である。

【００３３】また、本発明の第５の構成は、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続され、前記薄膜
トランジスタに接続された画素電極と、配向膜とを備え
た第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置され、
且つ、配向膜を備えた第２の基板と、第１の基板と第２
の基板との間に配置された液晶材料からなる液晶層でな
る液晶表示素子を具備した電気光学装置において、前記
第１の基板の配向膜に施されたラビング方向は、一定期
間毎に画素電極に印加する電圧が極性反転するライン反
転方式によって液晶材料を駆動する方法を用いることに
より隣接する画素電極間で生じる電気力線方向に対し
て、平行または概略平行であることを特徴とする電気光
学装置である。

【００３４】また、本発明の第６の構成は、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続され、前記薄膜
トランジスタに接続された画素電極と、配向膜とを備え
た第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置され、
且つ、配向膜を備えた第２の基板と、第１の基板と第２
の基板との間に配置された液晶材料からなる液晶層でな
る液晶表示素子を具備した電気光学装置において、前記
第２の基板の配向膜に施されたラビング方向は、一定期
間毎に画素電極に印加する電圧が極性反転するライン反
転方式によって液晶材料を駆動する方法を用いることに
より隣接する画素電極間で生じる電気力線方向に対し
て、平行または概略平行であることを特徴とする電気光
学装置である。

【００３５】上記構成３乃至６において、前記画素電極
は、反射性を有する金属膜または誘電体多層膜、または
それらの積層からなることを特徴としている。

【００３６】上記構成３乃至６において、前記液晶表示
素子は透過型であることを特徴としている。

【００３７】上記構成３乃至６において、前記画素電極
が反射性を有している液晶表示素子と、光源と、偏光ビ
ームスプリッターと、スクリーンと、前記液晶表示素子
によって変調した光を前記スクリーンに投射する光学手
段と、を備えた電気光学装置において、前記光源からの
光を前記液晶表示素子側に出射する前記偏光ビームスプ
リッターの出射面の辺方向と、前記液晶表示素子の走査
線が延在する方向とがなす角の絶対値は、４５度または
概略４５度であることを特徴としている。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明の液晶電気光学装置は、図
１及び図２に示すような液晶パネル１０３の配向処理方
向またはラビング方向１１０と交流化駆動方式により発
生する電気力線方向１１１との関係を特徴としている。

【００３９】まず、ディスクリネーションの発生原因と
なる、交流化駆動方式により発生する横方向の電気力線
方向１１１について、以下に説明する。

【００４０】一般的に、ＴＦＴを用いた液晶ディスプレ
イでは、液晶材料の劣化を防ぎ、表示ムラをなくし、表
示品位を保つため、各画素への印加電圧は、１フレーム
または一定期間毎に正負を反転した電圧を印加（交流
化）している。

【００４１】正負を反転する周期（極性反転周期）が長
いと、人間の目に視認できる周波数域（約３０Ｈｚ程
度）となるため、映像信号の極性が正の時の表示と映像
信号の極性が負の時の表示とが微妙に異なっていること
が、ちらつきとして観察者に視認されてしまっていた。

【００４２】従来における液晶ディスプレイパネル表示
の代表的な交流化駆動方法の一つ（ソースライン反転）
を以下に説明する。ここでは、簡略化の為に、液晶パネ
ルの表示領域の１部である表示画素４行×５列のモデル
画面（図４（３）（ａ）及び図４（３）（ｂ））を用い
て例示した。また、画素電極、に印加された紙面に
垂直方向の有効電界（正または負）に対して、２つの画
素電極、の間で生じる電気力線の状態図の上面図を
図４（１）、断面図を図４（２）に示した。ただし、便
宜上、図４（１）は、横方向に生じる画素電極、の
間で生じる電気力線のみを示し、図４（２）は、垂直配
向されている液晶分子が電界の印加に反応する直前の電
気力線の状態図を示した。

【００４３】ちらつきを低減した液晶ディスプレイパネ
ル表示の交流駆動方法として、図４（３）（ａ）及び図
４（３）（ｂ）にその表示パターン図を示したように、
隣合う１信号線を書き込む度に映像信号の極性を反転さ
せ画素に印加する交流化方法（ソースライン反転方法）
が提案されている。この方法においては、各画素は横
（水平）方向で隣接している画素と逆の極性を有する映
像信号が印加される。そして、次の画面（フレーム）は
前画面（フレーム）と逆の極性を有する映像信号が各画
素に印加される。この動作を繰り返すことにより交流化
駆動を行っている。

【００４４】上記ソースライン反転方法による交流化駆
動を行った場合、図４（３）（ｃ）に示すように、隣合
う画素間で電位差が生じるため横（水平）方向の電気力
線方向（電界方向）１１１が形成される。

【００４５】従来では、上記横（水平）方向の電界を考
慮にいれておらず、液晶の複屈折効果を最大限利用する
ため、図１６及び図１７に示すように、Ｓ−偏光の光線
軸方向１５に対してラビング方向１６は、４５度もしく
は−４５度の角度に設定され、ラビング処理または配向
処理が施されていた。

【００４６】また、他の反転方法として、図５（ａ）及
び図５（ｂ）に示すように、隣合う１走査線を書き込む
度に映像信号の極性を反転させ画素に印加する交流化方
法（ゲートライン反転方法）が提案されている。ゲート
ライン反転方法による交流化駆動を行った場合、図５
（ｃ）に示すように、同様に、隣合う画素間で電位差が
生じるため縦（垂直）方向の電気力線方向（電界方向）
が形成される。従来では、ゲートライン反転による交流
化駆動を行った場合においても、上記縦（垂直）方向の
電界を考慮にいれておらず、Ｓ−偏光の光線軸に対して
ラビング方向は、４５度もしくは−４５度の角度に設定
され、ラビング処理または配向処理が施されていた。

【００４７】本発明者らは、この交流化駆動方式（ソー
スライン反転、ゲートライン反転）により生じる電気力
線の方向１１１と液晶の配向処理方向または配向膜のラ
ビング方向１１０が平行である時、ディスクリネーショ
ンが生じにくく、液晶パネルの表示特性（透過率、反射
率、明るさ等）が改善することを見出した。

【００４８】そこで、本発明の構成は、図２（１）に示
すように、この電気力線方向１１１と配向処理方向また
はラビング方向１１０を一致させる液晶パネル構成、即
ち、電気力線方向１１１に対して配向処理方向またはラ
ビング方向１１０が平行または概略平行である液晶パネ
ル構成とした。このような本発明の構成とすることで、
基板平面に投影した無電界時（電圧無印加時）の液晶分
子の長軸成分方向は、ライン反転駆動した時の横方向電
界により生じる電気力線方向１１１と平行または概略平
行となる。加えて、基板平面に投影した無電界時の液晶
分子の長軸成分方向は、配向処理方向またはラビング方
向１１０と平行または概略平行となる。

【００４９】ここで、液晶パネルは、ラビング処理を行
わないラビングレスとして、ラビング傷のない液晶パネ
ル構造とすると、より良好な表示を得ることができる。
ただし、ラビングレスとする場合は、配向処理によっ
て、基板平面に投影した無電界時の液晶分子の長軸成分
方向を電気力線方向１１１と平行または概略平行とす
る。

【００５０】本発明の構成を用いて、図６に示す固定条
件、ショミレーションパラメーターによる３次元シュミ
レーションの結果を図７に示す。また、図８に示す固定
条件、ショミレーションパラメーターによる２次元シュ
ミレーションの結果を図９〜図１１に示す。横軸は距離
（画素の横幅）であり、縦軸は液晶パネルの入射光の輝
度に対する反射光の輝度（即ち、反射率）である。この
結果から本発明の構成により、液晶材料に関わらず、反
射率の高い良好な表示を得ることが示されている。

【００５１】加えて、本発明の構成は、液晶パネル１０
３の構成（電気力線方向１１１に対して配向処理方向ま
たはラビング方向１１０が平行または概略平行である構
成）に対応させて、ＰＢＳ１０２及び光源１０１の配置
を図１及び図２（２）に示すような装置構成とした。ス
クリーン側の液晶パネルの面を表面とした時、液晶パネ
ルの裏面から透過してＰＢＳを見た場合の図が図２
（２）である。

【００５２】本発明は、従来と同様に液晶の複屈折効果
を最大限利用するため、Ｓ−偏光の光線軸方向に対して
ラビング方向を４５度もしくは−４５度の角度になるよ
うに、光源１０１及びＰＢＳ１０２の配置を適宜変更し
た。

【００５３】即ち、本発明の構成は、光源からの光を液
晶パネル側に出射するＰＢＳ１０２の出射面の辺方向
と、液晶パネル１０２の行方向（液晶パネルの走査線が
延在する方向）とがなす角を４５度または概略４５度と
した。この角度は４３〜４７度以内であればよい。ま
た、光源から出射された光が、ＰＢＳの外表面（貼り合
わせ面の誘電体多層膜コーティング面に対して４５°）
に入射するように光源１０１の配置も適宜変更した。ま
た、このように配置を変更しなくとも、位相板を用いる
構成としてもよい。

【００５４】加えて、図８に示す固定条件（ただし、透
過型のため、セル厚は４．８μｍとした）、ショミレー
ションパラメーター（プレチルト角＝８５度）で、本発
明の構成を用いて透過型液晶パネルを想定した２次元シ
ュミレーションの結果を図２４に示す。横軸は距離（画
素の横幅）であり、縦軸は液晶パネルの入射光の輝度に
対する透過光の輝度（即ち、透過率）である。この結果
（図２４）は、本発明の構成を透過型液晶パネルに適用
しても、液晶材料に関わらず、透過率の高い良好な表示
を得ることが示されている。

【００５５】また、図８に示す固定条件（ただし、透過
型のため、セル厚は４．８μｍとした）、ショミレーシ
ョンパラメーター（プレチルト角＝８５度）で、従来の
透過型液晶パネルを想定した２次元シュミレーションの
結果を図２５に示す。従来の反射型液晶パネルの結果
（図２０〜図２２）と同様に、図２５においても、画素
の端部に近づくにつれて透過光の輝度、即ち透過率が低
減している。

【００５６】本明細書におけるシュミレーション結果
は、明るさ（反射率または透過率）の傾向を確認するた
めに行った簡略モデルであり、実際には様々な要因によ
り決定される表示特性数値とは異なる。

【００５７】言うまでもなく、本発明は、液晶パネルの
明るさ改善方法として反射型ＬＣＤ、透過型ＬＣＤいず
れに適用することが可能である。

【００５８】また、本発明において、電圧無印加時に液
晶分子の長軸は、基板に対して垂直または概略垂直、即
ち垂直配向である。また、本明細書においては、図２３
に示すように、基板平面２３００に対して電圧無印加時
の液晶分子の長軸２３０３がなす角をプレチルト角２３
０２とする。加えて、基板平面に投影した無電界時の液
晶分子の長軸成分方向２３０４を図２３に示した。ここ
で、２３０１は液晶分子、２３０５は基板平面の法線で
ある。

【００５９】本明細書においては、図１中の液晶パネル
１０３の外周縁の長辺方向を行方向（横方向）、短辺方
向を列方向（縦方向）とする。具体的には、走査線が延
在している方向が行方向、信号線が延在している方向が
列方向である。つまり、本発明の液晶パネルは、ソース
ライン反転駆動の場合、配向処理方向またはラビング方
向は行方向であり、ゲートライン反転駆動の場合、配向
処理方向またはラビング方向は列方向であると言える。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、この実
施例に限定されないことは勿論である。 〔実施例１〕本実施例は、液晶パネルの作製工程の概略
を示すものである。本実施例を図１２を用いて説明す
る。

【００６１】〔液晶パネルの作製工程１〕図１２に結晶
性を有する珪素半導体（ポリシリコン）を用いた、代表
的なトップゲート型の薄膜トランジスタの作製工程を示
した。

【００６２】まず、基板は耐熱性の高い基板８００（本
実施例では石英基板）を用意し、その基板上には、図示
しないが、下地膜として３００ｎｍ厚の絶縁性珪素膜を
形成する。絶縁性珪素膜とは、酸化珪素膜（ＳｉＯx
）、窒化珪素膜（Ｓｉx Ｎy ）、酸化窒化珪素膜（Ｓ
ｉＯx Ｎy ）のいずれか若しくはそれらの積層膜であ
る。

【００６３】また、歪点が７５０℃以上であればガラス
基板（代表的には結晶化ガラス、ガラスセラミクス等と
呼ばれる材料）を利用することもできる。その場合には
下地膜を減圧熱ＣＶＤ法で設けて基板全面を絶縁性珪素
膜で囲む様にするとガラス基板からの成分物質の流出を
抑えられて効果的である。また、基板全面を非晶質珪素
膜で覆い、それを完全に熱酸化膜に変成させる手段もと
れる。

【００６４】そして、公知の方法により、結晶性を有す
る珪素膜からなる島状半導体領域（シリコン・アイラン
ド）を形成した。〔図１２（Ａ）〕この結晶性を有する
珪素膜８０３の厚さは、必要とする半導体回路の特性を
大きく左右するが、２０〜１００ｎｍ、好ましくは１５
〜４５ｎｍとすればよい。本実施例では４５ｎｍとし
た。本実施例においては、駆動部分のＴＦＴの半導体材
料として結晶性を有する珪素半導体（ポリシリコン）を
用いることが好ましい。即ち、アモルファスシリコンよ
りも、導電率等の物性が優れ、高速駆動の可能な、結晶
性を有する珪素半導体を駆動部分のＴＦＴの半導体材料
として用いることが好ましい。尚、結晶性を有する珪素
半導体としては、多結晶珪素、微結晶珪素、結晶成分を
含む非晶質珪素、結晶性と非晶質性の中間の状態を有す
るセミアモルファス珪素等が知られている。

【００６５】本実施例においては、公知の如何なる手段
を用いて結晶性を有する珪素膜を形成してもよいが、で
きるだけ基板の収縮を抑え、配線パターンの位置ずれを
最小限にとどめることが望ましいため、ニッケル等を触
媒元素として添加すると結晶化温度を下げ、アニール時
間が短縮できる特開平８−７８３２９号公報記載の技術
を用いた。

【００６６】また、本実施例では、さらに同公報記載の
技術で結晶性を有する珪素膜を得た後、リンを用いたゲ
ッタリング手段〔５００〜７００℃の加熱処理〕（特願
平９−６５４０６号）で結晶化に利用した触媒元素を低
減している。他にもハロゲン元素を含む雰囲気中で〔７
００℃〜１０００℃の〕加熱処理を（特願平８−３０１
２４９号）を行って触媒元素を低減してもよい。

【００６７】その後、プラズマＣＶＤ法もしくは熱ＣＶ
Ｄ法によって、ゲート絶縁層を形成した後、さらに熱酸
化工程を行って、酸化珪素膜を得る構成としてもよい。
さらに、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とす
る材料（本実施例では２ｗｔ％のスカンジウムを含有し
たアルミニウム膜）を成膜し、パターニングしてゲート
電極８０１・配線を形成した。ゲート配線は、シリコン
や、タングステン、チタン等の金属や、あるいはそれら
の珪化物でもよい。ゲート電極８０１をどのような材料
で構成するかは、必要とされる半導体回路の特性や基板
の耐熱温度等によって決定すればよい。

【００６８】次に、特開平７−１３５３１８号公報記載
の技術により多孔性の陽極酸化膜及び無孔性の陽極酸化
膜８０９を形成する。そして、これらの陽極酸化膜およ
びゲート電極８０１をマスクとして、ゲート絶縁層をエ
ッチングし、ゲート絶縁膜８０２を形成する。その後、
多孔性の陽極酸化膜を除去する。〔図１２（Ｂ）〕

【００６９】その後、セルフアライン的に、イオンドー
ピング法等の手段によりＮ型またはＰ型の不純物をシリ
コン・アイランドに導入し、チャネル形成領域８１０、
低濃度不純物領域８１１、そしてソース領域８１２、ド
レイン領域８１３を形成した。〔図１２（Ｃ）〕

【００７０】そして、公知の手段で、層間絶縁膜８０８
を堆積した。そして、これにコンタクトホールを開孔
し、アルミニウム合金配線を形成してソース電極８０５
及びドレイン電極８０６を得た。〔図１２（Ｄ）〕

【００７１】さらに、これらの上に、保護膜（パッシベ
ーション膜）として、厚さ１０〜５０ｎｍの窒化珪素膜
等をプラズマＣＶＤ法によって堆積し、これに、出力端
子の配線に通じるコンタクトホールを開孔し、配線を形
成する構成としてもよい。保護膜として、窒化珪素膜の
他に酸化珪素膜、有機性樹脂膜、またはそれらの積層膜
で構成してもよい。

【００７２】この後、図示しないが、画素電極としてＡ
ｌやＴｉ等を主成分とした材料を用い、スパッタ法等に
より形成する。本実施例においては、画素電極としてＡ
ｌを用いた反射型の液晶表示装置を作製したが、画素電
極にＩＴＯを用いて透過型の液晶表示装置を作製するこ
とも可能である。

【００７３】このようにして、基板上に薄膜トランジス
タを形成し、パネルアレイ基板を作製した。この薄膜ト
ランジスタは主に、駆動回路または画素のスイッチング
素子として用いる。

【００７４】次に、パネルアレイ基板および／または対
向基板（対向電極が作り込まれた基板）に配向膜を成膜
して、加熱・硬化（ベーク）させる。その次に、配向膜
の付着した基板表面を毛足の長さ２〜３ｍｍのバフ布
（レイヨン・ナイロン等の繊維）で一定方向に擦り、微
細な溝を作るラビング工程を行う。布等で擦るラビング
処理の他に斜方蒸着法、温度勾配法、光配向法等でも配
向処理は実施可能である。パネルアレイ基板、もしくは
対向基板のいずれかに、ラビング工程を行う。ＴＦＴ素
子へのダメージを避け、且つ、工程を簡略化するため、
本実施例では対向基板のみにラビング処理を施した。

【００７５】ＴＦＴ素子へのダメージを避け、且つ、工
程を簡略化するには、上記ラビング工程を行わず、斜方
蒸着法、温度勾配法、光配向法等の配向処理のみによっ
て液晶を配向させることが好ましい。

【００７６】また、パネルアレイ基板と対向基板の両方
にラビング工程を行う場合、貼り合わせた時に反平行
（アンチパラレル）になるようにラビングを行う。

【００７７】この工程において、ラビング方向は、交流
駆動する際に隣合う画素間で生じる電気力線方向（行方
向）と同じ方向とした。即ち、ラビング方向と画素間で
生じる電気力線方向とを一致させ、ラビング方向と電気
力線方向がなす角を概略０°とした。こうすることによ
り、反射光の輝度の低下を防ぎ、プレチルト角に関係な
く、常に反射光の輝度を一定に保つことができる。

【００７８】その後、パネルアレイ基板、もしくは対向
基板のいずれかに、ポリマー系・ガラス系・シリカ系等
の球のスペーサを散布する。

【００７９】その次に、パネルアレイ基板、もしくは対
向基板のいずれかに、基板の外枠に設けられるシール材
となる樹脂を塗布する。

【００８０】シール材が設けられたのち、対向基板とパ
ネルアレイ基板を貼り合わせる。このようにして、パネ
ルアレイ基板と対向基板を貼り合わせて形成されたパネ
ルの液晶注入口より液晶材料を注入し、その後、エポキ
シ系樹脂で液晶注入口を封止する。以上のようにして、
パネルが作製される。この時、液晶は垂直配向される。
また、ラビングを行わない（ラビングレス）場合は、液
晶は配向処理方向に従って垂直配向される。

【００８１】本実施例では駆動回路または、画素のスイ
ッチング素子として、トップゲート構造（代表的にはプ
レーナ型ＴＦＴ）を作製する場合を例にとったが、ボト
ム型ゲート型ＴＦＴ（代表的には逆スタガ型ＴＦＴ）を
用いても構わない。実施例２に代表的なボトム型ゲート
型ＴＦＴの作製工程を示す。

【００８２】〔実施例２〕本実施例は、実施例１と同様
に液晶パネルの作製工程の概略を示すものである。本実
施例を図１３を用いて説明する。

【００８３】〔液晶パネルの作製工程２〕画素マトリク
スに用いられるスイッチング素子として用いられる、結
晶性を有する珪素半導体（ポリシリコン）を用いた代表
的なボトムゲート型の薄膜トランジスタの作製工程を図
１３に示した。

【００８４】まず、ガラス基板９００（または石英、シ
リコン基板）上に珪素を主成分とする絶縁膜でなる下地
膜を形成する。その上に導電性膜でなるゲート電極９０
１（第１配線）を形成する。ここで、一回目のパターニ
ング工程（ゲート電極形成）が行われる。

【００８５】ゲート電極９０１の膜厚としては、２００
〜５００ｎｍが好ましい。本実施例では、３００ｎｍ厚
のＴａ膜を用いて形成した。このゲート電極９０１とし
ては、少なくとも６００℃程度の温度に耐えうる耐熱性
を有する材料（タンタル、タングステン、チタン、クロ
ム、モリブデン、導電性シリコン等）を用いることが可
能である。

【００８６】次に、窒化珪素膜、ＳｉＯｘＮｙで示され
る酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜からなるゲート絶縁
層９０２（膜厚としては、１０〜２００ｎｍが好まし
く、本実施例では、有機シランであるＴＥＯＳと酸素を
混合してプラズマＣＶＤ法を利用して１２５ｎｍ厚の酸
化窒化珪素膜を用いる）を形成した。（図１３（Ａ））

【００８７】次に、上記方法により炭素汚染物が除去さ
れたゲート絶縁層表面に、活性層としてアモルファスを
シリコン成膜した。アモルファスシリコンは、厚み５〜
３００ｎｍ程度であり、典型的には４０〜１００ｎｍを
成膜した。成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法、減圧
熱ＣＶＤ法、スパッタ法等を用いることが可能であっ
た。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によって５０ｎｍ
成膜した。

【００８８】その後、このままアモルファスシリコンを
活性層として用いてもよいが、電界効果移動度（モビリ
ティ）の高い結晶性を有する珪素膜にすることが望まし
い。如何なる公知の方法（熱処理による固相成長等）を
用いてアモルファスシリコンを結晶化させてもよいが、
本実施例においては、アモルファスシリコンをレーザー
により結晶化させて、多結晶化（ポリシリコン化）させ
た。

【００８９】レーザの条件は、レーザ源としてＡｒＦ、
ＡｒＣｌ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌなどの
いわゆるエキシマレーザを用いる。照射エネルギーとし
ては、レーザ本体からの出口エネルギーで４００〜１０
００ｍＪで、レーザを光学系にて加工して、基板３０１
表面にて、１５０〜５００ｍＪ／ｃｍ² 程度にして照射
する。エネルギーはレーザの１回当たりのエネルギーで
ある。基板温度は、室温〜３００℃に加熱する。照射の
繰り返し周波数は、２０〜１００Ｈｚ程度であり、レー
ザの基板３０１上での移動速度は１〜５ｍｍ／秒で、ビ
ームをスキャンさせるか、基板３０１を移動するステー
ジに配置してステージを移動させる。

【００９０】本実施例では、ＫｒＦエキシマレーザを用
いて、本体出口出力５５０〜６５０ｍＪで、基板上で、
１８０〜２３０ｍＪ／ｃｍ² で、照射の繰り返し周波数
３５〜４５Ｈｚで、基板を乗せているステージを２．０
〜３．０ｍｍ／秒の速度で移動させた。

【００９１】また、結晶化する前に、アモルファスシリ
コン中の、水素をある程度取り除いておかなけば、加熱
によって、水素が急激にアモルファスの中から外にでる
ためひどい場合は、穴があくことがある。そのために、
結晶化する前に、４００〜５００℃で０．５〜５時間窒
素中での水素出し工程を入れることは有効である。典型
的には４００℃で１〜２時間、窒素中にて行った。

【００９２】その後、公知のフォトリソグラフィー法を
用いて、レジストをパターニングしてマスクを形成し、
ポリシリコンをＣＦ₄ ＋Ｏ₂ を用いたドライエッチング
を用いてエッチングし、その後レジストをアルカリ系の
剥離液を用いて剥離してアイランドを形成した。（図１
３（Ｂ））ここで、９０３はポリシリコンアイランド
（結晶性を有する珪素膜からなる）である。

【００９３】次に、ポリシリコンアイランド９０３を覆
って、酸化珪素膜（好ましくは膜厚１００〜３００ｎ
ｍ、本実施例では、膜厚１５０ｎｍとした）を成膜した
後、パターニングを行い、チャネル形成領域を保護する
エッチングストッパー９０９を形成した。（図１３
（Ｃ））

【００９４】エッチングストッパー形成後に、ソース・
ドレイン領域となる第１の導電性膜９０７としてＡｌ、
ドープドポリシリコン、Ｃｒ、Ｔａ、等を積層し、その
上に、ドレイン電極９０５・ソース電極９０６となる第
２の導電性膜９０４としてＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ等を
連続積層した。本実施例では第１の導電性膜９０７とし
て、アモルファスシリコンにドーピングが行われたドー
プドポリシリコンを用いた。このドーピングは、Ｐをイ
オン注入によって５×１０¹⁴ｃｍ^-2のドーズ量になるよ
うに、ソース・ドレイン領域を形成した。注入はイオン
注入に限らず、プラズマドープによってＰＨ_X を注入し
てもよい。また、第２の導電性膜９０４としてＴｉとＡ
ｌの積層膜を用いた。

【００９５】この後に、フォトリソグラフィー工程によ
ってレジストをパターニングして、これらの導電性膜を
所望の形にエッチングしてソース・ドレイン領域及びド
レイン電極９０５・ソース電極９０６を作製した。（図
１３（Ｄ））

【００９６】その後、保護膜９０８（層間絶縁膜）を形
成し、ゲート電極の取り出し配線電極とソース・ドレイ
ンの取り出し配線電極を形成して、（Ｎチャネル型）ボ
トムゲート型ポリシリコン薄膜トランジスタが完成し
た。（図１３（Ｅ））また、この保護膜９０８は窒化珪
素膜、酸化珪素膜、有機性樹脂膜、またはそれらの積層
膜で構成してもよい。

【００９７】このようにして、基板上に薄膜トランジス
タを形成し、パネルアレイ基板を作製した。この薄膜ト
ランジスタは主に、駆動回路または画素のスイッチング
素子として用いる。

【００９８】この後、図示しないが、画素電極としてＡ
ｌやＴｉ等を主成分とした材料を用い、スパッタ法等に
より形成する。本実施例においては、画素電極としてＡ
ｌを用いた反射型の液晶表示装置を作製したが、画素電
極にＩＴＯを用いて透過型の液晶表示装置を作製するこ
とも可能である。

【００９９】次に、パネルアレイ基板および／または対
向基板（対向電極が作り込まれた基板）に配向膜を成膜
して、加熱・硬化（ベーク）させる。その次に、配向膜
の付着した基板表面を毛足の長さ２〜３ｍｍのバフ布
（レイヨン・ナイロン等の繊維）で一定方向に擦り、微
細な溝を作るラビング工程を行う。布等で擦るラビング
処理の他に斜方蒸着法、温度勾配法、光配向法等でも配
向処理は実施可能である。パネルアレイ基板、もしくは
対向基板のいずれかに、ラビング工程を行う。均一な液
晶の配向を得るために本実施例ではパネルアレイ基板お
よび対向基板にラビング処理を施した。この場合、貼り
合わせた時に反平行（アンチパラレル）になるようにラ
ビング処理を行う。

【０１００】本実施例のパネルアレイ基板を用いた液晶
パネルは、ソースライン反転駆動、またはゲートライン
反転駆動を行う。パネルアレイ基板上には、各行毎に設
けられた複数の走査線と各列毎に設けられた複数の信号
線との交差部に薄膜トランジスタが接続されている。ソ
ースライン反転駆動する場合、ラビング方向を反転駆動
する際に隣合う画素間で横方向（行方向）の電界が生じ
るため、基板に投影した無電界時の液晶分子の長軸成分
方向を走査線が延在する方向に対して平行または概略平
行な方向にラビング処理した。こうすることにより、反
射光の輝度の低下を防ぎ、プレチルト角にほとんど関係
なく、常に反射率を一定に保つことができる。

【０１０１】また、ゲートライン反転駆動する場合、ラ
ビング方向を反転駆動する際に隣合う画素間で縦方向
（列方向）の電界が生じるため、基板に投影した無電界
時の液晶分子の長軸成分方向を信号線が延在する方向に
対して平行または概略平行な方向にラビング処理する。
こうすることにより、同様に反射光の輝度の低下を防
ぎ、プレチルト角にほとんど関係なく、常に反射率を一
定に保つことができる。

【０１０２】ＴＦＴ素子へのダメージを避け、且つ、工
程を簡略化するには、上記ラビング工程を行わず、斜方
蒸着法、温度勾配法、光配向法等の配向処理のみによっ
て液晶を配向させることが好ましい。この配向処理工程
において、ソースライン反転駆動する場合、基板に投影
した無電界時の液晶分子の長軸成分方向を信号線が延在
する方向に対して平行または概略平行な方向に配向処理
することが重要である。こうすることでより反射光の輝
度の低下を防ぎ、プレチルト角に大きく依存せず、常に
反射率を一定に保つことができる。

【０１０３】このようにして得られたパネルアレイ基板
に実施例１と同様のスペーサ散布工程、シール材形成工
程、対向基板貼り合わせ工程、液晶注入・封止工程を施
し、パネルを作製する。

【０１０４】〔実施例３〕本実施例では、上記各実施例
１〜２で説明したＴＦＴにおいて、図１２（Ｄ）のＴＦ
Ｔ上に保護膜を設ける場合や、保護膜９０８（図１３
（Ｅ）参照）を設ける場合に、保護膜として、窒化珪素
膜または有機性樹脂膜を用いた場合、保護膜の上にＤＬ
Ｃ（Diamond Like Corbon ）膜を積層する場合の例につ
いて説明する。

【０１０５】ＤＬＣとは、ダイヤモンドの如き物性を示
す炭素または炭素を主成分とする硬度の高い材料であ
る。また、ｉ−カーボンとも呼ばれ、ｓｐ³ 結合を主体
として構成されている。

【０１０６】ダイヤモンドは室温において最も熱伝導率
の高い材料（室温で約10〜20Ｗ／cm・k ）であり、それ
と同等の物性を示すＤＬＣ膜も高い熱伝導率を示す。本
実施例ではその熱伝導率の高さを利用してヒートシンク
として機能させている。

【０１０７】また、ＤＬＣ膜は有機性樹脂膜との密着性
に優れているため、保護として有機性樹脂膜を用い、そ
の上にヒートシンクを設ける場合には非常に有効な材料
である。

【０１０８】本実施例ではプラズマＣＶＤ装置の反応空
間に原料ガスとしてメタンガスを50sccm、水素ガスを50
sccmを導入し、成膜圧力は10mTorr 、ＲＦ電力は100W、
反応空間の温度は室温とする。また、基板バイアスとし
て 200Ｖの直流バイアスを加え、プラズマ中の粒子（イ
オン）が被形成面上に入射する様な電界を形成すること
で膜質の緻密化と硬度の向上を図っている。

【０１０９】また、ＤＬＣ膜は膜厚が10nm程度でも非常
に高い耐摩耗性を持っている。そのため、保護膜および
ＴＦＴを機械的な衝撃から保護する効果が得られる。こ
れは、ラビング工程等による摩擦工程に対して非常に効
果的である。

【０１１０】なお、摩擦係数はＤＬＣ膜厚に依存性を有
し、ＤＬＣ膜厚が厚くなる程小さくなる。従って、ＤＬ
Ｃ膜の膜厚は10nm以上あれば良いことになるが、厚すぎ
ると液晶に印加される電界が弱くなるので10〜30nm程度
が良い。

【０１１１】なお、ＤＬＣ膜のさらに詳細な成膜方法お
よび成膜装置等については、本発明者らによる特公平3-
72711 号公報、同4-27690 号公報、同4-27691 号公報を
参考にすると良い。

【０１１２】以上の様な構成で得られた構造は、ＴＦＴ
で発生した熱が高い効率で逃がされるので、蓄熱による
動作不良を防ぐことができる。特に、プロジェクション
タイプの電子機器に用いる液晶表示装置には、この様な
耐熱構造を利用した方が好ましい。

【０１１３】〔実施例４〕本実施例では、実施例１〜３
中に示したＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板を
用い、液晶表示素子を構成した例を図１４に示す。図１
４は液晶表示素子の本体に相当する部位であり、液晶モ
ジュールとも呼ばれる。

【０１１４】実施例１〜３に示したＴＦＴを用いて、透
明性を有する画素電極を用いたものを透過型液晶表示素
子と呼び、反射性を有する画素電極を用いたものを反射
型液晶表示素子と呼んでいる。本発明は、どちらの液晶
表示素子にも適用可能であり、優れた表示特性を得るこ
とができる。

【０１１５】図１４において、５０１はアクティブマト
リクス基板である。この基板上にシリコン薄膜でもって
複数のＴＦＴが形成されている。これらのＴＦＴは基板
上に画素マトリクス回路５０２、ゲイト側駆動回路５０
３、ソース側駆動回路５０４、ロジック回路５０５を構
成する。そして、その様なアクティブマトリクス基板に
対して対向基板５０６が貼り合わされる。アクティブマ
トリクス基板と対向基板５０６との間には液晶層（図示
せず）が挟持される。

【０１１６】また、図１４に示す構成では、アクティブ
マトリクス基板の側面と対向基板の側面とをある一辺を
除いて全て揃えることが望ましい。こうすることで大版
基板からの多面取り数を効率良く増やすことができる。
また、前述の一辺では、対向基板の一部を除去してアク
ティブマトリクス基板の一部を露出させ、そこにＦＰＣ
（フレキシブル・プリント・サーキット）５０７を取り
付ける。ここには必要に応じてＩＣチップ（単結晶シリ
コン上に形成されたMOSFETで構成される半導体回路）を
搭載しても構わない。

【０１１７】本実施例の回路を構成するＴＦＴは極めて
高い動作速度を有しているため、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ
の高周波数で駆動する信号処理回路を画素マトリクス回
路と同一の基板上に一体形成することが可能である。即
ち、図１４に示す液晶モジュールはシステム・オン・パ
ネルを具現化したものである。

【０１１８】なお、本実施例では本願発明を液晶表示装
置に適用した場合について記載しているが、光電変換層
を具備したイメージセンサ等を同一基板上に形成するこ
とも可能である。

【０１１９】〔実施例５〕本実施例では、本発明を液晶
プロジェクターに応用した場合、光学系を含む装置全体
の簡略図を図３に示した。本実施例においては、実施例
１〜３を用いて作製された液晶パネル、または実施例４
の液晶モジュールを用いた。従って、装置構成図（図
３）は従来のものとほぼ同様の構成を用いているが、液
晶パネル３０３が従来のものと異なるため、光源３０
１、ＰＢＳ３０２の配置が従来の構成（図１６及び図１
７）と異なっている。本実施例での光源３０１とＰＢＳ
３０２の配置は、図１及び図２中の光源１０１とＰＢＳ
１０２の配置に対応している。光源１０１からの光を液
晶パネル（液晶表示素子）１０３側に出射するＰＢＳ１
０２の出射面の辺方向と、液晶パネルの走査線が延在す
る方向とがなす角の絶対値が、４５度または概略４５度
となるように配置した。こうすることで、明るい表示特
性を有する表示を得ることができる。

【０１２０】３０１ａはメタルハライドランプ、３０１
ｂはリフレクターである。メタルハライドランプ３０１
ａ及び３０１ｂによって光源３０１が構成されている。
３０５は、ＩＲフィルターであり、光源３０１から出射
された光線の赤外線成分を除去する。３０６は光源３０
１から出射された光を均一にするホモジナイザーであ
る。３０７、３０９は、偏光板である。３０２は、偏光
ビームスプリッター（ＰＢＳ）であり、本実施例では、
一対の直角プリズムの斜面同士が貼り合わされている。
ＰＢＳ３０２の一対の直角プリズムの斜面には誘電多層
膜が形成されている。３０８はクロスダイクロイックプ
リズムであり、赤のスペクトルを反射するクロスダイク
ロイックミラー及び緑のスペクトルを反射するクロスダ
イクロイックミラーを内部に有している。

【０１２１】本実施例において、３０３ａ、３０３ｂ、
３０３ｃは、反射型液晶パネルであり、実施例１乃至４
により作製されたものを用いる。これらの反射型液晶パ
ネルは、それぞれ赤、青、緑に対応する映像を提供す
る。３１２は投射レンズであり、３０４はスクリーンで
ある。

【０１２２】図３を用いて本実施例による反射型液晶素
子を用いた液晶プロジェクターの動作を説明する。

【０１２３】まず、光源３０１から出射された光は、Ｉ
Ｒフィルター３０５を通過し、その赤外線成分が除去さ
れる。ＩＲフィルター３０５を通過した光線は、次にホ
モジナイザー３０６を通過することによって出射面に対
して均一にされ、偏光板３０７に入射する。偏光板３０
７に入射された光線は偏光され、本実施例ではＳー偏光
成分のみを有する直線偏光の光線が出射される。

【０１２４】次に、偏光板３０７から出射されたＳー偏
光の光は、ＰＢＳ３０２に入射する。ＰＢＳ３０２に入
射する光線は、その貼り合わせ面で偏光面が互いに直交
する２つの直線偏光の成分に分岐され、正確に９０°の
分岐角を持って隣接する２つの外表面から出射される。
本実施例では、ＰＢＳ３０２に入射する光線はＳ−偏光
成分のみであり、入射光線はＰＢＳの入射面に対して垂
直に入射するように配置されている。従って、入射光線
は、入射面に対して正確に９０°の分岐角をもってＳ─
偏光を有する光線としてＰＢＳから出射され、Ｐ−偏光
成分を有する光はほとんど出射されない。

【０１２５】そして、ＰＢＳから出射されたＳ─偏光を
有する光線は、クロスダイクロイックプリズム３０８に
入射する。この入射光線のうち、赤のスペクトル成分を
有する光線は液晶パネル３０３ａへ、青のスペクトル成
分を有する光線は液晶パネル３０３ｂへ、緑のスペクト
ル成分を有する光線は液晶パネル３０３ｃへそれぞれ入
射する。液晶パネルに入射したそれぞれの光線は、それ
ぞれの液晶パネルによって変調され、その偏光状態およ
び強度が変化する。例えば、Ｓ─偏光を有する直線偏光
が液晶パネルに入射し変調されることによって、直線偏
光、円偏光、及び楕円偏光の混在した光線となる。

【０１２６】液晶パネルによって変調された赤、青、緑
のスペクトル成分を有する光線は、クロスダイクロイッ
クプリズム３０８に入射し、ＰＢＳ３０２に再び入射す
る。その後これらの光線は、ＰＢＳを通過する際にＳー
偏光成分及びＰー偏光成分に分離され、Ｐ─偏光成分の
みが偏光板３０９に入射する。

【０１２７】偏光板に入射されたＰ─偏光を有する光線
は、偏光板３０９を通過することによって更にＰ−偏光
成分の純度が高まる。偏光板３０９を通過した光線は、
投射レンズ３１２へ入射する。投射レンズを出射した光
はスクリーン３０４上に映像を結像する。

【０１２８】なお、本実施例では、偏光板３０７、３０
９の両方、あるいはいずれか一方を省略してもよい。

【０１２９】また、本実施例において図３に示した配置
（液晶パネル３０３、光源３０１、ＰＢＳ３０２、スク
リーン３０４、光学系等）は、一例であって同様な機能
を有する配置であれば適宜変更可能であることはいうま
でもない。

【０１３０】加えて、本実施例において図３に示した各
構成（液晶パネル３０３、光源３０１、ＰＢＳ３０２、
スクリーン３０４、光学系等）は、一例であって同様な
機能を有するものであれば適宜変更可能であることはい
うまでもない。

【０１３１】本実施例においては、液晶表示素子とし
て、反射型液晶表示素子を用いたが、透過型液晶表示素
子を用いることも可能である。実施例１〜３で作製され
た透過型液晶表示素子を用いてプロジェクターを作製す
る場合は、従来の透過型のプロジェクター構成を用い
て、偏光板の配置方向を適宜変更すればよい。

【０１３２】〔実施例６〕本実施例では、実施例１〜４
に示された電気光学装置や半導体回路を搭載した電子機
器（応用製品）の一例を図１５に示す。なお、電子機器
とは半導体回路および／または電気光学装置を搭載した
製品と定義する。

【０１３３】本願発明を適用しうる電子機器としてはビ
デオカメラ、電子スチルカメラ、プロジェクター、ヘッ
ドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソ
ナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュー
タ、携帯電話、ＰＨＳ等）などが挙げられる。

【０１３４】図１５（Ａ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２００１、カメラ部
２００２、受像部２００３、操作スイッチ２００４、表
示装置２００５で構成される。本願発明はカメラ部２０
０２、受像部２００３、表示装置２００５等に適用でき
る。

【０１３５】図１５（Ｂ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体２１０１、表示装置２１０２、バンド部
２１０３で構成される。本発明は表示装置２１０２に適
用することができる。

【０１３６】図１５（Ｃ）は携帯電話であり、本体２２
０１、音声出力部２２０２、音声入力部２２０３、表示
装置２２０４、操作スイッチ２２０５、アンテナ２２０
６で構成される。本願発明は音声出力部２２０２、音声
出力部２２０３、表示装置２２０４等に適用することが
できる。

【０１３７】図１５（Ｄ）はビデオカメラであり、本体
２３０１、表示装置２３０２、音声入力部２３０３、操
作スイッチ２３０４、バッテリー２３０５、受像部２３
０６で構成される。本願発明は表示装置２３０２、音声
入力部２３０３、受像部２３０６等に適用することがで
きる。

【０１３８】図１５（Ｅ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、
偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２４０
５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。本発
明は表示装置２４０３に適用することができる。

【０１３９】図１５（Ｆ）はフロント型プロジェクター
であり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０
３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成され
る。本発明は表示装置２５０３に適用することができ
る。

【０１４０】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、電気光学装置や半導体回路を必要とする製
品であれば全てに適用できる。

【０１４１】なお、本発明においては、液晶パネルとし
てアクティブマトリクス型のものを用いたが、種類の異
なる他の液晶パネルを用いることも可能である。

【０１４２】また、上記実施例１〜３において示したＴ
ＦＴ構成、実施例４及び５において示した、液晶パネ
ル、光源、ＰＢＳ、スクリーン、光学系等の配置は一例
であって、同様な機能を有するものであれば適宜変形可
能であることはいうまでもない。

【０１４３】

【発明の効果】本発明の液晶電気光学装置においては、
ライン反転駆動により生じる電気力線方向と液晶分子の
配向処理方向またはラビング処理方向を一致させる液晶
パネル構成とした。即ち、隣接する画素電極間で生じる
電気力線方向に対して、基板平面に投影した無電界時の
液晶分子の長軸成分方向が平行または概略平行である液
晶パネル構成とした。このような構成とすることによ
り、反射型、透過型、いずれの液晶表示素子においても
従来と比較して、より明るい表示特性を得ることができ
た。

【０１４４】また、本発明の液晶電気光学装置をプロジ
ェクターに適用した場合、光源からの光を液晶パネル側
に出射するＰＢＳの出射面の辺方向と、液晶パネルの行
方向（液晶パネルの走査線が延在する方向）とがなす角
を４５度とし、また、光源から出射された光が、ＰＢＳ
の外表面（貼り合わせ面の誘電体多層膜コーティング層
に対して４５°）に入射するように光源の配置も変更し
た。

【０１４５】上記本発明の構成とすることにより、従来
問題となっていた光の輝度の低下、即ち明るさの特性の
低下（図１９〜図２２、図２５参照）、ラビングによる
傷が発生し表示品位が低下するという問題点を解決する
ことができる。

【０１４６】即ち、本発明の技術を用いれば、明るさ特
性が良好である表示特性を得るとともに、ディスクリネ
ーションが低減した電気光学装置を得ることができる。

【０１４７】加えて、本発明の構成としたことにより、
プレチルト角に大きく依存せず反射光の輝度数値の高い
良好な表示を得ることができる。また、黒表示に有利な
（９０度に近い）プレチルト角を有する場合でも良好な
明るさを維持することができるため、コントラストの改
善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す全体の簡略図であ
る。

【図２】 本発明の一実施例を示す全体の簡略図であ
る。

【図３】 実施例４における液晶プロジェクターに適
用した場合の一実施例を示す全体の概略図である。

【図４】 本発明の電気力線方向の状態図（ソースラ
イン反転駆動）である。

【図５】 本発明の電気力線方向の状態図（ゲートラ
イン反転駆動）である

【図６】 ３次元シュミレーションにおける固定条件
及びシュミレーションパラメーター

【図７】 本発明（反射型液晶パネル）の３次元シュ
ミレーションにおける結果図の一例である。（プレチル
ト角＝８５°）

【図８】 ２次元シュミレーションにおける固定条件
及びシュミレーションパラメーター

【図９】 本発明の構成（反射型液晶パネル）におけ
る２次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８５°）

【図１０】 本発明の構成（反射型液晶パネル）にお
ける２次元シュミレーション結果図の一例である。（プ
レチルト角＝８７°）

【図１１】 本発明の構成（反射型液晶パネル）にお
ける２次元シュミレーション結果図の一例である。（プ
レチルト角＝８９°）

【図１２】 実施例１におけるパネルアレイ基板のＴ
ＦＴ作製工程図である。

【図１３】 実施例２におけるパネルアレイ基板のＴ
ＦＴ作製工程図である。

【図１４】 実施例４における液晶表示素子の一例を
示す図である。

【図１５】 本発明の応用例を示す図である。

【図１６】 従来例を示す全体の簡略図である。

【図１７】 従来例を示す全体の簡略図である。

【図１８】 ＰＢＳを示す図である。

【図１９】 従来の構成（反射型液晶パネル）におけ
る３次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８５°）

【図２０】 従来の構成（反射型液晶パネル）におけ
る２次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８５°）

【図２１】 従来の構成（反射型液晶パネル）におけ
る２次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８７°）

【図２２】 従来の構成（反射型液晶パネル）におけ
る２次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８９°）

【図２３】 液晶分子のプレチルト角及び基板平面に
投影した無電界時の液晶分子の長軸成分方向を示した図

【図２４】 本発明の構成（透過型液晶パネル）にお
ける２次元シュミレーション結果図の一例である。（プ
レチルト角＝８５°）

【図２５】 従来の構成（透過型液晶パネル）におけ
る２次元シュミレーション結果図の一例である。（プレ
チルト角＝８５°）

【符号の説明】

１１ 光源 １２ ＰＢＳ １３ 液晶パネル １４ スクリーン １５ Ｓー偏光の光線軸方向 １６ ラビング方向 １０１ 光源 １０２ ＰＢＳ １０３ 液晶パネル １０４ スクリーン １１０ 電気力線方向 １１１ ラビング方向 ３０１ 光源 ３０１ａ ランプ ３０１ｂ リフレクタ ３０２ ＰＢＳ ３０３ａ 液晶パネル（Ｒ） ３０３ｂ 液晶パネル（Ｇ） ３０３ｃ 液晶パネル（Ｂ） ３０４ スクリーン ３０５ ＩＲフィルター ３０６ ホモジナイザ ３０７、３０９ 偏光板 ３０８ クロスダイクロイックプリズム ８００ 基板 ８０１ ゲート電極 ８０２ ゲート絶縁膜 ８０３ 結晶性を有する珪素膜 ８０５ ソース電極 ８０６ ドレイン電極 ８０８ 層間絶縁膜 ８０９ 陽極酸化膜 ８１０ チャネル領域 ８１１ 低濃度不純物領域 ８１２ ソース領域 ８１３ ドレイン領域 ９００ 基板 ９０１ ゲート電極 ９０２ ゲート絶縁膜 ９０３ ポリシリコンアイランド ９０５ ソース電極 ９０６ ドレイン電極 ９０８ 保護膜 ９０９ エッチングストッパー ２３００ 基板平面 ２３０１ 液晶分子 ２３０２ プレチルト角 ２３０３ 液晶分子の長軸（無電界時） ２３０４ 基板平面に投影した（無電界時の）液
晶分子の長軸成分方向 ２３０５ 基板平面の法線

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各行毎に設けられた複数の走査線と各列毎
   に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジス
   タが接続され、液晶分子は、前記信号線が延在する方向
   に対して平行または概略平行な方向に配向処理されてい
   ることを特徴としている電気光学装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電気光学装置はソ
   ースライン反転駆動を行っていることを特徴としている
   電気光学装置。
3. 【請求項３】各行毎に設けられた複数の走査線と各列毎
   に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジス
   タが接続され、液晶分子は、前記走査線が延在する方向
   に対して平行または概略平行な方向に配向処理されてい
   ることを特徴としている電気光学装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記電気光学装置はゲ
   ートライン反転駆動を行っていることを特徴としている
   電気光学装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４において、前記液晶分子の
   長軸は、電圧無印加時において、基板に対して垂直また
   は概略垂直であることを特徴としている電気光学装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５において、前記電気光学装
   置は反射型液晶表示素子を具備して構成されていること
   を特徴としている電気光学装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至５において、前記電気光学装
   置は透過型液晶表示素子を具備して構成されていること
   を特徴としている電気光学装置。
8. 【請求項８】各行毎に設けられた複数の走査線と各列毎
   に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジス
   タが接続され、前記薄膜トランジスタに接続された画素
   電極とを備えた第１の基板と、前記第１の基板に対向し
   て配置された第２の基板と、第１の基板と第２の基板と
   の間に配置された液晶材料からなる液晶層でなる液晶表
   示素子を具備した電気光学装置において、 前記第１の基板に投影した無電界時の液晶分子の長軸成
   分方向は、一定期間毎に画素電極に印加する電圧が極性
   反転するライン反転方式によって液晶材料を駆動する方
   法を用いることにより隣接する画素電極間で生じる電気
   力線方向に対して、平行または概略平行であることを特
   徴とする電気光学装置。
9. 【請求項９】各行毎に設けられた複数の走査線と各列毎
   に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジス
   タが接続され、前記薄膜トランジスタに接続された画素
   電極とを備えた第１の基板と、前記第１の基板に対向し
   て配置された第２の基板と、第１の基板と第２の基板と
   の間に配置された液晶材料からなる液晶層でなる液晶表
   示素子を具備した電気光学装置において、 前記液晶層の配向処理方向は、一定期間毎に画素電極に
   印加する電圧が極性反転するライン反転方式によって液
   晶材料を駆動する方法を用いることにより隣接する画素
   電極間で生じる電気力線方向に対して、平行または概略
   平行であることを特徴とする電気光学装置。
10. 【請求項１０】各行毎に設けられた複数の走査線と各列
    毎に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジ
    スタが接続され、前記薄膜トランジスタに接続された画
    素電極と、配向膜とを備えた第１の基板と、前記第１の
    基板に対向して配置され、且つ、配向膜を備えた第２の
    基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された液
    晶材料からなる液晶層でなる液晶表示素子を具備した電
    気光学装置において、 前記第１の基板の配向膜に施されたラビング方向は、一
    定期間毎に画素電極に印加する電圧が極性反転するライ
    ン反転方式によって液晶材料を駆動する方法を用いるこ
    とにより隣接する画素電極間で生じる電気力線方向に対
    して、平行または概略平行であることを特徴とする電気
    光学装置。
11. 【請求項１１】各行毎に設けられた複数の走査線と各列
    毎に設けられた複数の信号線との交差部に薄膜トランジ
    スタが接続され、前記薄膜トランジスタに接続された画
    素電極と、配向膜とを備えた第１の基板と、前記第１の
    基板に対向して配置され、且つ、配向膜を備えた第２の
    基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された液
    晶材料からなる液晶層でなる液晶表示素子を具備した電
    気光学装置において、 前記第２の基板の配向膜に施されたラビング方向は、一
    定期間毎に画素電極に印加する電圧が極性反転するライ
    ン反転方式によって液晶材料を駆動する方法を用いるこ
    とにより隣接する画素電極間で生じる電気力線方向に対
    して、平行または概略平行であることを特徴とする電気
    光学装置。
12. 【請求項１２】請求項８乃至１１において、前記画素電
    極は、反射性を有する金属膜または誘電体多層膜、また
    はそれらの積層からなることを特徴としている電気光学
    装置。
13. 【請求項１３】請求項８乃至１１において、前記液晶表
    示素子は透過型であることを特徴としている電気光学装
    置。
14. 【請求項１４】請求項８乃至１２において、前記画素電
    極が反射性を有している液晶表示素子と、光源と、偏光
    ビームスプリッターと、スクリーンと、前記液晶表示素
    子によって変調した光を前記スクリーンに投射する光学
    手段と、を備えた電気光学装置において、前記光源から
    の光を前記液晶表示素子側に出射する前記偏光ビームス
    プリッターの出射面の辺方向と、前記液晶表示素子の走
    査線が延在する方向とがなす角の絶対値は、４５度また
    は概略４５度であることを特徴としている電気光学装
    置。