JPH0862616A - 反射型液晶素子及びそれを用いた投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】反射画素電極４及びアクティブ素子５を有する
反射基板７と、透明電極２を有する透明基板１と、両基
板間に高分子分散型液晶等の液晶３を有する反射型液晶
素子であって、アクティブ素子５及び透明電極２への信
号及び電圧供給接続端子部８を、反射基板の液晶と対向
しない面に設けた構成の反射型液晶素子、および、反射
型液晶素子をダイクロイックプリズム１８に密着させた
構成の投射型液晶表示装置。 【効果】反射型液晶素子への信号，電圧供給経路が透明
基板に密着したプリズム等の部材料と干渉せず、接続端
子部を反射基板の画素領域及び周辺駆動回路領域の周辺
領域設ける必要が無いため、反射基板の小型化及び歩留
まりが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶を用いた反射型表示
素子の実装方法にかかわるものであり、またそれを用い
た投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶素子を用いた投射型表示装置
は、例えば、特開平4−194921 号公報がある。本従来例
における投射型表示装置の構成を図２に示す。ここで、
反射型液晶素子１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂは、電圧印加に
より散乱状態から透過状態へ変化する、たとえば、ポリ
マ分散型液晶を用いている。そしてこの液晶をアクティ
ブ素子に接続した反射画素電極と一定の電圧を印加した
透明電極との間に配置する構成とすることにより、本反
射型液晶素子は、画素電極の印加電圧に応じて、散乱，
反射の状態による画像を表示する素子として機能する。
電圧本投射型表示装置において、光源１２からの光束は
ミラー１３によりほぼ平行光に変換されコンデンサレン
ズ１４により折り返しミラー１０の近傍に集光された
後、レンズ１７により、再度、平行光に変換され、クロ
スダイクロイックプリズム１８により赤，緑，青の各色
に分離され、反射型液晶素子１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂに
照射される。ここで反射型液晶素子は、前述のように所
望の画像に応じて散乱，反射の状態を各画素毎にとって
いる。従って反射状態の画素に照射された光束は、反射
画素電極により正反射されほぼ平行光として反射された
後、クロスダイクロイックミラー１８で赤，緑，青の色
を合成され、レンズ１７により、再度、集光された後、
投射レンズ２１によりスクリーン２２へ投射画像として
投射される。一方、散乱状態の画素に照射された光束
は、散乱光と反射されるためレンズ１７により集光され
ず、そのほとんどが遮断マスク２０と折り返しミラー１
０と遮光部１５とで遮られスクリーン２２には至らな
い。

【０００３】一方、アクティブ駆動素子を有する反射型
液晶素子のさらに具体的な構成は、例えば、Japan Disp
lay '８３、第４０８〜４１１頁記載のものがある。そ
の構成は、図３に示すように、透明電極２４を表面に形
成した透明基板２３と反射基板２８との間に液晶２５を
挟持しており、周辺を封止剤３１で封止し、その全体は
セラミック基板２９の上に装着されている。ここで、反
射基板２８は反射画素電極２７とその印加電圧を制御す
るアクティブ素子としてＭＯＳトランジスタを形成した
シリコン基板２６とから成っている。素子外部から反射
基板上のアクティブ素子及び透明基板上の透明電極への
電源電圧や画像信号の供給は、図には示していないセラ
ミック基板上の接続端子へなされ、さらにセラミック基
板上のワイヤボンディングパッド３２，ワイヤ３４，シ
リコン基板上のワイヤボンディングパッド３３を用いて
ワイヤボンディングにより反射基板に電気的に接続され
る。透明電極へは更に導電ペースト３０を介して電圧が
供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法では
下記のような問題が有った。すなわち、投射型表示装置
で反射型液晶素子を装着する際、反射型液晶素子の光軸
に対するあおりを防ぐには、高い機械精度で製作された
クロスダイクロイックプリズムに密着させることが有効
である。また装置全体を小型にするため反射型液晶素子
とクロスダイクロイックプリズムとの間の距離は短いほ
うが望ましい。さらに、反射型液晶素子を用いる構成
上、液晶以外からの余分な反射光は投射画像のコントラ
ストを低下させるため、極力低減しなければならない。
その対策として反射型液晶素子とクロスダイクロイック
プリズム間にエチレングリコール水溶液のような媒体を
介在させることにより、クロスダイクロイックプリズム
と透明電極を有する透明基板との間の屈折率マッチング
を行い界面での反射を低減する方法が有効で有る。この
ような方策をとるためにも反射型液晶素子はクロスダイ
クロイックプリズムにほぼ密着した構成をとることが必
要となる。

【０００５】しかし、従来の反射型液晶素子では、反射
基板及び透明基板とセラミック基板との間の接続のワイ
ヤボンディングのワイヤのループの高さが透明電極の上
の面に近くなってしまい、クロスダイクロイックプリズ
ムに密着した際にワイヤが接触し応力を受けてボンディ
ング部で断線する恐れが大きい。即ち、ワイヤのループ
の高さは良好なボンディング強度を確保するためにセラ
ミック基板面から1.5mm程度は必要であり、一般的な透
明基板とシリコン基板の厚さがそれぞれ１mm，０.８m
m，計１.８mm程度であるため、ほとんど裕度が無い。こ
れはワイヤボンディング部を保護するために樹脂等で被
っても同様であり、また樹脂の厚さの分だけ実質的な高
さが大きくなり、特に固い樹脂を用いると、透明基板が
ダイクロイック基板に密着するのを妨げる恐れもあっ
た。これを防ぐには透明基板の厚さを厚くすることが考
えられるが、これはボンディング作業時の制約から、シ
リコン基板上のボンディングパッド位置を透明基板の端
面から離すことが必要となり、シリコン基板サイズの増
加、ひいては、ウエハから取得可能な基板枚数の低下に
つながり、コスト増となる。

【０００６】また、ワイヤボンディングパッドを設ける
こと自体、シリコン基板の大きさを表示に必要な大きさ
以上に大きくする原因になっている。

【０００７】このように従来技術では、反射型液晶素子
の実装に関し、投射型表示装置に適用するための考慮が
なされていなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明による手段は、図１に示すように、透明電極
２を有する透明基板１，液晶３，シール剤１１，反射基
板７から成るから反射型液晶素子で、シリコン基板６等
の上にアクティブ素子５及び反射画素電極４を形成した
反射基板７に、電源供給及び制御信号等のための配線部
１０からスルーホール９を介して反射画素電極４を設け
た面とは反対の面に外部回路との接続端子部８を設け
る。

【０００９】

【作用】上記手段により、ワイヤボンディングがダイク
ロイックプリズム対向面と反対の面で行えるため前述し
た問題が解決され、実装時の信頼性が向上する。また、
ワイヤボンディングパッドの位置も反射電極の位置の外
側に限定されることがなくなるため、シリコン基板の大
きさを小さくできる。

【００１０】また同じ理由により、接続部の面積を大き
くとれるようになるため、ワイヤボンディングに限ら
ず、異方性導電膜を用いたフレキシブルケーブル等他の
接続手段を用いることができる。

【００１１】

【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。

【００１２】（実施例１）図４は反射基板上のアクティ
ブ素子の回路図である。本回路は周辺回路を内蔵した構
成で、更に具体的には、画素回路３５，サンプル回路３
６，水平走査回路３７，垂直走査回路３８，ＡＮＤゲー
ト３８より成る。画素回路３５は、複数の走査信号線４
２、これと交差する複数の映像信号線４３及び複数の基
板給電線４４，走査信号線と映像信号線の交差部に設け
たＭＯＳトランジスタ４５，保持容量４７から成り、さ
らに液晶の等価回路として液晶容量４６を示してある。
一組のＭＯＳトランジスタ４５，保持容量４７，液晶容
量４６で一つの画素を形成し、全体では水平方向にＭ
個，垂直方向にＮ個、マトリクス状に配置されている。
このＭＯＳトランジスタ４５のゲート電極には走査信号
線４２を介して走査信号Ｖｇ１〜ＶｇＮが、ドレイン電
極には映像信号線を介して輝度信号Ｖｄ１〜ＶｄＭが、
またソース電極には保持容量４７の一方の電極及び液晶
容量４６の一方の電極（反射画素電極）が接続されてい
る。さらに、保持容量４７の他方の電極は基板給電線４
４を介して基板電圧ＶＳＳを給電するための基板給電端
子４４につながっている。液晶容量４６は、画素回路３
５を形成する反射基板とこれに対向する透明電極付きの
透明基板との間に挟持される液晶の等価回路である。

【００１３】水平走査回路３７は、水平走査タイミング
信号端子４３に外部より印加される水平走査タイミング
信号ＨＴＩＭを基にＭ相の多相信号ＰＨ１〜ＰＨＭを出
力する。サンプル回路３６は、ＭＯＳスイッチで構成さ
れており、ＭＯＳスイッチのゲート電極は出力信号ＰＨ
１からＰＨＭを、ＭＯＳスイッチのドレイン電極は二つ
の映像信号端子６５ａ，６５ｂを介して外部から互いに
極性の異なる映像信号ＶＩ１またはＶＩ２を供給され、
ＭＯＳスイッチのソース電極に輝度信号Ｖｄ１からＶｄ
Ｍを出力する。またこの水平走査回路３７とサンプル回
路３６は遮光層４０で、垂直走査回路３８とＡＮＤゲー
ト３９は遮光層４１で覆われ、遮光層４０，４１は共に
透明電極と共にコモン電圧供給端子６６に接続されてい
る。映像信号ＶＩ１，ＶＩ２はコモン電圧ＣＯＭを基準
に変化する信号であり、その極性を逆極性とすることに
よりフリッカを低減している。

【００１４】垂直走査回路３８は垂直走査タイミング信
号端子６７に外部から印加される垂直走査タイミング信
号に応じて、多相信号ＰＶ１〜ＰＶＮを出力する。ＡＮ
Ｄゲート３９は、多相信号ＰＶ１〜ＰＶＮと、垂直走査
制御信号端子４８を介して外部から供給される垂直走査
制御信号ＣＮＴとを基に、画素回路の垂直走査信号Ｖｇ
１〜ＶｇＮを出力する。

【００１５】輝度信号Ｖｄ１〜ＶｄＭは、マトリクス状
に配置された画素回路３５に列ごとに入力される。この
時、垂直走査信号Ｖｇ１〜ＶｇＮで選択された画素回路
３５のＭＯＳトランジスタだけがオン状態となり、選択
された行の画素回路の保持容量４７，液晶容量４６に輝
度信号Ｖｄ１〜ＶｄＭが書き込まれ、液晶には輝度信号
に応じた大きさの電圧が印加され、映像信号に応じた映
像が表示される。尚、図４でロジック電圧ＶＣＣ供給端
子は省略してある。

【００１６】この回路を単結晶シリコン基板上に形成し
た反射基板を用いた反射型液晶素子の画素部の断面図を
図５に示す。基本的には透明電極２を有する透明基板１
と、シリコン基板６上にｎ＋領域であるソース領域５３
とドレイン領域５５及びポリシリコンゲート５４から成
るＭＯＳトランジスタ４５と反射画素電極４を有する反
射基板７との間に、液晶３として本実施例では高分子分
散型液晶を挟持している。図には示していないが、ポリ
シリコンゲート５４とｐ型半導体層５２との間には酸化
シリコン層が介在している。またポリシリコン層５８と
ｐ型半導体層５２との間には酸化シリコン層が介在して
おり、保持容量４７を構成している。ドレイン領域５５
は第一の層間絶縁層５７中のコンタクトホール５６，ア
ルミ配線層５１，第二の層間絶縁層５０中のスルーホー
ル４９等を介して反射画素電極４と接続している。

【００１７】また反射基板の接続端子部の断面構成は図
１に示す。図４における各種信号端子，電圧供給端子等
からの配線部１０はそれぞれ反射画素電極と反対の面に
スルーホール９を介して引き出され、接続端子部８を構
成している。このスルーホールは、例えば、特開平5−2
67469 号公報に記載のように、ガリウムイオンビームを
所定の所に照射し表面から順にエッチングを行い形成す
る。次に配線部１０及び接続端子部８を形成する表面と
スルーホールの壁面には常圧ＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法
により絶縁膜を形成する。次いでＷ（ＣＯ２）ガス中で
ガリウムイオンビームを照射し、ガス分解で形成される
タングステンをスルーホール９に付着させ、配線部１０
及び接続端子部８間の接続を行う。

【００１８】外部回路との接続方法を図６に示す。反射
基板の裏面に引き出した接続端子部８と透明基板１の液
晶と対向する面に形成した透明電極端子部６１とを異方
性導電膜を有するフレキ５９より接続する。そして透明
基板上の透明電極端子部からさらに異方性導電膜を有す
るフレキ６０により外部回路へ接続を行う。なお、透明
電極端子部６１の中には、透明基板上で、反射画素電極
に対向する透明電極２からの引出線も含んでいる。

【００１９】この反射型液晶素子三枚１９Ｒ，１９Ｇ，
１９Ｂを図７に示すよう配置でクロスダイクロイックプ
リズム１８の三面にオプティカルカップリング用のエチ
レングリコール水溶液等を介在させて密着させる。反射
型液晶素子１９Ｒ，１９Ｇ，１９Ｂを固定するための治
具は、透明基板８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周辺部をクロスダイ
クロイックプリズムに押しつけるような構造とすること
により、機械的強度に劣る単結晶シリコン製の反射基板
を破損することを防ぐことができる。そして図２に示す
ような投射光学装置を構成することができる。

【００２０】（実施例２）他の実施例として、図９にセ
ラミック製の支持基板６４を用いた反射型液晶素子の接
続部の断面図を示す。実施例１におけると同じ構造の反
射基板７の接続端子部８と、支持基板６４上の接続端子
部６３とを対向させ、導電ペースト６２により両者の接
続を行っている。この導電ペーストは、たとえば、銀−
鉛系の導電ペーストが使用できる。支持基板６４上の接
続端子部６３からは実施例１におけると同様に、異方性
導電膜のついたフレキ等により外部回路と接続する。ま
た、透明基板１上の透明電極２は図示していない個所
で、同じく導電ペーストにより支持基板６４上の接続端
子部６３に接続して、他の接続端子と一括して外部回路
と接続されている。

【００２１】尚、本発明における反射基板は、実施例に
おける単結晶シリコン基板を用いたものに限定されるも
のではなく、例えば、ガラスや石英等の上に薄膜トラン
ジスタと反射画素電極を形成した構成の物でもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、アクティブ素子を有す
る反射基板の電気信号及び電圧供給接続部が光学装着面
と反対側に配置したため、接続端子部を画素部，周辺回
路部等にとらわれずに配置でき、反射基板であるシリコ
ンチップ等の大きさを小さくでき、製造時の歩留まりが
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における反射型液晶素子の接続
部の断面図。

【図２】投射型表示装置の説明図。

【図３】反射型液晶素子の従来例を示す断面図。

【図４】本発明の実施例における反射基板の回路図。

【図５】本発明の実施例における反射型液晶素子の画素
部の断面図。

【図６】本発明の実施例における反射型液晶素子の接続
方法を示す説明図。

【図７】本発明の実施例における反射型液晶素子のクロ
スダイクロイックプリズムへの実装方法を示す説明図。

【図８】本発明の他の実施例における反射型液晶素子の
接続部の断面図。

【符号の説明】

１…透明基板、２…透明電極、３…液晶、４…反射画素
電極、５…アクティブ素子、６…シリコン基板、７…反
射基板、８…接続端子部、９…スルーホール、１０…配
線部、１１…シール剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 秀夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 星野 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山本 恒典 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 廣田 昇一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮原 養治侶 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 勝山 一郎 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、液晶と、アクティブ素子と反
   射電極を有する反射基板とから成る反射型液晶素子にお
   いて、前記反射基板の前記アクティブ素子と前記反射電
   極とを有する面と反対の面に外部回路との接続端子を有
   することを特徴とする反射型液晶素子。
2. 【請求項２】透明基板と、液晶と、アクティブ素子と反
   射電極を有する反射基板とから成る反射型液晶素子にお
   いて、前記反射基板は両面に配線領域を有し、前記配線
   経路が電気的に接続されていることを特徴とする反射型
   液晶素子。
3. 【請求項３】透明基板と、液晶と、アクティブ素子と反
   射電極を有する反射基板と、表面に配線層を有し前記反
   射基板を装着する保持基板とから成る反射型液晶素子に
   おいて、前記反射基板の前記アクティブ素子と前記反射
   電極とを有する面から反対の面に至るスルーホールを介
   して前記アクティブ素子と前記支持基板とが電気的に接
   続されていることを特徴とする反射型液晶素子。
4. 【請求項４】透明基板と、液晶と、アクティブ素子と反
   射電極を有する反射基板と、表面に配線層を有し前記反
   射基板を装着する保持基板とから成る反射型液晶素子に
   おいて、前記透明基板と前記反射基板とが電気的に接続
   されていることを特徴とする反射型液晶素子。
5. 【請求項５】透明基板と、液晶と、アクティブ素子と反
   射電極を有する反射基板と、表面に配線層を有し前記反
   射基板を装着する保持基板とから成る反射型液晶素子に
   おいて、外部回路との接続端子が前記透明基板上に形成
   してあることを特徴とする反射型液晶素子。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
   前記アクティブ素子がＭＯＳトラスジスタであり、前記
   反射基板がシリコン基板である反射型液晶素子。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４または５に記載の前
   記反射型液晶素子を用いた投射型表示装置。
8. 【請求項８】請求項１，２，３，４または５に記載の前
   記反射型液晶素子と、ダイクロイックプリズムと、光源
   と、投射レンズとを有する投射型表示装置。