JPH11212048A - 液晶ライトバルブおよび液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】輝度分布が小さく高コントラスト比、高画質な
液晶プロジェクタ用液晶ライトバルブの提供。 【解決手段】基板上にフォトリソグラフィ手法により島
状のスペーサ６と、遮光層７とを設け、高精度なギャッ
プ制御と、スペーサ６の周囲に発生する液晶配向不良領
域を前記遮光層７により隠蔽して、コントラスト比の低
下を防止した液晶プロジェクタ用液晶ライトバルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの照明光
を液晶表示素子に照射し、液晶表示素子の画像をスクリ
ーンに投写する液晶プロジェクタ用の液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶プロジェクタの高精細化、並
びに、装置の小型化のニーズが強まっている。

【０００３】現在、透過型パネルを用いた液晶プロジェ
クタが実用化されているが、今後、さらにその小型化、
高精細化の要求に対応するには、液晶プロジェクタの液
晶表示素子である液晶ライトバルブの小型化、並びに、
高精細化を実現する必要がある。ただしその場合、一画
素当りの光の通過面積の割合（以下開口率と称する）の
大きな低下が避けがたい。

【０００４】一方、液晶ライトバルブを反射型とした場
合には、画素のほぼ全域を有効な反射面とすることがで
き、液晶ライトバルブの小型化ないし高精細化において
も、その開口率の低下が透過型のそれに比べて小さいと
云う利点がある。

【０００５】従って、反射型の液晶ライトバルブを用い
ることにより、輝度を低下させずに小型で、かつ、高精
細の液晶プロジェクタを実現することができる。

【０００６】ただし、反射型の液晶ライトバルブにおい
ては、液晶表示モードとして、電界制御複屈折モードを
用いる必要がある。電界制御複屈折モードは、透過型液
晶ライトバルブで一般に用いられているツイストネマテ
ィックモードに比べて、輝度のギャップ依存性が大き
い。従って、反射型の液晶ライトバルブにおいてはセル
ギャップの厳密な制御が重要課題である。

【０００７】通常の液晶ディスプレイにおいては、液晶
層の厚みとなる基板間のギャップを制御するため、有機
ポリマ等の直径がほぼ均一なビーズをランダムに分散さ
せている。

【０００８】しかし、ビーズ周囲にある液晶の配向は、
ビーズ界面の影響を受けて通常とは異なる配向となるた
め、いわゆるビーズドメインが発生する。このビーズド
メインはビーズ径の約２倍程度まで広がる場合があり、
その領域での光透過特性がその他の通常の領域の液晶層
のそれとは異なるため、黒表示時の光漏れが生じ、コン
トラスト比の低下の原因となっている。

【０００９】また、上記ビーズを液晶ライトバルブに用
いた場合には、次のような問題も発生する。

【００１０】現在、液晶プロジェクタ用のライトバルブ
は、対角１.３インチ（３３ｍｍ）前後、画素数が横８
００×縦６００ドットの精細度のものが主流である。そ
して、液晶プロジェクタは、対角１.３インチ程度の液
晶ライトバルブの画像を４０〜７０インチ程のスクリー
ン上に拡大投写され、その拡大率は約３０〜５０倍とな
る。

【００１１】このために画素内に直径３〜６μｍのビー
ズをランダムに配した場合、ビーズドメインの影響を考
慮すると、スクリーン上では０.５ｍｍ程度の像に拡大
され、容易に視認されると云う問題があった。

【００１２】こうしたビーズのランダム性を排除するた
めに、基板上にフォトリソグラフィ手法によりスペーサ
を特定個所に形成する試みがなされている（特開平１−
７０２１号公報、特開平７−８４２６７号公報）。

【００１３】また、ＳＩＤ ９７ ＤＩＧＥＳＴ ８７
７頁に、シリコン基板上にダウケミカル社のphoto−Ｂ
ＣＢ（感光性benzocyclobutene）をスペーサ材料として
用いた例の記載がある。

【００１４】しかしながら、上記スペーサの表面が液晶
配向に影響を及ぼし、これによって発生するスペーサ周
囲のドメインに基づく表示不良の問題については、いず
れも考慮されておらず、依然として重要な課題であっ
た。

【００１５】また、特開平８−２８６１９４号公報に
は、遮光部とカラーフィルタを有するガラス基板におい
て、遮光部上に電着塗装とホトリソグラフィによりスペ
ーサを形成する方法が記載されている。

【００１６】しかし、スペーサ材料の遮光部への塗布方
法が電着塗装であるため、電極が必要で、遮光部を島状
に形成することが不可能である。即ち、遮光部を格子状
に形成する以外になく、反射型の液晶ライトバルブに適
用すると開口率の大きな低下につながり、前記の反射型
の特長を活かすことができず、液晶プロジェクタ用の反
射型液晶ライトバルブには適用することができない。

【００１７】さらにまた、上記ではガラス基板と他の電
極基板（例えばアクティブマトリクス基板）との間で位
置合せを行う必要がある。しかし、プロジェクタ用のラ
イトバルブでは、画素ピッチが約３０μｍ以下であり、
直視型ディスプレイの約３００μｍ程度の画素ピッチに
比べると約１／１０以下となり、格子状の遮光部を有設
けた基板と、アクティブマトリクス基板との位置合せ
が、開口率維持の観点から非常に困難である。

【００１８】もし位置ずれを生じた場合、開口率の低下
につながり、液晶ライトバルブを反射型とした効果が得
られない恐れがある。従ってこの方法では、液晶プロジ
ェクタ用の反射型液晶ライトバルブに適用することがで
きない。従って、反射型液晶ライトバルブにおける遮光
部は、位置ずれを生じても開口率に影響が少ないことが
要求される。

【００１９】また、スペーサを形成した基板では、液晶
の配向処理が大きな課題となる。特に、布等により基板
表面に一定方向の剪断力を付与して形成するラビング配
向処理の適用は、極めて困難である。

【００２０】上記ラビング処理用の布は、太さ１０〜３
０μｍ程度の繊維を束ねたものであり、実質的にこの細
い繊維一本一本が液晶の配向制御膜に対し、局所的に一
定方向の剪断力を与えることで液晶配向能が付与され
る。数μｍ程度の極細繊維は実在するが、こうしたラビ
ング用にはある程度の摩擦力を付与するため、腰の強さ
が要求されることから、実用化されていないのが現状で
ある。

【００２１】また、スペーサを形成した基板にラビング
処理を行った場合、ラビングの応力によるスペーサの変
形や、ラビング進行方向側にラビングされない領域が発
生する等の問題が生ずる。スペーサの影でラビングされ
ない領域はスペーサの高さの数倍にも及ぶため、画素の
表示領域上の液晶の配向に悪影響を与え、表示不良を起
こす原因となる。

【００２２】さらに、反射型のノーマリクローズ型複屈
折方式の液晶ライトバルブにおいては、ラビングによる
配向処理は製造マージンが著しく狭いと云う問題があ
る。とりわけ透過型の液晶ライトバルブは、現在、主流
のノーマリオープン型ＴＮ方式（低電圧で明表示、高電
圧で暗表示）に比べて製造マージンが著しく狭い。その
理由は以下にある。

【００２３】ノーマリクローズ型複屈折方式の特徴の一
つとして、暗レベルの沈み込み（黒表示）が良好な点が
挙げられる。そのため、他の方式に比較して配向の乱れ
が目立ち易い。

【００２４】従来のノーマリオープン型ＴＮ方式では、
暗レベル（黒表示）が高電圧を印加した状態で得られ
る。この高電圧の場合には液晶分子のほとんどが基板面
に垂直な電界方向に揃っており、その液晶分子配列と偏
光板の配置との関係で暗レベルが得られている。従っ
て、暗レベルの均一性は原理上、低電圧時の初期配向状
態にあまり依存しない。

【００２５】さらに、人間の目は、輝度ムラは輝度の相
対的な比率として認識し、かつ、対数スケールに近い反
応を有するため、特に、暗レベルの変動には敏感であ
る。こうした観点からも、高電圧で一方向に液晶分子を
配列させる従来のノーマリオープン型ＴＮ方式では、初
期配向状態に対して鈍感となることから有利な表示方式
である。

【００２６】一方、反射型の複屈折方式では、低電圧あ
るいは電圧ゼロにおいて暗レベルの表示を行うため、初
期配向状態の乱れに敏感である。特に、液晶分子の配向
方向を上下基板面上でほぼ垂直で、かつ、互いに平行と
するホメオトロピック配列とし、一方の偏光板の光透過
軸をその液晶分子の配向方向に対して４５°となるよう
に配置し、他方の偏光板を前記偏光板に対し直交とした
配置では、液晶層に入射した偏光光は、直線偏光をほと
んど乱されずに伝搬する。このことは暗レベルを沈み込
ませる、即ち、より黒のものを得るのに有効である。

【００２７】さらに、液晶ライトバルブの画素電極ピッ
チも、上記繊維の径と同程度の１０〜３０μｍ程度であ
るため、画素毎にラビング強度が異なるとその影響が顕
著に現れ、ライトバルブの表示画像をスクリーン上に拡
大投写した際、ラビングむらが輝度むらとして容易に観
測し得る。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
セルギャップを保持するスペーサの周囲に発生する、液
晶配向の乱れに基づくコントラスト比の低下や、スペー
サの影のラビングされない領域によって発生する表示不
良の問題を低減し、高品位な画質と、高開口率による光
利用効率の高い液晶ライトバルブおよびそれを用いた液
晶プロジェクタを提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００３０】〔１〕 光源からの光を変調し、投写レン
ズを通してスクリーンに拡大投写する液晶プロジェクタ
用の液晶ライトバルブにおいて、該液晶ライトバルブが
液晶表示素子を備え、該液晶表示素子が共通電極と行・
列方向に設けた複数個の反射型画素電極を有するアクテ
ィブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板と
所定の間隔で対向する透明電極を有する透明基板と、前
記両基板間に挟持された液晶層と、該液晶層に接する前
記基板面に形成された液晶の配向制御膜を備え、前記基
板の一方に、前記両基板を所定間隔で支持する複数のス
ペーサと、該スペーサを覆って形成された遮光層とが、
フォトリソグラフィ手法により形成されており、個々の
前記スペーサと遮光層とがそれぞれ対を成して島状に形
成されている液晶ライトバルブにある。

【００３１】〔２〕 前記遮光層が、前記スペーサの周
囲に発生する表示不良部を隠すことができる大きさに形
成されている前記の液晶ライトバルブにある。

【００３２】〔３〕 光源からの光を外部からの信号に
より変調した光画像を、投写レンズを通してスクリーン
に拡大投写する液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェ
クタにおいて、前記液晶ライトバルブが液晶表示素子を
備え、該液晶表示素子が共通電極と行・列方向に設けた
複数個の反射型画素電極を有するアクティブマトリクス
基板と、該アクティブマトリクス基板と所定の間隔で対
向する透明電極を有する透明基板と、前記両基板間に挟
持された液晶層と、該液晶層に接する前記基板面に形成
された液晶の配向制御膜を備え、前記基板の一方に、前
記両基板を所定間隔で支持する複数のスペーサと、該ス
ペーサを覆って形成された遮光層とが、フォトリソグラ
フィ手法により形成されており、個々の前記スペーサと
遮光層とがそれぞれ対を成して島状に形成されており、
前記遮光層が、前記スペーサの周囲に発生する表示不良
部を隠すことができる大きさに構成されている液晶プロ
ジェクタにある。

【００３３】即ち、従来、分散されていたスペーサビー
ズの代わりに、一方の基板上にフォトリソグラフィ手法
によって形成した複数のスペーサと、対向する基板との
間に遮光層を設けることで達成される。

【００３４】ただし、反射型の表示素子においては、開
口率が高いと云う特長を最大限に活用するためには、遮
光層の面積をスペーサ周囲の、液晶の配向不良領域に必
要な最小限の大きさに設定することが望まれる。

【００３５】例えば、スペーサの上端部分に、スペーサ
周辺に発生するドメイン部を十分に覆い隠す面積の遮光
層（例えば、酸化クロム薄膜）を配置する。これにより
スペーサの周辺に発生するドメイン部に照射光が入射す
るのを防ぐ。これによって、遮光層がない場合、前記ド
メイン部で生ずる光漏れを防止でき、良好なコントラス
ト比の画像を得ることができる。

【００３６】また、スペーサと遮光層とは、フォトリソ
グラフィ手法により同一基板上に、かつ、島状に、両者
が対となるよう形成することで、従来の対向基板との位
置合わせの問題も解決できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき具
体的に説明する。

【００３８】〔実施例 １〕図１に本発明の液晶ライト
バルブを構成する液晶表示素子の模式断面図を示す。ま
た、図９に本発明の液晶ライトバルブの画素部の上面拡
大図を示した。なお、図１は、図９のＡ−Ａ’断面図で
ある。

【００３９】図１に示す液晶表示素子は、概ね下記のよ
うな構成を有するものである。第一の基板である反射型
アクティブマトリクス基板１は、単結晶シリコン基板２
上にそれぞれが独立して配置された能動素子３と、反射
板を兼ねた画素電極４を備えている。

【００４０】さらに、前記能動素子３を駆動する信号配
線および画素電極４と、能動素子３とを電気的に接続す
る配線を有する配線層２４と、その保護膜である絶縁膜
５と、セルギャップを均一保持するスペーサ６を有し、
該スペーサ６の上端には遮光層７が形成されている。ま
た、絶縁層５上のスペーサ６の領域外に配向制御膜８が
形成されている。

【００４１】一方、第二の基板である対向基板９は、ガ
ラス基板１０上に形成した透明電極１１と配向制御膜１
２を有し、前記反射型アクティブマトリクス基板１と対
向基板９との間に液晶層１３を挟持し、液晶表示素子を
構成する。

【００４２】ここで前記アクティブマトリクス基板１の
構成をさらに詳細に説明する。本発明のアクティブマト
リクス基板１は、シリコンウエハ上に形成したもので、
通常のシリコンウエハ上に半導体プロセスによって形成
したものである。

【００４３】上記反射型アクティブマトリクス基板１
は、液晶駆動用の能動素子３としてＭＯＳ（Ｍetal Ｏx
ide Ｓemiconductor）トランジスタを用いた。シリコン
基板２とｐ型ウエル上に形成したソース拡散層１４、ソ
ース電極１５、ドレイン拡散層１６、ドレイン電極１
７、ポリシリコンゲート１８などでＭＯＳトランジスタ
を形成した。

【００４４】また、ソース電極１５とシリコン基板２と
の間に保持容量１９を設け、層間絶縁のためのスピンオ
ングラス絶縁層２２を設けた。

【００４５】画素電極４の材料は可視光領域での反射率
の良好な金属であり、例えば、アルミニウム、銀等が挙
げられる。本実施例ではアルミニウムを用いた例につい
て説明する。

【００４６】画素電極４は、平坦な面上に形成した方が
安定した膜形成が可能で、かつ、良好な反射特性を得る
ことができるため、画素電極４の下地として設ける絶縁
層２３は表面研磨して平坦化しておくことが望ましい。
画素電極４はスパッタ法により形成し、その厚みは０.
２μｍとした。

【００４７】画素電極４と配線層２４との間には、遮光
電極層２５を設けている。これは、液晶表示素子への照
射光が画素電極間２１から基板内に入射して、拡散領域
等の入射光により発生する光伝導に基づく蓄積電荷リー
クを防止する効果がある。画素電極４と配向制御膜８と
の間には保護膜として絶縁層５を設ける。

【００４８】該絶縁層５としては、例えば、窒化シリコ
ン膜を用いる。絶縁層５はプラズマＣＶＤ（Ｃhemical
Ｖapor Ｄeposition）法により形成し、その厚みは０.
１２μｍとした。

【００４９】能動素子３であるＭＯＳトランジスタで制
御された電気信号は、スルーホールコンタクト２０を経
て画素電極４に与えられ、対向する透明電極１１との間
に電圧を印加して液晶層１３を駆動する。

【００５０】次に、本発明のポイントとなる絶縁層５上
に設けられるスペーサ６と遮光層７について、作製例１
−１〜作製例１−４に詳述する。

【００５１】〔作製例１−１〕図２は、図１に示す液晶
表示素子のスペーサ６および遮光層７の作製工程を示す
模式断面図である。なお、図１で示した絶縁層５以下の
構造は図２においては省略した。

【００５２】スペーサ６の材料として、ポリイミド系有
機化合物であるＰＩＱ−６２００（日立化成工業製）を
用いた。以下これをＰＩＱと略称する。

【００５３】スペーサ材料３０となる上記のＰＩＱを図
１で示した絶縁層５上にスピンコーティング法により塗
布し、膜厚を１.８μｍとした。次いで、９０℃３分、
１８０℃３分、３５０℃２分の段階的に乾燥し焼成を行
った。

【００５４】次いで、ＰＩＱ膜上に膜厚０.２μｍの酸
化クロム膜３１をスパッタ法により形成し、その上にフ
ォトレジスト３２を塗布した（図２（ａ））。

【００５５】次に、フォトマスク（図示省略）を用い
て、スペーサのパターンを露光し、遮光領域（スペーサ
形成領域）以外のフォトレジストをエッチングにより除
去した（図２（ｂ））。

【００５６】次いで、酸化クロム膜３１を塩素、およ
び、酸素を用いたドライエッチングにより除去した（図
２（ｃ））。

【００５７】さらに、ＰＩＱをウエットエッチングによ
り除去した（図２（ｄ））。なお、ＰＩＱのウエットエ
ッチングは、等方性エッチングとなるためにテーパ状の
スペーサが形成され、結果としてスペーサの上部に遮光
層７を有する図２（ｅ）のような形状のスペーサ６を形
成することができた。

【００５８】上記の作製例によれば、遮光層がスペーサ
の上端部に張り出した構造のものを形成されるため、ス
ペーサ周囲に発生する液晶の配向不良を十分隠蔽するこ
とができる。しかも同一基板上に遮光層７とスペーサ６
とが同時に形成できるため、遮光層７の領域面積はスペ
ーサ周囲に発生する液晶配向不良を隠蔽できる必要最小
限の領域面積とすることができる。従って、遮光層７を
形成しても、画素の表示に有効な領域の画素全体に占め
る割合である開口率を高く維持することができる。

【００５９】次に、配向制御膜８を、ポリアミック酸
（ポリイミド前駆体）の濃度５重量％溶液をスピンコー
トにより塗布した。スペーサ６の周辺領域にも均一に塗
布できるように、予め十分な量のポリアミック酸溶液を
基板上に滴下しておく必要がある。

【００６０】なお、上記のポリアミック酸としては、長
鎖アルキル基を含有する１,２−ジアミンオクタデカン
とｐ−フェニレンジアミンとを１：９のモル比で混入し
たジアミン化合物と、１,４−ブタンテトラカルボン酸
二無水物および１,４−シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物とを反応させて合成したものである。上記ポリ
イミド前駆体膜である配向制御膜は、加熱焼成すること
によりイミド化を行なった。

【００６１】上記のスペーサ６を形成したものに、波長
４３６ｎｍにピークを有する高圧水銀燈を光源とし、偏
光子を介して基板上に偏光光を照射した。照射光量は約
２Ｊ／ｃｍ²である。

【００６２】その後、上下基板（１，９）を重ね合わ
せ、周辺部をシール剤でシールしてセルに組み立てた。
これに液晶組成物を室温で封入し、１００℃、１０分の
アニーリングを施した。

【００６３】以上の工程により、照射偏光方向に対して
ほぼ垂直で、かつ、基板面の垂直方向に対し２度傾斜し
た液晶配向を得た。こうして、液晶層１３の厚みｄが
２.０μｍの液晶表示素子を得た。液晶組成物としては
誘電異方性が負のネマチック液晶を使った。なお、誘電
異方性Δεの値は−４.６、屈折率異方性Δｎは０.１４
９である。

【００６４】上記によって得た対角が１インチ、画素数
が１０２４×７６８の液晶ライトバルブは、表示画像に
おいて３００：１以上のコントラスト比を得た。

【００６５】なお、本実施例では、基板面の垂直方向か
ら僅かに傾いた液晶配向を得るために、ＳＩＤ ９７
ＤＩＧＥＳＴ ３１１頁に記載されているような偏光光
照射による選択的な長鎖アルキル基の光解離によって、
液晶配向能を付与したが、液晶表示モードとして、ツイ
ストネマティック配向型の複屈折モードを用いた場合に
は、基板に対しほぼ平行な液晶配向を得ることが必要で
ある。

【００６６】その場合には、米国特許４,９７４,９４１
に記載されているアゾベンゼン基や、あるいはスチルベ
ン基等を導入することにより、光異性化反応性を付与し
て偏光光照射による液晶配向能が付与できるような光異
性化反応性により、液晶の配向を制御する方法を用いて
もよい。

【００６７】ここで、スペーサ６の基板上の配置につい
て説明する。図１０は、図９中のＢ−Ｂ’断面を示しす
模式断面図である。

【００６８】プレチルト角度に異方性を付与するために
は、基板の垂直方向から僅かに傾けて紫外光３６の照射
を行う必要があるが、それにより基板上で光照射がされ
ず、かつ、画像投写時に遮光層に遮光されない領域が発
生する。しかし、スペーサ６を図９または図１０に示す
ように、画素電極４の端部に配置することにより、遮光
層７の影になり、かつ、遮光層で隠蔽できない領域６２
を、遮光層の基板上への射影上および画素境界上とする
ことができる。

【００６９】基板上の遮光層による射影上および画素境
界上の液晶は、画像表示には関係が無いので、本実施例
のようにスペーサを配置することにより、前記光配向処
理がされない領域が、表示画像に悪影響を与えることは
ない。

【００７０】また、液晶の配向制御法として、本実施例
においては光配向法を用いたが、酸化シリコンの斜方蒸
着による配向制御法を用いることもできる。これは以下
の作製例においても同様である。酸化シリコンの斜方蒸
着による配向方法については、例えばＩＥＥＥ Ｔrans
actions on Ｅlectron Ｄevices ＥＤ−２４（７），
７９５〜８０４頁（１９７７）に記載されている。

【００７１】酸化シリコンの斜方蒸着による配向制御法
を用いる場合は、基板上に予め酸化シリコンの斜方蒸着
を行った上で、上記の作製例によりスペーサおよび遮光
層を形成し、必要ならばさらに配向制御膜を塗布すれば
よい。

【００７２】なお、本実施例ではスペーサ材料として有
機高分子材料を用いたが、窒化シリコンのような無機材
料を用いることも可能である。スペーサ材に有機高分子
材料を用いた場合には、本焼成の過程でスペーサが僅か
に収縮し、スペーサ形状が変形するが、無機材料を用い
た場合にはこうした問題がない。

【００７３】また、本実施例では反射型の液晶表示素子
について説明したが、透過型の液晶表示素子について
も、同様に当てはめることが可能である。これは以下の
作製例ないし実施例においても同様である。

【００７４】〔作製例１−２〕図３を用いて本作製例を
詳細に説明する。作製例１−１のフォトレジスト３２の
パターニング後（図３（ｂ））、遮光層である酸化クロ
ム膜３１、および、スペーサ材料３０であるＰＩＱをそ
れぞれドライエッチングにより除去する。ドライエッチ
ングは異方性エッチングがなされるために、図３（ｃ）
のような形状になる。

【００７５】次いで、ウエットエッチングにより柱状の
ＰＩＱのスペーサ材料３０の側面のエッチングを行い
（図３（ｄ））、さらにフォトレジスト３０を除去して
図３（ｅ）のような形状を作製した。

【００７６】本作製例によれば、ウエットエッチングの
条件によりスペーサ形状のコントロールが可能で、スペ
ーサ周囲に発生する液晶の配向不良が、遮光層７により
十分隠蔽されるようスペーサ形状を制御することが可能
である。

【００７７】〔作製例１−３〕スペーサ材料３０とし
て、光可溶化型の感光性樹脂である感光性ポリイミドを
用いた場合の作製例を図４を用いて説明する。まず作製
例１−１と同様、遮光層をドライエッチングで除去する
（図４（ｂ））。

【００７８】前記の作製例１−１，２との相違点は、遮
光層７をスペーサのパターニングのフォトマスクとし、
紫外拡散光３４を照射した後にスペーサ材料３０で被覆
しない露光部３５のエッチングを行う点にある（図４
（ｃ））。

【００７９】本作製例により、図４（ｅ）に示すような
逆テーパ形状のスペーサを形成することができた。

【００８０】これによれば、フォトマスクとなる遮光層
７がスペーサに自己整合されるために、遮光層７の面積
を必要最低限に形成することができるので、高い開口率
を得ることができる。

【００８１】〔作製例１−４〕スペーサ材料として、光
不溶化型の感光性樹脂を用いた場合の作製例を図５を用
いて説明する。スペーサ材料３０としては光不溶化型の
感光性樹脂Ｖ−２５９ＰＡ（新日鉄製）を用いた。スペ
ーサ材料３０を基板上にスピンコートし、８０℃，５分
の乾燥後、フォトマスク３７を介して３６５ｎｍの紫外
光３６を露光した（図５（ａ））。

【００８２】露光を行ったスペーサ材料３０（図５
（ｂ））の上に、酸化クロム膜をスパッタにより形成
後、作製例１−１と同様にフォトリソグラフィ工程によ
り酸化クロム膜のパターニングを行った（図５
（ｃ））。このとき、酸化クロム膜からなる遮光層７
は、図５（ｃ）に示すように、前記図５（ａ）でスペー
サ材料の光照射によって不溶化された露光部３５上の、
フォトマスク３７による対応部分に形成される。

【００８３】次いで、アルカリ現像液によりスペーサ材
料の光非照射部４０をエッチングにより除去し、図５
（ｄ）に示す形状のスペーサ６を作製した。

【００８４】〔実施例 ２〕本実施例の実施例１との相
違点は、スペーサと遮光層をガラス基板上に形成したこ
とである。以下の作製例２−１および作製例２−２でこ
れを説明する。

【００８５】〔作製例２−１〕図６において、ガラス基
板１０上に酸化クロム膜をスパッタ法で形成し、フォト
リソグラフィ法により遮光層７のパターニングを行っ
た。

【００８６】続いて、オーバーコート膜４４として前記
のＶ−２５９ＰＡをスピンコートした後、８０℃，５分
間乾燥し、２００℃，３０分間焼成を行った。

【００８７】これに透明電極１１をスパッタ法によりＩ
ＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）膜で形成した。

【００８８】スペーサ材料３０は、前記作製例１−４と
同様にＶ−２５９ＰＡをスピンコートし、８０℃，５分
間乾燥後、フォトマスク３７を用いて遮光層７上のスペ
ーサ形成部に波長３６５ｎｍの紫外光３６を照射し（図
６（ａ））、次いで、アルカリ現像液を用いてスペーサ
材料３０の光非照射部をエッチアウトし、２００℃，３
０分間焼成を行った。

【００８９】以上の工程により、図６（ｂ）に示す形状
のスペーサ６を形成した。この作製例によれば、図８に
示すように紫外光３６照射による光配向処理を行ったと
きにスペーサ６の影となる部分を実質的に無くすること
ができる。

【００９０】また、液晶と遮光層とをオーバーコート膜
４４とＩＴＯ膜からなる透明電極１１によって隔離され
るため、遮光層材料による液晶の汚染が無いので、該遮
光層７の材料としての選択幅が広がる。本実施例では、
遮光層７の材料として酸化クロム膜を用いたが、これを
クロム膜と酸化クロム膜の積層膜にすると、さらに遮光
効果を増すことができる。また、酸化タンタルやアルミ
ニウム等の金属膜の使用も可能である。

【００９１】〔作製例２−２〕図７において、ガラス基
板１０上に酸化クロム膜をスパッタ法により形成し、フ
ォトリソグラフィ法により遮光層７のパターニングを行
った。続いて作製例２−１と同様にして、オーバーコー
ト膜４４を形成した。これに透明電極１１をスパッタ法
によりＩＴＯ膜で形成した。

【００９２】スペーサ材料３０は、前記作製例１−３と
同様に、光可溶化型の感光性樹脂である感光性ポリイミ
ドを用いた。

【００９３】スペーサ材料である感光性ポリイミド３０
をスピンコートした後、８０℃，５分間乾燥後、ガラス
基板１０の感光性ポリイミドを塗布した面とは反対側の
面から紫外光３６を照射し、先に形成した遮光層７をフ
ォトマスクの代わりとして用い裏面露光を行った（図７
（ａ））。さらに現像処理および３５０℃の本焼成を行
い、図７（ｂ）の形状のスペーサ６を形成した。なおガ
ラス基板としては、紫外線の透過特性が良い石英ガラス
基板を用いた。

【００９４】本作製例では、遮光層７をフォトマスクと
したために、スペーサ６を遮光層に自己整合して形成で
きるので、画素の開口率を高くできる。

【００９５】〔本発明品と従来品との比較〕画素ピッチ
に対する開口率について、前記の実施例１、２で作製し
たスペーサと遮光層を有する反射型液晶ライトバルブ
と、従来のスペーサを有する液晶ライトバルブとの比較
を行った。

【００９６】図１１は、画素間スペースが０.５μｍ，
遮光部の幅が５μｍである上記両ライトバルブの開口率
の画素ピッチ依存性を示すグラフである。

【００９７】画素ピッチが７５μｍ程度以上の直視型液
晶ディスプレイにおいては、本発明と従来方法との差は
少ないが、本発明の意図する液晶プロジェクタ用液晶ラ
イトバルブの画素ピッチは３０μｍないしそれ以下の画
素ピッチのものであり、本発明品と従来品との差は極め
て大きいことが分かる。

【００９８】これは、本発明品の遮光部が島状でよいの
に対し、従来品では遮光部を格子状に形成する必要性が
あるためである。さらに従来品では上下基板に位置合せ
が必要なため、もし位置ずれを生じた場合には、図１１
で示す両者の差はさらに大きくなる。

【００９９】〔実施例 ３〕本発明の液晶ライトバルブ
を用いた液晶プロジェクタの一実施例について以下に述
べる。図１２は、本実施例の液晶プロジェクタの構成例
を示す説明図である。

【０１００】本実施例の液晶プロジェクタは、白色光源
７０からの出射光は偏光ビームスプリッタ７１で紙面に
垂直な偏光成分のみ反射され、ダイクロイックミラー７
２，７３により赤（ｒ）、緑（ｇ）、青（ｂ）の三原色
光に分離される。

【０１０１】上記の赤（ｒ）、緑（ｇ）、青（ｂ）の分
離光は、液晶ライトバルブ７４ｒ，７４ｇ，７４ｂにそ
れぞれ入射し、それぞれの液晶ライトバルブ内の液晶層
において位相変調を受け、画素電極により反射されて、
ダイクロイックミラー７２，７３により色合成され、紙
面に平行な偏光成分のみが偏光ビームスプリッタ７１を
透過し、投写レンズ７５を通じてスクリーン（図示省
略）に投写される。これにより、明るく高品質の投写画
像を得ることができる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、前記特定の遮光層を有
するスペーサを設けた液晶ライトバルブは、上記スペー
サ表面が、液晶配向に与える影響により生ずるスペーサ
周囲のドメインに基づく表示不良を防止することがで
き、良好なコントラスト比の投写画像を得ることができ
る。

【０１０３】また、本発明によれば、同一の基板上にス
ペーサと遮光層を形成するため、従来のような液晶素子
の上下基板の精密な位置合せを要しないため、製造が極
めて容易で、位置合わせに基づく不良品の発生が殆どな
いと云う効果がある。

【０１０４】また、本発明によれば、ノーマリブラック
型複屈折モードに固有の問題である配向処理の製造マー
ジンが狭いと云う問題を解決することができ、同時に初
期配向方向の変動による表示不良の発生が低減された、
高品位な画質の液晶プロジェクタ用ライトバルブを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶プロジェクタ用ライトバルブの模
式断面図である。

【図２】作製例１−１の説明図である。

【図３】作製例１−２の説明図である。

【図４】作製例１−３の説明図である。

【図５】作製例１−４の説明図である。

【図６】作製例２−１の説明図である。

【図７】作製例２−２の説明図である。

【図８】実施例２の光配向処理の説明図である。

【図９】スペーサ配置の一例を示す説明図である。

【図１０】光配向処理における非照射部の説明図であ
る。

【図１１】開口率の画素ピッチ依存性を示すグラフであ
る。

【図１２】液晶プロジェクタの説明図である。

【符号の説明】

１…アクティブマトリクス基板、２…シリコン基板、３
…能動素子、４…画素電極、５…絶縁層、６…スペー
サ、７…遮光層、８…配向制御膜、９…対向基板、１０
…ガラス基板、１１…透明電極、１２…配向制御膜、１
３…液晶層、１４…ソース拡散層、１５…ソース電極、
１６…ドレイン拡散層、１７…ドレイン電極、１８…ポ
リシリコンゲート、１９…保持容量、２０…スルーホー
ルコンタクト、２１…画素電極間、２２…スピンオング
ラス絶縁層、２４…配線層、２５…遮光電極層、３０…
スペーサ材料、３１…遮光膜材料、３２…フォトレジス
ト、３４…紫外拡散光、３５…露光部、３６…紫外光、
３７…フォトマスク、４０…光非照射部、４４…オーバ
ーコート膜、６２…遮光層で隠蔽できない領域、７０…
白色光源、７１…偏光ビームスプリッタ、７２，７３…
ダイクロイックミラー、７４…液晶ライトバルブ、７５
…投写レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｃ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を変調し、投写レンズを通
   してスクリーンに拡大投写する液晶プロジェクタ用の液
   晶ライトバルブにおいて、 該液晶ライトバルブが液晶表示素子を備え、該液晶表示
   素子が共通電極と行・列方向に設けた複数個の反射型画
   素電極を有するアクティブマトリクス基板と、該アクテ
   ィブマトリクス基板と所定の間隔で対向する透明電極を
   有する透明基板と、前記両基板間に挟持された液晶層
   と、該液晶層に接する前記基板面に形成された液晶の配
   向制御膜を備え、 前記基板の一方に、前記両基板を所定間隔で支持する複
   数のスペーサと、該スペーサを覆って形成された遮光層
   とが、フォトリソグラフィ手法により形成されており、
   個々の前記スペーサと遮光層とがそれぞれ対を成して島
   状に形成されていることを特徴とする液晶ライトバル
   ブ。
2. 【請求項２】 前記遮光層が、前記スペーサの周囲に発
   生する表示不良部を隠すことができる大きさに形成され
   ている請求項１に記載の液晶ライトバルブ。
3. 【請求項３】 前記スペーサが、それが形成された基板
   側から対向するもう一方の基板側に向けて、逆テーパ状
   に形成されている請求項１または２に記載の液晶ライト
   バルブ。
4. 【請求項４】 前記スペーサが、基板面上に設けた遮光
   層の上に形成されている請求項１，２または３のいずれ
   かに記載の液晶ライトバルブ。
5. 【請求項５】 前記スペーサが、有機高分子材料または
   無機材料で形成され、前記遮光層が金属または金属酸化
   物て形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の液
   晶ライトバルブ。
6. 【請求項６】 前記スペーサが、光可溶化型または光不
   溶化型の有機高分子材料を用いて形成された請求項１〜
   ５のいずれかに記載の液晶ライトバルブ。
7. 【請求項７】 前記液晶表示素子の少なくとも一方の基
   板上に設けられた液晶の配向制御膜が、偏光光照射によ
   り液晶配向能を付与した配向制御膜で構成されている請
   求項１に記載の液晶ライトバルブ。
8. 【請求項８】 遮光層により影となる部分が非表示部と
   なるよう構成された請求項１に記載の液晶ライトバル
   ブ。
9. 【請求項９】 前記液晶表示素子の少なくとも一方の基
   板と、該基板上に設けられた配向制御膜との間に、島状
   で、かつ、基板面の垂直方向に対し僅かに傾斜した形状
   の酸化シリコン膜が形成されている請求項１に記載の液
   晶ライトバルブ。
10. 【請求項１０】 光源からの光を外部からの信号により
    変調した光画像を、投写レンズを通してスクリーンに拡
    大投写する液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェクタ
    において、 前記液晶ライトバルブが液晶表示素子を備え、該液晶表
    示素子が共通電極と行・列方向に設けた複数個の反射型
    画素電極を有するアクティブマトリクス基板と、該アク
    ティブマトリクス基板と所定の間隔で対向する透明電極
    を有する透明基板と、前記両基板間に挟持された液晶層
    と、該液晶層に接する前記基板面に形成された液晶の配
    向制御膜を備え、 前記基板の一方に、前記両基板を所定間隔で支持する複
    数のスペーサと、該スペーサを覆って形成された遮光層
    とが、フォトリソグラフィ手法により形成されており、
    個々の前記スペーサと遮光層とがそれぞれ対を成して島
    状に形成されており、 前記遮光層が、前記スペーサの周囲に発生する表示不良
    部を隠すことができる大きさに構成されていることを特
    徴とする液晶プロジェクタ。