JP4101341B2 - 電気光学装置およびプロジェクション装置 - Google Patents
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Description
【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１１、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１６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ミュレーション結果〔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。シミュレーションでは、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にシミュレーションにおける固定条件及びシミュレーションパラメーターを示した。図６に基づいて３次元シミュレーションを行った結果である図１９では、並列した２つ分の画素（縦３０μｍ×横６０μｍ：画素電極間距離＝２μｍ、画素電極サイズ〔縦２８μｍ×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次元シミュレーション結果）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にシミュレーションにおける固定条件及びシミュ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１、２は図４（１）及び図４（２）中の画素電極１、２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。
【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。
【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１、２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１、２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１、２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、シミュレーションパラメーターによる３次元シミュ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、シミュレーションパラメーターによる２次元シミュ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１０３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）、シミュ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次元シミュ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）、シミュ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次元シミュ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ミュレーション結果は、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２３０２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（ＳｉxＮy）、酸化窒化珪素膜（ＳｉＯxＮy）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〔７００℃〜１０００℃の〕加熱処理を（特願平８−３０１２４９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ＣＶＤ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Ａｌ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Ａｌ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９０１（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４００〜１０００ｍＪ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１３（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１００〜３００ｎｍ、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ＰＨxを注入してもよい。また、第２の導電性膜９０４としてＴｉとＡｌ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Ａｌ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Ａｌ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ＴＦＴ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ＤＬＣ（Diamond Like Carbon ）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50sccm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、ＤＬＣ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１４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５０３、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３０１、ＰＢＳ３０２の配置が従来の構成（図１６及び図１７）と異なっている。本実施例での光源３０１とＰＢＳ３０２の配置は、図１及び図２中の光源１０１とＰＢＳ１０２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ＰＢＳ１０２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、３０１ｂはリフレクターである。メタルハライドランプ３０１ａ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３０１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、ＩＲ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３０７に入射された光線は偏光され、本実施例ではＳ−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−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−偏光成分及びＰ−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、３０９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２００２、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２２０１、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２２０６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２３０６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ー２４０４、リフレクター２４０５、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２５０３、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ＴＦＴ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次元シミュレーションにおける固定条件及びシミュ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次元シミュ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次元シミュレーションにおける固定条件及びシミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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ＴＦＴ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ＴＦＴ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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−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 リフレクター
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 ホモジナイザー
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
【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１１、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１６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ミュレーション結果〔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。シミュレーションでは、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にシミュレーションにおける固定条件及びシミュレーションパラメーターを示した。図６に基づいて３次元シミュレーションを行った結果である図１９では、並列した２つ分の画素（縦３０μｍ×横６０μｍ：画素電極間距離＝２μｍ、画素電極サイズ〔縦２８μｍ×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次元シミュレーション結果）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にシミュレーションにおける固定条件及びシミュ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１、２は図４（１）及び図４（２）中の画素電極１、２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。
【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。
【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１、２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１、２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１、２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、シミュレーションパラメーターによる３次元シミュ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、シミュレーションパラメーターによる２次元シミュ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１０３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）、シミュ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次元シミュ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）、シミュ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次元シミュ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ミュレーション結果は、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２３０２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（ＳｉxＮy）、酸化窒化珪素膜（ＳｉＯxＮy）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〔７００℃〜１０００℃の〕加熱処理を（特願平８−３０１２４９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ＣＶＤ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Ａｌ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Ａｌ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９０１（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４００〜１０００ｍＪ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１３（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１００〜３００ｎｍ、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ＰＨxを注入してもよい。また、第２の導電性膜９０４としてＴｉとＡｌ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Ａｌ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Ａｌ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ＴＦＴ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ＤＬＣ（Diamond Like Carbon ）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50sccm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、ＤＬＣ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１４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５０３、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３０１、ＰＢＳ３０２の配置が従来の構成（図１６及び図１７）と異なっている。本実施例での光源３０１とＰＢＳ３０２の配置は、図１及び図２中の光源１０１とＰＢＳ１０２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ＰＢＳ１０２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、３０１ｂはリフレクターである。メタルハライドランプ３０１ａ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３０１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、ＩＲ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３０７に入射された光線は偏光され、本実施例ではＳ−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−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−偏光成分及びＰ−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、３０９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２００２、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２２０１、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２２０６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２３０６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ー２４０４、リフレクター２４０５、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２５０３、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ＴＦＴ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次元シミュレーションにおける固定条件及びシミュ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次元シミュ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次元シミュレーションにおける固定条件及びシミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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ＴＦＴ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ＴＦＴ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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次元シミュ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−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 リフレクター
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 ホモジナイザー
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 (9)
- 複数の走査線と、複数の信号線と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、第１の配向膜とを備えた第１のガラス基板と、
前記第１のガラス基板に対向して配置され、且つ第２の配向膜を備えた第２のガラス基板と、
前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に配置された垂直配向の液晶材料からなる液晶層とを有し、
前記第１の配向膜に施されたラビング方向は、前記信号線の延在する方向に対して平行または概略平行であり、
ゲートライン反転駆動を行うことを特徴とする電気光学装置。 - 複数の走査線と、複数の信号線と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、第１の配向膜とを備えた第１のガラス基板と、
前記第１のガラス基板に対向して配置され、且つ第２の配向膜を備えた第２のガラス基板と、
前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に配置された垂直配向の液晶材料からなる液晶層とを有し、
前記第１の配向膜に施されたラビング方向は、前記走査線の延在する方向に対して平行または概略平行であり、
ソースライン反転駆動を行うことを特徴とする電気光学装置。 - 複数の走査線と、複数の信号線と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、第１の配向膜とを備えた第１のガラス基板と、
前記第１のガラス基板に対向して配置され、且つ第２の配向膜を備えた第２のガラス基板と、
前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に配置された垂直配向の液晶材料からなる液晶層とを有し、
前記第２の配向膜に施されたラビング方向は、前記信号線の延在する方向に対して平行または概略平行であり、
ゲートライン反転駆動を行うことを特徴とする電気光学装置。 - 複数の走査線と、複数の信号線と、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、第１の配向膜とを備えた第１のガラス基板と、
前記第１のガラス基板に対向して配置され、且つ第２の配向膜を備えた第２のガラス基板と、
前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板との間に配置された垂直配向の液晶材料からなる液晶層とを有し、
前記第２の配向膜に施されたラビング方向は、前記走査線の延在する方向に対して平行または概略平行であり、
ソースライン反転駆動を行うことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一項において、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する電気光学装置。
- 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記電気光学装置は反射型液晶電気光学装置であることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項６に記載の反射型液晶電気光学装置と、
前記反射型液晶電気光学装置へ光を出射する光源と、
前記光源からの光を分離する偏光ビームスプリッターと、
前記反射型液晶電気光学装置と、前記偏光ビームスプリッターとの間に配置されたクロスダイクロイックプリズムと、
スクリーンと、
前記反射型液晶電気光学装置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、を備えたプロジェクション装置において、
前記光源からの光を前記反射型液晶電気光学装置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、前記反射型液晶電気光学装置の走査線が延在する方向とがなす角の角度は、４３〜４７度であることを特徴とするプロジェクション装置。 - 請求項７において、
前記プロジェクション装置は、リア型のプロジェクション装置であること特徴とするプロジェクション装置。 - 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記電気光学装置は透過型液晶電気光学装置であることを特徴としている電気光学装置。
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