(57)【要約】【課題】スペーサの周辺部に発生する表示不良を防止することができる液晶表示素子およびその製造方法、並びに投射型表示装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係る液晶表示素子は、画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、２枚の基板間に液晶が充填されており、いずれか一方の基板１０上に形成された層間絶縁膜２１と、遮光領域における層間絶縁膜２１上に形成され、液晶の厚さを制御する柱状スペーサ３と、柱状スペーサ３を被覆するように層間絶縁膜２１上に形成され、液晶の配向方向を制御する配向膜４とを有し、柱状スペーサ３の周囲における層間絶縁膜２１の少なくとも一部に、画素領域よりも高さが低く、配向膜４を収容する収容部２３が形成されている。【選択図】図４
2007072114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子であって、
いずれか一方の前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記遮光領域における前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の厚さを制御するスペーサと、
前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の配向方向を制御する配向膜と
を有し、
前記スペーサの周囲における前記層間絶縁膜の少なくとも一部に、前記画素領域よりも高さが低く、前記配向膜を収容する収容部が形成されている
液晶表示素子。
【請求項２】
前記収容部は、少なくとも前記スペーサと前記画素領域の間における前記層間絶縁膜に形成されている
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記層間絶縁膜上であって前記画素領域よりも高さの低い領域に前記スペーサが形成されており、前記スペーサの周囲に前記収容部が形成されている
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記収容部の底部に、前記収容部の深さを制御するエッチングストッパ膜が形成されている
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記配向膜は、無機配向膜である
請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項６】
画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子の製造方法であって、
いずれか一方の前記基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記遮光領域内における前記層間絶縁膜の一部をエッチングして、前記画素領域よりも高さの低い収容部を形成する工程と、
前記遮光領域内であって前記収容部の近傍における前記層間絶縁膜上に、前記スペーサを形成する工程と、
前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に配向膜を形成する工程と
を有する液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
前記配向膜を形成する工程は、
前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に配向膜材料をスピンコートにより塗布する工程と、
塗布した前記配向膜材料を乾燥させる工程と
を有する請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項８】
前記層間絶縁膜を形成する工程の前あるいは途中に、前記収容部を形成する部位にエッチングストッパ膜を形成する工程をさらに有する
請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項９】
前記スペーサを形成する工程において、前記収容部内に前記スペーサを形成する
請求項６記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項１０】
光源と、
画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子と、
前記光源から出射された光を前記液晶表示素子に導く集光光学系と、
前記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系と
を有し、
前記液晶表示素子は、
いずれか一方の前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記遮光領域における前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の厚さを制御するスペーサと、
前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の配向方向を制御する配向膜と
を有し、
前記スペーサの周囲における前記層間絶縁膜の少なくとも一部に、前記画素領域よりも高さが低く、前記配向膜を収容する収容部が形成されている
投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状スペーサを介在させて互いに対向配置された２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子およびその製造方法、並びに当該液晶表示素子を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置では、光源から出射される光を赤、緑、青に分離し、各色光を液晶表示素子（以下、ＬＣＤという）により構成される３つのライトバルブにより変調し、変調された後の色光束を再び合成して、投射面に拡大投射している。
【０００３】
上記の液晶プロジェクタ等に搭載されるライトバルブとしては、一般に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）を用いたアクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤが用いられる。アクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤのほとんどには、ネマティック液晶が用いられており、主な表示方式としては、旋光モードのＬＣＤがある。
【０００４】
旋光モードのＬＣＤで用いられるネマティック液晶は、９０°捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶であり、原理的に白黒表示で、高いコントラスト比と良好な階調表示性を示す。
【０００５】
アクティブマトリクス駆動方式のＬＣＤの表示を均一に行うためには、基板全面に液晶分子を均一に配向させることと、基板間隙の制御が重要である。配向膜が形成された２枚の基板は、各基板の配向膜が対向するように配置され、実際に画像が表示される表示領域の周囲において、シール材により貼り合わされる。
【０００６】
基板間隙を制御するためのスペーサとしては、近年プラスチックビーズの代わりに基板上に直接パターニングにより形成される柱状スペーサが用いられる。これらの工程を経ることで、空セルが製造される。その後、この空セル内に液晶が封入されて、液晶セルが製造される。なお、前述した液晶は、数種類の単体液晶材料からなり、液晶組成物ともよばれる。製造された液晶セルに偏光板が取り付けられて液晶表示素子が製造される。
【特許文献１】特開２０００−１２２０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
柱状スペーサを用いる場合には、基板に柱状スペーサを形成した後にポリイミド等の配向膜材料が塗布される。配向膜材料の塗布後、乾燥する間に、柱状スペーサに塗布したポリイミドが、表面張力により引っ張られ、垂れてしまい、柱状スペーサ周辺部の配向膜の表面は、その他の領域と比較して、高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
柱状スペーサは、通常遮光領域に形成されるが、高さ異常部が遮光領域からはみ出してしまうと、その部分は局所的に電圧のかかり方が変化し、表示異常となる。膜厚設定や材料の粘度により、表示異常の発生は変化する。特に粘度を低く設定した場合は、柱状スペーサ上からの配向膜材料の垂れ具合が大きいため、問題発生が顕著である。
【０００９】
さらに、プロジェクタに用いる投射型ＬＣＤにおいては、高精細拡大投影するため画質異常が目立ちやすい。更に、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の小型化にともなって液晶表示素子は小型化されており、液晶表示素子の画素の高精細化、高輝度化が進展している。高精細化に伴い、液晶表示素子の画素ピッチ間は小さくなる。このため遮光領域が形成される範囲もどんどん狭くなり、配向膜の高さ異常部を遮光領域により隠すことが困難になっている。
【００１０】
例えば、基板サイズが２２．９ｍｍ（０．９インチ）のＸＧＡ（extended graphics array）タイプの場合、画素数は１０２４×７６８であり、ピクセルピッチは１８μｍとなっている。
【００１１】
これらの問題を解決するために、スペーサの周辺部に溝を設ける方法が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１のＬＣＤにおいては、一例として、カラーフィルタ層形成時のコンタクトホールを用いてスペーサ周辺部に溝を形成している。
【００１２】
特許文献１に記載の方法は、カラーフィルタ層形成時もしくはカラーフィルタ層上に溝を設けることで実現している。しかしながら、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置においては、強い光を照射するため、レジストで形成するカラーフィルタを用いることは、光による信頼性の劣化が発生するといった課題がある。また、透過率に対しても非常に不利である。さらに、レジストで形成するカラーフィルタに溝を設ける場合には、溝の深さがカラーフィルタの膜厚と同じになるため、溝の深さが制御できない。このようにカラーフィルタをプロジェクタ用途で使いこなすのは、非常に困難である。
【００１３】
本発明の目的は、スペーサの周辺部に発生する表示不良を防止することができる液晶表示素子およびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、液晶表示素子を投射した時にスペーサの周辺部に発生する表示不良を防止した投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示素子は、画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子であって、いずれか一方の前記基板上に形成された層間絶縁膜と、前記遮光領域における前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の厚さを制御するスペーサと、前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の配向方向を制御する配向膜とを有し、前記スペーサの周囲における前記層間絶縁膜の少なくとも一部に、前記画素領域よりも高さが低く、前記配向膜を収容する収容部が形成されている。
【００１５】
上記の本発明の液晶表示素子では、スペーサの周囲における層間絶縁膜に、配向膜を収容する収容部（凹溝など）が形成されている。このため、スペーサの周囲において、配向膜の表面が他の領域に比べて高くなることが抑制される。この結果、画素領域においては、均一な高さの配向膜が得られる。
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示素子の製造方法は、画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子の製造方法であって、いずれか一方の前記基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記遮光領域内における前記層間絶縁膜の一部をエッチングして、前記画素領域よりも高さの低い収容部を形成する工程と、前記遮光領域内であって前記収容部の近傍における前記層間絶縁膜上に、前記スペーサを形成する工程と、前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に配向膜を形成する工程とを有する。
【００１７】
上記の本発明の液晶表示素子の製造方法では、配向膜の形成工程において、スペーサを被覆する配向膜が流動しても、スペーサの近傍における収容部（凹溝など）に流動した配向膜が収容される。
【００１８】
上記の目的を達成するため、本発明の投射型表示装置は、光源と、画素領域および遮光領域を有する２枚の基板が対向して配置されており、前記２枚の基板間に液晶が充填された液晶表示素子と、前記光源から出射された光を前記液晶表示素子に導く集光光学系と、前記液晶表示素子で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有し、前記液晶表示素子は、いずれか一方の前記基板上に形成された層間絶縁膜と、前記遮光領域における前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の厚さを制御するスペーサと、前記スペーサを被覆するように前記層間絶縁膜上に形成され、前記液晶の配向方向を制御する配向膜とを有し、前記スペーサの周囲における前記層間絶縁膜の少なくとも一部に、前記画素領域よりも高さが低く、前記配向膜を収容する収容部が形成されている。
【００１９】
上記の本発明の投射型表示装置では、液晶表示素子のスペーサの周囲における層間絶縁膜に、配向膜を収容する収容部（凹溝など）が形成されている。このため、スペーサの周囲において、配向膜の表面が他の領域に比べて高くなることが抑制される。この結果、画素領域においては、均一な高さの配向膜が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スペーサの周辺部に発生する表示不良を防止した液晶表示素子を実現することができる。また、本発明によれば、液晶表示素子を投射した時にスペーサの周辺部に発生する表示不良を防止した投射型表示装置を実現することができる。この結果、本発明によれば、遮光領域を縮小することが可能となり、画素領域の更なる高精細化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示素子の概略断面図である。
【００２３】
液晶表示素子は、ＴＦＴアレイ基板１と、これに対向配置される透明な対向基板２と、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間に充填された液晶６とを有する。ＴＦＴアレイ基板１上には配向膜４が形成され、対向基板２上には配向膜５が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１と、対向基板２は、互いの配向膜４，５を対向させて配置されている。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には、柱状スペーサ３が介在している。柱状スペーサ３は、例えばＯＣＳ（On Chip Spacer）である。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２はシール材７により貼り合わされている。
【００２４】
ＴＦＴアレイ基板１は、例えば透過型の場合には石英基板からなり、反射型の場合にはシリコン基板からなる。図示はしないが、ＴＦＴアレイ基板１には、画素電極が形成されている。透過型の場合には、画素電極は例えばＩＴＯ膜（インジウム・ティン・オキサイド膜）などの透明導電性薄膜からなる。反射型の場合には、画素電極は、例えば金属材料などの反射電極である。金属材料としては、可視域で高い反射率を有するアルミニウムを用いるのが一般的である。より詳しくは、銅やシリコンを数ｗｔ％添加したアルミニウム金属膜が一般に使用される。その他に、例えば、白金、銀、金、タングステン、チタンなどを用いることも可能である。
【００２５】
対向基板２は、例えばガラス基板や石英基板からなる。図示はしないが、対向基板には、全面にＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜が形成されている。
【００２６】
柱状スペーサ３は、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の基板間隔を制御するために設けられている。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の基板間隔は、例えば４μｍ以下に制御される。後述するように、柱状スペーサ３は、ＴＦＴアレイ基板１側に形成される。柱状スペーサ３は、レジストなどの感光性樹脂を用いて形成される。柱状スペーサ３は、ＴＦＴアレイ基板１の遮光領域に形成される。
【００２７】
配向膜４は、柱状スペーサ３を被覆するようにＴＦＴアレイ基板１上に形成されている。配向膜４，５は、例えばポリイミドにより形成される。配向膜４，５はラビング処理されており、液晶６の配向方向を制御する。なお、配向膜４，５は、ポリイミドなどの有機材料のほか、シリコン、ゲルマニウムなどのＩＶ族元素の単体や、その混合物、その化合物などの無機材料の膜を用いて形成されていてもよい。配向膜４，５は、例えばスピンコート法により形成される。
【００２８】
液晶６は、例えば、９０°捩れた分子配列を持つツイステッドネマティック（ＴＮ型）液晶である。液晶６は、配向膜４，５によって所定方向に配向されている。液晶６は、ＴＦＴアレイ基板１の画素電極と、対向基板２の対向電極との間に印加される電圧に基づいて配向状態が変化して光学特性が変わり、画像表示を制御する。
【００２９】
図２（ａ）は本実施形態に係る液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板１の回路図であり、図２（ｂ）は１つの画素Ｐの回路図である。
【００３０】
表示領域には、水平方向（横方向）に延びる走査線ＧＬが、垂直方向（縦方向）に並んで配置されている。また、表示領域には、垂直方向に延びるデータ線ＤＬが、水平方向（横方向）に並んで配置されている。走査線ＧＬとデータ線ＤＬにより囲まれた領域が、１つの画素Ｐとなる。画素Ｐの領域には、画素電極が設けられている。
【００３１】
走査線ＧＬとデータ線ＤＬの交差部には、各画素Ｐをスイッチング制御する薄膜トランジスタＴｒが設けられている。薄膜トランジスタＴｒのゲートは走査線ＧＬに接続され、薄膜トランジスタＴｒのソースはデータ線ＤＬに接続されている。
【００３２】
薄膜トランジスタＴｒのドレインは、画素電極以外に補助容量Ｃの一方の電極に接続されている。補助容量Ｃは、一方の電極と、コモン配線ＣＬとの間で形成される。補助容量Ｃは、液晶容量（図中、６で示す）と並列に設けられている。
【００３３】
表示領域の外側に設けられた走査線駆動回路８は、水平方向に延びる走査線ＧＬに接続されている。また、表示領域の外側に設けられたデータ線駆動回路９は、垂直方向に延びるデータ線ＤＬに接続されている。
【００３４】
上記の液晶表示素子では、走査線駆動回路８により所定行の走査線ＧＬに走査信号が供給されると、当該行の走査線ＧＬに接続する薄膜トランジスタＴｒが一定期間オン状態となる。当該期間中に、データ線駆動回路９により各列のデータ線ＤＬに順次画素信号が供給される。画素信号は、オン状態となっている薄膜トランジスタＴｒのドレインに接続された画素電極を介して、各画素の液晶６に書き込まれる。
【００３５】
各画素の液晶６に書き込まれた所定レベルの画素信号は、対向基板２に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶６は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリホワイト表示であれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能となり、全体として液晶表示素子から画素信号に応じたコントラストを持つ光が出射される。
【００３６】
ここで、画素電極と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に補助容量Ｃが設けられていることから、液晶６に保持された画素信号がリークするのが防止される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶表示素子が実現できる。
【００３７】
図３は、ＴＦＴアレイ基板１の画素の要部平面図である。図３では、柱状スペーサ３の近傍を図解している。図４は、図３のＡ−Ａ’線における断面図である。本実施形態では、透過型の液晶表示素子の例について説明する。
【００３８】
石英基板などからなる透明基板１０上には、第１遮光膜１１が形成されている。第１遮光膜１１は、薄膜トランジスタＴｒを遮光し得るパターンに形成されている。第１遮光膜１１は、高融点金属膜からなり、例えばＷＳｉからなる。
【００３９】
第１遮光膜１１を被覆するように透明基板１０上に、絶縁膜１２が形成されている。絶縁膜１２は、例えば酸化シリコン膜からなる。絶縁膜１２上には、半導体層１３が形成されている。半導体層１３は、例えばポリシリコンからなる。
【００４０】
半導体層１３を被覆するように、ゲート絶縁膜１４が形成されている。ゲート絶縁膜１４は例えば酸化シリコン膜からなる。半導体層１３上には、ゲート絶縁膜１４を介してゲート電極１５が形成されている。ゲート電極１５は、例えばポリシリコンからなる。
【００４１】
ゲート電極１５を被覆するように絶縁膜１６が形成されている。絶縁膜１６は、例えば酸化シリコン膜からなる。絶縁膜１６上には、配線層１７が形成されている。配線層１７は、アルミニウムなどの金属材料からなる。配線層１７は、絶縁膜１６に形成された２つのコンタクトホールを介して半導体層１３に接続されている。
【００４２】
半導体層１３と、ゲート電極１５と、配線層１７により薄膜トランジスタＴｒが構成される。２つの配線層１７のうちの一方（図中右側）が薄膜トランジスタＴｒのソースとなり、他方（図中左側）が薄膜トランジスタＴｒのドレインとなる。
【００４３】
薄膜トランジスタＴｒを被覆して絶縁膜１８が形成されている。絶縁膜１８は、例えば酸化シリコン膜からなる。絶縁膜１８には、ドレイン側の配線層１７に達するコンタクトホール１９が形成されている。
【００４４】
絶縁膜１８上には、第２遮光膜２０が形成されている。第２遮光膜２０は、高融点金属膜からなり、例えばＴｉにより形成されている。図３に示すように、第２遮光膜２０は、走査線ＧＬを構成するゲート電極１５や、データ線ＤＬとなる配線層１７を遮光すべく縦横方向にパターン形成されている。第２遮光膜２０により区画された領域が、画素領域Ｐとなる。第２遮光膜２０の一部は、コンタクトホール１９を介して薄膜トランジスタＴｒのドレインとなる配線層１７に接続されている。
【００４５】
第２遮光膜２０上には、層間絶縁膜２１が形成されている。層間絶縁膜２１は、例えば酸化シリコン膜からなる。層間絶縁膜２１には、画素領域よりも高さの低い収容部（凹溝など）２３が形成されている。収容部２３は、層間絶縁膜２１の途中の深さまで形成されている。また、層間絶縁膜２１には、配線層１７に接続する第２遮光膜２０に達するコンタクトホール２２が形成されている。
【００４６】
層間絶縁膜２１上には、画素電極２４が形成されている。画素電極２４は、例えばＩＴＯ膜からなる。画素電極２４は、画素領域毎にパターン形成されている（図３参照）。各画素電極２４は、コンタクトホール２２，１９を介して配線層１７に接続されている。
【００４７】
層間絶縁膜２１上であって、画素領域間、すなわち第２遮光膜２０が形成された遮光領域には、柱状スペーサ３が形成されている。柱状スペーサ３は、層間絶縁膜２１の収容部２３内に設けられている。柱状スペーサ３は、透明レジストにより形成される。柱状スペーサ３を被覆するように、画素電極２４上には配向膜４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１は、透明基板１０上に画素電極２４までが形成されたものである。
【００４８】
次に、上記の配向膜４の粘度と、柱状スペーサ３の寸法と、液晶６の屈折率異方性Δｎの各設定値について詳細に説明する。
【００４９】
配向膜４は、スピンコートにより配向膜材料を全面に塗布し、乾燥させて形成される。本発明者らの検討によれば、配向膜４の粘度が低い場合、乾燥時の垂れはより顕著になる。近年、スピンコートによる配向膜形成は、タクトタイムの縮小及び材料低減による低コストを目的として採用されているが、材料の粘度は、従来の印刷手法に比べ、おおよそ１／３程度と非常に低粘度となるため、柱状スペーサ周辺部の表示異常の発生に関しては、厳しい方向にある。粘度を高くすることで、乾燥時の垂れを防止することは出来るが、粘度を高くしすぎると、逆にスピンコートプロセスで発生する高さムラ（膜厚ムラ）が発生するため、１５ｍＰａ・ｓ以下に設定する。また近年では、プロジェクタに有利な光に強く高寿命化を狙える無機系の配向膜も検討されている。無機系の配向膜材料は、非常に粘度が低いため、本実施形態の有効性がより発揮できる。
【００５０】
また、液晶プロジェクタ等の２０μｍ以下の狭ピッチ高精細デバイスにおいては、横電界による配向異常発生等の課題があり、この対策としては、狭ギャップ化、すなわちセルギャップを薄くして、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の上下方向の電界を強め、横方向の電界の影響を防止することが効果的である。このため、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２の間隔は、４μｍ以下にすることが好ましい。従って、柱状スペーサ３の高さは４μｍ以下に設定する。
【００５１】
なお、最大透過率特性を得るには、前述したセルギャップを薄くするといった対策を施した場合、液晶の屈折率異方性Δｎを高くする必要がある。例えば、クロスニコル下にＴＮ配向セルを置いた場合において、ＴＮ配向で電圧ＯＦＦ時の透過率Ｔは、下記式（１）で示される。
【００５２】
（数１）
Ｔ＝１−［ｓｉｎ２（（１＋ｕ２）１／２×π／２）］／（１＋ｕ２）  （１）
【００５３】
上記式（１）において、ｕは下記式（２）で示される。
【００５４】
（数２）
ｕ＝２Δｎｄ／λ      （２）
【００５５】
上記式（１）において、（１＋ｕ２）１／２＝２ｎとなれば透過率Ｔは最大となる。この式に式（２）を代入すると、Δｎｄ＝（４ｎ２−１）１／２×（λ／２）のとき透過率Ｔは最大となることがわかる。ｎ＝１とすると、Δｎｄ＝√３×（λ／２）となる。上記式から、緑色光（５５０ｎｍ）における最大透過率設計は、Δｎｄ＝０．４８μｍとなり、例えば、セルギャップ４μｍ以下のときは、Δｎ＝０．１２以上が必要となる。
【００５６】
次に、上記の本実施形態に係る液晶表示素子の製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。
【００５７】
まず、図５（ａ）までの工程について説明する。透明基板１０上に、ＷＳｉなどの高融点金属膜を成膜し、レジストマスクを用いたエッチングにより第１遮光膜１１のパターンを形成する。続いて、透明基板１０上に例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜からなる絶縁膜１２を形成する。続いて、絶縁膜１２上に、例えばＣＶＤ法によりポリシリコン膜を成膜して、レジストマスクを用いたエッチングにより半導体層１３のパターンを形成する。続いて、半導体層１３上に例えば熱酸化法により酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１４を形成する。続いて、ゲート絶縁膜１４上に例えばＣＶＤ法によりポリシリコン膜を成膜して、レジストマスクを用いたエッチングによりゲート電極１５のパターンを形成する。続いて、ゲート電極１５を被覆するように例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜を成膜して、絶縁膜１６を形成する。続いて、レジストマスクを用いたエッチングにより、絶縁膜１６に半導体層１３を露出させる２つのコンタクトホールを形成する。続いて、絶縁膜１６上に例えばスパッタリング法によりアルミニウム等の金属材料を成膜して、レジストマスクを用いたエッチングにより配線層１７のパターンを形成する。
以上により、半導体層１３と、ゲート電極１５と、ソースあるいはドレインとなる配線層１７とを有する薄膜トランジスタＴｒが形成される。
【００５８】
次に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜を成膜して、薄膜トランジスタＴｒを被覆する絶縁膜１８を形成する。続いて、レジストマスクを用いたエッチングにより、絶縁膜１８にドレインとなる配線層１７を露出させるコンタクトホール１９を形成する。続いて、絶縁膜１８上にＴｉなどの高融点金属膜を成膜し、レジストマスクを用いたエッチングにより第２遮光膜２０のパターンを形成する。第２遮光膜２０の一部は、ドレインとなる配線層１７に接続される。以上により、図５（ａ）に示す構造に至る。
【００５９】
次に、図５（ｂ）に示すように、第２遮光膜２０および絶縁膜１８上に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜２１を形成する。
【００６０】
次に、図６（ａ）に示すように、レジストの塗布、露光、現像により、層間絶縁膜２１上に収容部形成のための開口パターンをもつ第１レジストマスク３１を形成する。
【００６１】
次に、図６（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１のエッチングを行い、層間絶縁膜２１の表面に収容部２３を形成する。上記のエッチングにおいて、層間絶縁膜２１の途中でエッチングをストップさせる。エッチングは、ドライエッチングあるいはウェットエッチングのいずれでもよい。エッチング後、第１レジストマスク３１を除去する。
【００６２】
次に、図７（ａ）に示すように、レジストの塗布、露光、現像により、層間絶縁膜２１上にコンタクトホール形成のためのパターン開口をもつ第２レジストマスク３２を形成する。
【００６３】
次に、図７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１のエッチングを行い、第２遮光膜２０に達するコンタクトホール２２を形成する。
【００６４】
次に、図８（ａ）に示すように、ＩＴＯ等の透明電極膜を成膜し、レジストマスクを用いたエッチングにより、画素電極２４のパターンを形成する。続いて、層間絶縁膜２１および画素電極２４上に、柱状スペーサ３を形成する。柱状スペーサ３の形成では、まず、層間絶縁膜２１および画素電極２４上に、透明レジスト層を形成する。透明レジスト層として、例えばＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布する。続いて、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、収容部２３内に柱状スペーサ３のパターンを形成する。柱状スペーサ３の幅、高さともに４μｍ以下に設定する。
【００６５】
次に、図８（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１を洗浄して、ＴＦＴアレイ基板１に配向膜４を形成する。例えば、スピンコート法により、膜厚が５０ｎｍとなるように配向膜４を塗布する。その後、ホットプレートを用いてプリベークを行い、続いて、ポストベークを行う。上記の配向膜材料の塗布および乾燥工程において、柱状スペーサ３に塗布された配向膜材料は、その表面張力により引っ張られて垂れるが、垂れた配向膜材料は柱状スペーサ３の周囲の収容部２３に溜まることから、柱状スペーサ３の周囲の配向膜４の表面が高くなることを防止することができる。この結果、配向膜材料の塗布および乾燥後には、高さが一定の配向膜４が形成される。配向膜４の高さが一定になることにより、後に注入される液晶６の膜厚が一定になる。その後、配向膜４のラビング処理を行う。スピンコートにより塗布する配向膜材料としては、室温での粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００６６】
図示はしないが、ＩＴＯ等の透明導電膜が全面に形成された対向基板２上にも、同様にして、配向膜４を形成する。そして、ＴＦＴアレイ基板１あるいは対向基板２に、液晶注入口を除いた位置にシール材７のパターンを形成し、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とを対向させて、シール材７により貼り合わせる（図１参照）。続いて、液晶注入口から液晶を注入して、液晶注入口を封止剤で塞ぐ。液晶６としては、室温での屈折率異方性が０．１２以上の材料を用いる。
【００６７】
以上のようにして、液晶表示素子が製造される。次に、本実施形態に係る液晶表示素子の効果について説明する。図９は、比較例の液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板１の断面図である。比較例では、層間絶縁膜２１には収容部２３は形成されていない。
【００６８】
本実施形態（図４参照）と比較例（図９参照）のＴＦＴアレイ基板１に、種々の粘度の配向膜を形成した。配向膜として粘度がおよそ５、１０、１５、１７、２０ｍＰａ・ｓの５種類の粘度を持つ材料を用い、５０ｎｍの厚さになるように、スピンコートにて塗布した。ホットプレートでプリベークを行い、その後ポストベークを行った。次いで、ラビングを行い、注入口を除いて形成されるシール材７のパターンを形成し、液晶６を注入した。液晶６は、ギャップ３μｍにおいて、緑色光の透過率が理論上最大となるように、室温での屈折率異方性Δｎが０．１６のものを用いた。
【００６９】
作製した液晶表示素子に対して、ＳＥＭで柱状スペーサ部の断面図を観察したところ、比較例の場合には柱状スペーサ３の周辺部に配向膜の高さ異常発生が観察されたが、本実施形態の場合には柱状スペーサ３の周辺部に配向膜の高さ異常が観察されなかった。
【００７０】
また、出来上がった液晶表示素子の膜厚ムラ（高さムラ）に関する画質評価についても行った。本実施形態と比較例で比較を行ったところ、図１０のような結果となった。
【００７１】
図１０において、横軸は配向膜の粘度、縦軸は膜厚ムラ（高さムラ）のランクを示す。５以下が合格である。１０は酷いレベル、５は局所的にぼんやり見えるレベル、１は見えないレベルである。図１０において、本実施形態の結果をＣＶ１で示し、比較例の結果をＣＶ２で示している。
【００７２】
図１０に示すように、柱状スペーサ３の周囲に収容部２３を形成することにより、収容部２３を形成しない場合では不良であったもの（１５ｍＰａ・ｓ以下の粘度の配向膜材料を用いたもの）が全て、良品レベルにまで改善することができた。また、配向膜の粘度が低下するほど、高さムラのレベルは酷くなる傾向が見られるが、本実施例を適用することで、低粘度の材料であっても、高さムラの発生もなく良好な表示を得ることが可能となる。
【００７３】
図１１に実際に作製された液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板の拡大観察画像を示す。図１１（ａ）はボトム径が２．５μｍの柱状スペーサ３を採用したＴＦＴアレイ基板１の観察画像であり、図１１（ｂ）はボトム径が１．１μｍの柱状スペーサ３を採用したＴＦＴアレイ基板１の観察画像である。図１１から、種々の寸法の柱状スペーサ３の周囲に、確実に収容部２３を形成できていることがわかる。
【００７４】
なお、本実施形態では、柱状スペーサ３の幅よりも大きい収容部２３を形成しておき、収容部２３内に柱状スペーサ３を形成する例について説明したが、柱状スペーサ３の周囲に配向膜材料の一部を収容するための収容部が形成されていればよい。
【００７５】
図１２（ａ）および（ｂ）は、収容部２３の変形例を示す図である。図１２（ａ）に示すように、例えば一方向（図中、横方向）に延在する第２遮光膜２０のパターンに重なるように柱状スペーサ３を配置する場合には、配向膜４の高さ異常部が画素領域に影響するのは、図中縦方向のみである。従って、柱状スペーサ３に対して画素領域Ｐ側の寸法が大きい収容部２３を形成してもよい。ただし、収容部２３のパターンは、第２遮光膜２０により遮光されることが好ましい。
【００７６】
あるいは、図１２（ｂ）に示すように、柱状スペーサ３を収容しなくても、柱状スペーサ３の周囲のみに収容部２３を形成してもよい。ただし、収容部２３のパターンは、第２遮光膜２０により遮光されることが好ましい。収容部２３は、第２遮光膜２０に重なるように配置する。これによっても、柱状スペーサ３に塗布された配向膜材料の一部を収容することができ、柱状スペーサ３周囲の配向膜４の表面高さを低くすることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係る液晶表示素子によれば、基板間隔制御のための柱状スペーサ３の周辺部の層間絶縁膜２１の表面に収容部２３を形成するので、配向膜４の垂れによる高さムラを防止することができる。収容部２３は、エッチングにより形成されるため、高さムラを防止するのに最適な深さの制御が可能である。
【００７８】
その結果、液晶表示素子の高画質化、高歩留化を実現することが可能となる。また、後述するように、液晶表示素子をプロジェクタ等の投射型表示装置に適用した場合においては、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大により遮光領域が縮小されても、高さムラによる画質不良を防止できる。
【００７９】
（第２実施形態）
図１３は、ＴＦＴアレイ基板１の画素の要部平面図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ’線における断面図である。
【００８０】
本実施形態に係る液晶表示素子は、透明基板１０から第２遮光膜２０までの層については、第１実施形態と同様である。本実施形態では、コンタクトホール２２および収容部２３が形成される層間絶縁膜２１は、第１層間絶縁膜２１ａと第２層間絶縁膜２１ｂの２層構造であり、第１層間絶縁膜２１ａと第２層間絶縁膜２１ｂとの間にエッチングストッパ膜２５が形成されているものである。
【００８１】
すなわち、第２遮光膜２０上には、第１層間絶縁膜２１ａが形成されている。層間絶縁膜２１は、例えば酸化シリコン膜からなる。第１層間絶縁膜２１ａ上であって、収容部２３が形成される部位にはエッチングストッパ膜２５がパターン形成されている。エッチングストッパ膜２５は、例えば窒化シリコンからなる。第１層間絶縁膜２１ａおよびエッチングストッパ膜２５上には、第２層間絶縁膜２１ｂが形成されている。上記の第１層間絶縁膜２１ａと第２層間絶縁膜２１ｂにより、層間絶縁膜２１が形成される。
【００８２】
層間絶縁膜２１には、第１層間絶縁膜２１ａおよび第２層間絶縁膜２１ｂを貫通し、配線層１７に接続する第２遮光膜２０に達するコンタクトホール２２が形成されている。また、層間絶縁膜２１には、第２層間絶縁膜２１ｂを貫通しエッチングストッパ膜２５に達する深さの収容部２３が形成されている。
【００８３】
層間絶縁膜２１上には、画素電極２４が形成されている。画素電極２４は、例えばＩＴＯ膜からなる。画素電極２４は、画素領域毎にパターン形成されている（図１３参照）。各画素電極２４は、コンタクトホール２２，１９を介して配線層１７に接続されている。
【００８４】
層間絶縁膜２１上であって、画素領域間、すなわち第２遮光膜２０が形成された遮光領域には、柱状スペーサ３が形成されている。柱状スペーサ３は、層間絶縁膜２１の収容部２３内に設けられている。柱状スペーサ３は、透明レジストにより形成される。柱状スペーサ３を被覆するように、画素電極２４上には配向膜４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１は、透明基板１０上に画素電極２４までが形成されたものである。
【００８５】
上記の配向膜４の粘度と、柱状スペーサ３の寸法と、液晶６の屈折率異方性Δｎの各設定値については第１実施形態と同様である。
【００８６】
次に、上記の第２実施形態に係る液晶表示素子の製造方法について、図１５〜図１８を参照して説明する。
【００８７】
まず、図１５（ａ）に示すように、第１実施形態と同様にして、透明基板１０上に薄膜トランジスタＴｒと、絶縁膜１８と、第２遮光膜２０とを形成する。
【００８８】
次に、図１５（ｂ）に示すように、第２遮光膜２０および絶縁膜１８上に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜からなる第１層間絶縁膜２１ａを形成する。
【００８９】
次に、図１５（ｃ）に示すように、第１層間絶縁膜２１ａ上に、例えばＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなるエッチングストッパ膜２５を形成する。エッチングストッパ膜２５としては、窒化シリコン膜に限られるものではなく、エッチングストッパ膜２５に対する第２層間絶縁膜２１ｂのエッチング選択比が５以上確保できればよい。
【００９０】
次に、図１６（ａ）に示すように、レジストマスクを用いたエッチングにより、収容部を形成すべき部位のみにエッチングストッパ膜２５を残す。
【００９１】
次に、図１６（ｂ）に示すように、エッチングストッパ膜２５および第１層間絶縁膜２１ａ上に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン膜からなる第２層間絶縁膜２１ｂを形成する。第２層間絶縁膜２１ｂの厚さは、形成すべき収容部の深さに設定する。これにより、第１層間絶縁膜２１ａと第２層間絶縁膜２１ｂの２層構造からなる層間絶縁膜２１が形成される。
【００９２】
次に、図１７（ａ）に示すように、レジストの塗布、露光、現像により、層間絶縁膜２１上に、収容部形成のための開口パターンと、コンタクトホール形成のための開口パターンをもつレジストマスク３３を形成する。
【００９３】
次に、図１７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２１のエッチングを行い、第１層間絶縁膜２１ａおよび第２層間絶縁膜２１ｂを貫通する深さのコンタクトホール２２と、第２層間絶縁膜２１ｂを貫通する深さの収容部２３を同時に形成する。エッチングは、ドライエッチングあるいはウェットエッチングのいずれでもよい。エッチング後、レジストマスク３３を除去する。
【００９４】
次に、図１８（ａ）に示すように、ＩＴＯ等の透明電極膜を成膜し、レジストマスクを用いたエッチングにより、画素電極２４のパターンを形成する。続いて、層間絶縁膜２１および画素電極２４上に、柱状スペーサ３を形成する。柱状スペーサ３の形成では、まず、層間絶縁膜２１および画素電極２４上に、透明レジスト層を形成する。透明レジスト層として、例えばＰＭＥＲ（東京応化工業株式会社製）をスピンコート法により３μｍの厚さに塗布する。続いて、フォトマスクを用いて紫外線照射による露光処理を行い、その後、現像し、焼成を行って、収容部２３内に柱状スペーサ３のパターンを形成する。柱状スペーサ３の幅、高さともに４μｍ以下に設定する。
【００９５】
次に、図１８（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１を洗浄して、ＴＦＴアレイ基板１に配向膜４を形成する。例えば、スピンコート法により、膜厚が５０ｎｍとなるように配向膜４を塗布する。その後、ホットプレートを用いてプリベークを行い、続いて、ポストベークを行う。上記の配向膜材料の塗布および乾燥工程において、柱状スペーサ３に塗布された配向膜材料は、その表面張力により引っ張られて垂れるが、垂れた配向膜材料は柱状スペーサ３の周囲の収容部２３に溜まることから、柱状スペーサ３の周囲の配向膜４の表面が高くなることを防止することができる。この結果、配向膜材料の塗布および乾燥後には、一定の高さの配向膜４が形成される。配向膜４の高さが一定になることにより、後に注入される液晶６の膜厚が一定になる。その後、配向膜４のラビング処理を行う。スピンコートにより塗布する配向膜材料としては、室温での粘度が１５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００９６】
以降の工程としては、第１実施形態と同様の工程を経ることにより、液晶表示素子が製造される。
【００９７】
本実施形態に係る液晶表示素子に対して、ＳＥＭで柱状スペーサ部の断面図を観察したところ、柱状スペーサ３の周辺部に配向膜４の高さ異常は観察されなかった。なお、収容部２３の変形例については、第１実施形態と同様である。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態に係る液晶表示素子およびその製造方法によれば、エッチングストッパ膜２５を用いることにより、収容部２３の深さの制御の精度が向上し、結果的に柱状スペーサ３の高さのバラツキを低減することができる。このため、第１実施形態に比べて基板間隔制御の精度を向上させることができ、表示特性の良好な液晶表示素子を得ることができる。
【００９９】
その結果、液晶表示素子の高画質化、高歩留化を実現することが可能となる。また、後述するように、液晶表示素子をプロジェクタ等の投射型表示装置に適用した場合においては、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大により遮光領域が縮小されても、高さ異常による画質不良を防止できる。
【０１００】
（第３実施形態）
図１９は、本実施形態に係る液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板１の断面図である。図１９は、図１３のＡ−Ａ’線における断面図に相当する。
【０１０１】
本実施形態に係る液晶表示素子は、透明基板１０から第２遮光膜２０までの層については、第２実施形態と同様である。本実施形態では、第２遮光膜２０上であって、柱状スペーサ３の形成する部位にエッチングストッパ膜２５が形成されている。エッチングストッパ膜２５は、例えば窒化シリコン膜により形成される。
【０１０２】
エッチングストッパ膜２５および絶縁膜１８上には、層間絶縁膜２１が形成されている。本実施形態では、層間絶縁膜２１は１層構造である。層間絶縁膜２１は、例えば酸化シリコン膜により形成される。層間絶縁膜２１には、第２遮光膜２０を露出させるコンタクトホール２２と、エッチングストッパ膜２５を露出させるエッチングストッパ膜２５とが形成されている。本実施形態は、コンタクトホール２２と収容部２３の深さがほぼ等しい場合に有効である。
【０１０３】
層間絶縁膜２１上には、画素電極２４が形成されている。画素電極２４は、例えばＩＴＯ膜からなる。画素電極２４は、画素領域毎にパターン形成されている（図１３参照）。各画素電極２４は、コンタクトホール２２，１９を介して配線層１７に接続されている。
【０１０４】
層間絶縁膜２１上であって、画素領域間、すなわち第２遮光膜２０が形成された遮光領域には、柱状スペーサ３が形成されている。柱状スペーサ３は、層間絶縁膜２１の収容部２３内に設けられている。柱状スペーサ３は、透明レジストにより形成される。柱状スペーサ３を被覆するように、画素電極２４上には配向膜４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１は、透明基板１０上に画素電極２４までが形成されたものである。
【０１０５】
上記の配向膜４の粘度と、柱状スペーサ３の寸法と、液晶６の屈折率異方性Δｎの各設定値については第１実施形態と同様である。
【０１０６】
上記の第３実施形態に係る液晶表示素子は、第２実施形態に係る液晶表示素子の製造において、第１層間絶縁膜２１ａの形成工程（図１５（ｂ））を省いたプロセスにより製造される。すなわち、図１５（ａ）に示すように、第２遮光膜２０を形成した後に、第２遮光膜２０上に直接エッチングストッパ膜２５を形成し、以降の工程を経ることにより、第３実施形態に係る液晶表示素子が製造される。
【０１０７】
本実施形態に係る液晶表示素子に対して、ＳＥＭで柱状スペーサ部の断面図を観察したところ、柱状スペーサ３の周辺部に配向膜４の高さ異常は観察されなかった。なお、収容部２３の変形例については、第１実施形態と同様である。
【０１０８】
以上説明したように、本実施形態に係る液晶表示素子およびその製造方法によれば、エッチングストッパ膜２５を用いることにより、収容部２３の深さの制御の精度が向上し、結果的に柱状スペーサ３の高さのバラツキを低減することができる。このため、第１実施形態に比べて基板間隔制御の精度を向上させることができ、表示特性の良好な液晶表示素子を得ることができる。本実施形態は、特に層間絶縁膜２１に形成すべきコンタクトホール２２と収容部２３の深さがほぼ等しいときに有効である。
【０１０９】
その結果、液晶表示素子の高画質化、高歩留化を実現することが可能となる。また、後述するように、液晶表示素子をプロジェクタ等の投射型表示装置に適用した場合においては、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大により遮光領域が縮小されても、高さ異常による画質不良を防止できる。
【０１１０】
（第４実施形態）
上記の第１〜第３実施形態に係る液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置の構成について、図２０の概略構成図によって説明する。
【０１１１】
投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）３００は、光軸Ｃにそって光源３０１と透過型の液晶表示素子３０２と投影光学系３０３とが順に配設されて構成されている。
【０１１２】
光源３０１を構成するランプ３０４から出射された光はリフレクタ３０５によって後方に放射される成分が前方に集光され、コンデンサレンズ３０６に入射される。コンデンサレンズ３０６は、光をさらに集中して、入射側偏光板３０７を介し液晶表示素子３０２へ導く。導かれた光は、シャッタもしくはライトバルブの機能を有する液晶表示素子３０２および出射側偏光板３０８により画像に変換される。表示された画像は、投影光学系３０３を介してスクリーン３１０上に拡大投影される。
【０１１３】
なお、光源３０１とコンデンサレンズ３０６との間にはフィルタ３１４が挿入されており、光源に含まれる不要な波長の光、例えば赤外光および紫外光を除去する。
【０１１４】
第１〜第３実施形態に係る液晶表示素子をプロジェクタ等の投射型表示装置に適用することにより、パネル小型化もしくは有効画素領域拡大により遮光領域が縮小されても、高さ異常による画質不良を防止できる。
【０１１５】
（第４実施形態）
第１〜第３実施形態に係る液晶表示素子を用いた電子機器の一例として、投射型表示装置の構成について、図２１により説明する。
【０１１６】
投射型表示装置５００は、上述した液晶表示素子を３個用意し、各々ＲＧＢ用の液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇおよび５６２Ｂとして用いた投射型液晶装置の光学系の概略構成図を示す。
【０１１７】
投射型表示装置５００は、光学系として、光源装置５２０と、均一照明光学系５２３が用いられている。この均一照明光学系５２３から出射される光束Ｗを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離する色分離手段である色分離光学系５２４と、各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する変調手段である３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂと、変調された後の色光束を再合成する色合成手段である色合成プリズム５１０と、合成された光束を投射面６００の表面に拡大投射する投射手段である投射レンズユニット５０６とを備えている。さらに、青色光束Ｂを対応するライトバルブ５２５Ｂに導く導光系５２７を備えている。
【０１１８】
均一照明光学系５２３は、２つのレンズ板５２１、５２２と反射ミラー５３１を備えており、反射ミラー５３１を挟んで２つのレンズ板５２１、５２２が直交する状態に配置されている。均一照明光学系５２３の２つのレンズ板５２１、５２２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の矩形レンズを備えている。
【０１１９】
光源装置５２０から出射された光束は、第１のレンズ板５２１の矩形レンズによって複数の部分光束に分割される。そして、これらの部分光束は、第２のレンズ板５２２の矩形レンズによって３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂ付近で重なる。
【０１２０】
したがって、均一照明光学系５２３を用いることにより、光源装置５２０が出射光束の断面内で不均一な照度分布を有している場合でも、３つのライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを均一な照明光で照明することが可能となる。各色分離光学系５２４は、青緑反射ダイクロイックミラー５４１と、緑反射ダイクロイックミラー５４２と、反射ミラー５４３から構成される。
【０１２１】
まず、青緑反射ダイクロイックミラー５４１では、光束Ｗに含まれている青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇが直角に反射され、緑反射ダイクロイックミラー５４２の側に向かう。赤色光束Ｒは、この青緑反射ダイクロイックミラー５４１を通過して、後方の反射ミラー５４３で直角に反射されて、赤色光束Ｒの出射部５４４からプリズムユニット５１０の側に出射される。
【０１２２】
次に、緑反射ダイクロイックミラー５４２では、青緑反射ダイクロイックミラー５４１で反射された青色光束Ｂおよび緑色光束Ｇのうち、緑色光束Ｇのみが直角に反射されて、緑色光束Ｇの出射部５４５から色合成光学系の側に出射される。緑反射ダイクロイックミラー５４２を通過した青色光束Ｂは、青色光束Ｂの出射部５４６から導光系５２７の側に出射される。
【０１２３】
ここでは、均一照明光学系５２３の光束Ｗの出射部から、色分離光学系５２４における各色光束の出射部５４４、５４５、５４６までの距離がほぼ等しくなるように設定されている。色分離光学系５２４の赤色光束Ｒの出射部５４４および緑色光束Ｇの出射部５４５の各出射側には、それぞれ集光レンズ５５１および集光レンズ５５２が配置されている。したがって、各出射部から出射した赤色光束Ｒ、緑色光束Ｇは、これらの集光レンズ５５１、集光レンズ５５２に入射して平行化される。
【０１２４】
このように平行化された赤色光束Ｒおよび緑色光束Ｇは、それぞれライトバルブ５２５Ｒおよびライトバルブ５２５Ｇに入射して変調され、各色光に対応した画像情報が付加される。すなわち、これらの液晶表示素子は、図示していない駆動手段によって画像情報に応じてスイッチング制御されて、これにより、ここを通過する各色光の変調が行われる。一方、青色光束Ｂは、導光系５２７を介して対応するライトバルブ５２５Ｂに導かれ、ここにおいて、同様に画像情報に応じて変調が施される。
【０１２５】
なお、本例のライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂは、入射側偏光手段５６０Ｒ、５６０Ｇ、５６０Ｂと、出射側偏光手段５６１Ｒ、５６１Ｇ、５６１Ｂと、これらの間に配置された液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂとからなる液晶ライトバルブである。
【０１２６】
導光系５２７は、青色光束Ｂの出射部５４６の出射側に配置した集光レンズ５５４と、入射側反射ミラー５７１と、出射側反射ミラー５７２と、これらの反射ミラーの間に配置した中間レンズ５７３と、ライトバルブ５２５Ｂの手前側に配置した集光レンズ５５３とから構成されている。
【０１２７】
出射部５４６から出射された青色光束は、導光系５２７を介して液晶表示素子５６２Ｂに導かれて変調される。各色光束の光路長、すなわち、光束Ｗの出射部から各液晶表示素子５６２Ｒ、５６２Ｇ、５６２Ｂまでの距離は青色光束Ｂが最も長くなり、したがって、青色光束の光量損失が最も多くなる。
【０１２８】
しかし、導光系５２７を介在させることにより、光量損失を抑制することができる。各ライトバルブ５２５Ｒ、５２５Ｇ、５２５Ｂを通って変調された各色光束Ｒ、Ｇ、Ｂは、色合成プリズム５１０に入射され、ここで合成される。そして色合成プリズム５１０によって合成された光が投射レンズユニット５０６を介して所定の位置にある投射面６００の表面に拡大投射されるようになっている。
【０１２９】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本発明は、単純マトリクス方式、ＴＦＴアクティブマトリクス方式、ＴＦＤアクティブマトリクス方式など、旋光モード、複屈折モード、いずれの方式の液晶表示素子に適用しても、上述した効果が期待できる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１〜第３実施形態に係る液晶表示素子の断面図である。
【図２】（ａ）は第１〜第３実施形態に係る液晶表示素子の回路図であり、（ｂ）は１つの画素の回路図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板の要部平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】第１実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図６】第１実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図７】第１実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図８】第１実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図９】比較例の液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板の断面図である。
【図１０】配向膜の粘度と、配向膜の高さムラとの関係を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る液晶表示素子の柱状スペーサを示す図である。
【図１２】柱状スペーサの周囲に設けられる収容部の変形例を示す平面図である。
【図１３】第２、第３実施形態に係る液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板の要部平面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１５】第２実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図１６】第２実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図１７】第２実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図１８】第２実施形態に係る液晶表示素子の製造における工程断面図である。
【図１９】第３実施形態に係る液晶表示素子のＴＦＴアレイ基板の要部平面図である。
【図２０】第４実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【図２１】第５実施形態に係る投射型表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…ＴＦＴアレイ基板、２…対向基板、３…柱状スペーサ、４…配向膜、５…配向膜、６…液晶、７…シール材、８…走査線駆動回路、９…データ線駆動回路、１０…透明基板、１１…第１遮光膜、１２…絶縁膜、１３…半導体層、１４…ゲート絶縁膜、１５…ゲート電極、１６…絶縁膜、１７ａ，１７ｂ…配線層、１８…絶縁膜、１９…コンタクトホール、２０…第２遮光膜、２１…層間絶縁膜、２１ａ…第１層間絶縁膜、２１ｂ…第２層間絶縁膜、２２…コンタクトホール、２３…収容部、２４…画素電極、２５…エッチングストッパ膜、３１…第１レジストマスク、３２…第２レジストマスク、３３…レジストマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１１】
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