(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を複数の色の光に分離する分離手段と、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記複数の色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記複数の色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタであって、
前記光学手段は、
前記分離手段により分離された複数の色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記それぞれの色の主光線を屈曲させる第２の光学手段と、
第３の光学手段とを含み、
前記第１の光学手段は、前記液晶パネルの前記複数の色数の画素分のピッチで複数配列され、
前記第２の光学手段は、一方の方向には前記液晶パネルの前記複数の色数の画素分のピッチで複数配列され、当該方向と直交する方向には前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記第２の光学手段を通過したそれぞれの色の主光線及び発散光を平行化し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射することを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を複数の色の光に分離する分離手段と、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記複数の色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記複数の色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタであって、
前記光学手段は、
前記分離手段により分離された複数の色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記それぞれの色の主光線を屈曲させる第２の光学手段と、
前記第１の光学手段の３分の１の焦点距離を有する第３の光学手段とを含み、
前記第１の光学手段は、前記液晶パネルの前記複数の色数の画素分のピッチで複数配列され、
前記第２の光学手段は、一方の方向には前記液晶パネルの前記複数の色数の画素分のピッチで複数配列され、当該方向と直交する方向には前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記第２の光学手段を通過したそれぞれの色の主光線及び発散光を平行化し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射することを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項３】
前記分離手段によって分離された前記複数の色の光は、赤色、緑色、青色の光である請求項１または２に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項４】
前記第１の光学手段、前記第２の光学手段、および前記第３の光学手段は、マイクロレンズである請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項５】
前記第１の光学手段および前記第３の光学手段は、マイクロレンズであり、前記第２の光学手段は、台形プリズムである請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項６】
前記第１の光学手段および前記第２の光学手段は、シリンドリカルレンズであり、前記第３の光学手段は、マイクロレンズである請求項１乃至３のいずれか一に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項７】
前記第１、第２、および第３の光学手段のうち、少なくとも１つ以上の光学手段が、前記液晶パネルの入射側基板内に形成されている請求項１乃至６のいずれか一に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項８】
前記液晶パネルは、電気光学効果を利用した液晶パネルである請求項１乃至７のいずれか一に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項９】
前記電気光学効果は、電界制御複屈折効果である請求項８に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１０】
前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行う請求項９に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１１】
前記液晶パネルの液晶分子は、基板に対して最適視角配向もしくは概略最適視角配向している請求項１０に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項１２】
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクターであって、
前記光学手段は、
前記ダイクロイックミラーにより分離された３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記それぞれの色の主光線を屈曲させる第２の光学手段と、
第３の光学手段とを含み、
前記第１の光学手段は、前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、
前記第２の光学手段は、一方の方向には前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、当該方向と直交する方向には前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記第２の光学手段を通過したそれぞれの色の主光線及び発散光を平行化し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させるものであり、
前記液晶パネルは、液晶の電気光学効果のうち電界制御複屈折効果を利用した液晶パネルである液晶プロジェクタ。
【請求項１３】
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクターであって、
前記光学手段は、
前記ダイクロイックミラーにより分離された３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記それぞれの色の主光線を屈曲させる第２の光学手段と、
第３の光学手段とを含み、
前記第１の光学手段は、前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、
前記第２の光学手段は、一方の方向には前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、当該方向と直交する方向には前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記第２の光学手段を通過したそれぞれの色の主光線及び発散光を平行化し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させるものであり、
前記液晶パネルは、液晶の電気光学効果を利用したパネルであり、
前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行う液晶プロジェクタ。
【請求項１４】
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクターであって、
前記光学手段は、
前記ダイクロイックミラーにより分離された３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記それぞれの色の主光線を屈曲させる第２の光学手段と、
第３の光学手段とを含み、
前記第１の光学手段は、前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、
前記第２の光学手段は、一方の方向には前記液晶パネルの３画素分のピッチで複数配列され、当該方向と直交する方向には前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記液晶パネルの画素と同じピッチで複数配列され、
前記第３の光学手段は、前記第２の光学手段を通過したそれぞれの色の主光線及び発散光を平行化し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させるものであり、
前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行う液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本明細書で開示する発明は、液晶表示装置を用いたプロジェクタに関する。また、液晶プロジェクタを組み込んだ液晶プロジェクションＴＶに関する。
【０００３】
【従来の技術】
【０００４】
最近安価なガラス基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する技術が急速に発達してきている。その理由は、アクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶パネル）の需要が高まってきたことによる。
【０００５】
アクティブマトリクス型液晶パネルは、マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素領域にそれぞれＴＦＴが配置され、各画素電極に出入りする電荷をＴＦＴのスイッチング機能により制御するものである。
【０００６】
また、その中でもアクティブマトリクス型液晶パネルを用いた投射型表示装置、いわゆるプロジェクタが、急速にその市場を拡大してきている。その理由として、液晶プロジェクタは、ＣＲＴを用いたプロジェクタと比較して、色再現性がよく、小型、軽量、低消費電力であること等が上げられる。
【０００７】
液晶プロジェクタは、使用するアクティブマトリクス型液晶パネルの数によって３板式と単板式とに分類される。
【０００８】
３板式の液晶プロジェクタの一例を図１６に示す。１６０１は光源であり、１６０２、１６０３は、それぞれＲ（赤）とＧ（緑）との波長領域の光を選択的に反射するダイクロイックミラーである。１６０４、１６０５、および１６０６は、全反射ミラーであり、１６０７、１６０８、および１６０９は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応した透過型液晶パネルである。１６１０はダイクロイックプリズムであり、１６１１は投影レンズである。
【０００９】
３板式の液晶プロジェクタは、３枚の白黒表示の液晶パネル１６０７、１６０８、および１６０９にそれぞれ赤、緑、青の３原色に対応した画像を表示し、それに対応する３原色の光で上記液晶パネルを照明する。そして、得られた各原色成分の画像をダイクロイックプリズム１６１０により合成してスクリーンに投射する。従って、３板式の液晶プロジェクタは、表示性能（解像度、スクリーン照度、色純度）に優れている。しかし、３系統分の液晶パネルおよび光学部品（レンズ、ミラーなど）を必要とするので光学系が複雑になり、小型化が難しい。また、高価なダイクロイックプリズムを必要とするので、コストが非常に高くなる。
【００１０】
一方、単板式の液晶プロジェクタは、従来のカラーフィルタを用いた直視型の液晶表示装置と同じ方式によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素をそれぞれ駆動する方法で、得られたカラー画像をスクリーンへ投射していた。図１７に従来の単板式のプロジェクタの光学系の構成図を示す。１７０１は光源、１７０２は集光レンズ、１７０３は液晶パネル、１７０４は投影レンズ、１７０５はスクリーンである。
【００１１】
単板式の液晶プロジェクタは、上述した３板式の液晶プロジェクタと比較して、光学部品が１／３で済むことから、価格やサイズなどにおいて優れている。しかし、３板式と従来の単板式とで同じ液晶パネルを用いた場合、３板式は１つの画素に３色を重ねているのに対して、単板式は１つの画素を一色の画素としてしか利用できないため、単板式は３板式に比べて画質が劣る。しかも、上記の単板式の液晶プロジェクタは、光源からの白色光のうち不要な成分をカラーフィルタに吸収させることによって所望の色の画像を得ている。よって、液晶パネルに入射した白色光は、１／３しか透過せず、光の利用効率が悪い。
【００１２】
上記の単板式の液晶プロジェクタの明るさを向上させるために、光源を明るくする方法がとられてきたが、カラーフィルタの光吸収による発熱および耐光性に対する問題が生じていた。
【００１３】
そこで、従来の単板式の液晶プロジェクタの欠点を克服するために３枚のダイクロイックミラーとマイクロレンズアレイとを用いた液晶プロジェクタが考え出された。
【００１４】
図１８を参照する。図１８は、上記の単板式の液晶プロジェクタの光学系の構成図である。１８０１はランプとリフレクターとから成る白色光源である。１８０２、１８０３、および１８０４は、ダイクロイックミラーであり、それぞれ青、赤、緑の波長領域の光を選択的に反射する。１８０５はマイクロレンズアレイであり、複数のマイクロレンズによって構成されている。１８０６は液晶パネルであり、ＴＮ（ツイストネマチック）モードによって表示を行う。なお、液晶パネル１８０６には、電圧が印加されていないとき白表示となるノーマリホワイトモードが採用されている。１８０７はフィールドレンズ、１８０８は投影レンズ、１８０９はスクリーンである。
【００１５】
光源１８０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源１８０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。
【００１６】
光源１８０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー１８０２、１８０３、および１８０４に入射する。これらの３枚のダイクロイックミラーは、光源１８０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離し、これらの３つの光がマイクロレンズアレイ１８０５にそれぞれ異なる角度で入射するように、異なる角度をもって配置されている。
【００１７】
ダイクロイックミラー１８０２は、青（Ｂ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１８０３は、ダイクロイックミラー１８０２を透過した光のうち赤（Ｒ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１８０４は、ダイクロイックミラー１８０２および１８０３を透過した光のうち緑の波長領域の光を反射させる。このような構成をとることによって、光源１８０１から出射された白色光を３原色に分離することができる。
【００１８】
図１９を参照する。図１９に示されるようにＲ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する液晶パネル１８０６の３画素に対し、１つのマイクロレンズが対応している。
【００１９】
マイクロレンズアレイ１８０５は、上述の分離された３原色の光線を対応する画素に振り分け、且つ集光している。
【００２０】
このように、上記の構成を有する単板式の液晶プロジェクタは、白色光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分離後、それぞれの光をマイクロレンズによって液晶パネルの対応する画素の開口部に入射させているため、上述したカラーフィルタを用いた場合の単板式の液晶プロジェクタの３倍以上に光を有効利用できる。
【００２１】
しかし、このマイクロレンズを用いた液晶プロジェクタでは、マイクロレンズによって各画素に集光された光束は、液晶パネルを通過後、大きな角度範囲で発散していく。このため、大口径の投影レンズを用いなければ、光束を完全に利用できず、スクリーン照度が低下する。
【００２２】
また、このマイクロレンズを用いた液晶プロジェクタに用いられる液晶パネルには、ＴＮ（ツイストネマチック）モードが採用されている。しかも、液晶に電圧を印加しないときに白状態となるノーマリホワイトモードが採用されている。ＴＮモードでは、ノーマリホワイトモードで液晶パネルを表示させる方がノーマリブラックモード（液晶に電圧を印加しない時黒状態となるモード）より高コントラストが得られるが、液晶パネルの画素部ＴＦＴに欠陥が生じた場合、輝点欠陥となりやすい。プロジェクタのように、画像を拡大して表示するような場合は、特に、上述の画素欠陥が画像表示に悪影響を及ぼすことになる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本願発明は、上述した問題を解決する単板式の液晶プロジェクタ、および液晶プロジェクタを組み込んだ液晶型プロジェクションＴＶを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明のある実施形態によると、
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を複数の色の光に分離する分離手段と、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、前記複数の色の光を色毎に、前記液晶パネルの画素開口部に照射させる光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記複数の色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタにおいて、
前記光学手段は、前記液晶パネルの複数画素のピッチで配列され分離された前記複数の色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、前記第１の光学手段と同じピッチを有し、前記第１の光学手段によって振り分けられた前記複数の色の光のそれぞれの主光線を屈曲し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させる第２の光学手段と、前記液晶パネルの画素と同じピッチを有し、前記第２の光学手段を通過した発散光を、画素開口部に向けて平行化する第３の光学手段と、を含む液晶プロジェクタが提供される。このことによって上記目的が達成される。
【００２７】
前記分離手段によって分離された前記複数の色の光は、赤色、緑色、青色の光であってもよい。
【００２８】
前記第１、第２、および第３の光学手段は、マイクロレンズアレイから成っていてもよい。
【００２９】
前記第２の光学手段は、前記第１の光学手段と同じピッチを有するマイクロレンズアレイから成っていてもよい。
【００３０】
前記第１および第２の光学手段は、シリンドリカルレンズから成っていてもよい。
【００３１】
前記第２の光学手段は、前記第１の光学手段と同じピッチを有する台形プリズムのアレイから成っていてもよい。
【００３２】
前記第１、第２、および第３の光学手段の中、少なくとも１つ以上の光学手段が、前記液晶パネルの入射側基板内に形成されていてもよい。
【００３３】
前記液晶パネルは、電気光学効果を利用した液晶パネルであってもよい。
【００３４】
前記液晶パネルは、電界制御複屈折効果を利用した液晶パネルであってもよい。
【００３５】
前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行うようにしてもよい。
【００３６】
前記液晶パネルの液晶分子は、基板に対して垂直配向もしくは概略垂直配向していてもよい。
【００３７】
さらに、本発明のもう一つの実施形態によると、
白色光源と，
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
前記第１の光学手段によって振り分けられた前記３つの色の光のそれぞれの主光線を屈曲し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させる第２の光学手段と、
前記第２の光学手段を通過した発散光を、画素開口部に向けて平行化する第３の光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタであって、
前記液晶パネルは、液晶の電気光学効果のうち電界制御複屈折効果を利用した液晶パネルである液晶プロジェクタが提供される。このことによって上記目的が達成される。
【００３８】
さらに、本発明のもう一つの実施形態によると、
白色光源と，
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
第１の光学手段によって振り分けられた前記３つの色の光のそれぞれの主光線を屈曲し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させる第２の光学手段と、
前記第２の光学手段を通過した発散光を、画素開口部に向けて平行化する第３の光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタであって、
前記液晶パネルは、液晶の電気光学効果を利用したパネルであり、前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行う液晶プロジェクタが提供される。このことによって上記目的が達成される。
【００３９】
さらに、本発明のもう一つの実施形態によると、
白色光源と，
前記白色光源からの白色光を３つの色の光に分離する３枚のダイクロイックミラーと、
液晶パネルと、
前記液晶パネルの入射側に設けられ、分離された前記３つの色の光をそれぞれの色について振り分け且つ集光する第１の光学手段と、
第１の光学手段によって振り分けられた前記３つの色の光のそれぞれの主光線を屈曲し、前記液晶パネルに最適視角方向から入射させる第２の光学手段と、
第２の光学手段を通過した発散光を、画素開口部に向けて平行化する第３の光学手段と、
前記液晶パネルにより変調された前記３つの色の光を投影する手段と、
を備えている液晶プロジェクタであって、
前記液晶パネルは、ノーマリブラックモードで表示を行う液晶プロジェクが提供される。このことによって上記目的が達成される。
【００４０】
【作用】
【００４１】
本発明の液晶プロジェクタは、ダイクロイックミラーで分離された赤、緑、青それぞれの光をマイクロレンズによって振り分け、平行化し、対応する画素に入射させることができる。これにより、単板式プロジェクタでありながらも、光源からの光を有効利用することができ、明るい画像を得ることができる。また、液晶パネルを通過した光の発散角が抑制されるので、投影レンズのＦ値（口径比の逆数）を従来の値よりも大きく設定することができる。従って、口径の小さな投影レンズを用いることができるので、装置の小型化および低廉化が可能となる。
【００４２】
また、本発明の液晶プロジェクタには、液晶分子を基板に対して垂直配向させ、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モードによって表示を行う液晶パネルが用いられる。この液晶パネルの入射側と出射側のそれぞれに配置される偏光板の偏光軸を互いに直交させると、電圧が印加されていないとき黒表示となるノーマリブラックモードとなる。ノ─マリブラックモ─ドでは、液晶パネルのＴＦＴに欠陥が発生した場合でも、欠陥の発生したＴＦＴの画素は黒表示となるので、スクリーン上に拡大されても画素欠陥が目立ちにくい。従って、良好な画像を得ることができる。
【００４３】
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
【００４５】
本実施例は、マイクロレンズアレイを用いた液晶プロジェクタに関する。本実施例の液晶プロジェクタによると、マイクロレンズによって振り分けられたＲ、Ｇ、Ｂの光を液晶パネルの対応する各画素の開口部に入射させることができる。よって、光源からの光を有効利用することができ、スクリーン上に明るい画像を得ることができる。
【００４６】
まず図１を参照する。１０１はランプとリフレクターとから成る白色光源であり、本実施例の光源手段として用いられている。１０１のランプにはメタルハライドランプが用いられている。１０２、１０３、および１０４は、ダイクロイックミラーであり、それぞれ緑、赤、青の波長領域の光を選択的に反射させ、白色光を分離する手段として用いられている。１０５、１０５’および１０６はマイクロレンズアレイであり、１０５と１０５’とは同一形状ではないが、それぞれのピッチは、３画素分の距離であり同じである。１０７は液晶パネルであり、本実施例では、液晶分子を基板に対して垂直配向させ、ＥＣＢモードによって表示を行うパネルが用いられている。なお、液晶パネル１０７には、電圧が印加されていないとき黒表示となるノーマリブラックモードが採用されている。１０８はフィールドレンズ、１０９は投影レンズ、１１０はスクリーンである。
【００４７】
光源１０１から赤、緑、青のスペクトルを持つ白色光が出射される。光源１０１は、出射された白色光の平行度が高くなるように設定されている。また、ランプから出射される白色光を有効利用するためにリフレクターが用いられている。なお、光源１０１から出射される白色光の平行度が高くなるように、その他の光学素子が用いられてもよい。
【００４８】
光源１０１から出射された白色光は、ダイクロイックミラー１０２、１０３、および１０４に入射する。これらの３枚のダイクロイックミラーは、光源１０１からの白色光を３原色の光（赤、緑、青）に分離し、これらの３つの色の光がマイクロレンズアレイ１０５にそれぞれ異なる角度で入射するように、異なる角度をもって配置されている。このようにして、光源１０１から出射された白色光は、複数の色の光（本実施例では３つの色の光）に分離される。
【００４９】
ダイクロイックミラー１０２は、緑（Ｇ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１０３は、ダイクロイックミラー１０２を透過した光のうち赤（Ｒ）の波長領域の光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー１０４は、ダイクロイックミラー１０２および１０３を透過した光のうち青（Ｂ）の波長領域の光を反射させる。このような構成をとることによって、光源１０１から出射された白色光を３原色に分離することができ、かつ光学系がコンパクトになる。なお，本実施例では、３枚のダイクロイックミラーを上述した順序で配置したが、これらの配置順序は変更可能である。
【００５０】
次に、ダイクロイックミラー１０２、１０３、および１０４によって分離されたＲ、Ｇ、Ｂの３つの色の光を液晶パネル１０７の所望の画素に正確に入射させる光学手段としての３つのマイクロレンズアレイ１０５、１０５’および１０６の機能について図２および図３を用いて説明する。
【００５１】
図２は、図３においてＡ−Ａ’で示される断面を上から見た図であり、マイクロレンズアレイ１０５、１０５’、１０６、および液晶パネル１０７の画素との対応関係を示している。マイクロレンズアレイ１０５および１０５’を構成するマイクロレンズは、液晶パネル１０７のＢ、Ｒ、Ｇの３つの画素分の面積を有し、Ｒの画素を中心として配置されている。また、マイクロレンズアレイ１０６を構成するマイクロレンズは、液晶パネル１０７の１画素分の大きさである。
【００５２】
液晶パネルの画素配列とマイクロレンズアレイ１０５、１０５’の形状および対応関係を図３に示す。液晶パネルの画素配列はデルタ配列であるので、本実施例では、マイクロレンズアレイ１０５の形状は六角形としたが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、液晶パネル１０７の３画素分の長方形の輪郭形状のマイクロレンズをレンガ積み状に配列したものであってもよい。また、マイクロレンズアレイ１０５’を構成するそれぞれのマイクロレンズ３０１は、光の入射方向から見た時、３個のマイクロレンズ１０６と液晶パネル１０７の３画素（３０２、３０３、３０４）を覆うように配置される。図より、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する液晶パネル１０７の３画素（３０２、３０３、３０４）に対して、１つのマイクロレンズ３０１および３０１’が対応していることが理解される。
【００５３】
また、図３には、液晶パネル１０７の画素とマイクロレンズアレイ１０６との形状および対応関係も示されている。マイクロレンズ３０５に注目すると、液晶パネル１０７の各画素に対して、１つのマイクロレンズ３０５が対応していることが理解される。なお、本実施例では、マイクロレンズ３０５の形状は、マイクロレンズ３０１のように六角形としたが、説明の便宜上、図３においては円形で示してある。また、マイクロレンズ３０５の形状は、円形でも良い。この場合、必要に応じてレンズとレンズとの隙間を光を吸収する材料などで埋めてもよい。また、マイクロレンズ３０５の形状は、その製造プロセスによって制御され得る。また、マイクロレンズ３０５の形状は、マイクロレンズ３０１および３０１’の光学パラメ─タによって決定され得る。
【００５４】
また、図４には、マイクロレンズアレイ１０５’の斜視図が示されている。図４に示されるように、マイクロレンズアレイ１０５’を構成するマイクロレンズ３０１’は、凸レンズの四方を切り取った様な形状をしている。このマイクロレンズ３０１’がＢ、Ｒ、Ｇの３画素に対応している。
【００５５】
上記のマイクロレンズ１０５〜１０６は、例えば、イオン交換法（例えば、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２１（６）ｐ．１０５２（１９８４）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，１７ｐ．４５２（１９８１））、光重合性ポリマーを用いる方法（例えば、鈴木他；”プラスチックマイクロレンズの新しい作製法”，第２４回微小光学研究会）、フォトレジストを加熱して表面張力によりレンズを形成する方法（例えば、Ｚｏｒａｎ  Ｄ．Ｐｏｐｏｖｉｃ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ，２７ｐ．１２８１（１９８８））、蒸着法（例えば、特開昭６１─６４１５８号公報）、機械加工法、或いは特開平３─２４８１２５号公報に開示されている方法等により製造され得る。また、マイクロレンズの液晶プロジェクタへの応用例としては、マイクロレンズを液晶パネルの入射側基板内部に形成し、液晶パネルの実効開口率を向上させる方法（Ｈａｍａｄａ  ｅｔ  ａｌ．，ＡＳＩＡ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ’９５，Ｐ．８８７（１９９５））が知られている。
【００５６】
再度、図２において、ダイクロイックミラーによって分離されたＲ、Ｇ，Ｂの３つの色の光は、第１のマイクロレンズアレイ１０５に入射し、それぞれの主光線（マイクロレンズ１０５の中心を通過する光線）が角度＋α、０、−α（本実施例ではα＝６．１°）でマイクロレンズアレイ１０５を出射する。各光束は屈折率Ｎ１の媒質（本実施例では空気で、Ｎ１＝１．００）を経て、マイクロレンズアレイ１０５の焦点面に集光される。ここで、Ｇ、Ｂの集光スポットが、対応する画素の中心線上にあるための条件は、ｔａｎα＝Ｐ／ｆ１である。但し、Ｐは画素ピッチで本実施例では５０μｍ、ｆ１はマイクロレンズアレイ１０５の焦点距離で本実施例では４６５μｍ（空気換算値）である。また、集光スポットの位置は第２のマイクロレンズアレイと重なるために、第１と第２のマイクロレンズ間隔も４６５μｍ（空気換算値）となる。次に、曲率半径Ｒを有し、屈折率Ｎ２の媒質で形成された第２のマイクロレンズアレイ１０５’によって、Ｇ、Ｂの色の光の主光線は屈折し、マイクロレンズアレイ１０６へと垂直入射する。なお、垂直入射の条件は、屈折の法則から、Ｎ１・ｓｉｎ（α＋β）＝Ｎ２・ｓｉｎβ、但しβは屈折位置のレンズ面法線が光軸となす角度であり、Ｒ・ｓｉｎβ＝Ｐを満足する。本実施例では、β＝１０°、Ｎ２＝１．６０、Ｒ＝２８８μｍである。主光線以外の光線も同様に屈曲され、所定の発散角でマイクロレンズアレイ１０６に入射する。
【００５７】
第３のマイクロレンズアレイ１０６は、そのサイズと焦点距離とは共に第１のマイクロレンズアレイ１０５の３分の１である。従って、本実施例での焦点距離ｆ２は、ｆ２＝４６５／３＝１５５μｍ（空気換算値）である。また、第２、第３のマイクロレンズアレイの間隔も１５５μｍ（空気換算値）となっている。従って、第２のマイクロレンズアレイ１０５’を通過した発散光は、マイクロレンズアレイ１０６によって平行化される。これらのＲ、Ｇ、Ｂの色の光は液晶パネル１０７の対応する画素にそれぞれ入射し、画像信号に応じて強度変調を受ける。
【００５８】
液晶パネル１０７を通った光は、フィールドレンズ１０８で集められ、投影レンズ１０９に入射する。その後、投影レンズ１０９によって、スクリーン１１０に光が投射され、スクリーン１１０上に画像が結ばれる。
【００５９】
上述したように、本実施例では、３枚のダイクロイックミラーを異なる角度で配置することによって白色光の分離を行い、分離された光を３つのマイクロレンズアレイによって、対応する画素の開口部に平行化された光束として入射させることができる。これにより、単板式プロジェクタでありながらも、光源からの光を有効利用することができ、明るい画像を得ることができる。また、液晶パネルを通過した光の発散角が抑制されるので、投影レンズのＦ値を従来の値よりも大きく設定することができる。従って、口径の小さな投影レンズを用いることができるので、装置の小型化および低廉化が可能となる。
【００６０】
また、本実施例の別の形態として、図５に示すように、第２の光学手段として、マイクロレンズアレイ１０５’の代わりに台形プリズム５０１を用いてもよい。台形プリズム５０１は画素３つ分の大きさであり、第１のマイクロレンズアレイ１０５に対応する位置にある。また、両者の間隔は前述と同じ４６５μｍとなっている。プリズムは屈折率Ｎ２の材質からなり、屈折率Ｎ１の媒質と界面とが接している。Ｇ、Ｂの色の光はプリズムの傾斜した部分で屈折され、主光線は第３のマイクロレンズアレイ１０６に垂直入射するが、その条件は、前述と同じく屈折の法則から、Ｎ１・ｓｉｎ（α＋β）＝Ｎ２・ｓｉｎβで与えられる。βはプリズムの傾斜角であり、本実施例ではβ＝１０°（Ｎ１＝１．００、Ｎ２＝１．６０、α＝６．１°のとき）である。これにより、前述と同じ効果が得られる。
【００６１】
ここで、本実施例の液晶パネル１０７の表示モードとして利用されている、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モードについて説明する。
【００６２】
図２０を参照する。図２０において、２００１は液晶パネル、２００２は液晶パネル２００１中の液晶分子２００２、２００３および２００４は偏光板、２００８は交流電源である。２００５は入射光を示す。２００６、２００７はそれぞれ偏光板２００３、２００４の偏光透過軸を示す。２００６は紙面に平行であり、２００７は紙面に垂直である。
【００６３】
図２０（Ａ）に示されるように、ｎ型液晶を用いた垂直配向のＥＣＢモードでは、電圧を印加しない状態では、液晶パネル中の液晶分子は基板に対して垂直配向している。また、１対の偏光板２００３および２００４は、それぞれの偏光透過軸方向が直交し（いわゆるクロスニコル）、液晶パネル２００１を挟むように配置されている。
【００６４】
電圧を印加しない状態（図２０（Ａ））では、入射光２００５は、偏光板２００３によって紙面に平行な方向に偏光され、そのまま液晶層を通過する。液晶パネルを通過した光は、偏光透過軸方向が直交する偏光板２００４を通過することはない。よって、暗状態（黒状態）となる。このように、電圧を印加しないとき暗状態となるモードをノーマリブラックモードという。
【００６５】
次に、図２０（Ｂ）に示すように、液晶パネルに電圧が印加された場合は、液晶分子の配向に変化が生じ、液晶分子が基板に対して斜めに配向する。よって、液晶パネルに入射する直線偏光は、液晶分子に対して斜めに入射することになる。この場合、液晶の複屈折効果によって、入射光の液晶の分子長軸に対して平行な成分と垂直な成分とに位相差が生じ、楕円偏光に変化する。液晶パネルを出射した楕円偏光の一部は、出射側の偏光板２００４を通過することができる。よって明状態（白状態）となる。
【００６６】
なお、上記の位相差は、液晶の複屈折Δｎ（＝液晶の分子長軸方向の屈折率−液晶の分子長軸に垂直な方向の屈折率）と、光が液晶パネルの中を進む距離ｄとの積によって与えられる。
【００６７】
なお、さらに強い電圧が印加された場合（図２０（Ｃ））は、液晶分子は基板に対して、より斜めに配向する。この時、液晶パネルを通過する直線偏光には、より大きな位相差が生じ、偏光方向が９０度ねじれた状態となって液晶パネルを出射する。この出射光が、偏光板２００４を完全に通過し、最も明るい状態が得られるように液晶パネルのリタデ─ション（Δｎ・ｄ）が決定される。また、本実施例では、直交する２枚偏光板の偏光軸に対して４５°の方向に液晶分子がプレチルト角を有するようにラビング処理が施されている。このプレチルト角の方向によって電圧が印加された時の液晶分子の運動方向が決まる。
【００６８】
上述したように、ｎ型液晶を用いた垂直配向のＥＣＢモードによって液晶パネルの表示を行う場合は、光が液晶パネルの中を進む距離が重要となってくる。
【００６９】
本実施例では、液晶パネル１０７は、ｎ型液晶を用いた垂直配向のＥＣＢモードで表示を行い、かつ電圧が印加されていないとき黒表示となるノーマリブラックモードが採用されている。上述したように、ＥＣＢモードで表示を行う液晶パネルでは、光が液晶パネルの中を進む際に、液晶の複屈折性によって位相差が生じ、偏光状態が変化することを利用している。しかも、上記位相差は、光が液晶パネルの中を進む距離に比例する。したがって、本実施例のように、液晶パネルに入射する光を、事前にコリメートし、平行度の高い光とすることによって、光が液晶パネル中を進む距離のばらつきを抑制することができる。
【００７０】
また、本実施例では、ｎ型液晶を用いた垂直配向のＥＣＢモードで表示を行う液晶パネルを用いている。液晶パネルにＥＣＢモードによって表示を行わせる場合には、光が液晶パネル中を進む距離が重要である。なぜなら、液晶パネル中の液晶分子が光に与える情報は、液晶分子の複屈折と光が液晶パネル中を進む距離とに依存するからである。本実施例では、マイクロレンズアレイ１０５のマイクロレンズによって集光され、振り分けられた光をマイクロレンズアレイ１０６によってコリメートし、平行度の高くなった光を液晶パネルの対応する画素に入射させているので、光が液晶パネル中を進む距離にばらつぎが生じることを抑制することができる。よって、良好な表示を得ることができる。
【００７１】
また、本実施例の液晶パネル１０７は、ノーマリブラックで動作するので、液晶パネルの一部のＴＦＴに欠陥が主じ、そのＴＦＴに対応する画素が動作不良となった場合でも、その画素は黒表示となるので、スクリーンに投射されても画質の低下を防ぐことができる。
【００７２】
ここで、本実施例で用いられた液晶パネル１０７の作製工程を説明する。本実施例では絶縁表面を有する基板上に複数のＴＦＴを形成し、画素マトリクス回路と周辺回路とをモノリシックに構成する例を図６〜図９に示す。なお、本実施例ではドライバー回路やロジック回路等の周辺回路の例として、基本回路であるＣＭＯＳ回路を示す。
【００７３】
図６を参照する。まず、絶縁表面を有する基板として石英基板６０１を準備する。石英基板の代わりに熱酸化膜を形成したシリコン基板を用いることもできる。また、石英基板上に一旦非晶質珪素膜を形成し、それを完全に熱酸化して絶縁膜とする様な方法をとっても良い。さらに、絶縁膜として窒化珪素膜を形成した石英基板、セラミックス基板またはシリコン基板を用いても良い。
【００７４】
６０２は非晶質珪素膜であり、最終的な膜厚（熱酸化後の膜減りを考慮した膜厚）が１０〜７５ｎｍ（好ましくは１５〜４５ｎｍ）となる様に調節する。なお、成膜に際して膜中の不純物濃度の管理を徹底的に行うことは重要である。
【００７５】
本実施例の場合、非晶質珪素膜６０２中において代表的な不純物であるＣ（炭素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）、Ｓ（硫黄）の濃度はいずれも５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満（好ましくは１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下）となる様に管理している。各不純物がこれ以上の濃度で存在すると、結晶化の際に悪影響を及ぼし、結晶化後の膜質を低下させる原因となりうる。
【００７６】
なお、非晶質珪素膜６０２中の水素濃度も非常に重要なパラメータであり、水素含有量を低く抑えた方が結晶性の良い膜が得られる様である。そのため、非晶質珪素膜６０２の成膜は減圧熱ＣＶＤ法であることが好ましい。なお、成膜条件を最適化することでプラズマＣＶＤ法を用いることも可能である。
【００７７】
次に、非晶質珪素膜６０２の結晶化工程を行う。結晶化の手段としては特開平７−１３０６５２号公報記載の技術を用いる。同公報の実施例１および実施例２のどちらの手段でも良いが、本実施例では、同広報の実施例２に記載した技術内容（特開平８−７８３２９号公報に詳しい）を利用するのが好ましい。
【００７８】
特開平８−７８３２９号公報記載の技術は、まず触媒元素の添加領域を選択するマスク絶縁膜６０３を形成する。マスク絶縁膜６０３は触媒元素を添加するために複数箇所の開口部を有している。この開口部の位置によって結晶領域の位置を決定することができる。
【００７９】
そして、非晶質珪素膜の結晶化を助長する触媒元素としてニッケル（Ｎｉ）を含有した溶液をスピンコート法により塗布し、Ｎｉ含有層６０４を形成する。なお、触媒元素としてはニッケル以外にも、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等を用いることができる（図６（Ａ））。
【００８０】
また、上記触媒元素の添加工程は、レジストマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易となるので、微細化した回路を構成する際に有効な技術となる。
【００８１】
次に、触媒元素の添加工程が終了したら、４５０℃で１時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、水素雰囲気または酸素雰囲気中において５００〜７００℃（代表的には５５０〜６５０℃）の温度で４〜２４時間の加熱処理を加えて非晶質珪素膜６０２の結晶化を行う。本実施例では窒素雰囲気で５７０℃で１４時間の加熱処理を行う。
【００８２】
この時、非晶質珪素膜６０２の結晶化はニッケルを添加した領域６０５および６０６で発生した核から優先的に進行し、基板６０１の基板面に対してほぼ平行に成長した結晶領域６０７および６０８が形成される。この結晶領域６０７および６０８を横成長領域と呼ぶ。横成長領域は比較的揃った状態で個々の結晶が集合しているため、全体的な結晶性に優れるという利点がある（図６（Ｂ））。
【００８３】
なお、上述の特開平７−１３０６５２号公報の実施例１に記載された技術を用いた場合も微視的には横成長領域と呼びうる領域が形成されている。しかしながら、核発生が面内において不均一に起こるので結晶粒界の制御性の面で難がある。
【００８４】
結晶化のための加熱処理が終了したら、マスク絶縁膜６０３を除去してパターニングを行い、横成長領域６０７および６０８でなる島状半導体層（活性層）６０９、６１０、および６１１を形成する（図６（Ｃ））。
【００８５】
ここで６０９はＣＭＯＳ回路を構成するＮ型ＴＦＴの活性層、６１０はＣＭＯＳ回路を構成するＰ型ＴＦＴの活性層、６１１は画素マトリクス回路を構成するＮ型ＴＦＴ（画素ＴＦＴ）の活性層である。
【００８６】
活性層６０９、６１０、および６１１を形成したら、その上に珪素を含む絶縁膜でなるゲイト絶縁膜６１２を成膜する。
【００８７】
そして、次に図６（Ｄ）に示す様に触媒元素（ニッケル）を除去または低減するための加熱処理（触媒元素のゲッタリングプロセス）を行う。この加熱処理は処理雰囲気中にハロゲン元素を含ませ、ハロゲン元素による金属元素のゲッタリング効果を利用するものである。なお、ゲイト絶縁膜６１２を形成する前にも、触媒元素のゲッタリングプロセスを行ってもよい。また、何れかの工程だけ、行ってもよい。
【００８８】
なお、ハロゲン元素によるゲッタリング効果を十分に得るためには、上記加熱処理を７００℃を超える温度で行なうことが好ましい。この温度以下では処理雰囲気中のハロゲン化合物の分解が困難となり、ゲッタリング効果が得られなくなる恐れがある。
【００８９】
そのため本実施例ではこの加熱処理を７００℃を超える温度で行い、好ましくは８００〜１０００℃（代表的には９５０℃）とし、処理時間は０．１〜６ｈｒ、代表的には０．５〜１ｈｒとする。
【００９０】
なお、本実施例では酸素雰囲気中に対して塩化水素（ＨＣｌ）を０．５〜１０体積％（本実施例では３体積％）の濃度で含有させた雰囲気中において、９５０℃で、３０分の加熱処理を行う例を示す。ＨＣｌ濃度を上記濃度以上とすると、活性層６０９、６１０、および６１１の表面に膜厚程度の凹凸が生じてしまうため好ましくない。
【００９１】
また、ハロゲン元素を含む化合物してＨＣｌガスを用いる例を示したが、それ以外のガスとして、代表的にはＨＦ、ＮＦ3 、ＨＢｒ、Ｃｌ2 、ＣｌＦ3 、ＢＣｌ3 、Ｆ2 、Ｂｒ2 等のハロゲンを含む化合物から選ばれた一種または複数種のものを用いることが出来る。
【００９２】
この工程においては活性層６０９、６１０、および６１１中のニッケルが塩素の作用によりゲッタリングされ、揮発性の塩化ニッケルとなって大気中へ離脱して除去されると考えられる。そして、この工程により活性層６０９、６１０、および６１１中のニッケルの濃度は５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下にまで低減される。
【００９３】
なお、５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 という値はＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）の検出下限である。本発明者らが試作したＴＦＴを解析した結果、１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下（好ましくは５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下）ではＴＦＴ特性に対するニッケルの影響は確認されなかった。ただし、本明細書中における不純物濃度は、ＳＩＭＳ分析の測定結果の最小値でもって定義される。
【００９４】
また、上記加熱処理により活性層６０９、６１０、および６１１とゲイト絶縁膜６１２の界面では熱酸化反応が進行し、熱酸化膜の分だけゲイト絶縁膜６１２の膜厚は増加する。この様にして熱酸化膜を形成すると、非常に界面準位の少ない半導体／絶縁膜界面を得ることができる。また、活性層端部における熱酸化膜の形成不良（エッジシニング）を防ぐ効果もある。
【００９５】
さらに、上記ハロゲン雰囲気における加熱処理を施した後に、窒素雰囲気中で９５０℃で１時間程度の加熱処理を行なうことで、ゲイト絶縁膜６１２の膜質の向上を図ることも有効である。
【００９６】
なお、ＳＩＭＳ分析により活性層６０９、６１０、および６１１中にはゲッタリング処理に使用したハロゲン元素が、１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 の濃度で残存することも確認されている。また、その際、活性層６０９、６１０、および６１１と加熱処理によって形成される熱酸化膜との間に前述のハロゲン元素が高濃度に分布することがＳＩＭＳ分析によって確かめられている。
【００９７】
また、他の元素についてもＳＩＭＳ分析を行った結果、代表的な不純物であるＣ（炭素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）、Ｓ（硫黄）はいずれも５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 未満（典型的には１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 以下）であることが確認された。
【００９８】
次に、図示しないアルミニウムを主成分とする金属膜を成膜し、パターニングによって後のゲイト電極の原型６１３、６１４、および６１５を形成する。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用いる（図７（Ａ））。
【００９９】
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６１６、６１７、および６１８、無孔性の陽極酸化膜６１９、６２０、および６２１、ゲイト電極６２２、６２３、および６２４を形成する（図７（Ｂ））。
【０１００】
こうして図７（Ｂ）の状態が得られたら、次にゲイト電極６２２、６２３、および６２４、多孔性の陽極酸化膜６１６、６１７、および６１８をマスクとしてゲイト絶縁膜６１２をエッチングする。そして、多孔性の陽極酸化膜６１６、６１７、および６１８を除去して図７（Ｃ）の状態を得る。なお、図７（Ｃ）において６２５、６２６、および６２７で示されるのは加工後のゲイト絶縁膜である。
【０１０１】
次に、Ｎ型またはＰ型のいずれかの導電性を付与する不純物元素の添加工程を行う。不純物元素としてはＮ型ならばＰ（リン）またはＡｓ（砒素）、Ｐ型ならばＢ（ボロン）を用いれば良い。
【０１０２】
本実施例では、不純物添加を２回の工程に分けて行う。まず、１回目の不純物添加（本実施例ではＰ（リン）を用いる）を高加速電圧８０ｋｅＶ程度で行い、ｎ- 領域を形成する。このｎ- 領域は、Ｐイオン濃度が１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 〜１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 となるように調節する。
【０１０３】
さらに、２回目の不純物添加を低加速電圧１０ｋｅＶ程度で行い、ｎ+ 領域を形成する。この時は、加速電圧が低いので、ゲイト絶縁膜がマスクとして機能する。また、このｎ+ 領域は、シート抵抗が５００Ω以下（好ましくは３００Ω以下）となるように調節する。
【０１０４】
以上の工程を経て、ＣＭＯＳ回路を構成するＮ型ＴＦＴのソース領域６２８、ドレイン領域６２９、低濃度不純物領域６３０、チャネル形成領域６３１が形成される。また、画素ＴＦＴを構成するＮ型ＴＦＴのソース領域６３２、ドレイン領域６３３、低濃度不純物領域６３４、チャネル形成領域６３５が確定する（図７（Ｄ））。
【０１０５】
なお、図７（Ｄ）に示す状態ではＣＭＯＳ回路を構成するＰ型ＴＦＴの活性層もＮ型ＴＦＴの活性層と同じ構成となっている。
【０１０６】
次に、図８（Ａ）に示すように、Ｎ型ＴＦＴを覆ってレジストマスク６３６を設け、Ｐ型を付与する不純物イオン（本実施例ではボロンを用いる）の添加を行う。
【０１０７】
この工程も前述の不純物添加工程と同様に２回に分けて行うが、Ｎ型をＰ型に反転させる必要があるため、前述のＰイオンの添加濃度の数倍程度の濃度のＢ（ボロン）イオンを添加する。
【０１０８】
こうしてＣＭＯＳ回路を構成するＰ型ＴＦＴのソース領域６３７、ドレイン領域６３８、低濃度不純物領域６３９、チャネル形成領域６４０が形成される（図８（Ａ））。
【０１０９】
以上の様にして活性層が完成したら、ファーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等の組み合わせによって不純物イオンの活性化を行う。それと同時に添加工程で受けた活性層の損傷も修復される。
【０１１０】
次に、層間絶縁膜６４１として酸化珪素膜と窒化珪素膜との積層膜を形成し、コンタクトホールを形成した後、ソース電極６４２、６４３、および６４４、ドレイン電極６４５、６４６を形成して図８（Ｂ）に示す状態を得る。
【０１１１】
次に、１０〜５０ｎｍの厚さの窒化珪素膜５４７、ブラックマスク６４８を形成する（図８（Ｃ））。
【０１１２】
図８（Ｃ）の構成では、窒化珪素膜６４７を介して、ドレイン電極６４６とブラックマスク６４８との間で補助容量を形成する。
【０１１３】
このように、図８（Ｃ）の構成では、ブラックマスク６４８が補助容量の上部電極を兼ねている点が特徴である。
【０１１４】
なお、図８（Ｃ）に示すような構成では、広い面積を占めやすい補助容量をＴＦＴの上に形成することで開口率の低下を防ぐことが可能である。また、誘電率の高い窒化珪素膜を２５ｎｍ程度の厚さで利用できるので、少ない面積で非常に大きな容量を確保することが可能である。
【０１１５】
次に、基板全体を３５０℃の水素雰囲気で１〜２時間加熱し、素子全体の水素化を行うことで膜中（特に活性層中）のダングリングボンド（不対結合手）を補償する。以上の工程を経て同一基板上にＣＭＯＳ回路および画素マトリクス回路を作製することができる。
【０１１６】
次に、有機性樹脂膜でなる第２の層間絶縁膜６４９を０．５〜３μｍの厚さに形成する。そして、層間絶縁膜６４９上に導電膜を形成しパターニングすることにより画素電極６５０を形成する。本実施例は透過型の例であるため画素電極６５０を構成する導電膜としてＩＴＯ等の透明導電膜を用いる。
【０１１７】
次に、図９に示すように、上記の工程によって作製されたアクティブマトリクス基板をもとに、液晶パネルを作製する工程を説明する。
【０１１８】
図８（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板に配向膜６５１を形成する。本実施例では、配向膜６５１には、ポリイミドを用いた。次に、対向基板を用意する。対向基板は、ガラス基板６５２、透明導電膜６５３、配向膜６５４とで構成される。
【０１１９】
なお、本実施例では、配向膜には、液晶分子が基板に対して垂直に配向するようなポリイミド膜を用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を施すことにより、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って垂直配向するようにした。
【０１２０】
なお、対向基板には必要に応じてブラックマスクなどが形成されるが、ここでは省略する。
【０１２１】
次に、上記の工程を経たアクティブマトリクス基板と対向基板とを公知のセル組み工程によって、シール材やスペーサ（図示せず）などを介して貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶材料６５５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。よって、図９に示すような透過型の液晶パネルが完成する。
【０１２２】
なお、本実施例では、液晶パネルが、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モードによって表示を行うようにした。そのため、１対の偏光板（図示せず）がクロスニコル（１対の偏光板が、それぞれの透過軸を直交させるような状態）で、液晶パネルを挟持するように配置された。なお、１対の偏光板のそれぞれの透過軸が、ラビング方向つまり液晶の分子長軸の基板に対する射影軸と４５°の角度をなすように配置された。
【０１２３】
よって、本実施例では、液晶パネルに電圧が印加されていないとき黒表示となる、ノーマリブラックモードで表示を行うことが理解される。
【０１２４】
また、図８（Ｃ）に示した様なアクティブマトリクス基板の外観を図１０に簡略化して示す。図１０において、１００１は石英基板、１００２は画素マトリクス回路、１００３はソースドライバー回路、１００４はゲイトドライバー回路、１００５はロジック回路である。
【０１２５】
ロジック回路１００５は広義的にはＴＦＴで構成される論理回路全てを含むが、ここでは従来から画素マトリクス回路、ドライバー回路と呼ばれている回路と区別するため、それ以外の信号処理回路（メモリ、Ｄ／Ａコンバータ、パルスジェネレータ等）を指す。
【０１２６】
また、こうして形成された液晶パネルには外部端子としてＦＰＣ（Flexible Print Circuit）端子が取り付けられる。一般的に液晶モジュールと呼ばれるのはＦＰＣを取り付けた状態の液晶パネルである。
【０１２７】
（実施例２）
【０１２８】
本実施例では、実施例１で説明した液晶プロジェクタにおいて、画素配置を変更した液晶パネルをもちい、それに合わせてマイクロレンズの形状を変化させた。本実施例では、マイクロレンズと液晶パネルとが実施例１と異なり、その他の構成要素は、実施例１と同じであるので、ここでは省略する。
【０１２９】
図１１を参照する。図１１には、液晶パネル１１０１の画素と、複数のシリンドリカルレンズ１１０２からなる第１のレンチキュラーレンズ１１０３と、第１のレンチキュラーレンズと同じ形状である複数のシリンドリカルレンズ１１０４からなる第２のレンチキュラーレンズ１１０５と、複数のマイクロレンズ１１０６からなるマイクロレンズアレイ１１０７との対応関係を示している。なお、本実施例の液晶パネル１１０１の各画素は、ストライプ配列をとっている。
【０１３０】
次に、図１２を用いて、レンチキュラーレンズ１１０３に入射する光が、レンチキュラーレンズ１１０５、マイクロレンズアレイ１１０７、および液晶パネル１１０１を通過し、画像の情報が与えられるまでの動作を説明する。
【０１３１】
３枚のダイクロイックミラーによって分離されたＲ、Ｇ、Ｂの３つの色の光は、それぞれ異なる角度をもってレンチキュラーレンズ１１０３に入射する。シリンドリカルレンズと液晶パネル１１０１の画素との対応関係を図１２に示す。レンチキュラーレンズ１１０２に注目する。Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する液晶パネル１０７の３画素の列に対して、１つのシリンドリカルレンズが対応していることが理解される。
【０１３２】
次に、レンチキュラーレンズ１１０３に入射したＲ、Ｇ、Ｂの色の光はそれぞれ、第２のレンチキュラーレンズ１１０５のレンズ面上に集光ラインを形成する。Ｒ、Ｇ、Ｂスポット光の位置は対応する画素の中心線上にあり、第２のレンチキュラーレンズによって、その主光線が折り曲げられ、第３のマイクロレンズアレイ１１０７へと入射する。
【０１３３】
複数のマイクロレンズから成るマイクロレンズアレイ１１０７に入射したＲ、Ｇ、Ｂの色の光は、マイクロレンズによってコリメートされ、平行度の高い光に変換される。その後、これらのＲ、Ｇ、Ｂの色の光は、液晶パネル１１０１のそれぞれ対応する画素に入射し、画像の情報が与えられる。
【０１３４】
本実施例では、液晶パネル１１０１は、ＥＣＢモードで表示を行い、かつ電圧が印加されていないとき黒表示となるノーマリブラックモードが採用されている。上述したように、ＥＣＢモードで表示を行う液晶パネルでは、光が液晶パネルの中を進む際に、液晶の複屈折性によって位相差が生じ、偏光状態が変化することを利用している。しかも、上記位相差は、光が液晶パネルの中を進む距離に比例する。したがって、本実施例のように、液晶パネルに入射する光を、事前にコリメートし、平行度の高い光とすることによって、光が液晶パネル中を進む距離のばらつきを抑制することができる。
【０１３５】
液晶パネル１１０１を通過した光は、その後、集光レンズ（図示せず）に入射する。集光レンズで集められた光は、投影レンズ（図示せず）によってスクリーン（図示せず）に投射される。
【０１３６】
上述したように、本実施例では、３枚のダイクロイックミラーを異なる角度でもって配置することによって白色光の分離を行っている。また、ダイクロイックミラーで分離された光を、レンチキュラーレンズ１１０３、１１０５およびマイクロレンズアレイ１１０７とによって対応する画素の開口部に正確に入射させることができる。よって、光の有効利用が実現できる。
【０１３７】
なお、レンチキュラーレンズ１１０３、１１０５およびマイクロレンズアレイ１１０７は、所望の位置に光が焦点を結ぶように設計され、その配置が調節される。
【０１３８】
また、本実施例では、レンチキュラーレンズ１１０３によって振り分けられたＲ、Ｇ、Ｂの色の光を、複数のシリンドリカルレンズから成るレンチキュラーレンズ１１０５によって、各色の光の主光線を折り曲げ、マイクロレンズアレイ１１０７に垂直入射させているが、同様な効果を与える素子であれば、いかなるものを用いてもよい。例えば、実施例１で述べた微少な台形プリズムを用いてもよい。
【０１３９】
（実施例３）
【０１４０】
本実施例では、上記実施例１および２で述べた３種類のマイクロレンズと液晶パネルとの一体化を図った。液晶プロジェクタの他の構成要素については、実施例１と同じであるので省略する。
【０１４１】
図１３を参照する。図１３には、実施例２の２つのレンチキュラーレンズ、マイクロレンズアレイ、および液晶パネルが示されている。本実施例では、レンチキュラーレンズ１３０１と１３０２とは一体形成されており、レンチキュラーレンズ１３０３を構成している。また、マイクロレンズアレイ１３０４と液晶パネルとは一体形成されており、液晶パネル１３０５を構成している。
【０１４２】
また、レンチキュラーレンズ１３０３と液晶パネル１３０５との隙間１３０６に樹脂などを注入し、固定してもよい。また、レンチキュラーレンズ１３０３と液晶パネル１３０５とをホルダーなどで固定してもよい。
【０１４３】
３枚のダイクロイックミラーによって分離されたＲ、Ｇ、Ｂの３つの光が、それぞれ異なる角度でレンチキュラーレンズ１３０１に入射すると、液晶パネルのそれぞれの画素に対応した光が、マイクロレンズ１３０４から出射される。また、マイクロレンズアレイ１３０４は、液晶パネルの画素に近傍しているので、マイクロレンズから出射した光束を、異なる色の画素に入射させることなく、対応する画素開口部に確実に入射させることができる。
【０１４４】
なお、本実施例では、実施例２を例にとって説明したが、実施例１においても、マイクロレンズを一体形成し、隙間を樹脂などで固定できることは言うまでもない。
【０１４５】
（実施例４）
【０１４６】
本実施例では、上記実施例１、２あるいは３に示したような光学エンジンをセットに組み込んだプロジェクタ（プロジェクションＴＶ）について説明する。図１４に、本実施例のプロジェクションＴＶの外観図を示す。本実施例のプロジェクションＴＶは、一般的に、リア型プロジェクタとも呼ばれるタイプである。なお、図１４（Ａ）は側面図であり、内部構造を簡略化して示されている。また、図１４（Ｂ）は、本実施例のプロジェクションＴＶを斜めから見た図である。
【０１４７】
図１４（Ａ）および（Ｂ）において、１４０１は本体、１４０２は光学エンジン、１４０３はリフレクター、１４０４はスクリーンである。実際には、その他の光学系が加わって複雑な構成となるが、本実施例では概略の構成のみを示すこととする。
【０１４８】
光学エンジンには、実施例１、２あるいは３のプロジェクタを用いる。
【０１４９】
なお、実施例１、２あるいは３の液晶パネルに半導体回路を一体形成することによってＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ディジタル方式の信号にも対応できるようにすることができる。
【０１５０】
また、ビデオ信号がＸＧＡ、ＳＸＧＡ、ＵＸＧＡといった様に、異なる解像度に対応していても、ロジック回路等で不必要な箇所（画像非表示部）を黒表示するなどの工夫により解像度の低下を防ぎ、かつコントラストの高い映像を提供することができる。
【０１５１】
（実施例５）
【０１５２】
本実施例では、実施例４とは異なる構成のプロジェクタ（プロジェクションＴＶ）について説明する。本実施例で示す装置は、一般的にはフロント型プロジェクタと呼ばれているタイプである。
【０１５３】
図１５に、本実施例のフロント型プロジェクタの構成図を示す。図１５において、１５０１はプロジェクション本体、１５０２は投影レンズ、１５０３はスクリーンである。
【０１５４】
プロジェクション本体１５０１には、実施例１に示したプロジェクタを用いる。プロジェクション本体１５０１から映像情報を含む光が供給され、投影レンズ１５０２によって、映像がスクリーン１５０３に投射される。
【０１５５】
フロント型プロジェクタの最大の特徴は、映像が大画面スクリーンに映し出されることである。よって、会議やプレゼンテーション用のアプリケーションとしての需要が高い。なお、スクリーンには対角１〜２．５ｍのものが一般的によく用いられているが、それ以上のサイズのものも用いられる。
【０１５６】
（実施例６）
【０１５７】
上記実施例１〜５では、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モードで表示を行う液晶パネルを用いたが、ＥＣＢモードのうちでもＩＰＳ（横電界）モードで表示を行う液晶パネルを用いてもよいし、ＴＮ（ツイストネマチック）やＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）などのモードで表示を行う液晶パネルを用いてもよい。
【０１５８】
また、上記実施例１〜５では、光源にメタルハライドランプを用いたが、赤、青、緑の波長領域に鋭いスペクトルをもつ他のランプを用いてもよい。
【０１５９】
【発明の効果】
【０１６０】
本発明の液晶プロジェクタによると、単板式の液晶プロジェクタでありながらも光の有効利用がはかれる。また、マイクロレンズによって振り分けられた光を液晶パネルに入射させる前に平行度の高い光に変換することによって、液晶パネルの対応する画素に確実に入射させることができる。こうすることによって、光の有効利用を達成することができる。
【０１６１】
また、本実施例では、第１のマイクロレンズアレイによって集光され、第２のマイクロレンズアレイによって各色光の主光線を折り曲げ、振り分けられた光を第３のマイクロレンズアレイによってコリメートし、平行度の高い光を液晶パネルの対応する画素に入射させているので、光が液晶パネル中を進む距離にばらつぎが生じることを抑制することができる。よって、ＥＣＢモードで表示を行う場合でも、良好な表示を得ることができる。
【０１６２】
また、本発明の液晶プロジェクタは、液晶パネルにノーマリブラックモードを採用しているので、液晶パネルのＴＦＴに欠陥が生じても黒点となり、画質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【図２】  本発明の液晶プロジェクタにおける、第１のマイクロレンズ、第２のマイクロレンズ、第３のマイクロレンズ、画素、および液晶パネルを通過する光の関係を示す図である。
【図３】  本発明の液晶プロジェクタにおける第１、第２のマイクロレンズと画素との位置関係を示す図である。
【図４】  本発明の液晶プロジェクタにおける第３のマイクロレンズと画素との位置関係を示す図である。
【図５】  本発明の別の液晶プロジェクタにおける第１のマイクロレンズ、第２の台形プリズム、第３のマイクロレンズ、画素、および液晶パネルを通過する光の関係を示す図である。
【図６】  ＴＦＴの作製工程を示す図である。
【図７】  ＴＦＴの作製工程を示す図である。
【図８】  ＴＦＴの作製工程を示す図である。
【図９】  液晶パネルの断面図である。
【図１０】  アクティブマトリクス基板の上面図である。
【図１１】  本発明の別の液晶プロジェクタにおける第１のレンチキュラーレンズと、第２のレンチキュラーレンズと、マイクロレンズアレイと、画素との位置関係を示す図である。
【図１２】  本発明の別の液晶プロジェクタにおける第１のレンチキュラーレンズ、第２のレンチキュラーレンズ、マイクロレンズアレイ、画素、および液晶パネルを通過する光の関係を示す図である。
【図１３】  本発明の別の液晶プロジェクタにける、第１のマイクロレンズ、第２のマイクロレンズ、第３のマイクロレンズ、画素、および液晶パネルを通過する光の関係を示す図である。
【図１４】  リア型液晶プロジェクションＴＶの構成を示す図である。
【図１５】  フロント型液晶プロジェクションＴＶの構成を示す図である。
【図１６】  従来の３板式液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【図１７】  従来の単板式液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【図１８】  従来のマイクロレンズを用いた単板式液晶プロジェクタの光学系を示す図である。
【図１９】  従来のマイクロレンズを用いた単板式液晶プロジェクタにおけるマイクロレンズおよび画素を通過する光の関係を示す図である。
【図２０】  ＥＣＢモードの動作原理を示す図である。
【符号の説明】
１０１    光源
１０２、１９３、１０４    ダイクロイックミラー
１０５    マイクロレンズアレイ
１０５’  マイクロレンズアレイ
１０６    マイクロレンズアレイ
１０７    液晶パネル
１０８    フィールドレンズ
１０９    投影レンズ
１１０    スクリーン
【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１１】
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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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