(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、
上記第１の基板と第２の基板とに挟まれた液晶組成物と、
上記第１の基板上に設けられた反射電極と、
上記第２の基板上に設けられた対向電極と、
上記第１の基板と上記反射電極との間に設けられた第１の遮光膜と、
上記反射電極と上記第１の遮光膜との間に設けられた第２の遮光膜とを有し、
上記第２の遮光膜は上記反射電極と電気的に接続されており、
上記第２の遮光膜は上記反射電極の隙間を覆うように形成されており、
上記第１の遮光膜には外部から電圧が印加され、上記第１の遮光膜と上記第２の遮光膜との間でキャパシタが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、第２の基板と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間隔を保持する樹脂スペーサと、
上記樹脂スペーサと同じ樹脂で形成された周辺枠と、
上記第１の基板と、上記第２の基板と、上記周辺枠とに囲まれた内部に封入された液晶組成物と、
上記第１の基板に設けられた反射電極と、
上記反射電極と上記周辺枠との間に形成されたダミー電極と、
上記反射電極に信号を供給するアクティブ素子と、
上記アクティブ素子を覆う第１の遮光膜と、
上記反射電極と反射電極との隙間を覆う第２の遮光膜とを有し、
上記ダミー電極には信号が供給されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
上記ダミー電極に供給される信号は、黒表示を行う信号であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記ダミー電極に供給される信号は、ダミー電極と隣合う反射電極と同じタイミングで極性が反転する信号であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記第２の遮光膜と上記反射電極とは電気的に接続されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記第１の遮光膜は上記第２の遮光膜の隙間を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記第１の基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
上記第１の遮光膜に供給される上記外部から電圧は、上記反射電極に電気的に接続されたアクティブ素子がオフになった時点で第１の電圧から第２の電圧へと変化することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの照明光を液晶表示素子に照射し、液晶表示素子の画像をスクリーンに投写する液晶プロジェクタ用の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、小型表示装置から所謂ＯＡ機器等の表示端末用に広く普及している。この液晶表示装置は、基本的には少なくとも一方が透明なガラス板やプラスチック基板等からなる一対の絶縁基板の間に液晶組成物の層（液晶層）を挟持して所謂液晶パネル（液晶表示素子または液晶セルとも言う）を構成し、この液晶パネルの絶縁基板に形成した画素形成用の各種電極に選択的に電圧を印加して所定画素部分の液晶組成物を構成する液晶分子の配向方向を変化させて画素形成を行う形式（単純マトリクス）、上記各種電極と画素選択用のアクティブ素子を形成してこのアクティブ素子を選択することにより当該アクティブ素子に接続した画素電極と基準電極の間にある画素の液晶分子の配向方向を変化させて画素形成を行う形式（アクティブマトリクス）とに大きく分類される。
【０００３】
一般に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、一方の基板に形成した電極と他方の基板に形成した電極との間に液晶層の配向方向を変えるための電界を印加する、所謂縦電界方式を採用している。また、液晶層に印加する電界の方向を基板面とほぼ平行な方向とする、所謂横電界方式（ＩＰＳ方式とも言う）の液晶表示装置が実用化されている。
【０００４】
一方、液晶表示装置を用いる表示装置として、液晶プロジェクタが実用化されている。液晶プロジェクタは光源からの照明光を液晶表示素子に照射し、液晶表示素子の画像をスクリーンに投写するものである。液晶プロジェクタに用いられる液晶表示素子には反射型と透過型とがあるが、液晶表示素子を反射型とした場合には、画素のほぼ全域を有効な反射面とすることができ、液晶表示素子の小型化、高精細化、高輝度化において、透過型に比較して有利である。
【０００５】
従って、反射型の液晶表示素子を用いることにより、輝度を低下させずに小型で、かつ、高精細の液晶プロジェクタを実現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液晶プロジェクタには小型化、高精細化、高輝度化という課題がある。この課題を解決するには、液晶プロジェクタに用いられる液晶表示素子のさらなる小型化、高精細化、高輝度化を実現する必要がある。透過型液晶表示素子を小型化、高精細化する場合、一画素当りの光の通過面積の割合（以下開口率と称する）の大きな低下が避けがたい。
【０００７】
本発明の目的は、高輝度化が可能な反射型液晶表示装置を提供することにある。また、高画質の反射型液晶表示装置を提供することにある。また、液晶表示素子に発生する、不要な光の入射を防止し、高品位な画質と、高開口率による光利用効率の高い液晶表示装置およびそれを用いた液晶プロジェクタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
反射電極が設けられた駆動回路基板と、駆動回路基板に対向して設けられた透明基板と、駆動回路基板と透明基板とに挟まれた液晶組成物とを有する液晶表示装置で、駆動回路基板に設けられた半導体素子に光が入射しないように、半導体素子を覆い遮光する第１の遮光膜と、上記反射電極と反射電極との隙間を覆うため反射電極の下に第２の遮光膜とを設ける。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明による液晶表示装置の一実施例を説明する模式図である。図１において、１００は液晶表示素子、１は第１の基板である駆動回路基板、２は第２の基板である透明基板、３は液晶組成物、４はスペーサである、スペーサ４は駆動回路基板１と透明基板２との間に一定の間隔であるセルギャップ(cell gap)ｄを形成している。このセルギャップｄに液晶組成物３が挟持されている。５は反射電極で駆動回路基板１に形成されている。６は対向電極で反射電極５との間で液晶組成物３に電圧を印加する。７、８は配向膜で液晶分子を一定方向に配向させる。３０はアクティブ素子で反射電極５に電圧を供給する。
【００１１】
３４はソース領域、３５はドレイン領域、３６はゲート電極、３８は絶縁膜、３９はトランジスタ間を電気的に分離するフィールド酸化膜、４１は第１の層間膜、４２は第１の導電膜、４３は第２の層間膜、４４は第１の遮光膜、４５は第３の層間膜、４６は第２の遮光膜、４７は第４の層間膜、４８は反射電極５を形成する第２の導電膜である。
【００１２】
まず、反射型液晶表示素子について説明し、アクティブ素子３０と第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６については後述する。
【００１３】
本実施例の液晶表示素子は反射型であり、液晶表示素子１００に照射された光は、透明基板２側（図中上側）から入射し、液晶組成物３を透過し反射電極５で反射し再度液晶組成物３、透明基板２を透過して液晶表示素子１００から出射する。液晶表示素子を反射型とし、駆動回路基板１の液晶組成物３側の面に反射電極５を形成した場合、駆動回路基板１に不透明なシリコン基板等を用いることが可能である。また、アクティブ素子３０や配線を反射電極５の下に設けることができ、画素となる反射電極５を広くし、所謂高開口率を実現することができる利点がある。また、液晶表示素子１００に照射される光による熱を駆動回路基板１の裏面から放熱できるといった利点もある。
【００１４】
次に液晶表示素子に電界制御複屈折モード（ELECTRICALLY CONTROLLED BIRIEFRINGENCE MODE）を用いた場合の動作を説明する。液晶表示素子１００には偏光素子により直線偏光となった光が入射する。反射電極５と対向電極６との間に電圧を印加すると液晶組成物３の誘電異方性により、液晶分子配列が変化しその結果、液晶表示素子１００中の複屈折率が変化する。電界制御複屈折モードは、この複屈折率の変化を光透過率の変化として利用し画像を形成するものである。
【００１５】
さらに図２を用いて、電界制御複屈折モードの１つである単偏光板ツイストネマティクモード（ＳＰＴＮ）について説明する。９は偏光ビームスプリッタで光源（図示せず）からの入射光Ｌ１を２つの偏光に分割し、直線偏光となった光Ｌ２を出射する。図２では、液晶表示素子１００に入射させる光に、偏光ビームスプリッタ９を透過した光（Ｐ波）を用いる場合を示しているが、偏光ビームスプリッタ９で反射した光（Ｓ波）を用いることも可能である。液晶組成物３は液晶分子長軸が駆動回路基板１と透明基板２に対して略平行に配列し、誘電異方性が正のネマティク液晶を用いる。また、液晶分子は配向膜７、８によりねじれた状態で配向している。
【００１６】
まず図２（ａ）に電圧が印加されていない場合を示す。液晶表示素子１００に入射した光は液晶組成物３の複屈折性により楕円偏光となり反射電極５面では円偏光となる。反射電極５で反射した光は再度液晶組成物３中を通過し再び楕円偏光となり出射時には直線偏光に戻り、入射光Ｌ２に対して９０度偏光方向が回転した光Ｌ３（Ｓ波）として出射する。出射光Ｌ３は再び偏光ビームスプリッタ９に入射するが、偏光面で反射され出射光Ｌ４となる。この出射光Ｌ４をスクリーン等に照射して表示を行う。この場合、電圧を印加していない場合に光が出射する所謂ノーマリーホワイト（ノーマリオープン）と呼ばれる表示方式となる。
【００１７】
対して図２（ｂ）に液晶組成物３に電圧が印加されている場合を示す。液晶組成物３に電圧が印加されると、液晶分子が電界方向に配列するため、液晶内で複屈折が起こらない。そのため、直線偏光で液晶表示素子１００に入射した光Ｌ２はそのまま反射電極５で反射され入射光Ｌ２と同じ偏光方向の光Ｌ５として出射する。出射光Ｌ５は偏光ビームスプリッタ９を透過し光源に戻る。そのため、スクリーン等に光が照射されないため、黒表示となる。
【００１８】
単偏光板ツイストネマティクモードでは、液晶の配向方向が基板と平行であるため、一般的な配向方法を用いることができ、プロセス安定性が良い。またノーマリーホワイトで使用するため、低電圧側でおこる表示不良に対して裕度を持たせることができる。すなわち、ノーマリーホワイト方式では、暗レベル（黒表示）が高電圧を印加した状態で得られる。この高電圧の場合には液晶分子のほとんどが基板面に垂直な電界方向に揃っているので、暗レベルの表示は、低電圧時の初期配向状態にあまり依存しない。さらに、人間の目は、輝度ムラを輝度の相対的な比率として認識し、かつ、輝度に対し対数スケールに近い反応を有する。そのため、人間の目は暗レベルの変動には敏感である。こうした理由から、ノーマリーホワイト方式は、初期配向状態による輝度ムラに対して有利な表示方式である。
【００１９】
上述した電界制御複屈折モードでは高いセルギャップの精度が求められる。すなわち、電界制御複屈折モードでは、光が液晶中を通過する間に生じる異常光と常光との間の位相差を利用しているため、透過光強度は異常光と常光との間のリタデーションΔｎ・ｄに依存する。ここで、Δｎは屈折率異方性で、ｄはスペーサ４によって形成される透明基板２と駆動回路基板１との間のセルギャップである。
【００２０】
また、反射型では液晶に入射した光は反射電極で反射し再度液晶を通過するため、透過型と同じ屈折率異方性Δｎの液晶を用いる場合、透過型に対してセルギャップｄは半分になる。一般の透過型液晶表示素子の場合セルギャップｄは５〜６μｍ程度であるのに対し、本実施例では約２μｍである。
【００２１】
本実施例では高いセルギャップ精度と、従来より狭いセルギャップに対応するため、従来からあるビーズ分散法に代わり柱状のスペーサを駆動回路基板１上に形成する方法を用いた。
【００２２】
図３に駆動回路基板１上に設けられた反射電極５とスペーサ４との配置を説明する模式平面図を示す。一定の間隔を保つように多数のスペーサ４が駆動回路基板全面にマトリックス状に形成されている。反射電極５は液晶表示素子が形成する像の最小単位となる画素である。図３では簡略化のため、符号５Ａ、５Ｂで示す縦４画素、横５画素で示した。
【００２３】
図３では縦４画素、横５画素の画素が、表示領域を形成している。液晶表示素子で表示する像はこの表示領域に形成される。表示領域の外側にはダミー画素１０が設けられている。このダミー画素１０の周辺にスペーサ４と同じ材料で周辺枠１１が設けられている。さらに、周辺枠１１の外側にはシール材１２が塗布される。１３は外部接続端子で液晶表示素子１００に外部からの信号を供給するのに用いられる。
【００２４】
スペーサ４と周辺枠１１の材料には、樹脂材料を用いた。液晶組成物３を駆動回路基板１と透明基板２の間に配置し、液晶表示素子１００を組立てた後は、周辺枠１１により囲まれた領域内に液晶組成物３が保持される。また、周辺枠１１の外側にはシール材１２が塗布され、液晶組成物３を液晶表示素子１００内に封入する。
【００２５】
シール材１２は駆動回路基板１と透明基板２とを固定する役目と、液晶組成物３にとって有害な物質が進入することを阻止する役目がある。流動性があるシール材１２を塗布した場合に、周辺枠１１はシール材１２のストッパとなる。シール材１２のストッパとして、周辺枠１１を設けることで、液晶組成物３の境界やシール材１２の境界での設計裕度を狭くすることができ、液晶表示素子１００の端辺から表示領域までの間を狭く（挟額縁化）することが可能である。
【００２６】
周辺枠１１と表示領域との間にはダミー画素１０が設けられている。ダミー画素１０は最外部の画素５Ｂと内部の画素５Ａとの表示品質を均一にするためのものである。すなわち、表示領域とその周辺領域との境で構造的不連続性から生じる表示不良を回避するため、表示領域と同じ構造で表示に寄与しない所謂ダミー画素が周辺領域に設けられる。
【００２７】
また従来、隣合う画素で極性を反転させて駆動する所謂ドット反転駆動の場合に生じる表示不良防止の目的でもダミー画素が設けられている。図４を例にして、内部の画素５Ａと最外部の画素５Ｂとを比較すると、内部の画素５Ａには隣合う画素が存在するため、ドット反転駆動の場合では、隣合う画素との間で不要な電界が生じる。対して最外部の画素５Ｂで、ダミー画素１０が無い場合では、表示品質を低下する不要な電界が生じていないので、表示品質が内部の画素５Ｂに比較して良くなってしまう。一部の画素に表示品質の差が生じると、それが表示ムラとなる。そのため、ドット反転駆動の場合ではダミー画素１０を設けて画素５Ａ、５Ｂと同じように信号を供給し最外部の画素５Ｂと内部の画素５Ａとの表示品質を同等にしている。
【００２８】
本実施例では、ドット反転駆動を用いていないため、ドット反転駆動方式で発生する表示ムラは問題とならない。しかしながら、ノーマリホワイトで使用する場合、液晶組成物３に電圧を印加しないと、ダミー画素１０が白く表示され表示品質をそこなうという問題が生じる。ダミー画素１０を遮光することも考えられるが、表示領域の境に精度良く遮光枠を形成することは困難である。そこで、ダミー画素１０には黒表示となるような電圧を供給し、表示領域を囲む黒枠として観察されるようにした。また隣合う１画素だけではなく、周辺枠１１の内側数画素をダミー画素１０としている。
【００２９】
図４にダミー画素１０Ｄを枠状に形成した様子を示す。ダミー画素１０Ｄは黒表示となる信号が供給される。また図４に示すようにダミー画素１０Ｄを枠状の1枚の電極で形成すれば、比較的簡単に表示領域周辺の黒枠表示を実現できる。しかしながら、図４に示すダミー画素１０Ｄでは、ダミー画素１０Ｄと表示領域の境に表示不良が発生することがわかった。
【００３０】
従来より、液晶組成物３に一定方向の電界を印加すると、液晶組成物３が劣化するため、液晶組成物３の電界の極性を一定周期で反転する駆動方法、所謂交流駆動と呼ばれる駆動方法が知られている。本実施例では、交流周期を２フレームとし、１フレーム毎に信号の極性を全ての画素で反転するフレーム反転を用いている。
【００３１】
フレーム反転方式では、１フレーム中全画素に同極性の信号が書き込まれる。図４では表示領域内の有効画素への信号書き込みは、図中上から下に各行毎の走査により順番に行われる。対して、ダミー画素１０Ｄは共通に接続された電極のため、信号書き込みは一度に行われる。そのため、書き込まれる順番によって、有効画素の中にダミー画素と極性が反転している期間が生じるものがあり、有効画素とダミー画素との実効横電界が場所により不均一となる。以下この顕著な例である、全面黒表示とした場合を用いて説明する。
【００３２】
図４の有効画素左上から右下に順次黒表示（ノーマリホワイトの場合では高電圧）が書き込まれ、これは１フレームで完了する。一方ダミー画素１０Ｄへの黒表示書き込みを有効画素左上と同一タイミングかつ同極性で行った場合に、有効画素右下の画素とダミー画素の間には、ほぼ１フレーム期間横電界が発生する。また、その他の有効周辺画素とダミー画素との間にも、ダミー画素との書き込みタイミング差の期間だけ横電界が発生する。ノーマリホワイトで黒表示時に液晶にかかる横電界は、その部分を白く浮き上がらせる。すなわち、全画面黒表示とした場合、有効画素と周辺ダミー画素との間に場所によって濃さの異なる白枠が表示されてしまう。
【００３３】
さらに、図５にフレーム反転を用いる場合の映像信号のタイミングチャートを示し、書き込みタイミングの差について説明する。図５中ＳＥは図４に示す1行目の画素５Ｅに書き込まれ保持される映像信号を表わし、ＳＦは４行目の画素５Ｆの映像信号、ＳＤはダミー画素１０Ｄの黒表示用信号、Ｖｃｏｍは対向電極６に印加される電圧を表わす。図５においては、わかり易くするため黒表示を行う電圧が全ての画素に印加された場合（全面黒表示）を示している。
【００３４】
映像信号の書き込まれる順番は、図４の例では左上から右下に書き込まれるため、まず横方向１行の画素が順次に書き込まれる。その後、図中上の行から下の行に順番に黒表示用信号の書き込みが行われる。ただし、ダミー画素に書き込まれる黒表示用信号は、1行目の画素５Ｅと同じタイミングで書き込まれている。また、１フレーム目は電圧Ｖｃｏｍに対して正極性で、２フレーム目は負極性である。
【００３５】
図５において、１行目の画素５Ｅに書き込まれる映像信号は、矢印ＡＥ１に示すタイミングで書き込まれ、次の矢印ＡＥ２までの間、映像信号を保持するようになっている。各行毎上から下に映像信号が書き込まれるため、最後の４行目の画素５Ｆに映像信号が書き込まれるタイミングは矢印ＡＦ１となる。画素５Ｆに書き込まれる映像信号ＳＦとダミー画素１０Ｄに書き込まれる黒表示用信号ＳＤとを比較すると、黒表示用信号ＳＤに対して映像信号ＳＦは略１フレーム期間遅れた信号位相となっている。そのため、映像信号ＳＤと映像信号ＳＦは略１フレーム期間極性が反転しており、画素５Ｆとダミー画素１０Ｄとの間に電界（不要電界）が生じる。この不要電界により液晶組成物３の配向が変化して、ノーマリーホワイト方式では黒表示が若干白く表示される表示ムラが発生する。
【００３６】
なお、説明では4行目の画素５Ｆを用いて説明したが、２行目、3行目の画素も、ダミー画素１０Ｄに対して極性が反転した信号が、印加されている。そのため、極性が反転している期間により程度の差はあるが、同じように表示ムラが発生する。
【００３７】
再度図３に戻って説明するが、図３に示すように、ダミー画素１０Ｄの表示ムラを防止するために、ダミー画素を行毎に設ける構成とした。ダミー画素１０には各行に書き込まれる信号と同じタイミングで、黒表示の信号が書き込まれる。すなわち、行毎に設けられたダミー画素１０には、同じ行の画素と同じ極性の信号が書き込まれるため、不要な電界の発生を防ぐことができ、表示ムラを低減することができる。
【００３８】
さらに図３のダミー画素１０の形状は他の画素５Ａ、５Ｂに比較して横長い形状としている。液晶表示素子１００には、表示部以外に不要な光を当てないために、後述するように遮光枠が設けられるが、ダミー画素１０の形状を横長くすることで、遮光枠を液晶表示素子１００に設置する際の位置精度に余裕をもたせることが可能である。
【００３９】
次に図６を用いて、第１の遮光膜４４に電圧を印加し、第２の遮光膜４６との間でキャパシタ（コンデンサ）を形成し、このコンデンサを用いて、対向電極６に対して反射電極５の電圧を変動させることについて説明する。図６は１画素を回路図で示したもので、アクティブ素子３０はわかり易くするため、スイッチとして示している。５２はアクティブ素子３０をオン・オフする信号を供給する走査信号線で、５１は画素に書き込まれる映像信号を供給する映像信号線である。図６に示すように、反射電極５と対向電極６とで第１のコンデンサ５３を形成している。また、第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６とで第２のコンデンサ５４を形成している。ここでは説明のため、他の寄生容量は無視できるものとして、第１のコンデンサ５３の容量はＣＬで、第２のコンデンサ５４の容量はＣＣとする。
【００４０】
まず図６（ａ）に示すように、第２のコンデンサ５４の一方の電極である、第１の遮光膜４４には外部から電圧Ｖ１が印加される。次に、走査信号によりアクティブ素子３０がオンになると、映像信号が反射電極５、及び第２の遮光膜４６に供給される。ここで、反射電極５、第２の遮光膜４６に供給された電圧をＶ２とする。
【００４１】
次に、図６（ｂ）に示すように、アクティブ素子３０がオフになった時点で、第１の遮光膜４４に供給している電圧をＶ１からＶ３に変化させる。このとき、反射電極５及び、第２の遮光膜４６の電圧はＶ２−（ＣＣ／ＣＬ＋ＣＣ）×（Ｖ１−Ｖ３）となる。
【００４２】
前述した方法で、反射電極５の電圧を変化させることにより、例えば反射電極５に印加する電圧を正極性にして、負極性の信号は第１の遮光膜４４に印加する電圧により作り出すことが可能である。このような方法で負極性の信号を作り出すと、負極性の信号を供給する必要が無くなり、周辺回路を低耐圧の素子で形成することが可能となる。
【００４３】
次に図７から図１０を用いて第１の遮光膜４４、第２の遮光膜４６について説明する。図７に示すように、反射電極５は短絡を防止するため一定の間隔を空けて設けられる。そのためこの隙間から光が入射し、入射した光は半導体層に入射し光キャリアを形成する。光キャリアはソース領域に流れ込み、光電変換による多量の電荷のため、映像信号を変化させててしまう、所謂フォトリークと呼ばれる問題が発生する。
【００４４】
光源からの光量が少ない場合には、反射電極５は遮光する役割があるため大部分の光は反射電極５で反射して、隙間から入射する光は問題とならない。しかしながら、液晶プロジェクタでは輝度を増加させるために、光源から強い光が液晶表示素子１００に照射されている。そのため反射電極４８だけではフォトリークを防止できず、遮光膜が設けられる。
【００４５】
図７に示すように、透明基板２にカラーフィルタ６を設ける場合には、カラーフィルタ間に遮光膜であるブラックマトリクス２０を形成することが可能である。ブラックマトリックス２０は画素を取り囲むように形成されるため、ちょうど反射電極４８の隙間に光が入射しない位置に設けられることとなる。よって従来の液晶表示素子ではブラックマトリックス２０による遮光で充分であった。しかしながら、透明基板２と駆動回路基板１との間は離れており、光量が増加すると、斜めに入射する光によるフォトリークが無視できなくなる。
【００４６】
また、液晶プロジェクタでは、色の分離、合成を液晶表示素子の外で行う方式があり、カラーフィルタを用いないため、透明基板２に遮光の目的のみでブラックマトリクス２０を形成することは工程上経済的ではない。さらに、反射方式ではブラックマトリクス２０を使用すると開口率が低下するといった問題もある。
【００４７】
そのため、駆動回路基板１に他の金属層の形成と同様な工程で遮光膜を設けることとした。図８に駆動回路基板１に遮光膜４４を設ける構成を示す。半導体層に隣接して遮光膜４４を設けることができ、斜めから入射する光を防ぐことが可能である。また、遮光膜４４は画素領域のはぼ全面を被っており、遮光膜４４に形成される開口は、反射電極５と電気的接続をとるためのコンタクトホール４２ＣＨの開口だけでよい。そのため半導体層に入射する光は非常に少量となる。
【００４８】
前述したように、液晶プロジェクタは高輝度化が進み、液晶プロジェクタでは室内で照明を点灯した状態での使用が望まれるまでになっている。そのため、光源から液晶表示素子に照射される光量も増加している。発明者は光量の増加により、図８の構造でも光リークによる画面上のちらつきが発生することを見出した。第１の遮光膜４４に形成される開口を小さくすれば、半導体層に入射する光の量が減少し光リークによる問題が防止できることが想像できるが、他の方法として反射電極５の開口部に第２の遮光膜を設けることとした。
【００４９】
図１、図９に示すように、第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６の２つの遮光膜を設けている。図９では、第２の遮光膜４６と第１の導電膜４２の接続部に第１の遮光膜４４に用いる金属層と第２の遮光膜の金属層とを積層した構成を示す。
【００５０】
さらに、図１０に反射電極５と第２の遮光膜４６とを液晶層側から見た場合の概略平面図を示す。なお、図をわかり易くするために配向膜は省略している。図１０に示すように、反射電極５と重ねて、液晶層側から見て下側に第２の遮光膜４６を設けると、光が侵入するのは４９で示す開口のみになり、反射電極５の開口部により入射する光の量は大幅に減少する。第２の遮光膜４６は反射電極５と略同じ大きさで形成しているため、反射電極５の開口５Ｐの大部分を覆うことが可能である。
【００５１】
反射電極５は画素毎独立の映像信号が印加されるため、短絡しないように、個々の反射電極５は開口５Ｐにより分離されている。同じく第２の遮光膜４６にも映像信号が印加されるため、第２の遮光膜４６も開口４６Ｐで分離されている。
【００５２】
すなわち、短絡しないよう設けられた開口５Ｐと開口４６Ｐから、光が侵入することになる。そこで反射電極５の開口５Ｐを第２の遮光膜４６で光が直接入射しないように塞いでいる。さらに、第２の遮光膜４６の開口４６Ｐを反射電極５が光の入射を防ぐように塞いでいる。このように、それぞれの開口を互いに補う形で塞いでいることで、遮光の効果が増している。
【００５３】
しかしながら、開口５Ｐは第２の遮光膜４６が直接接触して塞がれているわけではない。第２の遮光膜４６と反射電極５との間には短絡することを防止するために層間膜が形成されており、層間膜中を光が伝わることになる。そこで、半導体層に入射する光をさらに防ぐように、第１の遮光膜４４が設けられる。光の侵入は開口４９からの限られた量であるが、さらに第１の遮光膜４４が設けられることで、より確実に半導体層への光の侵入が防がれる。第１の遮光膜４４に設けれる開口は、各画素毎のコンタクトホール４４ＣＨのみである。すなわち、第２の遮光膜４６を設けても解消できない光漏れの開口４９を第１の遮光膜４４で更に塞ぐことになる。
【００５４】
図１１に示すように、光漏れの開口４９を絶縁物で直接塞ぐことも可能である。例えば、光漏れの開口４９上にスペーサ４と同じ樹脂材料で遮光膜２２を形成することが可能である。図１１ではスペーサ４を開口４９の上に設けている。さらに樹脂遮光膜２２で反射電極５の開口５Ｐを塞ぐことも可能である。
【００５５】
また前述したように、第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６との間で、キャパシタ（コンデンサ）を形成することができる。第２の遮光膜４６には反射電極５に書き込まれる映像信号が印加されているので、第１の遮光膜４４に固定電圧を印加すると保持容量として使用することもできる。また、第２の遮光膜４６に映像信号が印加されているので、第２の遮光膜４６は第２の反射電極としても働く。図１０に示すように、反射電極５と反射電極５との間の開口５Ｐから第２の遮光膜４６は露出しており、液晶組成物に第４の層間膜４７と、配向膜（図示せず）等を介して電圧を印加することが可能である。第２の遮光膜４６は反射電極５同様に交流駆動されるため、開口５Ｐ近傍の液晶組成物にも第２の遮光膜４６により、一定周期で極性が反転した電圧を印加することができ、開口５Ｐ近傍の液晶組成部に一定方向の電界（直流成分）が印加されることを防止する。
【００５６】
次に図１２を用いて、チップ内パターン密度を均一化するために形成した、ダミーのパターンについて説明する。図１２（ａ）、図１２（ｂ）に外部接続端子１３の周辺に形成したダミーパターンを示す。駆動回路基板１内において、外部接続端子１３と外部接続端子１３の間は端子接続時のショートを防止するため、外部接続端子１３以外の構成を設けない。そのため、駆動回路基板１内の他の領域に比較してパターン密度が粗になっている。外部接続端子１３の周辺にダミーパターンを設けることで、パターン密度が均一になり薄い均一な膜が研磨可能となった。
【００５７】
次に、図１２（ｂ）に外部接続端子１３周辺の断面図を示す。外部接続端子１３は第１の導電膜４２と第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６及び、反射電極５を積み重ねて形成している。接続部の導電膜の膜厚を厚くするために、第１の遮光膜４４と第２の遮光膜４６及び、反射電極５を重ねて３層にしてある。駆動回路内に配線される信号線は第１の導電膜４２で形成されため、層間膜にコンタクトホールを空けて第１の遮光膜４４と第１の導電膜４４とが接続されている。
【００５８】
図１３に駆動回路基板１に透明基板２を重ね合わせた図を示す。駆動回路基板１の周辺部には、周辺枠１１が形成されており、液晶組成物３は周辺枠１１と駆動回路基板１と透明基板２とに囲まれた中に保持さる。重ね合わされた、駆動回路基板１と透明基板２との間で周辺枠１１の外側には、シール材１２が塗布される。シール材１２により駆動回路基板１と透明基板２とが接着固定され液晶表示素子（液晶パネル）１００が形成される。
【００５９】
次に図１４に示すように、液晶表示素子１００に外部からの信号を供給するフレキシブルプリント配線板８０が外部接続端子１３に接続される。
【００６０】
フレキシブルプリント配線板８０の両外側の端子は他の端子に比較して長く形成され、透明基板２に形成された対向電極５に接続され、対向電極用端子８１を形成している。すなわち、フレキシブルプリント配線板８０は、駆動回路基板１と透明基板２の両方に接続されている。
【００６１】
従来の対向電極５への配線は駆動回路基板１に設けられた外部接続端子にフレキシブルプリント配線板が接続され、駆動回路基板１を経由して対向電極５に接続されるものであった。本実施例の透明基板２にはフレキシブルプリント配線板８０との接続部８２がもうけられ、フレキシブルプリント配線板８０と対向電極５とが直接接続される。すなわち、液晶パネル１００は透明基板２と駆動回路基板１とが重ね合わされて形成されるが、透明基板２の一部は駆動回路基板１より外側に出て接続部８２を形成しており、この透明基板２の外側に出た部分でフレキシブルプリント配線板８０と接続されている。
【００６２】
図１５、図１６、図１７に液晶表示装置２００の構成を示す。図１５は液晶表示装置２００を構成する各構成物の分解組立て図である。また図１６は液晶表示装置２００の平面図であり、図１７は図１６の断面図である。なお、図１７においては、わかり易くするために、各構成は実際の寸法より厚く記載してある。
【００６３】
図１５に示すように、フレキシブルプリント配線板８０が接続された液晶パネル１００は、クッション材６１を間に挟んで、放熱板６２に配置される。クッション材６１は高熱伝導性であり、放熱板６２と液晶パネル１００との隙間を埋めて、液晶パネル１００の熱が放熱板６２に伝わり易すくする役目を持つ。６３はモールドで、放熱板６２に接着固定されている。
【００６４】
また図１７に示すように、フレキシブルプリント配線板８０はモールド６３と放熱板６２との間を通りをモールド６３の外側に取り出されている。６５は遮光板で、光源からの光が液晶表示装置２００を構成する他の部材にあたることを防いでいる。６６は遮光枠で液晶表示装置２００の表示領域の外枠を表示する。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成とすることで、小型化、高精細化、高輝度化が望まれる液晶プロジェクタに用いられる反射型液晶表示装置を実現することができる。また、高画質の反射型液晶表示装置を実現することができる。また、液晶表示素子に発生する、不要な光の入射を防止し、高品位な画質の液晶表示装置およびそれを用いた液晶プロジェクタを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式断面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式平面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式平面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の動作を説明する図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の動作を説明する模式回路図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式断面図である。
【図８】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式断面図である。
【図９】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式断面図である。
【図１０】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式平面図である。
【図１１】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式平面図である。
【図１２】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の接続端子部を説明する図である。
【図１３】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の組立てを説明する図である。
【図１４】本発明による液晶表示装置の一実施の形態を説明する液晶表示素子の模式平面図である。
【図１５】本発明による液晶表示装置の模式組立て図である。
【図１６】本発明による液晶表示装置の模式平面図である。
【図１７】本発明による液晶表示装置の模式断面図である。
【符号の説明】
１…駆動回路基板、２…透明基板、３…液晶組成物、４…スペーサ、５…反射電極、６…対向電極、７、８…配向膜、９…偏光ビームスプリッタ、１０…ダミー画素、１１…周辺枠、１２…シール材、１３…外部接続端子、３０…アクティブ素子、３１…シリコン基板、３２…ｎ型ウエル、３３…チャネルストッパ、３４…ソース領域、３５…ドレイン領域、３６…ゲート電極、３８…絶縁膜、３９…フィールド酸化膜、４１…第１の層間膜、４２…第１の導電膜、４３…第２の層間膜、４４…第１の遮光膜、４５…第３の層間膜、４６…第２の遮光膜、４７…第４の層間膜、４８…第２の導電膜、４９…開口、５１…走査信号線、５２…映像信号線、６１…クッション材、６２…放熱板、６３…モールド、６４…保護用接着材、６５…遮光板、６６…遮光枠、８０…フレキシブル配線板、８１…対向電極用端子、８２…フレキシブル配線板接続部、１００…液晶表示素子、２００…液晶表示装置。
【図１】
0003823016.tif 000002
【図２】
0003823016.tif 000003
【図３】
0003823016.tif 000004
【図４】
0003823016.tif 000005
【図５】
0003823016.tif 000006
【図６】
0003823016.tif 000007
【図７】
0003823016.tif 000008
【図８】
0003823016.tif 000009
【図９】
0003823016.tif 000010
【図１０】
0003823016.tif 000011
【図１１】
0003823016.tif 000012
【図１２】
0003823016.tif 000013
【図１３】
0003823016.tif 000014
【図１４】
0003823016.tif 000015
【図１５】
0003823016.tif 000016
【図１６】
0003823016.tif 000017
【図１７】
0003823016.tif 000018