JP2007101921A - 液晶装置、及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光変調装置として用いられた際の光学特性が高く、小型な投射型表示装置を提供できる液晶装置、及び該液晶装置を備えた投射型表示装置を提供する。
【解決手段】 対向して配置された第１の基板１０及び第２の基板２０の間に液晶層５０が挟持された液晶装置である。第１の基板１０及び第２の基板２０の少なくとも一方における、液晶層５０が設けられた側と反対側の面に、ワイヤーグリッド構造５０を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶装置、及び投射型表示装置に関する。

プロジェクタ等の投射型表示装置における光変調装置として、液晶装置が用いられている。このような液晶装置としては、対向配置された一対の基板間に液晶層が挟持された構成のものが知られており、この一対の基板の内側には、液晶層に電圧を印加するための電極がそれぞれ形成されている。そして、一対の基板の外側（液晶層に対向する面とは異なる面側）には偏光板が配設されており、液晶層に対して所定の偏光が入射される構成となっている。

ところで、プロジェクタは、光源としてハロゲンランプや高圧水銀ランプを用いており、偏光板に対して強力な光を照射することから、熱や光により偏光板が劣化して光学特性が低下してしまうおそれがある。そこで、例えば液晶装置と偏光板との間隙に冷却ファンによって風を送り込むことで偏光板を冷却し、偏光板の劣化を緩和する技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、偏光板を冷却する他の方法として、例えば偏光板の表面に熱伝導性の高いサファイア基板と該サファイア基板に接続した放熱部材により放熱する技術もある（例えば、特許文献２参照）。また、ガラス基板上にストライプ状の金属格子パターンが形成された、いわゆるワイヤーグリッド型の偏光素子を用いることにより、耐光性、及び耐熱性を向上させることも考えられる。

一方、近年、プロジェクタは様々な場所で多岐にわたる用途で利用されていることから、小型で持ち運び易く、携帯性の高いものが望まれている。そこで、例えば液晶装置の内部、すなわち対向基板の液晶層と接する面に、上記のワイヤーグリッド型の偏光素子を備えることでプロジェクタの小型化を図った技術がある（例えば、特許文献３参照）。このようなワイヤーグリッド型の偏光素子は、その光学特性がグリッド（導電部材）間に介在する材質に影響を受けることが知られており、前記グリッド間には屈折率が１となる材料、すなわち空気（若しくは真空雰囲気）が介在した状態とすることが望ましい。
特開平１１−２５８５６９号公報 特開２００２−２１４５８５号公報 特開平９−１６００１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、偏光板から放熱することで光学特性の低下を緩和しているものの、前記偏光板に風を効率的に送り込むために導風構造を形成することから部品点数が増加してしまうことにより、プロジェクタを十分に小型化するのが難しい。
また、上記特許文献２に記載の技術では、放熱構造を形成する際に、部材として非常に高価なサファイアガラス基板を用いていることから高コストなものとなってしまい量産化が難しく、またサファイアガラス基板に蓄積された熱を逃がすための放熱部材を別途設けているため、やはりプロジェクタを十分に小型化できなかった。
さらに、上記特許文献３に記載の技術では、グリッド間に液晶が充填された状態となっているので、グリッド間に屈折率が１以上となる材質が介在した状態となっている。したがって、このワイヤーグリッド型の偏光素子は光学特性が低いものとなってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、偏光板の光学特性を低下させることなく、投射型表示装置を小型にする液晶装置、及び該液晶装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶装置は、対向して配置された第１の基板及び第２の基板の間に液晶層が挟持された液晶装置において、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方における、前記液晶層が設けられた側と反対側の面に、ワイヤーグリッド構造を備えていることを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、例えば該液晶装置を投射型表示装置における光源からの光を変調する光変調装置として利用した場合、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に設けられたワイヤーグリッド構造を偏光板として用いることができる。このように、液晶装置と偏光板とが一体となった構造を有しているので、従来の投射型表示装置では必要となっていた、偏光板を保持する部材が不要となり投射型表示装置の構成部品数が少なくなる。したがって、この液晶装置を備える投射型表示装置を薄型で軽量なものとすることができる。

また、上記液晶装置においては、前記ワイヤーグリッド構造は、前記第１の基板又は前記第２の基板上に形成された誘電体部と該誘電体部上に設けられたワイヤー状の金属グリッドとから構成されているのが好ましい。

このようにすれば、ワイヤーグリッド構造を構成する金属グリッド部が、前記第１の基板又は前記第２の基板の最外面に設けられた状態となるので、前記金属グリッド部は外気（空気等）に触れた状態となる。よって、金属グリッド間に空気が充填された状態となっているので、ワイヤーグリッド構造は偏光特性の高いものとなる。また、特に、光入射側の偏光板として前記ワイヤーグリッド構造を利用した場合には、前記金属グリッドが基板の最外面に設けられているので、金属グリッドに発生した熱を効率的に放熱することができる。

また、上記液晶装置においては、前記ワイヤーグリッド構造が、前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれに設けられているのが好ましい。
このようにすれば、第１の基板及び第２の基板がそれぞれワイヤーグリッド構造を備えたものとなっているので、該液晶装置を光変調装置として用いた投射型表示装置をより小型なものとすることができる。

また、上記液晶装置においては、前記第１の基板及び前記第２の基板の一方を光入射側の基板とし、該光入射側の基板と前記ワイヤーグリッド構造との間にマイクロレンズが設けられているのが好ましい。
このようにすれば、基板内に入射し、ワイヤーグリッド構造によって偏光された光をマイクロレンズにより集光しているので、光の利用効率が高い液晶装置となる。

本発明の投射型表示装置は、光源と、該光源から出射した光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えた投射型表示装置において、前記光変調装置が上記の液晶装置によって構成されてなることを特徴とする。

本発明の投射型表示装置によれば、対向配置された基板の少なくとも一方に、偏光板として機能するワイヤーグリッド構造が一体に設けられた液晶装置を光変調装置として備えたことにより、従来のように偏光板を保持するための部材が不要となって、したがって薄くて小型なものとなる。

以下、図面を参照して本発明の液晶装置及び投射型表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素スイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば投射型表示装置のライトバルブ（光変調装置）として好適に用いることができるものである。

（液晶装置）
まず、本発明の液晶装置の一実施形態について説明する。図１は、液晶装置の概略構成を示す平面図であり、図中符号１００は液晶装置である。図２は、液晶装置１００の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を示す図である。また、図３は、液晶装置１００の側断面の概略構成を示す図である。

液晶装置１００は、図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板（第１の基板）１０と対向基板（第２の基板）２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層８０が封入されている。なお、図１中においては対向基板２０上に設けられている、後述するワイヤーグリッド構造の図示を省略している。

前記シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。

なお、データ線駆動回路２０１および走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。

このような構造を有する液晶装置１００の画像表示領域においては、図２に示すように、複数のドット１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらのドット１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。また、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。符号３ｂは蓄積容量６０を構成する容量線である。

液晶装置１００は、図３に示すように、上下に対向配置された透明のガラス等からなるＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の間に液晶層８０が挟持された基本構造を具備している。前記液晶層８０における液晶モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モードが採用されているが、その他にもＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等を採用することができる。

ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されたものであって、該ＴＦＴアレイ基板１０の内面側（液晶層８０が設けられた側）には、マトリクス状に配置されたそれぞれの画素１００ａに対して、ＴＦＴ３０及びＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９が設けられている。
実際には、データ線６ａ、走査線３ａ等の配線が形成されているが、図３中ではこれらの図示を省略している。また、ＴＦＴアレイ基板１０の内面には、これらＴＦＴ３０や画素電極９を覆うように、液晶層８０の配向を制御する配向膜（図示せず）が画像表示領域全体に亘って設けられている。

一方、対向基板２０は、ＴＦＴ基板１０と同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成されたもので、該対向基板２０の内面側（液晶層８０が設けられた側）には、遮光膜２３が設けられている。遮光膜２３は、ＴＦＴ３０や配線等（データ線６ａ、走査線３ａ等）が形成される各画素１００ａの縁に沿って、格子状に設けられている。遮光膜２３によって照明光が遮られる領域が非照明領域であり、遮光膜２３の開口部を通して照明光が透過する領域が照明領域である。照明領域のみが表示に寄与する。対向基板２０の内面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極２１が遮光膜２３を覆うように全面に設けられており、さらに対向電極２１を覆うように、液晶層８０の配向を制御する配向膜（図示せず）が画像表示領域全体に亘って設けられている。

これらの基板１０，２０の間には、液晶層８０が保持されている。液晶層８０を構成する液晶材料としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶など配向し得るものであればいかなる液晶材料を用いても構わないが、ＴＮ型液晶パネルの場合、ネマチック液晶を形成させるものが好ましく、例えば、フェニルシクロヘキサン誘導体液晶、ビフェニル誘導体液晶、ビフェニルシクロヘキサン誘導体液晶、テルフェニル誘導体液晶、フェニルエーテル誘導体液晶、フェニルエステル誘導体液晶、ビシクロヘキサン誘導体液晶、アゾメチン誘導体液晶、アゾキシ誘導体液晶、ピリミジン誘導体液晶、ジオキサン誘導体液晶、キュバン誘導体液晶等が挙げられる。さらに、これらネマチック液晶分子にモノフルオロ基、ジフルオロ基、トリフルオロ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基などのフッ素系置換基を導入した液晶分子も含まれる。

（ワイヤーグリッド構造）
図３に示したように、液晶装置１００は前記ＴＦＴアレイ基板１０及び前記対向基板２０における液晶層８０が設けられた側と反対側の面（外面側）にそれぞれワイヤーグリッド構造５０を備えている。ここで、図４〜６を参照してワイヤーグリッド構造５０について説明する。ここで、図４は、液晶装置１００の分解斜視図を示す図であり、図５は前記ワイヤーグリッド構造５０の平面模式図である。また、図６はワイヤーグリッド構造５０を光が透過する際の作用について説明する図である。

本実施形態における、ワイヤーグリッド構造５０は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の外面側に設けられた防塵ガラス１１Ａと該防塵ガラス１１Ａ上に縞状に設けられた導電部材、例えばアルミからなる格子形成部材１２とから構成されている。なお、防塵ガラス１１Ａは、液晶装置に付着した埃やゴミ等の影が該液晶装置により表示される画像に映りこんでしまうといった不具合を防止するためのものである。

図４に示すように、ワイヤーグリッド構造５０はＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の外面側にそれぞれ設けられている。
ここで、以下の説明においては、便宜上、液晶装置１００を透過する光は、対向基板２０側から入射してＴＦＴアレイ基板１０側から出射されるものとする。よって、対向基板２０側に設けられたワイヤーグリッド構造５０を光入射側ワイヤーグリッド構造５０ａとし、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられたワイヤーグリッド構造５０を光出射側ワイヤーグリッド構造５０ｂとする。また、光入射側ワイヤーグリッド構造５０ａ及び光出射側ワイヤーグリッド構造５０ｂは、互いの格子形成部材１２における長手方向が直交した状態に設けられている。

具体的に、前記ワイヤーグリッド構造５０は、ＳｉＯ_２、アクリル、及びガラス等の誘電材料からなる透光性の防塵ガラス１１Ａ上に、例えばアルミ等からなる格子形成部材（導電材料）１２が縞状に配置されている。このように、誘電材料と該誘電体材料上に縞状に配置された格子形成部材１２により、いわゆるワイヤーグリッド型の偏光素子として機能するようになっている。
すなわち、液晶装置１００はＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０にそれぞれ偏光素子（偏光板）の機能を一体に備えたものとなっている。なお、ワイヤーグリッド構造としては、本実施形態の構造に限定されることが無く、例えば誘電体（ＳｉＯ_２）からなるＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０上に格子形成部材１２を形成することにより、基板１０，２０と該格子形成部材１２との間でワイヤーグリッド構造を形成し、該ワイヤーグリッド構造を防塵ガラスで覆った構造にしてもよい。

図５に示すように、各格子形成部材１２は平面視した状態（防塵ガラス基板１１Ａを上面側から見た際の状態）で縞状に配置されており、各格子形成部材１２は例えば１４０ｎｍ程度のピッチＰで防塵ガラス基板１１Ａ上に配置されている。また、各格子形成部材１２の幅は、例えば７０ｎｍ程度に設定されていることから、図４に示したように各格子形成部材１２間には７０ｎｍの間隙１３が空いた状態となっている。さらに、格子形成部材１２の高さは１５０ｎｍ程度となっていて、当該格子形成部材１２のアスペクト比は２．１程度となっている。なお、前記格子形成部材１２の幅は、ワイヤーグリッド構造５０に入射する光の波長の１／１０程度にするとより好ましい。

ここで、前記ワイヤーグリッド構造５０を形成する方法について説明する。なお、前記ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０のそれぞれに設けられたワイヤーグリッド構造５０は同一構成からなるものであることから、本説明では対向基板２０側に設けられたワイヤーグリッド構造５０について説明する。

本実施形態では、対向基板２０上に誘電体材料であるＳｉＯ_２からなる防塵ガラス基板１１Ａを貼り合わせた後、該防塵ガラス１１Ａ上に金属薄膜を膜厚１５０ｎｍ程度に形成する。このような薄膜を構成する材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される金属若しくはこれらの金属を含む複合金属からなる膜が好適に採用でき、本実施形態ではスパッタや真空蒸着等の成膜方法によってＡｌ層を成膜する。そして、このＡｌ層上に縞状のパターンを有したレジストを膜厚１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度で形成する。このようなレジストの形成方法としては、スピンコート法によりレジスト樹脂（ポジ型のレジスト樹脂）を前記防塵ガラス基板１１Ａ上に均一塗布した後、これを多光束干渉露光（２光束ないしそれ以上の光束による干渉光）法として、例えば二光束干渉露光を用いることにより、縞状に構成された所定間隔の溝パターンをレジスト樹脂に形成している。このような多光束干渉露光を用いることで、通常のマスク露光を採用することができないような微細な露光パターンを形成する場合、多光束干渉露光によって、所望の周期の干渉縞を金属ガラス層２上に生じさせて、微細な露光パターン（干渉縞）を形成することが可能となる。

この二光束干渉露光法におけるレーザー光の照射工程では、前述した格子形成部材１２を配置するピッチ（１４０ｎｍ）Ｐに対応した溝パターン部分となるレジスト樹脂上を選択的に露光している。
２光束干渉露光では、第１のレーザー光源（図示略）から射出されるレーザー光と第２のレーザー光源（図示略）から射出されるレーザー光とを干渉させることにより、干渉光（二光束干渉光）によるエネルギ分布をレジスト樹脂上に生じさせ、上述したような縞状の溝パターンをレジスト樹脂を露光する。そして、現像工程を行うことで前記溝パターンが形成されたレジスト樹脂が形成される。

なお、上述した多光束干渉露光法に代えて、レジスト樹脂に対して縞状の突起物を有した型を押し当てて、当該突起物に対応した縞状の溝パターンを形成するナノインプリントリソグラフィにより前記溝パターンを形成するようにしてもよい。

次いで、上記の溝パターンを有したレジスト樹脂をマスクとして、前記Ａｌ層をエッチングすることにより防塵ガラス１１Ａ上に格子形成部材１２を形成する。このようにして、対向基板２０上に、防塵ガラス１１Ａと該防塵ガラス１１Ａ上に縞状に設けられた格子形成部材１２とからなるワイヤーグリッド構造５０を形成できる。

次に、図６を参照しワイヤーグリッド構造５０を光が透過する際の作用について説明する。
図６に示すように、ワイヤーグリッド構造５０は、格子形成部材１２の屈折率ｎ_Ａと、格子形成部材１２間に介在する間隙１３の屈折率ｎ_Ｂとが異なるため、ワイヤーグリッド構造５０に入射した光の偏光方向により、偏光選択を行なっている。具体的には、格子形成部材１２の延在方向と垂直な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｘを透過させ、格子形成部材１２の延在方向と平行な方向に偏光軸を有する直線偏光Ｙを反射している。したがって、本実施形態のワイヤーグリッド構造５０は、光反射型偏光子と同じ作用、すなわち光軸（透過軸）と平行な偏光を透過させ、垂直な偏光に対しては反射させる作用を有している。すなわち、本実施形態におけるワイヤーグリッド構造５０は、光反射型偏光素子として機能するものである。

そして、液晶装置１００は、後述するようにプロジェクタの光変調装置として用いられるものである。よって、前記液晶装置１００は上述したように偏光素子として機能するワイヤーグリッド構造５０が一体に設けられた構造となっているので、従来のプロジェクタで必要となっていた偏光板の保持部材を不要にできる。

また、前記ワイヤーグリッド構造５０は、図３に示したように、格子形成部材１２がＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の最外面に設けられた状態となっている。よって、格子形成部材１２は外気（空気等）に触れた状態となっているので、この格子形成部材１２の間に設けられた間隙１３には空気が充填されている。このように、格子形成部材１２の間隙１３に空気が充填されている場合、すなわち屈折率が１となる場合には、ワイヤーグリッド型の偏光素子は透過率、及びコントラスト等の偏光特性が向上することが知られている。すなわち、ワイヤーグリッド構造５０は、偏光特性が高いものとなっている。したがって、このワイヤーグリッド構造５０を後述するプロジェクタの偏光素子として好適に採用することができる。

すると、光入射側となる対向基板２０側に設けられた入射側ワイヤーグリッド構造５０ａは、前記格子形成部材１２が基板の最外面に設けられているので、入射光により格子形成部材１２に発生した熱を外気中に効率的に放熱することができる。したがって、熱による劣化が起こり難くく、安定した光学特性を備えたものとなっている。

本実施形態の液晶装置１００によれば、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に設けられたワイヤーグリッド構造５０を偏光素子として用いることができるので、この液晶装置１００をプロジェクタにおける光変調装置として好適用いることができる。そして、液晶装置１００は、偏光板が一体となった構造を有しているので、従来のプロジェクタで必要となっていた偏光板を保持するための部材が不要となってプロジェクタの構成部品数を少なくできる。したがって、この液晶装置１００を備えるプロジェクタを軽量、かつ薄くて小型なものとすることができる。
また、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０がそれぞれワイヤーグリッド構造５０を備えているので、該液晶装置１００を備えるプロジェクタをより軽量、かつ薄くて小型なものとすることができる。

なお、本実施形態では、ワイヤーグリッド構造５０をＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とのそれぞれに備えた構成としたが、本発明はこれに限定されず少なくともいずれか一方の基板に前記ワイヤーグリッド構造５０を設け、他方には従来の偏光板を設ければ、上述した効果を得ることが可能となる。

（第２の実施形態）
続いて、液晶装置の第２の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態における液晶装置は、前記実施形態における液晶装置１００において光が入射する対向基板２０とワイヤーグリッド構造５０との間にマイクロレンズが設けられた構造となっている点において、第１の実施形態と異なっている。よって、前記マイクロレンズ以外の構成については前記第１の実施形態と同一の構成となっているので、その説明を簡略化する。

図７は、本実施形態の液晶装置の側断面構造を模式的に示した図であり、図７中符号２００は液晶装置である。
図７に示すように、対向基板２０上には、多数のマイクロレンズＭＡが設けられている。具体的には、マイクロレンズＭＡは、表面に凹曲面部が形成された透光性基材１２９が接着層１２８を介して対向基板２０上に貼りあわされている。なお、前記凹曲面部は、概ね半球状の形状を有し、凹底部が曲面になっている。

前記接着層１２８は、前記透光性基材１２９とは異なる屈折率を有する光硬化性の接着剤からなるものである。そして、透光性基材１２９に形成された凹曲面部に前記接着層１２８が充填されることにより集光レンズとして機能するようになっている。つまり、接着層１２８によりマイクロレンズＭＡが構成され、該マイクロレンズＭＡは入射した光をＴＦＴアレイ基板１０に形成された画素電極９のそれぞれに集光するようにマトリクス状に形成されている。

本実施形態における液晶装置２００では、ワイヤーグリッド構造５０と対向基板２０との間にマイクロレンズＭＡを設けているので、ワイヤーグリッド構造５０による偏光は、各マイクロレンズＭＡによって、遮光膜２３の間に集光される。したがって、従来遮光膜２３で遮られていた光を該遮光膜２３の間を通って画素電極９まで届くようになるので、透過光量を増大させることができる。これにより、開口率を向上させた場合と同様、明るい表示を行うことができる。
したがって、本実施形態の液晶装置２００によれば、マイクロレンズＭＡを備えたことで第１実施形態の効果に加えて、マイクロレンズＭＡの集光作用により、光利用効率が高く、明るい表示が可能な液晶装置２００を提供できる。

（マイクロレンズの変形例）
続いて、上記マイクロレンズの変形例について図面を参照して説明する。本実施形態における液晶装置は、前記マイクロレンズ以外の構成については前記第２の実施形態と同一の構成となっているので、その説明を簡略化する。

図８は、液晶装置の側断面構造を模式的に示した図であり、図８中符号３００は液晶装置である。
図８に示すように、対向基板２０上には、多数のマイクロレンズＭＡが設けられている。本変形例におけるマイクロレンズＭＡは、表面に凸曲面部が形成された透光性基材１２９Ａが接着層１２８Ａを介して対向基板２０上に貼りあわされたものとなっている。ここで、前記透光性基材１２９Ａとしては、ネオセラムを好適に採用することができ、その屈折率は１．５である。また、前記接着層は透光性を有した樹脂材料から構成されたものが採用され、屈折率が１．３である。なお、前記凸曲面部は、概ね半球状の形状を有し、凸部が曲面になっている。

上述したように、前記透光性部材１２９Ａの屈折率（ｎ＝１．５）は、接着層の屈折率（ｎ＝１．３）に比べて大きくなっているので、該接着層１２８Ａ及び透光性部材１２９Ａとの界面部分により、外部からの光を集光するようになる。すなわち、接着層１２８Ａ及び透光性部材１２９ＡがマイクロレンズＭＡを構成し、該各マイクロレンズＭＡは入射した光をＴＦＴアレイ基板１０に形成された画素電極９のそれぞれに集光するようにマトリクス状に形成されている。

本実施形態における液晶装置３００では、上記第２の実施形態の液晶装置２００と同様にマイクロレンズＭＡを備えているので、ワイヤーグリッド構造５０による偏光を各マイクロレンズＭＡにより遮光膜２３の間に集光することができる。したがって、透過光量を増大させ、開口率を向上させた場合と同様、明るい表示が可能となる。
したがって、本実施形態の液晶装置３００によれば、上記第２実施形態と同様にマイクロレンズＭＡの集光作用により、光利用効率が高く、明るい表示が可能な液晶装置３００を提供できる。

（プロジェクタ）
次に、本発明の投射型表示装置の一実施形態としての、プロジェクタについて図面を参照して説明する。図９は、本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す図であり、図中符号８００はプロジェクタである。本実施形態のプロジェクタ８００は、光変調装置として上述した液晶装置１００を用いた液晶プロジェクタである。

図９において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５，８１６，８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２，８２３，８２４は前記液晶装置１００からなる液晶光変調装置（光変調装置）、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズ（投射装置）である。なお、前記液晶装置１００は、上述したようにワイヤーグリッド構造５０を備え、該ワイヤーグリッド構造５０は偏光素子として機能するものである。すなわち、本発明の液晶装置８２２，８２３，８２４は、液晶装置としての光変調機能と偏光素子の偏光機能とを兼ねたものとなっている。

前記光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。なお、光源８１０としては、メタルハライド以外にも超高圧水銀ランプ、フラッシュ水銀ランプ、高圧水銀ランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ等を用いることも可能である。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用の液晶光変調装置８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用の液晶光変調装置８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用の液晶光変調装置８２４に入射される。

次に、光変調装置に光が入射する際について説明するに際し、赤色光が赤色光用液晶光変調装置８２２に入射する場合を例に挙げて説明する。なお、青色光、及び緑色光が各光変調装置８２３，８２４に入射した場合については、赤色の場合と同様であることからその説明を省略する。

具体的には、前記赤色光用の液晶光変調装置８２２は、上述したように偏光素子としての機能を備えたものとなっている。
よって、赤色光用の液晶光変調装置８２２に入射した赤色光は、まず防塵ガラス１１Ａ上に縞状に設けられた格子形成部材１２によって構成されるワイヤーグリッド構造５０を透過し直線偏光となる。

ここで、光が入射する対向基板２０側に設けられたワイヤーグリッド構造５０は、光源８１０によって加熱されて発熱する場合がある。
しかしながら、本実施形態のワイヤーグリッド構造５０は上述したように格子形成部材１２が対向基板２０の最外面に配置された状態に設けられているので（図４参照）、格子形成部材１２は外気（空気等）に触れた状態となっているので、格子形成部材１２に発生した熱を外気中に効率的に放熱することができる。

また、前記格子形成部材１２の間に設けられた間隙１３には空気が充填されている。このように、格子形成部材１２の間隙１３が空気によって充填されることで、このワイヤーグリッド構造５０は、透過率、及びコントラスト等の偏光特性が高いものとなっている。

さらに、液晶光変調装置８２２〜８２４では前記ワイヤーグリッド構造５０を介して入射した直線偏光の位相制御が行われる。つまり、画素電極９及び対向電極２１に対する印加電圧により液晶層８０の駆動制御を行い、当該入射光の位相を制御することが可能となっている。位相制御された光は、光射出側に配設されたワイヤーグリッド構造５０に入射して変調される。

各液晶光変調装置８２２〜８２４で変調された各色の光はクロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射レンズ（投射装置）８２６によってスクリーン８２７上に投写され、画像が拡大されて表示される。

本実施形態におけるプロジェクタ８００は、上述したように、対向配置されたＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０に偏光素子として機能するワイヤーグリッド構造５０を備えた液晶装置１００を光変調装置として備えているので、従来のように偏光板を保持するための部材が不要となる。したがって、プロジェクタ８００を構成する部品点数が少なくなるので、このプロジェクタ８００は、薄型で小さく、かつ偏光特性及び信頼性の高いものとなる。

液晶装置の概略構成を示す平面図である。 液晶装置の等価回路を示す図である。 液晶装置の側断面の概略構成を示す図である。 液晶装置の分解斜視図を示す図である。 ワイヤーグリッド構造を模式的に示す平面図である。 ワイヤーグリッド構造を光が透過する場合の説明図である。 第２の実施形態における液晶装置の側断面の概略構成を示す図である。 マイクロレンズの変形例を示す図である。 プロジェクタの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板（第１の基板）、１１Ａ…防塵ガラス（誘電体部）、１２…（導電材料）２０…対向基板（第２の基板）、５０…ワイヤーグリッド構造、８０…液晶層、１００…液晶装置、８００…プロジェクタ（投射型表示装置）、８１０…光源、８２２，８２３，８２４…光変調装置、ＭＡ…マイクロレンズ、８２６…投射レンズ（投射装置）、

Claims (5)

1. 対向して配置された第１の基板及び第２の基板の間に液晶層を挟持する液晶装置において、
   前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の、前記液晶層と反対側の面に、ワイヤーグリッド構造を備えていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記ワイヤーグリッド構造は、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方に形成された誘電体部材と該誘電体部材上に縞状に設けられた導電部材とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記ワイヤーグリッド構造が、前記第１の基板及び前記第２の基板にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記第１の基板及び前記第２の基板の一方を光入射側の基板とし、該光入射側の基板と前記ワイヤーグリッド構造との間にマイクロレンズが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置。
5. 光源と、該光源から出射した光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えた投射型表示装置において、
   前記光変調装置が請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置によって構成されてなることを特徴とする投射型表示装置。
   

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