JP2007171802A - 液晶装置、及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光素子の光学特性を低下させることなく、当該偏光素子を一体化させた液晶装置を提供する。
【解決手段】一対の基板１ａ，２ａ間に液晶層５０を挟持してなり、前記一対の基板１ａ，２ａのうち少なくとも一方の基板２ａの液晶層５０側にワイヤーグリッド構造体３３が形成され、該ワイヤーグリッド構造体３３のさらに前記液晶層５０側に、当該ワイヤーグリッド構造体３３を覆う形で電極２１が形成されていることを特徴とする。
【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。

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、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１参照）。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、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、偏光素子の光学特性を低下させることなく、当該偏光素子を一体化した液晶装置を提供することを目的とし、併せて装置の小型化を図ることを目的としている。また、本発明は、そのような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。

上記課題を解決するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置であって、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側にワイヤーグリッド構造体が形成され、該ワイヤーグリッド構造体のさらに前記液晶層側に、当該ワイヤーグリッド構造体を覆う形で電極が形成されていることを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、例えば当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、一対の基板（以下、それぞれの基板を第１の基板及び第２の基板とも言う）の少なくとも一方に設けられたワイヤーグリッド構造体を偏光板として用いることができる。このように液晶層を挟持する基板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保持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。
そして、特に本発明の液晶装置では、ワイヤーグリッド構造体の液晶層側に当該ワイヤーグリッド構造体を覆う形で電極が形成されているために、ワイヤーグリッド構造体内に液晶が侵入することがない。その結果、グリッド間を真空ないし空気層で構成することが可能となり、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ることを防止し、ひいては偏光素子として高い光学特性（透過率、コントラスト等）を備えた液晶装置を提供することが可能となる。

本発明の液晶装置において、前記一対の基板が素子基板と対向基板であって、これらの基板のうち前記対向基板にのみ前記ワイヤーグリッド構造体が形成され、当該対向基板には、前記電極として前記基板全面にベタ状に配設された共通電極が形成されているものとすることができる。
このような構成により、対向基板側の偏光素子をワイヤーグリッド構造体により基板と一体化することができ、しかも共通電極によりグリッド間を好適にカッパリングすることが可能となる。

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体が、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のが好ましい。
このような構成によりワイヤーグリッド構造体が好適に偏光素子として機能することとなり、また、ワイヤーグリッド構造体を構成する縞状の導電部材の各々の隙間に液晶が侵入することを防止することができるようになる。

また、上記液晶装置においては、前記縞状に形成された導電部材の前記液晶層側には、当該縞状の導電部材を覆う形で前記電極が形成されており、前記縞状の導電部材と前記電極によって囲まれた領域に空隙部が形成されているものとすることができる。
このような空隙部を形成することで、導電部材間に屈折率が１以上となる材質が介在した状態となることを防止し、ひいては偏光素子として高い光学特性を備えた液晶装置を提供することが可能となる。特に、空隙部を真空若しくは空気により構成すれば、導電部材間の屈折率を１に近づけることが可能となり、偏光素子としての光学特性が一層高いものとなる。

一方、前記一対の基板のうちの一方の基板を光入射側の基板とし、該光入射側の基板がマイクロレンズを備えるとともに、前記ワイヤーグリッド構造体が前記マイクロレンズよりも前記液晶層側に形成されているものとすることができる。
このようにすれば、基板内に入射する光をマイクロレンズにより集光可能となるため、光の利用効率が高い液晶装置となる。また、ワイヤーグリッド構造体をマイクロレンズよりも液晶層側に形成するものとしているため、例えばマイクロレンズを前記誘電体部材として構成すれば、当該液晶装置の構成部品の削減に寄与することも可能となる。

前記一対の基板のうちの一方の基板を光入射側の基板とし、該光入射側の基板がマイクロレンズアレイを備えるとともに、前記マイクロレンズアレイの前記液晶層側には、アレイ状に形成された各マイクロレンズの境界部と重畳する位置に配設された遮光膜と、該遮光膜で囲まれた領域に配設された前記導電部材とが形成されているものとすることができる。
このようにすれば、基板内に入射する光をマイクロレンズアレイにより集光可能となるため、光の利用効率が高い液晶装置となる。また、ワイヤーグリッド構造体をマイクロレンズアレイよりも液晶層側に形成するものとしているため、例えばマイクロレンズアレイを前記誘電体部材として構成すれば、当該液晶装置の構成部品の削減に寄与することも可能となる。さらに、各マイクロレンズの境界部と重畳する位置に遮光膜を配設すれば、コントラストを向上させることができ、その遮光膜間に上述の導電部材を配設することで、当該液晶装置の一層の小型化を図ることが可能となる。

前記遮光膜と前記導電部材とからなる機能層の前記液晶層側が面一で構成され、当該面一の機能層上に前記電極が形成されているものとすることができる。この場合、液晶層の挟持面が面一となるため、段差によるコントラスト低下を防止ないし抑制することが可能となる。

次に、上記課題を解決するために、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、偏光素子として機能するワイヤーグリッド構造体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り、したがって当該投射型表示装置を薄くて小型なものとすることが可能となる。

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。

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）１ａと対向基板（第２の基板）２ａ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５０が封入されている。なお、図１中においては対向基板２ａに形成されたワイヤーグリッド構造体（後述）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１ａ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１ａ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２ａの角部においては、ＴＦＴアレイ基板１ａと対向基板２ａ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１ａ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１ａ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３に示す対向基板２ａの対向電極（共通電極）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１ａ及び対向基板２ａの間に液晶層５０が挟持された基本構造を具備している。前記液晶層５０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１ａは、ガラスや石英等の透光性の基板から構成された防塵ガラス１０Ａと、防塵ガラス１０Ａの内面側（液晶層５０が設けられた側）に設けられた石英基板（屈折率ｎ＝１．６）１０と、石英基板１０の内面側に形成されたＴＦＴ３０及びＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９と、画素電極９の内面側に形成された配向膜４５とを有して構成されている。なお、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。

一方、対向基板２ａは、ＴＦＴアレイ基板１０ａと同様、ガラスや石英等の透光性の基板から構成された防塵ガラス２０Ａと、防塵ガラス２０Ａの内面側（液晶層５０が設けられた側）に設けられたマイクロレンズアレイ２９と、マイクロレンズアレイ２９の内面側に設けられたワイヤーグリッド構造体３３及び遮光膜２３と、これらワイヤーグリッド構造体３３及び遮光膜２３の内面側に設けられ且つ基板全面ベタ状に形成された対向電極２１と、対向電極２１の内面側に形成された配向膜４６とを有して構成されている。

マイクロレンズアレイ２９は、防塵ガラス２０Ａ側に配設された石英部材（屈折率ｎ＝１．５）２０と、石英部材２０の内面側に配設された硬化樹脂（屈折率ｎ＝１．６）からなるレンズ部２８とを具備している。また、ワイヤーグリッド構造体３３は、一部をマイクロレンズアレイ２９と一体化して構成されており、誘電体部材たるレンズ部２８と、レンズ部２８の内面側に配設された導電部材たるグリッド部１２とを具備している。なお、本実施の形態におけるワイヤーグリッド構造体３３は偏光素子としての機能を具備した偏光板を構成している。

ここで、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。また、レンズ部２８は画素１００ａに光を集光させる機能を具備しており、各レンズ部２８の境界部に重畳して遮光膜２３が形成されている。つまり、遮光膜２３によって照明光が遮られる領域が非照明領域（非画素領域）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（画素領域）である。

また、グリッド部１２は、図８及び図９を参照して後述するように、微細な縞状パターンを有しており、当該縞状に構成された各グリッド部１２の間隙には空隙部１１が形成されている。さらに、グリッド部１２は前記遮光膜２３と同一面に形成され、当該遮光膜２３とともに機能層２４を構成している。そして、グリッド部１２の内面側に配設された対向電極２１は、当該グリッド部１２を覆う形で形成されており、縞状の各グリッド部１２と対向電極２１によって囲まれた領域に空隙部１１が形成されている。したがって、空隙部１１は対向電極２１で保護されており、当該空隙部１１内に液晶等が混入することが防止ないし抑制されている。なお、ここでは空隙部１１は真空層とされているが、例えば空気を混入した空気層とすることも可能である。

なお、図３には省略してあるが、ＴＦＴアレイ基板１ａ側にも偏光素子を形成している。ここでは、防塵ガラス１０Ａの外面側にワイヤーグリッド構造体を具備させるものとしているが、例えば当該液晶装置１００と別体の偏光板を設けるものとしても良い。

これらの基板１ａ，２ａの間には、液晶層５０が保持されており、本実施の形態では、図示した矢印の通り対向基板２ａ側から入射した光は、液晶層５０を透過し、さらにＴＦＴアレイ基板１ａ側から射出される。液晶層５０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。

図３に示したように、液晶装置１００は前記対向基板２ａの液晶層５０側に偏光素子として機能するワイヤーグリッド構造体３３を備えている。ここで、図８及び図９を参照してワイヤーグリッド構造体３３について説明する。図８は前記ワイヤーグリッド構造体３３を模式的に示す斜視図及び平面図であって、図９はワイヤーグリッド構造体３３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体３３は、上述した通り、対向基板２ａのマイクロレンズアレイ２９を構成するレンズ部（誘電体部材）２８と、該レンズ部２８上に縞状に設けられたグリッド部（導電部材）１２とを有して構成されている。なお、グリッド部１２は例えばアルミニウムや銀により構成することができる。

具体的に、図８（ａ）に示す通り、前記ワイヤーグリッド構造体３３は、誘電体部材としてのマイクロレンズアレイ２９上に、例えばアルミ等からなるグリッド部１２が縞状に配置されている。このように、格子状の構成により、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は対向基板２ａに偏光素子（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体としては、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）からなる石英基板上にグリッド部材１２を形成することにより、石英基板とグリッド部１２との間でワイヤーグリッド構造体を形成してもよい。

なお、図８（ｂ）に示すように、各グリッド部１２は平面視した状態で縞状に配置されており、各グリッド部１２は例えば１４０ｎｍ程度のピッチＰでマイクロレンズアレイ２９上に配置されている。また、各グリッド部１２の幅は、例えば７０ｎｍ程度に設定されていることから、図８（ａ）に示したように各グリッド部１２間には７０ｎｍの間隙１１が空いた状態となっている。さらに、グリッド部１２の高さは１５０ｎｍ程度となっていて、当該グリッド部１２のアスペクト比は２．１程度となっている。なお、前記グリッド部１２の幅は、ワイヤーグリッド構造体３３に入射する光の波長の１／１０程度にするとより好ましい。

次に、図９を参照しワイヤーグリッド構造体３３を光が透過する際の作用について説明する。図９に示すように、ワイヤーグリッド構造体３３は、グリッド部１２の屈折率ｎ_Ａと、グリッド部１２間に介在する間隙１１の屈折率ｎ_Ｂとが異なるため、ワイヤーグリッド構造体３３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、グリッド部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、グリッド部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体３３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体３３は、光反射型偏光素子として機能するものである。

以上のような本実施の形態の液晶装置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体３３が対向基板２ａと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、当該プロジェクタの小型化を図ることが可能となる。もちろん、ＴＦＴアレイ基板１ａ側にもワイヤーグリッド構造体３３を一体形成することができ、その場合もプロジェクタの小型化を図ることが可能となる。

また、グリッド部１２は対向電極２１によって覆われているため、そのグリッド部１２間の空隙部１１に液晶が侵入することはない。したがって、グリッド部１２の空隙部１１が真空層若しくは空気層として保たれ、すなわち屈折率が１若しくは概ね１となり、当該ワイヤーグリッド構造体３３は、偏光素子として透過率及びコントラスト等の偏光特性が優れたものとなる。

ここで、液晶装置１００の製造方法について説明する。ただし、当該製造方法は対向基板２ａの製造方法に特徴があるため、ＴＦＴアレイ基板１ａの製造方法は公知の方法を採用することとし、これら製造したＴＦＴアレイ基板１ａと対向基板２ａとをシール材５２を介して貼り合わせ、その後、液晶を注入して液晶装置を製造する点に関しては説明を省略し、対向基板２ａの製造方法について図４及び図５を参照して説明することとする。

図４及び図５は対向基板２ａの製造工程の一部を示す断面模式図である。
対向基板２ａの作成にあたっては、まず図４（ａ）に示すように、石英基板２０を用意し、当該石英基板２０上にポリシリコン膜３５を成膜する。その後、図４（ｂ）に示すようにレーザー光Ｌを照射してポリシリコン膜３５に開口パターン３６を形成する。ここで、開口パターン３６は後のマイクロレンズパターンに対応して形成するものとしている。

そして、図４（ｃ）に示すように、開口パターン３６を有したポリシリコン膜３５をマスクとして石英基板２０をウェットエッチングすることで、等方性エッチングに起因して凹状パターン３７が形成される。続いて、図４（ｄ）に示すように、ポリシリコン膜３５をエッチングにより除去し、さらに図４（ｄ）に示すように、紫外線硬化樹脂からなるレンズ部２８を凹状パターン３７上に形成する。以上の工程により、マイクロレンズアレイ２９が完成する。

次に、図５（ａ）に示すように、作成したマイクロレンズアレイ２９上にワイヤーグリッド構造体３３を構成するグリッド部１２を形成する。ここでは、以下のような方法を採用している。すなわち、マイクロレンズアレイ２９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）をマイクロレンズアレイ２９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、前述したグリッド部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）によるエネルギー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に対して露光する。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。

次に、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マイクロレンズアレイ２９上にグリッド部１２を形成する。このようにして、マイクロレンズアレイ２９のレンズ部２８と、該レンズ部２８上に縞状に設けられたグリッド部１２とからなるワイヤーグリッド構造体３３を形成できる。

さらに、図５（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法によりレジスト１３を形成する。ここでは、遮光膜２３の形成位置に対応した開口部１３ａを有した形でレジスト１３を形成するものとしており、該レジスト形成の後、図５（ｃ）に示すようにレジスト１３をマスクとして蒸着若しくはスパッタ法によりクロムを成膜し、レジスト１３の開口パターン１３ａに対応したパターンの遮光膜２３を形成する。

上述のように遮光膜２３を形成した後、図５（ｄ）に示すように、レジスト１３をエッチングにより剥離し、さらに図５（ｅ）に示すように、ＩＴＯを遮光膜２３及びグリッド部１２上に蒸着若しくはスパッタ法により成膜し、対向電極２１を形成する。この対向電極２１により各グリッド部１２が覆われ、空隙部１１が形成される。なお、各グリッド部１２の間隔（つまり空隙部１１の幅）は７０ｎｍ程度とされているため、蒸着若しくはスパッタ法によりＩＴＯを成膜した場合に、各グリッド部１２の間にＩＴＯが侵入することはなく、各グリッド部１２の表層に連続したベタ膜としてＩＴＯが成膜されることとなる。

その後、図３に示すように配向膜４６をＳｉＯ_２等の無機材料の斜方蒸着により形成し、また石英基板２０に対して防塵ガラス２０Ａを接着して、対向基板２ａを得るものとしている。そして、上述した通り、別途作成したＴＦＴアレイ基板１ａとシール材５２を介して貼り合わせ、さらにシール材５２に設けた注入口から液晶を注入して本実施の形態の液晶装置１００を得るものとしている。

［第２の実施の形態］
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、前記第１の実施形態の液晶装置と対向基板の構成のみが異なっている。したがって、対向基板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６は、本実施形態の液晶装置２００の断面構造を模式的に示した図であり、図７は当該液晶装置２００の製造工程の一部について示す説明図である。
図６に示すように、対向基板２ａは、第１の実施形態と同様、防塵ガラス２０Ａ、石英基板２０、及びレンズ部２８を備え、石英基板２０とレンズ部２８がマイクロレンズアレイ２９を構成している。

また、マイクロレンズアレイ２９の内面側には、各レンズ部２８の境界部に重畳して第１の実施形態と同様、遮光膜２３が形成されている。なお、本実施形態では遮光膜２３がレンズ部２８に一部埋設した形で形成されている。一方、マイクロレンズアレイ２９の内面側であって、遮光膜２３で囲まれた領域にはグリッド部１２が形成されている。ここでは、グリッド部１２は遮光膜２３と同一面を形成するように、つまり一部がレンズ部２８に埋設された遮光膜２３の液晶層側表層と、グリッド部１２の液晶層側表層とが面一に構成されている。

このような面一の遮光膜２３とグリッド部１２の液晶層５０側に、対向電極２１が形成され、さらに対向電極２１の液晶層５０側に配向膜４６が形成されている。本実施形態では、対向電極２１の液晶層側表層が面一で平坦化されているため、液晶層５０においてディスクリネーションが生じ難く、それに起因するコントラスト低下を防止ないし抑制することが可能となる。

以上のような第２の実施形態の液晶装置２００の製造方法について説明する。当該液晶装置２００は、上述した第１の実施形態と同様の方法で概ね製造することができるが、ここでは対向基板２ａの製造工程のみ第１の実施形態と異なる方法を採用している。したがって、対向基板２ａの製造工程について図７を参照して説明する。

まず、上述した第１の実施形態と同様の方法によりマイクロレンズアレイ２９を作成する（図４参照）。そして、マイクロレンズアレイ２９に対して、図７（ａ）に示すようにワイヤーグリッド構造体３３を構成するグリッド部１２を形成する。ここでは、図５（ａ）において説明した方法と同様、スパッタや真空蒸着等の成膜方法によってＡｌ層を成膜し、多光束干渉露光を用いてレジストパターンを形成した後、これをマスクとしてＡｌ層をエッチングすることによりマイクロレンズアレイ２９上にグリッド部１２を形成する。

さらに、グリッド部１２上に遮光膜２３の形成位置（レンズ部２８の境界部）に対応した開口パターンを有したレジスト（図示略）を形成し、これをマスクとしたエッチングにより、図５（ｂ）に示すようにレンズ部２８にまで達する遮光膜形成用穴２８ａを形成する。続いて、遮光膜２３をマスク蒸着又はマスクスパッタ法により形成するために、図５（ｃ）に示すようにレジスト１３を形成する。ここでは、遮光膜２３の形成位置に対応した開口部１３ａを有した形でレジスト１３を形成するものとしており、該レジスト形成の後、図５（ｄ）に示すようにレジスト１３をマスクとして蒸着若しくはスパッタ法によりクロムを成膜し、レジスト１３の開口パターン１３ａに対応したパターンの遮光膜２３を形成する。

上述のように遮光膜２３を形成した後、図５（ｅ）に示すように、レジスト１３をエッチングにより剥離し、さらに図５（ｆ）に示すように、ＩＴＯを遮光膜２３及びグリッド部１２上に蒸着若しくはスパッタ法により成膜し、対向電極２１を形成する。この対向電極２１により各グリッド部１２が覆われ、空隙部１１が形成される。なお、各グリッド部１２の間隔（つまり空隙部１１の幅）は７０ｎｍ程度とされているため、蒸着若しくはスパッタ法によりＩＴＯを成膜した場合に、各グリッド部１２の間にＩＴＯが侵入することはなく、各グリッド部１２の表層に連続したベタ膜としてＩＴＯが成膜されることとなる。

その後、図６に示すように配向膜４６をＳｉＯ_２等の無機材料の斜方蒸着により形成し、また石英基板２０に対して防塵ガラス２０Ａを接着して、対向基板２ａを得るものとしている。そして、別途作成したＴＦＴアレイ基板１ａとシール材５２を介して貼り合わせ、さらにシール材５２に設けた注入口から液晶を注入して本実施の形態の液晶装置２００を得るものとしている。

［第３の実施の形態］
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１０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１０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体３３を備え、該ワイヤーグリッド構造体３３は偏光素子として機能するものであり、ここではＴＦＴアレイ基板１ａ側にもワイヤーグリッド構造体３３が形成されたものを採用している。すなわち、本発明の液晶装置８２２，８２３，８２４は、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、まず対向基板２ａに設けられたグリッド部１２によって構成されるワイヤーグリッド構造体３３を透過し直線偏光となる。
ここで、グリッド部１２の間に設けられた空隙部１１は真空状態とされている。このように、グリッド部１２の空隙部１１が真空とされることで、このワイヤーグリッド構造体３３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体３３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５０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体３３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１ａ及び対向基板２ａに偏光素子として機能するワイヤーグリッド構造体３３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。 液晶装置の等価回路を示す図。 液晶装置の側断面の概略構成を示す図。 液晶装置の製造工程の一部を示す説明図。 図４に続く液晶装置の製造工程を示す説明図。 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。 図６の液晶装置の製造工程の一部を示す説明図。 ワイヤーグリッド構造体を模式的に示す斜視図及び平面図。 ワイヤーグリッド構造体を光が透過する場合の説明図。 プロジェクタの概略構成を示す図である。

符号の説明

１ａ…ＴＦＴアレイ基板（第１の基板）、２ａ…対向基板（第２の基板）、２１…対向電極（電極）、３３…ワイヤーグリッド構造体、５０…液晶層、１００…液晶装置

Claims (8)

1. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の前記液晶層側にワイヤーグリッド構造体が形成され、該ワイヤーグリッド構造体のさらに前記液晶層側に、当該ワイヤーグリッド構造体を覆う形で電極が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記一対の基板が素子基板と対向基板であって、これらの基板のうち前記対向基板にのみ前記ワイヤーグリッド構造体が形成され、当該対向基板には、前記電極として前記基板全面にベタ状に配設された共通電極が形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体が、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又は２に記載の液晶装置。
4. 前記縞状に形成された導電部材の前記液晶層側には、当該縞状の導電部材を覆う形で前記電極が形成されており、前記縞状の導電部材と前記電極によって囲まれた領域に空隙部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記一対の基板のうちの一方の基板を光入射側の基板とし、該光入射側の基板がマイクロレンズを備えるとともに、前記ワイヤーグリッド構造体が前記マイクロレンズよりも前記液晶層側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記一対の基板のうちの一方の基板を光入射側の基板とし、該光入射側の基板がマイクロレンズアレイを備えるとともに、
   前記マイクロレンズアレイの前記液晶層側には、アレイ状に形成された各マイクロレンズの境界部と重畳する位置に配設された遮光膜と、該遮光膜で囲まれた領域に配設された前記導電部材とが形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液晶装置。
7. 前記遮光膜と前記導電部材とからなる機能層の前記液晶層側が面一で構成され、当該面一の機能層上に前記電極が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 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ないし７のいずれか１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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