JPWO2019235046A1 - 液晶表示装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、液晶表示装置において、開口率をより向上させることを目的とする。本発明の液晶表示装置（１００）は、液晶層（１０９）を挟んで設けられる画素電極（１０８）及び対向電極（１１０）と、前記画素電極（１０８）の前記液晶層（１０９）が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極（１０８）への電位の印加を制御する駆動トランジスタ（１０３）を含む駆動回路が形成される駆動回路層（１００Ｂ）と、前記駆動回路層（１００Ｂ）の前記画素電極（１０８）が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板（１００Ａ）と、前記対向電極（１１０）の前記液晶層（１０９）が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板（１００Ｄ）と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、前記駆動回路層（１００Ｂ）には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子（１０７）が前記画素電極（１０８）に対向して設けられる。【選択図】図１

Description

本開示は、液晶表示装置及び投射型表示装置に関する。

近年、液晶表示装置を用いた投射型表示装置（プロジェクタ）の技術が開発されている。液晶表示装置には、複数の画素が配置されており、各画素には偏光子が設けられている。該液晶表示装置では、各画素にて入射光の偏光を制御することで、入射光が出射側に設けられた偏光子を通過することができるか否かを制御している。これにより、液晶表示装置は、各画素の画素情報を含む画像情報を出射光に反映させることができるため、投射型表示装置にて所望の画像などを表示することができる。

投射型表示装置では、液晶表示装置で偏光を制御することで画像情報を読み出し、画像を表示するため、液晶表示装置内で光リークが生じると、画質不良等が引き起こされる。このような画質不良を抑制する方法として、光リークを抑制する方法が挙げられる。例えば、光リークを抑制する技術として、特許文献１に記載の技術が開示されている。

特許文献１では、光リークによる画像不良（フリッカ等）を抑制するために、入射光が偏光子に反射されることで駆動トランジスタ等へ照射される現象（いわゆる戻り光）を抑制する技術が開示されている。詳しくは、液晶表示装置にて、入射光の入射面側から、画素電極、無機偏光子、駆動トランジスタの順に配置することにより、偏光子からの戻り光が駆動トランジスタへ当たらない構造としている。

特開２００８−１４５６４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、戻り光による画質不良への対策が主であり、画質不良の要因の一つである入射光への対策がさらに求められていた。特許文献１に記載のような投射型表示装置にて、画像品質を向上させるには、例えば表示画像の明るさを増大させる、つまり、液晶表示装置の各画素の開口率を向上させることが求められていた。上記事情に鑑みれば、液晶表示装置において、開口率をより向上させることが望ましい。

本開示によれば、液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、液晶表示装置が提供される。

また、本開示によれば、光源と、前記光源から出射された光を液晶表示装置に導く集光光学系と、前記液晶表示装置で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有する投射型表示装置であって、前記液晶表示装置において、液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、ことを特徴とする投射型表示装置が提供される。

本開示によれば、液晶表示装置における各画素の保持容量の形成する構造を開口領域に設けることで、遮光領域に設けられた既存の保持容量を形成する構造を縮小させることができる。

以上説明したように本開示によれば、開口率を向上させることができる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の偏光子を直上から見た平面図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の立体図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の回路図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の変形例の一例を示した図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の適用例の一例を示した図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の実施例および比較例の効果を示した図である。 同実施形態に係る液晶表示装置の比較例の一例を示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．液晶表示装置の構成
２．本開示の変形例
３．適用例
４．実施例

＜１．液晶表示装置の構成＞
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る液晶表示装置を積層方向に切断した断面を模式的に示す断面図である。

なお、以下の説明では、液晶表示装置１００における各層の積層方向を上下方向と表現する。また、駆動側基板１００Ａが配置される方向を下方向と表現し、対向側基板１００Ｄが配置される方向を上方向と表現する。また、以下の説明において、「可視光が透過可能」とは、例えば、可視光帯域に属する波長の光の透過率が平均８０％以上であることを表す。

図１に示すように、液晶表示装置１００には、液晶層１０９を挟んで画素電極１０８及び対向電極１１０が設けられる。画素電極の液晶層が設けられた面側とは反対の面側には、駆動回路層１００Ｂ設けられ、駆動回路層１００Ｂの画素電極１０８が設けられた面とは反対の面には、駆動側基板１００Ａが設けられる。さらに、対向電極１１０の液晶層１０９が設けられた面とは反対の面には、対向側基板１００Ｄが設けられる。そして、駆動回路層１００Ｂには、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子１０７が画素電極１０８に対向して設けられる。

駆動側基板１００Ａは、駆動回路層１００Ｂが積層される基台として機能する。駆動側基板１００Ａは、可視光が透過可能な透明材料で形成された基板であり、例えば、ガラス基板などであってもよい。一方、対向側基板１００Ｄは、液晶層１０９及び対向電極１１０を保護する機能を奏する。対向側基板１００Ｄは、駆動側基板１００Ａと同様に、可視光が透過可能な透明材料で形成された基板であり、ガラス基板などであってもよい。

画素電極１０８、及び対向電極１１０は、各画素において、液晶層１０９に含まれる液晶の配向を制御する。具体的には、画素電極１０８、及び対向電極１１０は、画素電極１０８及び対向電極１１０の間に発生する電界によって、液晶層１０９に含まれる液晶の配向を制御する。例えば、対向電極１１０には、一様な電位が印加され、画素電極１０８には、後述する駆動トランジスタ１０３によって制御された電位が印加されることで、液晶層１０９に含まれる液晶の配向が制御され得る。画素電極１０８、及び対向電極１１０は、可視光が透過可能な透明導電材料にて形成されてよい。特に、画素電極１０８は、具体的には、ＩＴＯ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、グラフェン等にて形成されてよい。画素電極１０８、及び対向電極１１０の可視光の透過率が高いほど、液晶表示装置１００から出射される光が強くなるため、画質品質等の向上が期待できる。

駆動回路層１００Ｂは、液晶表示装置１００の各画素の駆動を制御する。以下では、図１に示す、駆動回路層１００Ｂの構造を説明する。まず、駆動回路層１００Ｂには、走査線１０２、駆動トランジスタ１０３、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２、ワイヤグリッド偏光子１０７、コモン電位配線１０５、駆動トランジスタ１０３と画素電極１０８とを導通させる回路配線１１４、信号線電極１０６が形成されている。

走査線１０２、駆動トランジスタ１０３、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２、ワイヤグリッド偏光子１０７、コモン電位配線１０５、回路配線１１４、信号線電極１０６等は、これらの形成材料として公知の金属材料で形成されればよく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、もしくはタングステン（Ｗ）などの金属または合金で形成することができる。

これらの配置関係として、走査線１０２が、駆動回路層１００Ｂのうち最も駆動側基板１００Ａ側に設けられる。走査線１０２の上には、層間絶縁膜を介して、駆動トランジスタ１０３が設けられている。駆動トランジスタ１０３のソースには、電源からの電力を供給するための信号線電極１０６が接続されており、駆動トランジスタ１０３の上部には、層間絶縁膜を介して、１対の導電材料１０４が上下方向に設けられる。１対の導電材料１０４は、層間絶縁膜を挟持して設けられることでキャパシタを形成し、画素の保持容量を形成する。下部の導電材料は、駆動トランジスタ１０３のドレインと導通され、上部の導電材料１０４は、１対の導電材料１０４の上部に設けられたコモン電位配線１０５と電気的に接続される。駆動トランジスタ１０３のドレインは、一対の導電材料１０４の下部の導電材料と該下部の導電材料と接続され、上部の画素電極１０８まで接続する回路配線１１４により、画素電極１０８と電気的に接続される。コモン電位配線１０５はコモン電位接続コンタクトプラグ１１２を介して、コモン電位配線１０５の上に設けられたワイヤグリッド偏光子１０７に電気的に接続される。

ここで、駆動回路層１００Ｂを備える複数の画素の平面領域は、入射光が駆動回路層１００Ｂを透過可能な開口領域Ｘ、および入射光が駆動回路層１００Ｂ内の配線等によって遮蔽される遮光領域Ｙに分けられる。図１に示した構造では、走査線１０２、駆動トランジスタ１０３、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２、コモン電位配線１０５、信号線電極１０６、回路配線１１４が設けられる平面領域が遮光領域Ｙであり、それ以外の領域が、開口領域Ｘである。なお、遮光領域Ｙの駆動回路層１００Ｂの上側には、遮光性を高めるために、例えば、遮光膜が形成されてもよい。遮光膜は、例えば、クロム又はカーボン等の遮光性の部材で構成されてもよい。遮光領域Ｙは、遮光膜により遮光されてもよいが、かかる例に限定されず、遮光構造を形成することにより、遮光されてもよい。例えば、駆動回路層１００Ｂのいずれかの層には、積層方向と直交する平面に延伸する遮光構造が設けられてもよい。

ワイヤグリッド偏光子１０７は、画素電極１０８と対向して開口領域Ｘに少なくとも設けられる。ワイヤグリッド偏光子１０７は、一部が遮光領域Ｙまで延伸され、遮光領域Ｙにワイヤグリッド偏光子１０７とコモン電位配線１０５とを接続するコモン電位接続コンタクトプラグ１１２が設けられる。ワイヤグリッド偏光子１０７とコモン電位接続コンタクトプラグ１１２との接続位置は、遮光領域Ｙに設けられれば、特に限定されない。

以上までで、駆動回路層１００Ｂに設けられる各種構造の位置関係を説明した。次に、駆動回路層１００Ｂに設けられる各種構造に関して、それぞれの機能、構成等を説明する。

（駆動トランジスタ）
駆動トランジスタ１０３は、液晶表示装置１００の各画素に対応して設けられ、各画素の画素電極１０８への電位の印加を制御する。具体的には、各画素に設けられた駆動トランジスタ１０３によって、任意の画素が選択的に駆動されることで、所望の画像または文字等が液晶表示装置１００に表示される。

例えば、駆動トランジスタ１０３は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）であってもよい。このような場合、駆動トランジスタ１０３は、駆動回路層１００Ｂに設けられる半導体層と、半導体層の上に設けられるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に設けられるゲート電極とから構成されてもよい。

（ワイヤグリッド偏光子）
ワイヤグリッド偏光子１０７は、一方向に延伸する金属ワイヤが等間隔で配列されることで構成される。ワイヤグリッド偏光子１０７は、平行に並べられた金属ワイヤの間のスリットを透過する光のうち、導電材料が延伸する方向と直交する方向の偏光成分を透過させ、導電材料が延伸する方向と平行な方向の偏光成分を反射する。ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤは、例えば、可視光領域を網羅できる１００ｎｍ〜５００ｎｍの狭ピッチ加工が可能な金属材料で形成することができる。具体的には、ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤは、アルミニウムで形成することができる。

ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤの周囲は、屈折率が低いほど偏光子としての特性が向上する為、空隙とするのが最も望ましい。また、ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤの周囲は、低屈折率の材料で埋め込まれていてもよい。金属ワイヤの周囲を埋め込む低屈折率の材料は、製造性及び実現性を考慮した上で可能な限り低屈折率の材料を用いればよい。ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤの周囲は、例えば、フッ化マグネシウム（屈折率ｎ＝１．３８）のような一般的な光学薄膜材料にて埋め込まれていてもよい。

ワイヤグリッド偏光子１０７は、一様に形成された駆動回路層１００Ｂの表面側に設けられることから、蒸着およびフォトリソグラフィ技術によって形成する事ができる。また、ワイヤグリッド偏光子１０７は、蒸着およびナノインプリント技術によって形成されてもよい。

図２を参照して、さらにワイヤグリッド偏光子１０７の平面形状を説明する。図２は、図１にて示したワイヤグリッド偏光子１０７を積層方向から平面視した図である。図２に示すように、ワイヤグリッド偏光子１０７は、一方向に延伸した金属ワイヤが等間隔に配置されることで形成され、金属ワイヤの各々の端部は、互いに接続されている。ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤの各々は、電気的に接続されることで、ワイヤグリッド偏光子１０７の全体をコモン電位とすることができる。該金属ワイヤの端部の接続領域の金属ワイヤの延伸方向と直交する方向の端部には、コモン電位配線１０５と接続されるための、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２が形成されている。すなわち、ワイヤグリッド偏光子１０７の平面形状の隅部には、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２が形成されている。なお、かかる例では、ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤは、すべて同一材料にて形成される。ただし、ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤは、かかる例に限定されず、導電材料であればいかなる材料で形成されてもよい。

また、図２では、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２がワイヤグリッド偏光子１０７の平面形状の隅部に形成されているが、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２の形成位置は、かかる例に限定されない。コモン電位接続コンタクトプラグ１１２の形成位置は、遮光領域Ｙであればよい。また、ワイヤグリッド偏光子１０７の金属ワイヤの各々は、互いに電気的に接続されていれば、金属ワイヤの各々の端部で電気的に接続されていなくともよい。

図１に戻って説明を続けると、ワイヤグリッド偏光子１０７は、積層方向に距離ｄを保って、第１絶縁層１１３を介して画素電極１０８に対向して設けられる。画素電極１０８、及びワイヤグリッド偏光子１０７は、第１絶縁層１１３を挟持して設けられることで、第１キャパシタを形成する。ワイヤグリッド偏光子１０７と画素電極１０８との間の距離ｄは、液晶表示装置の各画素の保持容量に応じて、適宜決定されてよい。具体的には、第１キャパシタは、液晶表示装置の各画素の保持容量の一部を構成するため、距離ｄは、液晶表示装置の各画素の保持容量に応じて適宜決定される。

（第１絶縁層）
第１絶縁層１１３は、ワイヤグリッド偏光子１０７に入射する光を妨げないように、可視光透過性を有する透明な絶縁材料にて形成される。第１絶縁層１１３の可視光透過性が高いほど、ワイヤグリッド偏光子１０７への光の入射のロス量を少なくすることができる。第１絶縁層１１３は、例えば、駆動回路層１００Ｂの層間絶縁膜と同様の材料で形成されてもよく、駆動回路層１００Ｂの層間絶縁膜とは異なる材料にて形成されてもよい。第１絶縁層１１３は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、ハフニウム酸化物、又はアルミニウム酸化物を含む透明な絶縁材料で形成されてもよい。また、第１絶縁層１１３は、ハフニウム酸化物、又はアルミニウム酸化物などのような高誘電率材料、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ材料にて形成されてよい。このようなＨｉｇｈ−Ｋ材料で第１絶縁層１１３が形成されることにより、第１キャパシタは、容量を増加させることができる。

（一対の導電材料（第２キャパシタ））
一対の導電材料１０４は、上部の導電材料１０４が該一対の導電材料１０４の上部に配置されるコモン電位配線１０５と接続され、下部の導電材料が駆動トランジスタ１０３に接続されていることで構成される。一対の導電材料１０４は、駆動回路層１００Ｂの層間絶縁膜を介して対向して設けられるため、第２キャパシタとして機能することができる。第２キャパシタは、液晶表示装置の各画素の保持容量の一部を構成する。一対の導電材料１０４は、例えば、金属材料で形成されてもよく、ポリシリコンで形成されてもよい。なお、一対の導電材料１０４は、駆動回路層１００Ｂの層間絶縁膜ではなく、駆動回路層１００Ｂの層間絶縁膜とは異なる材料で形成された絶縁層を介して対向してもよい。

（コモン電位配線）
コモン電位配線１０５は、液晶表示装置１００の各画素に共通の電位（コモン電位ともいう）を供給する配線である。コモン電位配線１０５は、画素電極１０８及びワイヤグリッド偏光子１０７にて構成される第１キャパシタのワイヤグリッド偏光子１０７、及び一対の導電材料１０４にて構成される第２キャパシタの一方の導電材料１０４と電気的に接続される。これにより、第１キャパシタ及び第２キャパシタは、駆動トランジスタ１０３にて画素電極１０８に駆動電位が供給された際に、駆動電位と、コモン電位との電位差に基づいて、電荷を蓄積することができる。

以上までで、図１および図２を参照して、液晶表示装置１００の断面構造および、ワイヤグリッド偏光子１０７の平面構造に関して説明を行った。続いて、図３を参照して、第１キャパシタの立体構造を説明する。

図３は、画素電極１０８およびワイヤグリッド偏光子１０７が、コモン電位配線１０５に接続される様子を立体的に示した斜視図である。図３に示すように、複数の画素に亘って共通した電位（コモン電位）を与えるコモン電位配線１０５が、画素電極１０８と平行な面内に、金属ワイヤの延伸方向と直交する方向に延伸して配置されている。また、コモン電位配線１０５は、ワイヤグリッド偏光子１０７の隅部にて、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２によって、ワイヤグリッド偏光子１０７と電気的に接続されている。ワイヤグリッド偏光子１０７の各金属ワイヤは、端部にてそれぞれ電気的に接続され、コモン電位接続コンタクトプラグ１１２によって、さらにコモン電位配線１０５と電気的に接続される。これにより、ワイヤグリッド偏光子１０７の各金属ワイヤには、それぞれコモン電位が供給される。ワイヤグリッド偏光子１０７は、第１絶縁層１１３を介して画素電極１０８に対向して配置されており、画素電極１０８およびワイヤグリッド偏光子１０７に異なる電位が与えられることで、電荷を保持することができる。

図４は、図１〜図３にて説明した液晶表示装置１００の１画素の等価回路を示す回路図である。図４を参照すると、画素電極１０８へ電圧を供給する電源配線を含む信号線電極１０６が駆動トランジスタ１０３のソースに接続される。走査線１０２は、駆動トランジスタ１０３のゲートに接続され、駆動トランジスタ１０３のソース及びドレイン間の導通のオンオフを制御する。画素電極１０８は、駆動トランジスタ１０３のドレインに電気的に接続する。走査線１０２からの電圧印加によって駆動トランジスタ１０３のソース及びドレイン間がオン状態となった場合、画素電極１０８には、信号線電極１０６から供給された電圧が印加される。駆動トランジスタ１０３のドレインおよび画素電極１０８を電気的に接続する配線と、コモン電位配線１０５との間には、一対の導電材料１０４により第２キャパシタが形成されている。加えて、ワイヤグリッド偏光子１０７は、画素電極１０８と対向して配置され、かつコモン電位配線１０５と電気的に接続されているため、ワイヤグリッド偏光子１０７と画素電極１０８との間で、第１キャパシタが形成されている。

以上の回路構造により、液晶表示装置１００の各画素の保持容量は、第１キャパシタおよび第２キャパシタの保持容量にて構成することができる。これによれば、液晶表示装置１００は、第１キャパシタが形成されない場合と比較して、遮光領域Ｙに形成される第２キャパシタの容量を削減することができる。したがって、液晶表示装置１００は、第２キャパシタの平面面積を縮小し、画素の遮光領域Ｙを縮小することで、画素の開口領域の平面面積を向上させ、開口率を向上させることができる。

また、液晶表示装置１００は、各画素の保持容量を第１キャパシタおよび第２キャパシタの保持容量にて構成することができるため、各画素の保持容量を増加させることもできる。したがって、液晶表示装置１００は、各画素の保持容量を増加させることで、光リークによる影響を抑制し、画像不良（フリッカ等）の発生を抑制することができる。これによれば、液晶表示装置１００は、画質を向上させることも可能である。

＜２．本開示の変形例＞
以上までで、本開示の技術の一実施形態の説明を行った。本実施形態の変形例について図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の変形例の一例を示した図である。

図５に示すように、液晶表示装置２００には、液晶層２０９を挟んで画素電極２０８及び対向電極２１０が設けられる。画素電極２０８の液晶層２０９が設けられた面側とは反対の面側には、駆動回路層２００Ｂが設けられ、駆動回路層２００Ｂの画素電極２０８が設けられた面とは反対の面には、駆動側基板２００Ａが設けられる。さらに、対向電極２１０の液晶層２０９が設けられた面とは反対の面には、対向側基板２００Ｄが設けられる。そして、駆動回路層２００Ｂには、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子２０７が画素電極２０８に対向して設けられる。

駆動回路層２００Ｂには、走査線２０２、駆動トランジスタ２０３、ワイヤグリッド偏光子２０７、コモン電位配線２０５、駆動トランジスタ２０３と画素電極２０８とを導通させる回路配線２１４、信号線電極２０６が形成されている。

これらの配置関係として、走査線２０２が、駆動回路層２００Ｂのうち最も駆動側基板２００Ａ側に設けられる。走査線２０２の上には、層間絶縁膜を介して、駆動トランジスタ２０３が設けられている。駆動トランジスタ２０３のソースには、電源からの電力を供給するための信号線電極２０６が接続されており、駆動トランジスタ２０３の上部には、層間絶縁膜を介して、１対の導電材料２０４が上下方向に設けられる。下部の導電材料２０４は、駆動トランジスタ２０３のドレインと導通され、上部の導電材料２０４は、１対の導電材料２０４の上に設けられたコモン電位配線２０５と電気的に接続される。駆動トランジスタ２０３のドレインは、さらに回路配線２１４により、画素電極２０８と電気的に接続される。コモン電位配線２０５は、ワイヤグリッド偏光子２０７と同一層に設けられ、コモン電位配線２０５が設けられた層の面内方向に延伸することで、ワイヤグリッド偏光子２０７に電気的に接続される。

本変形例において、コモン電位配線２０５は、ワイヤグリッド偏光子２０７と同一層に設けられている。コモン電位配線２０５がワイヤグリッド偏光子２０７と同一層に設けられることにより、液晶表示装置２００は、配線層数を減少させることができるため、構造をより簡素化することが可能である。なお、上述した各構成の機能及び材料については、図１〜図４を参照して説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。

また、他の変形例として、ワイヤグリッド偏光子２０７を画素ごとに設けるのではなく、複数の画素に亘って設けることも可能である。ワイヤグリッド偏光子２０７は、他の画素と共通のコモン電位が与えられるため、画素ごとに互いに分離せずともよい。この場合、複数の画素に亘って設けられるワイヤグリッド偏光子２０７は、少なくとも１箇所にてコモン電位配線２０５と電気的に接続していれば、コモン電位となることができる。したがって、ワイヤグリッド偏光子２０７は、各画素において、画素電極２０８との間で第１キャパシタを形成することができる。ワイヤグリッド偏光子２０７を複数の画素に亘って設けることで、液晶表示装置２００の製造工程をより簡素化することが可能である。

以上までで、本実施形態の一例及び同実施形態の変形例に関して説明を行った。なお、本実施形態の一例及び同実施形態の変形例にて示した液晶表示装置は、公知の半導体積層構造の製造方法で製造され得る。

＜３．適用例＞
本実施形態の液晶表示装置は、例えば、図６に示すような投射型表示装置（いわゆる、液晶プロジェクタ）に用いられる。図６に示した液晶プロジェクタ８００は、光源からの光を赤色、青色、緑色の３原色に分離し、それぞれの色に対して液晶表示装置１００を１枚ずつ用いてカラー画像表示を行う、いわゆる３板方式のプロジェクタである。３原色にそれぞれ対応するライトバルブが図１に記載の液晶表示装置１００に相当する。以下では、赤色光が入射する液晶表示装置を８２５Ｒ、緑色光が入射する液晶表示装置を８２５Ｇ、青色光が入射する液晶表示装置を８２５Ｂとする。

図６の液晶プロジェクタ８００の構成は、光を発する光源８１１と、光源８１１からの光の出射側に配置される第１レンズアレイ８１２と、第１レンズアレイ８１２からの出射光を反射し、出射光の光路（光軸８１０）を９０°変更するミラー８１４と、ミラー８１４からの反射光が入射する第２レンズアレイ８１３とを備えている。

ここで、ミラー８１４は、好適には全反射ミラーである。また、第１レンズアレイ８１２と第２レンズアレイ８１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ８１２Ｍ、８１３Ｍが２次元的に配列されている。

第１レンズアレイ８１２、第２レンズアレイ８１３は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有している。なお、光源８１１と第１レンズアレイ８１２との間に、図示しないＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）／ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）カットフィルタを設置してもよい。

光源８１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発する。光源８１１は、白色光を発する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光を反射、集光するリフレクターとを含んで構成されている。

発光体としては、例えば、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等のランプが使用される。また、発光体としては、該ランプに限らず、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、レーザー、レーザー励起の蛍光体等が使用されてもよく、あるいは、これらの組合せを発光体としてもよい。リフレクターは、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば回転楕円鏡や回転放物面等の回転対称な凹面形状となっていてもよい。また、発光体の発光点は、凹面形状のリフレクターの焦点位置に配置される。

光源８１１の発光体から出射された白色光は、リフレクターによって略平行光となり、第１レンズアレイ８１２を通過してミラー８１４に入射する。ミラー８１４によって光軸８１０が９０°曲がった白色光は、第２レンズアレイ８１３に入射する。

図６に示す液晶プロジェクタ８００は、第２レンズアレイ８１３からの光の出射側に、ＰＳ合成素子８１５と、コンデンサレンズ８１６と、ダイクロイックミラー８１７とを有する。

ＰＳ合成素子８１５には、第２レンズアレイ８１３における隣り合うマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の位相差板８１５Ａが設けられている。位相差板８１５Ａは、例えば、１／２波長板であってもよい。

ＰＳ合成素子８１５は、入射した光をＰ偏光成分およびＳ偏光成分の偏光に分離する。また、ＰＳ合成素子８１５は、分離した２つの偏光のうち、一方の偏光を、その偏光方向（例えばＰ偏光）を保ったままＰＳ合成素子８１５から出射し、他方の偏光（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長板を用いた位相差板８１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に変換して出射する。

ＰＳ合成素子８１５から出射した光は、コンデンサレンズ８１６によって集光されてダイクロイックミラー８１７に入射する。ダイクロイックミラー８１７は、入射した光のうち、例えば赤色光ＬＲを反射し、その他の色の光を透過させることにより、入射光を赤色光ＬＲとその他の色とに色分解する。

さらに、液晶プロジェクタ８００は、ダイクロイックミラー８１７によって色分解された赤色光ＬＲの光路に沿って、ミラー８１８と、フィールドレンズ８２４Ｒと、入射側偏光板８３０Ｉと、液晶表示装置８２５Ｒと、出射側偏光板８３０Ｓとを有する。

ここで、ミラー８１８としては、好適には全反射ミラーが用いられる。ミラー８１８は、ダイクロイックミラー８１７によって色分解された赤色光ＬＲを、入射側偏光板８３０Ｉおよび液晶表示装置８２５Ｒに向けて反射する。

入射側偏光板８３０Ｉは、前述のように、ミラー８１８から入射する赤色光ＬＲのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

液晶表示装置８２５Ｒは、上述の液晶表示装置と同じ構造をしており、必要に応じて設けられる入射側偏光板８３０Ｉを介して入射した赤色光ＬＲを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。

また、必要に応じて設けられる出射側偏光板８３０Ｓは、液晶表示装置８２５Ｒからの変調された赤色光ＬＲのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

液晶プロジェクタ８００は、ダイクロイックミラー８１７によって色分解された他の色の光の光路に沿って、ダイクロイックミラー８１９を有している。ダイクロイックミラー８１９は、入射した光のうち、例えば緑色光ＬＧを反射して青色光ＬＢを透過することにより、入射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに色分解する。

ダイクロイックミラー８１９によって色分解された緑色光ＬＧの光路には、フィールドレンズ８２４Ｇと、入射側偏光板８３０Ｉと、液晶表示装置８２５Ｇと、出射側偏光板８３０Ｓとが設けられている。なお、入射側偏光板８３０Ｉおよび出射側偏光板８３０Ｓは必要に応じて設けられるものである。

入射側偏光板８３０Ｉは、ダイクロイックミラー８１９から入射する緑色光ＬＧのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。液晶表示装置８２５Ｇは、入射側偏光板８３０Ｉを介して入射した緑色光ＬＧを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。出射側偏光板８３０Ｓは、液晶表示装置８２５Ｇからの変調された緑色光ＬＧのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。

さらに、ダイクロイックミラー８１９によって色分解された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ８２０と、ミラー８２１と、リレーレンズ８２２と、ミラー８２３と、フィールドレンズ８２４Ｂと、入射側偏光板８３０Ｉと、液晶表示装置８２５Ｂと、出射側偏光板８３０Ｓとが設けられている。なお、入射側偏光板８３０Ｉおよび出射側偏光板８３０Ｓは必要に応じて設けられるものである。

ミラー８２１、８２３は、好適には全反射ミラーである。ミラー８２１は、リレーレンズ８２０を介して入射した青色光ＬＢを、ミラー８２３に向けて反射する。ミラー８２３は、ミラー８２１によって反射され、リレーレンズ８２２を介して入射した青色光ＬＢを、入射側偏光板８３０Ｉおよび液晶表示装置８２５Ｂに向けて反射する。

入射側偏光板８３０Ｉは、ミラー８２３から入射する青色光ＬＢのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。液晶表示装置８２５Ｂは、ミラー８２３によって反射され、フィールドレンズ８２４Ｂおよび入射側偏光板８３０Ｉを介して入射した青色光ＬＢを、入力される画像データに応じて空間的に変調する。

出射側偏光板８３０Ｓは、液晶表示装置８２５Ｂからの変調された青色光ＬＢのうち、偏光軸に一致する方向の光を通過させる。赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置には、これら３つの色光を合成する機能を有したクロスプリズム８２６が設置されている。

クロスプリズム８２６は、一例として、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢがそれぞれ入射する入射面８２６Ｒ、８２６Ｇ、８２６Ｂ、および、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢが合成された光が出射する出射面８２６Ｔを各々有する４つの直角プリズムを接合して構成されている。

液晶プロジェクタ８００においては、クロスプリズム８２６内に入射した緑色光ＬＧを出射面８２６Ｔ側に向けて透過させ、クロスプリズム８２６内に入射した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを出射面８２６Ｔ側に向けて反射するように、ダイクロイック膜が各直角プリズムの接合面にコートされている。以上により、クロスプリズム８２６は、入射面８２６Ｒ、８２６Ｇ、８２６Ｂに入射した３つの光を合成して出射面８２６Ｔから出射する。

また、液晶プロジェクタ８００は、クロスプリズム８２６から出射された合成光を、スクリーン８２８に向けて投射するための投射レンズ８２７を有している。投射レンズ８２７は、好適には複数のレンズからなり、スクリーン８２８に投射する画像の大きさを調整するズーム機能や、ピント合わせ機能を有する。

このような液晶プロジェクタ８００では、液晶表示装置８２５Ｒ、８２５Ｇ、８２５Ｂに本実施形態の液晶表示装置を適用することにより、液晶表示装置の開口率を向上させることができるため、投射光の明るさを増大させることができる。

以上までで、本開示の技術に関する液晶表示装置１００の構造および適用例に関して説明を行った。

＜４．実施例＞
以下では、本実施形態に係る液晶表示装置１００の効果を確認した。実施例１として、図１に示す液晶表示装置１００を用い、比較例１として、図８に示す液晶表示装置９００を用いて、効果を確認した。効果は２通り確認し、効果１では、対光性能維持を前提として開口率向上の効果を確認し、効果２では、開口率維持を前提として対光性能向上の効果を確認した。

比較例１に示される液晶表示装置９００は、ワイヤグリッド偏光子９０７がコモン電位配線９０５に接続されていない以外は、実施例１における液晶表示装置１００と同様の構成を有する。すなわち、比較例１に示される液晶表示装置９００は、ワイヤグリッド偏光子９０７がフローティング状態であるため、ワイヤグリッド偏光子９０７と、画素電極９０８との間で第１キャパシタが形成されない点が実施例１における液晶表示装置１００と異なる。

実施例１に係る液晶表示装置１００、及び比較例１に係る液晶表示装置９００は、いわゆる０．６４ＷＵＸＧＡパネルであると仮定して保持容量を計算した。

具体的には、各画素のピッチは７．２μｍであるとした。また、第１絶縁層は、比誘電率ｋ＝４．２のシリコン酸化膜であるとし、画素電極およびワイヤグリッド間の距離ｄは、５０ｎｍとした。さらに、真空誘電率εは、８．８５４×１０^−１２とし、画素電極およびワイヤグリッド偏光子が互いに対向する平面面積は１９．４９μｍ^２とした。

これらの条件を用いて、計算を行うと、実施例１では、第１キャパシタによって、比較例１よりも１４．５ｆＦの保持容量が増加することが分かった。

したがって、実施例１に係る液晶表示装置１００は、対光性能に影響する保持容量の維持を前提とすると、第１のキャパシタによる保持容量の分だけ遮光領域Ｙに形成される第２のキャパシタの保持容量を減少させることができる。これによれば、実施例１に係る液晶表示装置１００は、第２のキャパシタの平面面積を減少させることで、遮光領域Ｙの平面面積を減少させることができるため、各画素の開口率を向上させることができる（効果１）。例えば、実施例１に係る液晶表示装置１００は、効果１として、１４．５ｆＦの容量を開口率の向上に充てる場合、画素の総画素面積５１．８４μｍ^２に対して、４．２μｍ^２の分だけ開口面積を増加させることができる。よって、実施例１に係る液晶表示装置１００は、比較例１に係る液晶表示装置９００に対して、開口率を８．１８％増加させることができる。

また、実施例１に係る液晶表示装置１００は、開口率の維持を前提とすると、第１のキャパシタによる保持容量の分だけ、画素の保持容量を増加させることができる。これによれば、実施例１に係る液晶表示装置１００は、画素の保持容量が増加することで、画質低下の原因となるフリッカを抑制し、対光性を向上させることができる（効果２）。例えば、１４．５ｆＦの容量を対光性能向上に充てる場合について、図７を参照して説明する。

図７は、画素の保持容量と、耐光性の指標であるフリッカ（ｄＢ）との相関を示す一般的なグラフを示している。なお、フリッカは、ちらつき減少の頻度を示している。図７では、比較例１に係る液晶表示装置９００のフリッカを三角のプロットで示し、実施例１に係る液晶表示装置１００のフリッカを白丸のプロットで示している。図７を参照すると、実施例１に係る液晶表示装置１００では、保持容量が増加したことにより、フリッカが低下し、−２７ｄＢ以下となっていることがわかる。−２７ｄＢは、人が画面のちらつき減少を認識できないとされる値であるため、本開示の技術を適用した実施例１に係る液晶表示装置１００は、画像のちらつきを人が視認できないレベルまで低下させることがわかった。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、
前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、
前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、
前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、
をそれぞれ含む複数の画素を備え、
前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、液晶表示装置。
（２）
前記画素電極と、前記ワイヤグリッド偏光子とは、第１絶縁層を介して対向する、前記（１）に記載の液晶表示装置。
（３）
前記駆動回路層には、前記複数の画素にコモン電位を供給するコモン電位配線が設けられ、
前記ワイヤグリッド偏光子は、前記コモン電位配線に電気的に接続されることで、所定の電位が与えられる、前記（１）または前記（２）に記載の液晶表示装置。
（４）
前記画素電極、及び前記ワイヤグリッド偏光子は、前記第１絶縁層を介して第１キャパシタを形成する、前記（２）に記載の液晶表示装置。
（５）
前記ワイヤグリッド偏光子の前記金属ワイヤの各々は、端部にて互いに電気的に接続される、前記（１）〜前記（４）のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
（６）
前記コモン電位配線は、前記ワイヤグリッド偏光子に対して、前記駆動トランジスタ側に設けられ、
前記コモン電位配線と前記ワイヤグリッド偏光子とは、コンタクトプラグによって電気的に接続される、前記（３）に記載の液晶表示装置。
（７）
前記コモン電位配線は、前記ワイヤグリッド偏光子と同一層に設けられる、前記（３）に記載の液晶表示装置。
（８）
前記複数の画素の平面領域は、前記画素への入射光が透過する開口領域、及び前記画素への入射光が遮蔽される遮光領域に分けられ、
前記コモン電位配線および前記ワイヤグリッド偏光子は、前記遮光領域にて接続される、前記（３）に記載の液晶表示装置。
（９）
前記画素電極は、前記駆動トランジスタのドレインに電気的に接続し、
前記駆動トランジスタのドレイン及び前記画素電極を電気的に接続する配線と、前記コモン電位配線との間には、第２キャパシタが形成される、前記（８）に記載の液晶表示装置。
（１０）
前記第２キャパシタは、前記遮光領域に設けられる、前記（９）に記載の液晶表示装置。
（１１）
前記第１絶縁層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、ハフニウム酸化物、又はアルミニウム酸化物を含む、前記（２）に記載の液晶表示装置。
（１２）
前記第１絶縁層は、透明材料で形成される、前記（２）または前記（１１）のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
（１３）
前記画素電極、及び前記対向電極は、透明導電材料にて形成される、前記（１）〜前記（１２）のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
（１４）
前記ワイヤグリッド偏光子は、隣接する前記複数の画素に亘って形成される、前記（１）〜前記（１３）のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
（１５）
光源と、前記光源から出射された光を液晶表示装置に導く集光光学系と、前記液晶表示装置で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有する投射型表示装置であって、
前記液晶表示装置において、液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、
前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、ことを特徴とする投射型表示装置。

１００ 液晶表示装置
１００Ａ 駆動側基板
１００Ｂ 駆動回路層
１００Ｄ 対向側基板
１０２ 走査線
１０３ 駆動トランジスタ
１０４ 導電材料
１０５ コモン電位配線
１０６ 信号線電極
１０７ ワイヤグリッド偏光子
１０８ 画素電極
１０９ 液晶層
１１０ 対向電極
１１２ コモン電位接続コンタクトプラグ
１１３ 第１絶縁層
１１４ 回路配線

Claims (15)

1. 液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、
   前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、
   前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、
   前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、
   をそれぞれ含む複数の画素を備え、
   前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、液晶表示装置。
2. 前記画素電極と、前記ワイヤグリッド偏光子とは、第１絶縁層を介して対向する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記駆動回路層には、前記複数の画素にコモン電位を供給するコモン電位配線が設けられ、
   前記ワイヤグリッド偏光子は、前記コモン電位配線に電気的に接続されることで、所定の電位が与えられる、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記画素電極、及び前記ワイヤグリッド偏光子は、前記第１絶縁層を介して第１キャパシタを形成する、請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記ワイヤグリッド偏光子の前記金属ワイヤの各々は、端部にて互いに電気的に接続される、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記コモン電位配線は、前記ワイヤグリッド偏光子に対して、前記駆動トランジスタ側に設けられ、
   前記コモン電位配線と前記ワイヤグリッド偏光子とは、コンタクトプラグによって電気的に接続される、請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 前記コモン電位配線は、前記ワイヤグリッド偏光子と同一層に設けられる、請求項３に記載の液晶表示装置。
8. 前記複数の画素の平面領域は、前記画素への入射光が透過する開口領域、及び前記画素への入射光が遮蔽される遮光領域に分けられ、
   前記コモン電位配線および前記ワイヤグリッド偏光子は、前記遮光領域にて接続される、請求項３に記載の液晶表示装置。
9. 前記画素電極は、前記駆動トランジスタのドレインに電気的に接続し、
   前記駆動トランジスタのドレイン及び前記画素電極を電気的に接続する配線と、前記コモン電位配線との間には、第２キャパシタが形成される、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２キャパシタは、前記遮光領域に設けられる、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１絶縁層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、ハフニウム酸化物、又はアルミニウム酸化物を含む、請求項２に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１絶縁層は、透明材料で形成される、請求項２に記載の液晶表示装置。
13. 前記画素電極、及び前記対向電極は、透明導電材料にて形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記ワイヤグリッド偏光子は、隣接する前記複数の画素に亘って形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
15. 光源と、前記光源から出射された光を液晶表示装置に導く集光光学系と、前記液晶表示装置で光変調した光を拡大して投射する投射光学系とを有する投射型表示装置であって、
    前記液晶表示装置において、液晶層を挟んで設けられる画素電極及び対向電極と、前記画素電極の前記液晶層が設けられた面側とは反対の面側に設けられ、前記画素電極への電位の印加を制御する駆動トランジスタを含む駆動回路が形成される駆動回路層と、前記駆動回路層の前記画素電極が設けられた面とは反対の面に設けられる駆動側基板と、前記対向電極の前記液晶層が設けられた面とは反対の面に設けられた対向側基板と、をそれぞれ含む複数の画素を備え、
    前記駆動回路層には、一方向に延伸する金属ワイヤを等間隔で配列することで形成され、所定の電位が与えられたワイヤグリッド偏光子が前記画素電極に対向して設けられる、ことを特徴とする投射型表示装置。

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