JP4702003B2 - 液晶装置およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置およびプロジェクタに関するものである。

プロジェクタ等の投射型表示装置が広く利用されている。プロジェクタは、光源光を異なる色光に分離する分離光学系と、分離された色光を変調して各色の画像光を生成する光変調装置と、各色の画像光を合成してカラー画像を生成するプリズムと、そのカラー画像をスクリーンに向かって拡大投射する投射レンズとを備えている。その光変調装置として、液晶装置を備えた液晶ライトバルブが採用されている。

液晶装置は、液晶を一対の基板間に挟持したものである。そのうち一方の基板には、マトリクス状に整列配置された複数の画素電極と、その画素電極への通電を制御するスイッチング素子と、そのスイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、その走査線と直交するように配置されスイッチング素子に対して画像信号を供給するデータ線とが形成されている。また他方の基板には共通電極が形成されている。そして、共通電極と画素電極との間に電圧を印加して液晶を駆動することにより、画素ごとに入射光の透過率を変調することが可能になる。これにより、各色の画像光を生成しうるようになっている。
特開平１１−９５２３５号公報

上述した液晶装置では、画素電極の形成領域が光を透過する開口部となり、画素電極の周囲に配置された走査線やデータ線、スイッチング素子等の形成領域が、光を透過しない非開口部となっている。この非開口部は光の波長に対して有意な大きさであるため、開口部の端部において光の回折が発生する。特に画素サイズが小さくなると（例えば６μｍ以下）、透過光の中で回折の影響を受ける光の割合が非常に高くなる。投射型表示装置の場合、回折の影響を受けて光路を曲げられた光は投射レンズにけられてしまい、画像が著しく暗くなるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、回折の影響を低減して、表示品質を向上することが可能な、液晶装置およびプロジェクタの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の前記基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、前記画素電極への通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記走査線と交差するように配置され前記スイッチング素子に対して画像信号を供給するデータ線とを備えた液晶装置であって、前記データ線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記走査線が、前記データ線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置され、前記データ線の延在方向に整列配置された複数の画素電極に対応する複数の前記スイッチング素子が、隣接する前記データ線の対向する側において、前記データ線の延在方向に沿って一方の前記データ線と他方の前記データ線に交互に接続されて配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、一対の画素電極により開口部が構成されるので、開口部の面積を増加させることができる。
なお特許文献１に記載された液晶装置では、図７に示すように、複数のスイッチング素子３１，３２，３３が、データ線６１の延在方向に沿って直線状に配置されるので、隣接配置された走査線７２と走査線７３との間に、スイッチング素子３２およびスイッチング素子３３が直列に配置されることになる。
これに対して、本発明の構成によれば、複数のスイッチング素子がデータ線の延在方向に沿って一方の前記データ線と他方の前記データ線に交互に接続されて配置されているので、隣接配置された走査線の間に、複数のスイッチング素子を並列配置することができる。これにより、非開口部の面積を小さくすることが可能になり（例えば、スイッチング素子の幅と略同じ長さだけ、非開口部の幅を小さくすることが可能になり）、開口率を増加させることができる。したがって、回折の影響を低減することができる。

また本発明に係る他の液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の前記基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、前記画素電極への通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記走査線と交差するように配置され前記スイッチング素子に対して画像信号を供給するデータ線とを備えた液晶装置であって、前記データ線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記走査線が、前記データ線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置され、前記一対の画素電極の間には、前記画素電極の非形成領域を覆う遮光膜が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、画素電極の非形成領域において発生しうる光漏れを防止することが可能になり、表示品質に優れた液晶装置を提供することができる。

また本発明に係る他の液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の前記基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、前記画素電極への通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記走査線と交差するように配置され前記スイッチング素子に対して画像信号を供給するデータ線とを備えた液晶装置であって、前記データ線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記走査線が、前記データ線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置され、複数の前記走査線が、平面視において重なるように積層配置されていることを特徴とする。
なお平面視とは、基板の法線方向から見た場合をいう。
この構成によれば、非開口部の面積を格段に小さくすることが可能になり、開口率を増加させることができる。したがって、回折の影響を低減することができる。

また本発明に係る他の液晶装置は、液晶を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の前記基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、前記画素電極への通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記走査線と交差するように配置され前記スイッチング素子に対して画像信号を供給するデータ線とを備えた液晶装置であって、前記データ線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記走査線が、前記データ線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置され、前記走査線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記データ線が、前記走査線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、複数の画素電極により開口部が構成されるので、開口部の面積を増加させることができる。したがって、回折の影響を低減することができる。

なお隣接配置された複数の前記データ線に対して、前記画像信号が略同時に供給されるようになっていることが望ましい。
この構成によれば、隣接配置された複数のデータ線の間における電気的な干渉を防止することができる。

一方、本発明に係るプロジェクタは、上述した液晶装置を用いて光変調を行うことを特徴とする。
この構成によれば、回折の影響を低減することが可能な液晶装置を備えているので、画像光の多くを投射レンズにのみ込ませることが可能になる。したがって、明るく表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。

また、上述した液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタであって、第１の色光を変調する第１の前記液晶装置から出射した画像と、第２の色光を変調する第２の前記液晶装置から出射した画像とを、前記プロジェクタの投影面で重ねる場合に、前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する第１の前記走査線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する第２の前記走査線の位置とが、前記データ線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記データ線の延在方向に相互にずれるように、前記第１の走査線および前記第２の走査線が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、表示画像において各画素の周囲に遮光部を配置することが可能になる。その結果、違和感のない画像表示（特にテキスト表示）を行うことができる。

また、上述した液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタであって、第１の色光を変調する第１の前記液晶装置から出射した画像と、第２の色光を変調する第２の前記液晶装置から出射した画像とを、前記プロジェクタの投影面で重ねる場合に、前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する第１の前記走査線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する第２の前記走査線の位置とが、前記データ線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記データ線の延在方向に相互にずれるように、前記第１の走査線および前記第２の走査線が配置されるとともに、前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する第１の前記データ線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する第２の前記データ線の位置とが、前記走査線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記走査線の延在方向に相互にずれるように、前記第１のデータ線および前記第２のデータ線が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、表示画像において各画素の周囲に遮光部を配置することが可能になる。その結果、違和感のない画像表示（特にテキスト表示）を行うことができる。

また、前記第１の色光は緑色光であり、前記第２の色光は赤色光または青色光であることが望ましい。
この構成によれば、第１の液晶装置の非開口部によって表示画像に形成される遮光部の明るさと、第２の液晶装置の非開口部によって表示画像に形成される遮光部の明るさとを揃えることが可能になる。その結果、違和感のない画像表示を行うことができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本明細書では、液晶装置の各構成部材の液晶側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。

（液晶装置）
最初に、液晶装置について説明する。
図１（ａ）は液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う側面断面図である。図１（ｂ）に示すように、液晶装置１００は、液晶５０を挟持するＴＦＴアレイ基板（以下「素子基板」という。）１０および対向基板２０と、素子基板１０上にマトリクス状に配置された複数の画素電極９とを備えている。

図１に示すように、液晶装置１００では、素子基板１０と対向基板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光変調領域１０ａ内に液晶５０が封入されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、画像信号駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２が素子基板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辺に沿って走査信号駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０の角部においては、素子基板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１０６が配設されている。

（等価回路）
図２は、液晶装置の等価回路図である。液晶装置は、マトリクス状に配置された複数の画素電極９と、画素電極９への通電を制御するＴＦＴ素子３０と、ＴＦＴ素子３０に対して走査信号を供給する走査線３ａと、走査線３ａと交差するように配置されＴＦＴ素子３０に対して画像信号を供給するデータ線６ａとを備えている。

液晶装置の光変調領域には、複数の画素電極９がマトリクス状に形成されている。各画素電極９の周囲には、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０が形成されている。このＴＦＴ素子３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給される。なお画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、各データ線６ａに対して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で構成されるブロックごとに供給してもよい（ブロック書き込み）。

また、ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。なお走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、各走査線３ａに対してこの順に線順次で印加する。また、ＴＦＴ素子３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量１７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

（平面構造）
図３は、液晶装置における光変調領域の平面構造の説明図である。なお以下の各図では、容量線および蓄積容量の記載を省略している。
素子基板上には、複数の画素電極９がマトリクス状に配列形成されている。画素電極９は、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下ＩＴＯという）等の透明導電性材料により、略矩形状に形成されている。この画素電極９の形成領域が画素領域であり、画素領域ごとに光変調が行われるようになっている。また画素電極９の周囲に、データ線６ａおよび走査線３ａが設けられている。これらのデータ線６ａおよび走査線３ａは、ＡｌやＣｕ等の導電性材料によって形成されている。

またデータ線６ａと走査線３ａとの交点付近に、ＴＦＴ素子３０が形成されている。ＴＦＴ素子３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層１ａを中心として形成されている。半導体層１ａは、データ線６ａと重なるように配置されたソース領域１ｓおよびチャネル領域１ａ’と、走査線３ａと平行に配置されたドレイン領域１ｄとで構成されている。そのソース領域１ｓには、コンタクトホール５を介して、データ線６ａが電気的に接続されている。またドレイン領域１ｄには、コンタクトホール８を介して、画素電極９が電気的に接続されている。一方、半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分には、チャネル領域１ａ’が形成されている。なお走査線３ａは、チャネル領域１ａ’との対向部分においてゲート電極として機能する。

（断面構造）
図４は、液晶装置の断面構造の説明図であり、図３のＡ−Ａ’線における側面断面図である。
図４に示すように、素子基板１０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。その基板本体１０Ａの内面には、第１層間絶縁膜１２を介して半導体層１ａが形成されている。この半導体層１ａを中心として、ＴＦＴ素子３０が形成されている。すなわち、半導体層１ａにおける走査線３ａとの対向部分にはチャネル領域１ａ’が形成され、その両側にソース領域１ｓおよびドレイン領域１ｄが形成されている。なおＴＦＴ素子３０にはＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用することが望ましい。この場合、チャネル領域１ａ’の両側に不純物濃度が相対的に低い低濃度ソース領域および低濃度ドレイン領域（ＬＤＤ領域）が形成され、その両側に不純物濃度が相対的に高い高濃度ソース領域および高濃度ドレイン領域が形成される。

半導体層１ａを覆うように、ゲート絶縁膜２が形成されている。このゲート絶縁膜２の表面に走査線３ａが形成され、その一部がゲート電極として機能する。また走査線３ａを覆うように第２層間絶縁膜４が形成され、その第２層間絶縁膜４の表面にデータ線６ａが形成されている。そのデータ線６ａは、第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール５を介して、半導体層１ａのソース領域１ｓと電気的に接続されている。さらにデータ線６ａを覆うように第３層間絶縁膜７が形成され、その第３層間絶縁膜７の表面に画素電極９が形成されている。その画素電極９は、第３層間絶縁膜７および第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール８を介して、半導体層１ａのドレイン領域１ｄと電気的に接続されている。一方、画素電極９を覆うように、ポリイミド等からなる配向膜１６が形成されている。配向膜１６の表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向を規制しうるようになっている。

一方、対向基板２０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを備えている。その基板本体２０Ａの内面には、第１遮光膜２３が形成されている。第１遮光膜２３は、液晶の配向乱れに伴う光漏れを防止するため、画素電極の周辺領域に形成されている。また第１遮光膜２３の表面には、ＩＴＯ等の導電体からなる共通電極２１がほぼ全面にわたって形成されている。さらに共通電極２１の表面には、ポリイミド等からなる配向膜２２が形成されている。配向膜２２の表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶の配向を規制しうるようになっている。

そして、素子基板１０と対向基板２０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶５０が挟持されている。この液晶５０は、正の誘電率異方性を示すものであり、非選択電圧印加時には基板と略水平に配向し、選択電圧印加時には基板と略垂直に配向する。また液晶５０は、正の屈折率異方性を示すものである。そして、素子基板１０の配向膜１６による配向規制方向と、対向基板２０の配向膜２２による配向規制方向とを、約９０°で交差させることにより、液晶装置１００はＴＮ（Twisted Nematic）モードで動作するようになっている。なお液晶装置１００の動作モードとして、ＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードやＥＣＢ（Electrically-Controlled Birefringence）モード等を採用することも可能である。

（第１実施形態）
図３に戻り、本実施形態の液晶装置は、第１データ線６１の延在方向に隣接する一対の画素電極９１，９２に対応する一対の走査線７１，７２が、第１データ線６１の延在方向において一対の画素電極９１，９２を挟むように配置され、第１データ線６１の延在方向に整列配置された複数の画素電極９１，９２，９３に対応する複数のＴＦＴ素子３１，３２，３３が、隣接するデータ線６１，６２の対向する側において、データ線６１，６２の延在方向に沿って一方のデータ線６１と他方のデータ線６２に交互に接続されて配置されているものである。

ここでは、第１データ線６１の延在方向に隣接配置された一対の画素電極９１，９２に着目する。本実施形態では、第１画素電極９１に対応する第１走査線７１が、第１画素電極９１を挟んで第２画素電極９２の反対側に配置され、第２画素電極９２に対応する第２走査線７２が、第２画素電極９２を挟んで第１画素電極９１の反対側に配置されている。これにより、一対の画素電極９１，９２は、走査線を挟むことなく隣接配置されている。また一対の画素電極９１，９２に対応する一対のデータ線６１，６２が、第１走査線７１の延在方向において一対の画素電極９１，９２を挟むように配置されている。その結果、一対の走査線７１，７２および一対のデータ線６１，６２によって囲まれた領域に、一対の画素電極９１，９２が配置されて、開口部が構成されている。

なお、第２画素電極９２を挟んで第１画素電極９１の反対側には、第３画素電極９３が配置されている。この第３画素電極に対応する第３走査線７３と、上述した第２走査線とは、第２画素電極と第３画素電極との間に隣接配置されている。そして、各データ線および各走査線の形成領域に、上述した第１遮光膜２３が形成されて、非開口部が構成されている。

また本実施形態では、第１データ線６１と第１走査線７１との交点付近に、第１画素電極９１への通電を制御する第１ＴＦＴ素子３１が形成されている。また、第２データ線６２と第２走査線７２との交点付近に、第２画素電極９２への通電を制御する第２ＴＦＴ素子３２が形成されている。さらに、第１データ線６１と第３走査線７３との交点付近に、第３画素電極９３への通電を制御する第３ＴＦＴ素子３３が形成されている。このように、第１データ線６１の延在方向に整列配置された複数の画素電極９１，９２，９３に対応する複数のＴＦＴ素子３１，３２，３３が、第１データ線６１と第２データ線６２の延在方向に沿って千鳥状に配置されている。すなわち複数のＴＦＴ素子３１，３２，３３が、隣接するデータ線６１，６２の対向する側において、データ線６１，６２の延在方向に沿って一方のデータ線６１と他方のデータ線６２に交互に接続されて配置されている。

そして、第２ＴＦＴ素子３２のドレイン領域１ｄは、第２走査線７２と第３走査線７３との間における第２データ線６２の近傍に配置され、第３ＴＦＴ素子３３のドレイン領域１ｄは、第２走査線７２と第３走査線７３との間における第１データ線６１の近傍に配置されている。

図５（ａ）は、回折の説明図である。回折とは、直進する波が障害物の端部で進路を曲げられ裏側に回りこむ現象をいう。ここで、開口部Ｓへの入射光の光量に対する回折光の光量の比率（回折率）は、開口部Ｓの面積が大きいほど小さくなる。また図５（ｂ）に示すように、回折率は、障害物の面積に対する開口部Ｓの面積の比率（開口率）が５０％の場合に最大となる。一般に液晶装置における開口率は５０％以上であるから、開口率が大きいほど回折率は小さくなる。すなわち、開口部の面積（ピッチ）が大きいほど、また開口率が大きいほど、回折率が小さくなって、回折の影響を低減することができる。

図６は、従来技術に係る液晶装置の平面構造の説明図である。従来技術に係る液晶装置では、データ線６ａおよび走査線３ａによって囲まれた領域に、１個の画素電極９が配置されて開口部が構成されている。これに対して、図３に示す本実施形態に係る液晶装置では、一対の画素電極により開口部が構成されているので、開口部の面積を増加させることが可能になる。したがって、回折の影響を低減することができる。
なお本実施形態では、画像信号が供給されるデータ線ではなく、ＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される走査線を隣接配置させることにより開口部の面積を増加させたので、配線間の電気的な干渉を最小限に留めることができる。

図７は、特許文献１に記載された液晶装置の平面構造の説明図である。この変形例に係る液晶装置では、２個の画素電極により開口部が構成されている。しかしながら、第１データ線６１と第２走査線７２との交点付近に第２画素電極９２への通電を制御する第２ＴＦＴ素子３２が形成されているので、複数のＴＦＴ素子３１，３２，３３が、第１データ線６１の延在方向に沿って直線状に配置されている。この場合、隣接配置された第２走査線７２と第３走査線７３との間に、第２ＴＦＴ素子３２および第３ＴＦＴ素子３３が直列に配置されることになる。これにより、非開口部の面積が増加して、開口率が低下することになる。

これに対して、図３に示す本実施形態に係る液晶装置では、複数のＴＦＴ素子３１，３２，３３が第１データ線６１の延在方向に沿って千鳥状に配置されるので、隣接配置された第２走査線７２と第３走査線７３との間に、第２ＴＦＴ素子３２および第３ＴＦＴ素子３３を並列に配置することができる。これにより、非開口部の面積を小さくすることが可能になり、開口率を増加させることができる。
図８は、図３に示す本実施形態に係る液晶装置の開口率と、図７に示す従来技術の変形例に係る液晶装置の開口率とを比較したグラフである。図８に示すように、あらゆる画素ピッチについて、本実施形態に係る液晶装置の開口率の方が大きくなっている。したがって、本実施形態に係る液晶装置では回折の影響を低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液晶装置について説明する。
図９は、第２実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。第２実施形態に係る液晶装置は、一対の画素電極９１，９２の間に、画素電極の非形成領域を覆う第２遮光膜２４が形成されている点で、第１実施形態と異なっている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態でも、一対の画素電極９１，９２が、走査線を挟むことなく隣接配置されている。しかしながら、一対の画素電極９１，９２の間における画素電極の非形成領域では、選択電圧印加時における液晶の配向制御力が弱くなり、配向乱れ（ディスクリネーション）が生じる。その結果、当該領域において光漏れが発生し、表示画像のコントラストを低下させるおそれがある。

そこで第２実施形態では、画素電極の非形成領域を覆う第２遮光膜２４が形成されている。これにより、当該領域における光漏れを防止することができる。なお一対の画素電極９１，９２の端部とオーバーラップするように第２遮光膜２４を形成すれば、光漏れを確実に防止することができる。この場合でも、隣接配置された走査線７２，７３を覆う第１遮光膜２３より狭幅に第２遮光膜２４を形成すれば足りるので、開口率を大きく低下させることはない。逆に、一対の画素電極９１，９２の非形成領域のみに第２遮光膜２４を形成すれば、開口率の低下を最小限に留めることができる。なお第２遮光膜２４は、図４に示す第１遮光膜２３と一体的に、対向基板２０上に形成すればよい。これにより、製造コストを低減することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る液晶装置について説明する。
図１０は、第３実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。第３実施形態に係る液晶装置は、第２走査線７２および第３走査線が平面視において重なるように積層配置されている点で、同層に並べて配置されている第１実施形態とは異なっている。なお上記各実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図１１は、図１０のＢ−Ｂ線における側面断面図である。図１１は、第３ＴＦＴ素子３３および第４ＴＦＴ素子３４の断面構造を示している。ゲート絶縁膜２の表面に、第３ゲート電極３７ａおよび第４ゲート電極３７ｂが形成されている。また各ゲート電極を覆うように層間絶縁膜４ａが形成され、その層間絶縁膜４ａの表面に第３走査線７３が形成されている。この第３走査線７３からは、中継電極３５ａが分岐されている。この中継電極３５ａは、層間絶縁膜４ａに形成されたコンタクトホール３６ａを介して、第３ゲート電極３７ａに接続されている。一方、第３走査線７３および中継電極３５ａを覆うように層間絶縁膜４ｂが形成され、その層間絶縁膜４ｂの表面に第２走査線７２が形成されている。この第２走査線７２からは、中継電極３５ｂが分岐されている。この中継電極３５ｂは、層間絶縁膜４ａ，４ｂに形成されたコンタクトホール３６ｂを介して、第４ゲート電極３７ｂに接続されている。以上により、第３走査線７３および第２走査線７２を、平面視において重なるように積層配置した上で、第３ＴＦＴ素子３３および第４ＴＦＴ素子３４に接続することができる。

そして図１０に示すように、第３走査線７３および第２走査線７２は、第３ＴＦＴ素子３３および第４ＴＦＴ素子３４のドレイン領域１ｄの上方に配置することができる。これにより、非開口部の面積を格段に小さくすることが可能になり、開口率を増加させることができる。したがって、回折の影響を低減することができる。

（プロジェクタ）
次に、上記各実施形態の液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタについて説明する。図１２は、プロジェクタの概略構成図である。

光源８１０は、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等からなる光源ランプ８１１と、光源ランプ８１１から出射された放射光を略平行な光線束として出射する凹面鏡８１２とを備えている。光源８１０の下流側には、略矩形状の小レンズをマトリクス状に配置してなる第１レンズアレイ８３２および第２レンズアレイ８３４が設けられている。第１レンズアレイ８３２は、光源８１０から入射した平行な光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第２レンズアレイ８３４の近傍で結像させるものである。第２レンズアレイ８３４は、第１レンズアレイから入射した各部分光束の中心軸が、光変調装置８２２，８２３，８２４に対して垂直に入射するように揃える機能を有している。第２レンズアレイ８３４の下流側には、入射された光束を１種類の直線偏光（例えば、ｓ偏光またはｐ偏光）に変換して出射させる偏光変換装置８３６が設けられている。

偏光変換装置８３６からの出射光は、ダイクロイックミラー８１３に入射する。ダイクロイックミラー８１３は、光源ランプ８１１の白色光に含まれる緑色光および青色光を反射するとともに、赤色光を透過させる機能を有している。ダイクロイックミラー８１３を透過した赤色光は、反射ミラー８１７で反射されて、赤色光変調装置８２２に入射する。一方、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光および青色光は、ダイクロイックミラー８１４に入射する。ダイクロイックミラー８１４は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。ダイクロイックミラー８１４で反射された緑色光は、緑色光変調装置８２３に入射する。一方、ダイクロイックミラー８１４を透過した青色光は、導光手段８２１を介して、青色光変調装置８２４に入射する。導光手段８２１は、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り、長い光路による青色光の損失を防止する機能を有している。

各光変調装置８２２，８２３，８２４として、上記各実施形態に係る液晶装置１００と、その液晶装置を挟持する偏光板および位相差板とを備えた、液晶ライトバルブが採用されている。この液晶ライトバルブにより各色光が変調されて、各色の画像光が生成されるようになっている。

各光変調装置８２２，８２３，８２４から出射された各色の画像光は、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、その界面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色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各色の画像光が合成されて、カラー画像光が生成される。生成されたカラー画像光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に拡大投射される。これにより、スクリーン８２７上にカラー画像が表示されるようになっている。

そして上記各実施形態の液晶装置によれば、回折の影響を低減することができるので、プリズム８２５から出射されたカラー画像光の多くを、投射レンズ８２６にのみ込ませることが可能になる。これにより、スクリーン８２７上に明るいカラー画像を表示させることが可能になり、表示品質に優れたプロジェクタを提供することができる。

図１３（ｂ）は、各光変調装置を構成する液晶装置の走査線の配置図である。本実施形態では、第１の色光を変調する第１液晶装置１１０における走査線３ａと、第２の色光を変調する第２液晶装置１２０における走査線３ａとが、データ線６ａの延在方向における画素電極９の長さと略同じ長さだけ、データ線６ａの延在方向にずれた状態で配置されている。

図１３（ａ）は、上記構成のプロジェクタによる表示画像の説明図である。第１液晶装置の走査線により、表示画像には第１遮光部７９ｍが形成される。また第２液晶装置の走査線により、表示画像には第２遮光部７９ｇが形成される。これらの第１遮光部７９ｍおよび第２遮光部７９ｇは、画素９９の１個分だけ上下にずれた状態で配置される。これにより、表示画像において各画素９９の周囲に遮光部６９，７９を配置することが可能になる。その結果、違和感のない画像表示（特にテキスト表示）を行うことができる。

ただし、第１遮光部７９ｍには第２液晶装置から第２の色光が投射され、第２遮光部７９ｇには第１液晶装置から第１の色光が投射されるので、遮光部７９を完全に遮光することはできない。
そこで図１３（ｂ）に示すように、第１液晶装置１１０を緑色光変調装置８２３に割り当て、第２液晶装置１２０を赤色光変調装置８２２および青色光変調装置８２４に割り当てることが望ましい。この場合、図１３（ａ）に示す第１遮光部７９ｍはマゼンタに表示され、第２遮光部７９ｇは緑色に表示される。これにより、第１遮光部７９ｍおよび第２遮光部７９ｇの明るさを揃えることが可能になり、違和感のない画像表示を行うことができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る液晶装置について説明する。
図１４は、第４実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。第４実施形態に係る液晶装置は、データ線６１の延在方向に隣接する一対の画素電極９１，９２に対応する一対の走査線７１，７２が、データ線６１の延在方向において一対の画素電極９１，９２を挟むように配置され、走査線７１の延在方向に隣接する一対の画素電極９１，９３に対応する一対のデータ線６１，６２が、走査線７１の延在方向において一対の画素電極９１，９３を挟むように配置されたものである。なお上記各実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

ここでは、第１データ線６１の延在方向に隣接配置された一対の画素電極９１，９２に着目する。本実施形態では、第１画素電極９１に対応する第１走査線７１が、第１画素電極９１を挟んで第２画素電極９２の反対側に配置され、第２画素電極９２に対応する第２走査線７２が、第２画素電極９２を挟んで第１画素電極９１の反対側に配置されている。これにより、一対の画素電極９１，９２は、走査線を挟むことなく隣接配置されている。なお第２データ線６２の延在方向に隣接配置された一対の画素電極９３，９４についても、同様に配置されている。

次に、第１走査線７１の延在方向に隣接配置された一対の画素電極９１，９３に着目する。本実施形態では、第１画素電極９１に対応する第１データ線６１が、第１画素電極９１を挟んで第３画素電極９３の反対側に配置され、第３画素電極９３に対応する第２データ線６２が、第３画素電極９３を挟んで第１画素電極９１の反対側に配置されている。これにより、一対の画素電極９１，９３は、データ線を挟むことなく隣接配置されている。なお第２走査線７２の延在方向に配置された隣接する一対の画素電極９２，９４についても、同様に配置されている。

これにより、一対の走査線７１，７２および一対のデータ線６１，６２によって囲まれた領域に、４個の画素電極９１，９２，９３，９４が配置されている。その画素電極群から見て、第１走査線７１の反対側には他の走査線が隣接配置され、第２走査線７２の反対側にも他の走査線が隣接配置されている。また第１データ線６１の反対側には他のデータ線が隣接配置され、第２データ線６２の反対側にも他のデータ線が隣接配置されている。そして、走査線およびデータ線の形成領域が非開口部となり、走査線およびデータ線によって囲まれた領域が開口部となっている。本実施形態では、４個の画素電極９１，９２，９３，９４により開口部が構成されているので、開口部の面積が大きくなっている。したがって、回折の影響を低減することができる。

図２の等価回路図を用いて説明したように、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、複数のデータ線６ａのブロックごとに供給してもよい（ブロック書き込み）。そこで本実施形態では、隣接配置された複数のデータ線が同一ブロックとなるように画像信号駆動回路や各種配線等を構築し、隣接配置された複数のデータ線に対して画像信号を略同時に供給する。なお、隣接配置された２本のデータ線のうち一方のデータ線のみに画像信号を供給すると、他方のデータ線との間に電気的な干渉が発生する。この現象は、ＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される走査線間に比べて、画像信号が供給されるデータ線間において特に顕著になる。本実施形態では、隣接配置された複数のデータ線に対して画像信号を略同時に供給するので、データ線の間における電気的な干渉を防止することができる。

次に、本実施形態の液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタについて説明する。図１２に示すプロジェクタ８００における光変調装置８２２，８２３，８２４として、本実施形態に係る液晶装置１００と、その液晶装置を挟持する偏光板および位相差板とを備えた、液晶ライトバルブが採用されている。この液晶ライトバルブにより各色光が変調されて、各色の画像光が生成されるようになっている。

図１５（ａ）は、各光変調装置を構成する液晶装置の走査線およびデータ線の配置図である。本実施形態では、第１の色光を変調する第１液晶装置１１０における走査線３ａと、第２の色光を変調する第２液晶装置１２０における走査線３ａとが、データ線６ａの延在方向における画素電極９の長さと略同じ長さだけ、データ線６ａの延在方向にずれた状態で配置されている。また第１液晶装置１１０におけるデータ線６ａと、第２液晶装置１２０におけるデータ線６ａとが、走査線３ａの延在方向における画素電極９の長さと略同じ長さだけ、走査線３ａの延在方向にずれた状態で配置されている。

図１５（ｂ）は、上記構成のプロジェクタによる表示画像の説明図である。第１液晶装置の非開口部により、表示画像には第１遮光部６９ｍ，７９ｍが形成される。また第２液晶装置の非開口部により、表示画像には第２遮光部６９ｇ，７９ｇが形成される。これらの第１遮光部６９ｍ，７９ｍおよび第２遮光部６９ｇ，７９ｇが、画素９９の１個分だけ上下左右にずれた状態で配置される。これにより、表示画像において各画素９９の周囲に遮光部６９，７９を配置することが可能になる。その結果、違和感のない画像表示（特にテキスト表示）を行うことができる。

ただし、第１遮光部６９ｍ，７９ｍには第２液晶装置から第２の色光が投射され、第２遮光部６９ｇ，７９ｇには第１液晶装置から第１の色光が投射されるので、遮光部６９，７９を完全に遮光することはできない。
そこで図１５（ａ）に示すように、第１液晶装置１１０を緑色光変調装置８２３に割り当て、第２液晶装置１２０を赤色光変調装置８２２および青色光変調装置８２４に割り当てることが望ましい。この場合、図１５（ｂ）に示す第１遮光部６９ｍ，７９ｍはマゼンタに表示され、第２遮光部６９ｇ，７９ｇは緑色に表示される。これにより、第１遮光部６９ｍ，７９ｍおよび第２遮光部６９ｇ，７９ｇの明るさを揃えることが可能になり、違和感のない画像表示を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

液晶装置の概略構成図である。 液晶装置の等価回路図である。 第１実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 第１実施形態に係る液晶装置の断面構造の説明図である。 回折の説明図である。 従来技術に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 従来技術の変形例に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 開口率を比較したグラフである。 第２実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 第３実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 第３実施形態に係る液晶装置の断面構造の説明図である。 プロジェクタの概略構成図である。 各光変調装置を構成する液晶装置の各種配線の配置図である。 第４実施形態に係る液晶装置の平面構造の説明図である。 各光変調装置を構成する液晶装置の各種配線の配置図である。

符号の説明

３ａ…走査線 ６ａ…データ線 ９…画素電極 １０…素子基板 ２０…対向基板 ２４…第２遮光膜 ３０…スイッチング素子 ３１…第１ＴＦＴ素子 ３２…第２ＴＦＴ素子 ５０…液晶 ６１…第１データ線 ６２…第２データ線 ７１…第１走査線 ７２…第２走査線 ９１…第１画素電極 ９２…第２画素電極 ９３…第３画素電極 １００…液晶装置 １１０…第１液晶装置 １２０…第２液晶装置 ８００…プロジェクタ

Claims (11)

1. 液晶を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち一方の前記基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、前記画素電極への通電を制御するＴＦＴ素子と、前記ＴＦＴ素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記走査線と交差するように配置され前記ＴＦＴ素子に対して画像信号を供給するデータ線とを備え、前記複数の画素電極への通電を独立して制御することが可能な液晶装置であって、
   前記データ線の延在方向に隣接する第１の前記画素電極および第２の前記画素電極にそれぞれ対応する第１の前記走査線および第２の前記走査線が、前記データ線の延在方向において前記第１の画素電極および前記第２の画素電極を挟むように配置され、
   前記第２の画素電極を前記第１の画素電極と挟む位置に第３の前記画素電極が配置され、前記第３の画素電極に対応する第３の前記走査線および前記第２の走査線が、前記第２の画素電極と前記第３の画素電極との間に配置され、
   前記第２の画素電極に対応する第２の前記ＴＦＴ素子のドレイン領域と前記第３の画素電極に対応する第３の前記ＴＦＴ素子のドレイン領域とは互いに、前記第２の走査線および前記第３の走査線と平行に並列配置され、
   前記第１の画素電極を前記第２の画素電極と挟む位置に第４の前記画素電極が配置され、前記第４の画素電極に対応する第４の前記走査線および前記第１の走査線が、前記第１の画素電極と前記第４の画素電極との間に配置され、
   前記第１の画素電極に対応する第１の前記ＴＦＴ素子のドレイン領域と前記第４の画素電極に対応する第４の前記ＴＦＴ素子のドレイン領域とは互いに、前記第１の走査線および前記第４の走査線と平行に並列配置されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記各ＴＦＴ素子のソース領域が、前記データ線と平面視において重なるように配置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. 前記第２のＴＦＴ素子のドレイン領域および前記第３のＴＦＴ素子のドレイン領域が、前記第２の走査線と前記第３の走査線との間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記第２の走査線および前記第３の走査線が、平面視において重なるように積層配置され、
   前記第２のＴＦＴ素子のドレイン領域および前記第３のＴＦＴ素子のドレイン領域が、前記第２の走査線および前記第３の走査線と平面視において重なるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
5. 前記第１の画素電極と前記第２の画素電極との間には、前記画素電極の非形成領域を覆う遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記走査線の延在方向に隣接する一対の前記画素電極に対応する一対の前記データ線が、前記走査線の延在方向において前記一対の画素電極を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 隣接配置された複数の前記データ線に対して、前記画像信号が略同時に供給されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置を用いて光変調を行うことを特徴とするプロジェクタ。
9. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタであって、
   第１の色光を変調する第１の前記液晶装置から出射した画像と、第２の色光を変調する第２の前記液晶装置から出射した画像とを、前記プロジェクタの投影面で重ねる場合に、
   前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する前記走査線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する前記走査線の位置とが、前記データ線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記データ線の延在方向に相互にずれるように、
   前記第１の液晶装置を構成する前記走査線および前記第２の液晶装置を構成する前記走査線が配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
10. 請求項６または請求項７に記載の液晶装置を用いて光変調を行うプロジェクタであって、
    第１の色光を変調する第１の前記液晶装置から出射した画像と、第２の色光を変調する第２の前記液晶装置から出射した画像とを、前記プロジェクタの投影面で重ねる場合に、
    前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する前記走査線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する前記走査線の位置とが、前記データ線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記データ線の延在方向に相互にずれるように、前記第１の液晶装置を構成する前記走査線および前記第２の液晶装置を構成する前記走査線が配置されるとともに、
    前記投影面上において、前記第１の液晶装置を構成する前記データ線の位置と、前記第２の液晶装置を構成する前記データ線の位置とが、前記走査線の延在方向における前記画素電極の長さと略同じ長さだけ、前記走査線の延在方向に相互にずれるように、前記第１の液晶装置を構成する前記データ線および前記第２の液晶装置を構成する前記データ線が配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
11. 前記第１の色光は緑色光であり、前記第２の色光は赤色光または青色光であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプロジェクタ。

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