JP6364912B2 - Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロレンズアレイ基板、当該マイクロレンズアレイ基板を用いた電気光学装置、及び当該電気光学装置を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a microlens array substrate, an electro-optical device using the microlens array substrate, and an electronic apparatus using the electro-optical device.
電気光学装置として、例えば液晶プロジェクターの光変調素子(ライトバルブ)に用いられるアクティブ駆動型の液晶装置が知られている。当該液晶装置は、画素電極を有する素子基板、素子基板に対向配置され共通電極を有する対向基板、及び素子基板と対向基板とで挟持された液晶層などを有し、より明るい表示が望まれる。 As an electro-optical device, for example, an active drive type liquid crystal device used for a light modulation element (light valve) of a liquid crystal projector is known. The liquid crystal device includes an element substrate having a pixel electrode, a counter substrate disposed opposite to the element substrate and having a common electrode, a liquid crystal layer sandwiched between the element substrate and the counter substrate, and a brighter display is desired.
例えば、画素のそれぞれに光の集光部としてのマイクロレンズを設け、マイクロレンズで表示に寄与しない光を集光し、表示光の一部に利用することで光の利用効率を向上させ、より明るい表示を実現する液晶装置が提案されている(特許文献1)。
特許文献1に記載の液晶装置では、凹部を有する対向基板に屈折率の異なる2種類の膜を積層し、凹部に対応する位置に2種類のマイクロレンズを形成している。2種類のマイクロレンズは、凹部に膜を堆積することで形成されるので、例えばフォトリソプロセスやエッチングプロセスなどが省略され、マイクロレンズを製造する手間やコストが抑えられている。さらに、対向基板に入射した光は、2種類のマイクロレンズによって集光され、表示の輝度が高められている。
For example, each pixel is provided with a microlens as a light condensing part, and the light that does not contribute to the display is condensed by the microlens and used for a part of the display light, thereby improving the light utilization efficiency. A liquid crystal device that realizes a bright display has been proposed (Patent Document 1).
In the liquid crystal device described in Patent Document 1, two types of films having different refractive indexes are stacked on a counter substrate having a recess, and two types of microlenses are formed at positions corresponding to the recess. Since the two types of microlenses are formed by depositing a film in the concave portion, for example, a photolithography process or an etching process is omitted, and labor and cost for manufacturing the microlens are reduced. Furthermore, the light incident on the counter substrate is condensed by two types of microlenses, and the display brightness is enhanced.
例えば、対向基板から素子基板に向かう方向と交差する方向の光、つまり斜め方向の光が液晶層に入射した場合、液晶層が黒表示の分子配列になっていても、光を完全に遮ることができず表示コントラストが低下するおそれがあった。すなわち、当該斜め方向の光は、黒表示の分子配列となった液晶層に対して理想的な角度で入射しないため偏光をそろえることができず、光漏れ(黒浮き)が生じ、表示コントラストが低下するおそれがあった。
特許文献1に記載の液晶装置では、上述した2種類のマイクロレンズで集光された光が液晶層に対して斜め方向に入射する光成分を含むため、表示コントラストが低下するおそれがあった。
For example, when light in a direction crossing the direction from the counter substrate to the element substrate, that is, light in an oblique direction, enters the liquid crystal layer, the light is completely blocked even if the liquid crystal layer has a black display molecular arrangement. There was a risk that the display contrast could be reduced. That is, the light in the oblique direction does not enter the liquid crystal layer having a black display molecular arrangement at an ideal angle, so that the polarized light cannot be aligned, light leakage (black floating) occurs, and the display contrast is reduced. There was a risk of decline.
In the liquid crystal device described in Patent Document 1, since the light condensed by the two types of microlenses described above includes a light component that is incident on the liquid crystal layer in an oblique direction, the display contrast may be reduced.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、凹部が設けられた第1面を備えた透明基板と、前記第1面を覆い前記凹部の内側に第1の凸部を有する第2面と、前記第2面の反対側に配置された平坦な第3面とを備えた第1レンズ層と、前記第3面を覆う第4面と、前記第4面の反対側に配置された前記第1の凸部に対応する第2の凸部を有する第5面とを備えた第2レンズ層と、前記第5面を覆い、前記第5面に接する面の反対側に配置された平坦な面を有する透明膜と、を含み、前記第1レンズ層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも高く、前記第2レンズ層の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率と同じ、または前記第1レンズ層の屈折率よりも低く、前記透明膜の屈折率は、前記第2レンズ層の屈折率よりも高いことを特徴とする。 Application Example 1 A microlens array substrate according to this application example includes a transparent substrate having a first surface provided with a concave portion, and a first substrate that covers the first surface and has a first convex portion inside the concave portion. A first lens layer having two surfaces and a flat third surface disposed on the opposite side of the second surface, a fourth surface covering the third surface, and disposed on the opposite side of the fourth surface. A second lens layer including a fifth surface having a second convex portion corresponding to the first convex portion, and disposed on the opposite side of the surface that covers the fifth surface and contacts the fifth surface A transparent film having a flat surface, wherein the refractive index of the first lens layer is higher than the refractive index of the transparent substrate, and the refractive index of the second lens layer is that of the first lens layer. The refractive index is the same as or lower than the refractive index of the first lens layer, and the refractive index of the transparent film is higher than the refractive index of the second lens layer. The features.
凹部の内側に、凹部よりも高屈折率の第1の凸部を設けることで、第1の凸部は正の屈折力を有するレンズとして機能する。第2の凸部を、第2の凸部よりも高屈折率の透明膜で覆うことで、第2の凸部は負の屈折力を有するレンズとして機能する。 By providing the first convex portion having a higher refractive index than the concave portion inside the concave portion, the first convex portion functions as a lens having a positive refractive power. By covering the second convex part with a transparent film having a higher refractive index than the second convex part, the second convex part functions as a lens having negative refractive power.
第1の凸部は正の屈折力を有しているので、第1の凸部に入射した第1面の法線方向の光(平行光)は、第1の凸部の焦点に収束(集光)される方向に屈折し、光の輝度が高められ、第1面の法線方向と交差する方向の光となって第2の凸部に入射する。第2の凸部は負の屈折力を有しているので、第2の凸部に入射した光は、第2の凸部の焦点から発散される方向に屈折する。よって、第2の凸部に入射した光は、第1の凸部で屈折される方向と逆方向に屈折する、つまり第1面の法線方向となす角度が小さくなる方向に屈折する。よって、第2の凸部は、第1面の法線方向と交差する方向の光を、第1面の法線方向の光(平行光)に近付けて射出することができる。
従って、第1の凸部によって集光し、第2の凸部によって光の進行方向を元の状態に近付けることによって、第1面の法線方向の光(平行光)の輝度を高めることができる。
Since the first convex portion has positive refractive power, the light in the normal direction of the first surface (parallel light) incident on the first convex portion converges on the focal point of the first convex portion ( The light is refracted in the direction of light collection, the brightness of the light is increased, and the light is incident on the second convex portion as light in a direction intersecting the normal direction of the first surface. Since the second convex portion has a negative refractive power, the light incident on the second convex portion is refracted in a direction diverging from the focal point of the second convex portion. Therefore, the light incident on the second convex portion is refracted in the direction opposite to the direction refracted by the first convex portion, that is, refracted in the direction in which the angle with the normal direction of the first surface is reduced. Therefore, the second convex portion can emit light in a direction intersecting the normal direction of the first surface close to the light (parallel light) in the normal direction of the first surface.
Therefore, the brightness of the light in the normal direction of the first surface (parallel light) can be increased by condensing the light by the first convex part and bringing the traveling direction of the light close to the original state by the second convex part. it can.
第1面の法線方向と交差する方向(斜め方向)の光は、第1の凸部によって、第1の凸部で第1面の法線方向となす角度が大きくなる方向に屈折し、第2の凸部に入射する。第1面の法線方向から見て、第1の凸部で屈折された光(斜め方向の光の屈折光)と第2の凸部との交点と、上述した第1の凸部で屈折された光(第1面の法線方向の光の屈折光)と第2の凸部との交点とが、第2の凸部の焦点に対して反対側に配置された場合、第1の凸部で屈折された光(斜め方向の光の屈折光)は、第2の凸部によって、上述した第1の凸部で屈折された光(第1面の法線方向の光の屈折光)の屈折方向と逆方向に屈折する。つまり、第2の凸部に入射した光は、第2の凸部によって第1面の法線方向となす角度が小さくなる方向に屈折するのでなく、第1面の法線方向となす角度がさらに大きくなる方向に屈折する。
従って、第1の凸部及び第2の凸部によって、第1面の法線方向となす角度が大きくなる方向に、第1面の法線方向と交差する方向(斜め方向)の光の進路を変化させることができる。
The light in the direction (oblique direction) intersecting the normal direction of the first surface is refracted by the first convex portion in a direction in which the angle formed by the first convex portion and the normal direction of the first surface is increased, Incident on the second convex portion. When viewed from the normal direction of the first surface, the intersection of the light refracted by the first convex portion (refracted light of oblique direction light) and the second convex portion, and refracted by the first convex portion described above When the intersection of the light (refracted light in the normal direction of the first surface) and the second convex portion is disposed on the opposite side with respect to the focal point of the second convex portion, the first The light refracted by the convex part (refracted light of oblique light) is refracted by the second convex part by the first convex part (refracted light in the normal direction of the first surface). ) Is refracted in the direction opposite to the refraction direction. That is, the light incident on the second convex portion is not refracted in a direction in which the angle formed with the normal direction of the first surface is reduced by the second convex portion, but the angle formed with the normal direction of the first surface is reduced. Further, the light is refracted in a larger direction.
Therefore, the path of light in the direction (diagonal direction) intersecting the normal direction of the first surface in a direction in which the angle formed with the normal direction of the first surface is increased by the first and second convex portions. Can be changed.
[適用例2]上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記第2レンズ層の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率と同じであることが好ましい。 Application Example 2 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the refractive index of the second lens layer is the same as the refractive index of the first lens layer.
第1レンズ層の屈折率と第2レンズ層の屈折率とは同じである、つまり第1レンズ層及び第2レンズ層は同じ材料で形成されているので、第1レンズ層及び第2レンズ層が異なる材料で形成された構成と比べて、第1レンズ層及び第2レンズ層を形成する工程(例えば、成膜工程)が簡素化され、第1の凸部と第2の凸部との間の距離を小さくすることができる。 Since the refractive index of the first lens layer is the same as the refractive index of the second lens layer, that is, the first lens layer and the second lens layer are formed of the same material, the first lens layer and the second lens layer are the same. Compared to a configuration formed of different materials, the process of forming the first lens layer and the second lens layer (for example, a film forming process) is simplified, and the first convex part and the second convex part The distance between them can be reduced.
[適用例3]上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記第2レンズ層の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率よりも低いことが好ましい。 Application Example 3 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the refractive index of the second lens layer is lower than the refractive index of the first lens layer.
第1レンズ層及び第2レンズ層は、異なる屈折率の材料で構成されている。例えば、第1レンズ層を応力の大きな材料(例えば、SiON)で構成した場合に、第2レンズ層を応力の小さな材料(例えば、SiO2)で構成することによって、第1レンズ層の応力が大きいことによる悪影響、例えば反りやクラックなどを抑制することができる。 The first lens layer and the second lens layer are made of materials having different refractive indexes. For example, when the first lens layer is made of a material having a high stress (for example, SiON), the second lens layer is made of a material having a low stress (for example, SiO 2 ), so that the stress of the first lens layer is reduced. It is possible to suppress adverse effects due to the large size, such as warpage and cracks.
[適用例4]本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、透明基板の第1面を覆う第2面と、前記第2面の反対側に配置された第1の凸部を有する第3面とを備えた第1レンズ層と、前記第3面を覆う第4面と、前記第4面の反対側に配置された前記第1の凸部に対応する第2の凸部を有する第5面とを備えた第2レンズ層と、前記第5面を覆い、前記第5面に接する面の反対側に配置された平坦な面を備えた透明膜と、を含み、前記第1レンズ層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも高く、前記第2レンズ層の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率よりも低く、前記透明膜の屈折率は、前記第2レンズ層の屈折率よりも高いことを特徴とする。 Application Example 4 A microlens array substrate according to this application example has a second surface that covers the first surface of the transparent substrate, and a third surface having a first convex portion disposed on the opposite side of the second surface. And a fourth surface covering the third surface, and a second convex portion corresponding to the first convex portion disposed on the opposite side of the fourth surface. A second lens layer having a surface, and a transparent film that covers the fifth surface and has a flat surface disposed on the opposite side of the surface in contact with the fifth surface, the first lens layer Is higher than the refractive index of the transparent substrate, the refractive index of the second lens layer is lower than the refractive index of the first lens layer, and the refractive index of the transparent film is the second lens layer. It is characterized by being higher than the refractive index.
第1の凸部を、第1の凸部よりも低屈折率の第2レンズ層で覆うことによって、第1の凸部は正の屈折力を有するレンズとして機能する。第2の凸部を、第2の凸部よりも高屈折率の透明膜で覆うことで、第2の凸部は負の屈折力を有するレンズとして機能する。 By covering the first convex portion with the second lens layer having a lower refractive index than the first convex portion, the first convex portion functions as a lens having a positive refractive power. By covering the second convex part with a transparent film having a higher refractive index than the second convex part, the second convex part functions as a lens having negative refractive power.
従って、第1の凸部によって集光し、第2の凸部によって光の進行方向を元の状態に近付けることによって、第1面の法線方向の光(平行光)の輝度を高めることができる。
さらに、第1の凸部及び第2の凸部によって、第1面の法線方向となす角度が大きくなる方向に、第1面の法線方向と交差する方向(斜め方向)の光の進路を変化させることができる。
Therefore, the brightness of the light in the normal direction of the first surface (parallel light) can be increased by condensing the light by the first convex part and bringing the traveling direction of the light close to the original state by the second convex part. it can.
Furthermore, the light path in the direction (diagonal direction) intersecting the normal direction of the first surface in a direction in which the angle formed with the normal direction of the first surface is increased by the first and second convex portions. Can be changed.
[適用例5]本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、透明基板の第1面を覆う第2面と、前記第2面の反対側に配置された第1の凸部を有する第3面とを備えた第1レンズ層と、前記第3面を覆い、前記第3面に接する面の反対側に配置された平坦な面を備えた第1透明膜と、前記平坦な面を覆い、前記平坦な面に接する面の反対側に配置された前記第1の凸部に対応する凹部が設けられた面を備えた第2透明膜と、前記凹部が設けられた面を覆い、前記凹部の内側に第2の凸部を有する第4面と、前記第4面の反対側に配置された平坦な第5面とを備えた第2レンズ層と、を含み、前記第1レンズ層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも高く、前記第1透明膜の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率よりも低く、前記第2透明膜の屈折率は、前記第1透明膜の屈折率と同じまたは前記第1透明膜の屈折率よりも高く、前記第2レンズ層の屈折率は、前記第2透明膜の屈折率よりも低いことを特徴とする。 Application Example 5 A microlens array substrate according to this application example has a second surface that covers the first surface of the transparent substrate, and a third surface having a first convex portion disposed on the opposite side of the second surface. A first lens layer that includes: a first transparent film that covers the third surface and includes a flat surface disposed on the opposite side of the surface that contacts the third surface; and covers the flat surface. A second transparent film having a surface provided with a recess corresponding to the first protrusion disposed on the opposite side of the surface in contact with the flat surface; and covering the surface provided with the recess; A second lens layer having a fourth surface having a second convex portion inside and a flat fifth surface disposed on the opposite side of the fourth surface, and The refractive index is higher than the refractive index of the transparent substrate, the refractive index of the first transparent film is lower than the refractive index of the first lens layer, and the second transparent film The refractive index is the same as the refractive index of the first transparent film or higher than the refractive index of the first transparent film, and the refractive index of the second lens layer is lower than the refractive index of the second transparent film. Features.
第1の凸部を、第1の凸部よりも低屈折率の第1透明膜で覆うことによって、第1の凸部は正の屈折力を有するレンズとして機能する。凹部の内側に、凹部よりも低屈折率の第2の凸部を設けることによって、第2の凸部は負の屈折力を有するレンズとして機能する。 By covering the first convex portion with the first transparent film having a lower refractive index than the first convex portion, the first convex portion functions as a lens having a positive refractive power. By providing the second convex portion having a lower refractive index than the concave portion inside the concave portion, the second convex portion functions as a lens having negative refractive power.
従って、第1の凸部によって集光し、第2の凸部によって光の進行方向を元の状態に近付けることによって、第1面の法線方向の光(平行光)の輝度を高めることができる。
さらに、第1の凸部及び第2の凸部によって、第1面の法線方向となす角度が大きくなる方向に、第1面の法線方向と交差する方向(斜め方向)の光の進路を変化させることができる。
Therefore, the brightness of the light in the normal direction of the first surface (parallel light) can be increased by condensing the light by the first convex part and bringing the traveling direction of the light close to the original state by the second convex part. it can.
Furthermore, the light path in the direction (diagonal direction) intersecting the normal direction of the first surface in a direction in which the angle formed with the normal direction of the first surface is increased by the first and second convex portions. Can be changed.
[適用例6]上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記第2透明膜の屈折率は、前記第1透明膜の屈折率と同じであることが好ましい。 Application Example 6 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the refractive index of the second transparent film is the same as the refractive index of the first transparent film.
第1透明膜の屈折率と第2透明膜の屈折率とは同じである、つまり第1透明膜及び第2透明膜は同じ材料で形成されているので、第1透明膜及び第2透明膜が異なる材料で形成された構成と比べて、第1透明膜及び第2透明膜を形成する工程(例えば、成膜工程)が簡素化され、透明膜を薄くすることができる。 The refractive index of the first transparent film and the refractive index of the second transparent film are the same, that is, the first transparent film and the second transparent film are formed of the same material, so the first transparent film and the second transparent film Compared to a structure formed of different materials, the process of forming the first transparent film and the second transparent film (for example, a film forming process) is simplified, and the transparent film can be made thinner.
[適用例7]上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記第2透明膜の屈折率は、前記第1透明膜の屈折率よりも高いことが好ましい。 Application Example 7 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the refractive index of the second transparent film is higher than the refractive index of the first transparent film.
第1透明膜及び第2透明膜は、異なる屈折率の材料で構成されている。例えば、第2透明膜を応力の大きな材料(例えば、SiON)で構成した場合に、第1透明膜層を応力の小さな材料(例えば、SiO2)で構成することによって、第2透明膜層の応力が大きいことによる悪影響、例えば反りやクラックなどを抑制することができる。 The first transparent film and the second transparent film are made of materials having different refractive indexes. For example, when the second transparent film is made of a material having a high stress (for example, SiON), the first transparent film layer is made of a material having a low stress (for example, SiO 2 ). It is possible to suppress adverse effects due to the large stress, such as warpage and cracks.
[適用例8]本適用例に係る電気光学装置は、画素電極を有する素子基板と、共通電極を有する対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学物質とを有する電気光学装置であって、前記素子基板または前記対向基板は、上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板を備えていることを特徴とする。 Application Example 8 An electro-optical device according to this application example includes an element substrate having a pixel electrode, a counter substrate having a common electrode, and an electro-optical material sandwiched between the element substrate and the counter substrate. The element substrate or the counter substrate includes the microlens array substrate described in the application example.
上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板では、第1の凸部によって集光し、第2の凸部によって光の進行方向を元の状態に近付けることによって、第1面の法線方向の光(平行光)の輝度を高めることができる。従って、素子基板または前記対向基板のいずれかに当該マイクロレンズアレイ基板を適用すると、マイクロレンズアレイ基板が適用されていない場合と比べて、第1面の法線方向の光の利用効率を向上させ、表示の輝度を高めることができる。 In the microlens array substrate according to the application example described above, the light in the normal direction of the first surface is collected by the first convex portion and the traveling direction of the light is brought close to the original state by the second convex portion. The brightness of (parallel light) can be increased. Therefore, when the microlens array substrate is applied to either the element substrate or the counter substrate, the utilization efficiency of the light in the normal direction of the first surface is improved as compared with the case where the microlens array substrate is not applied. , Display brightness can be increased.
さらに、第1の凸部及び第2の凸部によって、第1面の法線方向となす角度が大きくなる方向に、第1面の法線方向と交差する方向(斜め方向)の光の進路を変化させることができる。例えば、マイクロレンズアレイ基板が設けられていない場合に表示光となる斜め方向の光の進路を変更させ、遮光部で遮ることで、斜め方向の光の表示への影響を小さくすることができる。従って、公知技術(特開2013−57781号公報)の課題であった斜め方向の光による表示コントラストの低下を抑制し、表示品位を高めることができる。 Furthermore, the light path in the direction (diagonal direction) intersecting the normal direction of the first surface in a direction in which the angle formed with the normal direction of the first surface is increased by the first and second convex portions. Can be changed. For example, when the microlens array substrate is not provided, the influence of the oblique light on the display can be reduced by changing the path of the oblique light that becomes the display light and blocking it with the light shielding portion. Therefore, it is possible to suppress the display contrast from being lowered by the light in the oblique direction, which is a problem of the known technique (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-57781), and to improve the display quality.
[適用例9]上記適用例に係る電気光学装置は、前記対向基板は、上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板を備え、前記素子基板は、前記対向基板から前記素子基板に向かう方向の光を遮る遮光部を備えていることが好ましい。 Application Example 9 In the electro-optical device according to the application example, the counter substrate includes the microlens array substrate according to the application example, and the element substrate has light in a direction from the counter substrate toward the element substrate. It is preferable to provide a light shielding part that shields the light.
マイクロレンズアレイ基板を対向基板に適用し、素子基板に遮光部を設けることで、対向基板と素子基板との間に配置された電気光学物質が設けられた層を、所望の光路長に調整する光路長調整層の一部に活用することができる。 By applying the microlens array substrate to the counter substrate and providing the light shielding portion on the element substrate, the layer provided with the electro-optical material disposed between the counter substrate and the element substrate is adjusted to a desired optical path length. It can be used for a part of the optical path length adjusting layer.
[適用例10]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする。 Application Example 10 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device described in the application example.
上記適用例に記載の電気光学装置では、マイクロレンズアレイ基板によって表示の輝度及び表示品位が高められている、すなわち明るい高品位の表示を提供することができる。従って、上記適用例に記載の電気光学装置を備えた電子機器においても、明るい高品位の表示を提供することができる。
例えば、投写型表示装置、投写型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)、直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、上記適用例に記載の電気光学装置を適用することで、明るい高品位の表示を提供することができる。
In the electro-optical device described in the above application example, display brightness and display quality can be improved by the microlens array substrate, that is, a bright high-quality display can be provided. Therefore, a bright and high-quality display can be provided even in an electronic apparatus including the electro-optical device described in the application example.
For example, a projection display device, a projection type HUD (head-up display), a direct view type HMD (head mounted display), an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video recorder By applying the electro-optical device described in the application example to an information terminal device such as a car navigation system, a POS, and an electronic device such as an electronic notebook, a bright and high-quality display can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせしめてある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Such an embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. In each of the following drawings, the scale of each layer or each part is made different from the actual scale so that each layer or each part can be recognized on the drawing.
(実施形態1)
「液晶装置の概要」
実施形態1に係る液晶装置71は、本発明における「電気光学装置」の一例であり、例えば、後述するプロジェクター(投写型表示装置)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
(Embodiment 1)
"Outline of LCD device"
The
図1は、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図である。図2は、本実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図3は、図1のA−A’線に沿った液晶装置の概略断面図である。
最初に、図1乃至図3を参照し、本実施形態に係る液晶装置71の概要を説明する。
FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device according to the present embodiment. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device taken along line AA ′ of FIG.
First, an outline of the
図1及び図3に示すように、本実施形態に係る液晶装置71は、画素電極28を有する素子基板20、素子基板20に対向配置され共通電極34を有する対向基板30、及び素子基板20と対向基板30との間に挟持された液晶層40などを備えている。図1に示すように、素子基板20は対向基板30よりも大きく、両基板は、対向基板30の周縁部に沿って額縁状に配置されたシール材42を介して接着されている。
なお、液晶層40は、本発明における「電気光学物質」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
液晶層40は、正または負の誘電異方性を有する液晶で構成されている。シール材42は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤からなる。シール材42には、素子基板20と対向基板30との間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
The
額縁状に配置されたシール材42の内側には、素子基板20に設けられた遮光層22,26と、対向基板30に設けられた遮光層32とが配置されている。遮光層22,26,32は、額縁状の周縁部を有し、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで形成されている。額縁状の遮光層22,26,32の内側は、複数の画素Pが配列された表示領域Eとなる。画素Pは、例えば略矩形状を有し、マトリックス状に配列されている。
なお、液晶装置71は、表示領域Eの周囲を囲むように設けられた、実質的に表示に寄与しないダミー領域を備えていてもよい。
Inside the sealing
The
素子基板20の1辺部に沿ったシール材42と該1辺部との間に、データ線駆動回路51が設けられている。また、該1辺部に対向する他の1辺部に沿ったシール材42と表示領域Eとの間に、検査回路53が設けられている。さらに、該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿ったシール材42と表示領域Eとの間に走査線駆動回路52が設けられている。該1辺部と対向する他の1辺部に沿ったシール材42と検査回路53との間には、2つの走査線駆動回路52を繋ぐ複数の配線55が設けられている。
A data
データ線駆動回路51及び走査線駆動回路52に繋がる配線は、該1辺部に沿って配列した複数の外部接続端子54に接続されている。また、対向基板30の角部には、素子基板20と対向基板30との間で電気的導通をとるための上下導通部56が設けられている。なお、検査回路53の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路51と表示領域Eとの間のシール材42の内側に沿った位置に設けてもよい。
Wirings connected to the data line driving
以下の説明では、該1辺部に沿った方向をX方向とし、該1辺部と直交し互いに対向する他の2辺部に沿った方向をY方向とする。対向基板30から素子基板20に向かう方向を、Z(+)方向とする。
なお、Z(+)方向に沿って対向基板30の側から見ることを平面視と呼ぶ。
In the following description, the direction along the one side is defined as the X direction, and the direction along the other two sides orthogonal to the one side and facing each other is defined as the Y direction. A direction from the
Note that viewing from the side of the
図2に示すように、表示領域Eには、走査線2とデータ線3とが互いに交差するように形成され、走査線2とデータ線3との交差に対応して画素Pが設けられている。画素Pのそれぞれには、画素電極28と、スイッチング素子としての薄膜トランジスター(Thin Film Transistor;以降、TFTと称す)24とが設けられている。
As shown in FIG. 2, in the display area E, the
TFT24のソース電極(図示省略)は、データ線駆動回路51から延在するデータ線3に電気的に接続されている。データ線3には、データ線駆動回路51(図1参照)から画像信号(データ信号)S1,S2,…,Snが線順次で供給される。TFT24のゲート電極(図示省略)は、走査線駆動回路52から延在する走査線2の一部である。走査線2には、走査線駆動回路52から走査信号G1,G2,…,Gmが線順次で供給される。TFT24のドレイン電極(図示省略)は、画素電極28に電気的に接続されている。
A source electrode (not shown) of the
画像信号S1,S2,…,Snは、TFT24を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線3を介して画素電極28に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極28を介して液晶層40に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板30に設けられた共通電極34(図3参照)との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。
The image signals S1, S2,..., Sn are written to the
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、走査線2に沿って形成された容量線4と画素電極28との間に蓄積容量5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、各画素Pの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、液晶層40(図3参照)に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
In order to prevent the held image signals S1, S2,..., Sn from leaking, a
液晶層40を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素Pの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素Pの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加し、全体として液晶装置71からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が射出される。
The liquid crystal constituting the
「素子基板の概要」
図3に示すように、素子基板20では、基板21と、遮光層22と、絶縁層23と、TFT24と、絶縁層25と、遮光層26と、絶縁層27と、画素電極28と、配向膜29とが、Z(−)方向に順に積層されている。
基板21は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料で構成されている。
"Outline of element substrate"
As shown in FIG. 3, in the
The
遮光層22は、基板21上に設けられている。遮光層22は、上層の遮光層26に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光層22および遮光層26は、素子基板20の厚さ方向において、TFT24を間に挟むように配置されている。遮光層22は、TFT24の少なくともチャネル領域と平面視で重なっている。
The
遮光層22及び遮光層26を設けることにより、TFT24への光の入射が抑制されるので、TFT24における光リーク電流の増大や光による誤動作を抑えることができる。さらに、遮光層22及び遮光層26によって、光を遮る遮光部V1が形成されている。また、遮光部V1で囲まれた部分が、光を透過する開口部V2となる。
By providing the
絶縁層23は、基板21と遮光層22とを覆うように設けられている。絶縁層23は、例えば、SiO2などの無機材料からなる。
The insulating
TFT24は、絶縁層23上に設けられており、遮光層22及び遮光層26と平面視で重なる領域(遮光部V1)に配置されている。TFT24は、画素電極28を駆動するスイッチング素子である。TFT24は、図示しない半導体層、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域、及びドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、又は、チャネル領域とドレイン領域との界面にはLDD(Lightly Doped Drain)領域が形成されていてもよい。
The
ゲート電極は、素子基板20において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層25の一部(ゲート絶縁膜)を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってTFT24をオン/オフ制御している。
The gate electrode is formed on the
絶縁層25は、絶縁層23とTFT24とを覆うように設けられている。絶縁層25は、例えば、SiO2などの無機材料からなる。絶縁層25は、TFT24の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層25により、TFT24によって生じる表面の凹凸が緩和される。絶縁層25上には、遮光層26が設けられている。そして、絶縁層25と遮光層26とを覆うように、無機材料からなる絶縁層27が設けられている。
The insulating
画素電極28は、絶縁層27上に、画素Pに対応して設けられている。画素電極28は、遮光層22及び遮光層26で囲まれた光を透過する領域、並びに遮光層22及び遮光層26の一部に平面視で重なるように配置されている。画素電極28は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなる。配向膜29は、画素電極28を覆うように設けられている。
The
なお、図示を省略するが、平面視で遮光層22及び遮光層26に重なる領域(遮光部V1)には、TFT24に電気信号を供給するための電極、配線、中継電極や、蓄積容量5(図2参照)を構成する容量電極などが設けられている。また、遮光層22や遮光層26がこれらの電極、配線、中継電極、容量電極などを含む構成であってもよい。
Although not shown in the drawing, in a region overlapping the
「対向基板の概要」
後述するプロジェクター(図9参照)では、光源(偏光照明装置110、図9参照)から発せられた光は、対向基板30の側に入射し、Z(+)方向に沿って進行し、液晶層40を通過して素子基板20の側から射出される。すなわち、本実施形態に係る液晶装置71では、対向基板30に光が入射し、素子基板20から光が射出される。
以降の説明では、光が入射する側の面を下面、光が射出される側の面を上面とする。
"Overview of the counter substrate"
In a projector (see FIG. 9) described later, light emitted from a light source (
In the following description, the surface on which light is incident is the lower surface, and the surface on which light is emitted is the upper surface.
本実施形態に係る対向基板30は、マイクロレンズアレイ基板10と、遮光層32と、保護層33と、共通電極34と、配向膜35とが、Z(+)方向に順に積層されている。
マイクロレンズアレイ基板10は、Z(+)方向に順に積層された、基板11と、第1レンズ層13と、第2レンズ層15と、透明膜7とで構成されている。
基板11は、光が入射する下面11bと、光が射出される上面11aとを備えている。第1レンズ層13は、光が入射する下面13bと、光が射出される上面13aとを備えている。第2レンズ層15は、光が入射する下面15bと、光が射出される上面15aとを備えている。透明膜7は、光が入射する下面7bと、光が射出される上面7aとを備えている。
基板11の下面11bに入射した光は、基板11の上面11aと、第1レンズ層13の下面13b及び上面13aと、第2レンズ層15の下面15b及び上面15aと、透明膜7の下面7bとを通過し、透明膜7の上面7aから保護層33に射出される。
In the
The
The
The light incident on the
なお、基板11は、本発明における「透明基板」の一例である。基板11の上面11aは、本発明における「第1面」の一例である。第1レンズ層13の下面13bは本発明における「第2面」の一例であり、第1レンズ層13の上面13aは本発明における「第3面」の一例である。第2レンズ層15の下面15bは本発明における「第4面」の一例であり、第2レンズ層15の上面15aは本発明における「第5面」の一例である。
さらに、透明膜7の下面7bは本発明における「第5面に接する面」の一例であり、透明膜7の上面7aは本発明における「平坦な面」の一例である。
The
Furthermore, the
基板11は、光透過性を有し、例えば石英ガラス基板(SiO2、屈折率(589.3nm):1.46)で構成されている。基板11の上面11aには、複数の凹部12が設けられている。凹部12は、画素P毎に設けられ、光が進行する方向(Z(+)方向)と逆方向(Z(−)方向)に凹となった形状を有している。
The
凹部12は、例えばフォトエッチングやレーザー照射などの方法で小孔が形成されたマスクを基板11の上面11aに形成し、フッ酸を含むエッチング液を用いて、当該小孔を介して基板11を等方的にエッチングすることで形成されている。
The
第1レンズ層13は、基板11の上面11aを覆うように設けられている。つまり、第1レンズ層13の下面13bは、基板11の上面11aに接している。第1レンズ層13の下面13bは、凹部12の内側に配置された第1の凸部14を有している。第1の凸部14は、図中で太い破線で示され、光が進行する方向(Z(+)方向)と逆方向(Z(−)方向)に凸となった形状を有している。第1レンズ層13の上面13aは、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨)による平坦化処理が施され、平坦になっている。
The
第1レンズ層13は、光透過性を有し、基板11よりも高い屈折率の材料で構成されている。第1レンズ層13の構成材料は、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)などの方法で形成されたSiONである。SiONは、酸素原子(O)と窒素原子(N)との組成(比率)を変化させることによって、SiO2(屈折率(589.3nm):n=1.46)とSi3N4(屈折率(589.3nm):n=2.00)との間で屈折率を調整する(変化させる)ことができる。つまり、SiONで構成された第1レンズ層13は、SiO2で構成された基板11よりも高い屈折率を有している。
The
第1の凸部14は、基板11の上面11aに形成された凹部12の中に、SiONを埋め込むことによって形成されている。さらに、第1レンズ層13(SiON)は、凹部12の深さよりも厚く形成され、凹部12の内側に配置された第1の凸部14と、第1の凸部14と第2レンズ層15との間に配置された平坦部14aとを有している。
第1レンズ層13は、基板11の上面11aを覆い凹部12の内側に第1の凸部14を有する下面13bと、下面13bに対向する平坦な上面13aとを備えている。
The first
The
第2レンズ層15は、第1レンズ層13の上面13aを覆うように設けられている。つまり、第2レンズ層15の下面15bは、第1レンズ層13の上面13aに接している。第2レンズ層15の上面15aには、第1の凸部14に対応する第2の凸部16が設けられている。第2の凸部16は、光が進行する方向(Z(+)方向)に凸となった形状を有し、平面視で第1の凸部14と重なり、画素P毎に設けられている。
第2レンズ層15は、光透過性を有し、第1レンズ層13よりも低い屈折率の材料で構成されている。第2レンズ層15の構成材料は、例えばプラズマCVDなどの方法で形成されたSiO2である。
The
The
第2の凸部16は、例えば第1レンズ層13の上面13aを覆うSiO2を形成(堆積)した後に、第2レンズ層15の上面15aに平面視で第1の凸部14に重なるフォトレジストを形成し、当該フォトレジストをエッチングマスクとして、異方性ドライエッチングを施すことで形成されている。詳しくは、第2レンズ層15の上面15aに形成したフォトレジストに熱処理を施し、フォトレジストを軟化させ、第2の凸部16と同じ形状のフォトレジストを形成する。続いて、当該フォトレジストをエッチングマスクとして第2レンズ層15に異方性ドライエッチングを施すと、フォトレジストの形状(凸形状)が第2レンズ層15の上面15aに転写される。つまり、第2の凸部16は、第1レンズ層13の上面13aに堆積された膜(SiO2)に異方性ドライエッチング処理を施すことで、形成されている。
For example, the second
第2レンズ層15は、第2の凸部16と、第2の凸部16と第1レンズ層13との間に配置された平坦部16aとを有している。第2レンズ層15は、第1レンズ層13の上面13aを覆う下面15bと、下面15bに対向し第1の凸部14に対応する第2の凸部16を有する上面15aとを備えている。
The
透明膜7は、光透過性を有し、第2レンズ層15よりも高い屈折率の材料で構成されている。透明膜7は、例えばプラズマCVDなどの方法で形成されたSiONであり、第2レンズ層15の上面15aを覆うように設けられている。透明膜7の下面7bは、第2の凸部16を覆う凹部8を有している。透明膜7の上面7aは、例えばCMPによる平坦化処理が施され、平坦になっている。
透明膜7は、第2レンズ層15の側に配置された凹部8と、凹部8と保護層33との間に配置された平坦部8aとを有している。透明膜7は、第2レンズ層15の上面15aを覆い、下面7bに対向する側に平坦な上面7aを有している。
The
The
遮光層32は、透明膜7(マイクロレンズアレイ基板10)の上で、表示領域E(図1参照)を囲むように額縁状に設けられている。
なお、遮光層32は、表示領域E内に設けてもよい。例えば、表示領域E内において遮光層32を、素子基板20の遮光層22及び遮光層26に平面視で重なるように格子状に形成したり、島状またはストライプ状に形成してもよい。
The
The
透明膜7と遮光層32とを覆うように、保護層33が設けられている。保護層33は、例えばSiO2などの無機材料で構成され、共通電極34が形成される液晶層40側の面が平坦となるように、遮光層32を覆って形成されている。
保護層33を覆うように、共通電極34が設けられている。共通電極34は、複数の画素Pに跨って形成されている。共通電極34は、例えば、ITOやIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料で構成されている。
なお、保護層33を設けることなく、導電性の遮光層32を直接覆うように共通電極34を設けてもよい。
共通電極34を覆うように、配向膜35が設けられている。
A
A
Note that the
An
「液晶装置を通過する光の状態」
図4は、図3の破線で囲まれた領域Bにおける液晶装置の概略断面図であり、液晶装置を通過する光の状態を示している。
図4では、対向基板30における遮光層32、保護層33、共通電極34、及び配向膜35の図示が省略され、素子基板20における絶縁層27、画素電極28、及び配向膜29の図示が省略されている。
"State of light passing through the liquid crystal device"
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device in a region B surrounded by a broken line in FIG. 3, and shows a state of light passing through the liquid crystal device.
4, illustration of the
さらに、同図では、液晶装置71の中を通過する光L1,L2が、実線の矢印で図示されている。光L1はZ(+)方向に進行する光であり、光L2はZ(+)方向と交差する方向に進行する光である。光L1は、マイクロレンズアレイ基板10が設けられていない場合に、図中の破線の矢印で示すように遮光部V1で遮られ、表示光として利用されない光である。光L2は、マイクロレンズアレイ基板10が設けられていない場合に、図中の破線の矢印で示すように開口部V2から射出され、表示光となる光である。
次に、図4を参照して液晶装置71の中を通過する光の状態を説明する。
Furthermore, in the same figure, the lights L1 and L2 passing through the
Next, the state of light passing through the
マイクロレンズアレイ基板10において、第1の凸部14は高屈折率材料(SiON)で構成され、第1の凸部14を覆う凹部12は低屈折率材料(SiO2)で構成されている。その結果、第1の凸部14は正の屈折力(パワー)を有する。つまり、第1の凸部14は、正の屈折力(パワー)を有するレンズとして機能する。例えば、Z(+)方向の平行光線が第1の凸部14に入射した場合、当該平行光線は、第1の凸部14の焦点に向けて収束される(集光される)。
In the
第2の凸部16は低屈折率材料(SiO2)で構成され、第2の凸部16を覆う凹部8は高屈折率材料(SiON)で構成されている。その結果、第2の凸部16は負の屈折力(パワー)を有する。つまり、第2の凸部16は、負の屈折力(パワー)を有するレンズとして機能する。例えば、Z(+)方向の平行光線が第2の凸部16に入射した場合、当該平行光線は、第2の凸部16の焦点から発散される(拡散される)。
The second
このように、マイクロレンズアレイ基板10は、光が入射する側に正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)が配置され、光が射出される側に負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)が配置された構成を有している。すなわち、マイクロレンズアレイ基板10は、光L1が進行するZ(+)方向に沿って、正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)と負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)とが、順に配置(積層)された構成を有している。
As described above, the
図中のP1は第1の凸部14の曲面(レンズ面)と光L1との交点であり、P
3は第1の凸部14の曲面(レンズ面)と光L2との交点である。図中のP2は第2の凸部16の曲面(レンズ面)と光L1との交点であり、P4は第2の凸部16の曲面(レンズ面)と光L2との交点である。
平面視で、第1の凸部(正の屈折力を有するレンズ)14の焦点(図示省略)は、P1及びP3に対してX(−)方向に配置されている。すなわち、P1及びP3は、平面視で第1の凸部14の焦点に対して同じ側に配置されている。
平面視で、第2の凸部(負の屈折力を有するレンズ)16の焦点(図示省略)は、P2とP4との間に配置されている。すなわち、P2及びP4は、平面視で第2の凸部16の焦点に対して反対側に配置されている。
P1 in the figure is an intersection of the curved surface (lens surface) of the first
In plan view, the focal point (not shown) of the first convex portion (lens having positive refractive power) 14 is arranged in the X (−) direction with respect to P1 and P3. That is, P1 and P3 are disposed on the same side with respect to the focal point of the first
In plan view, the focal point (not shown) of the second convex portion (lens having negative refractive power) 16 is disposed between P2 and P4. That is, P2 and P4 are arranged on the opposite side with respect to the focal point of the second
第1の凸部14は、正の屈折力(パワー)を有しているので、第1の凸部14の曲面(レンズ面)のP1に入射したZ(+)方向の光L1は、Z(+)方向となす角度が大きくなる方向に屈折する。すなわち、第1の凸部14のレンズ面のP1に入射したZ(+)方向の光L1は、Z(+)方向と交差する方向に屈折し、Z(+)方向と交差する方向の光L1として第2の凸部16のレンズ面のP2に入射する。
Since the first
第2の凸部16は、負の屈折力(パワー)を有しているので、第2の凸部16のP2に入射したZ(+)方向と交差する方向の光L1は、第1の凸部14で屈折される方向と逆方向に屈折する。よって、Z(+)方向と交差する方向の光L1は、第2の凸部16によって、Z(+)方向となす角度が小さくなる方向に屈折し、Z(+)方向の光となり、液晶層40を通過し、開口部V2から射出される。
Since the second
このように、マイクロレンズアレイ基板10が設けられていない場合に表示光に利用されないZ(+)方向の光L1は、マイクロレンズアレイ基板10によってZ(+)方向の表示光となるので、光の利用効率が向上し、表示の輝度を高めることができる。
As described above, the light L1 in the Z (+) direction that is not used for display light when the
さらに、光L1は、第1の凸部14によって屈折した後、第2の凸部16によって第1の凸部14で屈折される方向と逆方向に屈折するので、第1の凸部14及び第2の凸部16の両方で同じ方向に屈折する場合と比べて、色収差の影響を小さくすることができる。
Furthermore, since the light L1 is refracted by the first
液晶層40にZ(+)方向と交差する方向(斜め方向)の光が入射すると、液晶層40が黒表示の分子配列になっていても、光を完全に遮ることができず表示コントラストが低下するおそれがあった。つまり、黒表示の分子配列となった液晶層40に対して、理想的な角度で入射しないので偏光をそろえることができず、正常な黒表示がなされないという不具合(例えば、黒浮き)が生じるおそれがあった。
例えば、Z(+)方向と交差する方向の光L2が、開口部V2から表示光として射出されると、表示コントラストの低下を招くおそれがあった。
When light in a direction (diagonal direction) intersecting the Z (+) direction is incident on the
For example, when the light L2 in the direction intersecting with the Z (+) direction is emitted as display light from the opening V2, there is a possibility that the display contrast is lowered.
マイクロレンズアレイ基板10によって輝度が高められた光L1は、液晶層40に対してZ(+)方向に入射するので、すなわち黒表示の分子配列となった液晶層40に対して理想的な角度で入射するので、黒浮きなどの不具合が抑制され、高い表示コントラストが実現される。
The light L1 whose luminance is enhanced by the
P3は、平面視で第1の凸部14の焦点に対してP1と同じ側に配置されるので、第1の凸部14のP3に入射したZ(+)方向と交差する方向の光L2は、第1の凸部14によって光L1と同じ方向、つまりZ(+)方向となす角度が大きくなる方向に屈折し、第2の凸部16のP4に入射する。
Since P3 is arranged on the same side as P1 with respect to the focal point of the first
P4は、平面視で第2の凸部16の焦点に対してP2の反対側に配置されるので、第2の凸部16のP4に入射した光L2は、第2の凸部16によって光L1と逆方向に屈折する。よって、第2の凸部16のP4に入射した光L2は、Z(+)方向となす角度がさらに大きくなる方向に屈折し、遮光部V1に入射し、遮光部V1によって遮られる。
Since P4 is disposed on the opposite side of P2 with respect to the focal point of the second
このように、マイクロレンズアレイ基板10が設けられていない場合に、表示コントラストの低下を招くおそれがある光L2は、マイクロレンズアレイ基板10によって光の進行方向が変化し、遮光部V1に入射し、遮光部V1で遮られ、表示光として射出されなくなる。従って、液晶層40に対して斜め方向に入射する光L2の影響を抑制し、表示コントラストを高めることができる。
As described above, when the
また、Z(+)方向と交差する方向の光L2は、第1の凸部14及び第2の凸部16の両方でZ(+)方向となす角度がさらに大きくなる方向に曲げられるので、仮に隣り合う画素Pの開口部V2から表示光として射出された場合、後述するプロジェクター(図9参照)の投写光学系(投写レンズ117、図9参照)で蹴られて画像の表示に寄与しにくくなる。すなわち、光L2のZ(+)方向となす角度が、後述するプロジェクターの投写レンズ117(図9参照)の飲み込み角よりも大きくなると、光L2は投写レンズ117で蹴られて、画像の表示に寄与しなくなる。従って、Z(+)方向となす角度がさらに大きくなる方向に光L2を屈折させることによって、光L2は後述するプロジェクターにおける画像の表示に寄与しなくなり、プロジェクターにおける表示コントラストを高めることができる。
Further, the light L2 in the direction intersecting with the Z (+) direction is bent in a direction in which the angle formed with the Z (+) direction is further increased by both the first
上述した第1レンズ層13の平坦部14a、第2レンズ層15の平坦部16a、及び透明膜7の平坦部8aは、正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)及び負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)から、遮光層22,26(遮光部V1)までの距離(光路長)を所望の値に合わせる役割を有している。つまり、第1レンズ層13の平坦部14a、第2レンズ層15の平坦部16a、及び透明膜7の平坦部8aは、マイクロレンズアレイ基板10における光路長調整層の役割を有している。
The
これら光路長調整層の層厚は、光の波長に応じた正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)及び負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。つまり、マイクロレンズアレイ基板10の集光能力が最も大きくなるように、これら光路長調整層の層厚が設定されている。
The thicknesses of these optical path length adjusting layers are the focal lengths of the positive refractive power lens (first convex portion 14) and the negative refractive power lens (second convex portion 16) corresponding to the wavelength of light. It is set as appropriate based on the optical conditions. That is, the layer thicknesses of these optical path length adjustment layers are set so that the light collection capability of the
さらに、本実施形態に係る液晶装置71は、光を集光するマイクロレンズアレイ基板10が対向基板30の側に設けられ、光を遮る遮光部V1が素子基板20の側に設けられているので、液晶層40も所望の光路長に調整する光路長調整層の役割を有している。液晶層40を光路長調整層の一部に活用することで、マイクロレンズアレイ基板10に設ける光路長調整層(第1レンズ層13の平坦部14a、第2レンズ層15の平坦部16a、透明膜7の平坦部8a)の層厚を小さくし、例えばマイクロレンズアレイ基板10の生産性を高めることができる。
Furthermore, in the
なお、マイクロレンズアレイ基板10において、第1レンズ層13と第2レンズ層15との間、及び透明膜7と保護層33との間の少なくとも一方に、所望の光路長に調整するための新たな透明膜(光路長調整層)を有する構成であってもよい。
In the
さらに、マイクロレンズアレイ基板10において、基板11は石英基板(SiO2)で構成され、第1レンズ層13はSiON(高屈折率材料)で構成され、第2レンズ層15はSiO2(低屈折率材料)で構成され、透明膜7はSiON(高屈折率材料)で構成されている。第1レンズ層13を構成するSiON、第2レンズ層15を構成するSiO2、及び透明膜7を構成するSiONは、例えばプラズマCVDで形成されている。プラズマCVDで形成されたSiONは、プラズマCVDで形成されたSiO2と比べて応力が大きい。
応力が大きいSiONで構成された第1レンズ層13と透明膜7との間に、応力が小さいSiO2で構成された第2レンズ層15を介在させることで、応力が大きいことの悪影響(例えば、基板の反りや膜剥がれなど)、すなわち応力のミスマッチを小さくすることができる。
Further, in the
By interposing the
以上述べたように、本実施形態に係る液晶装置71では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示に利用されないZ(+)方向の光L1を、Z(+)方向の光として液晶層40に入射させ表示光として利用するので、表示コントラストの低下を招くことなく表示の輝度を高めることができる。
As described above, in the
(1) Since the light L1 in the Z (+) direction, which is not used for display when the
(2)マイクロレンズアレイ基板10に入射する光(例えば、光L1)を、第1の凸部14及び第2の凸部16のそれぞれで逆方向に屈折させて表示光に利用するので、第1の凸部14及び第2の凸部16のそれぞれで同じ方向に屈折させて表示光に利用する場合と比べて、色収差の影響を小さくすることができる。
(2) Since the light (for example, the light L1) incident on the
(3)マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示コントラストの低下を招くおそれがある光L2は、遮光部V1によって遮られるので、表示コントラストを高めることができる。
(3) Since the light L2 that may cause a decrease in display contrast when the
(4)マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示コントラストの低下を招くおそれがある光L2は、第1の凸部14及び第2の凸部16によってZ(+)方向となす角度がさらに大きくなる方向に屈折されるので、仮に開口部V2から表示光として射出された場合でも、後述するプロジェクターの投写レンズ117で蹴られ画像の表示に寄与しなくなり、プロジェクターにおける表示コントラストを高めることができる。
(4) The light L2, which may cause a decrease in display contrast when the
(5)光を集光するマイクロレンズアレイ基板10を対向基板30の側に設け、光を遮る遮光部V1を素子基板20の側に設け、液晶層40を光路長調整層の一部に活用しているので、マイクロレンズアレイ基板10の側に設ける光路長調整層を薄くし、例えばマイクロレンズアレイ基板10の生産性を高めることができる。
(5) The
(6)応力が大きいSiONで構成された構成要素(第1レンズ層13、透明膜7)の間に、応力が小さいSiO2で構成された構成要素(第2レンズ層15)を介在させているので、応力が大きいことの悪影響(応力のミスマッチ)を小さくすることができる。
(6) A component (second lens layer 15) made of SiO 2 having a low stress is interposed between components (
(実施形態2)
図5は、図3に対応する図であり、実施形態2に係る液晶装置の概略断面図である。図6は、図4に対応する図であり、図5の破線で囲まれた領域Bにおける液晶装置の概略断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 3 and a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device according to the second embodiment. 6 is a diagram corresponding to FIG. 4, and is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device in a region B surrounded by a broken line in FIG.
本実施形態に係る液晶装置72は、マイクロレンズアレイ基板10の構成が実施形態1に係る液晶装置71と異なり、他の構成は実施形態1に係る液晶装置71と同じである。詳しくは、以下に示す内容が、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板10と、実施形態1のマイクロレンズアレイ基板10との主な相違点である。
The
(1)基板11の上面11aには、凹部12が設けられていない。
(2)第1の凸部14は、第1レンズ層13の上面13aに設けられている。
(3)実施形態1と異なる方法で、第1の凸部14及び第2の凸部16が形成されている。
以下に、図5及び図6を参照して、本実施形態に係る液晶装置72の概要を、実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
(1) The
(2) The first
(3) The 1st
Hereinafter, an outline of the
「マイクロレンズアレイ基板の概要」
図5に示すように、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、Z(+)方向に順に積層された、基板11と、第1レンズ層13と、第2レンズ層15、透明膜7とで構成されている。すなわち、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、実施形態1に係るマイクロレンズアレイ基板10と同じ構造を有している。
"Outline of microlens array substrate"
As shown in FIG. 5, the
基板11は、例えば石英ガラス基板(SiO2)で構成され、基板11の上面11a及び下面11bは共に平坦である。
第1レンズ層13は、基板11よりも高い屈折率の材料(例えば、SiON)で構成されている。第1レンズ層13は、基板11の上面11aを覆うように設けられている。つまり、第1レンズ層13の下面13bは、基板11の上面11aに接し、平坦である。第1レンズ層13の上面13aには、第1の凸部14が、画素P毎に設けられている。
The
The
第1の凸部14は、例えばプラズマCVDで基板11の上面11aを覆うSiONを形成(堆積)した後に、第1レンズ層13の上面13aにフォトレジストを形成し、当該フォトレジストをエッチングマスクとして、異方性ドライエッチングを施すことで形成されている。詳しくは、第1レンズ層13の上面13aに形成したフォトレジストに熱処理を施し、フォトレジストを軟化させ、第1の凸部14と同じ形状のフォトレジストを形成する。続いて、当該フォトレジストをエッチングマスクとして第1レンズ層13に異方性ドライエッチングを施すと、フォトレジストの形状(凸形状)が第1レンズ層13の上面13aに転写される。つまり、第1の凸部14は、堆積された膜(SiON)に異方性ドライエッチング処理を施すことで、形成されている。
For example, after forming (depositing) SiON covering the
第2レンズ層15は、光透過性を有し、第1レンズ層13よりも低い屈折率の材料(SiO2)で構成されている。第2レンズ層15の下面15bは、第1レンズ層13の上面13aに接し、第1の凸部14を覆う凹部16bを有している。第2レンズ層15の上面15aには、第1の凸部14に対応する第2の凸部16が設けられている。第2の凸部16は、平面視で第1の凸部14と重なり、画素P毎に設けられている。
The
第2の凸部16は、第1の凸部14が設けられた第1レンズ層13の上面13aに、例えばプラズマCVDなどの方法でSiO2を堆積することで形成されている。詳しくは、第1の凸部14にSiO2を堆積すると、第1の凸部14の形状が第2レンズ層15の上面15aに反映され、第1の凸部14に対応する第2の凸部16が自己整合的に形成される。さらに、第2レンズ層15の下面15bには、第1の凸部14を覆う凹部16bが形成される。
The second
実施形態1の第2の凸部16は、第1レンズ層13の上面13aに堆積された膜(SiO2)にエッチング処理を施すことで形成されていた。本実施形態の第2の凸部16は、第1レンズ層13の上面13a(第1の凸部14)にSiO2を堆積することだけで自己整合的に形成されているので、実施形態1におけるSiO2のエッチング工程が簡略化され、第2の凸部16の生産性を高めることができる。
The second
透明膜7は、光透過性を有し、第2レンズ層15よりも高い屈折率の材料(SiON)で構成されている。透明膜7の下面7bは、第2の凸部16を覆う凹部8を有している。透明膜7の上面7aは、例えばCMPによる平坦化処理が施され、平坦になっている。つまり、透明膜7は、第2レンズ層15の側に配置された凹部8と、凹部8と保護層33との間に配置された平坦部8aとを有している。
The
なお、透明膜7と保護層33との間に、光路長に調整するための新たな透明膜(光路長調整層)を有する構成であってもよい。つまり、マイクロレンズアレイ基板10のZ(+)方向側の表面(上面7a)に光路長に調整するための新たな透明膜(光路長調整層)を設ける構成であってもよい。
In addition, the structure which has a new transparent film (optical path length adjustment layer) for adjusting to optical path length between the
「液晶装置を通過する光の状態」
図6に示すように、第1の凸部14は、光が進行する方向(Z(+)方向)に凸となった形状を有している。第1の凸部14は高屈折率材料(SiON)で構成され、第1の凸部14を覆う凹部16bは低屈折率材料(SiO2)で構成されている。その結果、第1の凸部14は正の屈折力(パワー)を有する。つまり、第1の凸部14は、正の屈折力(パワー)を有するレンズとして機能する。
"State of light passing through the liquid crystal device"
As shown in FIG. 6, the first
第2の凸部16は、光が進行する方向(Z(+)方向)に凸となった形状を有している。第2の凸部16は低屈折率材料(SiO2)で構成され、第2の凸部16を覆う凹部8は高屈折率材料(SiON)で構成されている。その結果、第2の凸部16は負の屈折力(パワー)を有する。
The 2nd
本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、光が入射する側に正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)が配置され、光が射出される側に負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)が配置された構成を有している。よって、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、光L1が進行するZ(+)方向に沿って、正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)と負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)とが順に配置(積層)された構成、すなわち実施形態1に係るマイクロレンズアレイ基板10と同じ構成を有している。
In the
従って、マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示に利用されないZ(+)方向の光L1は、表示光として利用され、マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示コントラストの低下を招くおそれがある液晶層40に斜め方向に入射する光L2は、遮光部V1によって遮られる。すなわち、本実施形態においても実施形態1と同じ効果を得ることができる。
Therefore, the light L1 in the Z (+) direction that is not used for display when the
以上述べたように、本実施形態に係る液晶装置72は、上述した実施形態1に係る液晶装置71で得られる効果(1)〜(6)と同じ効果を有している。加えて、以下に示す新たな効果を得ることができる。
As described above, the
(1)本実施形態の第2の凸部16は、第1レンズ層13の上面13a(第1の凸部14)にSiO2を堆積することだけで自己整合的に形成されているので、実施形態1におけるSiO2のエッチング工程が簡略化され、第2の凸部16の生産性を高めることができる。
(1) Since the second
(実施形態3)
図7は、図3に対応する図であり、実施形態3に係る液晶装置の概略断面図である。図8は、図4に対応する図であり、図7の破線で囲まれた領域Bにおける液晶装置の概略断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 7 corresponds to FIG. 3 and is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device according to the third embodiment. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 4, and is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal device in a region B surrounded by a broken line in FIG. 7.
本実施形態に係る液晶装置73は、マイクロレンズアレイ基板10の構成が実施形態1に係る液晶装置71と異なり、他の構成は実施形態1に係る液晶装置71と同じである。詳しくは、以下に示す内容が、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板10と、実施形態1のマイクロレンズアレイ基板10との主な相違点である。
The
(1)基板11の上面11aには、凹部12が設けられていない。
(2)第1の凸部14は、第1レンズ層13の上面13aに設けられている。
(3)第1レンズ層13と第2レンズ層15との間に、透明膜7と透明膜17とが配置され、透明膜7の上面7aに凹部8が設けられている。つまり、新たな透明膜17と、上面7aに凹部8が設けられた透明膜7とを有している。
(4)第2の凸部16は、第2レンズ層15の下面15bに設けられている。
以下に、図7及び図8を参照して、本実施形態に係る液晶装置73の概要を、実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
(1) The
(2) The first
(3) The
(4) The second
Hereinafter, an outline of the
「マイクロレンズアレイ基板の概要」
図7に示すように、マイクロレンズアレイ基板10は、Z(+)方向に順に積層された、基板11と、第1レンズ層13と、透明膜17と、透明膜7と、第2レンズ層15とで構成されている。透明膜17は、光が入射する下面17bと光が射出される上面17aとを有している。透明膜7は、光が入射する下面7bと光が射出される上面7aとを有している。
なお、透明膜17は本発明における「第1透明膜」の一例であり、透明膜17の下面17bは本発明における「第3面に接する面」の一例であり、透明膜17の上面17aは本発明における「平坦な面」の一例である。透明膜7は本発明における「第2透明膜」の一例であり、透明膜7の下面7bは本発明における「平坦な面に接する面」の一例であり、透明膜7の上面7aは本発明における「凹部が設けられた面」の一例である。
"Outline of microlens array substrate"
As shown in FIG. 7, the
The
基板11は、例えば石英ガラス基板(SiO2)で構成され、基板11の上面11a及び下面11bは共に平坦である。
第1レンズ層13は、基板11よりも高い屈折率の材料(SiON)で構成されている。第1レンズ層13は、基板11の上面11aを覆うように設けられ、第1レンズ層13の下面13bは、基板11の上面11aに接し、平坦である。第1レンズ層13の上面13aには、第1の凸部14が、画素P毎に設けられている。第1の凸部14は、基板11の上面11aにSiONを堆積し、堆積された膜(SiON)に異方性ドライエッチング処理を施すことで、形成されている。つまり、本実施形態に係る第1の凸部14は、上述した実施形態2に係る第1の凸部14と同じ方法で形成されている。
The
The
透明膜17は、光透過性を有し、第1レンズ層13よりも低い屈折率の材料で構成されている。透明膜17は、例えばプラズマCVDなどの方法で形成されたSiO2であり、基板11の上面11aを覆うように設けられている。透明膜17の下面17bは、第1の凸部14部を覆う凹部18を有している。透明膜17の上面17aは、例えばCMPによる平坦化処理が施され、平坦になっている。つまり、透明膜17は、第1レンズ層13の側に配置された凹部18と、凹部18と透明膜7との間に配置された平坦部18aとを有している。
透明膜17は、第1レンズ層13の上面13aを覆い、下面17bに対向する側に平坦な上面17aを有している。さらに、透明膜17の平坦部18aは、光路長を調整する光路長調整層の一部をなす。
The
The
透明膜7は、光透過性を有し、透明膜17よりも高い屈折率の材料で構成されている。透明膜7は、例えばプラズマCVDなどの方法で形成されたSiONであり、透明膜17の上面17aを覆うように設けられている。透明膜7の下面7bは、透明膜17の上面17aに接し、平坦である。透明膜7の上面7aには、平面視で第1の凸部14と重なる凹部8が設けられている。
The
凹部8は、フォトエッチングやレーザー照射などの方法で小孔が形成されたマスクを透明膜7の上面7aに形成し、例えばフッ酸を含むエッチング液を用いて、当該小孔を介して透明膜7を等方的にエッチングすることで形成されている。すなわち、透明膜7の上面7aに設けられた凹部8は、実施形態1に係る基板11の上面11aに設けられた凹部12と同じ方法で形成されている。
The
第2レンズ層15は、光透過性を有し、透明膜7よりも低い屈折率の材料で構成されている。第2レンズ層15は、例えばプラズマCVDなどの方法で形成されたSiO2であり、透明膜7の上面7aを覆うように設けられている。第2レンズ層15の下面15bは、透明膜7の上面7aに接し、第1の凸部14に対応する第2の凸部16が設けられている。第2レンズ層15の上面15aは、例えばCMPによる平坦化処理が施され、平坦になっている。
The
第2の凸部16は、透明膜7の上面7aに形成された凹部8の中に、SiO2を埋め込むことで形成されている。さらに、第2レンズ層15は、凹部8の深さよりも厚く形成され、凹部8の内側に配置された第2の凸部16と、第2の凸部16と保護層33との間に配置された平坦部16aとを有している。
第2レンズ層15の上面15aは、マイクロレンズアレイ基板10のZ(+)方向側の表面をなし、額縁状の遮光層32が設けられ、保護層33で覆われている。
The second
The
本実施形態では、透明膜17の平坦部18a、透明膜7の平坦部8a、及び第2レンズ層15の平坦部16aが、所望の光路長に調整する光路長調整層となる。
In the present embodiment, the
なお、透明膜17と透明膜7との間、及び第2レンズ層15と保護層33との間の少なくとも一方に、所望の光路長に調整するための新たな透明膜(光路長調整層)を有する構成であってもよい。
A new transparent film (optical path length adjusting layer) for adjusting to a desired optical path length between at least one of the
マイクロレンズアレイ基板10において、基板11は石英基板(SiO2)で構成され、第1レンズ層13はSiON(高屈折率材料)で構成され、透明膜17はSiO2(低屈折率材料)で構成され、透明膜7はSiON(高屈折率材料)で構成され、第2レンズ層15はSiO2(低屈折率材料)で構成されている。第1レンズ層13を構成するSiON、透明膜17を構成するSiO2、透明膜7を構成するSiON、及び第2レンズ層15を構成するSiO2は、例えばプラズマCVDで形成されている。プラズマCVDで形成されたSiONは、プラズマCVDで形成されたSiO2と比べて応力が大きい。応力が大きいSiONで構成された第1レンズ層13と透明膜7との間に、応力が小さいSiO2で構成された透明膜17を介在させることで、応力が大きいことの悪影響(例えば、基板の反りや膜剥がれなど)、すなわち応力のミスマッチを小さくすることができる。
In the
すなわち、本実施形態は、応力が大きいSiONで構成された構成要素(第1レンズ層13、透明膜7)の間に、応力が小さいSiO2で構成された構成要素(透明膜17)を介在させた実施形態1と同じ構成を有しているので、応力が大きいことの悪影響(応力のミスマッチ)を小さくするという実施形態1と同じ効果を得ることができる。
That is, in the present embodiment, a constituent element (transparent film 17) made of SiO 2 having a low stress is interposed between constituent elements made of SiON having a high stress (the
「液晶装置を通過する光の状態」
図8に示すように、第1の凸部14は、光が進行する方向(Z(+)方向)に凸となった形状を有している。第1の凸部14は高屈折率材料(SiON)で構成され、第1の凸部14を覆う凹部18は低屈折率材料(SiO2)で構成されている。その結果、第1の凸部14は正の屈折力(パワー)を有する。つまり、第1の凸部14は、正の屈折力(パワー)を有するレンズとして機能する。
"State of light passing through the liquid crystal device"
As shown in FIG. 8, the first
第2の凸部16は、光が進行する方向(Z(+)方向)と逆方向(Z(−)方向)に凸となった形状を有している。第2の凸部16は低屈折率材料(SiO2)で構成され、第2の凸部16を覆う凹部8は高屈折率材料(SiON)で構成されている。その結果、第2の凸部16は負の屈折力(パワー)を有する。つまり、第2の凸部16は、負の屈折力(パワー)を有するレンズとして機能する。
The 2nd
本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、光が入射する側に正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)が配置され、光が射出される側に負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)が配置された構成を有している。よって、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、光L1が進行するZ(+)方向に沿って、正の屈折力のレンズ(第1の凸部14)と負の屈折力のレンズ(第2の凸部16)とが順に配置(積層)された構成、すなわち実施形態1に係るマイクロレンズアレイ基板10と同じ構成を有している。
In the
従って、マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示に利用されないZ(+)方向の光L1は、表示光として利用され、マイクロレンズアレイ基板10を設けていない場合に表示コントラストの低下を招くおそれがある液晶層40に斜め方向に入射する光L2は、遮光部V1によって遮られる。すなわち、本実施形態においても実施形態1と同じ効果を得ることができる。
以上述べたように、本実施形態に係る液晶装置73は、上述した実施形態1に係る液晶装置71で得られる効果(1)〜(6)と同じ効果を有している。
Therefore, the light L1 in the Z (+) direction that is not used for display when the
As described above, the
(実施形態4)
「電子機器」
図9は、電子機器の一例としてのプロジェクター(投写型表示装置)の構成を示す概略図である。
図9に示すように、本実施形態に係るプロジェクター(投写型表示装置)100は、偏光照明装置110と、2つのダイクロイックミラー104,105と、3つの反射ミラー106,107,108と、5つのリレーレンズ111,112,113,114,115と、3つの液晶ライトバルブ121,122,123と、クロスダイクロイックプリズム116と、投写レンズ117とを備えている。
(Embodiment 4)
"Electronics"
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projector (projection display device) as an example of an electronic apparatus.
As shown in FIG. 9, the projector (projection display device) 100 according to the present embodiment includes a
偏光照明装置110は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とを備えている。ランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とは、システム光軸Lxに沿って配置されている。
The
ダイクロイックミラー104は、偏光照明装置110から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー105は、ダイクロイックミラー104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
The
ダイクロイックミラー104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー106で反射した後にリレーレンズ115を経由して液晶ライトバルブ121に入射する。ダイクロイックミラー105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ114を経由して液晶ライトバルブ122に入射する。ダイクロイックミラー105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ111,112,113と2つの反射ミラー107,108とで構成される導光系を経由して液晶ライトバルブ123に入射する。
The red light (R) reflected by the
光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ121,122,123は、クロスダイクロイックプリズム116の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ121,122,123に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム116に向けて射出される。
The transmissive liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム116は、4つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内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十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ117によってスクリーン130上に投写され、画像が拡大されて表示される。
The cross
液晶ライトバルブ121は、上述した実施形態のマイクロレンズアレイ基板10を備える液晶装置71,72,73のいずれかが適用されたものである。液晶ライトバルブ121は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ122,123も同様である。
The liquid crystal
なお、上述したように液晶ライトバルブ121,122,123に適用された液晶装置71,72,73において、第1の凸部14及び第2の凸部16の両方でZ(+)方向となす角度がさらに大きくなる方向に曲げられた光L2は、投写レンズ117(投写光学系)によってけられ、スクリーン130上に投写されにくくなる(表示として認識されにくくなる)。
As described above, in the
上述した実施形態に係る液晶装置71,72,73は、マイクロレンズアレイ基板10を備えていない液晶装置と比べて、表示の輝度及び表示コントラストが高められ、明るい高品位の表示が提供される。従って、液晶装置71,72,73が搭載されたプロジェクター100においても、明るい高品位の表示が提供される。
The
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置、及び当該液晶装置が搭載された光学ユニットや電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the claims and the entire specification. An optical unit and an electronic device in which a liquid crystal device is mounted are also included in the technical scope of the present invention.
Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)
液晶装置71,72,73では、光を集光するマイクロレンズアレイ基板10が対向基板30の側に設けられ、対向基板30の側に光が入射し、素子基板20の側から光が射出されていたが、これに限定されない。例えば、光を集光するマイクロレンズアレイ基板10を素子基板20の側に設け、素子基板20の側に光が入射し、対向基板30の側から光が射出される構成であってもよい。
(Modification 1)
In the
(変形例2)
実施形態1に係る液晶装置71では、第1レンズ層13はSiON(高屈折率材料)で構成され、第2レンズ層15はSiO2(低屈折率材料)で構成されていたが、これに限定されない。例えば、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を同じ材料(SiON)で構成してもよい。第1レンズ層13及び第2レンズ層15を同じ材料(SiON)で構成すると、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を異なる材料で構成する場合と比べて、第1レンズ層13及び第2レンズ層15の層厚の合計値を小さくし、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を薄くすることができる。第1レンズ層13及び第2レンズ層15を薄くすると、第1レンズ層13及び第2レンズ層15の応力が小さくなり、応力が大きいことの悪影響を小さくすることができる。
(Modification 2)
In the
なお、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を同じ材料(SiON)で構成する場合、透明膜7を構成するSiONのN含有量を、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を構成するSiONのN含有量よりも大きくし、透明膜7を構成するSiONの屈折率を、第1レンズ層13及び第2レンズ層15を構成するSiONの屈折率よりも高くする必要がある。
When the
(変形例3)
実施形態3に係る液晶装置73では、透明膜17はSiO2(低屈折率材料)で構成され、透明膜7はSiON(高屈折率材料)で構成されていたが、これに限定されない。例えば、透明膜17及び透明膜7を同じ材料(SiON)で構成してもよい。透明膜17及び透明膜7を同じ材料(SiON)で構成すると、透明膜17及び透明膜7を異なる材料で構成する場合と比べて、透明膜17及び透明膜7の膜厚の合計値を小さくし、透明膜17及び透明膜7を薄くすることができる。透明膜17及び透明膜7を薄くすると、透明膜17及び透明膜7の応力が小さくなり、応力が大きいことの悪影響を小さくすることができる。
(Modification 3)
In the
なお、透明膜17及び透明膜7を同じ材料(SiON)で構成する場合、第1レンズ層13を構成するSiONのN含有量を、透明膜17及び透明膜7を構成するSiONのN含有量よりも大きくし、第1レンズ層13を構成するSiONの屈折率を、透明膜17及び透明膜7を構成するSiONの屈折率よりも高くする必要がある。
When the
(変形例4)
本実施形態に係る液晶装置71,72,73が適用される電子機器は、実施形態4に係るプロジェクター(投写型表示装置)100に限定されない。例えば、プロジェクター(投写型表示装置)100の他に、投写型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)、直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、POSなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、本実施形態に係る液晶装置71,72,73を適用させることができる。
(Modification 4)
The electronic apparatus to which the
71,72,73…液晶装置、2…走査線、3…データ線、4…容量線、5…蓄積容量、10…マイクロレンズアレイ基板、11…基板、11a…基板の上面、11b…基板の下面、12…凹部、13…第1レンズ層、13a…第1レンズ層の上面、13b…第1レンズ層の下面、14…第1の凸部、14a…平坦部、15…第2レンズ層、15a…第2レンズ層の上面、15b…第2レンズ層の下面、16…第2の凸部、16a…平坦部、7…透明膜、7a…透明膜の上面、7b…透明膜の下面、8…凹部、8a…平坦部、17…透明膜、17a…透明膜の上面、17b…透明膜の下面、18…凹部、18a…平坦部、20…素子基板、21…基板、22…遮光層、23…絶縁層、24…TFT、25…絶縁層、26…遮光層、27…絶縁層、28…画素電極、29…配向膜、30…対向基板、32…遮光層、33…保護層、34…共通電極、35…配向膜、40…液晶層、V1…遮光部、V2…開口部。
71, 72, 73 ... liquid crystal device, 2 ... scanning line, 3 ... data line, 4 ... capacitance line, 5 ... storage capacitor, 10 ... microlens array substrate, 11 ... substrate, 11a ... upper surface of substrate, 11b ... substrate Lower surface, 12 ... concave portion, 13 ... first lens layer, 13a ... upper surface of first lens layer, 13b ... lower surface of first lens layer, 14 ... first convex portion, 14a ... flat portion, 15 ...
Claims (4)
前記第3面を覆い、前記第3面に接する面の反対側に配置された平坦な面を備えた第1透明膜と、
前記平坦な面を覆い、前記平坦な面に接する面の反対側に配置された前記第1の凸部に対応する凹部が設けられた面を備えた第2透明膜と、
前記凹部が設けられた面を覆い、前記凹部の内側に第2の凸部を有する第4面と、前記第4面の反対側に配置された平坦な第5面とを備えた第2レンズ層と、
を含み、
前記第1レンズ層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも高く、
前記第1透明膜の屈折率は、前記第1レンズ層の屈折率よりも低く、
前記第2透明膜の屈折率は、前記第1透明膜の屈折率よりも高く、
前記第2レンズ層の屈折率は、前記第2透明膜の屈折率よりも低いことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 A first lens layer comprising a second surface covering the first surface of the transparent substrate, and a third surface having a first convex portion disposed on the opposite side of the second surface;
A first transparent film covering the third surface and having a flat surface disposed on the opposite side of the surface in contact with the third surface;
A second transparent film including a surface that covers the flat surface and includes a concave portion corresponding to the first convex portion disposed on the opposite side of the surface in contact with the flat surface;
A second lens that includes a fourth surface that covers the surface on which the concave portion is provided and has a second convex portion inside the concave portion, and a flat fifth surface that is disposed on the opposite side of the fourth surface. Layers,
Including
The refractive index of the first lens layer is higher than the refractive index of the transparent substrate,
The refractive index of the first transparent film is lower than the refractive index of the first lens layer,
Refractive index of the second transparent film is high remote I refractive index of the first transparent film,
The refractive index of the second lens layer, a microlens array board which being lower than the refractive index of the second transparent film.
前記素子基板または前記対向基板は、請求項1に記載のマイクロレンズアレイ基板を備えていることを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device having an element substrate having a pixel electrode, a counter substrate having a common electrode, and an electro-optical material sandwiched between the element substrate and the counter substrate,
The electro-optical device, wherein the element substrate or the counter substrate includes the microlens array substrate according to claim 1 .
前記素子基板は、前記対向基板から前記素子基板に向かう方向の光を遮る遮光部を備えていることを特徴とする請求項8に記載の電気光学装置。 The counter substrate includes the microlens array substrate according to claim 1 ,
The electro-optical device according to claim 8, wherein the element substrate includes a light shielding unit that blocks light in a direction from the counter substrate toward the element substrate.
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