JP2007219050A - 電気光学装置、電気光学装置の製造方法、プロジェクタ及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光利用効率に優れ、コストが安い薄型の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、プロジェクタ及び電子機器を提供すること。
【解決手段】プリズム素子２１１を構成する溝６３を埋めるように充填物２１２が設けられているので、プリズム素子２１１が設けられた対向基板２００の表面上に遮光部２０３ａを配置したときに、充填物２１２が土台のように遮光部２０３ａを保持することになる。充填物２１２が遮光部２０３ａを保持するため、対向基板２００の表面にカバーガラスを貼り付けない構成にすることができる。これにより、光利用効率に優れ、コストが低い薄型の液晶パネル１２０Ｒを得ることができる。
【選択図】図４
【解決手段】プリズム素子２１１を構成する溝６３を埋めるように充填物２１２が設けられているので、プリズム素子２１１が設けられた対向基板２００の表面上に遮光部２０３ａを配置したときに、充填物２１２が土台のように遮光部２０３ａを保持することになる。充填物２１２が遮光部２０３ａを保持するため、対向基板２００の表面にカバーガラスを貼り付けない構成にすることができる。これにより、光利用効率に優れ、コストが低い薄型の液晶パネル１２０Ｒを得ることができる。
【選択図】図４
Description
本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、プロジェクタ及び電子機器に関するものである。
プロジェクタのライトバルブとして用いられる電気光学装置の画像表示領域には、光を射出する画素部と、当該画素部に電気信号を供給する配線が形成された画素間領域とが設けられている。例えば液晶装置においては、当該画素間領域は通常遮光部によって覆われており、この部分において光が透過しないようになっている。
このような電気光学装置においては、画素部から射出される光の光量はできるだけ多く、明るい光であることが望まれており、高い光利用効率を実現することが求められている。例えば特許文献１には、画素間領域に楔形の溝を有する光学素子を用いた液晶装置が開示されている。当該光学素子は、液晶装置の対向する一対の基板のうち一方の基板側に設けられており、画素間領域を通過する光が当該溝によって画素部内に反射される、すなわち、当該溝はプリズムの役割を果たすようになっている。これにより、光の利用効率を高めることが可能になっている。
一方、この溝は基板表面の画素間領域に設けられるため、遮光部を形成する領域と重なることになる。基板表面に溝が形成されていると、遮光部がこの溝に陥没し、変形したり破損したりしてしまう虞がある。このため、溝が形成された基板表面にカバーガラスを貼り付けて、当該カバーガラス上に遮光部を形成するようにしている。
特開平３−１７０９１１号公報
しかしながら、カバーガラスを貼り付けると当該カバーガラスの厚さの分液晶装置が厚くなってしまう上、特許文献１の図５に示す構成では、反射光線は、カバーガラス中を進行し遮光部に照射され光利用効率の低下を招く。また、カバーガラスを貼り付けによるコスト増大が見込まれる。
このような事情に鑑みて、本発明の目的は、光利用効率に優れ、コストが安い薄型の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、プロジェクタ及び電子機器を提供することにある。
このような事情に鑑みて、本発明の目的は、光利用効率に優れ、コストが安い薄型の電気光学装置、電気光学装置の製造方法、プロジェクタ及び電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る電気光学装置は、一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置であって、前記一対の基板の一方の基板は、該基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子が形成されてなり、該プリズム素子は、前記表面に溝を形成してなり、前記溝内には、該溝内を埋めるようにして充填された充填物が配設され、少なくとも前記充填物の表面に平面視で重なるように設けられた前記電気光学装置を構成する機能層を具備し、前記溝の側面が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられていることを特徴とする。
ここで、「電気光学装置」とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。具体的には、電気光学物質として液晶を用いる液晶表示装置、有機ＥＬ(Electro-Luminescence)を用いる有機ＥＬ装置、無機ＥＬを用いる無機ＥＬ装置、電気光学物質としてプラズマ用ガスを用いるプラズマディスプレイ装置等がある。さらには、電気泳動ディスプレイ装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）、フィールドエミッションディスプレイ装置（ＦＥＤ：電界放出表示装置：Field Emission Display）等がある。また、「機能層」とは、電気光学装置を構成する基板上などに設けられた遮光層や電極層など、電気光学装置を機能させるために設けられた層をいうものとする。
本発明によれば、プリズム素子を構成する溝を埋めるように流動性材料である、樹脂材料あるいはゾルゲルガラス、微小固形（粉末）材料、等の充填物が設けられているので、充填物上に電気光学装置に用いられる機能層を配置したときに、当該充填物が土台のように機能層を保持することになる。充填物が機能層を保持するため、基板表面にカバーガラスを貼り付けない構成にすることができる。これにより、光利用効率に優れ、コストが低い薄型の電気光学装置を得ることができる。
また、前記のとおり、プリズム素子を構成する基板上に前記の電気光学装置を構成する基板上などに設けられた遮光層や電極層など、電気光学装置を機能させるために設けられた層が直接、接する様、構成することで遮光部への光線入射や、構成部材の簡素化による低コスト化、小型化、高効率化を実現できる。
また、本発明では、溝の側面の一部が、断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられているので、溝内に充填物を充填する際に、充填物の材料を流動化させて充填させる場合には、当該材料が溝の先端まで行き渡りやすくなる。また、ＣＶＤ法や、スパッタ法、鍍金法、あるいは、粉末材料を充填する方法に於いても、これにより、充填物を容易に充填させることができる。
本発明に係る電気光学装置は、一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置であって、前記一対の基板の一方の基板は、該基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子が形成されてなり、該プリズム素子は、前記表面に溝を形成してなり、前記溝内には、該溝内を埋めるようにして充填された充填物が配設され、少なくとも前記充填物の表面に平面視で重なるように設けられた前記電気光学装置を構成する機能層を具備し、前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、溝の側面の一部が、断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられているので、溝内に充填物を充填する際に、充填物の材料を流動化させて充填させる場合には、当該材料が溝の先端まで行き渡りやすくなる。また、ＣＶＤ法や、スパッタ法、鍍金法、あるいは、粉末材料を充填する方法に於いても、これにより、充填物を容易に充填させることができる。また、溝の側面の一部が断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられた構成は、容易に溝を形成することができるという利点がある。
また、前記溝の側面が、断面形状において前記開口部端を通って前記基板面に垂直な仮想直線よりも内側に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、溝の側面が、断面形状において開口部端を通って基板面に垂直な仮想直線よりも内側に設けられているので、当該溝の側面が、開口部端よりも内側に位置することになる。このため、基板を透過した光を確実に全反射させることができ、当該光を集光しやすくすることができる。
本発明によれば、溝の側面が、断面形状において開口部端を通って基板面に垂直な仮想直線よりも内側に設けられているので、当該溝の側面が、開口部端よりも内側に位置することになる。このため、基板を透過した光を確実に全反射させることができ、当該光を集光しやすくすることができる。
また、前記機能層が遮光部であることが好ましい。
本発明によれば、例えばプリズム素子が電気光学装置の画素領域間に設けられる場合、プリズム素子に重なるように遮光部を設けることができる。従来のようにカバーガラスを設けてカバーガラス上に遮光部を設けた構成ではプリズムと遮光部とが基板面からの高さ方向に離れていたため、プリズム素子の設けられた基板を透過した光が、当該カバーガラス上の遮光部によって吸収される場合があった。これに対して、本発明では、遮光部を充填物上に直接形成することによって、遮光部によって吸収される光の光量を減少させることができる。
本発明によれば、例えばプリズム素子が電気光学装置の画素領域間に設けられる場合、プリズム素子に重なるように遮光部を設けることができる。従来のようにカバーガラスを設けてカバーガラス上に遮光部を設けた構成ではプリズムと遮光部とが基板面からの高さ方向に離れていたため、プリズム素子の設けられた基板を透過した光が、当該カバーガラス上の遮光部によって吸収される場合があった。これに対して、本発明では、遮光部を充填物上に直接形成することによって、遮光部によって吸収される光の光量を減少させることができる。
また、前記充填物は流動性材料であることが好ましい。
本発明によれば、充填物を構成する材料として流動性材料を用いることで溝内への充填を容易に出来ると共に、充填材料表面を平坦化することが容易となる。また、充填物の表面が前記基板の表面と面一状態になっていることが好ましい。充填物の表面が基板の表面と面一状態になっているので、例えば当該充填物上と基板表面上とに跨って機能層を設ける場合には、平坦な面上に設けることが可能となる。
本発明によれば、充填物を構成する材料として流動性材料を用いることで溝内への充填を容易に出来ると共に、充填材料表面を平坦化することが容易となる。また、充填物の表面が前記基板の表面と面一状態になっていることが好ましい。充填物の表面が基板の表面と面一状態になっているので、例えば当該充填物上と基板表面上とに跨って機能層を設ける場合には、平坦な面上に設けることが可能となる。
また、前記充填物の光屈折率が、前記基板の光屈折率と異なることが好ましい。
本発明によれば、充填物の光屈折率が、基板の光屈折率と異なる場合、基板の内側から溝に入射した光を全反射させることができる。これにより、光を効率的に利用することができる。
本発明によれば、充填物の光屈折率が、基板の光屈折率と異なる場合、基板の内側から溝に入射した光を全反射させることができる。これにより、光を効率的に利用することができる。
更に好ましくは、前記充填物が、前記基板の光屈折率よりも低い光屈折率を有する材料からなることが好ましい。
本発明によれば、充填物が、基板の光屈折率よりも低い光屈折率を有する材料からなるので、基板の内側から溝に入射した光を全反射させることがより広い入射角度に於いて容易にすることができる。これにより、光を一層効率的に利用することができる。
本発明によれば、充填物が、基板の光屈折率よりも低い光屈折率を有する材料からなるので、基板の内側から溝に入射した光を全反射させることがより広い入射角度に於いて容易にすることができる。これにより、光を一層効率的に利用することができる。
また、前記充填物が、金属材料または、金属材料以外の不透明材料を含んでいることが好ましい。
本発明によれば、充填物が金属材料を含んでいるので、基板の内側から溝に入射した光を反射させることができる。また、金属材料を含んだ充填物または、不透明材料であるセラミック、カーボン、鉱物等の不透明材料を含んだ充填物は、電気光学装置を構成する遮光部の機能を兼ね備えることになる。これにより、別途遮光部を設ける必要が無く、コストの低減を図ることができる。
本発明によれば、充填物が金属材料を含んでいるので、基板の内側から溝に入射した光を反射させることができる。また、金属材料を含んだ充填物または、不透明材料であるセラミック、カーボン、鉱物等の不透明材料を含んだ充填物は、電気光学装置を構成する遮光部の機能を兼ね備えることになる。これにより、別途遮光部を設ける必要が無く、コストの低減を図ることができる。
また、前記充填物の熱膨張率が、前記基板の熱膨張率にほぼ等しいことが好ましい。
充填物の熱膨張率と基板の熱膨張率の差が大きいと、基板が変形し、電気光学装置に設けられる各機能素子の機能が阻害されることになる。これに対して、本発明によれば、充填物の熱膨張率と基板の熱膨張率とがほぼ等しいので、かかる機能の阻害を回避することができる。例えば、本発明に係る電気光学装置がプロジェクタ等の高温下で使用される機器に搭載される場合には、基板と充填物との間に熱膨張による歪みが発生することが無い。
充填物の熱膨張率と基板の熱膨張率の差が大きいと、基板が変形し、電気光学装置に設けられる各機能素子の機能が阻害されることになる。これに対して、本発明によれば、充填物の熱膨張率と基板の熱膨張率とがほぼ等しいので、かかる機能の阻害を回避することができる。例えば、本発明に係る電気光学装置がプロジェクタ等の高温下で使用される機器に搭載される場合には、基板と充填物との間に熱膨張による歪みが発生することが無い。
また、前記溝の側面上に、光を反射する反射膜が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、溝の側面上に、光を反射する反射膜が設けられているので、基板を透過した光を当該溝の側面において確実に反射させることができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
本発明によれば、溝の側面上に、光を反射する反射膜が設けられているので、基板を透過した光を当該溝の側面において確実に反射させることができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
本発明に係る電気光学装置の製造方法は、一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置の製造方法であって、前記一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程と、前記溝の内部に流動性材料を流し込む工程と、前記溝の内部に流し込まれた前記流動性材料を硬化させる工程と、少なくとも硬化させられた前記流動性材料に重なるように、前記電気光学装置を構成する機能層を配置する工程とを具備し、前記溝を形成する工程では、前記溝の側面が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられるように前記溝を形成することを特徴とする。
本発明では、一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程において、溝の側面が、断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられるように溝を形成することとしたので、溝内に充填物を充填する際に、充填物の材料を流動化させて充填させる場合には、当該材料が溝の先端まで行き渡りやすくなる。これにより、充填物を容易に充填させることができる。
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置の製造方法であって、前記一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程と、前記溝の内部に流動性材料を流し込む工程と、前記溝の内部に流し込まれた前記流動性材料を硬化させる工程と、少なくとも硬化させられた前記流動性材料に重なるように、前記電気光学装置を構成する機能層を配置する工程とを具備し、前記溝を形成する工程では、前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられるように前記溝を形成することを特徴とする。
本発明では、一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程において、溝の側面が、断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられるように溝を形成することとしたので、溝内に充填物を充填する際に、充填物の材料を流動化させて充填させる場合には、当該材料が溝の先端まで行き渡りやすくなる。これにより、充填物を容易に充填させることができる。また、本発明では、溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられるように溝を形成するので、容易に溝を形成することができるという利点がある。
本発明に係るプロジェクタは、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、明るい表示が可能であり薄型で安価な電気光学装置を備えているので、コントラスト・表示特性の高い良質のプロジェクタを得ることができる。
本発明によれば、明るい表示が可能であり薄型で安価な電気光学装置を備えているので、コントラスト・表示特性の高い良質のプロジェクタを得ることができる。
本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を供えたことを特徴とする。
本発明によれば、明るい表示が可能であり、薄型で安価な電気光学装置を備えているので、コントラスト・表示特性の高い良質の表示部を有する電子機器を得ることができる。
本発明によれば、明るい表示が可能であり、薄型で安価な電気光学装置を備えているので、コントラスト・表示特性の高い良質の表示部を有する電子機器を得ることができる。
［第１実施形態］
（プロジェクタ）
まず、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を説明する。
図１に示すように、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
（プロジェクタ）
まず、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を説明する。
図１に示すように、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ／２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
投射レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投射する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
（液晶パネル）
次に、図２及び図３を参照して液晶パネル（電気光学装置）の詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００は、３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを例に挙げて以下に説明する。図２は、液晶パネル１２０Ｒの構成を示す平面図であり、図３は、液晶パネル１２０Ｒの斜視断面図である。
次に、図２及び図３を参照して液晶パネル（電気光学装置）の詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００は、３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを例に挙げて以下に説明する。図２は、液晶パネル１２０Ｒの構成を示す平面図であり、図３は、液晶パネル１２０Ｒの斜視断面図である。
図２に示すように、液晶パネル１２０Ｒは、ＴＦＴアレイ基板２０８と対向基板２００とを重ね合わせるとともに、両者の間に設けられたシール材５２により貼り合わせた構成を有する。シール材５２によって区画された領域内には液晶層２０５が封入されている。シール材５２の形成領域の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。
シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路４１および外部回路実装端子４２がＴＦＴアレイ基板２０８の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路５４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板２０８の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路５４の間を接続するための複数の配線５５が設けられている。また、対向基板２００の角部においては、ＴＦＴアレイ基板２０８と対向基板２００との間で電気的導通をとるための基板間導通材５６が配設されている。
なお、データ線駆動回路４１および走査線駆動回路５４をＴＦＴアレイ基板２０８の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板２０８の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
図３に示すように、対向基板２００の内側表面から内部にかけて、溝状に形成されたプリズム素子２１１が設けられている。対向基板２００の内側表面には、遮光のための遮光部２０３ａと共通電極２０４とが形成されており、共通電極２０４の表面上には配向膜２０４ｃが形成されている。
遮光部２０３ａはプリズム素子２１１上に格子状に形成されており、当該遮光部２０３ａに囲まれている矩形状の領域が開口部２０３ｂになっている。開口部２０３ｂは、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光が通過する画素部である。また、対向基板２００の内部には、複数のプリズム素子２１１からなるプリズム群２１０が形成されている。
ＴＦＴアレイ基板２０８の内側表面には、透明な接着層２０７を介してＴＦＴ基板２０６が固着されている。ＴＦＴ基板２０６上には、画素電極２０６ａと、当該画素電極２０６ａを駆動するＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ、図４参照）２０６ｂと、配向膜２０６ｃとが形成されている。
画素電極２０６ａは、上述の開口部２０３ｂに平面視で重なる領域に設けられている。ＴＦＴ２０６ｂや当該ＴＦＴに電気信号を供給する配線（図示しない）などは、遮光部２０３ａに平面視で重なる領域に設けられている。また、配向膜２０６ｃは、画素電極２０６ａ、ＴＦＴ２０６ｂの表面上に形成されている（図４参照）。
この配向膜２０６ｃと上述の配向膜２０４ｃとの間には、画像表示のための液晶層２０５が封入されている。超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光は、図３の上側から液晶パネル１２０Ｒに入射し、開口部２０３ｂ、共通電極２０４、配向膜２０４ｃ、液晶層２０５、配向膜２０６ｃ、画素電極２０６ａ、ＴＦＴ基板２０６と順に透過して、ＴＦＴアレイ基板２０８側からスクリーン１１６の方向へ射出されるようになっている。このとき、Ｒ光は液晶層２０５において偏光成分が変調されるようになっている（光変調素子）。
なお、図１で示した構成では、第１偏光板１２１Ｒ、第２偏光板１２２Ｒを、液晶パネル１２０Ｒに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、対向基板２００と共通電極２０４との間、ＴＦＴアレイ基板２０８とＴＦＴ基板２０６との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、プリズム群２１０は、第１偏光板１２１Ｒに形成してもよい。
（プリズム素子）
図４（ａ）は、液晶パネル１２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子２１１は、対向基板２００の内側表面から内部にかけて形成された溝６３を有する光路偏向部であり、当該溝６３内を埋めるように例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物２１２が設けられている。プリズム素子２１１の断面は二等辺三角形になっている。
図４（ａ）は、液晶パネル１２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子２１１は、対向基板２００の内側表面から内部にかけて形成された溝６３を有する光路偏向部であり、当該溝６３内を埋めるように例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物２１２が設けられている。プリズム素子２１１の断面は二等辺三角形になっている。
充填物２１２を構成するアクリル系樹脂材料の屈折率（１.４０）は、対向基板２００の屈折率（１.４６）よりも低くなっている。したがって、当該二等辺三角形の斜辺を構成する斜面２１１ａでは、対向基板２００内を通過してきた光を全反射することができるようになっている。
充填物２１２については、アクリル系樹脂の他に、例えばエポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリイミド系樹脂などの透明な樹脂材料から構成されていても良い。アクリル系樹脂は、前駆体や感光剤（光重合開始剤）を利用することで、光の照射によって短時間に容易に硬化するため、好適に用いられる。また、紫外線硬化系樹脂は硬化収縮が少なく、プリズム素子２１１の信頼性確保、形状安定性確保に有効である。アクリル系樹脂の基本構成の具体例としては、プレポリマー又はオリゴマー、モノマー、光重合開始剤を挙げることができる。
プレポリマー又はオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類などのアクリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメタクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類などのメタクリレート類などを利用することができる。
モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシメチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、カルピトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアクリレートなどの単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートなどの二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの多官能性モノマーなどを利用することができる。
光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンなどのアセトフェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノンなどのブチルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、α，α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノンなどのハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルメチルメチルケタールなどのベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテルなどのベンゾイン類、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシムなどのオキシム類、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントンなどのキサントン類、ミヒラーケトン、ベンジルメチルケタールなどのラジカル発生化合物などを利用することができる。また、流動性材料としてゾルゲルガラス材料を用いる方法や、微小樹脂粉末、微小金属粉末、微小ガラス材料粉末、微小セラミック粉末や、微小鉱物、これらの粉末材料を樹脂材料に添加したものが同様の作成方法の中で使用可能である。
なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害を防止する目的でアミン類などの化合物を添加したり、塗布を容易にする目的で溶剤成分を添加しても良い。溶剤成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチルピルピネート、メチルアミルケトンなどを利用することができる。また、流動性材料としてゾルゲルガラス材料を用いる方法や、微小樹脂粉末、微小金属粉末、微小ガラス材料粉末、微小セラミック粉末や、微小鉱物、これらの粉末材料を樹脂材料に添加したものが同様の作成方法の中で使用可能である。
プリズム素子２１１の充填物２１２上には、遮光部２０３ａが設けられている。すなわち、遮光部２０３ａは、充填物２１２に保持された構成になっている。当該遮光部２０３ａは、充填物２１２に平面視で重なるように設けられている。具体的には、二等辺三角形の頂点Ｃ１は、遮光部２０３ａの中心位置Ｃ２に略対応しており、二等辺三角形の底辺の長さＷ１（２次元的には底面積）と、少なくとも遮光部２０３ａの長さＷ２（２次元的には面積）とは略同じ長さ（大きさ）であるため、入射光が開口部２０３ｂの方向へと全反射されるようになっている。また、入射光の変調に寄与しない遮光部２０３ａ近傍の領域を有効に使用することができるようになっている。
なお、例えば図４（ｂ）に示すように、この二等辺三角形の底辺の長さＷ１（面積）を遮光部２０３ａの長さＷ２（面積）よりも大きくすることで、液晶パネル１２０Ｒに斜め方向から入射する光線が遮光部２０３ａに入射することを防止するためのマージン領域を確保できるような構成にしても良い。また、斜面２１１ａの方向又は角度を適宜設定してもよい。
次に、図５を参照してプリズム素子２１１の作用について説明する。図５は、液晶パネル１２０Ｒへ入射する光線Ｌ１、Ｌ２の概略光路図である。光線は、屈折率差のある界面で反射又は屈折する。図５の説明においては、説明の簡単のため、屈折率差が微小な界面では光線を直進させて光路を示している。
まず、プリズム素子２１１を経由しないで、開口部２０３ｂへ直接入射する光線Ｌ１について説明する。空気中を進行してきた光線Ｌ１は、例えば石英ガラスからなる対向基板２００へ入射面２００から入射する。そして、光線Ｌ１は、対向基板２００を透過し、開口部２０３ｂから共通電極２０４、液晶層２０５、ＴＦＴ基板２０６を透過する。画像信号に応じて変調された光線Ｌ１は、接着層２０７を透過してＴＦＴアレイ基板２０８から射出する。光線Ｌ１の射出角度θ３は、投射レンズ１１４のＮＡで定まる最大角度θ４よりも小さいため、光線Ｌ１は不図示のスクリーン１１６へ投射される。
次に、光線Ｌ１とは異なる位置に入射する光線Ｌ２について説明する。光線Ｌ２は、対向基板２００へ入射面２００において入射する。対向基板２００内を進行する光線Ｌ２は、プリズム素子２１１の斜面２１１ａの位置Ｐ１に入射する。プリズム素子２１１は、対向基板２００よりも屈折率が小さい部材で構成されている。反射における光量損失を低減するために、プリズム素子２１１は、入射する光線Ｌ２が画素部に対応する開口部２０３ｂの方向へ全反射するような屈折率を有することが望ましい。なお、プリズム素子２１１における反射作用、及びその構成部材の詳細に関しては、図６を用いて後述する。
光線Ｌ２は、プリズム素子２１１で全反射されることにより、開口部２０３ｂの方向へ光路を偏向される。斜面２１１ａで反射された光線Ｌ２は、開口部２０３ｂへ入射する。開口部２０３ｂへ入射した光線Ｌ２は、上述の光線Ｌ１と同様に進行してＴＦＴアレイ基板２０８から射出する。
（反射角度、射出角度）
次に、光線Ｌ２の入射角度、反射角度、射出角度の関係について、図５を続けて参照して説明する。対向基板２００は、入射面２００と射出面２００ｂとからなる平行平板である。位置Ｐ１を通り、かつ入射面２２０ａ又は射出面２００ｂに垂直な法線Ｎ１と、光線Ｌ２とのなす角度を入射角度θ１とする。また、プリズム素子２１１の斜面２１１ａは、対向基板２００の射出面２００ｂと傾斜角度αをなすように形成されている。さらに、液晶パネル１２０Ｒ内を進行し、ＴＦＴアレイ基板２０８から射出する光線Ｌ２の角度を射出角度θ２とする。
次に、光線Ｌ２の入射角度、反射角度、射出角度の関係について、図５を続けて参照して説明する。対向基板２００は、入射面２００と射出面２００ｂとからなる平行平板である。位置Ｐ１を通り、かつ入射面２２０ａ又は射出面２００ｂに垂直な法線Ｎ１と、光線Ｌ２とのなす角度を入射角度θ１とする。また、プリズム素子２１１の斜面２１１ａは、対向基板２００の射出面２００ｂと傾斜角度αをなすように形成されている。さらに、液晶パネル１２０Ｒ内を進行し、ＴＦＴアレイ基板２０８から射出する光線Ｌ２の角度を射出角度θ２とする。
ここで、図５において光線Ｌ２は、液晶層２０５上の位置Ｐ２、及び画素電極２０６ａ上の位置Ｐ３で界面における屈折率差のために屈折するように記載されている。光線Ｌ２の入射角度θ１、及び射出角度θ２を説明するに際して、簡単のために、これら位置Ｐ２、Ｐ３においては、光線Ｌ２は殆ど屈折せずに、そのまま直進するものとして扱う。この扱いの下では、以下の式（１）が成立する。
α＝（１／２）・（θ２−θ１）・・・・（１）
上式（２）から、明らかなように、斜面２１１ａの傾斜角度αを適宜設定することにより、光線Ｌ２の入射角度θ１を、射出角度θ２へ変換して射出することができる。そして、光線Ｌ２の射出角度θ２を、投射レンズ１１４のＮＡで定まる最大角度θ４よりも小さくすることにより、光線Ｌ２は不図示のスクリーン１１６へ投射される。
上式（２）から、明らかなように、斜面２１１ａの傾斜角度αを適宜設定することにより、光線Ｌ２の入射角度θ１を、射出角度θ２へ変換して射出することができる。そして、光線Ｌ２の射出角度θ２を、投射レンズ１１４のＮＡで定まる最大角度θ４よりも小さくすることにより、光線Ｌ２は不図示のスクリーン１１６へ投射される。
上述したように、開口部２０３ｂに対しては、例えば光源部である超高圧水銀ランプ１０１から様々な入射角度の光線Ｌ１、Ｌ２が進行してくる。開口部２０３ｂへプリズム素子２１１を介さずに入射する光線Ｌ１は、そのまま画像信号に応じて変調されてＴＦＴアレイ基板２０８から射出する。
これに対して、開口部２０３ｂの周辺の非変調領域である遮光部２０３ａの方向へ入射する光線Ｌ２は、開口部２０３ｂの周辺に設けられている光路偏向部であるプリズム素子２１１に入射する。プリズム素子２１１に入射した光線Ｌ２は、開口部２０３ｂの方向へ反射される。これにより、本来は開口部２０３ｂへ入射しない光線Ｌ２の光路を反射により偏向させることで、効率良く開口部２０３ｂへ導くことができる。
さらに、光線Ｌ１は、光路を大きく変換されることなく液晶パネル１２０Ｒから射出する。加えて、プリズム素子２１１は、マイクロレンズとは異なり集光機能を有していない。このため、プリズム素子２１１で反射した光線Ｌ２も、その射出角度θ２は入射角度θ１に比較して著しく異なることはない。このため、例えば、略平行光が液晶パネル１２０Ｒへ入射する場合、変調された光も略平行光で射出する。
そして、略平行光で射出した光は、投射レンズ１１４でけられること無くスクリーン１１６に投射される。このように、本実施形態では、開口部２０３ｂへ効率良く光線Ｌ１、Ｌ２を導くことができることに加えて、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒを射出する光線Ｌ１、Ｌ２の光軸に対する光線角度を大きくすることを低減できる。従って、液晶パネル１２０Ｒを射出した光は投射レンズ１１４でけられることがないので、明るい投射像を得ることができるという効果を奏する。
また、液晶層２０５へ入射光が集光すると、エネルギー集中により液晶分子が劣化してしまうおそれがある。本実施形態は、マイクロレンズのようなレンズ成分を有していない。このため、配向膜２０６ｃへ入射する光を集光させることがない。従って、光変調素子を構成する配向膜２０６ｃの一部部分へ入射光が集光されないで略均一なため、上述のようなエネルギー集中を避けることができる。この結果、配向膜２０６ｃの長寿命化を図ることができ、さらには液晶パネル１２０Ｒの長寿命化を図れる。
次に、図６を参照して、プリズム素子２１１の構成及び反射作用についてさらに説明する。上述したように、斜面２１１ａでは屈折率対向基板２００の屈折率、ｎ２はプリズム素子２１１の屈折率間に屈折率差が有ることでフレネル反射による反射によりＬ２の方向に反射光線を進めることが出来る。更に、反射による光量損失を低減するために、光線Ｌ２を全反射させることが望ましい。全反射するためには、次式（２）の条件を満足することが必要である。
更に、入射角θｉｎとθ１との関係について説明すると、斜面２１１ａと射出面２００ｂに垂直な法線Ｎ１間の角度αの場合次式の関係があり、θin＝９０°−θ１−α、夫々のパラメータに、入射角度θ１＝１２°、斜面角度α＝０.５°の場合θin＝７７.５°となる。以上のパラメータを（２）式に代入すると
ｓｉｎθｉｎ＝ｎ２／ｎ１ （ｎ１＞ｎ２）・・・・（２）
ここで、θｉｎは位置Ｐ１における法線Ｎ２に対する入射角度、ｎ１は対向基板２００の屈折率、ｎ２はプリズム素子２１１の屈折率をそれぞれ示す。例えば図４で定義する入射角度θin＝１２°すなわちθ１＝７７.５°の場合、全反射させるための屈折率ｎ１＝１．４６（石英）、ｎ２＝１．４２となる。
ｓｉｎθｉｎ＝ｎ２／ｎ１ （ｎ１＞ｎ２）・・・・（２）
ここで、θｉｎは位置Ｐ１における法線Ｎ２に対する入射角度、ｎ１は対向基板２００の屈折率、ｎ２はプリズム素子２１１の屈折率をそれぞれ示す。例えば図４で定義する入射角度θin＝１２°すなわちθ１＝７７.５°の場合、全反射させるための屈折率ｎ１＝１．４６（石英）、ｎ２＝１．４２となる。
（製造方法）
次に、上記のように構成された液晶パネル１２０Ｒのうち、対向基板２００にプリズム素子２１１を形成し、遮光部２０３ａを形成する手順について説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）はプリズム素子２１１の溝を形成する手順、図８〜図１１はプリズム素子２１１の溝に充填物２１２を充填する手順をそれぞれ示している。
次に、上記のように構成された液晶パネル１２０Ｒのうち、対向基板２００にプリズム素子２１１を形成し、遮光部２０３ａを形成する手順について説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）はプリズム素子２１１の溝を形成する手順、図８〜図１１はプリズム素子２１１の溝に充填物２１２を充填する手順をそれぞれ示している。
このプリズム素子２１１は、レーザアプリケーションによる方法や、ドライエッチングプロセスを用いた方法によって形成することができる。レーザアプリケーションによる方法では、予め設定したデータに基づいて透明基板にＣＯ２レーザを照射することによりプリズム素子を形成することができる。図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す手順は、厚膜レジストを用いるドライエッチングプロセスにより、上記のプリズム素子２１１を形成するものである。
まず、図７（ａ）に示すように、基板６１に樹脂レジスト層６２を形成する。基板６１は、ガラス基板や透明樹脂基板を用いることができる。樹脂レジスト層６２はマスク層であって、例えば５０μｍ〜２００μｍの厚さで塗布する。樹脂レジスト層６２には、例えばＳＵ−８、ＫＭＰＲ（いずれもマイクロケム社の登録商標）を用いることができる。次に、図７（ｂ）に示すように、プリズム素子２１１を形成する箇所の樹脂レジスト層６２を取り除くように、パターニングを行う。パターニング後、約６０分間、約１００℃の温度でベークを行う。
次に、パターニングされた樹脂レジスト層６２をハードマスクとして、ドライエッチングを行う。ドライエッチングには、例えば高密度プラズマを形成可能なＩＣＰドライエッチング装置を用いる。ドライエッチングにより、図７（ｃ）に示すように、基板６１に断面二等辺三角形の溝６３が形成される。エッチングエリアに高密度プラズマを均一に形成できるエッチングガスとして、例えばＣ４Ｆ８やＣＨＦ３などのフッ化物系ガスを用いることが好ましい。また、例えばエッチング時に対向基板２００の温度を設定することによって溝６３の傾斜角を所望の角度に設定することができる。
基板６１の材料と樹脂レジスト層６２の材料とのエッチング選択比を例えば４対１とすることにより、樹脂レジスト層６２の厚みに対して略４倍の深さを有する溝６３を基板６１に形成することができる。エッチング環境によるレジストの炭化を防止するために、チラーによって基板６１を冷却するほか、エッチングサイクル間に冷却時間を設けることとしても良い。ＳＵ−８を用いるドライエッチングプロセスは、例えば、Takayuki Fukasawaらの「Deep Dry Etching of Quartz Plate Over 100μm in Depth Employing Ultra-Thick Photoresist(SU-8)」(Japanese Journal of Applied Physics.Vol.42(2003)pp3702-3706、The Japan Society of Applied Physics)に掲載されている。このようにして形成された溝６３の壁面が、プリズム素子２１１の斜面２１１ａである。
次に、図８〜図１１を参照して、プリズム素子２１１の溝６３内に充填物２１２を充填する手順を説明する。本実施形態では、紫外線によって硬化する樹脂材料（例えばアクリル系樹脂など）を用いた場合の充填手順について説明する。
まず、図８に示すように、溝６３が設けられた対向基板２００を真空チャンバ７０の基台７１上に載置し、当該対向基板２００上に充填型７２を載置する。この状態で、真空チャンバ７０の通気口７３に設けられたポンプ７４を駆動させ、バルブ７５を開いて、真空チャンバ７０内の圧力をおよそ１８Ｐａ以下に減圧する。このとき、バルブ７６は閉じたままにしておく。
まず、図８に示すように、溝６３が設けられた対向基板２００を真空チャンバ７０の基台７１上に載置し、当該対向基板２００上に充填型７２を載置する。この状態で、真空チャンバ７０の通気口７３に設けられたポンプ７４を駆動させ、バルブ７５を開いて、真空チャンバ７０内の圧力をおよそ１８Ｐａ以下に減圧する。このとき、バルブ７６は閉じたままにしておく。
次に、図９に示すように、ヒータ７７を作動させて真空チャンバ７０内を約６０℃程度に加熱し、予め軟化点温度まで加熱して軟化させておいたアクリル系樹脂などの樹脂材料７８を充填型７２に注ぎ込む。同時に、基台７１内に設けられた電熱線などの加熱機構７１ａを作動させ、基台７１を介して対向基板２００をチャンバ７０内の温度とほぼ等しくなるように約６０℃に加熱する。
次に、図１０に示すように、バルブ７６を開き、真空チャンバ７０内の圧力を６００Ｐａ程度にまで加圧して、真空チャンバ７０内を大気開放する。この大気開放によって、樹脂材料７８の図中上側の表面に大気圧が加わり、この圧力によって対向基板２００上に形成された溝６３内に流れ込む。溝６３に流れ込んだ後は、毛細管現象により溝６３に沿って樹脂材料７８が広がっていく。このように流動性材料を用いることで、容易に溝部への充填が可能となる。
次に、図１１に示すように、例えば石英などの透明な材料で形成された加圧板７９を充填型７２上に載せ、充填型７２が対向基板２００を押圧させる。充填型７２が対向基板２００を押圧することにより、樹脂材料７８の表面が表面張力によって溝６３からはみ出すのを防止することができる。この状態で紫外線ランプ８０を点灯し、樹脂材料７８を硬化させる。樹脂材料７８が硬化することによって、充填物２１２が形成される。その後、充填型７２を対向基板２００から剥離する。
対向基板２００の溝６３に充填物２１２を充填した後、当該充填物２１２上に例えばＣｒ、Ａｌ等の金属材料や黒色樹脂等からなる遮光部２０３ａを形成する。遮光部２０３ａの形成方法としては、スパッタ法やＣＶＤ法等、公知の成膜方法を用いることができる。
その後、共通電極２０４や配向膜２０４ｃなどを形成することで、対向基板２００を作製することができる。そして、別途作製したＴＦＴアレイ基板２０８Ａと貼り合わせ、基板間に液晶層２０５を封止することによって、液晶パネル１２０Ｒを製造することができる。
このように、本実施形態によれば、プリズム素子２１１を構成する溝６３を埋めるように充填物２１２が設けられているので、プリズム素子２１１が設けられた対向基板２００の表面上に遮光部２０３ａを配置したときに、充填物２１２が土台のように遮光部２０３ａを保持することになる。充填物２１２が遮光部２０３ａを保持するため、対向基板２００の表面にカバーガラスを貼り付けない構成にすることができる。これにより、光利用効率に優れ、コストが低い薄型の液晶パネル１２０Ｒを得ることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に形成される充填物の材料及び構成、製造方法が第１実施形態と異なるので、これらの点を中心に説明する。
次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に形成される充填物の材料及び構成、製造方法が第１実施形態と異なるので、これらの点を中心に説明する。
（プリズム素子）
図１２は、液晶パネル３２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子３１１は、対向基板３００の内側表面から内部にかけて形成された溝３６３を有する光路偏向部であり、当該溝３６３内には、例えばゾルゲルガラスなど、シリコンを原料とする無機材料からなる充填物３１２が設けられている。プリズム素子３１１の断面は二等辺三角形になっている。溝内にはゾルゲルガラスなど、シリコンを原料とする無機材料による充填物３１２が形成されている。この充填物３１２は、プリズム素子３１１の溝３６３内に形成されていると共に、対向基板３００の内側表面を覆っている。
図１２は、液晶パネル３２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子３１１は、対向基板３００の内側表面から内部にかけて形成された溝３６３を有する光路偏向部であり、当該溝３６３内には、例えばゾルゲルガラスなど、シリコンを原料とする無機材料からなる充填物３１２が設けられている。プリズム素子３１１の断面は二等辺三角形になっている。溝内にはゾルゲルガラスなど、シリコンを原料とする無機材料による充填物３１２が形成されている。この充填物３１２は、プリズム素子３１１の溝３６３内に形成されていると共に、対向基板３００の内側表面を覆っている。
充填物３１２を構成するゾルゲルガラスの屈折率は、対向基板３００の屈折率よりも低くなっている。したがって、当該二等辺三角形の斜辺を構成する斜面３１１ａでは、対向基板３００内を通過してきた光を全反射することができるようになっている。他の構成は第１実施形態と同様である。
（製造方法）
次に、上記のように構成された液晶パネル３２０Ｒのうち、対向基板３００にプリズム素子３１１を形成する手順について、図１３〜図１５をもとにして説明する。図１３〜図１５はプリズム素子３１１の溝に充填物３１２を充填する手順をそれぞれ示している。プリズム素子３１１の溝を形成する手順については第１実施形態と同様であるため省略する。
次に、上記のように構成された液晶パネル３２０Ｒのうち、対向基板３００にプリズム素子３１１を形成する手順について、図１３〜図１５をもとにして説明する。図１３〜図１５はプリズム素子３１１の溝に充填物３１２を充填する手順をそれぞれ示している。プリズム素子３１１の溝を形成する手順については第１実施形態と同様であるため省略する。
まず、図１３に示すように、溝３６３が設けられた対向基板３００を真空チャンバ３７０の基台３７１上に載置し、当該対向基板３００上に例えばインクジェット法等によって流動体のゾルゲルガラス３７８を滴下する。このとき、真空チャンバ３７０の通気口３７３に設けられたポンプ３７４を駆動させ、バルブ３７５を開いて、真空チャンバ３７０内の圧力をおよそ６０Ｐａ以下に減圧しておく。また、バルブ３７６は閉じたままにしておく。
次に、図１４に示すように、ヒータ３７７を作動させて真空チャンバ３７０内を約６０℃程度に加熱すると同時に、基台３７１内に設けられた電熱線などの加熱機構３７１ａを作動させ、基台３７１を介して対向基板３００を加熱する。この状態で、プレス板３７２を対向基板３００の近傍まで下降させ、流動体のゾルゲルガラス３７８をプレスして当該対向基板３００の全面に広げる。このとき、溝３６３は広がってきた流動体のゾルゲルガラス３７８によって埋められる。
次に、図１５に示すように、プレス板３７２を上昇させる。この状態でバルブ３７６を開き、真空チャンバ７０内の圧力を６００Ｐａ程度にまで加圧して、真空チャンバ３７０内を大気開放する。この大気開放によって、流動体のゾルゲルガラス３７８の図中上側の表面に大気圧が加わり、この圧力によって対向基板３００上に形成された溝３６３内の先端まで行き渡ることになる。
次に、対向基板３００上に形成された溝３６３内に行き渡った流動体のゾルゲルガラス３７８を焼成して固化させる。当該固化されたゾルゲルガラス３７８が充填物３１２となる。その後、当該充填物３１２上に例えばＣｒ、Ａｌ等の金属材料や黒色樹脂等からなる遮光部３０３ａを形成する。
遮光部を形成した後は、第１実施形態と同様に、共通電極３０４や配向膜３０４ｃなどを形成することで、対向基板３００を作製することができる。そして、別途作製したＴＦＴアレイ基板３０８Ａと貼り合わせ、基板間に液晶層を封止することによって、液晶パネル３２０Ｒを製造することができる。
本実施形態によれば、流動体のゾルゲルガラスを加熱して固化することで充填物３１２を充填することができるので、大掛かりな装置を用いることなく、容易に液晶パネル３２０を製造することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に形成される充填物及び遮光部の構成が第１実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。
次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に形成される充填物及び遮光部の構成が第１実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。
図１６は、液晶パネル４２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子４１１は、対向基板４００の内側表面から内部にかけて形成された溝４６３を有する光路偏向部であり、当該溝４６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物４１２が設けられている。プリズム素子４１１の断面は二等辺三角形になっている。この充填物４１２は、プリズム素子４１１の溝４６３内を埋めるように形成されており、充填物４１２の表面４１２ａが対向基板４００の内側表面よりも深さ方向に深い位置に形成されている。
プリズム素子４１１は、対向基板４００の内側表面から内部にかけて形成された溝４６３を有する光路偏向部であり、当該溝４６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物４１２が設けられている。プリズム素子４１１の断面は二等辺三角形になっている。この充填物４１２は、プリズム素子４１１の溝４６３内を埋めるように形成されており、充填物４１２の表面４１２ａが対向基板４００の内側表面よりも深さ方向に深い位置に形成されている。
遮光部４０３ａは、充填物４１２の面４１２ａ上に溝４６３の残りを埋めるように形成されている。すなわち、溝４６３内には、充填物４１２と遮光部４０３ａとが形成されることになる。加えて、遮光部４０３ａの表面４０３ｄと対向基板４００とが面一状態になっている。この遮光部４０３ａは、充填物４１２の形成された対向基板４００の全面にＣＶＤ法などによって形成し、フォトリソグラフィ法によってパターニングすることで形成されている。他の構成は第１実施形態と同様である。
このように、本実施形態によれば、遮光部４０３ａの表面４０３ｄと対向基板４００の内側表面とが面一状態になっているので、遮光部４０３ａが対向基板４００の内側表面に張り出していることは無い。したがって、当該遮光部４０３ａが対向基板４００の内側表面上に形成されている場合に比べて、当該遮光部４０３ａに吸収される光の光量が少なくて済む。これにより、光を有効に利用することができる。
［第４実施形態］
次に、図１７〜図１９をもとにして、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に充填物をスピンコート法によって形成する点が第１実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。図１７〜図１９は、プリズム素子の溝に充填物を充填する工程を示す図である。
次に、図１７〜図１９をもとにして、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の溝に充填物をスピンコート法によって形成する点が第１実施形態と異なるので、この点を中心に説明する。図１７〜図１９は、プリズム素子の溝に充填物を充填する工程を示す図である。
まず、図１７に示すように、溝５６３が形成された対向基板５００を基台５０１上に載置し、対向基板５００の表面上に流動体のアクリル樹脂材料５７８を配置させる。この状態で、回転軸５０２を回転させることで、基台５０１が回転し、当該回転の遠心力によって、対向基板５００上のアクリル樹脂材料５７８が対向基板５００の全面に広がっていく。
次に、図１８に示すように、紫外線ランプ５０３などによって対向基板５００の溝５６３内及び表面に形成されたアクリル樹脂材料５７８に紫外線を照射する。この工程により、アクリル樹脂材料５７８が硬化する。当該硬化したアクリル樹脂材料５７８が充填物５１２である。
次に、図１９に示すように、例えばＣｕなどの金属材料５０４をＣＶＤ法やスパッタリング法によって充填物５１２上の全面に成膜し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして、遮光部５０３ａを形成する。具体的には、当該Ｃｕ膜５０４のうち溝５６３に沿ってレジスト層５０５を形成し、この状態で露光し、現像液を塗布して現像することで、遮光部５０３ａが形成される。
本実施形態によれば、スピンコート法によっても、プリズム素子５１１を構成する充填物５１２を充填することができる。なお、本実施形態ではスピンコート法によって充填物５１２を充填する方法を説明したが、これに限られることは無く、例えば、スプレーコート法、熱プレス法によって当該充填物５１２を充填することも可能である。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子内に形成される充填物の構成が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。
（プリズム素子）
図２０は、液晶パネル６２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子６１１は、対向基板６００の内側表面から内部にかけて形成された溝６６３を有する光路偏向部であり、当該溝６６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物６１２が設けられている。本実施形態では、充填物６１２が、対向基板６００に形成されたプリズム素子６１１の先端側に中空部分６１２ａを有するように形成されている。中空部分６１２ａは、溝６６３と充填物６１２とによって密閉された状態になっている。この中空部分６１２ａは、真空であってもよいし、空気が封入されていても良い。また、窒素ガスなどが封入されていても良い。充填物６１２の表面６１２ｂと対向基板６００の内側表面とは面一状態になっている。
次に、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子内に形成される充填物の構成が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。
（プリズム素子）
図２０は、液晶パネル６２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子６１１は、対向基板６００の内側表面から内部にかけて形成された溝６６３を有する光路偏向部であり、当該溝６６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物６１２が設けられている。本実施形態では、充填物６１２が、対向基板６００に形成されたプリズム素子６１１の先端側に中空部分６１２ａを有するように形成されている。中空部分６１２ａは、溝６６３と充填物６１２とによって密閉された状態になっている。この中空部分６１２ａは、真空であってもよいし、空気が封入されていても良い。また、窒素ガスなどが封入されていても良い。充填物６１２の表面６１２ｂと対向基板６００の内側表面とは面一状態になっている。
遮光部６０３ａは、充填物６１２上に当該充填物６１２に沿って格子状に設けられている、すなわち、平面視で重なるように設けられている。具体的には、第１実施形態と同様、二等辺三角形の頂点Ｃ１が、遮光部６０３ａの中心位置Ｃ２に略対応しており、二等辺三角形の底辺の長さＷ１（２次元的には底面積）と、少なくとも遮光部６０３ａの長さＷ２（２次元的には面積）とは略同じ長さ（大きさ）であるため、入射光が開口部６０３ｂの方向へと反射されるようになっている。また、入射光の変調に寄与しない遮光部６０３ａ近傍の領域を有効に使用することができるようになっている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
（製造方法）
次に、上記のように構成された液晶パネル６２０Ｒのうち、対向基板６００にプリズム素子６１１を形成する手順について説明する。プリズム素子６１１の溝を形成する手順については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。図２１〜図２４はプリズム素子６１１の溝に充填物６１２を充填する手順をそれぞれ示している。
次に、上記のように構成された液晶パネル６２０Ｒのうち、対向基板６００にプリズム素子６１１を形成する手順について説明する。プリズム素子６１１の溝を形成する手順については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。図２１〜図２４はプリズム素子６１１の溝に充填物６１２を充填する手順をそれぞれ示している。
本実施形態では、紫外線によって硬化する樹脂材料（例えばアクリル系樹脂など）を用いた場合の充填手順について説明する。
まず、図２１に示すように、溝６６３が設けられた対向基板６００を真空チャンバ６７０の基台６７１上に載置し、当該対向基板６００上に充填型６７２を載置する。この状態で、真空チャンバ６７０の通気口６７３に設けられたポンプ６７４を駆動させ、バルブ６７５を開いて、真空チャンバ６７０内の圧力をおよそ６０Ｐａ以下に減圧する。このとき、バルブ６７６は閉じたままにしておく。
まず、図２１に示すように、溝６６３が設けられた対向基板６００を真空チャンバ６７０の基台６７１上に載置し、当該対向基板６００上に充填型６７２を載置する。この状態で、真空チャンバ６７０の通気口６７３に設けられたポンプ６７４を駆動させ、バルブ６７５を開いて、真空チャンバ６７０内の圧力をおよそ６０Ｐａ以下に減圧する。このとき、バルブ６７６は閉じたままにしておく。
次に、図２２に示すように、ヒータ６７７を作動させて真空チャンバ６７０内を約５０℃程度に加熱し、予め軟化点温度まで加熱して軟化させておいたアクリル系樹脂などの樹脂材料６７８を充填型６７２に注ぎ込む。充填型６７２に注ぎ込む樹脂材料６７８の量は、第１実施形態の場合と比べて少量にする。同時に、基台６７１内に設けられた電熱線などの加熱機構６７１ａを作動させ、基台６７１を介して対向基板６００を約５０℃程度に加熱する。
次に、図２３に示すように、バルブ６７６を開き、真空チャンバ６７０内の圧力を６００Ｐａ程度にまで加圧して、真空チャンバ６７０内を大気開放する。この大気開放によって、樹脂材料６７８の図中上側の表面に大気圧が加わり、この圧力によって対向基板６００上に形成された溝６６３内に流れ込む。溝６６３に流れ込んだ後は、毛細管現象により溝６６３に沿って樹脂材料６７８が広がっていく。第１実施形態と比べて、減圧時の真空チャンバ内の圧力が大きく、大気開放時の圧力との差が小さいため、樹脂材料６７８は溝６６３の先端までには広がらず、開口部のみに充填される。結果として、溝６６３の先端が中空部分６１２ａになるように樹脂材料６７８によって封止されることになる。
なお、液晶パネル６２０Ｒの使用時には温度が約４０℃〜７０になることから、７０℃（最大温度）−２０℃（常温）＝５０℃、すなわち、常温に対して最大で５０℃の温度差が生じる。この温度差により中空部分６１２ａが高圧にならないためには、当該中空部分６１２ａの圧力が、１０１．３２５（ｋＰａ）−（５０／２７３）×１０１．３２５（ｋＰａ）＝８２．７５７（ｋＰａ）、すなわち、８２．７５７ｋＰａ程度の圧力で封止すればよい。
次に、図２４示すように、例えば石英などの透明な材料で形成された加圧板６７９を充填型６７２上に載せ、充填型６７２が対向基板６００を押圧させる。充填型６７２が対向基板６００を押圧することにより、樹脂材料６７８の表面が表面張力によって溝６６３からはみ出すのを防止することができる。この状態で紫外線ランプ６８０を点灯し、樹脂材料６７８を硬化させる。樹脂材料６７８が硬化することによって、溝６６３の先端部に中空部分を有するように充填物６１２が形成される。その後、充填型６７２を対向基板６００から剥離する。
プリズム素子６１１の溝６６３に充填物６１２を充填した後、当該充填物６１２上に例えばＣｒ、Ａｌ等の金属材料や黒色樹脂等からなる遮光部６０３ａを形成する。遮光部６０３ａの形成方法としては、スパッタ法やＣＶＤ法等、公知の成膜方法を用いることができる。
その後、共通電極６０４や配向膜６０４ｃなどを形成することで、対向基板を作製することができる。そして、別途作製したＴＦＴアレイ基板と貼り合わせ、基板間に液晶層を封止することによって、液晶パネル６２０Ｒを製造することができる。
その後、共通電極６０４や配向膜６０４ｃなどを形成することで、対向基板を作製することができる。そして、別途作製したＴＦＴアレイ基板と貼り合わせ、基板間に液晶層を封止することによって、液晶パネル６２０Ｒを製造することができる。
本実施形態によれば、溝６６３内を全て充填物６１２で埋め尽くすことは無く、中空部分６１２ａを設けることとしたので、効率的に機能層を保持することができる。また、本実施形態では、溝６６３の斜面側に中空部分６１２ａを設けることとしたことによって、中空部分６１２ａの屈折率が対向基板６００内の屈折率に比べて非常に小さくなる。このため、当該中空部分６１２ａが設けられた斜面６１１ａにおいて、対向基板６００内を通過してきた光を確実に全反射させることができる。このように、光を確実に全反射させることのできる領域を確保することによって、光の利用効率を向上させることができる。
また、充填物６１２を充填する工程において、上述した真空チャンバ６７０内を約６０Ｐａに減圧した状態で溝に樹脂材料６７８を注入して硬化させるため、溝の中空部分６１２ａの圧力が減圧状態のままプリズム素子６１１が形成されることになる。液晶パネル６２０Ｒをライトバルブとして使用する際には周囲の温度が約４０℃〜７０℃になり、中空部分６１２ａの温度も上昇するため、当該中空部分６１２ａを大気圧にした状態だと温度上昇による熱膨張を起こし、プリズム素子６１１の機能を損ねてしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、当該中空部分６１２ａが減圧状態にあるため、かかる熱膨張を防ぐことができ、これによりプリズム素子６１１の機能低下を回避することが可能となる。
［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態を説明する。本実施形態では、第５実施形態と同様、プリズム素子の先端が中空部分になっている構成である。充填物の構成及びプリズム素子の製造方法が第５実施形態とは異なっているため、この点を中心に説明する。
次に、本発明に係る第６実施形態を説明する。本実施形態では、第５実施形態と同様、プリズム素子の先端が中空部分になっている構成である。充填物の構成及びプリズム素子の製造方法が第５実施形態とは異なっているため、この点を中心に説明する。
図２５は、液晶パネル７２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子７１１は、第５実施形態と同様、対向基板７００の内側表面から内部にかけて溝状に形成された光路偏向部であり、プリズム素子７１１の断面は二等辺三角形になっている。溝内には、例えばＣｒなどの金属材料によって形成された充填物７１２が形成されている。当該充填物７１２の材料は、Ｃｒの他、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔｗ、Ｍｏなどの金属材料、あるいはセラミック、鉱物等の無機材料であっても構わない。更に前記無機材料を微粒子化したものを充填、あるいは樹脂に添加し充填することで、容易に平坦化が可能となり、更に、遮光機能を持たせることができる。特に金属材料は、導熱性が良く、パネル内の温度の均一化によるパネル寿命の長期化に有効である。
プリズム素子７１１は、第５実施形態と同様、対向基板７００の内側表面から内部にかけて溝状に形成された光路偏向部であり、プリズム素子７１１の断面は二等辺三角形になっている。溝内には、例えばＣｒなどの金属材料によって形成された充填物７１２が形成されている。当該充填物７１２の材料は、Ｃｒの他、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔｗ、Ｍｏなどの金属材料、あるいはセラミック、鉱物等の無機材料であっても構わない。更に前記無機材料を微粒子化したものを充填、あるいは樹脂に添加し充填することで、容易に平坦化が可能となり、更に、遮光機能を持たせることができる。特に金属材料は、導熱性が良く、パネル内の温度の均一化によるパネル寿命の長期化に有効である。
また、第５実施形態と同様、充填物７１２が、対向基板７００に形成されたプリズム素子７１１の溝の先端に中空部分７１２ａを有するように形成されている。図２５では、溝７６３の先端が鋭角に示されているが、実際には、当該溝７６３の先端の幅（図中左右方向の長さ）は約１．０μｍになっている。充填物７１２の面７１２ｂと対向基板７００の内側表面とは面一状態になっている。充填物７１２は金属材料によって形成されているため、表面全体で光を反射可能になっている。すなわち、本実施形態では、充填物７１２が遮光部を兼ねている。その他の構成は第５実施形態と同様になっている。
次に、上記のように構成された液晶パネル７２０Ｒのうち、プリズム素子７１１の溝に充填物７１２を充填する工程を説明する。
まず、図２６に示すように、対向基板７００の表面に溝７６３を形成する。この溝７６３の形成された対向基板７００の表面上には、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔｗ、Ｍｏなどの金属材料を用いてＣＶＤ法又はスパッタリング法によって金属膜７０１を形成する。溝７６３の先端の幅は約１．０μｍと狭く、ＣＶＤ法又はスパッタリング法であれば、溝７６３の先端に金属分子が到達しないため、金属膜７０１を形成した状態では中空部分７１２ａが形成されることになる。
まず、図２６に示すように、対向基板７００の表面に溝７６３を形成する。この溝７６３の形成された対向基板７００の表面上には、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔｗ、Ｍｏなどの金属材料を用いてＣＶＤ法又はスパッタリング法によって金属膜７０１を形成する。溝７６３の先端の幅は約１．０μｍと狭く、ＣＶＤ法又はスパッタリング法であれば、溝７６３の先端に金属分子が到達しないため、金属膜７０１を形成した状態では中空部分７１２ａが形成されることになる。
次に、図２７に示すように、対向基板７００の表面と金属膜７０１の表面とを面一状態にするため、金属膜７０１の表面をエッチングによって除去する。そして、図２８に示すように、対向基板７００の表面及び充填物７１２の表面７１２ｂ上に共通電極７０４を形成し、当該共通電極７０４上に配向膜７０４ｃを形成する。
このように、本実施形態によれば、充填物７１２を金属材料からなることとしたので、対向基板７００の溝を埋める充填物７１２が遮光部の機能を兼ねることになる。これにより、遮光部を溝内に設けることができるので、遮光部が対向基板７００の表面に出っ張ることは無い。このため、対向基板７００を透過する光の光量が減少することは無く、光の有効利用を図ることができる。また、金属材料のように耐光性の高い無機材料を用いているため、材料の破壊、変形が少なく、信頼性が高い液晶パネル７２０Ｒを得ることができる。
［第７実施形態］
次に、本発明に係る第７実施形態を説明する。本実施形態では、第５実施形態と同様、プリズム素子の先端が中空部分になっている構成である。プリズム素子の溝の形状が第５実施形態とは異なっているため、かかる点を中心に説明する。
次に、本発明に係る第７実施形態を説明する。本実施形態では、第５実施形態と同様、プリズム素子の先端が中空部分になっている構成である。プリズム素子の溝の形状が第５実施形態とは異なっているため、かかる点を中心に説明する。
図２９は、液晶パネル８２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子８１１は、対向基板８００の内側表面から内部にかけて形成された溝８６３を有する光路偏向部であり、当該溝８６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物８１２が設けられている。
プリズム素子８１１は、対向基板８００の内側表面から内部にかけて形成された溝８６３を有する光路偏向部であり、当該溝８６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物８１２が設けられている。
図２９に示すように、本実施形態では、対向基板８００に形成されたプリズム素子８１１の溝８６３の斜面の傾きが２段階になっている。すなわち、溝８６３の断面形状において、当該溝８６３の先端８６３ａから中間部分８６３ｂまでの斜面８１１ａの傾き角を、対向基板８００の表面の法線方向に対してθｔとし、当該中間部分８６３ｂから溝８６３の開口部８６３ｃまでの斜面８１１ｂの傾き角を、対向基板８００の表面の法線方向に対してθｂとすると、θｔ＜θｂの関係を満たすようになっている。
このように、斜面８１１ｂは、中間部分８６３ｂを境界として対向基板８００の表面の法線方向に対する傾きが斜面８１１ａよりも大きくなっている。したがって、溝８６３全体で見ると、斜面８１１ａで挟まれた先端８６３ａ側は相対的に幅が狭くなっており、斜面８１１ｂで囲まれた開口部８６３ｃ側は相対的に幅が広くなっている。また、充填物８１２は、溝８６３の両斜面８１１ｂで保持されるように設けられている、すなわち、溝８６３の幅が相対的に広い部分に設けられている。斜面８１１ｂ側には充填物８１２は設けられていない。このような形状とすることで、必要部分への流動性材料の充填を簡便にすると共に、斜面８１１ｂに流動性材料が充填されず、低屈折空間を容易に実現でき、広範囲の入射角度の全反射を容易に出来、材料使用量の低減にも寄与する。その他の構成は第５実施形態と同様になっている。
上記のようにプリズム素子の溝８６３の斜面は、例えばＣＨＦ３ガスを用いてドライエッチングすることによって形成することができる。このとき、例えばエッチング時の対向基板８００の温度を変更することによって、斜面の傾きを２段階に形成することができる。例えば、開口部８６３ｃ側の斜面８１１ｂを形成する際には対向基板８００の温度を約９℃にしてエッチングし、先端８６３ａ側の斜面８１１ａを形成する際には対向基板８００の温度を約１５６℃にしてエッチングする。
（反射角度、射出角度）
次に、図３０を参照してプリズム素子８１１の作用について説明する。図３０は、液晶パネル８２０Ｒへ入射する光線Ｌ３、Ｌ４の概略光路図である。図３０の説明においては、説明の簡単のため、光線を直進させて光路を示している。
次に、図３０を参照してプリズム素子８１１の作用について説明する。図３０は、液晶パネル８２０Ｒへ入射する光線Ｌ３、Ｌ４の概略光路図である。図３０の説明においては、説明の簡単のため、光線を直進させて光路を示している。
まず、光線Ｌ３について説明する。対向基板８００へ入射した光線Ｌ３は、当該対向基板８００内を進行し、プリズム素子８１１の先端８６３ａ側の斜面８１１ａの位置Ｐ３に入射し、当該位置Ｐ３で全反射される。全反射された光線Ｌ３は、開口部８０３ｂの方向へ光路を偏向され、開口部８０３ｂへ入射する。開口部８０３ｂへ入射した光線Ｌ３は、液晶層８０５、画素電極８０６、ＴＦＴアレイ基板８０８を通過して、当該ＴＦＴアレイ基板８０８から射出される。
次に、光線Ｌ４について説明する。対向基板８００へ入射した光線Ｌ４は、対向基板８００内を進行し、プリズム素子８１１の開口部８６３ｃ側の斜面８１１ｂの位置Ｐ４に入射し、当該位置Ｐ４で全反射される。全反射された光線Ｌ４は、光線Ｌ３と同様、開口部８０３ｂの方向へ光路を偏向され、開口部８０３ｂへ入射し、液晶層８０５、画素電極８０６、ＴＦＴアレイ基板８０８を通過して、当該ＴＦＴアレイ基板８０８から射出される。
ここで、斜面８１１ｂの傾き角θｂが斜面８１１ａの傾き角θｔよりも大きいため、光線Ｌ３よりも光線Ｌ４の方が、全反射されたとき開口部８０３ｂ側（図中右方向）への移動が大きくなる。このため、斜面８１１ｂで反射された光線Ｌ４は、光線Ｌ３よりも画素領域の中央部側へ進行することになる。このように光線Ｌ３、Ｌ４が全反射されることによって、反射光が液晶層８０５の不配向領域８０５ａを回避するように進行する。
本実施形態によれば、斜面８１１ａよりも斜面８１１ｂの方が、対向基板８００の表面の法線方向に対する傾きが大きくなっているので、溝８６３のうち開口部８６３ｃ側の幅が広くなり、先端８６３ａ側の幅が狭くなる。したがって、例えば流動性の高い材料によって充填物８１２を充填する場合、当該材料が先端８６３ａ側に到達しにくくなる。これにより、先端８６３ａ側を中空を形成しやすくすることができる。また、対向基板８００の表面の法線に対する傾きの大きい斜面８１１ｂ上に充填物８１２が配置されることとしたので、斜面８１１ａに充填物８１２を配置させる場合よりも安定して充填物８１２を配置させることができる。
また、対向基板８００に入射した光が斜面８１１ａ、８１１ｂによって全反射されることによって、反射光が画素領域の中央部に集まりやすくなる。これにより、反射光が液晶層８０５の不配向領域８０５ａを回避することとなるため、光のロスを減少することができ、光の有効利用が可能となる。
なお、本実施形態では、溝８６３の先端８６３ａから開口部８６３ｃまでを２段階の斜面８１１ａ、８１１ｂによって形成したが、これに限られることは無く、例えば中間部分８６３ｂを設けずに、溝８６３の中央部へ向けて湾曲する曲面によって形成しても勿論構わない。
［第８実施形態］
次に、図３１をもとにして、本発明に係る第８実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の斜面の構成が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。
次に、図３１をもとにして、本発明に係る第８実施形態を説明する。本実施形態では、プリズム素子の斜面の構成が第１実施形態とは異なっているので、かかる点を中心に説明する。
図３１は、液晶パネル９２０Ｒの断面構成図である。
プリズム素子９１１は、対向基板９００の内側表面から内部にかけて形成された溝９６３を有する光路偏向部であり、当該溝９６３内には、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物９１２が設けられている。
プリズム素子９１１は、対向基板９００の内側表面から内部にかけて形成された溝９６３を有する光路偏向部であり、当該溝９６３内には、例えばアクリル系樹脂を原料とする充填物９１２が設けられている。
図３１に示されるように、溝９６３の側面が曲面９１１ａになっている。断面形状としては、当該曲面９１１ａが、溝９６３の先端９６３ａと開口部９６３ｂの端部とを結んだ直線（図中破線）よりも外側（図中、溝９６３の開口部の中心から端部へ向かう方向）に設けられており、本実施形態では、溝９６３の幅方向の図中外側に湾曲して形成されている。すなわち、溝９６３の側部に曲面９１１ａが形成されており、当該曲面９１１ａが先端９６３ａと開口部９６３ｂの両端部とを結んだ仮想線（図中破線）よりも幅方向に広く湾曲するように形成されている。ここでは、先端９６３ａについては、図３１に示される開口部９６３ｂの両端部の中線上に設けられた溝９６３上の点であるとしている。
また、同時に、溝９６３の曲面９１１ａが、断面形状において開口部９６３ｂの端部を通って対向基板９００の基板面に垂直な仮想線（図中一点鎖線）よりも内側（図中、溝９６３の開口部の端部から中心へ向かう方向）に設けられている。本実施形態では、当該仮想線（一点鎖線）よりも幅方向の内側に湾曲するように形成されている。また、本実施形態では、曲面９１１ａの曲率が一定になるように湾曲している。溝９６３内には、第１実施形態と同様、例えばアクリル系樹脂からなる充填物９１２が先端９６３ａから開口部９６３ｂまで形成されている。
また、曲面９１１ａは、開口部９６３ｂの端部において対向基板９００の基板面の法線をはみ出ないように形成されており、溝９６３の先端９６３ａ側が膨らんだ形状に形成されている。充填物９１２の面９１２ｂと対向基板９００の内面とは、面一状態になっている。また、ブラックマトリックス９０３ａは、充填物９１２上に溝９６３に平面視で重なる位置に配置されている。
上記のように構成されたプリズム素子９１１の溝９６３の曲面９１１ａは、例えばＣＨＦ３ガスを用いてドライエッチングすることによって形成することができる。このとき、例えばエッチング時の対向基板９００の温度を段階的に変更していくことによって、湾曲を形成することができる。例えば、開口部９６３ｃを形成する際には対向基板８００の温度を約１５６℃にしてエッチングし、溝９６３の深さが深くなるにつれて対向基板８００の温度を徐々に下げていき、先端９６３ａを形成する際には対向基板８００の温度を約９℃まで下げてエッチングする。
また、例えば溝９６３内に充填物９１２を充填する場合、例えば充填物９１２の材料であるアクリル系樹脂を流動化させて充填させる場合では、溝９６３の先端９６３ａ側が膨らんだ形状になっているため、流動化された樹脂材料が溝９６３の先端９６３ａまで短時間で行き渡る。
本実施形態では、溝９６３の曲面９１１ａが、開口部９６３ｂの端部と先端９６３ａとを結んだ仮想線の外側に形成されているため、溝９６３内に充填物９１２を充填する場合、充填物９１２の材料であるアクリル系樹脂を流動化させて充填させる際などに、樹脂材料が溝９６３の先端９６３ａまで行き渡りやすくなる。これにより、充填物９１２を容易に充填することができる。なお、本実施形態において、充填物９１２の材料が金属その他の材料であっても、当該材料が溝９６３の先端９６３ａまで行き渡りやすくなるという同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、溝９６３の曲面９１１ａが、開口部９６３ｂの端部を通って対向基板９００の基板面に垂直な仮想線よりも内側に形成されているため、対向基板９００を透過した光を曲面９１１ａで確実に開口部９０３ｂ側に反射させることができ、当該光を集光しやすくすることができる。
［第９実施形態］
本発明に係る電気光学装置を電子機器に搭載した第９実施形態ついて、図３２を参照して説明する。本実施形態では、電子機器として、上述のプリズム素子２１１〜９１１を搭載した映像受光素子について説明する。
本発明に係る電気光学装置を電子機器に搭載した第９実施形態ついて、図３２を参照して説明する。本実施形態では、電子機器として、上述のプリズム素子２１１〜９１１を搭載した映像受光素子について説明する。
映像受光素子１０００は、例えばＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサーである。外部から進行してくる光線Ｌ５は、平行平板からなる防塵ガラス１００１を透過して、半導体受光素子１００３に入射する。半導体受光素子１００３は、ラインセンサの場合は、ライン状に設けられている。
また、２次元的なセンサの場合は、半導体受光素子１００３は、例えば矩形等の所定の領域内に設けられている。また、防塵ガラス１００１内には上述と同様の構成を有するプリズム素子１００２が形成されている。プリズム素子１００２の斜面１００２ａに入射する光線Ｌ６は、斜面１００２ａで半導体受光素子１００３の方向へ全反射される。これにより、入射する光線Ｌ５、Ｌ６を効率良く半導体受光素子１００３へ導くことができる。この結果、高感度な映像受光素子１０００を得ることができる。
本発明の技術範囲は上記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で適宜変更を加えることができる。
例えば、プリズム素子の溝の断面形状を図３３（ａ）〜図３３（ｇ）に示すように目的に応じてさまざまな形状にすることができる。
例えば、プリズム素子の溝の断面形状を図３３（ａ）〜図３３（ｇ）に示すように目的に応じてさまざまな形状にすることができる。
例えば、断面形状において、溝１５０の曲面１５１の曲率が一定ではないように形成しても良い（図３３（ａ））。また、溝１５０の先端１５２を水平にする、すなわち先端１５２が底面になるように形成しても良い（図３３（ｂ））。また、溝１５０の先端１５２から開口部１５３までを２段階、あるいは３段階以上の斜面で形成しても良い（図３３（ｃ）、図３３（ｄ））。
また、溝１５０の先端１５２から開口部１５３までの側面を、斜面と曲面とを組み合わせた構成にしても良く、例えば、溝１５０の先端１５２が曲面になるように形成しても良い（図３３（ｅ））。このように形成することで、溝１５０の先端１５２まで充填物を行き渡らせることが容易になる。
また、溝１５０の曲面１５１の一部が内側にくびれるように構成しても良い（図３３（ｆ））。また、溝１５０の先端１５２が開口部１５３側に突出している構成であっても良い（図３３（ｇ））。このように形成することで、対向基板に溝１５０を容易に形成することができる。
また、溝１５０の先端１５２から開口部１５３までを２段階に形成し、先端１５２から中間部分１５４までを傾斜角一定の斜面に形成し、中間部分１５４から開口部１５３までを開口部１５３側に広くなるような曲面に形成しても良い（図３３（ｈ））。なお、図３３（ｈ）では、曲面のうち中間部分１５４側が膨らんだ形状になっている。このように形成することで、当該膨らんだ中間部分１５４側に充填物を容易に保持させることができる。
なお、例えば、図３３（ｂ）、図３３（ｅ）、図３３（ｇ）、図３３（ｈ）においては、光の入射角によっては溝１５０の先端１５２で全反射せずに透過する場合があるため、溝１５０の内面に反射膜を形成することが好ましい。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
また、上記各実施形態において、充填物２１２〜９１２の材料としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔｗ、Ｍｏなどの金属材料を用いても良い。これにより、充填物２１２〜９１２において直接光を反射させることができる。また、樹脂材料に上記の金属粒子を混入させた材料を用いても勿論構わない。これにより、樹脂材料を流動化させることでインクジェット法等の簡易な方法で溝内に充填物２１２〜９１２を充填することができる。
また、樹脂材料にシリカの微粒子を添加しても構わない。この場合、シラノール基の疎水化率とアルキル基の総炭素数との積で示される改質係数が０．４５〜８となるように、シリカが改質されていることが好ましい。このように改質されたシリカを樹脂材料に添加することで、透明性と剛性に優れた組成物を得ることができる。
また、この組成物を用いた場合、充填物の熱膨張率と基板の熱膨張率の差が大きいと、基板が変形し、液晶装置に設けられる各機能素子の機能が阻害されることになるため、組成物の熱膨張率を対向基板の熱膨張率にほぼ等しくなるように合わせることが好ましい。当該材料を用いて充填物を充填する場合、チャンバ内で所定温度に加熱することによって樹脂材料を硬化させることになるが、組成物と対向基板との熱膨張率がほぼ等しいため、充填物の形状が歪んだりすることはない。
１００…プロジェクタ １１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ…空間光変調装置（液晶装置） １２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…液晶パネル（電気光学装置） ２００…対向基板（基板）２０３ａ…遮光部（機能層） ２０５…液晶層 ２１１…プリズム素子、２１１ａ…斜面
Claims (13)
- 一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置であって、
前記一対の基板の一方の基板は、該基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子が形成されてなり、
該プリズム素子は、前記表面に溝を形成してなり、
前記溝内には、該溝内を埋めるようにして充填された充填物が配設され、
少なくとも前記充填物の表面に平面視で重なるように設けられた前記電気光学装置を構成する機能層を具備し、
前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられている
ことを特徴とする電気光学装置。 - 一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置であって、
前記一対の基板の一方の基板は、該基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子が形成されてなり、
該プリズム素子は、前記表面に溝を形成してなり、
前記溝内には、該溝内を埋めるようにして充填された充填物が配設され、
少なくとも前記充填物の表面に平面視で重なるように設けられた前記電気光学装置を構成する機能層を具備し、
前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられている
ことを特徴とする電気光学装置。 - 前記機能層が遮光部である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。 - 前記充填物は流動性材料である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。 - 前記充填物の光屈折率と前記基板の光屈折率が異なる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。 - 前記充填物が、前記基板の光屈折率よりも低い光屈折率を有する材料からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。 - 前記充填物が、金属材料または、金属材料以外の不透明材料を含んでいる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。 - 前記充填物の熱膨張率が、前記基板の熱膨張率にほぼ等しい
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。 - 前記溝の側面上に、光を反射する反射膜が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の電気光学装置。 - 一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置の製造方法であって、
前記一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程と、
前記溝の内部に流動性材料を流し込む工程と、
前記溝の内部に流し込まれた前記流動性材料を硬化させる工程と、
少なくとも硬化させられた前記流動性材料に重なるように、前記電気光学装置を構成する機能層を配置する工程と
を具備し、
前記溝を形成する工程では、前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも外側に設けられるように前記溝を形成する
ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 一対の基板を有し、該一対の基板間に電気光学物質を保持してなる電気光学装置の製造方法であって、
前記一対の基板の一方の基板の前記電気光学物質側の表面に、該基板の入射光を集光するプリズム素子となる溝を形成する工程と、
前記溝の内部に流動性材料を流し込む工程と、
前記溝の内部に流し込まれた前記流動性材料を硬化させる工程と、
少なくとも硬化させられた前記流動性材料に重なるように、前記電気光学装置を構成する機能層を配置する工程と
を具備し、
前記溝を形成する工程では、前記溝の側面の少なくとも一部が、断面形状において前記溝の先端と開口部端とを結んだ仮想直線よりも内側に設けられるように前記溝を形成する
ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 請求項１乃至請求項９のうちいずれか１項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
- 請求項１乃至請求項９のうちいずれか１項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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