JP2007233378A - Converging substrate, electro-optic device, substrate for electro-optic device, projector, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集光基板、電気光学装置、電気光学装置用基板、プロジェクタ、及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to a light collecting substrate, an electro-optical device, a substrate for an electro-optical device, a projector, and an electronic apparatus.
電気光学装置では、画像表示領域内に画素を駆動するための回路が形成されており、特に液晶装置では各種配線のほか、TFT(薄膜トランジスタ)等のスイッチング素子が形成されている。そのため、画素領域のうち実際に光が射出される領域(表示に寄与する領域)の比率(開口率)は、例えば70%程度であり、この開口率に応じた光量のみが表示に利用されている。そこで、液晶装置の各画素に対応したマイクロレンズを設け、光源から供給される光を画素の開口領域に向けて集光することで光の利用効率を向上させることが提案されている(例えば特許文献1参照)。
マイクロレンズアレイを備えた液晶装置をプロジェクタに用いることで、画素の開口領域に光を集光させることができ、光変調手段である液晶装置における光利用効率を高めることが可能である。しかしながら、マイクロレンズによって入射光を屈折させるため、液晶層に入射する光の光線角度が大きくなってコントラストが低下するという問題が生じる。また、投射光学系の開口数(Numerical Aperture:NA)を超える光線角度の光は、表示に利用されないため、投射光学系における光利用効率が低下するという問題も生じる。更に、レンズによる集光手段であるため集光による光線集中が起こり、画素内輝度分布の発生、更に集光による耐光性の劣化を引き起こす原因となっていた。 By using a liquid crystal device provided with a microlens array for a projector, light can be condensed in an aperture region of a pixel, and light use efficiency in a liquid crystal device that is a light modulation unit can be increased. However, since the incident light is refracted by the microlens, there arises a problem that the light beam angle of the light incident on the liquid crystal layer is increased and the contrast is lowered. In addition, since light having a light beam angle exceeding the numerical aperture (NA) of the projection optical system is not used for display, there is a problem that the light use efficiency in the projection optical system is lowered. Further, since it is a condensing means using a lens, light concentration occurs due to condensing, which causes generation of luminance distribution in the pixel and further causes deterioration of light resistance due to condensing.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、高コントラストの表示が得られ、光利用効率にも優れた電気光学装置を提供することを目的としている。また本発明は、高コントラストの表示が得られ、光利用効率にも優れる電気光学装置の製造に好適な電気光学装置用基板を提供することを他の目的としている。また本発明は、高輝度、高コントラストの投射表示が得られ、且つ光線集中による画素内輝度分布の発生、更に集光による耐光性の劣化を防止できるプロジェクタを提供することを他の目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an electro-optical device that can provide a high-contrast display and is excellent in light utilization efficiency. Another object of the present invention is to provide a substrate for an electro-optical device suitable for manufacturing an electro-optical device that can provide a high-contrast display and is excellent in light utilization efficiency. Another object of the present invention is to provide a projector capable of obtaining a high-brightness and high-contrast projection display, preventing generation of luminance distribution in a pixel due to light concentration, and further preventing deterioration of light resistance due to light collection. .
上記課題を解決するために、本発明の電気光学装置は、複数の画素をマトリクス状に配列してなる電気光学装置であって、溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、前記プリズム素子の開口端側には、前記集光基板の法線方向に対する傾斜角が他の前記斜面部より小さい斜面部が配置されていることを特徴とする。
このように前記プリズム素子の側壁に傾斜角度の異なる複数の斜面部を配置し、かつ傾斜角度の小さい斜面部をプリズム素子の開口端側に形成した構成の集光基板を具備した構成とすることで、プリズム素子の先端側に向かう先窄まり状を成しつつ、プリズム素子の開口端側では前記法線方向に対して平行に近い斜面部を備えたものとなる。傾斜角の小さい斜面部を設けることで、当該斜面部で反射させた光の画素に対する入射角が過度に大きくなるのを防ぐことができ、表示コントラストを高めることができる。また、開口端側の斜面部の法線に対する角度が小さくなることで、斜面部での反射光が画素境界付近に進むようになるので、画素に入射する光の分布を均一化して光照射による電気光学装置の劣化を防止することができる。さらに、プリズム素子の先端側には傾斜角の大きい斜面部が形成されているので、画素の境界領域に入射する光を効率よく画素に導くことができ、明るい表示を得ることができる。
In order to solve the above problems, an electro-optical device according to the present invention is an electro-optical device in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and groove-shaped prism elements are formed in an array on a transparent substrate. The prism element is arranged along a boundary region of the pixel, and a plurality of inclined surfaces arranged in parallel in the thickness direction of the condenser substrate are provided on a side wall of the prism element. A slope portion having an inclination angle with respect to a normal direction of the light collecting substrate smaller than the other slope portions is disposed on the opening end side of the prism element.
In this way, a configuration is provided in which a condensing substrate having a configuration in which a plurality of slope portions with different inclination angles are arranged on the side wall of the prism element and a slope portion with a small inclination angle is formed on the opening end side of the prism element is provided. Thus, while forming a tapered shape toward the tip end side of the prism element, the opening end side of the prism element is provided with a slope portion that is nearly parallel to the normal direction. By providing a slope portion with a small inclination angle, it is possible to prevent an incident angle of light reflected by the slope portion with respect to the pixel from becoming excessively large, and display contrast can be increased. In addition, since the angle with respect to the normal line of the slope portion on the opening end side becomes small, the reflected light at the slope portion proceeds near the pixel boundary. Therefore, the distribution of light incident on the pixel is made uniform and light irradiation is performed. Degradation of the electro-optical device can be prevented. Furthermore, since a slope portion with a large inclination angle is formed on the tip side of the prism element, light incident on the boundary region of the pixel can be efficiently guided to the pixel, and a bright display can be obtained.
本発明の電気光学装置では、前記プリズム素子の開口端側に配置された前記斜面部が、前記集光基板の前記法線に平行となるよう形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、開口端側に配置された斜面部で反射された光の画素への入射角度を小さくすることができ、コントラストの向上を図ることができる。 In the electro-optical device according to the aspect of the invention, it is preferable that the slope portion disposed on the opening end side of the prism element is formed to be parallel to the normal line of the light collecting substrate. With such a configuration, it is possible to reduce the incident angle of the light reflected by the slope portion arranged on the opening end side to the pixel, and to improve the contrast.
本発明の電気光学装置では、前記集光基板表面の前記プリズム素子の開口端を覆う位置に遮光手段が設けられていることが好ましい。このような構成とすることで、プリズム素子で反射された光が遮光手段に入射しにくくなり、集光基板から射出されて画素に入射する光量を多くすることができる。また、他の部材を介さず集光基板表面に直接遮光手段を形成しているので、電気光学装置を簡便な工程で安価に製造することができる。 In the electro-optical device according to the aspect of the invention, it is preferable that a light shielding unit is provided at a position covering the opening end of the prism element on the surface of the condensing substrate. With such a configuration, the light reflected by the prism element is less likely to enter the light shielding means, and the amount of light emitted from the light collecting substrate and incident on the pixels can be increased. In addition, since the light shielding means is formed directly on the surface of the light collecting substrate without using other members, the electro-optical device can be manufactured at a low cost by a simple process.
本発明の電気光学装置では、前記プリズム素子の開口端側に、樹脂層が形成されている構成とすることもできる。このような構成とすれば、前記プリズム素子に起因する透明基板表面の凹凸を前記樹脂層によって平坦化することができるので、当該集光基板を電気光学装置の構成基板として用いる際に都合がよい。 In the electro-optical device of the present invention, a resin layer may be formed on the opening end side of the prism element. With such a configuration, the unevenness on the surface of the transparent substrate caused by the prism elements can be flattened by the resin layer, which is convenient when the condensing substrate is used as a constituent substrate of an electro-optical device. .
また本発明の電気光学装置としては、複数の画素をマトリクス状に配列してなる電気光学装置であって、溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、前記斜面部に前記複数の画素と反対側から入射する光のうち、同じ入射角で入射する光が、前記プリズム素子の開口端側に形成される前記斜面部で反射される光を第1の反射光とし、前記光が他の前記斜面部で反射される光を第2の反射光とし、前記第1の反射光が前記集光基板の前記プリズム素子が形成される面の法線となす角を第1の角とし、前記第2の反射光が前記法線となす角を第2の角とした場合、前記第1の角の角度が前記第2の角の角度より小さいことを特徴とする構成も適用できる。 The electro-optical device of the present invention is an electro-optical device in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and includes a condensing substrate in which groove-shaped prism elements are formed in an array on a transparent substrate. The prism element is disposed along a boundary region of the pixel, and a plurality of slope portions arranged in parallel in a thickness direction of the light collecting substrate are formed on a side wall of the prism element, and the slope portion is formed. Among the light incident from the opposite side to the plurality of pixels, the light that is incident at the same incident angle is reflected by the inclined surface formed on the opening end side of the prism element as the first reflected light. , The light reflected by the other slope portion is the second reflected light, and the angle formed by the first reflected light and the normal of the surface on which the prism element of the condensing substrate is formed is The angle that the second reflected light makes with the normal is the second angle. If you, the configuration can be applied, characterized in that the angle of the first corner is smaller than the angle of said second corner.
本発明の電気光学装置用基板は、電気光学装置の画素に対する集光手段として適用できる電気光学装置用基板であって、溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、前記プリズム素子の開口端側に形成される前記斜面部の、前記集光基板の前記プリズム素子が形成される面の法線に対する傾斜角が、他の前記斜面部の前記法線に対する傾斜角より小さいことを特徴とする。かかる電気光学装置用基板によれば、光源から供給される光の利用効率が高く、明るさ及びコントラストに優れた表示が可能な電気光学装置を構成し得る。 The substrate for an electro-optical device according to the present invention is a substrate for an electro-optical device that can be applied as a condensing unit for pixels of the electro-optical device, and is a condensing substrate in which groove-shaped prism elements are formed in an array on a transparent substrate. The prism element is disposed along a boundary region of the pixel, and a plurality of slope portions arranged in parallel in the thickness direction of the light collecting substrate is formed on a side wall of the prism element. An inclination angle of the slope portion formed on the opening end side of the prism element with respect to a normal line of a surface of the light collecting substrate on which the prism element is formed is greater than an inclination angle of the other slope portion with respect to the normal line. It is small. With such an electro-optical device substrate, it is possible to configure an electro-optical device that has high utilization efficiency of light supplied from a light source and can display with excellent brightness and contrast.
本発明に係る他の電気光学装置は、上記課題を解決するために、光源と、複数の画素をマトリクス状に配列してなる電気光学パネルとを具備した電気光学装置であって、溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を備え、前記プリズム素子は、前記電気光学パネルの前記画素の境界領域に沿って配置されるとともに、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。 Another electro-optical device according to the present invention is an electro-optical device including a light source and an electro-optical panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, in order to solve the above-described problem. A condensing substrate formed by forming prism elements in an array on a transparent substrate, the prism elements being disposed along a boundary region of the pixels of the electro-optic panel, and in openings between the prism elements; The prism element has a width B of the opening, a depth H of the prism element, and a light emitted from the light source and incident on the slope from the tip side of the prism element and reflected. The incident angle θL of the incident light and the width W of the opening between the prism elements satisfy the following mathematical formula.
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W (Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
上記数式を満たすように上記各パラメータを設定してなる本発明の電気光学装置によれば、光源から集光基板に入射し、プリズム素子の先端側からプリズム素子の斜面部に入射して当該斜面部で反射される光を、前記開口部に向けて入射させることができるので、光源から供給される光をきわめて効率よく画素に入射させることができ、明るく高コントラストの表示を得られる電気光学装置を実現することができる。 According to the electro-optical device of the present invention in which each of the above parameters is set so as to satisfy the above mathematical formula, the light is incident on the condensing substrate from the light source and is incident on the inclined surface of the prism element from the front end side of the prism element. Since the light reflected from the light can be incident on the opening, the light supplied from the light source can be incident on the pixel very efficiently, and a bright and high-contrast display can be obtained. Can be realized.
更に望ましくは、前記プリズム素子の深さHは、前記プリズム素子間の開口部の幅Wと前記プリズム素子の開口部の幅Bの関係とが以下の数式を満たしていることが好ましい。
(式)H>B+W
このような構成とすることで、斜面部での反射光が広がってしまい光線利用効率の劣化を防ぐことができる。従って光利用効率の向上、特にプロジェクタへの利用に有効である。
More preferably, the depth H of the prism elements is preferably such that the relationship between the width W of the openings between the prism elements and the width B of the openings of the prism elements satisfies the following formula.
(Formula) H> B + W
By setting it as such a structure, the reflected light in a slope part spreads and it can prevent degradation of light utilization efficiency. Therefore, it is effective for improving the light use efficiency, particularly for use in a projector.
本発明の電気光学装置では、前記プリズム素子の側断面形状が三角形状であることが好ましい。断面三角形状のプリズム素子では、その斜面部の傾斜角がプリズム素子の開口端から先端に至るまでほぼ一定であることから上式を適用した設計を正確に適用することができ、光利用効率の向上について意図した効果を容易に得ることができる。 In the electro-optical device according to the aspect of the invention, it is preferable that a side sectional shape of the prism element is a triangular shape. For prism elements with a triangular cross-section, the slope angle of the slope is almost constant from the open end to the tip of the prism element, so the design using the above formula can be applied accurately, and the efficiency of light utilization can be improved. The effect intended for improvement can be easily obtained.
また、本発明に係る他の電気光学装置は、光源と、複数の画素をマトリクス状に配列してなる電気光学パネルとを具備した電気光学装置であって、溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を備え、前記プリズム素子は、前記電気光学パネルの前記画素の境界領域に沿って配置されるとともに、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、前記プリズム素子の側断面形状が台形状を成し、前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の平坦面の幅Aと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。
(式)H×tan(2×atan((B−A)/2H)+θL)−(B−A)/2<W
Another electro-optical device according to the present invention is an electro-optical device including a light source and an electro-optical panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the groove-shaped prism element is formed on a transparent substrate. A condensing substrate formed in an array, wherein the prism element is disposed along a boundary region of the pixels of the electro-optical panel and has a sloped portion facing an opening between the prism elements. The prism element has a trapezoidal side sectional shape, the prism element opening width B, the prism element flat surface width A, the prism element depth H, and the light source. The incident angle θL of the light emitted from the front end side of the prism element and reflected by being incident on the inclined surface portion and the width W of the opening between the prism elements satisfy the following formula: Features.
(Formula) H × tan (2 × atan ((BA) / 2H) + θL) − (BA) / 2 <W
本発明の電気光学装置では、前記プリズム素子の側断面形状が台形状であってもよい。このような構成とした場合にも上式を適用したプリズム素子設計が可能であり、光利用効率に優れた電気光学装置を実現することができる。 In the electro-optical device according to the aspect of the invention, a side cross-sectional shape of the prism element may be trapezoidal. Even in such a configuration, it is possible to design a prism element using the above formula, and it is possible to realize an electro-optical device having excellent light utilization efficiency.
本発明に係る他の電気光学装置用基板は、電気光学装置の画素に対する集光手段として適用できる電気光学装置用基板であって、透明基板の一面側に溝状のプリズム素子をアレイ状に配列形成してなり、前記プリズム素子は、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。 Another electro-optical device substrate according to the present invention is an electro-optical device substrate that can be applied as a condensing unit for pixels of the electro-optical device, and includes groove-shaped prism elements arranged in an array on one surface side of the transparent substrate. The prism element has an inclined surface facing the opening between the prism elements, the width B of the opening of the prism element, the depth H of the prism element, and the light source. The incident angle θL of the light that is emitted and incident on the inclined surface from the front end side of the prism element and reflected, and the width W of the opening between the prism elements satisfy the following formula: And
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W (Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
上記数式を満たすように上記各パラメータを設定してなる本発明の電気光学装置用基板によれば、明るく高コントラストの表示を得られる電気光学装置基板を実現することができる。 According to the electro-optical device substrate of the present invention in which the above-described parameters are set so as to satisfy the above mathematical formula, it is possible to realize an electro-optical device substrate that can obtain a bright and high-contrast display.
更に望ましくは、前記プリズム素子の深さHと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wと、前記プリズム素子の幅Bとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。
(式)H>B+W
このような構成とすることで、前記斜面部での反射光が広がってしまい光線利用効率の劣化することを防ぐことができる。従って光利用効率の向上、特にプロジェクタへの利用に有効な電気光学素子基板を実現できる。
More preferably, the depth H of the prism elements, the width W of the opening between the prism elements, and the width B of the prism elements satisfy the following mathematical formula.
(Formula) H> B + W
By adopting such a configuration, it is possible to prevent the light reflected at the slope portion from spreading and the light use efficiency from deteriorating. Therefore, it is possible to realize an electro-optic element substrate that is effective for improving light utilization efficiency, particularly for use in a projector.
また本発明に係る他の電気光学装置用基板は、電気光学装置の画素に対する集光手段として適用できる電気光学装置用基板であって、透明基板の一面側に溝状のプリズム素子をアレイ状に配列形成してなり、前記プリズム素子は、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、前記プリズム素子の側断面形状が台形状を成し、前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の平坦面の幅Aと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。
(式)H×tan(2×atan((B−A)/2H)+θL)−(B−A)/2<W
Another electro-optical device substrate according to the present invention is an electro-optical device substrate that can be applied as a condensing unit for pixels of the electro-optical device, and includes groove-shaped prism elements arranged in an array on one surface side of the transparent substrate. The prism elements have an inclined surface facing the openings between the prism elements, the side cross-sectional shape of the prism elements forms a trapezoid, and the width of the openings of the prism elements B, the width A of the flat surface of the prism element, the depth H of the prism element, and the incident angle of light emitted from the light source and reflected from the tip side of the prism element to the inclined surface portion θL and the width W of the opening between the prism elements satisfy the following mathematical formula.
(Formula) H × tan (2 × atan ((BA) / 2H) + θL) − (BA) / 2 <W
本発明に係る集光基板は、複数のプリズム素子が形成された第1の主面と前記第1の主面に対向する第2の主面とを備えた集光基板であって、前記複数のプリズム素子の各々は溝状の形状を有しており、前記複数のプリズム素子の各々の側壁は、第1部分と第2部分とを含み、前記第1の主面のうち前記複数のプリズム素子が形成されてない部分である平面部の法線と前記第1の部分のなす第1の角と前記第2の部分と前記法線とがなす第2の角とは互いに異なることを特徴とする。
上記の集光基板において、前記第1の部分及び前記第2の部分のうち前記第1の部分は、前記第2の部分より前記平面部に近接していてもよい。
上記の集光基板において、前記第1の角は、前記第2の角より小であってもよい。
本発明に係る他の複数のプリズム素子が形成された第1の主面と前記第1の主面に対向する第2の主面とを備えた集光基板であって、前記複数のプリズム素子のうちの第1のプリズム素子の開口部の幅Bと、前記第1のプリズム素子の深さHと、光源から射出されて前記第2の主面側から前記第1のプリズム素子の側壁に入射して反射される光の入射角度θLと、前記第1のプリズム素子と前記複数のプリズム素子のうち前記第1のプリズム素子に隣接する第2のプリズム素子との間の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする。
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W
上記の集光基板において、前記第1のプリズム素子の側壁は、前記第1の主面のうち前記複数のプリズム素子が形成されていない部分である平面部と連結していてもよい。
本発明に係る他の電気光学装置は、上記の集光基板と、複数の画素電極とを備えた電気光学パネルと、を含み、前記複数のプリズム素子の各々は、前記複数の画素電極のうち互いに隣接する2つの画素電極の間の領域と重なって設けられていることを特徴とする。
A condensing substrate according to the present invention is a condensing substrate comprising a first main surface on which a plurality of prism elements are formed and a second main surface opposite to the first main surface, Each of the prism elements has a groove shape, and a side wall of each of the plurality of prism elements includes a first portion and a second portion, and the plurality of prisms in the first main surface. A normal line of a plane part which is a portion where no element is formed, a first corner formed by the first part, and a second corner formed by the second part and the normal line are different from each other. And
In the light collecting substrate, the first portion of the first portion and the second portion may be closer to the flat portion than the second portion.
In the light collecting substrate, the first corner may be smaller than the second corner.
A condensing substrate comprising a first main surface on which a plurality of other prism elements according to the present invention are formed and a second main surface opposite to the first main surface, wherein the plurality of prism elements Of the first prism element, a depth H of the first prism element, a depth H of the first prism element, and a light source emitted from the second main surface side to the side wall of the first prism element. An incident angle θL of incident and reflected light, and a width W between the first prism element and a second prism element adjacent to the first prism element among the plurality of prism elements, The following mathematical formula is satisfied.
(Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
In the above-described light collecting substrate, the side wall of the first prism element may be connected to a planar portion that is a portion of the first main surface where the plurality of prism elements are not formed.
Another electro-optical device according to the present invention includes the above-described condensing substrate and an electro-optical panel including a plurality of pixel electrodes, and each of the plurality of prism elements includes the plurality of pixel electrodes. It is characterized by being provided so as to overlap with an area between two adjacent pixel electrodes.
本発明のプロジェクタは、先に記載の本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るく、高コントラストで、信頼性にも優れたプロジェクタを提供することができる。 A projector according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to provide a projector that is bright, has high contrast, and is excellent in reliability.
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るく、高コントラストの表示部を具備した電子機器を提供することができる。 An electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to provide an electronic apparatus including a bright and high-contrast display unit.
(プロジェクタ)
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成図である。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から供給される光の照度分布を均一化する。インテグレータ104により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直線偏光、例えばs偏光に変換される。s偏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。
(projector)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an ultra-high
R光透過ダイクロイックミラー106Rは、R光を選択的に透過し、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光を反射させて第1色光用空間光変調装置110Rに導く。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は、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。
なお、ダイクロイックミラーを透過しても偏光の振動方向は変化しないので、第1色光用空間光変調装置110Rに入射するR光はs偏光である。
The R light transmitting
Note that since the polarization oscillation direction does not change even if it passes through the dichroic mirror, the R light incident on the first color light spatial
第1色光用空間光変調装置110Rは、第1偏光板121R、液晶パネル(電気光学装置)120R、及び第2偏光板122Rを有しており、さらに第1偏光板121Rの光入射側に図示略のλ/2位相差板を有している。液晶パネル120Rの詳細な構成については後述する。第1色光用空間光変調装置110Rの光入射側に配設されるλ/2位相差板及び第1偏光板121Rは、透明なガラス板に支持した状態で配置することが好ましい。これにより、第1偏光板121R及びλ/2位相差板が、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の光射出面、又は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よい。
The spatial light modulator for
In FIG. 1, the second polarizing plate 122 </ b> R is provided independently, but may be disposed in contact with the light exit surface of the liquid crystal panel 120 </ b> R or the incident surface of the cross
第1色光用空間光変調装置110Rに入射したs偏光は、λ/2位相差板によりp偏光(s偏光と直交する振動方向を有する直線偏光)に変換された後、第1偏光板121Rを透過して液晶パネル120Rに入射する。液晶パネル120Rに入射したp偏光は、画像信号に応じた変調により所定の楕円偏光ないしs偏光に変換される。そして、液晶パネル120Rにより変調されたR光のうち、第2偏光板122Rの透過軸と平行な偏光成分(s偏光)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。
The s-polarized light incident on the first color light spatial
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で反射されてR光と分離されたG光及びB光は、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装置である。第2色光用空間光変調装置110Gは、液晶パネル(電気光学装置)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。
Next, the G light will be described. The G light and B light reflected by the R light transmitting
第2色光用空間光変調装置110Gに入射するG光(s偏光)は、第1偏光板121Gをそのまま透過して液晶パネル120Gに入射する。液晶パネル120Gに入射したs偏光は、画像信号に応じた変調により所定の楕円偏光ないしp偏光に変換される。そして、液晶パネル120Gにより変調されたG光のうち、第2偏光板122Gの透過軸と平行な偏光成分(p偏光)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。
The G light (s-polarized light) incident on the second color light spatial
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装置である。B光にリレーレンズ108を経由させるのは、B光の光路がR光及びG光の光路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、第1偏光板121B、液晶パネル(電気光学装置)120B、及び第2偏光板122Bを有しており、第1偏光板121Bの光入射側にさらに図示略のλ/2位相差板を備えている。このように、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の構成と同様であるから、詳細な説明は省略する。
Next, the B light will be described. The B light transmitted through the B light transmitting
The spatial light modulator for
第3色光用空間光変調装置110Bに入射するB光(s偏光)は、第1偏光板121Bの光入射側側に配設されたλ/2位相差板によりp偏光に変換される。p偏光に変換されたB光は第1偏光板121Bを透過して液晶パネル120Bに入射する。液晶パネル120Bに入射したB光(p偏光)は、画像信号に応じた変調によって楕円偏光ないしs偏光に変換される。そして、液晶パネル120Bにより変調されたB光のうち、第2偏光板122Bの透過軸と平行な偏光成分(s偏光)が第2偏光板122Bから射出される。このようにして第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。上述したように、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。
The B light (s-polarized light) incident on the third color light spatial
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フィルムをX字型に直交配置して構成されている。一方のダイクロイックフィルムは、B光を反射し、G光を透過するように構成されており、他方のダイクロイックフィルムは、R光を反射し、G光を透過するように構成されている。これにより、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光を合成して投射レンズ114側へ射出するようになっている。
The cross
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。本実施形態では、投射レンズ114のF値が1.4になっている。ここで、F値とは、画素からの光のうち投射部に入射する光の角度(飲み込み角)をθとすると、θ=Atan(1/2F)で表されたFの値をいう。本実施形態ではF値が1.4であるため、当該投射レンズ114の飲み込み角θは約19.7°である。
The
また、上述したように、3つの空間光変調装置のうち、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偏光となるように設定され、残る第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偏光となるように設定されている。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することができる。これは、2枚のダイクロイックフィルムは、通常s偏光の反射特性に優れたものであるため、各ダイクロイックフィルムで反射されるR光及びB光をs偏光とし、ダイクロイックフィルムを透過するG光をp偏光とすることで、ダイクロイックプリズムでの光損失を抑えることができるからである。
As described above, of the three spatial light modulators, the light incident on the cross
(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の全体構成図であり、図3は、液晶パネル120Rの部分断面構成図である。
(LCD panel)
Next, the details of the liquid crystal panel (electro-optical device) will be described with reference to FIGS. The
図2に示すように、液晶パネル120Rは、TFTアレイ基板208Aと対向基板200A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(図3参照。)。シール材52の形成領域の内側には、遮光性材料からなる遮光膜(周辺見切り)53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路301および外部回路実装端子302がTFTアレイ基板208A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304が形成されている。TFTアレイ基板208A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304の間を接続するための複数の配線305が設けられている。また、対向基板200Aの角部においては、TFTアレイ基板208Aと対向基板200Aとの間で電気的導通をとるための基板間導通材306が配設されている。
なお、データ線駆動回路301および走査線駆動回路304をTFTアレイ基板208A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208A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。
As shown in FIG. 2, the
Instead of forming the data line driving
図3に示す液晶パネル120Rの部分断面構成図をみると、対向基板200Aの基体を成す入射側防塵ガラス200の内側表面(液晶層205側の表面)には、遮光手段であるブラックマトリックス部203aと、対向電極204とが形成されている。対向電極204上には、液晶層205の初期配向制御を行う図示略の配向膜が設けられている。
ブラックマトリックス部203aはカバーガラス202上に格子状に形成されており、当該ブラックマトリックス部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に対応する領域が、超高圧水銀ランプ101からのR光が通過する液晶パネル120Rの画素となっている。
また、入射側防塵ガラス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。すなわち、本実施形態に係る入射側防塵ガラス200は、本発明に係る電気光学装置用基板を用いたものである。
Referring to the partial cross-sectional configuration diagram of the
The
In addition, a
プリズム素子211は、斜面部211aと斜面部211bとからなる反射面を具備した光路偏向部であり、入射側防塵ガラス200の内部から入射する光を斜面部211a及び斜面部211bにより反射させて開口部203bに向かわせるようになっている。図2に示したように、画素を取り囲むようにして配置され、ブラックマトリクス部203aの形成位置に対応して設けられているので、液晶パネル120Rに入射する光のうち、ブラックマトリクス部203aに向かう光を反射して開口部203bに向かわせ、光利用効率を向上させる集光手段として機能する。
The
なお、本実施形態では、入射側防塵ガラス200の内面側に直接ブラックマトリクス部203aが形成されている構成について示しているが、入射側防塵ガラス200の内面側に透明な接着層を介してカバーガラスを固着し、かかるカバーガラス上にブラックマトリクス部203aを形成してもよい。このようなカバーガラスとしては、例えば石英ガラス、青板ガラス、白板ガラス等を用いることが好ましい。
In this embodiment, the
TFTアレイ基板208Aの基体を構成する射出側防塵ガラス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を駆動する図示略のTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)とが形成されている。画素電極206aは、上述の開口部203bと平面視で重なる領域に形成されている。TFTや当該TFTに電気信号を供給する配線(図示略)などは、ブラックマトリックス部203aと平面視で重なる領域に設けられている。また、画素電極206a、TFT、配線等を覆って図示略の配向膜が形成されている。
A
TFTアレイ基板208Aと対向基板200Aとの間には、透過光を変調する液晶層205が封入されている。液晶層205の液晶モードとしては、TN(Twisted Nematic)モードのほか、VAN(Vertical Aligned Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、OCB(Optical Compensated Bend)モード等を採用することができる。
超高圧水銀ランプ101からのR光は、図2の上側から液晶パネル120Rに入射し、開口部203b、対向電極204、液晶層205、画素電極206a、TFT基板206と順に透過して、射出側防塵ガラス208側からクロスダイクロイックプリズム112の方向へ射出される。このとき、R光が液晶層205において変調されることで、第2偏光板122Rを透過する光量が画素ごとに制御されるようになっている。
A
The R light from the ultra-high
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が、これに代えて入射側防塵ガラス200と対向電極204との間、あるいは射出側防塵ガラス208とTFT基板206との間等にも偏光板を設けることができる。
In the configuration shown in FIG. 1, the first
次に、図4は、液晶パネル120Rの部分断面構成図である。プリズム素子211は、入射側防塵ガラス200の液晶層205側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、その内部は中空になっている。また、プリズム素子211の断面は、図4に示すようにロケット形(鉛筆形)の先窄まり形状であり、当該プリズム素子211の深さ方向において、開口端側(液晶層205側)から順に2つの斜面部211b、211aが形成されたものとなっている。図示のように、斜面部211a、211bは入射側防塵ガラス200の法線方向(図示上下方向)に対する傾斜角が互いに異なっており、斜面部211bは前記法線方向とほぼ平行であり、斜面部211aは前記法線方向に対して所定角度を成して傾斜している。そして、傾斜角がより小さい(前記法線方向と平行に近い)斜面部211bがプリズム素子211の開口端側に配置され、前記図示左右方向で2つの斜面部211a、211aが対向してプリズム素子211の深さ方向でその幅が漸次狭くなるように溝状部を構成している。前記斜面部211a、211bを備えたプリズム素子211の内部は中空で屈折率が空気とほぼ等しく、入射側防塵ガラス200の屈折率よりも低くなっているため、斜面部211a、211bでは、入射側防塵ガラス200内を通過してきた光を反射することができるようになっている。
Next, FIG. 4 is a partial cross-sectional configuration diagram of the
プリズム素子211の開口端を覆うようにして、ブラックマトリックス部203aが設けられている。具体的には、プリズム素子211の先端C1は、ブラックマトリックス部203aの幅方向(図示左右方向)のほぼ中心に位置しており、ブラックマトリクス部203aのプリズム素子211の開口端幅W1と、少なくともブラックマトリックス部203aの幅W2とは略一致しているため、プリズム素子211に入射する光は、開口部203bに向かって反射されるようになっている。また、表示に寄与しないブラックマトリックス部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。
A
本実施形態では、ブラックマトリクス部203aをプリズム素子211の開口端と略一致する幅に形成する一方、プリズム素子211の内部を中空としているが、かかる構造は入射側防塵ガラス200上にブラックマトリクス部203aを形成することで容易に実現可能である。すなわち、プリズム素子211の開口端幅W1は数μm程度であるため、ブラックマトリクス部203aを構成するCr膜等を入射側防塵ガラス200の表面に成膜した際には、Cr膜はプリズム素子211の内部に充填されることなく開口端近傍に堆積してプリズム素子211を閉塞するため、かかるCr膜をフォトリソグラフィ工程によりパターニングすれば、図4に示すような構造を容易に得ることができる。
In the present embodiment, the
また、ブラックマトリクス部203aがプリズム素子211の内部に進入するのをより確実に防止するべく、ブラックマトリクス部203aの形成に先立って、プリズム素子211の開口端部に樹脂材料を配しておくこともできる。この場合、前記樹脂材料としては、入射側防塵ガラス200よりも屈折率の小さい材料を用いることが好ましい。このような構成とすれば、樹脂材料が配された部位においても入射側防塵ガラス200内を進行する光を反射させることができ、光利用効率が低下するのを防止できるからである。
In addition, in order to more reliably prevent the
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はプリズム素子211の作用を説明するための1画素における液晶パネル120Rの部分断面構成図である、図5に概略光路を示すように、液晶パネル120Rへ入射する光線L1、L2、L3は、屈折率差のある界面で反射又は屈折しつつ射出側防塵ガラス208に向かって進行する。
なお、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。
Next, the operation of the
In the description of FIG. 5, for the sake of simplicity, the light path is shown by traveling straight at the interface where the difference in refractive index is small.
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入射側防塵ガラス200へ入射面200aから入射する。この光線L1は、入射側防塵ガラス200、対向電極204を透過して液晶層205に入射し、液晶層205の液晶の配向状態に応じて変調される。画像信号に応じて変調された光線L1は、接着層207を透過して射出側防塵ガラス208から射出される。光線L1の射出角度θo1は、投射レンズ114のNAで定まる最大角度θmよりも小さいため、光線L1は投射レンズ114を介して不図示のスクリーン116へ投射される。
First, the light beam L1 that directly enters the
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、入射側防塵ガラス200へ入射面200aにおいて入射する。入射側防塵ガラス200内を進行する光線L2は、プリズム素子211の斜面部211aに入射する。プリズム素子211は、内部が中空で入射側防塵ガラス200よりも屈折率が小さいため、かかる斜面部211aで反射され、開口部203bに入射する。開口部203bに入射した光線L2は、上述の光線L1と同様に進行して射出側防塵ガラス208から射出される。
Next, the light beam L2 that is incident on a position different from the light beam L1 will be described. The light beam L2 is incident on the incident-side
ここで、光線L2の入射角度、反射角度、射出角度の関係について説明する。
入射側防塵ガラス200は、入射面200aと入射面200aに平行な射出面とを有する平行平板である。入射面200aの法線と光線L2の光軸とが成す角度を入射角度θ2とし、入射面200aの法線に対する斜面部211aの傾斜角度をαとする。さらに、液晶パネル120R内を進行し、射出側防塵ガラス208から射出される光線L2の角度を射出角度θo2とする。
なお実際は、光線L2は、対向電極204と配向膜204cとの界面、配向膜204cと液晶層205との界面、液晶層205と配向膜206cとの界面、及び配向膜206cと画素電極206aとの界面における屈折率差のために光が屈折するが、プリズム素子211の作用説明の簡単のために、これらの界面で光線L2はほぼ直進するものとして扱う。そして、この扱いの下では、以下の式(1)が成立する。
Here, the relationship between the incident angle, the reflection angle, and the emission angle of the light beam L2 will be described.
The incident-side
Actually, the light ray L2 is generated at the interface between the
α=(1/2)・(θo2−θ2)・・・・(1) α = (1/2) · (θo2−θ2) (1)
上式(1)から明らかなように、斜面部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θ2を、射出角度θo2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θo2を、投射レンズ114のNAで定まる最大角度θmよりも小さくすることにより、光線L2が不図示のスクリーン116へ投射されるようにすることができる。
As is clear from the above equation (1), the incident angle θ2 of the light beam L2 can be converted into the emission angle θo2 and emitted by appropriately setting the inclination angle α of the
次に、プリズム素子211の斜面部211bに入射する光線L3について説明する。光線L3は入射面200aから入射して入射側防塵ガラス200内を進行し、斜面部211bにより反射されて開口部203bに入射する。開口部203bに入射した光線L3は、上述の光線L1と同様に進行して射出側防塵ガラス208から射出される。この光線L3の射出角度をθo3とすると、斜面部211bは入射面200aにほぼ垂直に形成されているから、入射面200aと斜面部211bの成す角度は、前記斜面部211aにおける角度αより小さく、斜面部211bで正反射された光線L3は斜面部211bに対する入射角度とほぼ同じ角度で射出されて開口部203bに入射する。そして、上記光線L2と同様の条件設定のもとでは、光線L3の射出角度θo3は斜面部211bに対する前記入射角と一致し、光線L2の射出角度θo2よりも小さくなる。
このように、所定の傾斜角度で傾斜した斜面部211aのプリズム素子開口端側に、入射面200aにほぼ垂直な斜面部211bを備えたプリズム素子211としたことで、入射面200aから入射するあらゆる進行方向の光を開口部203b側に導くことができ、さらに開口部203bに導光された光が画素中央に偏って入射するのを防止することができる。
Next, the light beam L3 incident on the
As described above, the
従って、斜面部211bで反射されて開口部203bに入射する光線L3については、投射レンズ114のF値から決定される最大角度θmに対する制限が緩和されることとなり、投射レンズ114からスクリーン116に投射される成分が多くなる。そのため、プリズム素子の側壁を構成する斜面部が一様な傾斜角度である場合と同等の入射光量であっても投射される光量は多くなり明るい表示を得ることができる。
Accordingly, with respect to the light beam L3 that is reflected by the
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射出側防塵ガラス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ブラックマトリックス部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。
As described above, the light beams L1 and L2 having various incident angles travel from the ultrahigh
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。また、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の斜面部211aで反射した光線L2も、その射出角度θo2は入射角度θ2に比較して著しく異なることはない。さらにまた、プリズム素子211の斜面部211bで反射した光線L3については、上記光線L2に比しても射出角度θo3が小さい平行光に近い光となる。このため、液晶パネル120Rへ入射した光は、変調された後も略平行光として液晶パネル120Rから射出され、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〜L3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〜L3の光線角度が大きくなるのを抑えることができる。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く投射され、明るい投射像を得ることができるという効果を奏する。
Further, the light beam L1 is emitted from the
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配向膜や液晶分子が劣化してしまうおそれがある。基板に刻設された溝状のプリズム素子はマイクロレンズのようなレンズ成分を有していないが、プリズム素子で反射された光は画素の中央へ偏って入射する傾向となる。これに対して本実施形態では、傾斜角度の小さい斜面部211bをプリズム素子211の開口端側に配置することで、画素中央に偏って光が入射するのを防止することができ、画素内における光量分布を均一化することができる。従って、光変調素子を構成する配向膜や液晶層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。これにより、配向膜や液晶層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。
In addition, when incident light is condensed on the
なお、プリズム素子211の内部は中空でなくてもよいが、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。斜面部211aないし斜面部211bにおいて入射光を全反射させるためには、次の式(2)の条件を満足することが必要である。
The inside of the
sinθin=n2/n1 (n1>n2)・・・・(2) sin θin = n2 / n1 (n1> n2) (2)
ここで、θinは斜面部の法線に対する光の入射角度、n1は入射側防塵ガラス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5に示した光線L2の入射角度θ2=12°の場合、全反射させるための屈折率n1=1.46(石英)、n2=1.43となる。
Here, θin is the incident angle of light with respect to the normal of the slope, n1 is the refractive index of the incident-side
(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、入射側防塵ガラス200にプリズム素子211とブラックマトリクス部203aとを形成する手順について説明する。図6はプリズム素子211を形成する手順、図7はブラックマトリクス部203aを形成する手順をそれぞれ示している。
(Production method)
Next, a procedure for forming the
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。図6(a)〜図6(d)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。
The
まず、図6(a)に示すように、基板1901に樹脂レジスト層1902を形成する。基板1901は、ガラス基板や透明樹脂基板を用いることができ、本実施形態に係る液晶パネル120Rでは、防塵ガラスである。樹脂レジスト層1902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1902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6(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1902を取り除くように、露光、現像処理を施す。その後、約60分間、約100℃の温度でベークを行う。
First, as illustrated in FIG. 6A, a resin resist
Next, as shown in FIG. 6B, exposure and development processes are performed so as to remove the resin resist
次に、パターニングされた樹脂レジスト層1902をマスクとして、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6(c)に示すように、基板1901に断面ロケット形の溝1903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。
Next, dry etching is performed using the patterned resin resist
上記ドライエッチング工程において、基板1901の材料と樹脂レジスト層1902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1902の厚みに対して略4倍の深さを有する溝1903を基板1901に形成することができる。また、プリズム素子211の傾斜角の異なる2つの斜面部211a、211bは、エッチングガスの組成、エッチング時の基板温度、圧力等による制御を行うことで形成することができる。
またエッチング工程においては、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1901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よい。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。上記溝1903を形成した後、基板1901上に残った樹脂レジスト層1902は除去する。
In the dry etching step, a groove having a depth approximately four times the thickness of the resin resist
Further, in the etching process, in order to prevent carbonization of the resist due to the etching environment, the
このようにして形成された溝1903の壁面が、図6(d)に示すように、プリズム素子211の斜面部211a、211bとなっている。そして、溝1903に空気や他の透明物質を封止することで、プリズム素子211を形成することができる。プリズム素子211に空気を封入する場合には、プリズム素子211内部を減圧することが好ましい。プリズム素子211の内部を減圧することで、温度上昇によるプリズム素子211内部の空気の熱膨張を低減し、プリズム素子211の近傍の部品の剥離等を防ぐことができる。
The wall surface of the
次に、図7(a)、図7(b)を参照して、プリズム素子211が形成された入射側防塵ガラス200にブラックマトリクス部203aを形成する工程を説明する。
図7(a)に示すように、プリズム素子211が形成された入射側防塵ガラス200に、例えばCr、Al等の金属材料や黒色樹脂等からなる遮光膜203を形成する。遮光膜203の成膜法としては、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、遮光膜203の膜厚は例えば1μm程度である。このとき、幅が数μm程度であるプリズム素子211の開口端部は遮光膜203により閉塞されるため、遮光膜203がプリズム素子211の奥まで成膜されることはない。
Next, with reference to FIGS. 7A and 7B, a process of forming the
As shown in FIG. 7A, a
その後、フォトリソグラフィ法を用いて遮光膜203をパターニングすることで、図7(b)に示すように、プリズム素子211のパターンを平面視で覆うようにブラックマトリクス部203aを形成することができる。その後、対向電極204や配向膜204cなどを形成することで、対向基板200A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を封止することで、液晶パネル120Rを製造することができる。
Thereafter, by patterning the
(他の実施形態)
上記実施形態では、プリズム素子211の断面形状がロケット形(鉛筆形)である場合について説明したが、本発明の技術範囲はかかる実施の形態に限定されるものではない。図8に示す複数の構成例を参照してプリズム素子の断面形状について説明する。図8(a)〜図8(h)は、プリズム素子の他の構成例を示す断面構成図である。
(Other embodiments)
Although the case where the cross-sectional shape of the
本発明に係る電気光学装置に備えられるプリズム素子は、その深さ方向に複数の斜面部を具備し、かつ複数の斜面部のうち傾斜角度の小さいものがプリズム素子の開口端側に配置されているものである。そして、3つ以上の前記斜面部をプリズム素子の深さ方向に並設した構造であってもよく、各斜面部が平面形状ではなく曲面形状を成しているものであってもよい。さらに、プリズム素子の先端部(溝状部底部)側に向かって先窄まり状でなく、一部が断面視で外側に向かってふくらんだ形状であってもよい。 The prism element provided in the electro-optical device according to the present invention has a plurality of slope portions in the depth direction, and a plurality of slope portions having a small inclination angle are arranged on the opening end side of the prism element. It is what. And the structure which arranged the 3 or more said slope part in parallel in the depth direction of the prism element may be sufficient, and each slope part may comprise curved surface shape instead of planar shape. Furthermore, the shape may not be tapered toward the tip (groove-shaped bottom) side of the prism element, but may be partially bulged outward in a sectional view.
図8(a)から図8(h)に示すプリズム素子211は、いずれも複数の斜面部211a、211bをプリズム素子の深さ方向に配置したものである。
図8(a)、(c)、(g)に示された複数の斜面部は、互いの断面の外周部が折れ線を成すように形成されている。一方図8(b)、(e)、(f)、(h)に示された複数の斜面部は、互いの断面の外周部が折れ線を成さず滑らかに連続しており、一方の斜面部はその外周部が曲線となるように形成されている。断面の外周部が曲線をなす斜面部の、前記集光基板のプリズム素子が形成される面の法線に対する傾斜角は、前記曲線の任意の接線が前記法線と成す角度として定義される。斜面部211a、斜面部211bの傾斜角は、図9に示す図8(a)、(c)、(h)に対応するプリズム素子211に図示するように、集光基板の法線(点線で示す)に対する角度θa、θbとして定義される。
Each
The plurality of slope portions shown in FIGS. 8A, 8C, and 8G are formed such that the outer peripheral portions of each cross section form a polygonal line. On the other hand, in the plurality of slope portions shown in FIGS. 8B, 8E, 8F, and 8H, the outer peripheral portions of each cross section are smoothly formed without forming a polygonal line. The part is formed so that its outer peripheral part is curved. The inclination angle of the inclined surface portion where the outer peripheral portion of the cross section forms a curve with respect to the normal line of the surface on which the prism element of the light collecting substrate is formed is defined as an angle formed by an arbitrary tangent line of the curve with the normal line. The inclination angles of the
本発明の電気光学装置では、図8の(c)、(d)、(g)に示す形状のように前記集光基板の法線と、前記開口端側の斜面部は開口端側が細くなる形状、すなわち集光基板の法線に対して時計回りを正の角度としたときに負の角度である斜面部を具備したプリズム素子とすることが好ましい。このような構成とすることで、入射光線角度が前記法線となす角度が大きな角度を持つ光線であっても、開口端側に配置された斜面部で反射された光の画素への入射角度を前記法線と平行に近づけることができ、コントラストの向上を図ることができる。
また開口端側の斜面部の断面の外周部が曲線をなす場合の傾斜角度は、開口端から1μm程度入射光側の外周部上の点の接線と法線となす角度と定義できる。係る場合も開口端側の斜面部の傾斜角が、他の斜面部の傾斜角よりも小さいことにより、画素内を一様な光線強度領域とすることが出来る。
また図8(a)、(b)、(e)、(f)、(h)は開口端側に配置された斜面部211bの傾斜角は、いずれも斜面部211aの傾斜角よりも小さくなっている。
In the electro-optical device of the present invention, the normal line of the condensing substrate and the inclined portion on the opening end side are narrower on the opening end side as shown in the shapes shown in FIGS. 8 (c), (d), and (g). It is preferable that the prism element is provided with a slope portion having a negative angle when the clockwise direction is a positive angle with respect to the shape, that is, the normal line of the light collecting substrate. By adopting such a configuration, even if the incident light angle is a light beam having a large angle with respect to the normal line, the incident angle to the pixel of the light reflected by the slope portion arranged on the opening end side Can be made parallel to the normal line, and the contrast can be improved.
Further, the inclination angle when the outer peripheral portion of the cross section of the slope portion on the opening end side forms a curve can be defined as an angle formed by a tangent to a point on the outer peripheral portion on the incident light side from the opening end and a normal line. Also in this case, the inclination angle of the slope portion on the opening end side is smaller than the inclination angle of the other slope portions, whereby the inside of the pixel can be made a uniform light intensity region.
8 (a), (b), (e), (f), and (h), the slope angle of the
図10は、図9に示した図8(a)、(c)、(h)に対応するプリズム素子211に対して入射する光の反射態様を説明するための断面図である。
図10(a)に示すように、集光基板の法線に対し同じ角度θAで入射する光線LA、LBは、反射面角度(斜面部211a、211bの傾斜角度θa、θb)に応じた反射光線LA’、LB’として画素部(開口部203b)に導かれることとなる。ここで入射光線LAは、集光基板の法線に対してθAの角度で入射し、斜面部211aで反射した反射光線LA’は、角度θAaとなって画素中央部付近に進む、一方、入射光線LBは傾斜角度θb(<θa)の斜面部211bで反射され、反射光線LB’は入射光線角度θA+θb×2の角度であるθAbとして、開口部203bのうちプリズム素子211の開口端に近い領域に進行することとなる。このように、本実施形態に係るプリズム素子211では、入射光線の角度が一様であっても、反射する部位によって光線が斜面反射によって導かれる方向が異なることとなるため、画素内を一様な光線強度領域とすることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a reflection mode of light incident on the
As shown in FIG. 10 (a), light L A that is incident to the normal of the light collecting substrate at the same angle theta A, L B, the reflection surface angle (
また、図10(c)に示す例では、開口端側に形成される斜面部211bが集光基板の法線に対して負の角度で形成されており、かかる斜面部211bに入射する光線LBの反射光である光線LB’の角度θAbは、入射角度θAよりも小さくなって平行光に近づくことから、コントラストの向上に有効である。また同様に、前方に導かれる光線も法線と平行に近くなることから、投射レンズのF値等で呑み込み角度が規定されるプロジェクタでは光利用効率の向上の観点から特に有効である。
Further, in the example shown in FIG. 10C, the
また同様に、図10(h)に示す例においても、入射光線LA、LBが法線に対し同じ角度で入射した場合に、反射面角度(斜面部211a、211bの傾斜角度)に応じた反射光線LA’、LB’として画素部に導かれることとなる。ここで光線LAはθAの角度で入射し、斜面部211aで反射した光線LA’は、角度θAaとなって画素中央部付近に進む、一方、光線LBは、集光基板の法線とほぼ平行(θbがほぼ0°)である斜面部211bで反射されるため、反射光線LB’は入射光線角度θAとほぼ同一の角度θAb方向に進行して、開口部203bのうちプリズム素子211の開口端に近い領域に進行することとなる。このように、入射する光線角度が一様であっても、反射する部位により光線が斜面反射によって導かれる方向が異なり、画素内を一様な光線強度領域とすることができる。
Similarly, also in the example shown in FIG. 10 (h), when the incident light beams L A and L B are incident at the same angle with respect to the normal line, depending on the reflection surface angle (inclination angle of the
従って、図8の各図に示すプリズム素子211を具備した基板を用いて液晶パネルを構成するならば、画素の開口部に対して効率よく光を導くことができ、さらに開口部に入射する光の均一性をも高めることができるので、明るい表示が可能で、信頼性にも優れた液晶パネルとなる。
Therefore, if a liquid crystal panel is configured using a substrate having the
本発明のさらに他の実施形態に係るプリズム素子211は、図11に示すように、入射側防塵ガラス200に刻設された溝の側壁を成す斜面部211aからなる反射面を具備した光路偏向部であり、入射側防塵ガラス200の内部から入射する光を斜面部211aにより反射させて開口部203bに向かわせるようになっている。図3に示したように、画素を取り囲むようにして配置されている。つまり、互いに隣接する2つの画素電極206aの間の領域にプリズム素子211が重なるように配置されている。ブラックマトリクス部203aの形成位置に対応して設けられているので、液晶パネル120Rに入射する光のうち、ブラックマトリクス部203aに向かう光を反射して開口部203bに向かわせ、光利用効率を向上させる集光手段として機能する。
As shown in FIG. 11, the
なお、本実施形態では、入射側防塵ガラス200の内面側に直接ブラックマトリクス部203aが形成されている構成について示しているが、入射側防塵ガラス200の内面側に透明な接着層を介してカバーガラスを固着し、かかるカバーガラス上にブラックマトリクス部203aを形成してもよい。このようなカバーガラスとしては、例えば石英ガラス、青板ガラス、白板ガラス等を用いることが好ましい。
In this embodiment, the
図3に示したように、TFTアレイ基板208Aの基体を構成する射出側防塵ガラス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を駆動する図示略のTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)とが形成されている。画素電極206aは、上述の開口部203bと平面視で重なる領域に形成されている。TFTや当該TFTに電気信号を供給する配線(図示略)などは、ブラックマトリックス部203aと平面視で重なる領域に設けられている。また、画素電極206a、TFT、配線等を覆っての配向膜206cが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
TFTアレイ基板208Aと対向基板200Aとの間には、透過光を変調する液晶層205が封入されている。液晶層205の液晶モードとしては、TN(Twisted Nematic)モードのほか、VAN(Vertical Aligned Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、OCB(Optical Compensated Bend)モード等を採用することができる。
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、対向電極204、液晶層205、画素電極206a、TFT基板206と順に透過して、射出側防塵ガラス208側からクロスダイクロイックプリズム112の方向へ射出される。このとき、R光が液晶層205において変調されることで、第2偏光板122Rを透過する光量が画素ごとに制御されるようになっている。
A
The R light from the ultra-high
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が、これに代えて入射側防塵ガラス200と対向電極204との間、あるいは射出側防塵ガラス208とTFT基板206との間等にも偏光板を設けることができる。
In the configuration shown in FIG. 1, the first
次に、図11は、液晶パネル120Rの部分断面構成図である。プリズム素子211は、入射側防塵ガラス200の液晶層205側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、その内部は中空になっている。また、プリズム素子211の断面は、三角形状であり、図示左右方向に関して対向する2つの斜面部211a、211aをその反射面として有している。前記斜面部211aを備えたプリズム素子211の内部は中空で屈折率が空気とほぼ等しく、入射側防塵ガラス200の屈折率よりも低くなっているため、斜面部211aにおいて入射側防塵ガラス200内を通過してきた光を反射させるようになっている。
Next, FIG. 11 is a partial cross-sectional configuration diagram of the
プリズム素子211の開口端を覆うようにして、ブラックマトリックス部203aが設けられている。具体的には、プリズム素子211の先端C1は、ブラックマトリックス部203aの幅方向(図示左右方向)のほぼ中心に位置しており、ブラックマトリクス部203aのプリズム素子211の開口端幅(開口部の幅)Bと、少なくともブラックマトリックス部203aの幅bとは略一致しているため、プリズム素子211に入射する光は、開口部203bに向かって反射されるようになっている。また、表示に寄与しないブラックマトリックス部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。
A
本実施形態では、ブラックマトリクス部203aをプリズム素子211の開口端と略一致する幅に形成する一方、プリズム素子211の内部を中空としているが、かかる構造は入射側防塵ガラス200上にブラックマトリクス部203aを形成することで容易に実現可能である。すなわち、プリズム素子211の開口端幅Bは数μm程度であるため、ブラックマトリクス部203aを構成するCr膜等を入射側防塵ガラス200の表面に成膜した際には、Cr膜はプリズム素子211の内部に充填されることなく開口端近傍に堆積してプリズム素子211を閉塞するため、かかるCr膜をフォトリソグラフィ工程によりパターニングすれば、図11に示すような構造を容易に得ることができる。
In the present embodiment, the
また、ブラックマトリクス部203aがプリズム素子211の内部に進入するのをより確実に防止するべく、ブラックマトリクス部203aの形成に先立って、プリズム素子211の開口端部に樹脂材料を配しておくこともできる。この場合、前記樹脂材料としては、入射側防塵ガラス200よりも屈折率の小さい材料を用いることが好ましい。このような構成とすれば、樹脂材料が配された部位においても入射側防塵ガラス200内を進行する光を反射させることができ、光利用効率が低下するのを防止できるからである。
なお、ブラックマトリクス部203aとしてAl膜等の光反射性を有する金属膜を用いる場合には、かかるAl膜がプリズム素子211の内面に成膜されていてもよい。この場合には斜面部211aに入射した光はAl膜表面で反射されるため、プリズム素子211の光反射機能を損なうことはないからである。
In addition, in order to more reliably prevent the
When a metal film having light reflectivity such as an Al film is used as the
次に、図12を参照してプリズム素子211の作用について説明する。図12はプリズム素子211の作用を説明するための1画素における液晶パネル120Rの部分断面構成図である、図12に概略光路を示すように、液晶パネル120Rへ入射する光線L1、L2は、屈折率差のある界面で反射又は屈折しつつ射出側防塵ガラス208に向かって進行する。なお、図12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。
Next, the operation of the
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入射側防塵ガラス200へ入射面200aから入射する。この光線L1は、入射側防塵ガラス200、対向電極204を透過して液晶層205に入射し、液晶層205の液晶の配向状態に応じて変調される。画像信号に応じて変調された光線L1は、接着層207を透過して射出側防塵ガラス208から射出される。光線L1の射出角度θo1は、投射レンズ114のNAで定まる最大角度θmよりも小さいため、光線L1は投射レンズ114を介して不図示のスクリーン116へ投射される。
First, the light beam L1 that directly enters the
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、入射側防塵ガラス200へ入射面200aにおいて入射する。入射側防塵ガラス200内を進行する光線L2は、プリズム素子211の斜面部211aに入射する。プリズム素子211は、内部が中空で入射側防塵ガラス200よりも屈折率が小さいため、かかる斜面部211aで反射された後、開口部203bに入射する。開口部203bに入射した光線L2は、上述の光線L1と同様に進行して射出側防塵ガラス208から射出される。
Next, the light beam L2 that is incident on a position different from the light beam L1 will be described. The light beam L2 is incident on the incident-side
ここで、光線L2の入射角度、反射角度、射出角度の関係について説明する。
入射側防塵ガラス200は、入射面200aと入射面200aに平行な射出面とを有する平行平板である。入射面200aの法線方向と光線L2の進行方向とが成す角度を入射角度θ2とし、入射面200aの法線方向に対する斜面部211aの傾斜角度をαとする。さらに、液晶パネル120R内を進行し、射出側防塵ガラス208から射出される光線L2の角度を射出角度θo2とする。
なお実際は、光線L2は、対向電極204と配向膜204cとの界面、配向膜204cと液晶層205との界面、液晶層205と配向膜206cとの界面、及び配向膜206cと画素電極206aとの界面における屈折率差のために屈折するが、プリズム素子211の作用説明の簡単のために、これらの界面で光線L2はほぼ直進するものとして扱う。そして、この扱いの下では、以下の(式1)が成立する。
Here, the relationship between the incident angle, the reflection angle, and the emission angle of the light beam L2 will be described.
The incident-side
Actually, the light ray L2 is generated at the interface between the
α=(1/2)・(θo2−θ2) …(式1) α = (1/2) · (θo2−θ2) (Formula 1)
(式1)から明らかなように、斜面部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θ2を、射出角度θo2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θo2を、投射レンズ114のNAで定まる最大角度θmよりも小さくすることにより、光線L2が不図示のスクリーン116へ投射されるようにすることができる。
As is apparent from (Expression 1), by appropriately setting the inclination angle α of the
図13は、プリズム素子211の詳細な構成について説明するためのプリズム素子211を含む入射側防塵ガラス200の部分断面構成図である。本実施形態に係るプリズム素子211については、その幅B、深さHが、入射光Lの入射角度θL、開口部203bの幅(開口部幅)Wに対して、下記(式2)を満たすように設定されている。
FIG. 13 is a partial cross-sectional configuration diagram of the incident-side dust-
H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W …(式2) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W (Formula 2)
上記(式2)において、入射角度θLの最大値は、光源及び液晶パネルに至る光学系により決定される角度であり、開口部幅Wは、液晶パネルの解像度や画素の設計に応じて決定される幅である。本発明では、これらのパラメータθL、Wに対して、光利用効率を最大化することができるプリズム素子211の幅B及び深さHを決定するものである。すなわち上記(式2)を満たすように形成されたプリズム素子211によれば、入射面200aから入射側防塵ガラス200に入射し、斜面部211aで反射される光の進行方向を開口部203bに向けることができ、その結果、明るく高コントラストの表示を得ることができる。
In the above (Formula 2), the maximum value of the incident angle θL is an angle determined by the optical system extending to the light source and the liquid crystal panel, and the opening width W is determined according to the resolution of the liquid crystal panel and the pixel design. Width. In the present invention, the width B and the depth H of the
更に望ましくは、前記プリズム素子の深さHと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wと、前記プリズム素子の開口部の幅Bとが、以下の数式を満たしているとよい。
(式)H>B+W
このような構成とすることで、斜面部での反射光が広がってしまい光線利用効率が低下するのを防ぐことができる。従って光利用効率の向上、特にプロジェクタへの利用に有効である。
More preferably, the depth H of the prism elements, the width W of the openings between the prism elements, and the width B of the openings of the prism elements satisfy the following formulas.
(Formula) H> B + W
By setting it as such a structure, it can prevent that the reflected light in a slope part spreads, and light utilization efficiency falls. Therefore, it is effective for improving the light use efficiency, particularly for use in a projector.
なお、図13に示す断面三角形状のプリズム素子211では、その深さ方向において斜面部211aは一様な反射特性を備えているのでそのまま適用することができるが、斜面部の反射特性が一様でない場合には、(式2)を適宜修正することで適用することができる。以下、図14を参照して説明する。
In the
図14(a)から図14(c)は、プリズム素子の断面形状が異なる場合における深さH、幅Bの設定について説明するためのプリズム素子の断面構成図である。図14(a)は、図13と同様の断面三角形状のプリズム素子211の断面構成図であり、図14(b)は、断面台形状のプリズム素子211xの断面構成図であり、図14(c)は、曲面形状の斜面部211aを具備したプリズム素子211yの断面構成図である。図14(a)に示す断面三角形状のプリズム素子211では、先に記載のように、深さHはプリズム素子の開口端C0から先端C1までの入射側防塵ガラス200の法線方向の長さにより規定される。
FIGS. 14A to 14C are cross-sectional configuration diagrams of the prism element for explaining the setting of the depth H and the width B when the cross-sectional shapes of the prism elements are different. FIG. 14A is a cross-sectional configuration diagram of a
次に、図14(b)に示す断面台形状のプリズム素子211xの場合には、深さHは、図14(a)のプリズム素子211と同様、プリズム素子の開口端C0から先端C1までの入射側防塵ガラス200の法線方向の長さである。しかし、当該プリズム素子211xの先端C1の位置に平坦面211bが形成されており、この平坦面211bに対して図示上方から入射した光線Lを開口部203bに導くことはできない。そこで(式2)の幅Bに代えて、図14(b)に示す開口端幅Bと平坦面の幅Aとの差(B−A)を用いることで、入射角度θLの光線Lに対するプリズム素子211xの寸法を適切に設定することが可能である。(式2)を修正した(式3)は以下の通りである。
Next, in the case of the
H×tan(2×atan((B−A)/2H)+θL)−(B−A)/2<W …(式3) H × tan (2 × atan ((BA) / 2H) + θL) − (BA) / 2 <W (Formula 3)
次に、図14(c)に示す曲面形状の斜面部211aを備えたプリズム素子211yの場合には、開口端幅Bは図14(a)のプリズム素子211と同様であるが、図14(c)に示すプリズム素子211yは、その先端側における斜面部211aの傾斜角度(入射側防塵ガラス200の法線方向に対する斜面部211aの傾斜角度)が大きくなっており、先端C1の位置では傾斜角度がほぼ90°であるため、かかるプリズム素子211yの先端側に入射した光は、斜面部211aで全反射されずにプリズム素子211内に進行するか、あるいは開口部203b側へ進行しない光となる。この場合には、(式2)について当該斜面部211aの先端側部分を斜面部から差し引く修正を施すことで、図14(c)に示す断面形状のプリズム素子211yにも上式の適用が可能になる。具体的には、(式2)におけるプリズム素子211yの深さHに代えて、図14(c)に示す深さH’を用いることで、入射角度θLの光線Lに対するプリズム素子211xの寸法を適切に設定することが可能である。(式2)を修正した(式4)は以下の通りである。
Next, in the case of the
H’×tan(2×atan((B−A)/2H’)+θL)−(B−A)/2<W …(式4) H ′ × tan (2 × atan ((BA) / 2H ′) + θL) − (BA) / 2 <W (Formula 4)
(式4)における深さH’は、プリズム素子211yの開口端C0と先端C1とを結ぶ直線S1を規定し、この直線S1に平行な直線を斜面部211aの接線としたときの接点C2までのプリズム素子211yの深さとして設定することができる。また(式4)におけるAは、前記先端C1を通る集光基板の法線を仮定して、前記C2の前記法線に対する線対称の位置の斜面部にC2’なる点を設定した時に、前記C2とC2’間の距離と定義する。このように接点C2までの深さH’を用いれば、開口端C0から接点C2までの斜面部211aの傾斜角度はほぼ確実に直線S1の傾斜角度以下となるので、(式4)を適用した設計による効果を確実に得ることができる。
The depth H ′ in (Expression 4) defines a straight line S1 connecting the opening end C0 and the tip C1 of the
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射出側防塵ガラス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ブラックマトリックス部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、上述した式を満たすよう構成されたプリズム素子211によって確実に開口部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。
As described above, the light beams L1 and L2 having various incident angles travel from the ultrahigh
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。また、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の斜面部211aで反射した光線L2も、その射出角度θo2は入射角度θ2に比較して著しく異なることはない。このため、液晶パネル120Rへ入射した光は、変調された後も略平行光として液晶パネル120Rから射出され、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の光線角度が大きくなるのを抑えることができる。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く投射され、明るい投射像を得ることができるという効果を奏する。
Further, the light beam L1 is emitted from the
なお、プリズム素子211の内部は中空でなくてもよいが、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。斜面部211aにおいて入射光を全反射させるためには、次の(式5)の条件を満足することが必要である。ここで、θinは斜面部の法線に対する光の入射角度、n1は入射側防塵ガラス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12に示した光線L2の入射角度θ2=12°の場合、全反射させるための屈折率n1=1.46(石英)、n2=1.43となる。
The inside of the
sinθin=n2/n1 (n1>n2) …(式5) sin θin = n2 / n1 (n1> n2) (Formula 5)
(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、入射側防塵ガラス200にプリズム素子211とブラックマトリクス部203aとを形成する手順について説明する。図15はプリズム素子211を形成する手順、図16はブラックマトリクス部203aを形成する手順をそれぞれ示している。
(Production method)
Next, a procedure for forming the
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。図15(a)〜図15(d)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。
The
まず、図15(a)に示すように、基板1901に樹脂レジスト層1902を形成する。基板1901は、ガラス基板や透明樹脂基板を用いることができ、本実施形態に係る液晶パネル120Rでは、防塵ガラスである。樹脂レジスト層1902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1902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15(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1902を取り除くように、露光、現像処理を施す。その後、約60分間、約100℃の温度でベークを行う。
First, as shown in FIG. 15A, a resin resist
次に、パターニングされた樹脂レジスト層1902をマスクとして、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15(c)に示すように、基板1901に断面ロケット形の溝1903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。
Next, dry etching is performed using the patterned resin resist
上記ドライエッチング工程において、基板1901の材料と樹脂レジスト層1902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1902の厚みに対して略4倍の深さを有する溝1903を基板1901に形成することができる。また、溝1903の側壁部(プリズム素子211を構成する斜面部)の傾斜角は、エッチングガスの組成、エッチング時の基板温度、圧力等によって制御することができる。
またエッチング工程においては、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1901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よい。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。上記溝1903を形成した後、基板1901上に残った樹脂レジスト層1902は除去する。
In the dry etching step, a groove having a depth approximately four times the thickness of the resin resist
Further, in the etching process, in order to prevent carbonization of the resist due to the etching environment, the
このようにして形成した溝1903に空気や他の透明物質を封止することで、図15(d)に示すように、対向する斜面部211aを具備した断面三角形状のプリズム素子211を形成することができる。プリズム素子211に空気を封入する場合には、プリズム素子211内部を減圧することが好ましい。プリズム素子211の内部を減圧することで、温度上昇によるプリズム素子211内部の空気の熱膨張を低減し、プリズム素子211の近傍の部品の剥離等を防ぐことができる。
By sealing air or other transparent material in the
次に、図16(a)、図16(b)を参照して、プリズム素子211が形成された入射側防塵ガラス200にブラックマトリクス部203aを形成する工程を説明する。
図16(a)に示すように、プリズム素子211が形成された入射側防塵ガラス200に、例えばCr、Al等の金属材料や黒色樹脂等からなる遮光膜203を形成する。遮光膜203の成膜法としては、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、遮光膜203の膜厚は例えば1μm程度である。このとき、幅が数μm程度であるプリズム素子211の開口端部は遮光膜203により閉塞されるため、遮光膜203がプリズム素子211の奥まで成膜されることはない。
Next, with reference to FIGS. 16A and 16B, a process of forming the
As shown in FIG. 16A, a light-shielding
その後、フォトリソグラフィ法を用いて遮光膜203をパターニングすることで、図16(b)に示すように、プリズム素子211のパターンを平面視で覆うようにブラックマトリクス部203aを形成することができる。その後、対向電極204や配向膜204cなどを形成することで、対向基板200A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を封止することで、液晶パネル120Rを製造することができる。
Thereafter, by patterning the
上記実施形態では、プリズム素子211の断面形状が三角形状である場合について説明したが、本発明の技術範囲はかかる実施の形態に限定されるものではない。例えば、図17(a)〜図17(j)、及び図18(a)〜図18(j)に示す断面形状を具備したプリズム素子211についても、その形状に応じて先の(式2)〜(式4)を適用することで、本発明に係る電気光学装置の作用効果を得ることができる。従って、図17、図18の各図に示すプリズム素子211を具備した基板を用いて液晶パネルを構成するならば、画素の開口部に対して効率よく光を導くことができ、明るく高コントラストの表示が可能な液晶パネルとなる。
In the above embodiment, the case where the cross-sectional shape of the
(電子機器)
次に、本発明の電子機器について説明する。
電子機器は、本発明に係る電気光学装置を表示部として有したものであり、具体的には図19に示すものが挙げられる。
図19(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図19(a)において、携帯電話1000は、本発明に係る電気光学装置を用いた表示部1001を備える。
図19(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図19(b)において、時計1100は、本発明に係る電気光学装置を用いた表示部1101を備える。
図19(c)は、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置の一例を示した斜視図である。図19(c)において、情報処理装置1200は、キーボードなどの入力部1201、本発明に係る電気光学装置を用いた表示部1202、情報処理装置本体(筐体)1203を備える。
図19(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、いずれも本発明に係る電気光学装置を有した表示部1001,1101,1202を備えているので、高コントラストの表示が得られ、また優れた信頼性を実現したものとなる。
(Electronics)
Next, the electronic apparatus of the present invention will be described.
The electronic apparatus has the electro-optical device according to the present invention as a display unit, and specifically, the one shown in FIG.
FIG. 19A is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 19A, a
FIG. 19B is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 19B, a
FIG. 19C is a perspective view showing an example of an information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. In FIG. 19C, the
Each of the electronic devices shown in FIGS. 19A to 19C includes the
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 入射側防塵ガラス(透明基板)、203a ブラックマトリクス部(遮光手段)、203b 開口部、205 液晶層、211 プリズム素子、211a 斜面部、211b 斜面部 100 Projector, 110R, 110G, 110B Spatial light modulation device (liquid crystal device), 120R, 120G, 120B Liquid crystal panel (electro-optical device), 200 Incident side dustproof glass (transparent substrate), 203a Black matrix part (light shielding means), 203b Opening, 205 Liquid crystal layer, 211 Prism element, 211a Slope, 211b Slope
Claims (21)
溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、
前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、
前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、
前記プリズム素子の開口端側に形成される前記斜面部の、前記集光基板の前記プリズム素子が形成される面の法線に対する傾斜角が、他の前記斜面部の前記法線に対する傾斜角より小さいことを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device having a plurality of pixels arranged in a matrix,
A condensing substrate formed by forming groove-shaped prism elements in an array on a transparent substrate,
The prism element is disposed along a boundary region of the pixel;
On the side wall of the prism element, a plurality of slope portions arranged in parallel in the thickness direction of the light collecting substrate are formed,
An inclination angle of the slope portion formed on the opening end side of the prism element with respect to a normal line of a surface of the light collecting substrate on which the prism element is formed is greater than an inclination angle of the other slope portion with respect to the normal line. An electro-optical device characterized by being small.
溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、
前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、
前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、
前記斜面部に前記複数の画素と反対側から入射する光のうち、同じ入射角で入射する光が、前記プリズム素子の開口端側に形成される前記斜面部で反射される光を第1の反射光とし、前記光が他の前記斜面部で反射される光を第2の反射光とし、前記第1の反射光が前記集光基板の前記プリズム素子が形成される面の法線となす角を第1の角とし、前記第2の反射光が前記法線となす角を第2の角とした場合、前記第1の角の角度が前記第2の角の角度より小さいことを特徴とする電気光学装置。 An electro-optical device having a plurality of pixels arranged in a matrix,
A condensing substrate formed by forming groove-shaped prism elements in an array on a transparent substrate,
The prism element is disposed along a boundary region of the pixel;
On the side wall of the prism element, a plurality of slope portions arranged in parallel in the thickness direction of the light collecting substrate are formed,
Of the light incident on the slope portion from the opposite side of the plurality of pixels, the light incident at the same incident angle is reflected by the slope portion formed on the opening end side of the prism element. The reflected light is the second reflected light, and the first reflected light is the normal of the surface of the light collecting substrate on which the prism elements are formed. The angle of the first angle is smaller than the angle of the second angle when the angle is the first angle and the angle formed by the second reflected light and the normal is the second angle. An electro-optical device.
溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を具備し、
前記プリズム素子は、前記画素の境界領域に沿って配置されており、
前記プリズム素子の側壁に、前記集光基板の厚さ方向に並設された複数の斜面部が形成され、
前記プリズム素子の開口端側に形成される前記斜面部の、前記集光基板の前記プリズム素子が形成される面の法線に対する傾斜角が、他の前記斜面部の前記法線に対する傾斜角より小さいことを特徴とする電気光学装置用基板。 A substrate for an electro-optical device that can be applied as a condensing means for pixels of the electro-optical device,
A condensing substrate formed by forming groove-shaped prism elements in an array on a transparent substrate,
The prism element is disposed along a boundary region of the pixel;
On the side wall of the prism element, a plurality of slope portions arranged in parallel in the thickness direction of the light collecting substrate are formed,
An inclination angle of the slope portion formed on the opening end side of the prism element with respect to a normal line of a surface of the light collecting substrate on which the prism element is formed is greater than an inclination angle of the other slope portion with respect to the normal line. A substrate for an electro-optical device, which is small.
溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を備え、
前記プリズム素子は、前記電気光学パネルの前記画素の境界領域に沿って配置されるとともに、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、
前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W An electro-optical device comprising a light source and an electro-optical panel formed by arranging a plurality of pixels in a matrix,
A condensing substrate formed by forming groove-shaped prism elements in an array on a transparent substrate,
The prism element is disposed along a boundary region of the pixels of the electro-optical panel, and has a sloped portion facing an opening between the prism elements,
A width B of the opening of the prism element, a depth H of the prism element, an incident angle θL of light emitted from the light source and incident on the inclined surface from the tip side of the prism element and reflected; An electro-optical device, wherein the width W of the opening between the prism elements satisfies the following mathematical formula.
(Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
前記プリズム素子の深さHと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wと、前記プリズム素子の開口部の幅Bとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
(式)H>B+W The electro-optical device according to claim 7.
An electro-optical device, wherein a depth H of the prism element, a width W of an opening between the prism elements, and a width B of the opening of the prism element satisfy the following mathematical formula.
(Formula) H> B + W
溝状のプリズム素子を透明基板にアレイ状に形成してなる集光基板を備え、
前記プリズム素子は、前記電気光学パネルの前記画素の境界領域に沿って配置されるとともに、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、
前記プリズム素子の側断面形状が台形状を成し、
前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の平坦面の幅Aと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置。
(式)H×tan(2×atan((B−A)/2H)+θL)−(B−A)/2<W An electro-optical device comprising a light source and an electro-optical panel formed by arranging a plurality of pixels in a matrix,
A condensing substrate formed by forming groove-shaped prism elements in an array on a transparent substrate,
The prism element is disposed along a boundary region of the pixels of the electro-optical panel, and has a sloped portion facing an opening between the prism elements,
A side cross-sectional shape of the prism element forms a trapezoid,
The width B of the opening of the prism element, the width A of the flat surface of the prism element, the depth H of the prism element, and the light emitted from the light source and incident on the inclined surface from the front end side of the prism element. The incident angle θL of the reflected light and the width W of the opening between the prism elements satisfy the following mathematical formula.
(Formula) H × tan (2 × atan ((BA) / 2H) + θL) − (BA) / 2 <W
透明基板の一面側に溝状のプリズム素子をアレイ状に配列形成してなり、
前記プリズム素子は、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、
前記プリズム素子の開口部幅Bと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置用基板。
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W A substrate for an electro-optical device that can be applied as a condensing means for pixels of the electro-optical device,
Groove-shaped prism elements are arranged in an array on one side of the transparent substrate,
The prism element has a sloped portion facing an opening between the prism elements,
An opening width B of the prism element, a depth H of the prism element, an incident angle θL of light emitted from the light source and incident on the inclined surface from the front end side of the prism element and reflected; An electro-optical device substrate, wherein an opening width W between prism elements satisfies the following mathematical formula.
(Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
透明基板の一面側に溝状のプリズム素子をアレイ状に配列形成してなり、
前記プリズム素子は、前記プリズム素子間の開口部に臨む斜面部を有しており、
前記プリズム素子の側断面形状が台形状を成し、
前記プリズム素子の開口部の幅Bと、前記プリズム素子の平坦面の幅Aと、前記プリズム素子の深さHと、前記光源から射出されて前記プリズム素子の先端側から前記斜面部に入射して反射される光の入射角度θLと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置用基板。
(式)H×tan(2×atan((B−A)/2H)+θL)−(B−A)/2<W A substrate for an electro-optical device that can be applied as a condensing means for pixels of the electro-optical device,
Groove-shaped prism elements are arranged in an array on one side of the transparent substrate,
The prism element has a sloped portion facing an opening between the prism elements,
A side cross-sectional shape of the prism element forms a trapezoid,
The width B of the opening of the prism element, the width A of the flat surface of the prism element, the depth H of the prism element, and the light emitted from the light source and incident on the inclined surface from the front end side of the prism element. A substrate for an electro-optical device, wherein an incident angle θL of reflected light and a width W of an opening between the prism elements satisfy the following mathematical formula:
(Formula) H × tan (2 × atan ((BA) / 2H) + θL) − (BA) / 2 <W
前記プリズム素子の深さHと、前記プリズム素子間の開口部の幅Wと、前記プリズム素子の開口部の幅Bとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする電気光学装置用基板。
(式)H>B+W The substrate for an electro-optical device according to claim 11 or 12,
The substrate for an electro-optical device, wherein a depth H of the prism element, a width W of the opening between the prism elements, and a width B of the opening of the prism element satisfy the following formula: .
(Formula) H> B + W
前記複数のプリズム素子の各々は溝状の形状を有しており、
前記複数のプリズム素子の各々の側壁は、第1部分と第2部分とを含み、
前記第1の主面のうち前記複数のプリズム素子が形成されてない部分である平面部の法線と前記第1の部分のなす第1の角と前記第2の部分と前記法線とがなす第2の角とは互いに異なること、
を特徴とする集光基板。 A condensing substrate comprising a first main surface on which a plurality of prism elements are formed and a second main surface facing the first main surface,
Each of the plurality of prism elements has a groove shape,
Each side wall of the plurality of prism elements includes a first portion and a second portion,
Of the first main surface, there is a normal line of a plane part where the plurality of prism elements are not formed, a first corner formed by the first part, a second part, and the normal line. The second corner is different from each other,
A condensing substrate characterized by.
前記第1の部分及び前記第2の部分のうち前記第1の部分は、前記第2の部分より前記平面部に近接していること、
を特徴とする集光基板。 The light collecting substrate according to claim 14,
Of the first part and the second part, the first part is closer to the plane part than the second part;
A condensing substrate characterized by.
前記第1の角は、前記第2の角より小であること、
を特徴とする集光基板。 The light collecting substrate according to claim 15,
The first corner is less than the second corner;
A condensing substrate characterized by.
前記複数のプリズム素子のうちの第1のプリズム素子の開口部の幅Bと、前記第1のプリズム素子の深さHと、光源から射出されて前記第2の主面側から前記第1のプリズム素子の側壁に入射して反射される光の入射角度θLと、前記第1のプリズム素子と前記複数のプリズム素子のうち前記第1のプリズム素子に隣接する第2のプリズム素子との間の幅Wとが、下記の数式を満たしていることを特徴とする集光基板。
(式) H×tan(2×atan(B/2H)+θL)−B/2<W A condensing substrate comprising a first main surface on which a plurality of prism elements are formed and a second main surface facing the first main surface,
Of the plurality of prism elements, the width B of the opening of the first prism element, the depth H of the first prism element, and the first principal element emitted from the light source and from the second main surface side. Between the incident angle θL of the light incident on and reflected by the side wall of the prism element, and the second prism element adjacent to the first prism element among the plurality of prism elements. A condensing substrate characterized in that the width W satisfies the following mathematical formula.
(Expression) H × tan (2 × atan (B / 2H) + θL) −B / 2 <W
前記第1のプリズム素子の側壁は、前記第1の主面のうち前記複数のプリズム素子が形成されていない部分である平面部と連結していること、
を特徴とする集光基板。 The light collecting substrate according to claim 17,
A side wall of the first prism element is connected to a flat surface portion of the first main surface where the plurality of prism elements are not formed;
A condensing substrate characterized by.
複数の画素電極とを備えた電気光学パネルと、を含み、
前記複数のプリズム素子の各々は、前記複数の画素電極のうち互いに隣接する2つの画素電極の間の領域と重なって設けられていること、
を特徴とする電気光学装置。 A light collecting substrate according to any one of claims 14 to 18,
An electro-optical panel including a plurality of pixel electrodes,
Each of the plurality of prism elements is provided so as to overlap an area between two pixel electrodes adjacent to each other among the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device.
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