JP2007298914A - 電気光学装置、電気光学装置用基板、電気光学装置の製造方法及びプロジェクタ - Google Patents

電気光学装置、電気光学装置用基板、電気光学装置の製造方法及びプロジェクタ Download PDF

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Abstract

【課題】容易に製造することが可能な電気光学装置、電気光学装置用基板、電気光学装置の製造方法及びプロジェクタを提供すること。
【解決手段】液晶層３４と、集光基板４１と、を備え、集光基板４１は、集光基板４１に入射した光を液晶層３４に入射させ、集光基板４１は、ベース部４４と、複数の画素領域の各々の画素領域の境界領域に沿って配置され、ベース部４４と異なる屈折率を有するプリズム部４５と、を有し、プリズム部４５に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、ベース部４４にも含まれる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば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、電気光学装置用基板、電気光学装置の製造方法及びプロジェクタに関する。
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、光を出射する画素領域と、画素領域に電気信号を供給する配線が形成された画素領域の境界領域とが設けられている。例えば、液晶装置において、境界領域は遮光膜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、画素領域から出射される光の光量をできるだけ多く、明るい光であることが望まれている。そのため、高い光利用効率を実現することが求められている。
そこで、画素領域の境界領域に沿って楔形の溝部を有する光学素子を備える液晶装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光学素子は、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、画素領域の境界領域を通過する光が溝部によって画素領域に向けて反射される。すなわち、溝部は、溝部内の屈折率と基板の屈折率との差によって、プリズムの役割を果たすように形成されている。これにより、遮光膜によって遮光される光量を低減し、光の利用効率を高めることが可能となる。ここで、溝部が画素領域の境界領域に沿って形成されていることから、遮光膜を形成する領域と重なることになる。そのため、溝部が形成された基板表面にカバーガラスを貼着し、カバーガラス上に遮光膜を形成している。
特開平３−１７０９１１号公報
しかしながら、上記従来の液晶装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来の液晶装置では、カバーガラス上に遮光膜を形成していることから、溝部が形成された基板と遮光膜が形成されたカバーガラスとを精度よく貼着する必要がある。したがって、液晶装置を容易に製造することが望まれている。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、容易に製造することが可能な電気光学装置、電気光学装置用基板、電気光学装置の製造方法及びプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明の効果の一つは、前記課題を解決するために寄与する。すなわち、本発明にかかる電気光学装置は、電気光学層と、集光基板と、を備え、前記集光基板は、前記集光基板に入射した光を前記電気光学層に入射させ、前記集光基板は、ベース部と、複数の画素領域の各々の画素領域の境界領域に沿って配置され、前記ベース部と異なる屈折率を有するプリズム部と、を有し、前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、を特徴とする。
また、本発明にかかる電気光学装置は、電気光学層と、集光基板と、複数の画素電極と、を備え、前記集光基板は、前記集光基板に入射した光を前記電気光学層に入射させ、前記集光基板は、ベース部と、前記ベース部と異なる屈折率を有するプリズム部と、を有し、前記プリズム部は、前記複数の画素電極の各々の画素電極と前記複数の画素電極のうち、当該各々の画素電極に隣接する画素電極との間の領域と重なるように設けられており、前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、を特徴とする。
また、本発明にかかる電気光学装置は、第１の基体と、第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に配置された電気光学層と、前記第１の基体と前記電気光学層との間に配置された集光基板と、を含み、前記集光基板は、ベース部とプリズム部とを含み、前記第１の基体から前記ベース部の前記プリズム部で囲まれた領域に入射した光は、前記集光基板に対して前記電気光学層又は前記第２の基体の側で集光され、前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、を特徴とする。
この発明では、プリズム部とベース部とを一体的に形成することができる。
すなわち、例えば分子の配列状態などを変更させることで、同一の材料によって構成されていても、互いに屈折率の異なる領域が形成される。このため、ベース部に入射した光がプリズム部に向けて進行したとき、プリズム部の屈折率がベース部とは異なる屈折率を有していることから、ベース部とプリズム部との境界面において光が画素領域に向けて反射される。このように一体的とすることで、電気光学装置の製造工程の簡略化が図れる。
ここで、集光基板は無機材料で構成されていることが好ましい。このように集光基板を集光基板を無機材料で構成することで、照射された光を吸収して高温状態となっても、ベース部及びプリズム部の劣化が抑制される。これにより、集光基板の信頼性の向上及び長寿命化が図れる。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記プリズム部は、前記ベース部の前駆部材の一部を改質させることにより形成されていること、が好ましい。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記プリズム部と前記ベース部の組成は同じであること、が好ましい。
この発明では、ベース部の一部の例えば分子の配列状態などを変更させる改質を行うことで、ベース部の他の部分と屈折率を異ならせる。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記集光基板の表面に、前記画素領域の境界領域に沿って形成された遮光膜が設けられていること、が好ましい。
この発明では、プリズム部のうち電気光学層側の端面に遮光膜を形成することで、集光基板から画素領域の境界領域に向けて光が出射することを防止する。すなわち、プリズム部に向けて入射した光は、プリズム部内に侵入した後、プリズム部の電気光学層側の端面から画素領域の境界領域に向けて出射することがある。ここで、プリズム部の電気光学層側の端面に遮光膜を設けることで、遮光膜が、プリズム部から出射する光を遮光する。これにより、画素領域の境界領域に素子などを設けた場合にこの素子などの誤動作を回避できる。
また、プリズム部がベース部と一体的に形成されているため、集光基板と遮光膜との間にカバーガラスなどを設ける必要がなく、遮光膜を精度よく形成することができる。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記プリズム部のうち前記電気光学層側の表面に凹部が形成され、該凹部に前記遮光膜が形成されていること、が好ましい。
この発明では、遮光膜が凹部に形成されることで、遮光膜と集光基板との平坦性が向上する。これにより、集光基板のうちプリズム部の非形成領域であってプリズム部の縁部近傍から出射する光が、遮光膜よって遮光されることを抑制する。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記集光基板上に、前記電気光学層を駆動する一対の電極の一方が形成されていること、が好ましい。
この発明では、集光基板の表面に電極を形成することで、電気光学装置の薄肉化が可能となる。また、電極と集光基板との間に別途基板を配置することと比較して、集光基板の出射側と電気光学層との距離が短縮し、集光基板からより確実に画素領域に向けて光を出射させることができる。
また、本発明にかかる電気光学装置は、前記プリズム部と前記ベース部との前記電気光学層側の端面が、同一面であること、としてもよい。
この発明では、集光基板のうちプリズム部の非形成領域であってプリズム部の縁部近傍から出射する光を、より確実に画素領域に向けて出射させることができる。
また、本発明にかかる電気光学装置用基板は、電気光学装置に設けられた複数の画素領域に対する集光手段である電気光学装置用基板において、ベース部と、前記画素領域の境界領域に沿って形成されて入射した光を平面状に配列された複数の画素領域に向けて反射させるプリズム部とを有し、該プリズム部が、前記ベース部と同一の材料で構成されていること、を特徴とする。
この発明では、上述と同様に、プリズム部とベース部とを一体的に形成することができるので、容易かつ安価に電気光学装置用基板を形成することができる。
また、本発明にかかる電気光学装置の製造方法は、電気光学層と、該電気光学層よりも入射側に配された集光基板とを有し、該集光基板が複数の画素領域に向けて入射した光を反射させて前記電気光学層に入射させる電気光学装置の製造方法において、ベース部の一部を改質させて該ベース部と屈折率の異なるプリズム部を形成し、前記集光基板を形成する改質工程と、前記プリズム部が前記画素領域の境界領域と対応するように、前記集光基板を前記電気光学層よりも入射側に配置する配置工程とを備えること、を特徴とする。
この発明では、上述と同様に、プリズム部とベース部とを同一材料で一体的に形成することができるので、容易かつ安価に集光基板を形成することができる。
すなわち、改質工程によりプリズム部を形成することで、例えばベース部に溝部を形成することによってプリズム部を形成することと比較して、集光基板の製造工程を短時間化できる。
したがって、電気光学装置を容易かつ安価に製造することができる。
また、本発明にかかる電気光学装置の製造方法は、前記改質工程が、前記ベース部を溶融させた後に冷却させること、が好ましい。
この発明では、ベース部のうちプリズム部の形成領域を溶融させた後に冷却することで、例えばプリズム部の分子の配列状態などを変化させ、プリズム部の屈折率をベース部と異ならせることができる。
また、本発明にかかる電気光学装置の製造方法は、前記改質工程が、レーザ光を前記ベース部に照射すること、としてもよい。
この発明では、ベース部にレーザ光を照射してベース部にエネルギーを加え、レーザ光の照射部位を溶融、冷却することで照射部位を改質させることで、プリズム部を形成する。ここで、レーザ光を用いることで、ベース部に対して精度よく照射することができる。
また、本発明にかかるプロジェクタは、上記記載の電気光学装置を備えること、を特徴とする。
この発明では、上述した電気光学装置を備えているので、上述と同様に、容易かつ安価に集光基板を形成することができる。
［第１の実施形態］
以下、本発明による電気光学装置及びプロジェクタの第１の実施形態を、図面に基づいて説明する。
（プロジェクタ）
まず、本実施形態のプロジェクタについて説明する。ここで、図１は、プロジェクタの概略構成図である。
プロジェクタ１０は、図１に示すように、観察者側に設けられたスクリーン１１に光を照射し、このスクリーン１１で反射した光を観察する、いわゆる投影型のプロジェクタである。そして、プロジェクタ１０は、光源１２と、ダイクロイックミラー１３、１４と、空間変調装置（液晶装置）１５〜１７と、導光手段１８と、クロスダイクロイックプリズム１９と、投射光学系２０とを備えている。
光源１２は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。
ダイクロイックミラー１３は、光源１２からの赤色光を透過させると共に緑色光及び青色光を反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー１４は、ダイクロイックミラー１３で反射された緑色光及び青色光のうち青色光を透過させると共に緑色光を反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー１３、１４は、光源１２から出射した光を赤色光と緑色光と青色光とに分離する色分離光学系を構成する。
ここで、ダイクロイックミラー１３と光源１２との間には、インテグレータ２１及び偏光変換素子２２が光源１２から順に配置されている。インテグレータ２１は、光源１２から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子２２は、光源１２からの光を例えばＳ偏光のような特定の振動方向を有する偏光にする構成となっている。
空間変調装置１５は、ダイクロイックミラー１３を透過して反射ミラー２３で反射した赤色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。そして、空間変調装置１５は、λ／２位相差板１５ａ、第１偏光板１５ｂ、液晶パネル（電気光学パネル）１５ｃ及び第２偏光板１５ｄを備えている。ここで、空間変調装置１５に入射する赤色光は、ダイクロイックミラー１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、Ｓ偏光のままである。
λ／２位相差板１５ａは、空間変調装置１５に入射したＳ偏光をＰ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１５ｂは、Ｓ偏光を遮断してＰ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１５ｃは、Ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってＳ偏光に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１５ｄは、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。したがって、空間変調装置１５は、画像信号に応じて赤色光を変調し、Ｓ偏光の赤色光をクロスダイクロイックプリズム１９に向けて出射する構成となっている。
なお、λ／２位相差板１５ａ及び第１偏光板１５ｂは、偏光を変換させない透光性のガラス板１５ｅに接した状態で配置されている。これにより、λ／２位相差板１５ａ及び第１偏光板１５ｂが発熱によって歪むことを回避できる。
空間変調装置１６は、ダイクロイックミラー１３で反射した後にダイクロイックミラー１４で反射した緑色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。そして、空間変調装置１６は、空間変調装置１５と同様に、第１偏光板１６ｂ、液晶パネル（電気光学パネル）１６ｃ及び第２偏光板１６ｄを備えている。ここで、空間変調装置１６に入射する緑色光は、ダイクロイックミラー１３、１４で反射されていることから、Ｓ偏光となっている。
第１偏光板１６ｂは、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。また、液晶パネル１６ｃは、Ｓ偏光を画像信号に応じた変調によってＰ偏光に変換する構成となっている。そして、第２偏光板１６ｄは、Ｓ偏光を遮断してＰ偏光を透過させる偏光板である。したがって、空間変調装置１６は、画像信号に応じて緑色光を変調し、Ｐ偏光の緑色光をクロスダイクロイックプリズム１９に向けて出射する構成となっている。
空間変調装置１７は、ダイクロイックミラー１３で反射し、ダイクロイックミラー１４を透過した後で導光手段１８を経た青色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。そして、空間変調装置１７は、空間変調装置１５、１６と同様に、λ／２位相差板１７ａ、第１偏光板１７ｂ、液晶パネル（電気光学パネル）１７ｃ及び第２偏光板１７ｄを備えている。ここで、空間変調装置１７に入射する青色光は、ダイクロイックミラー１３で反射してダイクロイックミラー１４を透過した後に導光手段１８の後述する２つの反射ミラー２５ａ、２５ｂで反射することから、Ｓ偏光となっている。
λ／２位相差板１７ａは、空間変調装置１７に入射したＳ偏光をＰ偏光に変換する光学素子である。また、第１偏光板１７ｂは、Ｓ偏光を遮断してＰ偏光を透過させる偏光板である。そして、液晶パネル１７ｃは、Ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってＳ偏光に変換する構成となっている。さらに、第２偏光板１７ｄは、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。したがって、空間変調装置１７は、画像信号に応じて青色光を変調し、Ｓ偏光の青色光をクロスダイクロイックプリズム１９に向けて出射する構成となっている。
なお、λ／２位相差板１７ａ及び第１偏光板１７ｂは、ガラス板１７ｅに接した状態で配置されている。
導光手段１８は、リレーレンズ２４ａ、２４ｂ及び反射ミラー２５ａ、２５ｂを備えている。
リレーレンズ２４ａ、２４ｂは、青色光の光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。ここで、リレーレンズ２４ａは、ダイクロイックミラー１４と反射ミラー２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ２４ｂは、反射ミラー２５ａ、２５ｂの間に配置されている。
反射ミラー２５ａは、ダイクロイックミラー１４を透過してリレーレンズ２４ａから出射した青色光をリレーレンズ２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー２５ｂは、リレーレンズ２４ｂから出射した青色光を空間変調装置１７に向けて反射するように配置されている。
クロスダイクロイックプリズム１９は、２つのダイクロイック膜１９ａ、１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。このダイクロイック膜１９ａは青色光を反射して緑色光を透過する膜であり、ダイクロイック膜１９ｂは赤色光を反射して緑色光を透過する膜である。したがって、クロスダイクロイックプリズム１９は、空間変調装置１５〜１７のそれぞれで変調された赤色光と緑色光と青色光とを合成し、投射光学系２０に向けて出射するように構成されている。
なお、空間変調装置１５、１７からクロスダイクロイックプリズム１９に入射する光は、Ｓ偏光となっている。また、空間変調装置１６からクロスダイクロイックプリズム１９に入射する光は、Ｐ偏光となっている。このようにクロスダイクロイックプリズム１９に入射する光の偏光を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１９において各空間変調装置１５〜１７から出射した光を有効に合成できる。ここで、一般に、ダイクロイック膜１９ａ、１９ｂはＳ偏光の反射特性に優れている。このため、ダイクロイック膜１９ａ、１９ｂで反射される赤色光及び青色光をＳ偏光とし、ダイクロイック膜１９ａ、１９ｂを透過する緑色光をＰ偏光としている。
投射光学系２０は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム１９で合成された光をスクリーン１１に投射するように構成されている。
（液晶パネル）
次に、本実施形態の液晶パネル１５ｃ〜１７ｃについて説明する。なお、液晶パネル１５ｃ〜１７ｃは、変調する光の波長領域が異なるだけであって、その基本的構成が同一である。したがって、以下、液晶パネル１５ｃを代表例として説明する。ここで、図２は液晶パネルの全体構成図、図３は液晶パネルの部分斜視図、図４は液晶パネルの断面図、図５は対向基板の裏面図である。なお、図２では、対向基板を省略して図示している。
液晶パネル１５ｃは、図３及び図４に示すように、対向基板３１とＴＦＴ基板（第２の基体）３２とを備えており、シール材３３で対向基板３１とＴＦＴ基板３２とを貼り合わせている。また、液晶パネル１５ｃは、ＴＦＴ基板３２、対向基板３１及びシール材３３で区画された領域に封止された液晶層（電気光学層）３４を有している。そして、液晶パネル１５ｃのうちシール材３３の形成領域の内側には、周辺見切りとなる周辺遮光膜３５が形成されている。
対向基板３１は、図２から図４に示すように、集光基板４１と、集光基板４１の液晶層３４側の表面に形成された対向電極４２及び配向膜４３とを備えている。
集光基板４１は、例えばガラスなどの透光性材料によって構成されている。また、集光基板４１は、ベース部４４と、ベース部４４のうち液晶層３４側の内部にベース部４４と一体的に形成された複数のプリズム部４５からなるプリズム群４６とを備えている。
なお、集光基板４１としては、上述したガラスに限らず、石英やホウ珪酸ガラス、ソーダライムガラス（青板ガラス）、クラウンガラス（白板ガラス）など、他の透光性材料を用いてもよい。
複数のプリズム部４５は、図３及び図４に示すように、集光基板４１のうち平面視で後述する画素電極（電極）６２、信号線（図示略）及び走査線（図示略）で区画される画素領域の境界領域と重なる位置に格子状に形成されている。すなわち、複数のプリズム部４５は、平面視で上記信号線及び走査線と重なるように形成されている。そして、各プリズム部４５の間に形成されて平面視で上記画素領域と重なる領域がプリズム群４６の開口部４６ａとなっている。
プリズム部４５は、ベース部４４を改質させることによって構成されている。すなわち、プリズム部４５は、ベース部４４と同一の材料に由来しているが、プリズム部４５の屈折率は、基板本体４４の屈折率とは、異なっている。
また、プリズム部４５は、断面がほぼ二等辺三角形状であって、斜面部４５ａ、４５ｂを有している。そして、プリズム部４５は、斜面部４５ａ、４５ｂにおいて、ベース部４４の内部からプリズム部４５に向けて入射する光を上記画素領域に向けて反射させる構成となっている。ここで、プリズム部４５は、画素領域と対応するように格子状に形成されているため、ベース部４４の内部から入射する光のうち画素領域の境界領域に向かう光を反射して画素領域に向かわせることで、光利用効率を向上させる集光手段として機能する。
さらに、プリズム部４５のうち液晶層３４側の端面には、凹部４５ｃが形成されている。そして、この凹部４５ｃには、遮光材料を充填することで遮光膜４７が形成されている。ここで、遮光材料として、例えばＣｒ（クロム）やＡｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）などの金属材料などを用いることができる。
また、遮光膜４７の液晶層３４側の端面とベース部４４の端面とは、同一平面となっている。そして、集光基板４１は、ベース部４４の内部からプリズム部４５に入射してプリズム部４５の端面から上記画素領域の境界領域に向けて出射する光を遮光することで、遮光手段として機能する。
配向膜４３は、例えばポリイミド膜などの透光性の有機膜にラビング処理などの所定の配向処理を施すことで形成されている。
また、対向基板３１のうち液晶層３４から離間する側の表面には、防塵ガラス（第１の基体）５５が透光性を有する接着層５６によって接着固定されている。ここで、接着層５６としては、例えば、集光基板４１及び防塵ガラス５５に対して屈折率がほぼ等しく、硬化後において透明なシリコン系接着剤やアクリル系接着剤を用いることができる。
そして、対向基板３１のうち平面視でシール材３３の角部と重なる箇所には、図２に示すように、対向基板３１とＴＦＴ基板３２との間で電気的な導通をとるための基板間導通材５７が配設されている。
ＴＦＴ基板３２は、図２から図４に示すように、基板本体６１と、基板本体６１の液晶層３４側の表面に形成された画素電極６２、画素電極を駆動するＴＦＴ素子６３及び配向膜６４とを備えている。
基板本体６１は、集光基板４１と同様に、例えばガラスなどの透光性材料によって構成されている。
画素電極６２は、図３及び図４に示すように、基板本体６１上にマトリックス状に複数配置されており、平面視でプリズム群４６の開口部４６ａと重なる領域であってプリズム部４５と重ならない領域に配置されている。すなわち、複数の画素電極６２のうち１つはプリズム部４５で囲まれた領域と、防塵ガラス５５に対して垂直方向から見たとき又は平面視したときに重なるように配置されている。また、画素電極６２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）膜などの透光性の導電材料によって構成されている。
ＴＦＴ素子６３は、基板本体６１上に画素電極６２のそれぞれと対応するように複数配置されており、平面視でプリズム部４５と重なる領域に配置されている。また、ＴＦＴ素子６３は、基板本体６１上に部分的に形成された非晶質ポリシリコン膜または非晶質ポリシリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜から形成されている。
配向膜６４は、配向膜４３と同様に、透光性の有機膜にラビング処理などの所定の配向処理を施すことで形成されている。ここで、配向膜４３、６４は、互いの配向方向がほぼ直交するように形成されている。
また、基板本体６１の液晶層３４側の表面のうち平面視でシール材３３の形成領域の内側となる領域には、各画素電極６２やＴＦＴ素子６３を接続する信号線（図示略）や走査線（図示略）が形成されている。この信号線及び走査線は、平面視でプリズム部４５と重なる領域に形成されている。そして、ＴＦＴ素子６３や上記信号線、走査線によって画素領域が区画され、平面視でプリズム部４５と重ならない領域によって画素領域が形成され、プリズム部４５と重なる領域によって画素領域の境界領域が形成される。また、これら画素領域によって画像表示領域が形成される。
また、ＴＦＴ基板３２のうち液晶層３４から離間する側の表面には、防塵ガラス６５が透光性を有する接着層６６によって接着固定されている。ここで、接着層６６としては、接着層５６と同様に、例えば、基板本体６１及び防塵ガラス６５に対して屈折率がほぼ等しく、硬化後において透明なシリコン系接着剤やアクリル系接着剤を用いることができる。
また、ＴＦＴ基板３２のうち平面視でシール材３３の形成領域の外側となる領域には、データ線駆動回路７１及び外部回路実装端子７２がＴＦＴ基板３２の一辺に沿って形成されている。そして、ＴＦＴ基板３２のうち上記領域には、走査線駆動回路７３がＴＦＴ基板３２の上記一辺に隣接する２辺に沿って形成されている。さらに、ＴＦＴ基板３２のうち上記領域には、上記画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路７３の間を接続するための複数の配線７４が設けられている。
なお、データ線駆動回路７１及び走査線駆動回路７３をＴＦＴ基板３２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基板３２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及び機械的に接続してもよい。
液晶層３４は、図２から図４に示すように、配向膜４３、６４の間で所定の配向状態となっている。この液晶層３４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）モードなどを採用することができる。
（液晶パネルの製造方法）
次に、以上のような構成の液晶パネル１５ｃの製造方法について説明する。
最初に、ベース部４４の一部を改質させてプリズム部４５を形成する改質工程を行う。ここでは、図５に示すような集光光学系を用いてベース部４４にレーザ光を照射する（図６（ａ））。この集光光学系は、ベース部４４上に配置されて所定の形状の開口８１ａが形成されたマスク８１と、光源（図示略）とマスク８１との間に配置された集光レンズ８２とを有している。ここで、上記光源としては、ランニングコストが安価で高出力の可能なＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザが用いられている。また、マスク８１の開口８１ａは、プリズム部４５の形成領域に沿ってライン状にレーザ光を透過させる形状となっている。そして、集光レンズ８２としては、マスク８１の開口８１ａを透過したレーザ光をライン状に集光させるシリンドリカルレンズが用いられている。
このような集光光学系を用いてベース部４４にレーザ光を照射すると、ベース部４４の照射領域（図６（ａ）に示すハッチング領域）がレーザ光を吸収して昇温する。そして、照射領域の温度がベース部４４のガラス転移点を超えると、ベース部４４の照射領域が溶融する。この後、レーザ光の照射を終了し、ベース部４４を冷却させる。このようにレーザ光の照射領域を溶融、冷却させることで、レーザ光の照射領域における分子の配列状態が照射前後で変化する。すなわち、ベース部４４においてレーザ光の照射領域と非照射領域との間で分子配列が異なることとなり、照射領域が改質される。このため、ベース部４４のうち照射領域と非照射領域との間で屈折率が異なることになる。ここで、ベース部４４としてガラスを用いた場合、波長２μｍ〜３μｍのレーザ光を１００ｎｓｅｃ照射して改質することで、レーザ光を照射しないことと比較して屈折率が約０．０７程度低下する。以上のようにレーザを照射して改質された領域が、プリズム部４５を構成する（図６（ｂ））。
ここで、レーザ光を照射することにより、照射領域のうちベース部４４の表面側においてアブレーションが発生し、プリズム部４５の端部に凹部４５ｃが形成される。
次に、ベース部４４及びプリズム部４５の表面に遮光材料層８５を形成する（図６（ｃ））。ここでは、ベース部４４及びプリズム部４５の表面に、（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着）法やスパッタ法などによって遮光材料層８５を例えば０．５μｍ形成する。なお、遮光材料層８５の層厚は、アブレーションによってプリズム部４５に形成された凹部４５ｃを充填できる程度であればよい。
そして、ベース部４４及びプリズム部４５の表面を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Planarization：化学的機械研磨）法などを用いて研磨する（図７（ｄ））。これにより、遮光材料層８５のうちプリズム部４５の凹部４５ｃを充填する遮光材料を除く領域が除去され、プリズム部４５の凹部４５ｃを充填する遮光膜４７が形成される。以上のようにして、集光基板４１を形成する。その後、集光基板４１の表面に対向電極４２や配向膜４３を形成することで、対向基板３１を製作する。
続いて、対向基板３１と別途製作したＴＦＴ基板３２とを貼り合わせる貼合工程を行う。ここでは、プリズム部４５が上記画素領域の境界領域と対応するように対向基板３１とＴＦＴ基板３２と貼り合わせ、液晶層３４を対向基板３１とＴＦＴ基板３２との間に封止する。以上のようにして、液晶パネル１５ｃを製造する。
（液晶パネルの作用）
以上のような構成の空間変調装置１５において、光源１２からの光が入射すると、液晶パネル１５ｃの対向基板３１は、以下のようにして光を画素領域に向けて出射させる。なお、図７において、光線は屈折率差のある界面で反射または屈折するが、説明を簡略化するために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、図７に示すように、プリズム部４５を経由することなくプリズム群４６の開口部４６ａへ直接入射する光線について説明する。空気中を進行してきた光線Ｌ１は、対向基板３１を構成する集光基板４１へ入射面から入射する。そして、光線Ｌ１は、集光基板４１を透過し、開口部４６ａから対向電極４２、液晶層３４及びＴＦＴ基板３２を透過する。ここで、液晶パネル１５ｃに供給された画像信号に応じて液晶層３４で変調された光線Ｌ１は、接着層６６及び防塵ガラス６５を透過して出射する。ここで、光線Ｌ１の出射角度は、投射光学系２０を構成する上記投影レンズの開口率ＮＡで定まる最大角度よりも小さいため、光線Ｌ１がスクリーン１１へ投射される。
続いて、図７に示すように、プリズム部４５を経由してプリズム群４６の開口部４６ａへ入射する光線について説明する。ベース部４４に入射した光線Ｌ２は、ベース部４４中を進行してプリズム部４５の斜面部４５ａに入射する。ここで、プリズム部４５は、ベース部４４の一部を改質させることで形成されており、その屈折率がベース部４４と比較して０．０７だけ低くなっている。また、プロジェクタ１０において液晶パネル１５ｃへ入射する光のＦ値がおよそ１．４〜２．５であり、液晶パネルへ１５ｃへの最大入射角度が及び１１．７〜１９．７°となっている。したがって、プリズム部４５の斜面部４５ａ、４５ｂに対して２０°程度の入射光線まで全反射させることができる。
このため、光線Ｌ２は、斜面部４５ａに対する入射角が全反射する角度であれば、斜面部４５ａからプリズム部４５内に入射することなく、斜面部４５ａで反射され、プリズム群４６の開口部４６ａに向けて偏向される。そして、開口部４６ａへ入射された光線Ｌ２は、上述と同様に、ＴＦＴ基板３２、接着層６６及び防塵ガラス６５を透過する。
また、斜面部４５ａに対する入射角が全反射する角度よりも小さい場合には、光線Ｌ２のうち一部が斜面部４５ａにおいて屈折してプリズム部４５内に入射する。そして、プリズム部４５の液晶層３４側の端面から画素領域の境界領域に向けて出射するが、プリズム部４５の凹部４５ｃに遮光膜４７が形成されていることから遮光される。したがって、プリズム部４５に光が入射しても画素領域の境界領域に光が照射されることを抑制する。
以上のようにして、対向基板３１は、入射した光を画素領域に向けて出射させる。したがって、上記画素領域の境界領域に配置されているＴＦＴ素子６３に光が照射されることを防止して、ＴＦＴ素子６３が光を吸収することによって発熱して誤動作などの発生を防止する。ここで、光線Ｌ１は、光路を大きく変換されることなく液晶パネル１５ｃから出射する。また、プリズム部４５がマイクロレンズと異なり集光機能を有していないため、光線Ｌ２は、その出射角度が入射角度よりと比較して著しく異なることがない。したがって、液晶パネル１５ｃから出射する、変調された光もほぼ平行光となっている。
以上のように、本実施形態における空間変調装置１５〜１７、集光基板４１、空間変調装置１５〜１７の製造方法及びプロジェクタ１０によれば、ベース部４４のうちレーザ光の照射領域を改質させてプリズム部４５を形成しているので、例えばベース部４４に溝部を形成することでプリズム部を形成することと比較して集光基板４１の製造工程を短時間化できる。したがって、空間変調装置１５〜１７の製造工程の簡略化が図れる。
ここで、レーザ光を用いることで、ベース部４４にプリズム部４５を精度よく形成できる。
また、集光基板４１が例えばガラスなどの無機材料で構成されているため、光を吸収して液晶パネル１５ｃ〜１７ｃが高温状態となっても、集光基板４１の劣化が抑制される。このため、集光基板４１の信頼性の向上及び長寿命化が図れる。
そして、遮光膜４７を形成することで、プリズム部４５に入射した光が上記画素領域の境界領域に向けて出射することが防止できる。これにより、ＴＦＴ素子６３や上記信号線及び走査線の誤動作などの発生が抑制される。さらに、プリズム部４５がベース部４４と一体的に形成されていることから、集光基板４１と遮光膜４７との間にカバーガラスなどを設ける必要がなくなるので、遮光膜４７を集光基板４１上に精度よく形成することができる。このとき、遮光膜４７がプリズム部の凹部４５ｃを充填するように形成されているため、遮光膜４７を含む集光基板４１の平坦性が向上する。これにより、集光基板４１のうちプリズム部４５の非形成領域であってプリズム部４５の縁部近傍から出射する光が遮光膜４７によって遮光されることを抑制する。
さらに、集光基板４１の表面に対向電極４２を形成することで、液晶パネル１５ｃ〜１７ｃの薄肉化が可能となる。また、対向電極４２と集光基板４１との間に基板を介在させることと比較して集光基板４１の出射側と液晶層３４との距離が短縮する、これにより、集光基板４１から画素領域に向けた光の出射をより確実に行える。
なお、本実施形態では、ベース部４４のうち照射するレーザ光の入射側の面にプリズム部４５を形成しているが、図８に示すように、ベース部４４のうちレーザ光の入射側の面とは反対側の面にプリズム部４５を形成してもよい。
このプリズム部４５の形成方法では、図８（ａ）に示すように、上記光源から照射された光をベース部４４のうちレーザ光の入射側とは反対側の面側で集光させている。ここで、上記光源としては、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍ、１００ｍＨｚ程度で発振させたフェムト秒レーザが用いられている。そして、強度０．５μＪ〜５μＪ、照射時間１００ｆｓでベース部４４にレーザ光を照射する。
このように、ベース部４４のうちレーザ光の入射面から離間した位置でレーザ光を集光させると、ベース部４４の屈折率に応じて空気中と比較してレーザ光が絞られるため、ベース部４４の入射面から離間した領域にレーザ光のエネルギーが集中する。また、ベース部４４のうち反対側の面でベース部４４に入射したレーザ光が反射し、戻り光として照射される。このため、レーザ光と戻り光との重なった領域（図８に示すハッチング領域）が最もレーザ光のエネルギー密度が高くなる。したがって、レーザ光と戻り光との重なった領域が加熱溶融し、冷却することでプリズム部４５が形成される。
このようにしてプリズム部４５を形成することで、ベース部４４のうちレーザ光の入射面側にプリズム部４５を形成することと比較して、所望の断面三角形状のプリズム部４５を精度よく形成することができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明による電気光学装置及びプロジェクタの第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と集光基板の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における対向基板１００は、図９に示すように、アブレーションを発生させることなく斜面部１０１ａ、１０１ｂを有するプリズム部１０１が形成された集光基板１０２を備えている。すなわち、プリズム部１０１の液晶層３４側の端面は、ベース部４４と同一平面となっている。そして、プリズム部１０１上には、遮光膜１０３が形成されている。したがって、遮光膜１０３は、集光基板１０２の液晶層３４側の平面から突出するように形成されている。
対向電極１０４及び配向膜１０５は、遮光膜１０３が集光基板１０２から突出するように形成されていることから、上記画素領域の境界領域に沿って突出するように設けられている。
このような構成の集光基板１０２、これを有する液晶パネル及びプロジェクタにおいても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
なお、本発明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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、集光基板に形成されたプリズム部の断面形状は、プリズム部によって液晶パネルの画素領域に光を集光できればよく、二等辺三角形状に限らず、例えば以下に示すような他の形状であってもよい。
図１０（ａ）に示す溝部２０１は、断面において曲率半径が一定の曲線である曲面２０１ａ、２０１ｂを有している。ここで、図１０（ｂ）に示すように、曲面２０２ａ、２０２ｂの断面における曲率半径が一定でないプリズム部２０２としてもよく、図１０（ｃ）に示すように、先端部の断面が水平の直線であるプリズム部２０３としてもよい。また、図１０（ｄ）に示すように、断面が液晶層側の端面を基準として集光基板の厚さ方向に延びる垂線よりも一部が外側に位置する曲面２０４ａ、２０４ｂを有するプリズム部２０４としてもよい。
また、図１１（ａ）に示すプリズム部２０６は、断面が１箇所で屈曲する屈曲線である屈曲面２０６ａ、２０６ｂを有している。ここで、図１１（ｂ）に示すように、断面が複数箇所で屈曲する屈曲線である屈曲面２０７ａ、２０７ｂを有するプリズム部２０７としてもよく、図１１（ｃ）に示すように、先端部の断面が水平の直線であるプリズム部２０８としてもよい。また、図１１（ｄ）に示すように、断面が液晶層側の端面を基準として集光基板の厚さ方向に延びる垂線よりも一部が外側に位置する屈曲面２０９ａ、２０９ｂを有するプリズム部２０９としてもよい。
そして、図１２（ａ）に示すプリズム部２１１は、断面が液晶層側で直線であって先端部側で曲線である曲面２１１ａ、２１１ｂを有している。ここで、図１２（ｂ）に示すように、断面が液晶層側で曲線であって先端部側で直線である曲面２１２ａ、２１２ｂを有するプリズム部２１２としてもよく、図１２（ｃ）、（ｄ）に示すように、断面が連続する複数の曲線である曲面２１３ａ、２１３ｂを有するプリズム部２１３や曲面２１４ａ、２１４ｂを有するプリズム部２１４としてもよい。
さらに、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すようなプリズム部２１６〜２１８としてもよい。
また、対向基板を構成する基板本体によって集光基板を構成してプリズム部を形成しているが、プリズム部を形成した集光基板を、対向基板の液晶層から離間する側の表面に別途配置してもよい。
また、遮光膜をプリズム部に形成された凹部を充填するように形成しているが、少なくとも一部に形成されていればよく、遮光膜が凹部に充填されていなくてもよい。
また、集光基板は、表面に遮光膜が形成されているが、集光基板から画素領域の境界領域に向けた光の出射を抑制できれば、遮光膜を形成しない構成としてもよい。
また、集光基板の液晶層側の表面を同一平面としているが、集光基板から光が画素領域に向けて確実に出射できれば、同一平面でなくてもよい。
また、改質工程において、基板本体にレーザ光を照射し、照射領域がレーザ光を吸収して加熱することでプリズム部を形成しているが、照射領域で吸収されて基板本体のうち照射領域が加熱溶融すればよく、紫外線など他のエネルギー波を基板本体に照射してもよい。
また、電気光学装置を液晶装置としているが、液晶装置に限らず、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などとしてもよい。例えば、有機ＥＬ（Electroluminescence）を用いる有機ＥＬ装置や無機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などとしてもよい。さらに、電気泳動ディスプレイ装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）やフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）などとしてもよい。
本発明の第１の実施形態におけるプロジェクタを示す概略構成図である。 図１の液晶パネルを示す平面図である。 図２の液晶パネルの部分斜視図である。 図２の液晶パネルの部分断面図である。 図２の液晶パネルの改質工程における集光光学系を示す斜視図である。 図２の液晶パネルの製造工程を示す断面図である。 図２の液晶パネルの作用を示す説明図である。 図２の液晶パネルの他の製造工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における対向基板を示す断面図である。 本発明を適用可能なプリズム部の他の形状を示す断面図である。 同じく、本発明を適用可能なプリズム部の他の形状を示す断面図である。 同じく、本発明を適用可能なプリズム部の他の形状を示す断面図である。 同じく、本発明を適用可能なプリズム部の他の形状を示す断面図である。
符号の説明
１０ プロジェクタ、１５〜１７ 空間変調装置（液晶装置）、１５ｃ〜１７ｃ 液晶パネル（電気光学パネル）、３２ ＴＦＴ基板（第２の基体）、３４ 液晶層（電気光学層）、４１、１０２ 集光基板、４２、１０３ 対向電極（電極）、４４ ベース部、４５、５５ 防塵ガラス（第１の基体）、１０１、２０１〜２０４、２０６〜２０９、２１１〜２１４、２１６〜２１８ プリズム部、４７、１０３ 遮光膜、６２ 画素電極（電極）

Claims (14)

  1. 電気光学層と、
    集光基板と、を備え、
    前記集光基板は、前記集光基板に入射した光を前記電気光学層に入射させ、
    前記集光基板は、ベース部と、複数の画素領域の各々の画素領域の境界領域に沿って配置され、前記ベース部と異なる屈折率を有するプリズム部と、を有し、
    前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、
    を特徴とする電気光学装置。
  2. 電気光学層と、
    集光基板と、
    複数の画素電極と、を備え、
    前記集光基板は、前記集光基板に入射した光を前記電気光学層に入射させ、
    前記集光基板は、ベース部と、前記ベース部と異なる屈折率を有するプリズム部と、を有し、
    前記プリズム部は、前記複数の画素電極の各々の画素電極と前記複数の画素電極のうち、当該各々の画素電極に隣接する画素電極との間の領域と重なるように設けられており、
    前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、
    を特徴とする電気光学装置。
  3. 第１の基体と、
    第２の基体と、
    前記第１の基体と前記第２の基体との間に配置された電気光学層と、
    前記第１の基体と前記電気光学層との間に配置された集光基板と、を含み、
    前記集光基板は、ベース部とプリズム部とを含み、
    前記第１の基体から前記ベース部の前記プリズム部で囲まれた領域に入射した光は、前記集光基板に対して前記電気光学層又は前記第２の基体の側で集光され、
    前記プリズム部に含まれる元素のうち、少なくとも１の元素は、前記ベース部にも含まれること、
    を特徴とする電気光学装置。
  4. 前記プリズム部は、前記ベース部の前駆部材の一部を改質させることにより形成されていること、
    を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気光学装置。
  5. 前記プリズム部と前記ベース部の組成は同じであること、
    を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  6. 前記集光基板の表面に、前記画素領域の境界領域に沿って形成された遮光膜が設けられていること、
    を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  7. 前記プリズム部のうち前記電気光学層側の表面に凹部が形成され、該凹部に前記遮光膜が形成されていること、
    を特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
  8. 前記集光基板上に、前記電気光学層を駆動する一対の電極の一方が形成されていること、
    を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  9. 前記プリズム部と前記ベース部との前記電気光学層側の端面が、同一面であること、
    を特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  10. 電気光学装置に設けられた複数の画素領域に対する集光手段である電気光学装置用基板において、
    ベース部と、前記画素領域の境界領域に沿って形成されて入射した光を平面状に配列された複数の画素領域に向けて反射させるプリズム部とを有し、
    該プリズム部が、前記ベース部と同一の材料で構成されていること、
    を特徴とする電気光学装置用基板。
  11. 電気光学層と、該電気光学層よりも入射側に配された集光基板とを有し、該集光基板が平面状に配列された複数の画素領域に向けて入射した光を反射させて前記電気光学層に入射させる電気光学装置の製造方法において、
    ベース部の一部を改質させて該ベース部と屈折率の異なるプリズム部を形成し、前記集光基板を形成する改質工程と、
    前記プリズム部が前記画素領域の境界領域と対応するように、前記集光基板を前記電気光学層よりも入射側に配置する配置工程とを備えること、
    を特徴とする電気光学装置の製造方法。
  12. 前記改質工程が、前記ベース部を溶融させた後に冷却させること、
    を特徴とする請求項１１に記載の電気光学装置の製造方法。
  13. 前記改質工程が、レーザ光を前記ベース部に照射すること、
    を特徴とする請求項１１または１２に記載の電気光学装置の製造方法。
  14. 請求項１から９のいずれか１項に記載の電気光学装置を備えること、
    を特徴とするプロジェクタ。
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