JP2019168629A - 光変調装置及びプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】コントラストの低下を抑制できる光変調装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】光変調装置は、素子基板、対向基板及び液晶層を備え、素子基板は、第１方向及び第２方向に延在する遮光層と、それぞれ遮光層によって囲まれた複数の画素開口部と、複数の画素開口部に応じてそれぞれ設けられた複数の画素電極とを有し、遮光層は、第１方向に延在する複数の第１配線部、第２方向に延在する複数の第２配線部、及び、複数のスイッチング素子を有し、対向基板は、共通電極と、複数のマイクロレンズとを有し、マイクロレンズを介して進行する光の進行方向とマイクロレンズの光軸との最大の交差角をθとし、画素ピッチをａとし、第１配線部及び第２配線部のいずれかの線幅をｂとすると、遮光層の位置は、マイクロレンズのレンズ主面から次式；Ｌ＝（ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ）によって示される寸法Ｌまでの範囲内である。【選択図】図６
Description
本発明は、光変調装置及びプロジェクターに関する。
従来、入射される光を変調して画像を形成する光変調装置が知られている。このような光変調装置として、素子基板と対向基板とがシール材によって貼り合わされ、素子基板と対向基板との間に液晶層が設けられた液晶パネルが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の液晶パネルでは、素子基板において対向基板と対向する面側に、画素電極及び画素トランジスター等がマトリクス状に配列されている。また。対向基板において素子基板と対向する面には、共通電極が形成されている他、共通電極の下層側に遮光層が形成され、共通電極の表面には配向膜が形成されている。遮光層は、表示領域の外周縁に沿って延在する額縁部分として形成されており、遮光層の内周縁によって表示領域が規定される。遮光層は、隣り合う画素電極により挟まれた画素間領域に重なるブラックマトリクス部としても形成されている。
特許文献１に記載の液晶パネルでは、素子基板において対向基板と対向する面側に、画素電極及び画素トランジスター等がマトリクス状に配列されている。また。対向基板において素子基板と対向する面には、共通電極が形成されている他、共通電極の下層側に遮光層が形成され、共通電極の表面には配向膜が形成されている。遮光層は、表示領域の外周縁に沿って延在する額縁部分として形成されており、遮光層の内周縁によって表示領域が規定される。遮光層は、隣り合う画素電極により挟まれた画素間領域に重なるブラックマトリクス部としても形成されている。
また、ＴＦＴ等のスイッチング素子を遮光する遮光部の開口部に対応するマイクロレンズを有する液晶パネルを、上記光変調装置として備える液晶表示装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
特許文献２に記載の液晶表示装置では、光源としてのランプから出射された白色光は、色分解ダイクロイックミラーによって赤、緑及び青の色光に色分解され、各色光を変調する液晶パネルにそれぞれ入射される。各液晶パネルによって変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズムによって色合成され、投射レンズを通じて外部のスクリーン等に投射される。
各液晶パネルは、各色光の焦点距離を同じとするマイクロレンズを有する。このため、各液晶パネルにおいて、遮光部の開口部に対する集光スポットを同等に合わせることができ、それぞれの結像位置を一致させることができる。つまり、各色光において、形成される集光スポットが同じ大きさとなり、開口部から出射された後の発散角が略同じとなることから、各色光の光利用効率が向上され、より明るい画像表示が得られる。
特許文献２に記載の液晶表示装置では、光源としてのランプから出射された白色光は、色分解ダイクロイックミラーによって赤、緑及び青の色光に色分解され、各色光を変調する液晶パネルにそれぞれ入射される。各液晶パネルによって変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズムによって色合成され、投射レンズを通じて外部のスクリーン等に投射される。
各液晶パネルは、各色光の焦点距離を同じとするマイクロレンズを有する。このため、各液晶パネルにおいて、遮光部の開口部に対する集光スポットを同等に合わせることができ、それぞれの結像位置を一致させることができる。つまり、各色光において、形成される集光スポットが同じ大きさとなり、開口部から出射された後の発散角が略同じとなることから、各色光の光利用効率が向上され、より明るい画像表示が得られる。
近年、画像表示装置は、高精細化及び高輝度化の要望が高まってきている。高精細化に対しては、液晶パネルの画素ピッチを小さくして、液晶パネルに形成される画素数を多くすることによって実現することが提案され、また、高輝度化に対しては、各画素の開口率を高めることが提案されている。
しかしながら、高精細化及び高輝度化を同時に実現しようとすると、各画素の開口率を高めるために、スイッチング素子、走査線及びデータ線が配設された配線部分の線幅（画素の平面視で配線部分の延在方向に直交する方向の寸法）を小さくすることが求められるが、配線部分の線幅を小さくすると配線部分の層数の増加につながり、配線部分の層厚（画素を光が通過する方向の寸法）が大きくなりやすい。
しかしながら、高精細化及び高輝度化を同時に実現しようとすると、各画素の開口率を高めるために、スイッチング素子、走査線及びデータ線が配設された配線部分の線幅（画素の平面視で配線部分の延在方向に直交する方向の寸法）を小さくすることが求められるが、配線部分の線幅を小さくすると配線部分の層数の増加につながり、配線部分の層厚（画素を光が通過する方向の寸法）が大きくなりやすい。
一方、凸曲面を有するマイクロレンズに対する光の入射位置が外縁側に向かうに従って、マイクロレンズを通過した光の進行方向とマイクロレンズの光軸との交差角は、大きくなりやすい。例えば、マイクロレンズの中心近傍の位置を通過した光では、上記交差角は小さく、当該光は、マイクロレンズの光軸に沿うように進行する。しかしながら、マイクロレンズの外縁近傍の位置を通過した光では、上記交差角は大きくなりやすく、当該光は、マイクロレンズの光軸を中心として、マイクロレンズに対する光の入射位置とは反対側の周縁部分に向かって進行し得る。
このように周縁部分に向かう光は、配線部分の内側側面（画素の中心側の側面）に入射される可能性があり、配線部分の内側側面に光が入射されると、光の偏光状態が変化してしまい、形成される画像のコントラストが低下するという問題がある。
このように周縁部分に向かう光は、配線部分の内側側面（画素の中心側の側面）に入射される可能性があり、配線部分の内側側面に光が入射されると、光の偏光状態が変化してしまい、形成される画像のコントラストが低下するという問題がある。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、コントラストの低下を抑制できる光変調装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
本発明の第１態様に係る光変調装置は、それぞれ入射される光を変調する複数の画素を有する光変調装置であって、素子基板と、前記素子基板に対向する対向基板と、前記素子基板及び前記対向基板の間に位置する液晶層と、を備え、前記素子基板は、前記光変調装置に入射される光の進行方向に交差し、かつ、互いに交差する第１方向及び第２方向に延在する遮光層と、前記複数の画素に応じて設けられ、それぞれ前記遮光層によって囲まれ、入射された光が通過する複数の画素開口部と、前記複数の画素開口部に応じてそれぞれ設けられた複数の画素電極と、を有し、前記遮光層は、それぞれ前記第１方向に延在する複数の第１配線部と、それぞれ前記第２方向に延在する複数の第２配線部と、前記複数の第１配線のうちの１つ、前記複数の第２配線部のうちの１つ、及び、前記複数の画素電極のうちの１つとそれぞれ接続される複数のスイッチング素子と、を有し、前記対向基板は、前記液晶層を挟んで前記複数の画素電極と対向する共通電極と、前記複数の画素に応じてそれぞれ配置され、入射される光を集光する複数のマイクロレンズと、を有し、前記マイクロレンズを介して進行する光の進行方向と、前記マイクロレンズの光軸に平行な軸との交差角のうち、最大の交差角をθとし、前記複数の画素の画素ピッチをａとし、前記複数の第１配線部のそれぞれの前記第２方向における寸法、及び、前記複数の第２配線部のそれぞれの前記第１方向における寸法のいずれかの寸法をｂとすると、前記光の進行方向における前記遮光層の位置は、前記マイクロレンズのレンズ主面から、次式；
Ｌ ＝ （ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ）
によって示される寸法Ｌまでの範囲内であることを特徴とする。
Ｌ ＝ （ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ）
によって示される寸法Ｌまでの範囲内であることを特徴とする。
なお、スイッチング素子としては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）及びＴＦＤ（Thin Film Diode）を例示できる。
このような構成によれば、マイクロレンズに入射されてレンズ主面から出射される光のうち、上記交差角が最も大きい光線が、遮光層の内側側面（遮光層において画素の中心側の側面）に入射されることを抑制できる。詳述すると、マイクロレンズにおいて一端側の外縁に入射されてレンズ主面から最も大きな上記交差角で出射された光が、マイクロレンズの中心を挟んで他端側の周縁に位置する遮光層の内側側面に入射することを抑制できる。換言すると、上記交差角が最も大きい光が内側側面に入射しづらい位置に、遮光層を配置できる。このため、画素内を通過する光の一部が遮光層の内側側面に入射することを抑制できるので、偏光状態が変化する光の発生を抑制でき、光変調装置によって形成される画像のコントラストが低下することを抑制できる。
このような構成によれば、マイクロレンズに入射されてレンズ主面から出射される光のうち、上記交差角が最も大きい光線が、遮光層の内側側面（遮光層において画素の中心側の側面）に入射されることを抑制できる。詳述すると、マイクロレンズにおいて一端側の外縁に入射されてレンズ主面から最も大きな上記交差角で出射された光が、マイクロレンズの中心を挟んで他端側の周縁に位置する遮光層の内側側面に入射することを抑制できる。換言すると、上記交差角が最も大きい光が内側側面に入射しづらい位置に、遮光層を配置できる。このため、画素内を通過する光の一部が遮光層の内側側面に入射することを抑制できるので、偏光状態が変化する光の発生を抑制でき、光変調装置によって形成される画像のコントラストが低下することを抑制できる。
上記第１態様では、前記対向基板は、前記マイクロレンズと前記液晶層との間に設けられる光路長調整層を備えることが好ましい。
このような構成によれば、光路長調整層の層厚を調整することによって、マイクロレンズからの遮光層の位置を調整できる。従って、上記範囲内に遮光層を配置しやすくすることができる。
このような構成によれば、光路長調整層の層厚を調整することによって、マイクロレンズからの遮光層の位置を調整できる。従って、上記範囲内に遮光層を配置しやすくすることができる。
上記第１態様では、前記複数のマイクロレンズは、光入射側から見て中心側に位置する低屈折率部と、光入射側から見て前記低屈折率部より外縁側に位置する高屈折率部と、を有することが好ましい。
ここで、上記範囲内に遮光層を配置した場合、画素の平面視でマイクロレンズにおける一端側の外縁に入射された光が、他端側に位置する遮光層の内側側面に入射することを抑制できる。一方で、レンズ主面に対して遮光層の位置が近くなると、画素の平面視でマイクロレンズの外縁に入射された光が、遮光層におけるマイクロレンズ側の端面に入射され、遮光されやすくなる。このため、画素を通過する光量が低下し、光変調装置によって形成される画像の明るさが低下する。
これに対し、マイクロレンズが、低屈折率部に対して外縁側に位置する高屈折率部を有することにより、マイクロレンズの外縁に入射された光を、画素の中心側に屈折させて進行させることができる。従って、遮光層によって遮光される光量を低減できるので、光変調装置によって形成される画像の明るさの低下を抑制でき、当該画像の明るさを高めることができる。
なお、低屈折率材料は、高屈折率材料に比べて、光が通過する際の光量損失が少ない。このため、入射光量が外縁側に比べて高いことが想定されるマイクロレンズの中心部に低屈折率部が位置することにより、マイクロレンズの通過光量の低下を抑制でき、形成される画像の明るさの低下を好適に抑制できる。
ここで、上記範囲内に遮光層を配置した場合、画素の平面視でマイクロレンズにおける一端側の外縁に入射された光が、他端側に位置する遮光層の内側側面に入射することを抑制できる。一方で、レンズ主面に対して遮光層の位置が近くなると、画素の平面視でマイクロレンズの外縁に入射された光が、遮光層におけるマイクロレンズ側の端面に入射され、遮光されやすくなる。このため、画素を通過する光量が低下し、光変調装置によって形成される画像の明るさが低下する。
これに対し、マイクロレンズが、低屈折率部に対して外縁側に位置する高屈折率部を有することにより、マイクロレンズの外縁に入射された光を、画素の中心側に屈折させて進行させることができる。従って、遮光層によって遮光される光量を低減できるので、光変調装置によって形成される画像の明るさの低下を抑制でき、当該画像の明るさを高めることができる。
なお、低屈折率材料は、高屈折率材料に比べて、光が通過する際の光量損失が少ない。このため、入射光量が外縁側に比べて高いことが想定されるマイクロレンズの中心部に低屈折率部が位置することにより、マイクロレンズの通過光量の低下を抑制でき、形成される画像の明るさの低下を好適に抑制できる。
本発明の第２態様に係るプロジェクターは、光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する上記光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
このような第２態様に係るプロジェクターによれば、上記第１態様に係る光変調装置と同様の効果を奏することができるので、コントラストが高い画像を形成及び投射できる。
このような第２態様に係るプロジェクターによれば、上記第１態様に係る光変調装置と同様の効果を奏することができるので、コントラストが高い画像を形成及び投射できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、説明する部分が認識可能な状態となるように、参照する図における所定の部位を適宜拡大又は縮小して示している。
また、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合の他、基板の上に他の構成物を介して配置される場合や、基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合も含むものとする。
なお、以下の説明では、説明する部分が認識可能な状態となるように、参照する図における所定の部位を適宜拡大又は縮小して示している。
また、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合の他、基板の上に他の構成物を介して配置される場合や、基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合も含むものとする。
［第１実施形態］
［光変調装置の概略構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１の構成を示す概略平面図である。
本実施形態に係る液晶装置１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置であり、本発明の光変調装置に相当する。液晶装置１は、例えば、プロジェクターの光変調装置として採用できるものである。
液晶装置１は、図１に示すように、互いに対向配置された素子基板２及び対向基板３と、素子基板２及び対向基板３の間に配置された液晶層４と、を有する。
これらのうち、素子基板２は、対向基板３よりも一回り大きく形成されている。素子基板２と対向基板３とは、対向基板３の外縁に沿って額縁状に配置されたシール材ＳＭを介して貼り合わされている。
［光変調装置の概略構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１の構成を示す概略平面図である。
本実施形態に係る液晶装置１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置であり、本発明の光変調装置に相当する。液晶装置１は、例えば、プロジェクターの光変調装置として採用できるものである。
液晶装置１は、図１に示すように、互いに対向配置された素子基板２及び対向基板３と、素子基板２及び対向基板３の間に配置された液晶層４と、を有する。
これらのうち、素子基板２は、対向基板３よりも一回り大きく形成されている。素子基板２と対向基板３とは、対向基板３の外縁に沿って額縁状に配置されたシール材ＳＭを介して貼り合わされている。
液晶層４は、素子基板２及び対向基板３と、シール材ＳＭとによって囲まれた空間に形成されており、正又は負の誘電異方性を有する液晶によって構成されている。
シール材ＳＭは、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂等の接着剤である。シール材ＳＭには、素子基板２と対向基板３との間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。
シール材ＳＭは、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂等の接着剤である。シール材ＳＭには、素子基板２と対向基板３との間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示省略）が混入されている。
額縁状に配置されたシール材ＳＭの内側には、マトリックス状に配列された複数の画素Ｐｘを含む表示領域ＤＡが設けられている。
シール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、表示領域ＤＡを囲む見切り部ＡＰが設けられている。見切り部ＡＰは、遮光性の金属又は金属化合物等からなる遮光膜３２（図３参照）によって規定されている。なお、表示領域ＤＡは、表示に寄与する複数の画素Ｐｘに加えて、複数の画素Ｐｘを囲むように配置されたダミー画素を含むこととしてもよい。
シール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、表示領域ＤＡを囲む見切り部ＡＰが設けられている。見切り部ＡＰは、遮光性の金属又は金属化合物等からなる遮光膜３２（図３参照）によって規定されている。なお、表示領域ＤＡは、表示に寄与する複数の画素Ｐｘに加えて、複数の画素Ｐｘを囲むように配置されたダミー画素を含むこととしてもよい。
素子基板２は、複数の外部接続端子５１１が配列された端子部５１を有する。素子基板２において端子部５１に沿う第１の辺部とシール材ＳＭとの間には、データ線駆動回路５２が設けられている。
素子基板２において第１の辺部に対向する第２の辺部に沿うシール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、検査回路５３が設けられている。なお、検査回路５３は、データ線駆動回路５２と表示領域ＤＡとの間のシール材ＳＭの内側に沿う位置に設けられていてもよい。
第１の辺部と直交し、かつ、互いに対向する第３の辺部及び第４の辺部に沿うシール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、走査線駆動回路５４がそれぞれ設けられている。
第２の辺部に沿うシール材ＳＭと検査回路５３との間には、２つの走査線駆動回路５４を繋ぐ複数の配線５５が設けられている。
データ線駆動回路５２及び走査線駆動回路５４に繋がる配線は、複数の外部接続端子５１１に接続されている。
素子基板２において第１の辺部に対向する第２の辺部に沿うシール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、検査回路５３が設けられている。なお、検査回路５３は、データ線駆動回路５２と表示領域ＤＡとの間のシール材ＳＭの内側に沿う位置に設けられていてもよい。
第１の辺部と直交し、かつ、互いに対向する第３の辺部及び第４の辺部に沿うシール材ＳＭと表示領域ＤＡとの間には、走査線駆動回路５４がそれぞれ設けられている。
第２の辺部に沿うシール材ＳＭと検査回路５３との間には、２つの走査線駆動回路５４を繋ぐ複数の配線５５が設けられている。
データ線駆動回路５２及び走査線駆動回路５４に繋がる配線は、複数の外部接続端子５１１に接続されている。
なお、以下の説明において、対向基板３側から素子基板２側に向かう方向、すなわち、液晶装置１を通過する光の進行方向を＋Ｚ方向とし、図示を省略するが、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向に対してそれぞれ直交し、互いに直交する二方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とし、＋Ｘ方向を、第１の辺部に沿い、かつ、−Ｚ方向側から見て左側から右側に向かう方向とし、＋Ｙ方向を、第３の辺部に沿い、かつ、−Ｚ方向側から見て下側から上側に向かう方向とする。そして、図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を−Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を−Ｙ方向とする。なお、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う方向は、＋Ｘ方向である。
本明細書では、−Ｚ方向側（すなわち光入射側）から観察対象を見ることを「平面視」という。
本明細書では、−Ｚ方向側（すなわち光入射側）から観察対象を見ることを「平面視」という。
［液晶装置の電気的な構成］
図２は、液晶装置１の電気的な構成を示す等価回路図である。
次に、図２を参照して、液晶装置１の電気的な構成について説明する。
液晶装置１は、図２に示すように、＋Ｘ方向に延在する複数の走査線ＳＬと、＋Ｙ方向に延在する複数のデータ線ＤＬと、それぞれ対応する走査線ＳＬに沿って平行に配置された複数の容量線ＣＬと、を有する。複数の走査線ＳＬと複数のデータ線ＤＬとは、少なくとも表示領域ＤＡにおいて互いに絶縁されて直交しており、走査線ＳＬ及び容量線ＣＬが延在する方向は、＋Ｘ方向と平行な方向であり、データ線ＤＬが延在する方向は、＋Ｙ方向と平行な方向である。
図２は、液晶装置１の電気的な構成を示す等価回路図である。
次に、図２を参照して、液晶装置１の電気的な構成について説明する。
液晶装置１は、図２に示すように、＋Ｘ方向に延在する複数の走査線ＳＬと、＋Ｙ方向に延在する複数のデータ線ＤＬと、それぞれ対応する走査線ＳＬに沿って平行に配置された複数の容量線ＣＬと、を有する。複数の走査線ＳＬと複数のデータ線ＤＬとは、少なくとも表示領域ＤＡにおいて互いに絶縁されて直交しており、走査線ＳＬ及び容量線ＣＬが延在する方向は、＋Ｘ方向と平行な方向であり、データ線ＤＬが延在する方向は、＋Ｙ方向と平行な方向である。
走査線ＳＬ、データ線ＤＬ及び容量線ＣＬと、これらの信号線類により区分された領域に、それぞれ素子基板２に形成される画素電極２８、ＴＦＴ２４及び蓄積容量ＳＣが設けられ、これらが画素Ｐｘの画素回路を構成している。
走査線ＳＬは、走査線駆動回路５４（図１参照）と接続されている他、ＴＦＴ２４のゲート電極と電気的に接続されている。走査線ＳＬは、走査線駆動回路５４から供給される走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍを、画素Ｐｘに供給する。走査線駆動回路５４は、走査線ＳＬに対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングにてパルス的に線順次で供給する。
走査線ＳＬは、走査線駆動回路５４（図１参照）と接続されている他、ＴＦＴ２４のゲート電極と電気的に接続されている。走査線ＳＬは、走査線駆動回路５４から供給される走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍを、画素Ｐｘに供給する。走査線駆動回路５４は、走査線ＳＬに対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングにてパルス的に線順次で供給する。
データ線ＤＬは、データ線駆動回路５２（図１参照）と接続されている他、ＴＦＴ２４のソース電極と電気的に接続されている。データ線ＤＬは、データ線駆動回路５２から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを、画素Ｐｘに供給する。
データ線駆動回路５２からデータ線ＤＬに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、データ線ＤＬの配列順に線順次で供給されてもよく、互いに隣り合う複数のデータ線ＤＬ同士に対してグループ毎に供給されてもよい。
また、画素電極２８は、ＴＦＴ２４のドレイン電極に電気的に接続されている。
データ線駆動回路５２からデータ線ＤＬに供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、データ線ＤＬの配列順に線順次で供給されてもよく、互いに隣り合う複数のデータ線ＤＬ同士に対してグループ毎に供給されてもよい。
また、画素電極２８は、ＴＦＴ２４のドレイン電極に電気的に接続されている。
液晶装置１は、スイッチング素子であるＴＦＴ２４が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることによって、データ線ＤＬから供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが、画素電極２８を介して液晶層４に所定のタイミングにて書き込まれる構成となっている。そして、液晶層４に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極２８と、画素電極２８に対して液晶層４を挟んで対向配置された共通電極３４（図３参照）との間で一定期間保持される。
液晶装置１には、保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎのリークを抑制するために、画素電極２８と共通電極３４との間に形成される液晶容量と並列に接続される蓄積容量ＳＣが設けられている。蓄積容量ＳＣは、ＴＦＴ２４のドレイン電極と容量線ＣＬとの間に配置されている。
なお、図２では図示を省略したが、検査回路５３（図１参照）は、各データ線ＤＬと接続されている。そして、液晶装置１の製造過程において、検査回路５３が上記画像信号を検出することによって、液晶装置１の動作欠陥などを確認できる構成となっている。
なお、図２では図示を省略したが、検査回路５３（図１参照）は、各データ線ＤＬと接続されている。そして、液晶装置１の製造過程において、検査回路５３が上記画像信号を検出することによって、液晶装置１の動作欠陥などを確認できる構成となっている。
［素子基板の詳細構成］
図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における液晶装置１の構造を示す概略断面図である。なお、図３は、表示領域ＤＡに＋Ｘ方向に沿って配列された全ての画素Ｐｘの構造を示すものではなく、視認可能な程度に拡大表示している。このため、図３では、画素Ｐｘの数は、実際よりも少ない。
次に、図３を参照して、液晶装置１の構造について説明する。
素子基板２は、図３に示すように、透光性の基材２１と、基材２１上にそれぞれ設けられた第１遮光層２２、絶縁膜２３、ＴＦＴ２４、第１層間絶縁膜２５、第２遮光層２６、第２層間絶縁膜２７、画素電極２８及び配向膜２９を有する。
図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における液晶装置１の構造を示す概略断面図である。なお、図３は、表示領域ＤＡに＋Ｘ方向に沿って配列された全ての画素Ｐｘの構造を示すものではなく、視認可能な程度に拡大表示している。このため、図３では、画素Ｐｘの数は、実際よりも少ない。
次に、図３を参照して、液晶装置１の構造について説明する。
素子基板２は、図３に示すように、透光性の基材２１と、基材２１上にそれぞれ設けられた第１遮光層２２、絶縁膜２３、ＴＦＴ２４、第１層間絶縁膜２５、第２遮光層２６、第２層間絶縁膜２７、画素電極２８及び配向膜２９を有する。
基材２１は、例えばガラスや石英等の透光性を有する材料によって形成されている。なお、本実施形態における「透光性」とは、可視光波長領域の光を概ね８０％以上、好ましくは９０％以上透過させることを言う。
第１遮光層２２及び第２遮光層２６は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ及びＭｏ等の金属のうち少なくとも１つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、或いは、これらが積層されたものにより形成されており、遮光性と導電性とを兼ね備えている。具体的に、第１遮光層２２は、一部が上記走査線ＳＬ（図２参照）として機能するようにパターニングされている。そして、詳しくは後述するが、第１遮光層２２は、上層の第２遮光層２６に平面視で重なって、第２遮光層２６とともに格子状のブラックマトリックスＢＭ（図４参照）を構成する。
第１遮光層２２は、素子基板２の厚さ方向（＋Ｚ方向）において、第２遮光層２６との間にＴＦＴ２４を挟むように設けられる。第１遮光層２２及び第２遮光層２６によって、＋Ｚ方向と平行に進行する光がＴＦＴ２４に入射することが抑制される。第１遮光層２２及び第２遮光層２６によって囲まれた領域（開口部２２Ａ，２６Ａ内）は、光が素子基板２を透過する画素開口部ＰＡとなる。
絶縁膜２３は、基材２１及び第１遮光層２２を覆うように設けられている。絶縁膜２３は、例えば、ＳｉＯ２等の無機材料によって形成されている。
第１遮光層２２は、素子基板２の厚さ方向（＋Ｚ方向）において、第２遮光層２６との間にＴＦＴ２４を挟むように設けられる。第１遮光層２２及び第２遮光層２６によって、＋Ｚ方向と平行に進行する光がＴＦＴ２４に入射することが抑制される。第１遮光層２２及び第２遮光層２６によって囲まれた領域（開口部２２Ａ，２６Ａ内）は、光が素子基板２を透過する画素開口部ＰＡとなる。
絶縁膜２３は、基材２１及び第１遮光層２２を覆うように設けられている。絶縁膜２３は、例えば、ＳｉＯ２等の無機材料によって形成されている。
ＴＦＴ２４は、絶縁膜２３上に設けられている。ＴＦＴ２４は、図示を省略するが、半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する。
ゲート電極は、素子基板２の平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に、第１層間絶縁膜２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して対向配置されている。そして、ゲート電極は、ゲート絶縁膜と絶縁膜２３を貫通するコンタクトホールを介して、下層側に配置された走査線ＳＬ（図２参照）と電気的に接続される。
ゲート電極は、素子基板２の平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に、第１層間絶縁膜２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して対向配置されている。そして、ゲート電極は、ゲート絶縁膜と絶縁膜２３を貫通するコンタクトホールを介して、下層側に配置された走査線ＳＬ（図２参照）と電気的に接続される。
第１層間絶縁膜２５は、絶縁膜２３及びＴＦＴ２４を覆うように、例えばＳｉＯ２等の無機材料によって形成されている。第１層間絶縁膜２５は、ＴＦＴ２４の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。第１層間絶縁膜２５によって、ＴＦＴ２４に起因する表面の凹凸が緩和される。
第２遮光層２６は、第１層間絶縁膜２５上に設けられている。第２遮光層２６は、データ線ＤＬ、容量線ＣＬ及び蓄積容量ＳＣの電極として機能するようにパターニングされており、ＴＦＴ２４と電気的に接続される。そして、詳しくは後述するが、第２遮光層２６は、上記第１遮光層２２とともに格子状のブラックマトリックスＢＭ（図４参照）を構成する。
第２層間絶縁膜２７は、第１層間絶縁膜２５と第２遮光層２６とを覆うように設けられており、無機材料により形成されている。
第２遮光層２６は、第１層間絶縁膜２５上に設けられている。第２遮光層２６は、データ線ＤＬ、容量線ＣＬ及び蓄積容量ＳＣの電極として機能するようにパターニングされており、ＴＦＴ２４と電気的に接続される。そして、詳しくは後述するが、第２遮光層２６は、上記第１遮光層２２とともに格子状のブラックマトリックスＢＭ（図４参照）を構成する。
第２層間絶縁膜２７は、第１層間絶縁膜２５と第２遮光層２６とを覆うように設けられており、無機材料により形成されている。
画素電極２８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電膜によって、画素Ｐｘに対応して第２層間絶縁膜２７上に形成されている。画素電極２８は、平面視で画素開口部ＰＡと重なる領域に配置されている。また、画素電極２８の外縁は、平面視で第２遮光層２６と重なるように配置されている。
配向膜２９は、画素電極２８を覆うように形成されている。配向膜２９は、正の誘電異方性を有する液晶分子を略水平配向させることが可能な有機樹脂材料（例えばポリイミド）や、負の誘電異方性を有する液晶分子を略垂直配向させることが可能な無機材料（例えば酸化シリコン）を採用できる。
［液晶層の構成］
液晶層４は、上記のように、液晶分子によって構成されている。液晶層４は、画素電極２８と対向基板３の共通電極３４との間に印加される電圧レベルによって液晶分子の配向状態が変化することにより、液晶層４に入射する光を変調し、階調表示を可能とする。
本実施形態では、液晶装置１は、光が対向基板３側から入射して液晶層４を透過し、素子基板２側から出射されることを前提に構成されている。
液晶層４は、上記のように、液晶分子によって構成されている。液晶層４は、画素電極２８と対向基板３の共通電極３４との間に印加される電圧レベルによって液晶分子の配向状態が変化することにより、液晶層４に入射する光を変調し、階調表示を可能とする。
本実施形態では、液晶装置１は、光が対向基板３側から入射して液晶層４を透過し、素子基板２側から出射されることを前提に構成されている。
［対向基板の詳細構成］
対向基板３は、素子基板２に対する光入射側（−Ｚ方向側）に位置し、上記のように、素子基板２と対向する。対向基板３は、マイクロレンズアレイ基板３１と、見切り部ＡＰ（図１参照）を構成する遮光膜３２と、遮光膜３２を覆う平坦化層３３と、共通電極３４と、配向膜３５と、を備える。
対向基板３は、素子基板２に対する光入射側（−Ｚ方向側）に位置し、上記のように、素子基板２と対向する。対向基板３は、マイクロレンズアレイ基板３１と、見切り部ＡＰ（図１参照）を構成する遮光膜３２と、遮光膜３２を覆う平坦化層３３と、共通電極３４と、配向膜３５と、を備える。
マイクロレンズアレイ基板３１は、入射される光を集光して、各画素Ｐｘに導く機能を有する。マイクロレンズアレイ基板３１は、透光性の基材３１１と、複数の画素Ｐｘのそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズＭＬを含むレンズ層３１３と、光路長調整層３１４と、を含んでいる。なお、マイクロレンズアレイ基板３１は、光路長調整層３１４を含まなくてもよく、遮光膜３２、平坦化層３３及び共通電極３４を含む構成としてもよい。また、遮光膜３２をレンズ層３１３と光路長調整層３１４との間に配置してもよい。これによれば、平坦化層３３を省略できる。
基材３１１は、例えばガラスや石英等の透光性材料によって形成されている。基材３１１は、＋Ｚ方向側の面３１１Ａと、−Ｚ方向側の面３１１Ｂとを有する。これらのうち、面３１１Ａには、複数のレンズ面３１２が形成されている。
複数のレンズ面３１２は、各画素Ｐｘに対応して設けられた凹部である。
複数のレンズ面３１２は、各画素Ｐｘに対応して設けられた凹部である。
レンズ層３１３は、複数のレンズ面３１２をレンズ材料によって埋めることによって形成され、これにより、複数のマイクロレンズＭＬがマイクロレンズアレイ基板３１に形成される。すなわち、１つのレンズ面３１２がレンズ材料によって埋められて形成されるレンズ層３１３によって、１つのマイクロレンズＭＬが形成される。なお、マイクロレンズＭＬは、−Ｚ方向側に凸である平凸レンズである。
このようなレンズ層３１３を形成するレンズ材料としては、透光性を有し、基材３１１よりも屈折率が高い無機のレンズ材料を例示できる。例えば、基材３１１の屈折率が略１．４６の石英基板である場合には、レンズ層３１３を形成するレンズ材料としては、ＳｉＯＮ（屈折率＝１．５０〜１．７０）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率＝１．７６）等が挙げられる。このようなレンズ材料は、基材３１１及びレンズ層３１３を透過する光の波長に応じて採用される。
このようなレンズ層３１３を形成するレンズ材料としては、透光性を有し、基材３１１よりも屈折率が高い無機のレンズ材料を例示できる。例えば、基材３１１の屈折率が略１．４６の石英基板である場合には、レンズ層３１３を形成するレンズ材料としては、ＳｉＯＮ（屈折率＝１．５０〜１．７０）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率＝１．７６）等が挙げられる。このようなレンズ材料は、基材３１１及びレンズ層３１３を透過する光の波長に応じて採用される。
光路長調整層３１４は、レンズ層３１３を＋Ｚ方向側にて覆う。光路長調整層３１４は、透光性を有する無機材料であり、例えば基材３１１と略同じ屈折率を有する無機材料によって形成される。光路長調整層３１４は、マイクロレンズアレイ基板３１（レンズ層３１３）における液晶層４側の表面を平坦化すると共に、マイクロレンズＭＬによって集光された光が所望の位置で焦点を結ぶように、マイクロレンズＭＬを介した光の光路長を調整するために設けられている。従って、光路長調整層３１４の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬの焦点距離等の光学条件に基づいて適宜設定可能である。
遮光膜３２は、光路長調整層３１４において＋Ｚ方向側に位置する平坦な表面に形成され、上記見切り部ＡＰを構成する。遮光膜３２は、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ等の遮光性を有する材料、或いは、これらの材料の中から選ばれた少なくとも２つの材料の積層体によって構成できる。図３では詳しい図示を省略したが、本実施形態では、遮光膜３２は、光路長調整層３１４の表面側（＋Ｚ方向側の面）から順に積層されたＡｌ及びＴｉＮの二層構造となっている。
平坦化層３３は、＋Ｚ方向側にて共通電極３４に覆われる。
共通電極３４は、複数の画素Ｐｘに跨って形成され、液晶層４を挟んで画素電極２８と対向する対向電極である。共通電極３４は、画素電極２８と同様に、例えばＩＴＯ又はＩＺＯ等の透明導電膜が用いられる。共通電極３４は、液晶層４を挟んで複数の画素電極２８と対向して配置されるので、画素Ｐｘ毎に所望の光学特性を実現するためには、共通電極３４の表面が平坦であることが好ましい。
なお、共通電極３４は、対向基板３の角部に設けられた上下導通部５６（図１参照）を介して、素子基板２の外部接続端子５１１（図１参照）に繋がる配線と電気的に接続されている。
共通電極３４は、複数の画素Ｐｘに跨って形成され、液晶層４を挟んで画素電極２８と対向する対向電極である。共通電極３４は、画素電極２８と同様に、例えばＩＴＯ又はＩＺＯ等の透明導電膜が用いられる。共通電極３４は、液晶層４を挟んで複数の画素電極２８と対向して配置されるので、画素Ｐｘ毎に所望の光学特性を実現するためには、共通電極３４の表面が平坦であることが好ましい。
なお、共通電極３４は、対向基板３の角部に設けられた上下導通部５６（図１参照）を介して、素子基板２の外部接続端子５１１（図１参照）に繋がる配線と電気的に接続されている。
配向膜３５は、＋Ｚ方向側にて共通電極３４を覆う。配向膜３５は、素子基板２の配向膜２９と同様に、例えばポリイミド等の有機樹脂材料や、酸化シリコン等の無機材料を用いて形成される。なお、配向膜２９，３５の材料や配向処理の方法は、液晶装置１の光学設計に基づく液晶の選定や表示モードによって選択される。
このような液晶装置１においては、光は、−Ｚ方向側から対向基板３（基材３１１の面３１１Ｂ）に入射し、マイクロレンズＭＬによって画素Ｐｘ毎に集光される。例えば、基材３１１の面３１１ＢからマイクロレンズＭＬに入射する光のうち、マイクロレンズＭＬの光軸に沿って画素Ｐｘの平面的な中心に入射した入射光Ｌ１は、マイクロレンズＭＬをそのまま直進し、液晶層４を通過して素子基板２から出射される。
マイクロレンズＭＬにおいて入射光Ｌ１より外縁側の位置に、マイクロレンズＭＬの光軸に沿って入射した入射光Ｌ２は、基材３１１の屈折率とレンズ層３１３の屈折率との差によって、画素Ｐｘの平面的な中心側へ屈折される。
ここで、対向基板３において第２遮光層２６に応じた位置に入射した光がそのまま直進すると、当該光は第２遮光層２６（又は第１遮光層２２）によって遮光されてしまい、光の利用効率が低下する。
これに対し、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、入射光Ｌ２を、液晶層４を通過させた上で、画素開口部ＰＡを通過させることができる。この結果、素子基板２から出射される光量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、対向基板３のみがマイクロレンズＭＬを有するが、素子基板２もマイクロレンズを有する構成としてもよい。
ここで、対向基板３において第２遮光層２６に応じた位置に入射した光がそのまま直進すると、当該光は第２遮光層２６（又は第１遮光層２２）によって遮光されてしまい、光の利用効率が低下する。
これに対し、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、入射光Ｌ２を、液晶層４を通過させた上で、画素開口部ＰＡを通過させることができる。この結果、素子基板２から出射される光量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、対向基板３のみがマイクロレンズＭＬを有するが、素子基板２もマイクロレンズを有する構成としてもよい。
図３において示す層３１５は、マイクロレンズアレイ基板３１を形成する際に実施されるレンズ層３１３の研磨工程における研磨の終点の目安となる層である。この層３１５は、基材３１１の面３１１ＡにおいてマイクロレンズＭＬが設けられていない領域と光路長調整層３１４との間に設けられている。層３１５は、レンズ層３１３よりも研磨速度が遅い材料によって形成されており、レンズ層３１３を形成する材料としてＳｉＯＮが採用されている場合には、層３１５を形成する材料としてＳｉＮが採用され得る。
層３１５と面３１１ＡにおいてマイクロレンズＭＬが設けられていない領域との間には、応力緩和層３１６が設けられている。
ここで、マイクロレンズアレイ基板３１の製造過程や、液晶装置１の製造過程にて加わる熱や圧力等によって、層３１５に応力が加わる場合がある。このような応力によって、例えば層３１５にクラックが生じると、クラックが層３１５に接するレンズ層３１３（すなわちマイクロレンズＭＬ）に及ぶ可能性がある。
これに対し、応力緩和層３１６は、層３１５に加わる応力を緩和する。このような応力緩和層３１６は、本実施形態では、レンズ層３１３と同じ材料であるＳｉＯＮによって形成されている。
ここで、マイクロレンズアレイ基板３１の製造過程や、液晶装置１の製造過程にて加わる熱や圧力等によって、層３１５に応力が加わる場合がある。このような応力によって、例えば層３１５にクラックが生じると、クラックが層３１５に接するレンズ層３１３（すなわちマイクロレンズＭＬ）に及ぶ可能性がある。
これに対し、応力緩和層３１６は、層３１５に加わる応力を緩和する。このような応力緩和層３１６は、本実施形態では、レンズ層３１３と同じ材料であるＳｉＯＮによって形成されている。
［表示領域の詳細構成］
図４は、画素の構成を示す概略平面図である。
表示領域ＤＡには、図４に示すように、ブラックマトリックスＢＭが設けられている。
ブラックマトリックスＢＭは、＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸと、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹと、これら延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの交差部ＢＭＣとによる格子状の遮光領域である。ブラックマトリックスＢＭは、それぞれ上記した第１遮光層２２及び第２遮光層２６と、これら遮光層２２，２６に挟まれるＴＦＴ２４と、同じく遮光層２２，２６に挟まれる走査線ＳＬ、データ線ＤＬ及び容量線ＣＬ（図２参照）と、を含んで構成されている。すなわち、ブラックマトリックスＢＭは、第１遮光層２２及び第２遮光層２６を含み、第１遮光層２２から第２遮光層２６までの＋Ｚ方向における領域である。そして、ブラックマトリックスＢＭは、−Ｚ方向側から入射される光を第１遮光層２２及び第２遮光層２６（主に第２遮光層２６）によって遮蔽する遮光層に相当する。
図４は、画素の構成を示す概略平面図である。
表示領域ＤＡには、図４に示すように、ブラックマトリックスＢＭが設けられている。
ブラックマトリックスＢＭは、＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸと、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹと、これら延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの交差部ＢＭＣとによる格子状の遮光領域である。ブラックマトリックスＢＭは、それぞれ上記した第１遮光層２２及び第２遮光層２６と、これら遮光層２２，２６に挟まれるＴＦＴ２４と、同じく遮光層２２，２６に挟まれる走査線ＳＬ、データ線ＤＬ及び容量線ＣＬ（図２参照）と、を含んで構成されている。すなわち、ブラックマトリックスＢＭは、第１遮光層２２及び第２遮光層２６を含み、第１遮光層２２から第２遮光層２６までの＋Ｚ方向における領域である。そして、ブラックマトリックスＢＭは、−Ｚ方向側から入射される光を第１遮光層２２及び第２遮光層２６（主に第２遮光層２６）によって遮蔽する遮光層に相当する。
＋Ｘ方向に沿う延在部ＢＭＸには、走査線ＳＬ及び容量線ＣＬが含まれ、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹには、データ線ＤＬが含まれる。そして、ＴＦＴ２４は、延在部ＢＭＸ、延在部ＢＭＹ及び交差部ＢＭＣのいずれかに含まれる。
すなわち、延在部ＢＭＸ，ＢＭＹのうちの一方は第１配線部に相当し、他方は第２配線部に相当する。そして、延在部ＢＭＸが沿う＋Ｘ方向、及び、延在部ＢＭＹが沿う＋Ｙ方向のうち一方は第１方向に相当し、他方は第２方向に相当する。
すなわち、延在部ＢＭＸ，ＢＭＹのうちの一方は第１配線部に相当し、他方は第２配線部に相当する。そして、延在部ＢＭＸが沿う＋Ｘ方向、及び、延在部ＢＭＹが沿う＋Ｙ方向のうち一方は第１方向に相当し、他方は第２方向に相当する。
マイクロレンズＭＬは、平面視で画素開口部ＰＡの中心と、マイクロレンズＭＬの光学的な中心とが一致するように配置されている。そして、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬは、互いに外周部が重なり合うようにして配置されている。このため、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬが互いに接する部分は、平面視で直線状となる。
一方で、画素Ｐｘの対角方向において隣り合うマイクロレンズＭＬの間には、マイクロレンズＭＬが位置しない部分となり、当該部分は、外縁が各マイクロレンズＭＬの外縁の一部である円弧によって規定された平面形状となる。つまり、ブラックマトリックスＢＭの交差部ＢＭＣには、マイクロレンズＭＬが存在しない部分が含まれる。
一方で、画素Ｐｘの対角方向において隣り合うマイクロレンズＭＬの間には、マイクロレンズＭＬが位置しない部分となり、当該部分は、外縁が各マイクロレンズＭＬの外縁の一部である円弧によって規定された平面形状となる。つまり、ブラックマトリックスＢＭの交差部ＢＭＣには、マイクロレンズＭＬが存在しない部分が含まれる。
なお、本実施形態では、画素開口部ＰＡの平面視での形状は、正方形である。また、各画素開口部ＰＡは、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において所定のピッチ（画素ピッチ）にて開口している。すなわち、画素Ｐｘは、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向において等間隔に配置されている。
しかしながら、画素開口部ＰＡの平面視での形状は、正方形に限定されない。例えば、画素開口部ＰＡが、正方形以外の多角形、或いは、対称性を有しない異形状である場合には、画素開口部ＰＡの開口面積での重心とマイクロレンズＭＬの光軸とが一致するように、マイクロレンズＭＬを配置することが、入射光を効率的に利用する観点で好ましい。
しかしながら、画素開口部ＰＡの平面視での形状は、正方形に限定されない。例えば、画素開口部ＰＡが、正方形以外の多角形、或いは、対称性を有しない異形状である場合には、画素開口部ＰＡの開口面積での重心とマイクロレンズＭＬの光軸とが一致するように、マイクロレンズＭＬを配置することが、入射光を効率的に利用する観点で好ましい。
以上のように、各画素Ｐｘの画素開口部ＰＡは、ブラックマトリックスＢＭによって囲まれ、入射された光が通過する領域である。そして、画素Ｐｘは、それぞれ、画素開口部ＰＡと、画素開口部ＰＡを＋Ｙ方向において挟む一対の延在部ＢＭＸのうち、＋Ｙ方向側に位置する延在部ＢＭＸにおける−Ｙ方向側の半分と、−Ｙ方向側に位置する延在部ＢＭＸにおける＋Ｙ方向側の半分と、画素開口部ＰＡを＋Ｘ方向において挟む一対の延在部ＢＭＹのうち、＋Ｘ方向側に位置する延在部ＢＭＹにおける−Ｘ方向側の半分と、−Ｘ方向側に位置する延在部ＢＭＹにおける＋Ｘ方向側の半分と、により構成される矩形部分となる。
なお、本実施形態では、平面視での延在部ＢＭＸの線幅（延在部ＢＭＸの＋Ｙ方向における寸法）と、平面視での延在部ＢＭＹの線幅（延在部ＢＭＹの＋Ｘ方向における寸法）とは、略一致している。
なお、本実施形態では、平面視での延在部ＢＭＸの線幅（延在部ＢＭＸの＋Ｙ方向における寸法）と、平面視での延在部ＢＭＹの線幅（延在部ＢＭＹの＋Ｘ方向における寸法）とは、略一致している。
［ブラックマトリックスの配置］
液晶装置１は、画素Ｐｘに応じたマイクロレンズＭＬを有することから、図３にて示したように、マイクロレンズＭＬの外縁近傍の位置にマイクロレンズＭＬの光軸に沿って入射された入射光Ｌ２は、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、ブラックマトリックスＢＭに入射されることなく、画素開口部ＰＡを通過する。
しかしながら、各画素ＰｘのマイクロレンズＭＬに入射される光の全てを、マイクロレンズＭＬの光軸と平行な平行光とすることは難しい。例えば、本実施形態に係る液晶装置１を光変調装置として採用したプロジェクターでは、プロジェクターの光源装置から出射された光束は、光束径が絞られた形で液晶装置１の表示領域ＤＡに入射される。このため、各マイクロレンズＭＬには、マイクロレンズＭＬの光軸に対して所定の角度で傾斜した光が入射され得る。
液晶装置１は、画素Ｐｘに応じたマイクロレンズＭＬを有することから、図３にて示したように、マイクロレンズＭＬの外縁近傍の位置にマイクロレンズＭＬの光軸に沿って入射された入射光Ｌ２は、マイクロレンズＭＬの集光作用によって、ブラックマトリックスＢＭに入射されることなく、画素開口部ＰＡを通過する。
しかしながら、各画素ＰｘのマイクロレンズＭＬに入射される光の全てを、マイクロレンズＭＬの光軸と平行な平行光とすることは難しい。例えば、本実施形態に係る液晶装置１を光変調装置として採用したプロジェクターでは、プロジェクターの光源装置から出射された光束は、光束径が絞られた形で液晶装置１の表示領域ＤＡに入射される。このため、各マイクロレンズＭＬには、マイクロレンズＭＬの光軸に対して所定の角度で傾斜した光が入射され得る。
このことから、ある画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬに入射され、マイクロレンズＭＬのレンズ主面から出射された光線の進行方向と、マイクロレンズＭＬの光軸Ａｘと平行な軸Ａｘ１との交差角は、マイクロレンズＭＬに対する光線の入射位置に応じて異なり、当該交差角は、光線の入射位置がマイクロレンズＭＬの中心から外縁側に向かうに従って大きくなる。
なお、レンズ主面（主平面）とは、マイクロレンズＭＬにおいて、マイクロレンズＭＬの光軸に直交し、かつ、マイクロレンズＭＬに入射された光線が屈折する面である。
なお、レンズ主面（主平面）とは、マイクロレンズＭＬにおいて、マイクロレンズＭＬの光軸に直交し、かつ、マイクロレンズＭＬに入射された光線が屈折する面である。
図５は、本実施形態に係る液晶装置１の比較例としての液晶装置ＬＭ１の画素Ｐｘを通過する１つの光線Ｌｓ１の光路を示す模式図である。なお、図５に示す液晶装置ＬＭ１は、対向基板３に入射されて画素Ｐｘ内を通過する光の進行方向である＋Ｚ方向におけるブラックマトリックスＢＭの位置が異なるものの、液晶装置ＬＭ１の層構造は、液晶装置１と同様である。また、図５において示す光線の光路では、液晶層４等の層構造を通過する際の光路変化を省略している。後に示す図６においても同様である。
そして、マイクロレンズＭＬの外縁に入射して、大きな交差角でレンズ主面ＭＳから出射された光線は、マイクロレンズＭＬへの光線の入射位置とはマイクロレンズＭＬの中心Ｃを挟んで反対側の周縁に進み得る。例えば、図５に示すように、マイクロレンズＭＬにおける＋Ｙ方向側の外縁に入射して、大きな交差角でレンズ主面ＭＳから出射された光線Ｌｓ１は、−Ｙ方向側の周縁に向かって進む。
このような光線の進行方向にブラックマトリックスＢＭが位置し、当該光線がブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されると、当該光線の偏光状態が変化して、液晶装置ＬＭ１によって形成される画像のコントラストを低下させる。このような問題は、ブラックマトリックスＢＭがレンズ主面ＭＳから比較的離れた位置に配置された液晶装置ＬＭ１において顕著となる。
そして、マイクロレンズＭＬの外縁に入射して、大きな交差角でレンズ主面ＭＳから出射された光線は、マイクロレンズＭＬへの光線の入射位置とはマイクロレンズＭＬの中心Ｃを挟んで反対側の周縁に進み得る。例えば、図５に示すように、マイクロレンズＭＬにおける＋Ｙ方向側の外縁に入射して、大きな交差角でレンズ主面ＭＳから出射された光線Ｌｓ１は、−Ｙ方向側の周縁に向かって進む。
このような光線の進行方向にブラックマトリックスＢＭが位置し、当該光線がブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されると、当該光線の偏光状態が変化して、液晶装置ＬＭ１によって形成される画像のコントラストを低下させる。このような問題は、ブラックマトリックスＢＭがレンズ主面ＭＳから比較的離れた位置に配置された液晶装置ＬＭ１において顕著となる。
図６は、液晶装置１の画素Ｐｘを通過する１つの光線Ｌｔ１の光路を示す模式図である。
これに対し、本実施形態に係る液晶装置１では、＋Ｚ方向におけるブラックマトリックスＢＭの位置は、図６に示すように設定されている。
マイクロレンズＭＬのレンズ主面ＭＳから出射された光線の進行方向と、マイクロレンズＭＬの光軸Ａｘと平行な軸Ａｘ１との交差角のうち、最大の交差角をθとする。換言すると、レンズ主面ＭＳからの進行方向と軸Ａｘ１との交差角が最大となる光線の当該交差角をθとする。
なお、マイクロレンズＭＬの外縁部分を通過する光は、上記のように、マイクロレンズＭＬにて大きく屈折される。このため、上記交差角が最大となる光線は、大きな入射角でマイクロレンズＭＬの外縁部分に入射される光である。
これに対し、本実施形態に係る液晶装置１では、＋Ｚ方向におけるブラックマトリックスＢＭの位置は、図６に示すように設定されている。
マイクロレンズＭＬのレンズ主面ＭＳから出射された光線の進行方向と、マイクロレンズＭＬの光軸Ａｘと平行な軸Ａｘ１との交差角のうち、最大の交差角をθとする。換言すると、レンズ主面ＭＳからの進行方向と軸Ａｘ１との交差角が最大となる光線の当該交差角をθとする。
なお、マイクロレンズＭＬの外縁部分を通過する光は、上記のように、マイクロレンズＭＬにて大きく屈折される。このため、上記交差角が最大となる光線は、大きな入射角でマイクロレンズＭＬの外縁部分に入射される光である。
また、複数の画素Ｐｘの画素ピッチ（画素Ｐｘの＋Ｘ方向における寸法又は＋Ｙ方向における寸法）をａとする。なお、本実施形態における画素Ｐｘでは、＋Ｘ方向における寸法及び＋Ｙ方向における寸法は同じであるので、画素ピッチは、画素Ｐｘの＋Ｘ方向における寸法、及び、＋Ｙ方向における寸法のうち、どちらでもよい。一方、画素Ｐｘの寸法が＋Ｘ方向と＋Ｙ方向とで異なる場合には、大きい方の寸法を、画素ピッチとする。
更に、平面視での延在部ＢＭＸの線幅（＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸの＋Ｙ方向における寸法）と、平面視での延在部ＢＭＹの線幅（＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹの＋Ｘ方向における寸法）とのいずれかをｂとする。なお、上記のように、本実施形態では、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とは略一致する。しかしながら、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とが異なる場合には、大きい方の線幅をｂとする。
そして、＋Ｚ方向におけるブラックマトリックスＢＭは、レンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に、以下の式（１）によって示される寸法Ｌまでの範囲内に配置される。
更に、平面視での延在部ＢＭＸの線幅（＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸの＋Ｙ方向における寸法）と、平面視での延在部ＢＭＹの線幅（＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹの＋Ｘ方向における寸法）とのいずれかをｂとする。なお、上記のように、本実施形態では、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とは略一致する。しかしながら、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とが異なる場合には、大きい方の線幅をｂとする。
そして、＋Ｚ方向におけるブラックマトリックスＢＭは、レンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に、以下の式（１）によって示される寸法Ｌまでの範囲内に配置される。
［数１］
Ｌ ＝ （ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ） …（１）
Ｌ ＝ （ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ） …（１）
例えば、上記交差角θが１４°であり、上記画素ピッチａが４．０μｍであり、上記線幅ｂが１．０μｍである場合、上記寸法Ｌは１４．０３μｍとなる。
また例えば、上記交差角が１４°であり、上記画素ピッチａが６．０μｍであり、上記線幅ｂが１．０μｍである場合、上記寸法Ｌは２２．０５μｍとなる。
なお、上記交差角は、マイクロレンズＭＬに入射される光線の入射角や、マイクロレンズＭＬの屈折率及び曲率等によって算出可能である。
また例えば、上記交差角が１４°であり、上記画素ピッチａが６．０μｍであり、上記線幅ｂが１．０μｍである場合、上記寸法Ｌは２２．０５μｍとなる。
なお、上記交差角は、マイクロレンズＭＬに入射される光線の入射角や、マイクロレンズＭＬの屈折率及び曲率等によって算出可能である。
このような範囲内に、ブラックマトリックスＢＭ全体が配置されることによって、図６に示すように、上記交差角θが最も大きい光線Ｌｔ１がブラックマトリックスＢＭの内側側面（画素Ｐｘの中心側の側面）に入射されることを抑制できる。このため、例えばマイクロレンズＭＬにおいて当該マイクロレンズＭＬの中心Ｃに対して一端側の領域に入射された光が、他端側に位置するブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されることを抑制できる。従って、ブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射されることによって偏光状態が変化する光の発生を抑制でき、液晶装置１によって形成される画像のコントラストの低下を抑制できる。
なお、本実施形態では、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭを配置するために、上記した光路長調整層３１４の層厚（＋Ｚ方向における寸法）を調整している。
なお、本実施形態では、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭを配置するために、上記した光路長調整層３１４の層厚（＋Ｚ方向における寸法）を調整している。
［液晶装置の明るさ比率］
図７は、ブラックマトリックスＢＭの＋Ｚ方向側の端部（終端）の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときの液晶装置１の明るさを「１」とした場合のブラックマトリックスＢＭの終端の位置に応じた明るさ比率を示す図である。
ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置（すなわち上記範囲外の位置）であるときの明るさを「１」とした場合の明るさ比率は、図７に示すように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端（すなわち、ブラックマトリックスＢＭ全体）が位置する場合で「１」を下回った。そして、上記範囲内において、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳに近づくに従って（レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って）、明るさ比率は低下した。換言すると、上記範囲内において、レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って、明るさ比率は低下した。しかしながら、この場合の明るさ比率の低下率は、最大で０．０５（５％）程度であり、大きな低下ではなかった。
なお、ブラックマトリックスＢＭの終端が上記範囲外に位置する場合、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳから遠ざかるに従って（上記距離が大きくなるに従って）、明るさ比率は同様に低下した。
図７は、ブラックマトリックスＢＭの＋Ｚ方向側の端部（終端）の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときの液晶装置１の明るさを「１」とした場合のブラックマトリックスＢＭの終端の位置に応じた明るさ比率を示す図である。
ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置（すなわち上記範囲外の位置）であるときの明るさを「１」とした場合の明るさ比率は、図７に示すように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端（すなわち、ブラックマトリックスＢＭ全体）が位置する場合で「１」を下回った。そして、上記範囲内において、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳに近づくに従って（レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って）、明るさ比率は低下した。換言すると、上記範囲内において、レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って、明るさ比率は低下した。しかしながら、この場合の明るさ比率の低下率は、最大で０．０５（５％）程度であり、大きな低下ではなかった。
なお、ブラックマトリックスＢＭの終端が上記範囲外に位置する場合、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳから遠ざかるに従って（上記距離が大きくなるに従って）、明るさ比率は同様に低下した。
［液晶装置のコントラスト比率］
図８は、ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときのコントラストを「１」とした場合のブラックマトリックスＢＭの終端の位置に応じたコントラスト比率を示す図である。
ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときのコントラストを「１」とした場合のコントラスト比率は、図８に示すように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端が位置する場合で「１」を上回った。そして、上記範囲内において、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳに近づくに従って、コントラスト比率は劇的に上昇した。換言すると、上記範囲内において、レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って、コントラスト比率は劇的に上昇した。
一方、ブラックマトリックスＢＭの終端が上記範囲外に位置する場合、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳから遠ざかるに従って（上記距離が大きくなるに従って）、コントラスト比率は「１」を下回ったまま、より低下した。
このように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端が位置するように液晶装置１を構成することによって、上記範囲外にブラックマトリックスＢＭの終端が位置する場合に比べて、液晶装置１のコントラスト向上を図ることができる。
図８は、ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときのコントラストを「１」とした場合のブラックマトリックスＢＭの終端の位置に応じたコントラスト比率を示す図である。
ブラックマトリックスＢＭの終端の位置がレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向側に１６．５０μｍ離れた位置であるときのコントラストを「１」とした場合のコントラスト比率は、図８に示すように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端が位置する場合で「１」を上回った。そして、上記範囲内において、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳに近づくに従って、コントラスト比率は劇的に上昇した。換言すると、上記範囲内において、レンズ主面からブラックマトリックスの終端までの距離が小さくなるに従って、コントラスト比率は劇的に上昇した。
一方、ブラックマトリックスＢＭの終端が上記範囲外に位置する場合、ブラックマトリックスＢＭの終端がレンズ主面ＭＳから遠ざかるに従って（上記距離が大きくなるに従って）、コントラスト比率は「１」を下回ったまま、より低下した。
このように、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭの終端が位置するように液晶装置１を構成することによって、上記範囲外にブラックマトリックスＢＭの終端が位置する場合に比べて、液晶装置１のコントラスト向上を図ることができる。
以上説明した本実施形態に係る液晶装置１は、以下の効果を奏する。
ブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＭＬのレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に、上記式（１）によって示される寸法Ｌまでの範囲内に配置されている。これによれば、マイクロレンズＭＬの外縁部分に入射されてレンズ主面ＭＳから最も大きな上記交差角で出射された光が、マイクロレンズＭＬの中心Ｃを挟んで当該光線の入射位置とは反対側の周縁に位置するブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射することを抑制できる。換言すると、上記交差角が最も大きい光が内側側面に入射しづらい位置に、ブラックマトリックスＢＭを配置できる。このため、画素Ｐｘ内を通過する光の一部がブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射することを抑制できるので、光変調装置としての液晶装置１によって形成される画像のコントラストが低下することを抑制できる。
ブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＭＬのレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に、上記式（１）によって示される寸法Ｌまでの範囲内に配置されている。これによれば、マイクロレンズＭＬの外縁部分に入射されてレンズ主面ＭＳから最も大きな上記交差角で出射された光が、マイクロレンズＭＬの中心Ｃを挟んで当該光線の入射位置とは反対側の周縁に位置するブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射することを抑制できる。換言すると、上記交差角が最も大きい光が内側側面に入射しづらい位置に、ブラックマトリックスＢＭを配置できる。このため、画素Ｐｘ内を通過する光の一部がブラックマトリックスＢＭの内側側面に入射することを抑制できるので、光変調装置としての液晶装置１によって形成される画像のコントラストが低下することを抑制できる。
対向基板３は、マイクロレンズＭＬと液晶層４との間に設けられる光路長調整層３１４を備え、マイクロレンズＭＬのレンズ主面ＭＳからのブラックマトリックスＢＭの終端の位置は、光路長調整層３１４の層厚を調整することによって行われる。これによれば、ブラックマトリックスＢＭの位置を確実に調整できる。従って、上記範囲内にブラックマトリックスＢＭ全体を配置しやすくすることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る液晶装置は、第１実施形態にて示した液晶装置１と同様の構成を有するが、マイクロレンズの構成が異なる点で、第１実施形態にて示した液晶装置１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る液晶装置は、第１実施形態にて示した液晶装置１と同様の構成を有するが、マイクロレンズの構成が異なる点で、第１実施形態にて示した液晶装置１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図９は、本実施形態に係る液晶装置が備える１つの画素Ｐｘを平面視した模式図である。
本実施形態に係る液晶装置１Ａは、マイクロレンズＭＬに代えてマイクロレンズＭＬＡを有する他は、上記液晶装置１と同様の構成及び機能を有する。すなわち、液晶装置１Ａでは、遮光層としてのブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＭＬＡのレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に上記範囲内の位置に配置されている。
マイクロレンズＭＬＡは、上記マイクロレンズＭＬと同様に、画素Ｐｘの一部を構成するものであり、対向基板３に形成されたレンズ面３１２にレンズ材料が充填されたレンズ層３１３によって形成される。本実施形態では、マイクロレンズＭＬＡの曲率は、マイクロレンズＭＬと同じである。
このようなマイクロレンズＭＬＡは、図９に示すように、低屈折率部ＭＬＡ１及び高屈折率部ＭＬＡ２を有する。
本実施形態に係る液晶装置１Ａは、マイクロレンズＭＬに代えてマイクロレンズＭＬＡを有する他は、上記液晶装置１と同様の構成及び機能を有する。すなわち、液晶装置１Ａでは、遮光層としてのブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＭＬＡのレンズ主面ＭＳから＋Ｚ方向に上記範囲内の位置に配置されている。
マイクロレンズＭＬＡは、上記マイクロレンズＭＬと同様に、画素Ｐｘの一部を構成するものであり、対向基板３に形成されたレンズ面３１２にレンズ材料が充填されたレンズ層３１３によって形成される。本実施形態では、マイクロレンズＭＬＡの曲率は、マイクロレンズＭＬと同じである。
このようなマイクロレンズＭＬＡは、図９に示すように、低屈折率部ＭＬＡ１及び高屈折率部ＭＬＡ２を有する。
低屈折率部ＭＬＡ１は、マイクロレンズＭＬＡを平面視した際の中央に位置する。
高屈折率部ＭＬＡ２は、マイクロレンズＭＬＡを平面視した際の低屈折率部ＭＬＡ１の外側で、かつ、少なくとも一部がブラックマトリックスＢＭの内側（ブラックマトリックスＢＭよりマイクロレンズＭＬの中央側）に位置するように配置されている。高屈折率部ＭＬＡ２は、低屈折率部ＭＬＡ１より屈折率が高い材料によって形成されている。例えば、低屈折率部ＭＬＡ１の屈折率が１．５１以上、１．６５未満の範囲内にある場合、高屈折率部ＭＬＡ２の屈折率は１．６５以上、１．７５未満の範囲内とすることができる。
高屈折率部ＭＬＡ２は、マイクロレンズＭＬＡを平面視した際の低屈折率部ＭＬＡ１の外側で、かつ、少なくとも一部がブラックマトリックスＢＭの内側（ブラックマトリックスＢＭよりマイクロレンズＭＬの中央側）に位置するように配置されている。高屈折率部ＭＬＡ２は、低屈折率部ＭＬＡ１より屈折率が高い材料によって形成されている。例えば、低屈折率部ＭＬＡ１の屈折率が１．５１以上、１．６５未満の範囲内にある場合、高屈折率部ＭＬＡ２の屈折率は１．６５以上、１．７５未満の範囲内とすることができる。
図１０は、液晶装置１Ａの比較例である液晶装置ＬＭ２の画素Ｐｘを通過する光線の光路を示す模式図である。なお、液晶装置ＬＭ２は、マイクロレンズＭＬＡに代えて、全体で１つの屈折率を有するマイクロレンズＬＭ２１を有する他は、液晶装置１Ａと同様の構成を有する。また、図１０において示す光線の光路では、液晶層４等の層構造を通過する際の光路変化を省略している。後に示す図１１においても同様である。
ここで、液晶装置ＬＭ２では、ブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＬＭ２１のレンズ主面ＬＭ２２から＋Ｚ方向に上記寸法Ｌにより規定される範囲内に位置している。このため、図１０に示すように、マイクロレンズＬＭ２１における＋Ｙ方向側の端縁近傍の位置に入射角Ａで入射された光線Ｌｓ２１（点線にて示す光線Ｌｓ２１）は、マイクロレンズＬＭ２１にて屈折されて画素Ｐｘにおける−Ｙ方向側の部位に向かって進行しても、ブラックマトリックスＢＭの内側側面には入射しない。なお、入射角Ａは、マイクロレンズＬＭ２１のレンズ主面ＬＭ２２から出射された光線の進行方向と、マイクロレンズＭＬの光軸と平行な軸Ａｘ１との交差角が上記最大の交差角θとなる光線がマイクロレンズＬＭ２１に入射する際の入射角である。
ここで、液晶装置ＬＭ２では、ブラックマトリックスＢＭは、マイクロレンズＬＭ２１のレンズ主面ＬＭ２２から＋Ｚ方向に上記寸法Ｌにより規定される範囲内に位置している。このため、図１０に示すように、マイクロレンズＬＭ２１における＋Ｙ方向側の端縁近傍の位置に入射角Ａで入射された光線Ｌｓ２１（点線にて示す光線Ｌｓ２１）は、マイクロレンズＬＭ２１にて屈折されて画素Ｐｘにおける−Ｙ方向側の部位に向かって進行しても、ブラックマトリックスＢＭの内側側面には入射しない。なお、入射角Ａは、マイクロレンズＬＭ２１のレンズ主面ＬＭ２２から出射された光線の進行方向と、マイクロレンズＭＬの光軸と平行な軸Ａｘ１との交差角が上記最大の交差角θとなる光線がマイクロレンズＬＭ２１に入射する際の入射角である。
一方、図１０に示すように、マイクロレンズＬＭ２１に対して光線Ｌｓ１１の入射位置とは反対側の端縁近傍の位置に入射角Ａで入射した光線Ｌｓ２２（一点鎖線にて示す光線Ｌｓ２２）は、マイクロレンズＬＭ２１の中心Ｃから光線Ｌｓ２２の入射位置に向かう方向における画素Ｐｘの周縁に向かって進行し得る。このため、光線Ｌｓ２２は、ブラックマトリックスＢＭにおける−Ｚ方向側の端面（マイクロレンズＬＭ２１側の端面）に入射して、遮光される可能性がある。この場合、画素Ｐｘを通過する光量が減少するため、液晶装置ＬＭ２によって形成される画像の明るさが低下して、当該画像が暗くなる。
図１１は、液晶装置１Ａの画素Ｐｘを通過する光線の光路を示す模式図である。
これに対し、平面視でマイクロレンズＭＬＡの外縁側の領域には、高屈折率部ＭＬＡ２が設けられている。このことにより、マイクロレンズＭＬＡの外縁部分に斜方入射した光線は、より画素Ｐｘの中心側を進行するように、高屈折率部ＭＬＡ２にて屈折される。
例えば、図１１に示すように、入射角ＡでマイクロレンズＭＬＡの高屈折率部ＭＬＡ２における＋Ｙ方向側の外縁部分に入射した光線Ｌｔ２１（点線にて示す光線Ｌｔ２１）は、高屈折率部ＭＬＡ２にて屈折されて画素Ｐｘ内を＋Ｚ方向に進行する。しかしながら、ブラックマトリックスＢＭ全体は、上記範囲内に配置されているので、ブラックマトリックスＢＭへの光線Ｌｓ２１の入射は抑制されている。
これに対し、平面視でマイクロレンズＭＬＡの外縁側の領域には、高屈折率部ＭＬＡ２が設けられている。このことにより、マイクロレンズＭＬＡの外縁部分に斜方入射した光線は、より画素Ｐｘの中心側を進行するように、高屈折率部ＭＬＡ２にて屈折される。
例えば、図１１に示すように、入射角ＡでマイクロレンズＭＬＡの高屈折率部ＭＬＡ２における＋Ｙ方向側の外縁部分に入射した光線Ｌｔ２１（点線にて示す光線Ｌｔ２１）は、高屈折率部ＭＬＡ２にて屈折されて画素Ｐｘ内を＋Ｚ方向に進行する。しかしながら、ブラックマトリックスＢＭ全体は、上記範囲内に配置されているので、ブラックマトリックスＢＭへの光線Ｌｓ２１の入射は抑制されている。
また、入射角ＡでマイクロレンズＭＬＡの高屈折率部ＭＬＡ２における−Ｙ方向側の外縁部分に入射した光線Ｌｔ２２（一点鎖線にて示す光線Ｌｔ２２）は、高屈折率部ＭＬＡ２にて屈折されて、上記光線Ｌｓ２２より画素Ｐｘの中心側を進行する。これにより、ブラックマトリックスＢＭへの光線Ｌｔ２２の入射が抑制される。
このように、マイクロレンズＭＬＡの平面視で低屈折率部ＭＬＡ１より外縁側に位置し、かつ、低屈折率部ＭＬＡ１への入射角より大きな入射角で光が入射される高屈折率部ＭＬＡ２を設けることによって、マイクロレンズＭＬＡに入射される光線がブラックマトリックスＢＭに入射されることを抑制できる。従って、画素Ｐｘを通過する光量の低下を抑制でき、液晶装置１Ａによって形成される画像の明るさを高めることができる。
このように、マイクロレンズＭＬＡの平面視で低屈折率部ＭＬＡ１より外縁側に位置し、かつ、低屈折率部ＭＬＡ１への入射角より大きな入射角で光が入射される高屈折率部ＭＬＡ２を設けることによって、マイクロレンズＭＬＡに入射される光線がブラックマトリックスＢＭに入射されることを抑制できる。従って、画素Ｐｘを通過する光量の低下を抑制でき、液晶装置１Ａによって形成される画像の明るさを高めることができる。
なお、高屈折率部ＭＬＡ２における低屈折率部ＭＬＡ１側の部位に大きな入射角で入射された光は、当該高屈折率部ＭＬＡ２にて大きく屈折され、画素Ｐｘ内のブラックマトリックスＢＭに向かう方向に進行する。しかしながら、このような光は、大きく屈折されたことによって低屈折率部ＭＬＡ１に入射するため、マイクロレンズＭＬＡからの出射角が小さくなり、ブラックマトリックスＢＭには入射されない。
ここで、マイクロレンズＭＬＡ全体の屈折率が高くなると、マイクロレンズＭＬＡを透過する光量が低下する。これに対し、マイクロレンズＭＬＡにおいて、光線強度が比較的高く、かつ、マイクロレンズＭＬＡの光軸に対して光線の入射角が小さい中央部分に、低屈折率部ＭＬＡ１が設けられている。これにより、マイクロレンズＭＬＡを通過する光線の光量低下が抑制され、画像の明るさの低減が抑制される。
［マイクロレンズの製造工程］
マイクロレンズＭＬＡは、以下の２つの製造工程のいずれかによって製造できる。
以下、１つ目の製造工程を第１製造工程とし、２つ目の製造工程を第２製造工程として説明する。
マイクロレンズＭＬＡは、以下の２つの製造工程のいずれかによって製造できる。
以下、１つ目の製造工程を第１製造工程とし、２つ目の製造工程を第２製造工程として説明する。
［第１製造工程］
図１２は、マイクロレンズＭＬＡの第１製造工程を示す模式図である。
第１製造工程にてマイクロレンズＭＬＡを製造する際には、図１２の１段目に示すように、まず、マイクロレンズアレイ基板３１の基材３１１の面３１１Ａに、レンズ面３１２となる凹部Ｓ１１をエッチングによって形成する。そして、凹部Ｓ１１の外周部分を覆う被膜Ｓ１２を面３１１Ａに形成する。すなわち、凹部Ｓ１１を覆う被膜Ｓ１２を面３１１Ａに形成し、被膜Ｓ１２において凹部Ｓ１１の中央、すなわち、低屈折率部ＭＬＡ１の形成予定領域に応じた位置に、開口部Ｓ１３を形成する。
この後、図１２の２段目に示すように、開口部Ｓ１３を介して、低屈折率部ＭＬＡ１となる低屈折率材料Ｓ１４を成膜する。
次に、図１２の３段目に示すように、被膜Ｓ１２を除去し、凹部Ｓ１１の周縁部分と低屈折率材料Ｓ１４との間に、高屈折率部ＭＬＡ２となる高屈折率材料Ｓ１５を流し込む。
そして、図１２の４段目に示すように、凹部Ｓ１１外にて凝固した低屈折率材料Ｓ１４及び高屈折率材料Ｓ１５をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）等によって研磨し、レンズ層３１３を成形する。これにより、上記マイクロレンズＭＬＡが形成される。
図１２は、マイクロレンズＭＬＡの第１製造工程を示す模式図である。
第１製造工程にてマイクロレンズＭＬＡを製造する際には、図１２の１段目に示すように、まず、マイクロレンズアレイ基板３１の基材３１１の面３１１Ａに、レンズ面３１２となる凹部Ｓ１１をエッチングによって形成する。そして、凹部Ｓ１１の外周部分を覆う被膜Ｓ１２を面３１１Ａに形成する。すなわち、凹部Ｓ１１を覆う被膜Ｓ１２を面３１１Ａに形成し、被膜Ｓ１２において凹部Ｓ１１の中央、すなわち、低屈折率部ＭＬＡ１の形成予定領域に応じた位置に、開口部Ｓ１３を形成する。
この後、図１２の２段目に示すように、開口部Ｓ１３を介して、低屈折率部ＭＬＡ１となる低屈折率材料Ｓ１４を成膜する。
次に、図１２の３段目に示すように、被膜Ｓ１２を除去し、凹部Ｓ１１の周縁部分と低屈折率材料Ｓ１４との間に、高屈折率部ＭＬＡ２となる高屈折率材料Ｓ１５を流し込む。
そして、図１２の４段目に示すように、凹部Ｓ１１外にて凝固した低屈折率材料Ｓ１４及び高屈折率材料Ｓ１５をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）等によって研磨し、レンズ層３１３を成形する。これにより、上記マイクロレンズＭＬＡが形成される。
［第２製造工程］
図１３は、マイクロレンズＭＬＡの第２製造工程を示す模式図である。
第２製造工程にてマイクロレンズＭＬＡを製造する際には、図１３の１段目に示すように、基材３１１の面３１１Ａに、レンズ面３１２となる凹部Ｓ２１をエッチングによって形成する。
この後、図１３の２段目に示すように、形成された凹部Ｓ２１内に低屈折率部ＭＬＡ１となる低屈折率材料Ｓ２２を充填する。
次に、図１３の３段目に示すように、低屈折率部ＭＬＡ１の形成予定領域にマスクＳ２３を形成し、フォトリソグラフィによって、高屈折率部ＭＬＡ２の形成予定領域に位置する低屈折率材料Ｓ２２を除去する。
そして、図１３の４段目に示すように、マスクＳ２３を除去する。
この後、図１３の５段目に示すように、高屈折率部ＭＬＡ２の形成予定領域（凹部Ｓ２１の周縁部分と低屈折率材料Ｓ２２との間）に、高屈折率部ＭＬＡ２となる高屈折率材料Ｓ２４を流し込む。
更に、図１３の６段目に示すように、凹部Ｓ２１外にて凝固した低屈折率材料Ｓ２２及び高屈折率材料Ｓ２４をＣＭＰ等により除去する。これにより、上記マイクロレンズＭＬＡが形成される。
図１３は、マイクロレンズＭＬＡの第２製造工程を示す模式図である。
第２製造工程にてマイクロレンズＭＬＡを製造する際には、図１３の１段目に示すように、基材３１１の面３１１Ａに、レンズ面３１２となる凹部Ｓ２１をエッチングによって形成する。
この後、図１３の２段目に示すように、形成された凹部Ｓ２１内に低屈折率部ＭＬＡ１となる低屈折率材料Ｓ２２を充填する。
次に、図１３の３段目に示すように、低屈折率部ＭＬＡ１の形成予定領域にマスクＳ２３を形成し、フォトリソグラフィによって、高屈折率部ＭＬＡ２の形成予定領域に位置する低屈折率材料Ｓ２２を除去する。
そして、図１３の４段目に示すように、マスクＳ２３を除去する。
この後、図１３の５段目に示すように、高屈折率部ＭＬＡ２の形成予定領域（凹部Ｓ２１の周縁部分と低屈折率材料Ｓ２２との間）に、高屈折率部ＭＬＡ２となる高屈折率材料Ｓ２４を流し込む。
更に、図１３の６段目に示すように、凹部Ｓ２１外にて凝固した低屈折率材料Ｓ２２及び高屈折率材料Ｓ２４をＣＭＰ等により除去する。これにより、上記マイクロレンズＭＬＡが形成される。
以上説明した本実施形態に係る液晶装置１Ａによれば、上記液晶装置１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
液晶装置１Ａの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＡは、平面視で中央に位置する低屈折率部ＭＬＡ１と、低屈折率部ＭＬＡ１に対して外縁側に位置する高屈折率部ＭＬＡ２と、を有する。これによれば、上記のように、ブラックマトリックスＢＭのマイクロレンズＭＬＡ側の端面によって遮蔽される可能性のある光を、画素Ｐｘの中心側に屈折させて進行させることができる。従って、高屈折率部ＭＬＡ２が設けられていないマイクロレンズが採用される場合に比べて、画素Ｐｘを通過する光量を増やすことができ、液晶装置１Ａによって形成される画像の明るさを高めることができる。
なお、低屈折率部ＭＬＡ１を形成する低屈折率材料は、高屈折率部ＭＬＡ２を形成する高屈折率材料に比べて、光が通過する際の光量損失が少ない。このため、入射光量が外縁側に比べて高いことが想定されるマイクロレンズＭＬＡの中心部に低屈折率部ＭＬＡ１が位置することにより、マイクロレンズＭＬＡの通過光量の低下を抑制でき、形成される画像の輝度低下を抑制できる。
液晶装置１Ａの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＡは、平面視で中央に位置する低屈折率部ＭＬＡ１と、低屈折率部ＭＬＡ１に対して外縁側に位置する高屈折率部ＭＬＡ２と、を有する。これによれば、上記のように、ブラックマトリックスＢＭのマイクロレンズＭＬＡ側の端面によって遮蔽される可能性のある光を、画素Ｐｘの中心側に屈折させて進行させることができる。従って、高屈折率部ＭＬＡ２が設けられていないマイクロレンズが採用される場合に比べて、画素Ｐｘを通過する光量を増やすことができ、液晶装置１Ａによって形成される画像の明るさを高めることができる。
なお、低屈折率部ＭＬＡ１を形成する低屈折率材料は、高屈折率部ＭＬＡ２を形成する高屈折率材料に比べて、光が通過する際の光量損失が少ない。このため、入射光量が外縁側に比べて高いことが想定されるマイクロレンズＭＬＡの中心部に低屈折率部ＭＬＡ１が位置することにより、マイクロレンズＭＬＡの通過光量の低下を抑制でき、形成される画像の輝度低下を抑制できる。
［第２実施形態の変形］
液晶装置１Ａでは、各画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＡは、図９に示したように、中央に位置する低屈折率部ＭＬＡ１と、外縁側に位置する高屈折率部ＭＬＡ２とを有し、高屈折率部ＭＬＡ２は、平面視で低屈折率部ＭＬＡ１を囲む環状に形成されていた。しかしながら、これに限らず、マイクロレンズにおける高屈折率部の位置は、マイクロレンズにおける外縁側の位置であれば、他の位置でもよい。このようなマイクロレンズを有する液晶装置として、以下の液晶装置１Ｂ〜１Ｄを、液晶装置１Ａに代えて採用してもよい。
液晶装置１Ａでは、各画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＡは、図９に示したように、中央に位置する低屈折率部ＭＬＡ１と、外縁側に位置する高屈折率部ＭＬＡ２とを有し、高屈折率部ＭＬＡ２は、平面視で低屈折率部ＭＬＡ１を囲む環状に形成されていた。しかしながら、これに限らず、マイクロレンズにおける高屈折率部の位置は、マイクロレンズにおける外縁側の位置であれば、他の位置でもよい。このようなマイクロレンズを有する液晶装置として、以下の液晶装置１Ｂ〜１Ｄを、液晶装置１Ａに代えて採用してもよい。
図１４は、液晶装置１Ａの第１変形例である液晶装置１Ｂの画素Ｐｘを光入射側（−Ｚ方向側）から見た模式図である。
例えば、液晶装置１Ｂは、マイクロレンズＭＬＡに代えてマイクロレンズＭＬＢを有する他は、液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
液晶装置１Ｂの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＢは、図１４に示すように、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＢ１及び高屈折率部ＭＬＢ２を有する。マイクロレンズＭＬＢでは、高屈折率部ＭＬＢ２は、マイクロレンズＭＬＢの平面視でブラックマトリックスＢＭの内側で、かつ、ブラックマトリックスＢＭ近傍の位置に、４つに分割されて設けられている。すなわち、＋Ｘ方向に沿う２つの高屈折率部ＭＬＢ２は、それぞれ平面視で２つの延在部ＢＭＸの内側で、かつ、２つの延在部ＢＭＸ近傍に位置し、＋Ｙ方向に沿う２つの高屈折率部ＭＬＢ２は、それぞれ平面視で２つの延在部ＢＭＹの内側で、かつ、２つの延在部ＢＭＹ近傍に位置している。
なお、マイクロレンズＭＬＢにおいて、高屈折率部ＭＬＢ２以外の部位は、低屈折率部ＭＬＢ１である。
例えば、液晶装置１Ｂは、マイクロレンズＭＬＡに代えてマイクロレンズＭＬＢを有する他は、液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
液晶装置１Ｂの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＢは、図１４に示すように、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＢ１及び高屈折率部ＭＬＢ２を有する。マイクロレンズＭＬＢでは、高屈折率部ＭＬＢ２は、マイクロレンズＭＬＢの平面視でブラックマトリックスＢＭの内側で、かつ、ブラックマトリックスＢＭ近傍の位置に、４つに分割されて設けられている。すなわち、＋Ｘ方向に沿う２つの高屈折率部ＭＬＢ２は、それぞれ平面視で２つの延在部ＢＭＸの内側で、かつ、２つの延在部ＢＭＸ近傍に位置し、＋Ｙ方向に沿う２つの高屈折率部ＭＬＢ２は、それぞれ平面視で２つの延在部ＢＭＹの内側で、かつ、２つの延在部ＢＭＹ近傍に位置している。
なお、マイクロレンズＭＬＢにおいて、高屈折率部ＭＬＢ２以外の部位は、低屈折率部ＭＬＢ１である。
図１５は、液晶装置１Ａの第２変形例である液晶装置１Ｃの画素Ｐｘを光入射側から見た模式図である。
また例えば、液晶装置１Ｃは、マイクロレンズＭＬＡに代えてマイクロレンズＭＬＣを有する他は、液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
液晶装置１Ｃの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＣは、図１５に示すように、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＣ１及び高屈折率部ＭＬＣ２を有する。マイクロレンズＭＬＣでは、高屈折率部ＭＬＣ２は、マイクロレンズＭＬＣの平面視でブラックマトリックスＢＭにおける交差部ＢＭＣに対するマイクロレンズＭＬＣの中央寄りの位置に、それぞれ設けられている。すなわち、マイクロレンズＭＬＣは、４つの高屈折率部ＭＬＣ２を有し、それぞれの高屈折率部ＭＬＣ２は、画素Ｐｘの隅部で、かつ、平面視でブラックマトリックスＢＭの内側に位置する。
なお、マイクロレンズＭＬＣにおいても、高屈折率部ＭＬＣ２以外の部位は、低屈折率部ＭＬＣ１である。
また例えば、液晶装置１Ｃは、マイクロレンズＭＬＡに代えてマイクロレンズＭＬＣを有する他は、液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
液晶装置１Ｃの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＣは、図１５に示すように、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＣ１及び高屈折率部ＭＬＣ２を有する。マイクロレンズＭＬＣでは、高屈折率部ＭＬＣ２は、マイクロレンズＭＬＣの平面視でブラックマトリックスＢＭにおける交差部ＢＭＣに対するマイクロレンズＭＬＣの中央寄りの位置に、それぞれ設けられている。すなわち、マイクロレンズＭＬＣは、４つの高屈折率部ＭＬＣ２を有し、それぞれの高屈折率部ＭＬＣ２は、画素Ｐｘの隅部で、かつ、平面視でブラックマトリックスＢＭの内側に位置する。
なお、マイクロレンズＭＬＣにおいても、高屈折率部ＭＬＣ２以外の部位は、低屈折率部ＭＬＣ１である。
図１６は、液晶装置１Ａの第３変形例である液晶装置１Ｄの画素Ｐｘを光入射側から見た模式図である。
液晶装置１Ｄは、画素Ｐｘの形状が異なる他は、上記液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。また、液晶装置１Ｄを構成する画素Ｐｘは、液晶装置１Ａ〜１Ｃを構成する画素Ｐｘと同様の構成を有する。
しかしながら、液晶装置１Ｄの画素Ｐｘの平面形状は、液晶装置１Ａ〜１Ｃの略正方形状の画素Ｐｘとは異なり、図１６に示すように、＋Ｘ方向に長く、＋Ｙ方向に短い長方形状である。
このような液晶装置１Ｄの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＤも、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＤ１及び高屈折率部ＭＬＤ２を有する。そして、高屈折率部ＭＬＤ２は、平面視でマイクロレンズＭＬＤの中央に位置する低屈折率部ＭＬＤ１より外側で、一部がブラックマトリックスＢＭの内側に位置する。
このような液晶装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄによっても、上記液晶装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
液晶装置１Ｄは、画素Ｐｘの形状が異なる他は、上記液晶装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。また、液晶装置１Ｄを構成する画素Ｐｘは、液晶装置１Ａ〜１Ｃを構成する画素Ｐｘと同様の構成を有する。
しかしながら、液晶装置１Ｄの画素Ｐｘの平面形状は、液晶装置１Ａ〜１Ｃの略正方形状の画素Ｐｘとは異なり、図１６に示すように、＋Ｘ方向に長く、＋Ｙ方向に短い長方形状である。
このような液晶装置１Ｄの画素Ｐｘを構成するマイクロレンズＭＬＤも、マイクロレンズＭＬＡと同様に、低屈折率部ＭＬＤ１及び高屈折率部ＭＬＤ２を有する。そして、高屈折率部ＭＬＤ２は、平面視でマイクロレンズＭＬＤの中央に位置する低屈折率部ＭＬＤ１より外側で、一部がブラックマトリックスＢＭの内側に位置する。
このような液晶装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄによっても、上記液晶装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第１及び第２実施形態にて示した液晶装置１，１Ａ〜１Ｄのいずれかを光変調装置として有するものである。以下、本実施形態に係るプロジェクターを、液晶装置１Ａを有するものとして説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記第１及び第２実施形態にて示した液晶装置１，１Ａ〜１Ｄのいずれかを光変調装置として有するものである。以下、本実施形態に係るプロジェクターを、液晶装置１Ａを有するものとして説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１７は、本実施形態に係るプロジェクター７の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター７は、光源装置９１から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成した画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する電子機器である。プロジェクター７は、図１７に示すように、外装筐体８と、外装筐体８内に収容される画像投射装置９と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター７は、プロジェクター７の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
本実施形態に係るプロジェクター７は、光源装置９１から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成した画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する電子機器である。プロジェクター７は、図１７に示すように、外装筐体８と、外装筐体８内に収容される画像投射装置９と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター７は、プロジェクター７の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
画像投射装置９は、上記制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置９は、光源装置９１、光学装置９２、投射光学装置９７及び光学部品用筐体９８を備える。
光源装置９１は、光学装置９２に入射される光を出射する。このような光源装置９１は、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源と、固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置とを備える構成を例示できる。この他、光源装置９１として、超高圧水銀ランプ等の光源ランプと、光源ランプから出射された光を反射させるリフレクターと、を備える構成を例示できる。また、光源装置９１は、白色光又は所定の色光を出射するＬＥＤを備えた構成としてもよい。
光学装置９２は、光源装置９１から出射された光を変調して画像を形成する。光学装置９２は、均一化装置９３、色分離装置９４、リレー装置９５及び画像形成装置９６を備え、これらは光学部品用筐体９８に配置される。
均一化装置９３は、光源装置９１から入射される光束の中心軸に直交する面内の照度を均一化する。均一化装置９３は、光源装置９１からの光束の入射順に、第１レンズアレイ９３１、調光装置９３２、第２レンズアレイ９３３、偏光変換素子９３４及び重畳レンズ９３５を有する。なお、調光装置９３２は、無くてもよい。
色分離装置９４は、均一化装置９３から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離装置９４は、ダイクロイックミラー９４１，９４２、反射ミラー９４３及びレンズ９４４，９４５を有する。
リレー装置９５は、分離された３つの色光のうち、緑色光及び青色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。リレー装置９５は、入射側レンズ９５１、リレーレンズ９５３及び反射ミラー９５２，９５４を有する。
均一化装置９３は、光源装置９１から入射される光束の中心軸に直交する面内の照度を均一化する。均一化装置９３は、光源装置９１からの光束の入射順に、第１レンズアレイ９３１、調光装置９３２、第２レンズアレイ９３３、偏光変換素子９３４及び重畳レンズ９３５を有する。なお、調光装置９３２は、無くてもよい。
色分離装置９４は、均一化装置９３から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離装置９４は、ダイクロイックミラー９４１，９４２、反射ミラー９４３及びレンズ９４４，９４５を有する。
リレー装置９５は、分離された３つの色光のうち、緑色光及び青色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。リレー装置９５は、入射側レンズ９５１、リレーレンズ９５３及び反射ミラー９５２，９５４を有する。
画像形成装置９６は、画像情報に応じてそれぞれ変調した各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置９６は、各色光に応じて設けられるフィールドレンズ９６１、入射側偏光板９６２、光変調装置としての上記液晶装置１Ａ及び出射側偏光板９６３と、１つの色合成装置９６４と、を有する。
本実施形態では、液晶装置１Ａは、色分離装置９４によって分離された赤、緑及び青の各色光に応じて設けられている。すなわち、画像形成装置９６は、赤色光を変調する液晶装置１ＡＲ、緑色光を変調する液晶装置１ＡＧ、及び、青色光を変調する液晶装置１ＡＢを有する。そして、液晶装置１ＡＲ，１ＡＧ，１ＡＢは、それぞれ、上記制御装置から入力される画像信号に応じて駆動して、入射される色光を変調する。
色合成装置９６４は、各液晶装置１Ａ（１ＡＲ，１ＡＧ，１ＡＢ）によって変調された色光を合成して、画像を形成する。本実施形態では、色合成装置９６４は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
本実施形態では、液晶装置１Ａは、色分離装置９４によって分離された赤、緑及び青の各色光に応じて設けられている。すなわち、画像形成装置９６は、赤色光を変調する液晶装置１ＡＲ、緑色光を変調する液晶装置１ＡＧ、及び、青色光を変調する液晶装置１ＡＢを有する。そして、液晶装置１ＡＲ，１ＡＧ，１ＡＢは、それぞれ、上記制御装置から入力される画像信号に応じて駆動して、入射される色光を変調する。
色合成装置９６４は、各液晶装置１Ａ（１ＡＲ，１ＡＧ，１ＡＢ）によって変調された色光を合成して、画像を形成する。本実施形態では、色合成装置９６４は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
投射光学装置９７は、画像形成装置９６から入射される画像を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置９７は、図示を省略するが、複数のレンズと、当該複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。
光学部品用筐体９８は、上記装置９３〜９５と、フィールドレンズ９６１とを内部に収容する。なお、画像投射装置９には、設計上の光軸である照明光軸Ｌｘが設定されており、光学部品用筐体９８は、当該照明光軸Ｌｘにおける所定位置に、上記装置９３〜９５及びフィールドレンズ９６１を保持する。なお、光源装置９１と、フィールドレンズ９６１以外の画像形成装置９６と、投射光学装置９７とは、照明光軸Ｌｘにおける所定位置に配置される。
光学部品用筐体９８は、上記装置９３〜９５と、フィールドレンズ９６１とを内部に収容する。なお、画像投射装置９には、設計上の光軸である照明光軸Ｌｘが設定されており、光学部品用筐体９８は、当該照明光軸Ｌｘにおける所定位置に、上記装置９３〜９５及びフィールドレンズ９６１を保持する。なお、光源装置９１と、フィールドレンズ９６１以外の画像形成装置９６と、投射光学装置９７とは、照明光軸Ｌｘにおける所定位置に配置される。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター７によれば、上記液晶装置１Ａと同様の効果を奏することができ、これにより、高コントラストで明るい画像を投射及び表示できる。
なお、プロジェクター７は、液晶装置１Ａを光変調装置として備えるとしたが、液晶装置１Ａに代えて液晶装置１，１Ｂ〜１Ｄのいずれかを採用してもよい。
なお、プロジェクター７は、液晶装置１Ａを光変調装置として備えるとしたが、液晶装置１Ａに代えて液晶装置１，１Ｂ〜１Ｄのいずれかを採用してもよい。
［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、上記寸法Ｌを算出する式（１）に含まれるｂとして、第１配線部及び第２配線部の一方である延在部ＢＭＸの線幅、及び、他方である延在部ＢＭＹの線幅は、略一致するとした。しかしながら、これに限らず、上記のように、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とは一致しなくてもよい。この場合、大きい方の線幅をｂとして採用するとした。しかしながら、これに限らず、小さい方の線幅をｂとして採用してもよい。この場合でも、上記交差角が最大となる光線が、遮光層としてのブラックマトリックスＢＭに入射しない程度に、レンズ主面ＭＳからブラックマトリックスＢＭの終端までの寸法が充分に短ければよい。
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、上記寸法Ｌを算出する式（１）に含まれるｂとして、第１配線部及び第２配線部の一方である延在部ＢＭＸの線幅、及び、他方である延在部ＢＭＹの線幅は、略一致するとした。しかしながら、これに限らず、上記のように、延在部ＢＭＸの線幅と延在部ＢＭＹの線幅とは一致しなくてもよい。この場合、大きい方の線幅をｂとして採用するとした。しかしながら、これに限らず、小さい方の線幅をｂとして採用してもよい。この場合でも、上記交差角が最大となる光線が、遮光層としてのブラックマトリックスＢＭに入射しない程度に、レンズ主面ＭＳからブラックマトリックスＢＭの終端までの寸法が充分に短ければよい。
上記各実施形態では、光路長調整層３１４の層厚を調整することによって、レンズ主面ＭＳからのブラックマトリックスＢＭの終端の位置を調整するとした。しかしながら、これに限らず、例えば、マイクロレンズにおけるレンズ主面からの寸法を小さくすることによって、ブラックマトリックスＢＭの終端の位置を調整してもよい。
上記第２及び第３実施形態では、マイクロレンズＭＬＡ〜ＭＬＤは、平面視でマイクロレンズの中央に位置する低屈折率部と、低屈折率部より外側に位置する高屈折率部と、を有するとした。しかしながら、これに限らず、マイクロレンズは、それぞれ屈折率が異なる３つ以上の領域を有していてもよい。例えば、マイクロレンズの中心Ｃを中心とする同心円状の３つの領域を形成し、それぞれの領域の屈折率が異なっていてもよい。この場合、中心Ｃから外縁側に向かうに従って、屈折率が高くなるように構成してもよい。
また、高屈折率部は、上記マイクロレンズＭＬＡ〜ＭＬＤにて例示された位置に限らず、適宜変更可能である。
また、高屈折率部は、上記マイクロレンズＭＬＡ〜ＭＬＤにて例示された位置に限らず、適宜変更可能である。
上記第３実施形態では、プロジェクター７は、それぞれ光変調装置である３つの液晶装置１Ａ（１ＡＲ，１ＡＧ，１ＡＢ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、プロジェクターは、２つ以下、或いは、４つ以上の液晶装置を備えていてもよい。
上記第３実施形態では、図１７に示した画像投射装置９を備える構成とした。しかしながら、画像投射装置の構成や、画像投射装置を構成する光学部品の配置は、上記に限定されず、適宜変更可能である。
上記第３実施形態では、図１７に示した画像投射装置９を備える構成とした。しかしながら、画像投射装置の構成や、画像投射装置を構成する光学部品の配置は、上記に限定されず、適宜変更可能である。
上記第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態にて示した液晶装置１，１Ａ〜１Ｄをプロジェクター７に適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本発明の液晶装置は、他の画像表示装置や電子機器に適用可能である。
１，１Ａ〜１Ｄ…液晶装置（光変調装置）、２…素子基板、２４…ＴＦＴ（スイッチング素子）、２８…画素電極、３…対向基板、３１４…光路長調整層、３４…共通電極、４…液晶層、Ａｘ…光軸、Ａｘ１…軸、ＢＭ…ブラックマトリックス（遮光層）、ＢＭＸ…延在部（第１配線部、第２配線部）、ＢＭＹ…延在部（第１配線部、第２配線部）、Ｃ…中心、Ｌ…寸法、ＭＬ，ＭＬＡ〜ＭＬＤ…マイクロレンズ、ＭＳ…レンズ主面、ＰＡ…画素開口部、Ｐｘ…画素、θ…最大の交差角、＋Ｘ…方向（第１方向、第２方向）、＋Ｙ…方向（第１方向、第２方向）。
Claims (4)
- それぞれ入射される光を変調する複数の画素を有する光変調装置であって、
素子基板と、
前記素子基板に対向する対向基板と、
前記素子基板及び前記対向基板の間に位置する液晶層と、を備え、
前記素子基板は、
前記光変調装置に入射される光の進行方向に交差し、かつ、互いに交差する第１方向及び第２方向に延在する遮光層と、
前記複数の画素に応じて設けられ、それぞれ前記遮光層によって囲まれ、入射された光が通過する複数の画素開口部と、
前記複数の画素開口部に応じてそれぞれ設けられた複数の画素電極と、を有し、
前記遮光層は、
それぞれ前記第１方向に延在する複数の第１配線部と、
それぞれ前記第２方向に延在する複数の第２配線部と、
前記複数の第１配線のうちの１つ、前記複数の第２配線部のうちの１つ、及び、前記複数の画素電極のうちの１つとそれぞれ接続される複数のスイッチング素子と、を有し、
前記対向基板は、
前記液晶層を挟んで前記複数の画素電極と対向する共通電極と、
前記複数の画素に応じてそれぞれ配置され、入射される光を集光する複数のマイクロレンズと、を有し、
前記マイクロレンズを介して進行する光の進行方向と、前記マイクロレンズの光軸に平行な軸との交差角のうち、最大の交差角をθとし、
前記複数の画素の画素ピッチをａとし、
前記複数の第１配線部のそれぞれの前記第２方向における寸法、及び、前記複数の第２配線部のそれぞれの前記第１方向における寸法のいずれかの寸法をｂとすると、
前記光の進行方向における前記遮光層の位置は、前記マイクロレンズのレンズ主面から、次式；
Ｌ ＝ （ａ−ｂ／２）・ｔａｎ（９０°−θ）
によって示される寸法Ｌまでの範囲内であることを特徴とする光変調装置。 - 請求項１に記載の光変調装置において、
前記対向基板は、前記マイクロレンズと前記液晶層との間に設けられる光路長調整層を備えることを特徴とする光変調装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の光変調装置において、
前記複数のマイクロレンズは、
光入射側から見て中心側に位置する低屈折率部と、
光入射側から見て前記低屈折率部より外縁側に位置する高屈折率部と、を有することを特徴とする光変調装置。 - 光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112258986A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 合肥维信诺科技有限公司 | 透光显示面板、制备方法和显示装置 |
-
2018
- 2018-03-26 JP JP2018057635A patent/JP2019168629A/ja active Pending
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Legal Events
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