JP3697937B2 - Electro-optical device and projection display device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴと称する）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置及び投射型表示装置の技術分野に属し、特に入射光の利用効率を向上するためのマイクロレンズを有する電気光学装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶装置等の電気光学装置がプロジェクタ等のライトバルブとして用いられる場合には一般に、液晶層を挟んでＴＦＴアレイ基板に対向配置される対向基板の側から投射光が入射される。ここで、投射光がＴＦＴのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜やｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜から構成されたチャネル領域に入射すると、この領域において光電変換効果により光電流が発生してしまい、ＴＦＴのトランジスタ特性が劣化する。このため、対向基板には、各ＴＦＴに夫々対向する位置に、Ｃｒ（クロム）などの金属材料や樹脂ブラックなどからブラックマトリクス或いはブラックマスクと呼ばれる遮光膜が形成されるのが一般的である。この遮光膜は、各画素の開口領域（即ち、投射光が透過する領域）を規定することにより、ＴＦＴのｐ−Ｓｉ膜に対する遮光の他に、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を果たしている。
【０００３】
他方、この種の液晶装置では、画面を明るくするために、液晶装置の画像表示領域全体に対する画素の開口領域の比率である画素開口率を高めることが重要であるが、Ａｌ（アルミニウム）等からなるデータ線、ポリシリコン等からなる走査線や容量線、半導体層や絶縁層を含むＴＦＴなどが画像表示領域内に非開口領域をなすため、画素開口率を高めるのには一定の限界がある。特に、画素密度を上げて高精細な画像を表示可能とするため及び液晶装置の大きさを小型化するために画素ピッチを小さくすると、このような非開口領域をなす各種配線やＴＦＴ等を小さくすることに一定の限界があるが故に、画素開口率を高めることも困難となる。
【０００４】
そこで、例えば特開昭６０−１６５６２１号〜１６５６２４号公報、特開平５−１９６９２６号公報等に開示されているように、入射光の利用効率を向上するためのマイクロレンズが対向基板上に設けられた形式の液晶装置が開発されている。この場合、画素開口率が同じであれば、液晶装置に対向基板の側から入射した光は、開口領域に入るように集光されるので、開口率が同じであっても、各開口を通過する光の強度が増加するため、即ち各画素における実効開口率が高くなり、液晶装置により表示される画像を明るく出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶装置の技術分野における表示画像の高品位化や省エネルギ化という一般的要請の下では、上述した従来のマイクロレンズを用いた液晶装置においても、入射光の利用効率は十分とは言えない。
【０００６】
特に、前述した従来の技術のように、対向基板側に遮光膜が形成されているため、この遮光膜の存在により、必然的に入射光における光損失が発生してしまうという問題点がある。
【０００７】
また、ＴＦＴ基板には、画素電極周辺の走査線やデータ線といった各種配線、ＴＦＴ等により非開口領域を規定する遮光領域となる。従って、対向基板とＴＦＴアレイ基板とを機械的に貼り合わせる際に発生する組ずれの度合いに応じて、対向基板の遮光膜とＴＦＴ基板の遮光領域の一方が他方から平面的にみてはみ出すことにより開口領域は狭くなり、入射光の利用効率が更に低下してしまうという問題がある。
【０００８】
そこで入射光の利用効率を高めるために、対向基板側の遮光膜を無くして光損失を抑えると共に遮光領域のみで画素の開口領域を規定することも考えられるが、このように構成すると、対向基板における機械的強度が低下して、接着材により周辺のみでＴＦＴアレイ基板に接着される対向基板には反りや歪みが、より顕著に生じてしまう。また、このように構成すると、入射光と共に対向基板側から入射する熱を対向基板において遮断する能力が極度に低下するため、液晶における温度上昇を招き、延いては、液晶の寿命を短くしてしまう。更に、マイクロレンズの境界を突き抜ける光が液晶に入射するため、多重反射等による迷光が液晶装置内に発生して画像劣化の原因となってしまう。マイクロレンズを対向基板に設ける限りは、上述した種々の理由により、この対向基板上に遮光膜が必要となり、この結果、光の損失が無視し得ない程度に生じてしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構成を用いて入射光の利用効率を改善し得ると共に高品位の画像を表示可能な液晶装置等の電気光学装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、複数の画素がマトリクス状に配置された第１基板と、前記第１基板に対向して配置され、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに入射光を集光する第１マイクロレンズが前記第１基板側に設けられた第２基板と、前記第２基板の前記第１基板側と反対側に設けられ、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに前記入射光を集光する第２マイクロレンズが前記第１基板側に設けられた第３基板と、前記第２基板の前記第１マイクロレンズの表面に接着剤を介して前記第１基板側に設けられる第１カバーガラスと、前記第３基板の前記第２マイクロレンズの表面に接着剤を介して前記第１基板側に設けられる第２カバーガラスと、前記第１基板と前記第１カバーガラスの間に挟持された電気光学物質とを備え、前記第２カバーガラスと前記第２基板は応力を弾性で吸収させることができるゲル状の接着剤で接着されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電気光学装置によれば、入射光を集光するために、各画素毎に第１マイクロレンズと第２マイクロレンズとを備えている。そして、まず入射光は第２マイクロレンズにより集光され、さらに第２基板に入射された光は第１マイクロレンズにより集光される。即ち、第1マイクロレンズは、第２マイクロレンズにより集光された光が入射されるため、第２基板の集光領域から第２基板の第１遮光膜を外して配置することができる。従って、第1遮光膜による入射光の光損失の発生を未然に防ぐことができ、光の利用効率を高めることができる。同時に、第１遮光膜の存在により、第２基板における機械的強度及び熱遮断性能は各々、当該第１遮光膜がなかった場合と比較して顕著に高められる。
【００１２】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは対向配置されてなることを特徴とする。
【００１３】
この態様によれば、投射光を最も効率よく各画素に集光させることができる。
【００１４】
本発明の電気光学装置の一態様は、前記第２マイクロレンズが、前記第２基板の前記第1基板と反対側に配置された第３基板上に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この態様によれば、第３基板を設けない場合には第２基板の外側に塵埃、傷等が付着しやすくなるが、第３基板を設ける場合は、第３基板の外面に塵埃、傷等が付着するため、第２基板の外面を保護することが可能となる。具体的には例えば、本発明の電気光学装置をプロジェクタ等に用いた場合、対向基板の外面は、集光光学系によりフォーカスされる電気光学装置の電気光学物質層に対して１ｍｍ程度しか離れていないため、対向基板の外面もフォーカス状態にある。このため、１０μｍ〜２０μｍ程度の塵埃や傷が存在しても拡大投影されて投射画像の画質を著しく低下させる可能性がある。しかるに、本発明のこの態様によれば、第２基板の外側に第３基板を有するため、塵埃や傷は第２基板の代わりに第３基板に付着しやすくなる。しかし、第３基板に付着した塵埃や傷は第２基板の外面よりも電気光学物質層から離れるため、これらの塵埃や傷はデフォーカスされることになり表示品位の低下を防ぐことができる。
【００１６】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第３基板の厚さは前記第２基板の厚さよりも厚いことを特徴とする。
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１カバーガラス上の前記第１マイクロレンズ間の境界に夫々対向する位置には第１遮光膜を有することを特徴とする。
また本発明に係る電気光学装置、複数の画素がマトリクス状に配置された第１基板と、前記第１基板に対向して配置され、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに入射光を集光する第１マイクロレンズが一方の面に設けられ、第２マイクロレンズが他方の面に設けられた第２基板と、前記第２基板の両面に前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズの表面に夫々接着剤を介して設けられる一対のカバーガラスと、 前記第１基板と前記一対のカバーガラスの一方との間に挟持された電気光学物質とを備え、前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは対向配置されてなることを特徴とする。
【００１７】
この態様によれば、第２基板を厚くすると、第３基板に形成されている第２マイクロレンズの曲率半径を大きくすることが必要であるため、第２基板の厚さを極度に厚くすることはできない。しかし、前記第２マイクロレンズを前記第３基板の前記第２基板側に配置し、且つ第３基板をできるだけ厚くすることにより、第２マイクロレンズの曲率半径を小さくすることができるとともに、塵埃や傷がつきやすい第３基板の外面は電気光学物質層からさらに離れるので、上述のデフォーカス効果を高めることができる。
【００１８】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第1マイクロレンズは前記第２基板の前記第1基板側に配置されてなり、前記第２マイクロレンズは前記第２基板の前記第1基板と反対側に配置されてなることを特徴とする。
【００１９】
この態様によれば、前記第２基板の両面に第１マイクロレンズと第２マイクロレンズがそれぞれ配置されているため、前記第２マイクロレンズを電気光学物質層に近い位置に配置することができる。従って、第２マイクロレンズの曲率半径の大きさを抑えることができ、さらに電気光学装置を小型化することができる。
【００２０】
本発明の電気光学装置に他の態様は、前記第１遮光膜はアルミニウムからなることを特徴とする。
【００２１】
この態様によれば、第１遮光膜はアルミニウムにより形成されているので、その反射率を例えば９０数パーセントといったように従来のＣｒに比べて非常に高くすることができる。従って、電気光学装置内部へ入射しようとする入射光に対する第１遮光膜の反射機能を向上でき、これに応じて電気光学装置における温度上昇を抑制できる。
【００２２】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１基板上には複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線に接続されたトランジスタと、前記トランジスタに接続された画素電極とを有し、前記第１基板上において前記画素電極の周辺の画素開口領域を相互に区切る遮光領域を少なくとも部分的に規定する第２遮光膜を有し、前記第１遮光膜は、平面的にみて前記遮光領域に覆われていることを特徴とする。
【００２３】
この態様によれば、第１遮光膜は、第１基板上において複数の画素電極に夫々対応する複数の画素開口領域を相互に区切る遮光領域に覆われている。即ち、第１基板の側から見て、遮光領域の輪郭の内側に第１遮光膜の輪郭が位置している。従って、第１基板及び第２基板を機械的に貼り合わせる際の組みずれにより、遮光領域に対して第１遮光膜が平面的にずれてたとしても、両輪郭間の距離に応じて、第１遮光膜の遮光領域からの平面的なはみ出しは、全部或いは部分的に吸収することができる。
【００２４】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第２遮光膜は、前記薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を前記第１基板の側からみて覆う位置に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この態様によれば、チャネル領域を覆うように第２遮光膜が形成されているため、第１基板側からの戻り光等が薄膜トランジスタのチャネル領域に入射して薄膜トランジスタの特性が劣化する事態を未然に防ぐことができる。
【００２６】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界に沿って網目状に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
この態様によれば、第１遮光膜は網目状であり、遮光領域の輪郭と相似あるいは略相似する。従って、遮光領域に覆われる範囲で第１遮光膜の形成領域を大きくすれば、電気光学装置内部へ入射しようとする入射光に対する第１遮光膜の遮光や反射の機能が向上でき、これに応じて電気光学装置における温度上昇を抑制できる。さらに、遮光領域の機能を第１遮光膜に冗長的に持たせることができる。
【００２８】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界のうち前記走査線に沿った方向の境界に夫々沿って縞状に形成されている。
【００２９】
この態様によれば、形成が比較的容易な縞状の輪郭を持つ第１遮光膜により、電気光学装置内部へ入射しようとする入射光を遮光や反射できるので、電気光学装置における温度上昇を抑制することができる。
【００３０】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界のうち前記走査線に沿った方向の境界に夫々沿って島状に形成されている。
【００３１】
この態様によれば、形成が比較的容易な島状の輪郭を持つ第１遮光膜により、電気光学装置内部へ入射しようとする投射光を遮光や反射できるので、電気光学装置における温度上昇を抑制できる。特に第１遮光膜は遮光領域を規定する機能をもたなくても、第２基板における強度を出すために必要最低限の領域にのみ、島状に第１遮光膜を形成することにより、第１基板と第２基板の貼り合わせ精度にマージンを持たせることができる。
【００３２】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは同じ平面構造を有することを特徴とする。
【００３３】
この態様によれば、第２マイクロレンズで集光されなかった投射光を第１マイクロレンズで集光させることができるため、投射光の利用効率を高めることができる。
【００３４】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記画素電極上において前記第１マイクロレンズの集光領域にはみださないように前記第１マイクロレンズの集光角度に応じて前記遮光領域が規定されていることを特徴とする。
【００３５】
第１マイクロレンズ及び第２マイクロレンズの集光角度あるいは集光能力が大きいほど、画素電極上における集光領域は小さくなるので、このように集光領域にはみ出さない範囲で、遮光領域を大きく設定すれば、第１マイクロレンズの集光角度によらず、第１及び第２遮光膜における遮光による光損失を低く抑えることができる。
【００３６】
本発明の電気光学装置の他の態様は、前記第２マイクロレンズは入射光を平行光にするように構成されていることを特徴とする。
【００３７】
この態様によれば、第１マイクロレンズで集光された光をさらに第２マイクロレンズで集光することにより、画素領域の局部的に集光するのを緩和し、入射光による液晶あるいは配向膜等の劣化を防ぐことができる。
【００３８】
本発明の電気光学装置を用いた投射型表示装置では、光源と、該光源から出射された光を集光しながら前記電気光学装置に導く集光光学系と、当該電気光学装置で光変調した光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする。
【００３９】
本発明の投射型表示装置によれば、高画質の画像表示が可能な投射型表示装置を実現できる。
【００４０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
（電気光学装置の画素）
本発明による電気光学装置の一例として液晶装置を用いて説明する。まず、液晶装置の画素について、図１から図４を参照して説明する。図１は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路である。図２は、データ線、走査線、画素電極、第1遮光膜等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群並びに対向基板に形成された第１遮光膜及びマイクロレンズの平面図である。図３は、対向基板に形成されたマイクロレンズにより入射光が集光される様子を擬似断面にて示す模式図であり、図４は、図３に示したＴＦＴ１個に係るＴＦＴアレイ基板部分を拡大して示す拡大断面図である。尚、図３及び図４においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてあり、更に、図３では、集光の様子を理解し易く描くために、マイクロレンズ及びＴＦＴの配置関係を、実際の配置関係とは異ならしめてある。即ち、実際には、図２に示すように、マイクロレンズは、そのレンズ中心が各画素中心に一致するように配置されており、ＴＦＴは、遮光領域の交点にほぼ対応するように配置されている。
【００４３】
図１において、本実施形態による液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素は、画素電極９ａと当該画素電極９ａを制御するためのＴＦＴ３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９ａを介して電気光学物質としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。蓄積容量７０を形成するために容量線３ｂを設けても良いし、前段の走査線３ａとの間で蓄積容量７０を形成しても良い。例えば、画素電極９ａの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量７０により保持される。これにより、保持特性は更に改善され、コントラスト比の高い液晶装置が実現できる。
【００４４】
図２において、液晶装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線により輪郭が示されている）が設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられている。また、これらの配線の各交点にほぼ対応してＴＦＴ３０が設けられている。図中、１点鎖線で示されており上下方向に伸びる各データ線６ａは、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜等からなる半導体層１ａのうちＴＦＴ３０のソース領域に電気接続されている。画素電極９ａは、コンタクトホール８を介して半導体層１ａのうちＴＦＴ３０のドレイン領域に電気接続されている。また、図中左右方向に伸びる各走査線３ａは、半導体層１ａのうちチャネル領域１ａ’（図中右下りの斜線の領域）に対向するように配置されており、走査線３ａはＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。
【００４５】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿ってほぼ直線状に伸びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って図中上向きに突出した突出部とを有する。そして、半導体層１ａは、ＴＦＴ３０から容量線３ｂに沿って蓄積容量電極１ｆとして延設されており、この蓄積容量電極１ｆと容量線３ｂとが誘電体としての後述の絶縁薄膜を介して対向配置されることにより、蓄積容量が形成されている。
【００４６】
図中、１点鎖線で示されており走査線３ａ及び容量線３ｂに沿って左右方向に伸びる領域に、複数の縞状部分からなる下地遮光膜１１ａが設けられていてもよい。より具体的には、下地遮光膜１１ａは、走査線３ａ及び容量線３ｂの本線部に沿って伸びる複数の縞状部分に分断されており、更に各縞状部分は、データ線６ａと交差する個所からデータ線６ａに沿って図中下方向に夫々突出しており、この突出部により、半導体層１ａの少なくともチャネル領域１ａ’を含む領域を夫々覆うように構成されている。
【００４７】
図２には更に、対向基板に、各画素電極１１ａに夫々対向して形成される複数のマイクロレンズのマイクロレンズ端５００ａと、対向基板上において複数のマイクロレンズ端５００ａに夫々対向配置された網目状の第１遮光膜２３（図中、右上がりの斜線領域）とが示されている。
【００４８】
まず、図３の模式図の断面構造の上半分の断面部分について説明する。尚、図３の下半分の断面図部分は図４を用いて詳しく説明する。図３に示されるように、ガラス基板や石英基板からなる対向基板２０の外側に設けられた透明基板２５には入射光を第1マイクロレンズ５００に夫々集光するために各画素に対応してマトリクス状に複数の第２マイクロレンズ５０３が配置されている。第２マイクロレンズ５０３の表面全体には第２接着剤５０４により第２カバーガラス５０５が貼り付けられている。対向基板２０には第２マイクロレンズ５０３により集光された光を複数の画素電極９ａに夫々集光するために各画素に対応して、マトリクス状に複数の第１マイクロレンズ５００が配置されている。さらに、複数の第1マイクロレンズ５００の相互の境界に夫々対向する位置には第１遮光膜２３が形成されている。第1マイクロレンズ５００の表面全体には、第1接着剤５０１により第１カバーガラス５０２が貼り付けられており、この上に（図中下側に）更に第１遮光膜２３及び対向電極２１及び配向膜２２が順次積層するように形成されている。さらに、第２カバーガラス５０５はゲル状の接着剤２６により対向基板２０に接着されている。このように、第２カバーガラス５０５の面と対向基板２０の面とを接着剤２６により固着させてもよいし、第２カバーガラス５０５の周辺と対向基板２０の周辺とを接着剤２６で固着し、中央部を空気層としてもよい。ゲル状の接着剤２６としては、硬化後もゲル状を呈するシリコン系接着剤（弾性を有する接着剤）が用いられ、これにより当該接着剤２６を硬化させる際の応力を接着剤２６そのものの弾性で吸収させることができる。従って、液晶装置において透明基板２５に歪み等が発生することを防止することができる。尚、対向基板２０に設けらた第1マイクロレンズ５００と透明基板２５に設けられた第２マイクロレンズ５０３とは対応するように、好ましくは互いの光軸が一致し、さらに画素の中央の垂線に一致するように設けると、光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００４９】
第1マイクロレンズ５００は、後述のように、感光性樹脂からなり、第1接着剤５０１は、空気に近い屈折率を有するアクリル系の接着剤からなり、両者間の屈折率の違いにより、第1マイクロレンズ５００は、集光レンズとしての機能を果たす。さらに、第1接着剤５０１の屈折率と第1マイクロレンズ５００の屈折率との関係が
第１接着剤５０１の屈折率＜第1マイクロレンズ５００の屈折率
となるように、当該第1接着剤５０１及び第1マイクロレンズ５００の材質が設定されているとよい。
【００５０】
尚、第２接着剤５０４の屈折率と第２マイクロレンズ５０３の屈折率の関係が、
第２接着剤５０４の屈折率＜第２マイクロレンズ５０３の屈折率
となるように、当該第２接着剤５０４及び第２マイクロレンズ５０３の材質が設定されているとよい。
【００５１】
ここで、透明基板２５としては例えば石英基板を用いる場合には、その屈折率は１．４６なので、対向基板２０、第１カバーガラス５０２、第２カバーガラス５０５、第１接着剤５０１、第２接着剤５０４並びに接着剤２６としても当該屈折率に近い屈折率を有する材質を使用することが好ましい。
【００５２】
尚、第１接着剤５０１及び第２接着剤５０４は、例えばアクリル接着剤を用いる。
【００５３】
上述の構成によれば、対向基板２０上に備えられた第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３により、対向基板２０側からの入射光は、複数の画素電極９ａ上に夫々集光される。従って、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３が無い場合と比較して、各画素における実効開口率が高められている。また、上述のように透明基板２５に入射された光は第２マイクロレンズ５０３により集光されて対向基板２０に入射し、さらに対向基板２０に入射される光は第１マイクロレンズ５００により集光されて画素電極９ａに集光される。即ち、対向基板２０には透明基板２５に配置された第２マイクロレンズ５０３により集光された光が入射されるため、対向基板２０の集光領域から第１遮光膜２３を外して配置でき、入射光が第１遮光膜２３によりさまたげられるのを防ぎ、光損失を防ぐことができる。しかも入射光が第1マイクロレンズ５００の境界を通過して、ＴＦＴ３０のチャネル領域に直接入射したり、多重反射等により迷光となった後に入射する事態を未然に防げる。さらにまた、第１遮光膜２３の存在により、対向基板２０における機械的強度及び熱遮断性能は各々、当該第１遮光膜２３がなかった場合と比較して顕著に高められる。さらに、本実施形態は、基板外面に付着する塵埃、傷等をデフォーカスさせる効果がある。即ち、透明基板２５を有さない構成を例えば投射型表示装置に用いた場合、対向基板２０の外面は、集光光学系によりフォーカスされている液晶装置の液晶層に対して１ｍｍ程度しか離れていないため対向基板２０の外面もフォーカス状態にあり、このため、１０〜２０μｍ程度の塵埃や傷が存在しても拡大投射されて投射画像の画質を著しく低下させるという問題点がある。しかし、本実施形態の如く対向基板２０の外側に透明基板２５を有する場合、塵埃や傷は対向基板２０ではなく透明基板２５のほうに付着されやすくなる。そのため、透明基板２５を対向基板２０に面接着すれば、たとえ透明基板２５の外面に塵埃や傷ががついても、これらの塵埃や傷は液晶層５０から離れデフォーカスされるので表示品位の低下を防止することができる。この場合、透明基板２５は対向基板２０と同等の厚さもしくはそれ以上の厚さを有すれば、塵埃等をデフォーカスするために効果的である。
【００５４】
上記の構成に加えて、本実施形態の特徴となる構成について図２及び図４を用いて説明する。
【００５５】
図４は、図３の下半分の断面構造に関し、特に図３に示したＴＦＴ３０の１個に係わるＴＦＴアレイ基板１０部分を拡大して示す拡大断面図である。図４に示されるように、ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００５６】
図４に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０には、各画素電極９ａに隣接する位置に、各画素電極９ａをスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ３０が設けられている。
【００５７】
このように構成され、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、後述のシール材（図１３及び図１４参照）により囲まれた空間に電気光学物質である液晶が封入され、液晶層５０が形成される。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び図３に示した配向膜２２により所定の配向状態を採る。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材は、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
【００５８】
図４に示すように、画素スイッチング用ＴＦＴ３０に各々対向する位置においてＴＦＴアレイ基板１０と各画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、下地遮光膜１１ａが設けられている。下地遮光膜１１ａは、好ましくは不透明な高融点金属であるＴｉ（チタン）、Ｃｒ、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）及びＰｂ（鉛）のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される場合がある。このような材料から構成すれば、ＴＦＴアレイ基板１０上の下地遮光膜１１ａの形成工程の後に行われる画素スイッチング用ＴＦＴ３０の形成工程における高温処理により、下地遮光膜１１ａが破壊されたり溶融しないようにできる。
【００５９】
また、下地遮光膜１１ａと複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁膜１２が設けられている。第１層間絶縁膜１２は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａを下地遮光膜１１ａから電気的絶縁するために設けられるものである。更に、第１層間絶縁膜１２は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のための下地膜としての機能をも有する。即ち、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。第１層間絶縁膜１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。第１層間絶縁膜１２により、下地遮光膜１１ａが画素スイッチング用ＴＦＴ３０等を汚染する事態を未然に防ぐこともできる。
【００６０】
図４において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁する絶縁薄膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。高濃度ドレイン領域１ｅには、複数の画素電極９ａのうちの対応する一つが接続されている。本実施形態では特にデータ線６ａは、Ａｌ等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線３ａ、絶縁薄膜２及び第１層間絶縁膜１２の上には、第２層間絶縁膜４が形成されている。第２層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール５を介して、データ線６ａは高濃度ソース領域１ｄに電気接続されている。更に、データ線６ａ及び第２層間絶縁膜４の上には、第３層間絶縁膜７が形成されている。第３層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール８を介して、画素電極９ａは高濃度ドレイン領域１ｅに電気接続されている。画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜７の上面に設けられている。尚、画素電極９ａと高濃度ドレイン領域１ｅとは、データ線６ａと同一のＡｌ膜や走査線３ｂと同一のポリシリコン膜を中継しての電気接続するようにしてもよい。
【００６１】
本実施形態では、絶縁薄膜２を走査線３ａに対向する位置から延設して誘電体膜として用い、半導体層１ａを延設して第１蓄積容量電極１ｆとし、更にこれらに対向する容量線３ｂの一部を第２蓄積容量電極とすることにより、蓄積容量７０が構成されている。より詳細には、半導体層１ａの高濃度ドレイン領域１ｅが、データ線６ａ及び走査線３ａの下に延設されて、同じくデータ線６ａ及び走査線３ａに沿って伸びる容量線３ｂ部分に絶縁薄膜２を介して対向配置されて、第１蓄積容量電極１ｆとされている。特に蓄積容量７０の誘電体としての絶縁薄膜２は、高温酸化によりポリシリコン膜上に形成されるＴＦＴ３０のゲート絶縁膜としても機能するので、薄く且つ高耐圧の絶縁膜とすることができ、蓄積容量７０は比較的小面積で大容量の蓄積容量として構成できる。
【００６２】
この結果、データ線６ａ下の領域及び走査線３ａに沿って液晶のディスクリネーションが発生する領域（即ち、容量線３ｂが形成された領域）という開口領域を外れたスペースを有効に利用して、画素電極９ａの蓄積容量を増やすことが出来る。
【００６３】
このような構成において、本実施形態では特に、図２に示されるように、ＴＦＴアレイ基板の網目状の遮光領域は、下地遮光膜１１ａと遮光性の金属膜の一例としてのＡｌ（アルミニウム）膜からなるデータ線６ａとから、網目状の第１遮光膜２３は平面的に、この遮光領域により覆われている。即ち、平面的に見て第１遮光膜２３の輪郭は、遮光領域の輪郭内に含まれている。そして、遮光領域に囲まれた各画素電極９ａにより、入射光が透過する領域である画素開口領域が規定されている。第1マイクロレンズ５００により集光された入射光は、図中、破線で示される円形の集光領域５００ｂに集光される。即ち、入射光は下地遮光膜１１ａ及びデータ線６ａにより規定される遮光領域（図２参照）内に、即ち第１マイクロレンズ５００による画素電極９ａ上の集光領域５００ｂから外れて位置する。このため、対向基板２０側からの入射光が第１マイクロレンズ５００を介してＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ'に入射することは実用上殆ど又は全くない。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０を機械的に貼り合わせる際の組みずれにより、遮光領域（或いは、下地遮光膜１１ａ）に対して第１遮光膜２３が平面的にずれてたとしても、両輪郭間の距離に応じて、第１遮光膜２３の下地遮光膜１１ａ或いはデータ線６ａからの平面的なはみ出しは、全部或いは部分的に吸収される。言い換えれば、第１遮光膜２３は、遮光領域或いは画素開口領域を規定する機能を持たず、上述のように第１マイクロレンズ５００の境界にだけ最低限設けておけば足りるので、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを接着する際の組みずれを見込んで、第１遮光膜２３の形成領域を小さめに設定しておくことにより、この組みずれが画素開口率には何等影響しないようにできる。このため、所定許容範囲内にある多少の組みずれによっては、画素開口領域は全く狭くならないか或いは少ししか狭くならないで済む。
【００６４】
以上のように、仮にＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’における対向基板２０側の遮光を金属薄膜からなるデータ線６ａにより施さなくても、対向基板２０側からの入射光に対するＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’における遮光は、マイクロレンズ５００及び第１遮光膜２３により十分に施される。他方、前述のように下地遮光膜１１ａにより、各ＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’は、ＴＦＴアレイ基板１０側から見て夫々覆われる。従って、ＴＦＴアレイ基板１０側からの戻り光等がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’に入射してＴＦＴ３０のトランジスタ特性が劣化する事態を未然に防ぐことが出来る。以上の結果、入射光や戻り光等のＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ’への入射により、ＴＦＴ３０の特性が劣化することは実践上殆ど又は全く無く、本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴ３０による精度の高い液晶駆動が可能とされる。
【００６５】
これらに加えて、下地遮光膜１１ａとデータ線６ａとにより規定される遮光領域は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能をも有する。
【００６６】
更にまた、第１遮光膜２３は、上述のように画素開口率にほぼ又は全く影響しないので、従来のＣｒ等と比べて寸法精度が出ない材料を第１遮光膜２３の材料として使用することも可能となる。従って、従来のＣｒ等と比べて反射率が高いが精度を出し難い、例えばＡｌ等の材料を第１遮光膜２３として使用することも可能となる。Ａｌ膜は反射率が例えば９０数パーセントといったように従来のＣｒに比べて非常に高くできる。これにより仮に対向基板２０側から入射する入射光が第１遮光膜２３にあたったとしても、高反射率で反射することが出来るので、第１遮光膜２３の形成面積に応じて当該液晶装置の温度上昇をより効率的に抑えることも可能となる。
【００６７】
本実施形態では特に、図２乃至図４に示したように、画素電極９ａ上において第１マイクロレンズ５００の集光領域５００ｂにはみ出さないように第１マイクロレンズ５００の集光角度に応じて、下地遮光膜１１ａ及びデータ線６ａからなる遮光領域が規定されている。ここで、第１マイクロレンズ５００の集光角度或いは集光能力が大きい程、画素電極９ａ上における集光領域５００ｂの面積は小さくなるので、このように集光領域５００ｂにはみ出さない範囲で、遮光領域を大きく設定すれば、第１マイクロレンズ５００の集光角度によらず、下地遮光膜１１ａ及び第１遮光膜２３における遮光による光損失を低く抑えられる。従って、各種の曲率や形状を持つ第１マイクロレンズ５００を用いて本実施形態の液晶装置を構成することが可能となる。
【００６８】
更にまた、コンタクトホール５は、対向基板２０の側から見てデータ線６ａの下に開孔されている。このため、コンタクトホール５は、画素の開口領域から外れており、しかも画素スイッチング用ＴＦＴ３０や第１蓄積容量電極１ｆが形成されていない第１層間絶縁膜１２の部分に設けられているので、画素領域の有効利用を図りつつ、コンタクトホール５の形成によるＴＦＴ３０や他の配線等の不良化を防ぐことができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の液晶装置により、比較的簡単な構成を用いて、各画素における実効開口率を高めつつ、高精細な画像を表示できる。
【００７０】
（マイクロレンズの製造方法）
次に、本実施形態に用いられる第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３の製造方法について、第１マイクロレンズ５００を例として図５を参照して説明する。
【００７１】
先ず図５（ａ）に示すように、ネオセラム等のガラス基板や石英基板からなる対向基板２０上に、感光性樹脂５１０を塗布する。
【００７２】
次に図５（ｂ）に示すように、各第１マイクロレンズ５００となる部分に対応する凸部が残るように所定パターンを有するマスク５２０を介して、感光性樹脂５１０をマスク露光し、その後、図５（ｃ）に示すように、ウェット又はドライエッチングにより現像する。
【００７３】
次に図５（ｄ）に示すように、熱フローを印加し、感光性樹脂５１０の熱変形及び表面張力により、滑らかな各マイクロレンズの凸面を持つ感光性樹脂５１０からなる、図２及び図３に示したような複数のマイクロレンズ５００を形成する。この際特に、熱フローを基板面上で制御することにより、所定の集光能力を有し且つ隙間が殆ど空かないように複数の第１マイクロレンズ５００を形成する。
【００７４】
次に図５（ｅ）に示すように、第１マイクロレンズ５００の表面にアクリル系接着剤５０１を塗布してネオセラム等からなるカバーガラス５０２ｇを接着する。
【００７５】
次に図５（ｆ）に示すように、カバーガラス５０２ｇを研磨して、図３に示した如き、所定の厚みを有するカバーガラス５０２とする。
【００７６】
最後に図５（ｇ）に示すように、第１遮光膜２３及び対向電極２１をスパッタリング、コーティング等によりこの順に成膜して、図３に示した如き第1マイクロレンズ５００及び第１遮光膜２３を備えた対向基板２０を完成させる。上記の製造方法によれば、凸型のマイクロレンズが形成されるが、凹型のマイクロレンズとしては次の製造方法について図６を用いて説明する。
【００７７】
先ず図６（ａ）に示すように、ネオセラム等のガラス基板や石英基板からなる対向基板２０上に、マスク層６１１を形成する。
【００７８】
次に図６（ｂ）に示すように、マスク層６１１に所定の平面配列で開口部６１１ａをフォトリソグラフィ法のパターニング処理により形成する。この時、開口部６１１ａの開口径は実際に形成しようとする凹曲面部の径よりも小さいことが望ましい。
【００７９】
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク層６１１の開口部６１１ａから対向基板２０の表面を等方的にエッチング処理し、凹曲面部６００を形成する。このエッチング処理は、フッ酸を主体とするエッチング液を用いた湿式エッチングで行う。
【００８０】
次に、図６（ｄ）に示すようにマスク層６１１をエッチング処理によって除去する。図６（ｄ）以降の工程は、上述の凹型マイクロレンズの製造方法の図５（ｅ）以降と同様な工程を有するため、その説明及び図示を省略する。
【００８１】
尚、第１マイクロレンズ５００は、例えば、特開平６−１９４５０２号公報に開示されている公知の製造方法や伝統的な所謂「熱変形法」により形成してもよい。このように形成された第１マイクロレンズ５００を有する対向基板２０をシール材を介してＴＦＴアレイ基板１０と貼りあわせる。第２マイクロレンズ５０３を有する透明基板２５は、第１マイクロレンズ５００と図５（ｇ）までは同様の工程で形成し、第１遮光膜２３及び対向電極２１は形成しないようにする。その後、第１マイクロレンズを有する対向基板２０と第２マイクロレンズ５０３を有する透明基板２５とをゲル状の接着剤２６により貼りあわせる。この接着剤２６を対向基板２０と透明基板２５の面接着させてもよいが、対向基板２０と透明基板２５のそれぞれの対向する面の周辺で接着剤により固着させて、中央部を空気層としても良い。また、第１マイクロレンズと第２マイクロレンズとを同一平面構造を有するようにすれば、同一工程で夫々のマイクロレンズを作成することができ、歩留まりを向上させることができる。また、同一平面構造を有すれば第２マイクロレンズ５０３で集光されなかった投射光を第１マイクロレンズ５００で集光することができ、投射光の利用効率を高めることができる。
【００８２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
【００８３】
なお、図７は第２実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【００８４】
また、第２実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【００８５】
上述の第１実施形態においては、対向基板２０上に第１マイクロレンズ５００を形成すると共に、透明基板２５上に第２マイクロレンズ５０３を形成する構成としたが、第２実施形態では、対向基板２０の両面に第１マイクロレンズ５００と第２マイクロレンズ５０３を形成している。
【００８６】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【００８７】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＜第２接着剤５０４の屈折率
となる関係にあり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＞第１接着剤５０１の屈折率
となる関係になる。
【００８８】
なお、対向基板２０の両面に第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３を形成するための製造方法としては、上述した図５における第１工程乃至第４工程（図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示す。）を対向基板２０の両面について同様に形成し、第１マイクロレンズ５００側に第1遮光膜２３、対向電極２１、配向膜２２を形成すればよい。
【００８９】
以上説明したように、第２実施形態の液晶装置の構成によっても、第１マイクロレンズに第１遮光膜２３を形成した場合でも投射光の利用効率を向上させることができる。
【００９０】
更に、この効果に加えて、第２マイクロレンズ５０３を画素電極９ａに対してより近い位置に配置することができるので、必要な投射光の集光を得るために必要な第２マイクロレンズ５０３の平面形状をより小さくできる。
【００９１】
更に、第２マイクロレンズ５０３自体を薄くして液晶装置全体を薄くできるので、第２実施形態の構成は液晶装置の小型化に好適である。
【００９２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
【００９３】
なお、図８は第３実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【００９４】
また、第３実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【００９５】
上述の第１実施形態においては、対向基板２０上に第１マイクロレンズ５００を形成すると共に、透明基板２５上に第２マイクロレンズ５０３を形成し、当該第２マイクロレンズ５０３を接着剤２６及び第２カバーガラス５０４を介して対向基板２０に接着する構成としたが、第３実施形態では、当該第２マイクロレンズ５０３が形成された透明基板２５を第２接着剤５０４により直接対向基板２０に接着する構成としている。
【００９６】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【００９７】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＞第２接着剤５０４の屈折率
なる関係があり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＞第１接着剤５０１の屈折率
なる関係が必要となる。
【００９８】
また、対向基板２０に第１マイクロレンズ５００を形成する製造方法及び透明基板２５に第２マイクロレンズ５０３を形成する製造方法は、それぞれ図５における製造方法を用いて形成することができる。
【００９９】
以上説明したように、第３実施形態の液晶装置の構成によれば、第２実施形態の液晶装置の構成の効果と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
〔第４実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第４実施形態について、図９を用いて説明する。
【０１０１】
なお、図９は第４実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【０１０２】
また、第４実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１０３】
上述の第１乃至第３実施形態においては、第１マイクロレンズ５００又は第２マイクロレンズ５０３を凸レンズとして形成したが、第４実施形態では、対向基板２０に形成される第１マイクロレンズ５００及び透明基板２５に形成される第２マイクロレンズ５０３を夫々凹レンズとして形成している。
【０１０４】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１０５】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＜第２接着剤５０４の屈折率
なる関係があり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＜第１接着剤５０１の屈折率
なる関係がある。
【０１０６】
以上説明したように、第４実施形態の液晶装置の構成によれば、第２実施形態の液晶装置又は第３実施形態の液晶装置と同様の効果を奏することができる。
【０１０７】
また、対向基板２０に第１マイクロレンズ５００を形成する製造方法及び透明基板２５に第２マイクロレンズ５０３を形成する製造方法は、それぞれ図６における製造方法を用いて形成することができる。
【０１０８】
〔第５実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第５実施形態について、図１０を用いて説明する。
【０１０９】
なお、図１０は第５実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【０１１０】
また、第５実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１１１】
上述の第４実施形態においては、凹レンズ型の第１マイクロレンズ５００を対向基板２０上に形成し、他方凹レンズ型の第２マイクロレンズ５０３を透明基板２５上に形成したが、第５実施形態では、対向基板２０の両面に夫々凹レンズ型の第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３を形成している。
【０１１２】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１１３】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＞第２接着剤５０４の屈折率
なる関係があり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＜第１接着剤５０１の屈折率
なる関係が必要となる。
【０１１４】
以上説明したように、第５実施形態の液晶装置の構成によれば、第２実施形態の液晶装置から第４実施形態の液晶装置うちのいずれか一の液晶装置と同様の効果を奏することができる。
【０１１５】
また、対向基板２０に第１マイクロレンズ５００及びマイクロレンズ５０３を形成する製造方法は、それぞれ図６における製造方法を用いて形成することができる。
【０１１６】
〔第６実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第６実施形態について、図１１を用いて説明する。
【０１１７】
なお、図１１は第６実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【０１１８】
また、第６実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１１９】
上述の第４実施形態又は第５実施形態においては、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３を双方とも凹レンズ形状としたが、第６実施形態では、第１マイクロレンズ５００を凹レンズ型とし、一方で第２マイクロレンズ５０３を凸レンズ型とし、更に、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３の双方を対向基板２０の両面に形成している。
【０１２０】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１２１】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＞第２接着剤５０４の屈折率
なる関係があり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＜第１接着剤５０１の屈折率
なる関係が必要となる。
【０１２２】
なお、対向基板２０の片面に凸レンズ型の第２マイクロレンズ５０３を形成するためには、上述した図５における第１工程乃至第４工程（図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示す。）を対向基板２０の当該片面について行えばよい。
【０１２３】
以上説明したように、第６実施形態の液晶装置の構成によれば、第２実施形態の液晶装置から第５実施形態の液晶装置うちのいずれか一の液晶装置と同様の効果を奏することができる。
【０１２４】
また、対向基板２０に第１マイクロレンズ５００を形成する製造方法は図６のおける製造方法を用いて、第２マイクロレンズ５０３を形成する製造方法は、図５における製造方法を用いて形成することができる。
【０１２５】
〔第７実施形態〕
次に、本発明に係る液晶装置の第７実施形態について、図１２を用いて説明する。
【０１２６】
なお、図１２は第７実施形態に係る液晶装置の構造を示す断面模式図である。
【０１２７】
また、第７実施形態の液晶装置の全体構成及び平面形状は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１２８】
上述の第６実施形態においては、第１マイクロレンズ５００を凹レンズ型とし、第２マイクロレンズ５０３を凸レンズ型としたが、第７実施形態では、第１マイクロレンズ５００を凸レンズ型とし、一方で第２マイクロレンズ５０３を凹レンズ型とし、更に、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３の双方を対向基板２０の両面に形成している。
【０１２９】
その他のＴＦＴアレイ基板１０の構成等は第１実施形態の液晶装置と同一であるので、細部の説明は省略する。
【０１３０】
このとき、投射光を画素電極９ａへ集光させるためには、第２マイクロレンズ５０３の屈折率と第２接着剤５０４の屈折率との関係について、
第２マイクロレンズ５０３の屈折率＜第２接着剤５０４の屈折率
なる関係があり、一方、第１マイクロレンズ５００の屈折率と第１接着剤５０１の屈折率との関係については、
第１マイクロレンズ５００の屈折率＞第１接着剤５０１の屈折率
なる関係が必要となる。
【０１３１】
なお、対向基板２０の片面に凸レンズ型の第１マイクロレンズ５００を形成するためには、上述した図５における第１工程乃至第４工程（図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示す。）を対向基板２０の当該片面について行えばよい。
【０１３２】
以上説明したように、第７実施形態の液晶装置の構成によれば、第２実施形態の液晶装置から第６実施形態の液晶装置うちのいずれか一の液晶装置と同様の効果を奏することができる。
【０１３３】
また、対向基板２０に第１マイクロレンズ５００を形成する製造方法は図５における製造方法を用いることができ、また対向基板２０に第２マイクロレンズ５０３を形成する製造方法は、それぞれ図６における製造方法を用いて形成することができる。
【０１３４】
なお、上述の各実施形態においては、各画素電極９ａに設けられているＴＦＴ３０としては、正スタガ型又はコプラナー型等のポリシリコン薄膜ＴＦＴであるとして説明したが、これ以外に、逆スタガ型のＴＦＴやアモルファスシリコンＴＦＴ等の他形式のトランジスタに対しても、各実施形態は有効である。
【０１３５】
また、各実施形態では、ＴＦＴを用いて画素電極９ａに駆動電圧を印加するように構成したが、ＴＦＴ以外の、例えぱ、ＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）等のアクティブマトリクス素子を用いることも可能であり、更に、液晶装置をパッシブマトリクス型の液晶装置として構成することも可能である。
【０１３６】
このような場合であっても、マイクロレンズで画素電極上に投射光を集光する構成を採る限り、投射光の利用効率を向上させる上で本実施形態の場合と同様に有効である。
【０１３７】
更に、第２マイクロレンズ５０３の配置については、これを透明基板２５の更に外側に設けてもよい。
【０１３８】
更にまた、透明基板２５０の液晶層５０に対向している面と反対の面（投射光の出射面）に、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３で集光した投射光を平行光に戻すためのマイクロレンズを更に設ける構成としてもよい。
【０１３９】
次に、対向基板２０上における第１遮光膜２３の形状については、図１３（Ａ）から図１３（Ｃ）に示すように各種の形状とすることが可能である。
【０１４０】
先ず、図２に示したと同様に、図１３（Ａ）に示すように、右下がりの斜線はＴＦＴアレイ基板１０上の走査線３ａ、データ線６ａ、ＴＦＴ３０等により規定される遮光領域を示し、この遮光領域は右上がりの斜線で示される前記第１遮光膜２３により平面的に覆われるように、第１遮光膜２３を網目状に形成してもよい。このように遮光領域に覆われる範囲で第１遮光膜２３の形成領域を大きくすれば、電気光学装置内部へ入射しようとする入射光に対する第１遮光膜２３の遮光や反射の機能を向上でき、これに応じて電気光学装置における温度上昇を抑制できる。さらに、遮光領域の機能を第１遮光膜に冗長的に持たせることができる。
【０１４１】
或いは、図１３（Ｂ）に示すように、右下がりの斜線で示す遮光領域により平面的に覆われる右上がりの斜線で示した領域に、走査線３ａに沿って（図中、左右方向に）伸びる縞状の第１遮光膜２３’を形成してもよい。形成が比較的容易な縞状の輪郭を持つ第１遮光膜２３’により、電気光学装置内部へ入射しようとする入射光を遮光や反射できるので、電気光学装置における温度上昇を抑制することができる。
【０１４２】
或いは、図１３（Ｃ）に示すように、右下がりの斜線で示す遮光領域により平面的に覆われる右上がりの斜線で示した領域に、走査線に沿って画素毎に分断された島状の第１遮光膜２３”を形成してもよい。
【０１４３】
この態様によれば、形成が比較的容易な島状の輪郭を持つ第１遮光膜２３”により、電気光学装置内部へ入射しようとする投射光を遮光や反射できるので、電気光学装置における温度上昇を抑制できる。特に第１遮光膜２３”は遮光領域を規定する機能をもたなくても、対向基板における強度を出すために必要最低限の領域にのみ、島状に第１遮光膜２３”を形成することにより、ＴＦＴアレイ基板と対向基板２０の貼り合わせ精度にマージンを持たせることができる。
【０１４４】
これら図１３（Ａ）から図１３（Ｃ）に示したいずれの形態によっても、対向基板２０の強度を高めることが出来ると共に、液晶層への熱入射を低減することが出来る。上記３つの形状は、第１実施形態１乃至第７実施形態のいずれにも適用可能である。
【０１４５】
また、上述の実施形態では、第１マイクロレンズ５００で集光された光をさらに第２マイクロレンズ５０３により集光するようにしたが、入射光を第２マイクロレンズ５０３により平行光にすることも可能である。このように第１マイクロレンズで集光された光をさらに第２マイクロレンズにより平行光になるように集光すれば、入射光が画素領域に局部的に集光するのを緩和し、入射光による液晶あるいは配向膜等の劣化を防ぐことができる。
【０１４６】
（液晶装置の全体構成）
以上のように構成された液晶装置の各実施形態の全体構成を図１４から図１５を参照して説明する。図１４は、ＴＦＴアレイ基板１０をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図であり、図１５は、対向基板２０を含めて示す図１４のＨ−Ｈ’断面図である。
【０１４７】
図１４において、ＴＦＴアレイ基板１０の上には、シール材５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば第１遮光膜２３と同じ或いは異なる材料から成る額縁としての第２遮光膜５３が設けられている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列のデータ線６ａは画像表示領域の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路１０１から画像信号を供給し、偶数列のデータ線６ａは前記画像表示領域の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路１０１から画像信号を供給するようにしてもよい。この様にデータ線６ａを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路１０１の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更にＴＦＴアレイ基板１０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１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための導通材１０６が設けられている。そして、図１５に示すように、図１４に示したシール材５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２０が当該シール材５２によりＴＦＴアレイ基板１０に固着されている。
【０１４８】
以上説明した各実施形態における液晶装置は、カラー液晶プロジェクタに適用されるため、３枚の液晶装置がＲＧＢ用のライトバルブとして各々用いられ、各液晶装置には各々ＲＧＢ色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、各実施形態では、対向基板２０に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、第１遮光膜２３の形成されていない画素電極９ａに対向する所定領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板２０上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー液晶テレビなどのカラー液晶装置に各実施形態における液晶装置を適用できる。更にまた、対向基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【０１４９】
また従来は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側での反射を防止するために、反射防止用のＡＲ(Anti Reflection)被膜された偏光板を別途配置したり、ＡＲフィルムを貼り付ける必要があった。しかし、各実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０の表面と半導体層１ａの少なくともチャネル領域１ａ’に下地遮光膜１１ａが形成されているため、このようなＡＲ被膜された偏光板やＡＲフィルムを用いたり、ＴＦＴアレイ基板１０そのものをＡＲ処理した基板を使用する必要が無くなる。従って、各実施形態によれば、材料コストを削減でき、また偏光板貼り付け時に、ごみ、傷等により、歩留まりを落とすことがなく大変有利である。また、耐光性が優れているため、明るい光源を使用したり、偏光ビームスプリッタにより偏光変換して、光利用効率を向上させても、光によるクロストーク等の画質劣化を生じない。
【０１５０】
更にまた、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３の集光能力としては、集光領域５００ｂ（図２参照）が開口領域に丁度収まる程度に集光できれば十分であり、必要以上に集光領域５００ｂを小さくする必要はない。更に、第１マイクロレンズ５００及び第２マイクロレンズ５０３により、各画素における実効開口率が高められているので、画素開口領域を広げるために、走査線３ａ、容量線３ｂ及びデータ線６ａの線幅やＴＦＴ３０の平面的なサイズを必要以上に小さくする必要はない。従って、本実施形態は、画素ピッチを小さくして、各画素の微細化を行う場合に非常に適している。
【０１５１】
また、液晶装置に限らず、各種の電気光学装置、例えばエレクトロルミネッセンス、プラズマディスレプレイ等の電気光学装置に本実施形態は有効である。
【０１５２】
図１６に本実施形態を用いた応用例として液晶プロジェクタの構成について説明する。液晶プロジェクタ１１００は、上述の電気光学装置としての液晶装置を含む液晶モジュールを３個用意し、各々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに各々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより各々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【０１５３】
本実施形態では特に、下地遮光膜１１ａがＴＦＴ３０の下側にも設けられているため、当該液晶装置からの投射光に基づく液晶プロジェクタ内の投射光学系による反射光、投射光が通過する際の液晶装置用基板の表面からの反射光、他の液晶装置から出射した後にダイクロイックプリズム１１１２を突き抜けてくる投射光の一部等が、戻り光として液晶装置用基板の側から入射しても、画素電極９ａのスイッチング用のＴＦＴ等３０のチャネル領域１ａに対する遮光を十分に行うことができる。このため、小型化に適したプリズムを投射光学系に用いても、各液晶装置の液晶装置用基板とプリズムとの間において、戻り光防止用のＡＲフィルムを貼り付けたり、偏光板にＡＲ被膜処理を施したりすることが不要となるので、構成を小型且つ簡易化する上で大変有利である。
【０１５４】
さらに、本実施形態は、下地遮光膜によりチャネル領域への戻り光を防ぐことができるため、液晶装置に戻り光防止処理を施した偏光板を直接貼りつけず、偏光板を液晶装置から離して形成するようにしてもよい。より具体的には、一方の偏光板（図示せず）をダイクロイックプリズム１１１２に貼り付けることが可能である。このように、偏光板をプリズムユニットに貼り付けることにより、偏光板の熱は、プリズムユニットあるいはレンズで吸収されるため、液晶装置の温度上昇を防ぐことができる。また、このような構成の場合、液晶装置と偏光板との間を離して形成することができるため、液晶装置と偏光板との間には空気層ができる。そこでプリズムユニットの上側あるいは下側の一方に冷却手段（図示せず）を設け、冷却手段から液晶装置と偏光手段との間に冷風等の送風を送り込むことにより、液晶装置の温度上昇をさらに防ぐことができ、液晶装置の温度上昇による誤動作を防ぐことができる。また、本実施形態は、対向基板側に形成された第１マイクロレンズと第２マイクロレンズを利用して画素電極に入射光を集光させる際に、第１遮光膜による光損失を防ぎ、光の利用効率を向上させることができ、明るい表示を提供することができる。
【０１５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の電気光学装置によれば、比較的簡単な構成を用いて、各画素における実効開口率を高めつつ、高精細な画像を表示できる。また、対向基板における強度を高めることも可能となり、更に、入射光に伴う電気光学物質への熱入射を抑制することにより、電気光学物質の寿命を長めることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶装置の実施形態における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路である。
【図２】液晶装置の実施形態におけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図３】対向基板に設けられたマイクロレンズにより入射光を集光する様子を示す模式図である。
【図４】図３のＴＦＴ１個に係るＴＦＴアレイ基板部分の拡大断面図である。
【図５】図３に示したマイクロレンズの製造方法を順を追って示す工程図である。
【図６】別のマイクロレンズの製造方法を順を追って示す工程図である。
【図７】本実施形態におけるマイクロレンズの第２実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図８】本実施形態におけるマイクロレンズの第３実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図９】本実施形態におけるマイクロレンズの第４実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図１０】本実施形態におけるマイクロレンズの第５実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図１１】本実施形態におけるマイクロレンズの第６実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図１２】本実施形態におけるマイクロレンズの第７実施形態がの画素における対向基板の拡大断面図である。
【図１３】本実施形態における第１遮光膜についての各種の形態を夫々示す平面図である。
【図１４】液晶装置の各実施形態におけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図１５】図１３のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１６】本実施形態の液晶装置を用いた電子機器の一例である液晶プロジェクタの構成図である。
【符号の説明】
１ａ…半導体層
１ａ’…チャネル領域
１ｂ…低濃度ソース領域
１ｃ…低濃度ドレイン領域
１ｄ…高濃度ソース領域
１ｅ…高濃度ドレイン領域
１ｆ…第１蓄積容量電極
２…絶縁薄膜
３ａ…走査線
３ｂ…容量線
４…第２層間絶縁膜
５…コンタクトホール
６ａ…データ線
７…第３層間絶縁膜
８…コンタクトホール
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
１１ａ…下地遮光膜
１２…第１層間絶縁膜
１６…配向膜
２０…対向基板
２１…対向電極
２２…配向膜
２３…第１遮光膜
２５…透明基板
２６…ゲル状の接着剤
３０…画素スイッチング用ＴＦＴ
５０…液晶層
５２…シール材
５３…第２遮光膜
７０…蓄積容量
１０１…データ線駆動回路
１０４…走査線駆動回路
５００…第1マイクロレンズ
５０１…第1接着剤
５０２…第1カバーガラス
５０３…第２マイクロレンズ
５０４…第２接着剤
５０５…第２カバーガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of electro-optical devices such as active matrix driving type liquid crystal devices driven by thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs as appropriate) and projection display devices, and in particular, is a micro-device for improving the utilization efficiency of incident light. The present invention belongs to the technical field of electro-optical devices having lenses.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when an electro-optical device such as a liquid crystal device is used as a light valve for a projector or the like, generally, projection light is incident from the side of a counter substrate disposed opposite to the TFT array substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween. Here, when the projection light is incident on a channel region composed of an a-Si (amorphous silicon) film or a p-Si (polysilicon) film of the TFT, a photocurrent is generated in this region due to a photoelectric conversion effect, The transistor characteristics of the TFT deteriorate. Therefore, a light shielding film called a black matrix or a black mask is generally formed on the counter substrate at a position facing each TFT from a metal material such as Cr (chromium) or resin black. This light shielding film defines the opening area of each pixel (that is, the area through which the projection light is transmitted), thereby improving the contrast and preventing color mixture of the color materials in addition to shielding the TFT p-Si film. Plays.
[0003]
On the other hand, in this type of liquid crystal device, in order to brighten the screen, it is important to increase the pixel aperture ratio, which is the ratio of the pixel aperture area to the entire image display area of the liquid crystal device. Data lines, scanning lines made of polysilicon, capacitor lines, TFTs including semiconductor layers and insulating layers form non-opening regions in the image display region, and there is a certain limit to increasing the pixel aperture ratio. . In particular, when the pixel pitch is reduced in order to increase the pixel density so that a high-definition image can be displayed and in order to reduce the size of the liquid crystal device, various wirings, TFTs, and the like forming such a non-opening region are reduced. Since there is a certain limit to this, it is difficult to increase the pixel aperture ratio.
[0004]
Therefore, for example, as disclosed in JP-A-60-165621 to 165624, JP-A-5-196926, etc., a microlens for improving the utilization efficiency of incident light is provided on the counter substrate. A type of liquid crystal device has been developed. In this case, if the pixel aperture ratio is the same, the light incident on the liquid crystal device from the side of the counter substrate is condensed so as to enter the aperture region, so that even if the aperture ratio is the same, it passes through each aperture. Since the intensity of light increases, that is, the effective aperture ratio in each pixel increases, and the image displayed by the liquid crystal device can be brightened.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, under the general demand for high-quality display images and energy saving in the technical field of liquid crystal devices, even in the above-described conventional liquid crystal devices using microlenses, the use efficiency of incident light is sufficient. Absent.
[0006]
In particular, since the light shielding film is formed on the counter substrate side as in the conventional technique described above, there is a problem in that light loss in incident light inevitably occurs due to the presence of this light shielding film.
[0007]
In addition, the TFT substrate serves as a light shielding region that defines a non-opening region by various wirings such as scanning lines and data lines around the pixel electrode, TFTs, and the like. Therefore, depending on the degree of misalignment that occurs when the counter substrate and the TFT array substrate are mechanically bonded together, one of the light shielding film of the counter substrate and the light shielding region of the TFT substrate protrudes in plan view from the other. There is a problem that the opening area becomes narrow and the utilization efficiency of incident light is further lowered.
[0008]
Therefore, in order to increase the utilization efficiency of incident light, it is conceivable to eliminate the light shielding film on the counter substrate side to suppress light loss and to define the pixel opening area only by the light shielding area. As a result, the counter substrate bonded to the TFT array substrate only at the periphery by the adhesive is warped and distorted more significantly. Also, with this configuration, the ability of the counter substrate to block heat incident from the counter substrate side along with the incident light is extremely reduced, leading to an increase in the temperature of the liquid crystal and thus shortening the life of the liquid crystal. End up. Furthermore, since light penetrating the boundary of the microlens enters the liquid crystal, stray light due to multiple reflection or the like is generated in the liquid crystal device and causes image deterioration. As long as the microlens is provided on the counter substrate, a light-shielding film is required on the counter substrate for the various reasons described above. As a result, there is a problem in that light loss cannot be ignored.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an electro-optical device such as a liquid crystal device capable of improving the use efficiency of incident light using a relatively simple configuration and displaying a high-quality image. The task is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an electro-optical device according to an aspect of the invention includes a first substrate in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the first substrate that is opposed to the first substrate, and a matrix that corresponds to each of the pixels. A first microlens disposed on the first substrate side and disposed on the opposite side of the second substrate to the first substrate side, and each of the pixels Are arranged in a matrix and a second microlens for condensing the incident light is provided on a surface of the first microlens of the second substrate, and a third substrate provided on the first substrate side. A first cover glass provided on the first substrate side via an adhesive, and a second cover glass provided on the first substrate side via an adhesive on the surface of the second microlens of the third substrate; The first substrate and the first cover And an electro-optical material sandwiched between the glass, the said second cover glass second substrate is characterized by being bonded with a gel-like adhesive that can absorb the stress by the elastic.
[0011]
According to the electro-optical device of the present invention, the first microlens and the second microlens are provided for each pixel in order to collect incident light. First, incident light is collected by the second microlens, and light incident on the second substrate is collected by the first microlens. That is, since the light condensed by the second microlens is incident on the first microlens, the first light shielding film of the second substrate can be removed from the condensing region of the second substrate. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of light loss of incident light by the first light shielding film, and it is possible to improve the light use efficiency. At the same time, due to the presence of the first light-shielding film, the mechanical strength and the heat shielding performance of the second substrate are remarkably enhanced as compared with the case without the first light-shielding film.
[0012]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the first microlens and the second microlens are arranged to face each other.
[0013]
According to this aspect, the projection light can be condensed on each pixel most efficiently.
[0014]
One aspect of the electro-optical device of the present invention is characterized in that the second microlens is provided on a third substrate disposed on the opposite side of the second substrate to the first substrate.
[0015]
According to this aspect, when the third substrate is not provided, dust, scratches, etc. are likely to adhere to the outside of the second substrate. However, when the third substrate is provided, dust, scratches, etc. on the outer surface of the third substrate. As a result, the outer surface of the second substrate can be protected. Specifically, for example, when the electro-optical device of the present invention is used in a projector or the like, the outer surface of the counter substrate is separated from the electro-optical material layer of the electro-optical device focused by the condensing optical system by about 1 mm. Therefore, the outer surface of the counter substrate is also in focus. For this reason, even if dust and scratches of about 10 μm to 20 μm are present, the projection may be enlarged and the image quality of the projected image may be significantly reduced. However, according to this aspect of the present invention, since the third substrate is provided outside the second substrate, dust and scratches are likely to adhere to the third substrate instead of the second substrate. However, since dust and scratches adhering to the third substrate are further away from the electro-optical material layer than the outer surface of the second substrate, these dust and scratches are defocused, and deterioration of display quality can be prevented.
[0016]
In another aspect of the electro-optical device of the invention, the thickness of the third substrate is larger than the thickness of the second substrate.
Another aspect of the electro-optical device of the present invention is characterized in that a first light-shielding film is provided at each position facing the boundary between the first microlenses on the first cover glass.
In addition, the electro-optical device according to the present invention includes a first substrate on which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and is arranged to face the first substrate, and is arranged in a matrix corresponding to each of the pixels and incident. A first microlens for condensing light is provided on one surface, a second microlens is provided on the other surface, and the first microlens and the second on both surfaces of the second substrate. A pair of cover glasses provided on the surface of each microlens via an adhesive; and an electro-optic material sandwiched between the first substrate and one of the pair of cover glasses, the first microlens And the second microlens are arranged to face each other.
[0017]
According to this aspect, when the thickness of the second substrate is increased, it is necessary to increase the radius of curvature of the second microlens formed on the third substrate. Therefore, the thickness of the second substrate is extremely increased. I can't. However, by arranging the second microlens on the second substrate side of the third substrate and making the third substrate as thick as possible, the radius of curvature of the second microlens can be reduced, and dust or Since the outer surface of the third substrate that is easily scratched is further away from the electro-optic material layer, the above-described defocus effect can be enhanced.
[0018]
According to another aspect of the electro-optical device of the invention, the first microlens is disposed on the first substrate side of the second substrate, and the second microlens is connected to the first substrate of the second substrate. It is arranged on the opposite side.
[0019]
According to this aspect, since the first microlens and the second microlens are respectively disposed on both surfaces of the second substrate, the second microlens can be disposed at a position close to the electro-optic material layer. Accordingly, the radius of curvature of the second microlens can be suppressed, and the electro-optical device can be further downsized.
[0020]
In another aspect of the electro-optical device of the invention, the first light shielding film is made of aluminum.
[0021]
According to this aspect, since the first light-shielding film is made of aluminum, the reflectance can be made extremely higher than that of conventional Cr, such as 90 percent. Accordingly, it is possible to improve the reflection function of the first light-shielding film with respect to incident light entering the electro-optical device, and accordingly, it is possible to suppress a temperature increase in the electro-optical device.
[0022]
According to another aspect of the electro-optical device of the invention, a plurality of scanning lines on the first substrate, a plurality of data lines intersecting the scanning lines, a transistor connected to the scanning lines and the data lines, A second light-shielding film that at least partially defines a light-shielding region that separates pixel opening regions around the pixel electrode on the first substrate, the pixel electrode connected to the transistor, The first light shielding film is covered with the light shielding region in plan view.
[0023]
According to this aspect, the first light-shielding film is covered with the light-shielding regions that divide the plurality of pixel opening regions respectively corresponding to the plurality of pixel electrodes on the first substrate. That is, when viewed from the first substrate side, the contour of the first light shielding film is located inside the contour of the light shielding region. Therefore, even if the first light-shielding film is planarly displaced with respect to the light-shielding region due to a misalignment when the first substrate and the second substrate are mechanically bonded together, The planar protrusion from the light shielding region of one light shielding film can be absorbed in whole or in part.
[0024]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the second light-shielding film is formed at a position covering at least a channel region of the thin film transistor when viewed from the first substrate side.
[0025]
According to this aspect, since the second light-shielding film is formed so as to cover the channel region, the situation where the return light or the like from the first substrate enters the channel region of the thin film transistor and the characteristics of the thin film transistor are deteriorated in advance. Can be prevented.
[0026]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the first light-shielding film is formed in a mesh shape along boundaries of the plurality of first microlenses.
[0027]
According to this aspect, the first light shielding film has a mesh shape, and is similar or substantially similar to the outline of the light shielding region. Therefore, if the formation area of the first light shielding film is enlarged within the range covered by the light shielding area, the function of shielding and reflecting the first light shielding film with respect to incident light entering the electro-optical device can be improved. Thus, temperature rise in the electro-optical device can be suppressed. Further, the function of the light shielding region can be provided redundantly in the first light shielding film.
[0028]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the first light-shielding film is formed in a stripe shape along boundaries in the direction along the scanning line among the boundaries of the plurality of first microlenses. .
[0029]
According to this aspect, the first light-shielding film having a striped contour that is relatively easy to form can block or reflect incident light that is about to enter the electro-optical device, thereby suppressing temperature rise in the electro-optical device. can do.
[0030]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the first light shielding film is formed in an island shape along boundaries in the direction along the scanning line among the boundaries of the plurality of first microlenses. .
[0031]
According to this aspect, the first light-shielding film having an island-shaped contour that is relatively easy to form can block or reflect the projection light that is about to enter the electro-optical device, thereby suppressing a temperature rise in the electro-optical device. it can. In particular, even if the first light-shielding film does not have a function of defining the light-shielding area, the first light-shielding film is formed in an island shape only in the minimum necessary area for obtaining the strength in the second substrate. A margin can be given to the bonding accuracy between the first substrate and the second substrate.
[0032]
In another aspect of the electro-optical device of the invention, the first microlens and the second microlens have the same planar structure.
[0033]
According to this aspect, since the projection light that has not been collected by the second microlens can be collected by the first microlens, the utilization efficiency of the projection light can be increased.
[0034]
According to another aspect of the electro-optical device of the invention, the light-shielding region is formed on the pixel electrode according to a light collection angle of the first microlens so as not to protrude from the light collection region of the first microlens. It is specified.
[0035]
The larger the condensing angle or condensing capability of the first microlens and the second microlens, the smaller the condensing area on the pixel electrode. If set, light loss due to light shielding in the first and second light shielding films can be suppressed to a low level regardless of the condensing angle of the first microlens.
[0036]
Another aspect of the electro-optical device of the present invention is characterized in that the second microlens is configured to make incident light parallel light.
[0037]
According to this aspect, the light condensed by the first microlens is further condensed by the second microlens, so that the local focusing of the pixel region is alleviated and the liquid crystal or alignment film by the incident light is reduced. Etc. can be prevented.
[0038]
In the projection type display device using the electro-optical device of the present invention, the light source, the condensing optical system that guides the light emitted from the light source to the electro-optical device while condensing the light, and the light is modulated by the electro-optical device. And an enlargement projection optical system for enlarging and projecting light onto the projection surface.
[0039]
According to the projection display device of the present invention, a projection display device capable of displaying a high-quality image can be realized.
[0040]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
(Pixel of electro-optical device)
A liquid crystal device will be described as an example of the electro-optical device according to the present invention. First, pixels of the liquid crystal device will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix that forms an image display area of a liquid crystal device. FIG. 2 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, a first light shielding film, and the like are formed, and a first light shielding film and a microlens formed on a counter substrate. It is. FIG. 3 is a schematic diagram showing, in a pseudo section, how incident light is collected by the microlens formed on the counter substrate. FIG. 4 shows a TFT array substrate portion related to one TFT shown in FIG. It is an expanded sectional view expanding and showing. In FIGS. 3 and 4, the scale of each layer and each member is made different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing. Further, in FIG. In order to facilitate understanding, the arrangement relationship between the microlens and the TFT is different from the actual arrangement relationship. That is, as shown in FIG. 2, the microlens is actually arranged such that the center of the lens coincides with the center of each pixel, and the TFT is arranged so as to substantially correspond to the intersection of the light shielding regions. Yes.
[0043]
In FIG. 1, a plurality of pixels formed in a matrix form constituting the image display area of the liquid crystal device according to the present embodiment has a plurality of pixel electrodes 9 a and a plurality of TFTs 30 for controlling the pixel electrodes 9 a formed in a matrix form. The data line 6 a to which the image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT 30. The image signals S1, S2,..., Sn written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a. good. Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulse-sequential manner in this order at a predetermined timing. It is configured. The pixel electrode 9a is electrically connected to the drain of the TFT 30, and the image signal S1, S2,..., Sn supplied from the data line 6a is obtained by closing the switch of the TFT 30 as a switching element for a certain period. Write at a predetermined timing. A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal as the electro-optical material via the pixel electrode 9a is transferred between the counter electrode (described later) formed on the counter substrate (described later). Hold for a certain period. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9a and the counter electrode. In order to form the storage capacitor 70, the capacitor line 3b may be provided, or the storage capacitor 70 may be formed between the storage line 70 and the preceding scanning line 3a. For example, the voltage of the pixel electrode 9a is held by the storage capacitor 70 for a time that is three orders of magnitude longer than the time when the source voltage is applied. Thereby, the holding characteristics are further improved, and a liquid crystal device with a high contrast ratio can be realized.
[0044]
In FIG. 2, on the TFT array substrate of the liquid crystal device, a plurality of transparent pixel electrodes 9a (contours are indicated by dotted lines) are provided in a matrix, along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrodes 9a. A data line 6a, a scanning line 3a, and a capacitor line 3b are provided. A TFT 30 is provided substantially corresponding to each intersection of these wirings. In the figure, each data line 6 a shown by a one-dot chain line and extending in the vertical direction is electrically connected to the source region of the TFT 30 in the semiconductor layer 1 a made of a polysilicon film or the like via the contact hole 5. The pixel electrode 9 a is electrically connected to the drain region of the TFT 30 in the semiconductor layer 1 a through the contact hole 8. Further, each scanning line 3a extending in the left-right direction in the figure is arranged so as to face the channel region 1a ′ (the hatched area in the right-down direction in the figure) in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a is the gate of the TFT 30. Functions as an electrode.
[0045]
The capacitor line 3b has a main line portion extending substantially linearly along the scanning line 3a, and a protruding portion protruding upward in the figure along the data line 6a from a location intersecting the data line 6a. The semiconductor layer 1a is extended from the TFT 30 as a storage capacitor electrode 1f along the capacitor line 3b. The storage capacitor electrode 1f and the capacitor line 3b are arranged to face each other through an insulating thin film described later as a dielectric. As a result, a storage capacitor is formed.
[0046]
In the drawing, a base light-shielding film 11a composed of a plurality of striped portions may be provided in a region indicated by a one-dot chain line and extending in the left-right direction along the scanning line 3a and the capacitance line 3b. More specifically, the base light-shielding film 11a is divided into a plurality of striped portions extending along the main line portions of the scanning lines 3a and the capacitor lines 3b, and each striped portion intersects with the data line 6a. Each of the protrusions protrudes downward along the data line 6a from the location, and the protrusions are configured to cover at least the region including the channel region 1a ′ of the semiconductor layer 1a.
[0047]
FIG. 2 further shows a microlens end 500a of a plurality of microlenses formed on the counter substrate so as to oppose each pixel electrode 11a, and a mesh disposed on the counter substrate so as to oppose the plurality of microlens ends 500a. A first light-shielding film 23 having a shape (in the drawing, a hatched area rising to the right) is shown.
[0048]
First, the upper half cross-sectional portion of the cross-sectional structure in the schematic diagram of FIG. 3 will be described. 3 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the transparent substrate 25 provided outside the counter substrate 20 made of a glass substrate or a quartz substrate corresponds to each pixel in order to collect incident light on the first microlens 500, respectively. A plurality of second microlenses 503 are arranged in a matrix. A second cover glass 505 is attached to the entire surface of the second microlens 503 with a second adhesive 504. The counter substrate 20 has a plurality of first microlenses 500 arranged in a matrix corresponding to each pixel in order to condense the light collected by the second microlens 503 onto the plurality of pixel electrodes 9a. Yes. Furthermore, the first light-shielding film 23 is formed at positions facing the boundaries between the plurality of first microlenses 500. A first cover glass 502 is affixed to the entire surface of the first microlens 500 by a first adhesive 501, and the first light shielding film 23, the counter electrode 21, The alignment films 22 are formed so as to be sequentially stacked. Further, the second cover glass 505 is bonded to the counter substrate 20 with a gel adhesive 26. As described above, the surface of the second cover glass 505 and the surface of the counter substrate 20 may be fixed by the adhesive 26, and the periphery of the second cover glass 505 and the periphery of the counter substrate 20 are fixed by the adhesive 26. However, the central portion may be an air layer. As the gel-like adhesive 26, a silicon-based adhesive (an adhesive having elasticity) that exhibits a gel-like state after curing is used, and the stress at the time of curing the adhesive 26 is set to the elasticity of the adhesive 26 itself. Can be absorbed. Therefore, it is possible to prevent distortion or the like from occurring in the transparent substrate 25 in the liquid crystal device. Note that the optical axes of the first microlens 500 provided on the counter substrate 20 and the second microlens 503 provided on the transparent substrate 25 preferably coincide with each other, and further, the vertical line in the center of the pixel. If it is provided so as to match, the light utilization efficiency can be further improved.
[0049]
As will be described later, the first microlens 500 is made of a photosensitive resin, and the first adhesive 501 is made of an acrylic adhesive having a refractive index close to air. The 1 microlens 500 functions as a condenser lens. Furthermore, the relationship between the refractive index of the first adhesive 501 and the refractive index of the first microlens 500 is
Refractive index of first adhesive 501 <refractive index of first microlens 500
The materials of the first adhesive 501 and the first microlens 500 are preferably set so that
[0050]
The relationship between the refractive index of the second adhesive 504 and the refractive index of the second microlens 503 is
First (2) Refractive index of adhesive 504 <refractive index of second microlens 503
The materials of the second adhesive 504 and the second microlens 503 are preferably set so that
[0051]
Here, when a quartz substrate is used as the transparent substrate 25, for example, the refractive index is 1.46, so the counter substrate 20, the first cover glass 502, the second cover glass 505, the first adhesive 501, the second adhesive. It is preferable to use a material having a refractive index close to the refractive index as the adhesive 504 and the adhesive 26.
[0052]
For example, acrylic adhesive is used for the first adhesive 501 and the second adhesive 504.
[0053]
According to the above configuration, the incident light from the counter substrate 20 side is condensed on the plurality of pixel electrodes 9a by the first micro lens 500 and the second micro lens 503 provided on the counter substrate 20, respectively. . Therefore, the effective aperture ratio in each pixel is increased as compared with the case where the first microlens 500 and the second microlens 503 are not provided. Further, as described above, the light incident on the transparent substrate 25 is condensed by the second microlens 503 and incident on the counter substrate 20, and the light incident on the counter substrate 20 is condensed by the first microlens 500. Then, the light is condensed on the pixel electrode 9a. That is, since the light condensed by the second microlens 503 disposed on the transparent substrate 25 is incident on the counter substrate 20, the first light shielding film 23 can be removed from the light condensing region of the counter substrate 20, It is possible to prevent incident light from being blocked by the first light shielding film 23 and to prevent light loss. Moreover, it is possible to prevent incident light from entering the channel region of the TFT 30 directly after passing through the boundary of the first microlens 500 or entering stray light due to multiple reflection or the like. Furthermore, due to the presence of the first light shielding film 23, the mechanical strength and the heat shielding performance in the counter substrate 20 are remarkably enhanced as compared with the case where the first light shielding film 23 is not provided. Furthermore, this embodiment has an effect of defocusing dust, scratches, and the like attached to the outer surface of the substrate. That is, when a configuration without the transparent substrate 25 is used in, for example, a projection display device, the outer surface of the counter substrate 20 is only about 1 mm away from the liquid crystal layer of the liquid crystal device focused by the condensing optical system. Therefore, the outer surface of the counter substrate 20 is also in a focused state. For this reason, even if dust or scratches of about 10 to 20 μm are present, there is a problem that the projected image is remarkably deteriorated by being enlarged and projected. However, when the transparent substrate 25 is provided outside the counter substrate 20 as in the present embodiment, dust and scratches are more likely to adhere to the transparent substrate 25 instead of the counter substrate 20. For this reason, if the transparent substrate 25 is bonded to the counter substrate 20, even if dust or scratches are present on the outer surface of the transparent substrate 25, these dusts and scratches are defocused away from the liquid crystal layer 50. Can be prevented. In this case, if the transparent substrate 25 has a thickness equal to or greater than that of the counter substrate 20, it is effective for defocusing dust and the like.
[0054]
In addition to the above configuration, a configuration that is a feature of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0055]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a portion of the TFT array substrate 10 relating to one of the TFTs 30 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the TFT array substrate 10 is provided with a pixel electrode 9a, and an alignment film 16 subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided above the pixel electrode 9a. The pixel electrode 9a is made of a transparent conductive thin film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film. The alignment film 16 is made of an organic thin film such as a polyimide thin film.
[0056]
As shown in FIG. 4, the TFT array substrate 10 is provided with pixel switching TFTs 30 that perform switching control of the pixel electrodes 9a at positions adjacent to the pixel electrodes 9a.
[0057]
The TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 that are configured as described above and are arranged so that the pixel electrode 9a and the counter electrode 21 face each other are surrounded by a seal material (see FIGS. 13 and 14) described later. Liquid crystal, which is an electro-optical material, is sealed in the space, and a liquid crystal layer 50 is formed. The liquid crystal layer 50 adopts a predetermined alignment state by the alignment film 16 and the alignment film 22 shown in FIG. 3 in a state where an electric field from the pixel electrode 9a is not applied. The liquid crystal layer 50 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed. The sealing material is an adhesive made of, for example, a photo-curing resin or a thermosetting resin for bonding the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 around them, and the distance between the two substrates is set to a predetermined value. Spacers such as glass fibers or glass beads are mixed.
[0058]
As shown in FIG. 4, a base light shielding film 11 a is provided between the TFT array substrate 10 and each pixel switching TFT 30 at a position facing each pixel switching TFT 30. The base light-shielding film 11a preferably includes at least one of Ti (titanium), Cr, W (tungsten), Ta (tantalum), Mo (molybdenum), and Pb (lead), which are opaque high melting point metals. In some cases, it is composed of a simple metal, an alloy, a metal silicide, or the like. With such a material, the base light-shielding film 11a is prevented from being destroyed or melted by high-temperature processing in the pixel switching TFT 30 forming process performed after the base light-shielding film 11a forming process on the TFT array substrate 10. it can.
[0059]
A first interlayer insulating film 12 is provided between the base light shielding film 11 a and the plurality of pixel switching TFTs 30. The first interlayer insulating film 12 is provided to electrically insulate the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT 30 from the base light shielding film 11a. Further, the first interlayer insulating film 12 has a function as a base film for the pixel switching TFT 30 by being formed on the entire surface of the TFT array substrate 10. That is, the TFT array substrate 10 has a function of preventing deterioration of the characteristics of the pixel switching TFT 30 due to roughness during polishing of the surface of the TFT array substrate 10 and dirt remaining after cleaning. The first interlayer insulating film 12 is, for example, a highly insulating glass such as NSG (non-doped silicate glass), PSG (phosphorus silicate glass), BSG (boron silicate glass), BPSG (boron phosphorus silicate glass), or a silicon oxide film. And a silicon nitride film or the like. The first interlayer insulating film 12 can also prevent the base light shielding film 11a from contaminating the pixel switching TFT 30 and the like.
[0060]
In FIG. 4, the pixel switching TFT 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and includes a scanning line 3a, a channel region 1a ′ of the semiconductor layer 1a in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, and scanning. The insulating thin film 2 that insulates the line 3a from the semiconductor layer 1a, the data line 6a, the low concentration source region 1b and the low concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a, the high concentration source region 1d and the high concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a. I have. A corresponding one of the plurality of pixel electrodes 9a is connected to the high concentration drain region 1e. In this embodiment, in particular, the data line 6a is composed of a light-shielding thin film such as a low-resistance metal film such as Al or an alloy film such as metal silicide. A second interlayer insulating film 4 is formed on the scanning line 3 a, the insulating thin film 2, and the first interlayer insulating film 12. The data line 6a is electrically connected to the high concentration source region 1d through a contact hole 5 formed in the second interlayer insulating film 4. Further, a third interlayer insulating film 7 is formed on the data line 6 a and the second interlayer insulating film 4. The pixel electrode 9a is electrically connected to the high-concentration drain region 1e through a contact hole 8 formed in the third interlayer insulating film 7. The pixel electrode 9a is provided on the upper surface of the third interlayer insulating film 7 thus configured. The pixel electrode 9a and the high concentration drain region 1e may be electrically connected by relaying the same Al film as the data line 6a or the same polysilicon film as the scanning line 3b.
[0061]
In the present embodiment, the insulating thin film 2 is extended from the position facing the scanning line 3a and used as a dielectric film, the semiconductor layer 1a is extended to form the first storage capacitor electrode 1f, and the capacitor line facing these A storage capacitor 70 is configured by using a part of 3b as a second storage capacitor electrode. More specifically, the high-concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a extends below the data line 6a and the scanning line 3a, and an insulating thin film is formed on the capacitor line 3b extending along the data line 6a and the scanning line 3a. The first storage capacitor electrode 1f is disposed so as to be opposed to each other. In particular, the insulating thin film 2 as a dielectric of the storage capacitor 70 also functions as a gate insulating film of the TFT 30 formed on the polysilicon film by high-temperature oxidation, so that it can be a thin and high withstand voltage insulating film. The capacitor 70 can be configured as a large capacity storage capacitor with a relatively small area.
[0062]
As a result, the space outside the opening area, that is, the area under the data line 6a and the area where the liquid crystal disclination occurs along the scanning line 3a (that is, the area where the capacitor line 3b is formed) is effectively used. The storage capacity of the pixel electrode 9a can be increased.
[0063]
In such a configuration, particularly in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the mesh-like light shielding region of the TFT array substrate is an Al (aluminum) film as an example of the base light shielding film 11a and the light shielding metal film. From the data line 6a, the mesh-like first light-shielding film 23 is planarly covered with this light-shielding region. That is, the outline of the first light-shielding film 23 is included in the outline of the light-shielding region as viewed in plan. A pixel opening region that is a region through which incident light is transmitted is defined by each pixel electrode 9a surrounded by the light shielding region. Incident light collected by the first microlens 500 is collected in a circular condensing region 500b indicated by a broken line in the drawing. That is, the incident light is located within the light shielding region (see FIG. 2) defined by the base light shielding film 11a and the data line 6a, that is, out of the light condensing region 500b on the pixel electrode 9a by the first microlens 500. For this reason, there is practically no or no incident light from the counter substrate 20 side entering the channel region 1a ′ of the TFT 30 via the first microlens 500. Furthermore, even if the first light-shielding film 23 is displaced in a plane with respect to the light-shielding region (or the base light-shielding film 11a) due to a misalignment when the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 are mechanically bonded, Depending on the distance between the two contours, the planar protrusion of the first light-shielding film 23 from the base light-shielding film 11a or the data line 6a is completely or partially absorbed. In other words, the first light-shielding film 23 does not have a function of defining the light-shielding region or the pixel opening region, and it is sufficient to provide the minimum only at the boundary of the first microlens 500 as described above. By taking into account the misalignment when adhering the counter substrate 20 to the counter substrate 20, by setting the formation region of the first light shielding film 23 to be small, this misalignment can be prevented from affecting the pixel aperture ratio. For this reason, the pixel aperture region may not be narrowed at all or may be slightly narrowed due to some misalignment within the predetermined allowable range.
[0064]
As described above, even if the light shielding on the counter substrate 20 side in the channel region 1a ′ of the TFT 30 is not performed by the data line 6a made of a metal thin film, the light shielding in the channel region 1a ′ of the TFT 30 with respect to the incident light from the counter substrate 20 side. Is sufficiently applied by the microlens 500 and the first light shielding film 23. On the other hand, as described above, the channel region 1a ′ of each TFT 30 is covered with the base light-shielding film 11a as viewed from the TFT array substrate 10 side. Therefore, it is possible to prevent a situation in which return light or the like from the TFT array substrate 10 enters the channel region 1a ′ of the TFT 30 and the transistor characteristics of the TFT 30 deteriorate. As a result of the above, there is practically no or no deterioration of the characteristics of the TFT 30 due to incidence of incident light, return light, etc. on the channel region 1a ′ of the TFT 30, and in the liquid crystal device of this embodiment, the TFT 30 has high accuracy. Liquid crystal drive is possible.
[0065]
In addition to these, the light-shielding region defined by the base light-shielding film 11a and the data line 6a also has functions such as improving contrast and preventing color mixture of color materials.
[0066]
Furthermore, since the first light-shielding film 23 has little or no influence on the pixel aperture ratio as described above, a material that does not have dimensional accuracy compared to conventional Cr or the like is used as the material of the first light-shielding film 23. Is also possible. Accordingly, it is possible to use a material such as Al as the first light-shielding film 23 because it has a higher reflectance than conventional Cr or the like but is difficult to achieve accuracy. The Al film can be made very high in comparison with conventional Cr, for example, with a reflectance of 90 several percent. Accordingly, even if incident light incident from the counter substrate 20 strikes the first light shielding film 23, it can be reflected with a high reflectivity, so that the liquid crystal device of the liquid crystal device can be formed according to the area where the first light shielding film 23 is formed. It is also possible to suppress the temperature rise more efficiently.
[0067]
Particularly in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, according to the condensing angle of the first microlens 500 so as not to protrude into the condensing region 500 b of the first microlens 500 on the pixel electrode 9 a. In addition, a light shielding region including the base light shielding film 11a and the data line 6a is defined. Here, the larger the condensing angle or condensing capability of the first microlens 500, the smaller the area of the condensing region 500b on the pixel electrode 9a. Thus, in a range that does not protrude into the condensing region 500b, If the light shielding area is set large, light loss due to light shielding in the base light shielding film 11a and the first light shielding film 23 can be suppressed to a low level regardless of the light collection angle of the first microlens 500. Therefore, the liquid crystal device of the present embodiment can be configured using the first microlens 500 having various curvatures and shapes.
[0068]
Furthermore, the contact hole 5 is opened under the data line 6a when viewed from the counter substrate 20 side. For this reason, the contact hole 5 is located outside the opening area of the pixel and is provided in the portion of the first interlayer insulating film 12 where the pixel switching TFT 30 and the first storage capacitor electrode 1f are not formed. Defects of the TFT 30 and other wirings due to the formation of the contact hole 5 can be prevented while effectively using the region.
[0069]
As described above, the liquid crystal device of the present embodiment can display a high-definition image while increasing the effective aperture ratio in each pixel using a relatively simple configuration.
[0070]
(Microlens manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the first microlens 500 and the second microlens 503 used in the present embodiment will be described with reference to FIG. 5 using the first microlens 500 as an example.
[0071]
First, as shown in FIG. 5A, a photosensitive resin 510 is applied on the counter substrate 20 made of a glass substrate such as neoceram or a quartz substrate.
[0072]
Next, as shown in FIG. 5 (b), the photosensitive resin 510 is mask-exposed through a mask 520 having a predetermined pattern so that convex portions corresponding to the portions to be the first microlenses 500 remain, and thereafter As shown in FIG. 5C, development is performed by wet or dry etching.
[0073]
Next, as shown in FIG. 5D, a heat flow is applied, and the photosensitive resin 510 is made of a photosensitive resin 510 having a smooth convex surface of each microlens due to thermal deformation and surface tension of the photosensitive resin 510. A plurality of microlenses 500 as shown in FIG. At this time, in particular, by controlling the heat flow on the substrate surface, the plurality of first microlenses 500 are formed so as to have a predetermined light collecting ability and have almost no gap.
[0074]
Next, as shown in FIG. 5E, an acrylic adhesive 501 is applied to the surface of the first microlens 500, and a cover glass 502g made of neo-ceram or the like is adhered.
[0075]
Next, as shown in FIG. 5F, the cover glass 502g is polished to obtain a cover glass 502 having a predetermined thickness as shown in FIG.
[0076]
Finally, as shown in FIG. 5G, the first light-shielding film 23 and the counter electrode 21 are formed in this order by sputtering, coating, etc., and the first microlens 500 and the first light-shielding film as shown in FIG. The counter substrate 20 having 23 is completed. According to the manufacturing method described above, a convex microlens is formed. As a concave microlens, the following manufacturing method will be described with reference to FIG.
[0077]
First, as shown in FIG. 6A, a mask layer 611 is formed on a counter substrate 20 made of a glass substrate such as neoceram or a quartz substrate.
[0078]
Next, as shown in FIG. 6B, openings 611a are formed in the mask layer 611 in a predetermined planar arrangement by a patterning process using a photolithography method. At this time, it is desirable that the opening diameter of the opening 611a is smaller than the diameter of the concave curved surface portion to be actually formed.
[0079]
Next, as shown in FIG. 6C, the surface of the counter substrate 20 is isotropically etched from the opening 611 a of the mask layer 611 to form a concave curved surface portion 600. This etching process is performed by wet etching using an etchant mainly containing hydrofluoric acid.
[0080]
Next, as shown in FIG. 6D, the mask layer 611 is removed by an etching process. Since the process after FIG.6 (d) has a process similar to FIG.5 (e) after the manufacturing method of the above-mentioned concave microlens, the description and illustration are abbreviate | omitted.
[0081]
The first microlens 500 may be formed by, for example, a known manufacturing method disclosed in JP-A-6-194502 or a traditional so-called “thermal deformation method”. The counter substrate 20 having the first microlens 500 formed in this way is bonded to the TFT array substrate 10 through a sealing material. The transparent substrate 25 having the second microlens 503 is formed in the same process as the first microlens 500 up to FIG. 5G, and the first light shielding film 23 and the counter electrode 21 are not formed. Thereafter, the counter substrate 20 having the first microlens and the transparent substrate 25 having the second microlens 503 are bonded together with a gel adhesive 26. The adhesive 26 may be bonded to the surface of the counter substrate 20 and the transparent substrate 25. However, the adhesive is fixed around the opposing surfaces of the counter substrate 20 and the transparent substrate 25 with the adhesive, and the central portion serves as an air layer. Also good. In addition, if the first microlens and the second microlens have the same planar structure, each microlens can be formed in the same process, and the yield can be improved. Moreover, if it has the same plane structure, the projection light which was not condensed with the 2nd micro lens 503 can be condensed with the 1st micro lens 500, and the utilization efficiency of a projection light can be improved.
[0082]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0083]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the second embodiment.
[0084]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the second embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0085]
In the first embodiment described above, the first microlens 500 is formed on the counter substrate 20 and the second microlens 503 is formed on the transparent substrate 25. In the second embodiment, the counter substrate is formed. The first microlens 500 and the second microlens 503 are formed on both surfaces of the substrate 20.
[0086]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0087]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503 <refractive index of second adhesive 504
When On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500> refractive index of first adhesive 501
When It becomes a relationship.
[0088]
In addition, as a manufacturing method for forming the first microlens 500 and the second microlens 503 on both surfaces of the counter substrate 20, the first to fourth steps in FIG. 5 described above (FIGS. 5A to 5). (D) is formed on both sides of the counter substrate 20 in the same manner, and the first light shielding film 23, the counter electrode 21, and the alignment film 22 are formed on the first microlens 500 side.
[0089]
As described above, even with the configuration of the liquid crystal device of the second embodiment, even when the first light shielding film 23 is formed on the first microlens, the utilization efficiency of the projection light can be improved.
[0090]
Further, in addition to this effect, the second microlens 503 can be arranged at a position closer to the pixel electrode 9a, so that the second microlens 503 necessary for obtaining the necessary condensing of projection light can be obtained. The planar shape can be made smaller.
[0091]
Furthermore, since the second microlens 503 itself can be made thin to make the entire liquid crystal device thin, the configuration of the second embodiment is suitable for downsizing the liquid crystal device.
[0092]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0093]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the third embodiment.
[0094]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the third embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0095]
In the first embodiment described above, the first microlens 500 is formed on the counter substrate 20, the second microlens 503 is formed on the transparent substrate 25, and the second microlens 503 is formed on the adhesive 26 and the first substrate. In the third embodiment, the transparent substrate 25 on which the second microlens 503 is formed is directly bonded to the counter substrate 20 with the second adhesive 504. It is configured to do.
[0096]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0097]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503> Refractive index of second adhesive 504
On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500> refractive index of first adhesive 501
Is necessary.
[0098]
Further, a manufacturing method for forming the first microlens 500 on the counter substrate 20 and a manufacturing method for forming the second microlens 503 on the transparent substrate 25 can be formed using the manufacturing method in FIG.
[0099]
As described above, according to the configuration of the liquid crystal device of the third embodiment, the same effects as the configuration of the liquid crystal device of the second embodiment can be obtained.
[0100]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0101]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the fourth embodiment.
[0102]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the fourth embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0103]
In the first to third embodiments described above, the first microlens 500 or the second microlens 503 is formed as a convex lens. However, in the fourth embodiment, the first microlens 500 formed on the counter substrate 20 and the transparent lens are transparent. The second microlenses 503 formed on the substrate 25 are each formed as a concave lens.
[0104]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0105]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503 <refractive index of second adhesive 504
On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500 <refractive index of first adhesive 501
There is a relationship.
[0106]
As described above, according to the configuration of the liquid crystal device of the fourth embodiment, the same effects as the liquid crystal device of the second embodiment or the liquid crystal device of the third embodiment can be obtained.
[0107]
Further, the manufacturing method for forming the first microlens 500 on the counter substrate 20 and the manufacturing method for forming the second microlens 503 on the transparent substrate 25 can be formed using the manufacturing method in FIG.
[0108]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0109]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the fifth embodiment.
[0110]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the fifth embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0111]
In the above-described fourth embodiment, the concave lens-type first microlens 500 is formed on the counter substrate 20, and the concave lens-type second microlens 503 is formed on the transparent substrate 25, but in the fifth embodiment, A concave lens type first microlens 500 and a second microlens 503 are formed on both surfaces of the counter substrate 20, respectively.
[0112]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0113]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503> Refractive index of second adhesive 504
On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500 <refractive index of first adhesive 501
Is necessary.
[0114]
As described above, according to the configuration of the liquid crystal device of the fifth embodiment, the same effect as that of any one of the liquid crystal devices of the second embodiment to the liquid crystal device of the fourth embodiment can be obtained. it can.
[0115]
Moreover, the manufacturing method which forms the 1st micro lens 500 and the micro lens 503 in the opposing board | substrate 20 can each be formed using the manufacturing method in FIG.
[0116]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0117]
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the sixth embodiment.
[0118]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the sixth embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0119]
In the fourth embodiment or the fifth embodiment described above, both the first microlens 500 and the second microlens 503 have a concave lens shape, but in the sixth embodiment, the first microlens 500 has a concave lens shape. On the other hand, the second microlens 503 is a convex lens type, and both the first microlens 500 and the second microlens 503 are formed on both surfaces of the counter substrate 20.
[0120]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0121]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503> Refractive index of second adhesive 504
On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500 <refractive index of first adhesive 501
Is necessary.
[0122]
In order to form the convex microlens-type second microlens 503 on one surface of the counter substrate 20, the first to fourth steps (FIGS. 5A to 5D) in FIG. 5 described above are shown. ) May be performed on the one side of the counter substrate 20.
[0123]
As described above, according to the configuration of the liquid crystal device of the sixth embodiment, the same effect as that of any one of the liquid crystal devices of the second embodiment to the liquid crystal device of the fifth embodiment can be obtained. it can.
[0124]
Further, the manufacturing method for forming the first microlens 500 on the counter substrate 20 uses the manufacturing method shown in FIG. 6, and the manufacturing method for forming the second microlens 503 uses the manufacturing method shown in FIG. Can do.
[0125]
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0126]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device according to the seventh embodiment.
[0127]
The overall configuration and planar shape of the liquid crystal device according to the seventh embodiment are the same as those of the liquid crystal device according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
[0128]
In the sixth embodiment described above, the first microlens 500 is a concave lens type and the second microlens 503 is a convex lens type. In the seventh embodiment, the first microlens 500 is a convex lens type. The 2 micro lens 503 is a concave lens type, and both the first micro lens 500 and the second micro lens 503 are formed on both surfaces of the counter substrate 20.
[0129]
Since other configurations of the TFT array substrate 10 and the like are the same as those of the liquid crystal device of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0130]
At this time, in order to focus the projection light on the pixel electrode 9a, the relationship between the refractive index of the second microlens 503 and the refractive index of the second adhesive 504 is as follows.
Refractive index of second microlens 503 <refractive index of second adhesive 504
On the other hand, regarding the relationship between the refractive index of the first microlens 500 and the refractive index of the first adhesive 501,
Refractive index of first microlens 500> refractive index of first adhesive 501
Is necessary.
[0131]
In order to form the convex lens type first microlens 500 on one surface of the counter substrate 20, the first to fourth steps (FIGS. 5A to 5D) in FIG. 5 described above are shown. ) May be performed on the one side of the counter substrate 20.
[0132]
As described above, according to the configuration of the liquid crystal device of the seventh embodiment, the same effect as that of any one of the liquid crystal devices of the second embodiment to the liquid crystal device of the sixth embodiment can be obtained. it can.
[0133]
5 can be used as the manufacturing method for forming the first microlens 500 on the counter substrate 20, and the manufacturing method for forming the second microlens 503 on the counter substrate 20 is the manufacturing method shown in FIG. It can be formed using a method.
[0134]
In each of the above-described embodiments, the TFT 30 provided in each pixel electrode 9a has been described as a polysilicon thin film TFT such as a positive stagger type or a coplanar type. Each embodiment is also effective for other types of transistors such as TFTs and amorphous silicon TFTs.
[0135]
In each embodiment, the driving voltage is applied to the pixel electrode 9a using a TFT. However, other than the TFT, for example, an active matrix element such as a TFD (Thin Film Diode) is used. Further, the liquid crystal device can be configured as a passive matrix liquid crystal device.
[0136]
Even in such a case, as long as a configuration in which the projection light is condensed on the pixel electrode by the microlens is adopted, it is effective as in the case of the present embodiment in improving the utilization efficiency of the projection light.
[0137]
Furthermore, regarding the arrangement of the second microlens 503, it may be provided further outside the transparent substrate 25.
[0138]
Furthermore, the projection light condensed by the first microlens 500 and the second microlens 503 is converted into parallel light on the surface (projection light emission surface) opposite to the surface facing the liquid crystal layer 50 of the transparent substrate 250. It is good also as a structure which further provides the micro lens for returning.
[0139]
Next, the shape of the first light-shielding film 23 on the counter substrate 20 can be various shapes as shown in FIGS. 13A to 13C.
[0140]
First, as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 13A, the diagonally downward slanting line indicates a light shielding region defined by the scanning line 3 a, the data line 6 a, the TFT 30, etc. on the TFT array substrate 10, The first light-shielding film 23 may be formed in a mesh shape so that the light-shielding region is covered in a plane by the first light-shielding film 23 indicated by an oblique line rising to the right. By increasing the formation area of the first light shielding film 23 in the range covered by the light shielding area in this way, it is possible to improve the light shielding and reflection functions of the first light shielding film 23 with respect to incident light entering the electro-optical device. Accordingly, the temperature increase in the electro-optical device can be suppressed. Further, the function of the light shielding region can be provided redundantly in the first light shielding film.
[0141]
Alternatively, as shown in FIG. 13B, along the scanning line 3a (in the left-right direction in the drawing) in the area indicated by the right-upward oblique line covered by the light-shielding area indicated by the right-downward oblique line. An extending striped first light shielding film 23 ′ may be formed. Since the first light-shielding film 23 ′ having a striped outline that is relatively easy to form can block or reflect incident light that is about to enter the electro-optical device, temperature rise in the electro-optical device can be suppressed. .
[0142]
Alternatively, as shown in FIG. 13C, island-like regions divided for each pixel along the scanning line in the region indicated by the upward-sloping diagonal line covered by the light-shielding region indicated by the downward-sloping diagonal line. A first light shielding film 23 ″ may be formed.
[0143]
According to this aspect, the first light-shielding film 23 ″ having an island-shaped contour that is relatively easy to form can block or reflect the projection light that is about to enter the electro-optical device. In particular, even if the first light-shielding film 23 ″ does not have a function of defining the light-shielding region, the first light-shielding film 23 ″ is formed in an island shape only in the minimum region necessary for obtaining the strength of the counter substrate. By forming this, a margin can be given to the bonding accuracy between the TFT array substrate and the counter substrate 20.
[0144]
In any of the modes shown in FIGS. 13A to 13C, the strength of the counter substrate 20 can be increased and the heat incidence to the liquid crystal layer can be reduced. The above three shapes can be applied to any of the first to seventh embodiments.
[0145]
In the above-described embodiment, the light collected by the first microlens 500 is further collected by the second microlens 503. However, the incident light is converted into the second microlens. The It is also possible to make parallel light by 503. Thus, if the light condensed by the first microlens is further condensed by the second microlens so as to become parallel light, the incident light is less likely to be locally collected in the pixel region, and the incident light is reduced. It is possible to prevent deterioration of the liquid crystal or the alignment film due to.
[0146]
(Overall configuration of liquid crystal device)
The overall configuration of each embodiment of the liquid crystal device configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a plan view of the TFT array substrate 10 as viewed from the side of the counter substrate 20 together with the components formed thereon. FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. It is sectional drawing.
[0147]
In FIG. 14, a sealing material 52 is provided on the TFT array substrate 10 along the edge, and in parallel with the inner side, for example, as a frame made of the same or different material as the first light shielding film 23. A second light shielding film 53 is provided. A data line driving circuit 101 and an external circuit connection terminal 102 are provided along one side of the TFT array substrate 10 in a region outside the sealing material 52, and the scanning line driving circuit 104 has two sides adjacent to the one side. It is provided along. Needless to say, if the delay of the scanning signal supplied to the scanning line 3a is not a problem, the scanning line driving circuit 104 may be provided on only one side. Further, the data line driving circuit 101 may be arranged on both sides along the side of the image display area. For example, the odd-numbered data lines 6a are supplied with image signals from the data line driving circuit 101 disposed along one side of the image display area, and the even-numbered data lines 6a are on the opposite side of the image display area. The image signal may be supplied from the data line driving circuit 101 disposed along the line. If the data lines 6a are driven in a comb-like shape in this way, the occupied area of the data line driving circuit 101 can be expanded, so that a complicated circuit can be configured. Further, on the remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 105 are provided for connecting between the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the image display area. Further, at least one corner portion of the counter substrate 20 is provided with a conductive material 106 for electrical conduction between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20. As shown in FIG. 15, the counter substrate 20 having substantially the same outline as the sealing material 52 shown in FIG. 14 is fixed to the TFT array substrate 10 by the sealing material 52.
[0148]
Since the liquid crystal device in each embodiment described above is applied to a color liquid crystal projector, three liquid crystal devices are used as RGB light valves, and each liquid crystal device has a dichroic mirror for RGB color separation. The light of each color resolved through the light enters as projection light. Therefore, in each embodiment, the counter substrate 20 is not provided with a color filter. However, an RGB color filter may be formed on the counter substrate 20 together with the protective film in a predetermined region facing the pixel electrode 9a where the first light shielding film 23 is not formed. In this way, the liquid crystal device according to each embodiment can be applied to a color liquid crystal device such as a direct-view type or a reflective type color liquid crystal television other than the liquid crystal projector. Furthermore, a dichroic filter that creates RGB colors using light interference may be formed by depositing multiple layers of interference layers having different refractive indexes on the counter substrate 20. According to this counter substrate with a dichroic filter, a brighter color liquid crystal device can be realized.
[0149]
Conventionally, in order to prevent reflection on the back surface side of the TFT array substrate 10, it is necessary to separately arrange an antireflection AR (Anti Reflection) -coated polarizing plate or attach an AR film. However, in each embodiment, since the base light-shielding film 11a is formed on the surface of the TFT array substrate 10 and at least the channel region 1a ′ of the semiconductor layer 1a, such an AR-coated polarizing plate or AR film may be used. Thus, it is not necessary to use a substrate obtained by subjecting the TFT array substrate 10 to AR processing. Therefore, according to each embodiment, the material cost can be reduced, and it is very advantageous that the yield is not lowered due to dust, scratches, etc. when the polarizing plate is attached. In addition, since the light resistance is excellent, even when a bright light source is used or polarization conversion is performed by a polarization beam splitter to improve light use efficiency, image quality degradation such as crosstalk due to light does not occur.
[0150]
Furthermore, as the light condensing ability of the first micro lens 500 and the second micro lens 503, it is sufficient if the light condensing area 500b (see FIG. 2) can be condensed so as to be just within the opening area, and light condensing more than necessary. There is no need to reduce the area 500b. Further, since the effective aperture ratio in each pixel is increased by the first microlens 500 and the second microlens 503, the line widths of the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the data line 6a are increased in order to widen the pixel opening area. It is not necessary to make the planar size of the TFT 30 smaller than necessary. Therefore, the present embodiment is very suitable when the pixel pitch is reduced and each pixel is miniaturized.
[0151]
The present embodiment is effective not only for liquid crystal devices but also for various electro-optical devices, for example, electro-optical devices such as electroluminescence and plasma display.
[0152]
FIG. 16 illustrates a configuration of a liquid crystal projector as an application example using the present embodiment. The liquid crystal projector 1100 is configured as a projector using three liquid crystal modules including the above-described liquid crystal device as the electro-optical device, and used as the RGB light valves 100R, 100G, and 100B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from a lamp unit 1102 of a white light source such as a metal halide lamp, light components R, G, and R corresponding to the three primary colors of RGB are obtained by three mirrors 1106 and two dichroic mirrors 1108. The light is divided into B and led to the light valves 100R, 100G, and 100B corresponding to the respective colors. At this time, in particular, the B light is guided through a relay lens system 1121 including an incident lens 1122, a relay lens 1123, and an exit lens 1124 in order to prevent light loss due to a long optical path. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 100R, 100G, and 100B are synthesized again by the dichroic prism 1112 and then projected as a color image on the screen 1120 via the projection lens 1114.
[0153]
In the present embodiment, in particular, since the base light shielding film 11a is also provided on the lower side of the TFT 30, the reflected light and projection light by the projection optical system in the liquid crystal projector based on the projection light from the liquid crystal device pass through. Even if the reflected light from the surface of the liquid crystal device substrate, a part of the projection light that penetrates the dichroic prism 1112 after being emitted from another liquid crystal device, or the like is incident as return light from the liquid crystal device substrate side, It is possible to sufficiently shield the channel region 1a of the TFT 9 for switching the electrode 9a. For this reason, even if a prism suitable for miniaturization is used in the projection optical system, an AR film for preventing return light is attached between the liquid crystal device substrate and the prism of each liquid crystal device, or an AR film is applied to the polarizing plate. Since it is not necessary to perform processing, it is very advantageous in reducing the size and simplification of the configuration.
[0154]
Furthermore, in this embodiment, since the return light to the channel region can be prevented by the base light shielding film, the polarizing plate subjected to the return light prevention treatment is not directly attached to the liquid crystal device, and the polarizing plate is separated from the liquid crystal device. You may make it form. More specifically, one polarizing plate (not shown) can be attached to the dichroic prism 1112. In this manner, by sticking the polarizing plate to the prism unit, the heat of the polarizing plate is absorbed by the prism unit or the lens, so that the temperature rise of the liquid crystal device can be prevented. In the case of such a structure, since the liquid crystal device and the polarizing plate can be formed apart from each other, an air layer is formed between the liquid crystal device and the polarizing plate. Therefore, a cooling unit (not shown) is provided on one of the upper side and the lower side of the prism unit, and by sending cool air or the like from the cooling unit between the liquid crystal device and the polarizing unit, the temperature rise of the liquid crystal device is further prevented. And malfunction due to a temperature rise of the liquid crystal device can be prevented. In addition, the present embodiment prevents light loss due to the first light-shielding film when condensing incident light on the pixel electrode using the first microlens and the second microlens formed on the counter substrate side. Utilization efficiency can be improved, and a bright display can be provided.
[0155]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the electro-optical device of the present invention, it is possible to display a high-definition image while increasing the effective aperture ratio in each pixel using a relatively simple configuration. In addition, it is possible to increase the strength of the counter substrate, and it is also possible to extend the life of the electro-optical material by suppressing heat incidence to the electro-optical material due to incident light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like provided in a plurality of matrix pixels that form an image display area in an embodiment of a liquid crystal device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a TFT array substrate in an embodiment of a liquid crystal device as viewed from the side of a counter substrate together with each component formed thereon.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which incident light is collected by a microlens provided on a counter substrate.
4 is an enlarged cross-sectional view of a TFT array substrate portion related to one TFT in FIG. 3;
FIGS. 5A to 5D are process diagrams sequentially showing a method for manufacturing the microlens shown in FIG. 3; FIGS.
FIG. 6 is a process chart showing another microlens manufacturing method step by step.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a second embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a third embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a fourth embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a fifth embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a sixth embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a counter substrate in a pixel according to a seventh embodiment of a microlens in the present embodiment.
FIG. 13 is a plan view showing various forms of the first light-shielding film in the present embodiment.
FIG. 14 is a plan view of a TFT array substrate in each embodiment of the liquid crystal device as viewed from the counter substrate side together with the components formed thereon.
15 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
FIG. 16 is a configuration diagram of a liquid crystal projector which is an example of an electronic apparatus using the liquid crystal device of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1a ... Semiconductor layer
1a '... channel region
1b ... low concentration source region
1c: low concentration drain region
1d ... High concentration source region
1e ... High concentration drain region
1f: first storage capacitor electrode
2… Insulating thin film
3a ... scan line
3b ... Capacity line
4. Second interlayer insulating film
5 ... Contact hole
6a ... Data line
7 ... Third interlayer insulating film
8 ... Contact hole
9a: Pixel electrode
10 ... TFT array substrate
11a: Base light shielding film
12 ... 1st interlayer insulation film
16 ... Alignment film
20 ... Counter substrate
21 ... Counter electrode
22 ... Alignment film
23. First light shielding film
25 ... Transparent substrate
26 ... Gel adhesive
30 ... TFT for pixel switching
50 ... Liquid crystal layer
52 ... Sealing material
53. Second light shielding film
70 ... Storage capacity
101: Data line driving circuit
104: Scanning line driving circuit
500 ... 1st micro lens
501: First adhesive
502 ... 1st cover glass
503 ... Second microlens
504 ... Second adhesive
505 ... Second cover glass

Claims (15)

複数の画素がマトリクス状に配置された第１基板と、
前記第１基板に対向して配置され、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに入射光を集光する第１マイクロレンズが前記第１基板側に設けられた第２基板と、
前記第２基板の前記第１基板側と反対側に設けられ、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに前記入射光を集光する第２マイクロレンズが前記第１基板側に設けられた第３基板と、
前記第２基板の前記第１マイクロレンズの表面に接着剤を介して前記第１基板側に設けられる第１カバーガラスと、
前記第３基板の前記第２マイクロレンズの表面に接着剤を介して前記第１基板側に設けられる第２カバーガラスと、
前記第１基板と前記第１カバーガラスの間に挟持された電気光学物質とを備え、
前記第２カバーガラスと前記第２基板は応力を弾性で吸収させることができるゲル状の接着剤で接着されていることを特徴とする電気光学装置。A first substrate having a plurality of pixels arranged in a matrix;
A second substrate disposed opposite to the first substrate, arranged in a matrix corresponding to each of the pixels, and provided with a first microlens on the first substrate side for collecting incident light;
A second microlens provided on the opposite side of the second substrate from the first substrate side and arranged in a matrix corresponding to each pixel and condensing the incident light is provided on the first substrate side. A third substrate formed;
A first cover glass provided on the first substrate side via an adhesive on the surface of the first microlens of the second substrate;
A second cover glass provided on the first substrate side via an adhesive on the surface of the second microlens of the third substrate;
An electro-optic material sandwiched between the first substrate and the first cover glass,
The electro-optical device, wherein the second cover glass and the second substrate are bonded with a gel adhesive capable of absorbing stress elastically. 前記第３基板の厚さは前記第２基板の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。  The electro-optical device according to claim 1, wherein a thickness of the third substrate is larger than a thickness of the second substrate. 前記第１カバーガラスの前記第１マイクロレンズ間の境界に夫々対向する位置には第１遮光膜を有することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。  The electro-optical device according to claim 1, further comprising a first light-shielding film at a position facing the boundary between the first microlenses of the first cover glass. 前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは対向配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。  The electro-optical device according to claim 1, wherein the first microlens and the second microlens are arranged to face each other. 複数の画素がマトリクス状に配置された第１基板と、
前記第１基板に対向して配置され、各前記画素に対応してマトリクス状に配置されるとともに入射光を集光する第１マイクロレンズが一方の面に設けられ、第２マイクロレンズが他方の面に設けられた第２基板と、
前記第２基板の両面に前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズの表面に夫々接着剤を介して設けられる一対のカバーガラスと、
前記第１基板と前記一対のカバーガラスの一方との間に挟持された電気光学物質とを備え、
前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは対向配置されてなることを特徴とする電気光学装置。A first substrate having a plurality of pixels arranged in a matrix;
A first microlens arranged opposite to the first substrate, arranged in a matrix corresponding to each pixel and condensing incident light is provided on one surface, and a second microlens is arranged on the other A second substrate provided on the surface;
A pair of cover glasses provided on both surfaces of the second substrate through adhesives on the surfaces of the first microlens and the second microlens, respectively;
An electro-optic material sandwiched between the first substrate and one of the pair of cover glasses,
The electro-optical device, wherein the first microlens and the second microlens are arranged to face each other. 前記一対のカバーガラスの一方の前記第１マイクロレンズ間の境界に夫々対向する位置には第１遮光膜を有することを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。  5. The electro-optical device according to claim 4, further comprising a first light-shielding film at a position opposed to a boundary between one of the first microlenses of the pair of cover glasses. 前記第１基板上には複数の走査線と、前記走査線に交差する複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、前記第１基板上において前記画素電極の周辺の画素開口領域を相互に区切る遮光領域を少なくとも部分的に規定する第２遮光膜を有し、前記第１遮光膜は、平面的にみて前記遮光領域に覆われていることを特徴とする請求項３又は請求項６に記載に電気光学装置。  The first substrate includes a plurality of scan lines, a plurality of data lines intersecting the scan lines, a thin film transistor connected to the scan line and the data line, and a pixel electrode connected to the thin film transistor. And a second light-shielding film that at least partially defines a light-shielding region that mutually separates pixel opening regions around the pixel electrode on the first substrate, and the first light-shielding film is a planar view of the first light-shielding film. The electro-optical device according to claim 3, wherein the electro-optical device is covered with a light shielding region. 前記第２遮光膜は、前記薄膜トランジスタの少なくともチャネル領域を前記第１基板の側からみて覆う位置に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電気光学装置。  The electro-optical device according to claim 7, wherein the second light-shielding film is formed at a position covering at least a channel region of the thin film transistor when viewed from the first substrate side. 前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界に沿って網目状に形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電気光学装置。  9. The electro-optical device according to claim 7, wherein the first light shielding film is formed in a mesh shape along boundaries between the plurality of first microlenses. 前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界に沿って縞状に形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電気光学装置。  9. The electro-optical device according to claim 7, wherein the first light shielding film is formed in a stripe shape along a boundary between the plurality of first microlenses. 前記第１遮光膜は、前記複数の第１マイクロレンズの境界のうち前記走査線に沿った方向の境界に夫々沿って島状に形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の電気光学装置。  The said 1st light shielding film is formed in island shape along the boundary of the direction along the said scanning line among the boundaries of these 1st microlenses, respectively. The electro-optical device according to 1. 前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは同じ平面構造を有することを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の電気光学装置。  The electro-optical device according to claim 7, wherein the first microlens and the second microlens have the same planar structure. 前記画素電極上において前記第１マイクロレンズの集光領域にはみださないように前記第１マイクロレンズの集光角度に応じて前記遮光領域が規定されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の電気光学装置。  8. The light shielding region is defined according to a condensing angle of the first microlens so as not to protrude from the condensing region of the first microlens on the pixel electrode. The electro-optical device according to claim 11. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の電気光学装置において、前記第２マイクロレンズは入射光を平行光にするように構成されていることを特徴とする電気光学装置。  14. The electro-optical device according to claim 1, wherein the second microlens is configured to make incident light parallel light. 15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えた投射型表示装置であって、光源と、前記光源から出射された光を集光しながら前記電気光学装置に導く集光光学系と、当該電気光学装置で光変調された光を投射面に拡大投影する拡大投影光学系とを有することを特徴とする投射型表示装置。  15. A projection display device comprising the electro-optical device according to claim 1, wherein a light source and light emitted from the light source are collected and guided to the electro-optical device. A projection display device comprising: a condensing optical system; and an enlarged projection optical system that enlarges and projects light modulated by the electro-optical device onto a projection surface.
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