JP3767254B2

JP3767254B2 - Electro-optical device and projection display device

Info

Publication number: JP3767254B2
Application number: JP19765099A
Authority: JP
Inventors: 剛帯川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001021862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
白色光を照射するランプと、ダイクロイックミラーと、液晶ライトバルブと、ダイクロイックプリズムと、投射レンズとを用いて構成された液晶プロジェクタが知られている。この種の液晶プロジェクタでは、ランプから照射された白色光がダイクロイックミラーによって赤色光、緑色光および青色光に分離され、これらの赤色光、緑色光および青色光は、各々に対応して設けられた液晶ライトバルブに入射される。ここで、各液晶ライトバルブは、２枚の基板間に液晶を封入することにより構成されている。この基板間の液晶の配向が制御されることにより各液晶ライトバルブの通過光量の制御が行われ、スクリーンに各種の画像が投射される。
【０００３】
図１０は、上記液晶プロジェクタに用いられる液晶ライトバルブ５００の一部の断面を模式的に示す図である。同図に例示する液晶ライトバルブ５００は、素子側基板１と対向基板２とが対向配置され、両基板間に液晶３が挟持された構成となっている。素子側基板１は、ガラス基板１１と、このガラス基板１１の面上に形成される複数の画素電極１２と、各画素電極１２をスイッチング制御するためのスイッチング素子（ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）またはＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）等、図示略）と、各種配線とを有している。これらの画素電極１２およびスイッチング素子は、配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、液晶３を所定の方向に配向させるために、例えばラビング処理が施されている。ここで、上述したダイクロイックミラーからの光は、対向基板２側から入射する。この対向基板２は、ダイクロイックミラーからの入射光を上記画素電極１２に集中させて光の利用効率を向上させるための複数の凸マイクロレンズ２１４が形成されたマイクロレンズ基板２１と、このマイクロレンズ基板２１に接着された平面基板２３と、この平面基板２３上に形成される遮光膜２４、配向膜２６等により構成されている。ここで、上記マイクロレンズ基板２１と平面基板２３とは例えばアクリル系の接着剤によって接着され、その間には接着剤の層（以下、「接着層」という）２２が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクリル系材料によって形成される接着層２２やポリイミド等の有機材料によって形成される配向膜１８および２６等に関しては、青色光以上に波長が短い光が照射されることによって光分解が引き起こされることが知られている。さらにこの光分解は、照射される光の光束密度（照度）が高いほど速く進行する。
【０００５】
図１０に例示した従来の液晶ライトバルブ５００は、入射光が凸マイクロレンズ２１４によって集光されるようになっている。そのため、接着層２２や配向膜１８および２６には、光束密度が高められた光が照射されることとなる。そして、これにより、接着層２２や配向膜１８および２６の光分解が速く進行してしまうといった問題があった。
【０００６】
ここで、接着層２２が光分解を起こして収縮すると、この接着層２２に接合された平面基板２３には応力が発生するため、歪が生じることがある。この結果、光が照射された部分のセルギャップの厚さと、光が照射されない部分のセルギャップの厚さとに差が生じるため、表示にムラが生じてしまうという問題がある。一方、配向膜１８および２６に光分解が生じると、液晶３の配向状態が不安定になってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、光の利用効率が高く、かつ、接着層や配向膜の光分解、および平面基板の歪みが抑制された電気光学装置およびその製造方法ならびに投射型表示装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置において、前記第２の基板は、前記電気光学物質を挟んで前記第１の基板と対向する平面基板と、前記複数の画素電極の各々に対応し、光源からの光を通過させて当該画素電極に導く複数の凸マイクロレンズであって、前記平面基板に向けて突出する突起部を各々の中央部に有する複数の凸マイクロレンズとを有し、前記突起部は円柱状の部材であり、前記凸マイクロレンズから出射される光の一部は、該突起部の側面において反射することを特徴とする電気光学装置を提供するものである。
【０００９】
かかる電気光学装置によれば、各マイクロレンズに設けられた突起部によって平面基板を支持することができるので、該平面基板が、該平面基板が属する面と垂直な方向に変形するのを防ぐことができる。また、マイクロレンズに入射された光の一部は前記突起部を通過するため、集光されることがない。従って、入射光の全てが一点に集光されるのを回避することができる。
【００１０】
ここで、前記突起部は、前記各凸マイクロレンズと一体に形成された円柱状の部材としてもよい。この場合、該突起部によって平面基板を支持することができるとともに、マイクロレンズから出射する光の一部が前記突起部の側面において反射するため、マイクロレンズからの出射光が一点に集光されるのを回避することができるという利点がある。
【００１１】
また、本発明は、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置において、前記第２の基板は、前記電気光学物質を挟んで前記第１の基板と対向する平面基板と、前記複数の画素電極の各々に対応し、光源からの光を通過させて当該画素電極に導く複数の凸マイクロレンズであって、前記平面基板に向けて突出する突起部を各々の中央部に有する複数の凸マイクロレンズとを有し、前記突起部は、前記凸マイクロレンズから離れるに従ってその径が小さくなる円錐台状の部材であり、前記凸マイクロレンズから出射される光の一部は、該突起部の側面において該凸マイクロレンズの光軸に略平行な光となることを特徴とする。この場合、光の利用効率を向上させることができるという利点がある。
【００１２】
ここで、前記第２の基板は、前記複数の凸マイクロレンズと同じ高さを有するスペーサ部であって、前記平面基板に当接するスペーサ部を有するようにしてもよい。この場合、前記スペーサ部によって、各凸マイクロレンズと平面基板との一定の間隔を、確実に確保することができるという利点がある。
【００１３】
また、前記スペーサ部は、長方形状である前記第２の基板の四隅近傍に設けられるようにしてもよい。このようにしても、各スペーサ部によって、各マイクロレンズと平面基板との一定の間隔を確実に確保することができるという利点がある。また、前記スペーサ部は、前記複数の凸マイクロレンズが設けられた領域を包囲する形状に設けられるとともに、少なくとも一部に欠切部を有するようにしてもよい。この場合、前記スペーサ部によって、各凸マイクロレンズと平面基板との一定の間隔を確実に確保することができるとともに、各マイクロレンズと平面基板とを接合するために用いられる接着剤のうちの余分な接着剤を、前記欠切部から流出させることができるという利点がある。
【００１４】
また、本発明は、複数の画素電極が形成された第１の基板と、この第１の基板と対向する第２の基板とを有し、第１および第２の基板間に電気光学物質を挟持してなる電気光学装置の製造方法であって、各々中央部に突起部を備えた複数の凸マイクロレンズを有するマイクロレンズ基板を、成形型を用いて作成する工程と、平面基板の一面が前記各突起部に当接するように、該平面基板と前記マイクロレンズ基板とを固定して前記第２基板を作成する工程とを具備することが好ましい。
【００１５】
かかる電気光学装置の製造方法によって製造された電気光学装置によれば、各マイクロレンズに設けられた突起部によって平面基板を支持することができるので、該平面基板が、該平面基板が属する面と垂直な方向に変形するのを防ぐことができる。また、マイクロレンズに入射された光の一部は前記突起部を通過するため、集光されることがない。従って、入射光の全てが一点に集光されるのを回避することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記電気光学装置と、光源と、前記光源から出射された光を前記電気光学装置に導く集光光学系と、前記電気光学装置から出射された光を投射する投射レンズとを具備することを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。かかる投射型表示装置によれば、マイクロレンズからの出射光が一点に集光されることがないから、配向膜等や接着層の光分解の速度を抑えることができるとともに、平面基板が突起部によって支持されているため、平面基板の歪が生じにくい。従って、該電気光学装置の寿命を延ばすことができるとともに、平面基板の歪みから生じる表示不良を回避することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、電気光学装置の一例として投射型表示装置に用いられる液晶ライトバルブを用いて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１８】
Ａ：実施形態の構成
図１は、本発明を適用した液晶ライトバルブ３００の断面の一部を模式的に示す図である。同図に示すように、この液晶ライトバルブ３００は、シール材（図示略）によって接合された素子側基板１および対向基板２と、これらの各基板の間隙（セルギャップ）内に封入された液晶３とにより概略構成される。なお、図１および以下に示す各図においては、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せてある。
【００１９】
素子側基板１は、ガラス基板１１を有しており、このガラス基板１１の内側（液晶３側）の表面には複数の画素電極１２がマトリクス状に形成される。この画素電極１２は、例えば透明材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により構成される。
【００２０】
ここで、図２（ａ）は、この画素電極１２とその付近の部分とをガラス基板１１の内側（液晶３側）から見た場合の構成を示す拡大平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１上には、各々マトリクス状に配設された複数の画素電極１２と、各画素電極１２の境界に沿ってＸ方向に延びる走査線１３および容量線１４と、Ｙ軸方向に延びるデータ線１５とが形成されている。さらに、各画素電極１２に隣接する位置には、該画素電極１２をスイッチング制御するためのＴＦＴ１６（図１においては図示せず）が形成されている。
【００２１】
このＴＦＴ１６は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、走査線１３の一部であるゲート電極１３ａと、ゲート電極１３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体膜１６ａと、ゲート電極１３ａと半導体膜１６ａとを絶縁するゲート絶縁膜１６ｂと、データ線１５の一部であるソース電極１５ａとを備えている。半導体膜１６ａは、ガラス基板１１上に、データ線１５に部分的に重なるように形成されたポリシリコン等の薄膜であり、ＴＦＴ１６の能動層である。また、ソース電極１５ａは、第１の層間絶縁膜１６ｃに形成されたコンタクトホール１６ｄを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、各画素電極１２は、第１の層間絶縁膜１６ｃおよびその上層に設けられた第２の層間絶縁膜１６ｅに形成されたコンタクトホール１６ｆを介して半導体膜１６ａのドレイン領域と接続されている。また、走査線１３に沿うように形成された容量線１４と、半導体膜１６ａのドレイン領域の延設部分とが重なって蓄積容量１７を構成している。
【００２２】
図３は、上記画素電極１２、ＴＦＴ１６および各配線等を示す等価回路図である。同図に示すように、この液晶パネル３００においては、上述した複数の走査線１３および容量線１４と複数のデータ線１５との交差部分において画素が形成される。ここで、各画素は、ＴＦＴ１６、画素電極１２および蓄積容量１７により構成される。前掲図２（ａ）および（ｂ）を用いて説明したように、ＴＦＴ１６のソースには画像信号が供給されるデータ線１５が、ＴＦＴ１６のゲートには走査信号が供給される走査線１３が、ＴＦＴのドレインには画素電極１２が、それぞれ電気的に接続されている。そして、データ線１５には画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるとともに、走査線１３にはパルス的な走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎがそれぞれこの順に線順次に供給されるようになっている。
【００２３】
ここで、各走査線１３に走査信号を供給するとともに、データ線１５に画像信号を供給することにより、各画素電極１２には画像信号に対応した電荷が供給され、一定期間保持される。画素電極１２と対向電極２３とに挟持された液晶３は、画像信号に応じて印加される電界によって配向状態が変化し、各画素に入射した光は液晶３の配向状態に応じて変調される。
【００２４】
一方、蓄積容量１７は、画素電極１２、対向電極２３および液晶３により構成される液晶層と並列に設けられ、液晶層に保持された電荷がリークするのを防ぐ役割を担っている。
【００２５】
再び図１に戻り、これらの画素電極１２およびＴＦＴ１６等が形成されたガラス基板１１の表面は配向膜１８によって覆われている。この配向膜１８は、ポリイミド等の有機材料によって構成される薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。両基板間に封入された液晶３は、画素電極１２からの電界が印加されていない状態において、配向膜１８に従った配向状態となる。また、ガラス基板１１の外側（液晶３とは反対側）には、偏光板（図示略）が貼着される。
【００２６】
一方、対向基板２は、マイクロレンズ基板２１と、マイクロレンズ基板２１の内側（液晶３側）に位置する接着層２２、平面基板２３、遮光膜２４、対向電極２５および配向膜２６と、マイクロレンズ基板２１の外側（液晶３の反対側）に貼着された偏光板（図示略）とにより構成される。
【００２７】
図４は、マイクロレンズ基板２１全体を、図１における下側（液晶３側）から見た場合の構成を示す平面図であり、図５は図４におけるＢ−Ｂ’線視断面図である。
【００２８】
図４および図５に示すように、このマイクロレンズ基板２１は、長方形状の基板部２１１と、この基板部２１１の一方の面上に形成されるマイクロレンズ領域２１２と、マイクロレンズ領域２１２が形成されたのと同じ面上に配設されるスペーサ部２１３とに分けることができる。本実施形態においては、これらの各部は、例えば高屈折率樹脂材料によって一体に形成される。
【００２９】
また、図５に示すように、マイクロレンズ領域２１２には、対向基板２側から入射される入射光を集光するための複数の凸マイクロレンズ２１４、２１４、…が形成されている。これらの各マイクロレンズ２１４は、各々の光軸が上記各画素電極１２の中心部分を通過するようにマトリクス状に配設されている。さらに、本実施形態においては、図５に示すように、各マイクロレンズ２１４の中心部分に円柱状の突起部２１５が設けられた構成となっている。
【００３０】
スペーサ部２１３は、マイクロレンズ領域２１２を包囲するように設けられる４個の棒状部材である。図５に示すように、スペーサ部２１３は、上記マイクロレンズ２１４と突起部２１５とを合わせた高さと同じ高さとなるように形成されている。図５中に破線で示すように、平面基板２３は、一方の面がスペーサ部２１３および上記突起部２１５の上面に当接するように、マイクロレンズ基板２１に対向して接着されるようになっている。
【００３１】
ここで、スペーサ部２１３の４つの棒状部材の間にはそれぞれ間隔（図４中のＣで示す部分。特許請求の範囲における「欠切部」に相当）が設けられている。従って、マイクロレンズ基板２１と平面基板２３とが接着されたとき、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３で包囲された部分（マイクロレンズ領域２１２等）は、上記間隔の部分において形成される孔で外部と通ずることとなる。後述するように、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３によって包囲された部分には接着剤が塗布されて平面基板２３が接着されるが、この接着の際、余分な接着剤が上記孔を通って外部に流出するようになっている。
【００３２】
再び図１に戻り、接着層２２は、マイクロレンズ基板２１と平面基板２３とを接合するための接着剤によって形成される。この接着剤としては、例えば、空気に近い屈折率を有するアクリル系の接着剤を用いることができる。
【００３３】
平面基板２３は、マイクロレンズ基板２１に対向配置される板状の部材である。上述したように、この平面基板２３は、上記突起部２１５およびスペーサ部２１３によって支持されているため、接着層２２の光分解による収縮等が生じた場合であっても、これによって平面基板２３に生じる面外方向（平面基板２３の属する面と垂直な方向）に生じる歪みを少なくすることができる。
【００３４】
遮光膜２４は、平面基板２３の内側（液晶３側）表面であって、ガラス基板１１上に形成された各ＴＦＴ１６に対向する位置に形成される薄膜であり、Ｃｒ（クロム）等の金属材料によって構成される。この遮光膜２４は、ＴＦＴ１６に対する遮光だけでなく、コントラストの向上等にも寄与している。
【００３５】
対向電極２５は、遮光膜が形成された平面基板２３の表面を覆う透明電極である。この対向電極２５等の上面には配向膜２６が形成される。この配向膜２６は、ガラス基板１１を覆う配向膜１３と同様にポリイミド等の有機薄膜であり、一軸配向処理、例えばラビング処理が施されている。
【００３６】
ここで、図６を参照して、液晶ライトバルブ３００への入射光の進行経路について詳述する。なお、図６においては、図面が煩雑になるのを防ぐため、マイクロレンズ２１４と突起部２１５のみが示されている。
【００３７】
まず、液晶ライトバルブ３００への入射光は、マイクロレンズ基板２１に入射する。この入射光のうちの一部は、平行光としてそのまま出射するが、他の一部はマイクロレンズ２１４によって集光される。詳述すると、マイクロレンズ基板２１への入射光のうち、上記マイクロレンズ２１４に設けられた突起部２１５に対応する領域（図６中のＡで示す領域）に入射した光は、図６中のＸで示すように、平行光のままマイクロレンズ２１４、突起部２１５および平面基板２３等を通過して画素電極１２に至る。一方、マイクロレンズ基板２１の屈折率は、接着層２２の屈折率よりも高いため、マイクロレンズ基板２１への入射光のうち、上記領域以外の領域、すなわち、図６中のＢで示す領域に入射した光は、図６中のＹおよびＺで示すように、マイクロレンズ２１４によって集光される。
【００３８】
ここで、この集光された光のうちの一部、すなわち、図６中のＺで示す光は接着層２２および平面基板２３を通過して一点において収束し、その後画素電極１２に至る。一方、上記集光された光線のうちの他の一部、すなわち、例えば図６中のＹで示す光は、マイクロレンズ２１４から出射した後、突起部２１５の側面に至る。ここで、マイクロレンズ２１４からの出射光が突起部２１５の側面に入射した場合、この光が突起部２１５の側面において全反射するように、マイクロレンズ２１４および突起部２１５の形状および屈折率等が選定されている。このようにして突起部２１５の側面において反射した光Ｙは、図６に示すように集光することなく進行し、画素電極１２に至る。
【００３９】
このように、本実施形態においては、各マイクロレンズ２１４の中心部分に突起部２１５が設けられているため、マイクロレンズ基板２１に入射した全ての入射光が１点に集光されることがない。すなわち、従来の液晶ライトバルブと比較して、入射光の光束密度が高くならないから、配向膜や接着層等の光分解の速度を抑えることができるという利点がある。これにより、従来の液晶ライトバルブと比較して、寿命を延ばすことができる。また、各マイクロレンズ２１４に設けられた突起部２１５が、スペーサ部２１３とともに平面基板２３を支持するようになっているため、接着層２２の光分解によって平面基板２３に応力が生じた場合であっても、該平面基板２３に歪みが生じるのを回避することができる。従って、平面基板２３の歪によって生じる表示のムラを防ぐことができる。
【００４０】
Ｂ：製造方法
次に、図７（ａ）〜（ｆ）を参照して、上述した液晶ライトバルブ３００の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、マイクロレンズ基板２１を作成するための成形型を作成する。詳述すると以下の通りである。
【００４２】
まず、図７（ａ）に示すように、ガラス基板１００の一方の表面上に多数の小孔１０２が形成されたマスク１０１を重ね、該マスク１０１で被覆した面に対して等方性エッチングを施す。ここで、上記複数の小孔１０２は、マイクロレンズ２１４の中央部に対応する位置に形成されている。このエッチングにより、図７（ｂ）に示すように、球面状の多数の凹部が一定の間隔をあけて形成される。さらに、この面に対して等方性エッチングを行うことにより、ガラス基板１００上には凹部が隙間なく形成される（図７（ｃ））。
【００４３】
次に、図７（ｃ）に示すように、マイクロレンズ基板２１４の突起部２１５に対応する位置に小孔が形成されたマスク１０３を重ね、マスク１０３で被覆した面に対して異方性エッチングを施す。これにより、凹部の中心部分に円柱状の穴が形成される（図７（ｄ））。
【００４４】
この後、マイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３に対応する部分に開口領域が形成されたマスクを重ねて異方性エッチングを行い、上記円柱状の穴の深さと等しい深さの溝を形成する。これにより、図７（ｄ）に示すように、複数の球面状の凹部と、該凹部の中央部に設けられた円柱状の穴と、該複数の凹部が形成された領域（上述したマイクロレンズ領域に対応する長方形状の領域）を包囲するように形成された溝（スペーサ部２１３に対応）とを有する成形型１０４が得られる。
【００４５】
このようにして作成された成形型１０４の表面を、フッ素系またはシリコン系材料の離型剤からなる離型剤層１０５によって覆う。この離型剤層１０５を形成するには、例えば、材料を蒸気として成形型表面に吸着させることにより成形型の表面に塗布し、その後焼成するといった方法を用いることができる。
【００４６】
次に、離型剤層１０５を形成した表面に光硬化性または熱硬化性を有する高屈折率樹脂材料１０６を均一に塗布・平坦化するとともに、紫外線を照射するか、または加熱することにより硬化させる（図７（ｅ））。この高屈折率樹脂材料１０６を成形型１０４から剥離することにより、マイクロレンズ基板２１を得ることができる。
【００４７】
次に、このマイクロレンズ基板２１上のスペーサ部２１３によって包囲される部分に接着剤を塗布するとともに、その上に平面基板２３を押し付ける。こうして、図７（ｆ）に示すように、平面基板２３がスペーサ部２１３および突起部２１５によって支持された状態で、マイクロレンズ基板２１と平面基板２３とが接着される。ここで、上記塗布された接着剤のうちの余分な接着剤は、スペーサ部２１３の間隔部分によって形成される孔から流出する。
【００４８】
その後、この平面基板２３上に遮光膜２４、透明電極２５および配向膜２６を形成して対向基板２を作成し、この対向基板２と別途作成した素子側基板１とをシール剤によって接合するとともに、対向基板２と素子側基板１との間に形成されるセルギャップに液晶を封入する。
【００４９】
以上が本実施形態における液晶ライトバルブの製造方法である。
【００５０】
Ｃ：変形例
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００５１】
＜変形例１＞
上記実施形態においては、円柱状の突起部２１５を各マイクロレンズ２１４の中心部分に設けるようにしたが、突起部２１５の形状はこれに限られるものではない。例えば、突起部２１５は、図８に例示するように、マイクロレンズ２１４から離れるに従ってその径が小さくなるような勾配を持った円錐台状の部材であってもよい。
【００５２】
マイクロレンズ基板２１への入射光のうち、突起部２１５が設けられた領域以外の部分（図８中のＢで示す部分）に入射した光は、上記実施形態と同様に、マイクロレンズ２１４によって集光される。そして、集光された光のうちの一部（図８中のＺで示す光）は集光されたまま接着層２２および平面基板２３を通過して画素電極に至るが、他の一部（図８中のＹで示す光）は突起部２１５の側面に至って反射する。ここで、突起部２１５を図８に示す形状とした場合、該突起部２１５の側面において反射した光が、光軸に平行な光となるように、突起部２１５の形状や各部の屈折率等を選定することができる。このようにすることにより、入射光の大部分を、１点に集光させることなく画素電極１２に照射することができるから、光利用効率をより向上させることができるという利点がある。また、上述したように、マイクロレンズ基板２１は、硬化した高屈折率樹脂材料を成形型１０４から剥離することによって作成されるが、突起部２１５を図８に示す形状とした場合には、成形型１０４からの剥離が容易となるという利点もある。
【００５３】
＜変形例２＞
上記実施形態においては、マイクロレンズ基板２１上のマイクロレンズ領域２１２を包囲するようにスペーサ部２１３を設けたが、スペーサ部２１３の形状はこれに限られるものではない。すなわち、例えば、長方形状のマイクロレンズ基板２１の四隅近傍、すなわち、図４において各スペーサ部の間隔部分（図４中のＣで示す部分）のみに、マイクロレンズ２１４と突起部２１５とを合わせた高さと同じ高さを有するスペーサ部２１３をそれぞれ設けるようにしてもよい。
【００５４】
また、図４においては、マイクロレンズ基板２１の四隅近傍にスペーサ部２１の間隔を設けるようにしたが、四隅全てに間隔を設ける必要はない。すなわち、マイクロレンズ基板２１に塗布された余分な接着剤を確実に流出させることができるのであれば、例えば、マイクロレンズ領域２１２を包囲するようにスペーサ部２１３を設けるとともに、その一部のみに欠切部（間隔）を設けるようにしてもよい。
【００５５】
Ｄ：応用例
図９は、本実施形態にかかる液晶ライトバルブ３００を用いた液晶プロジェクタ４００の構成を示す図である。同図に示すように、この液晶プロジェクタ４００は、メタルハライドランプ等の白色光源を有するランプユニット４０１と、この白色光を赤色光、緑色光および青色光に分離するためのミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３と、各色光に対応した液晶ライトバルブ３００および５００と、ダイクロイックプリズム４０７と、投射レンズ４０８と、スクリーン４０９とにより構成されている。ここで、本実施形態においては、分離された色光のうち、青色光を本発明に係る液晶ライトバルブ３００に、赤色光および緑色光を図８に示した従来の液晶ライトバルブ５００に、それぞれ入射させるようになっている。このようにしたのは、上述したように、接着層やポリイミド等の光分解が、特に青色光以上に短い波長を有する光によって引き起こされるためである。
【００５６】
このような構成において、ランプユニット４０１から発せられた光は、ミラー４０４〜４０６ならびにダイクロイックミラー４０２および４０３によって赤色光、緑色光および青色光に分離され、赤色光（Ｒ）は液晶ライトバルブ５００に、緑色光（Ｇ）は液晶ライトバルブ５００に、青色光（Ｂ）は液晶ライトバルブ３００に、それぞれ導かれる。そして、各液晶ライトバルブによって変調された各光成分は、ダイクロイックプリズム４０７によって再度合成された後、投射レンズ４０８を介してスクリーン４０９にカラー画像として投射される。
【００５７】
なお、上述した液晶プロジェクタ４００においては青色光のみを本発明に係る液晶ライトバルブ３００に入射させるようにしたが、赤色光、緑色光および青色光に対応する３個の液晶ライトバルブ全てを、本発明に係る液晶ライトバルブ３００としてもよい。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、青色光によって引き起こされる液晶ライトバルブ３００内の接着層や配向膜等の光分解速度を抑えることができるから、従来の液晶プロジェクタと比較して寿命を延ばすことができるという利点がある。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マイクロレンズの中心部分に突起部が設けられているため、マイクロレンズ基板への入射光が１点に集光されることがない。すなわち、従来の液晶ライトバルブと比較して、入射光の光束密度が高くならないから、配向膜等の光分解の速度を抑えることができるという利点がある。また、この突起部は、平面基板を支持するようになっているため、接着層の光分解によって平面基板に応力が生じた場合であっても、該平面基板に歪が生じるのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である液晶ライトバルブの一部の断面図である。
【図２】（ａ）は同実施形態における画素電極およびその付近の部分を拡大した平面図であり、（ｂ）は上記（ａ）におけるＡ−Ａ’線視断面図である。
【図３】同実施形態におけるガラス基板上に設けられた各種素子および配線等の等価回路図である。
【図４】マイクロレンズ基板の構成を示す平面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ’線視断面図である。
【図６】同実施形態における入射光の経路を示す図である。
【図７】同実施形態におけるマイクロレンズ基板を作成するための成形型およびマイクロレンズ基板の作成手順を示す図である。
【図８】本発明の変形例におけるマイクロレンズ基板の一部の断面および入射光の経路を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態である液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの構成を示す図である。
【図１０】従来の液晶ライトバルブの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１……素子側基板（第１の基板）、２……対向基板（第２の基板）、３……液晶（電気光学物質）、１１……ガラス基板、１２……画素電極、１３……走査線、１４……容量線、１５……データ線、１６……ＴＦＴ、１７……蓄積容量、１８，２６……配向膜、２１……マイクロレンズ基板、２２……接着層、２３……平面基板、２４……遮光膜、２５……対向電極、１００……ガラス基板、１０１，１０３……マスク、１０２……小孔、１０４……成形型、１０５……離型剤層、１０６……高屈折率樹脂材料、３００，５００……液晶ライトバルブ、２１１……基板部、２１２……マイクロレンズ領域、２１３……スペーサ部、２１４……マイクロレンズ、２１５……突起部、４００……液晶プロジェクタ（投射型表示装置）、４０１……ランプユニット（光源）、４０２，４０３……ダイクロイックミラー（集光光学系）、４０４，４０５，４０６……ミラー（集光光学系）、４０７……ダイクロイックプリズム、４０８……投射レンズ、４０９……スクリーン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electro-optical device, a manufacturing method thereof, and a projection display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A liquid crystal projector configured using a lamp that emits white light, a dichroic mirror, a liquid crystal light valve, a dichroic prism, and a projection lens is known. In this type of liquid crystal projector, white light emitted from a lamp is separated into red light, green light and blue light by a dichroic mirror, and these red light, green light and blue light are provided corresponding to each. Incident on the liquid crystal light valve. Here, each liquid crystal light valve is configured by enclosing a liquid crystal between two substrates. By controlling the orientation of the liquid crystal between the substrates, the amount of light passing through each liquid crystal light valve is controlled, and various images are projected onto the screen.
[0003]
FIG. 10 is a diagram schematically showing a partial cross section of a liquid crystal light valve 500 used in the liquid crystal projector. The liquid crystal light valve 500 illustrated in the figure has a configuration in which the element side substrate 1 and the counter substrate 2 are arranged to face each other, and the liquid crystal 3 is sandwiched between the substrates. The element-side substrate 1 includes a glass substrate 11, a plurality of pixel electrodes 12 formed on the surface of the glass substrate 11, and a switching element (TFT (Thin Film Transistor)) for controlling the switching of each pixel electrode 12. Or a TFD (Thin Film Diode), etc., not shown) and various wirings. These pixel electrodes 12 and switching elements are covered with an alignment film 18. For example, a rubbing process is performed on the alignment film 18 in order to align the liquid crystal 3 in a predetermined direction. Here, the light from the dichroic mirror described above is incident from the counter substrate 2 side. The counter substrate 2 includes a microlens substrate 21 formed with a plurality of convex microlenses 214 for concentrating incident light from the dichroic mirror on the pixel electrode 12 and improving the light use efficiency, and the microlens substrate. A planar substrate 23 bonded to the substrate 21, a light shielding film 24 formed on the planar substrate 23, an alignment film 26, and the like. Here, the microlens substrate 21 and the flat substrate 23 are bonded to each other with, for example, an acrylic adhesive, and an adhesive layer (hereinafter referred to as an “adhesive layer”) 22 is formed therebetween.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, regarding the adhesive layer 22 formed of an acrylic material, the alignment films 18 and 26 formed of an organic material such as polyimide, photolysis is caused by irradiation with light having a wavelength shorter than that of blue light. It is known. Furthermore, this photolysis proceeds faster as the luminous flux density (illuminance) of the irradiated light is higher.
[0005]
In the conventional liquid crystal light valve 500 illustrated in FIG. 10, incident light is collected by the convex microlens 214. For this reason, the adhesive layer 22 and the alignment films 18 and 26 are irradiated with light having an increased light flux density. As a result, the photodecomposition of the adhesive layer 22 and the alignment films 18 and 26 proceeds rapidly.
[0006]
Here, when the adhesive layer 22 undergoes photolysis and contracts, stress is generated in the planar substrate 23 bonded to the adhesive layer 22, and thus distortion may occur. As a result, there is a difference between the thickness of the cell gap in the portion irradiated with light and the thickness of the cell gap in the portion not irradiated with light, which causes a problem of unevenness in display. On the other hand, when photo-decomposition occurs in the alignment films 18 and 26, there is a problem that the alignment state of the liquid crystal 3 becomes unstable.
[0007]
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an electro-optical device having high light utilization efficiency and suppressing the photodecomposition of the adhesive layer and the alignment film and the distortion of the planar substrate, and the manufacture thereof. It is an object to provide a method and a projection display device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed, and a second substrate facing the first substrate, and an electro-optic material is sandwiched between the first and second substrates. In the electro-optical device, the second substrate corresponds to each of the planar substrate facing the first substrate and the plurality of pixel electrodes with the electro-optical material interposed therebetween, and transmits light from a light source. A plurality of convex microlenses that are guided to the pixel electrode, each having a plurality of convex microlenses that project toward the planar substrate, and each of the projections is cylindrical. A part of the light emitted from the convex microlens as a member is reflected on the side surface of the protrusion, and the electro-optical device is provided.
[0009]
According to such an electro-optical device, the planar substrate can be supported by the protrusions provided on each microlens, so that the planar substrate is prevented from being deformed in a direction perpendicular to the plane to which the planar substrate belongs. Can do. In addition, part of the light incident on the microlens passes through the protrusion and is not collected. Therefore, it is possible to avoid condensing all incident light at one point.
[0010]
Here, the protrusion may be a columnar member formed integrally with the convex microlenses. In this case, the planar substrate can be supported by the projection, and part of the light emitted from the microlens is reflected on the side surface of the projection, so that the emitted light from the microlens is collected at one point. There is an advantage that can be avoided.
[0011]
In addition, the present invention includes a first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed, and a second substrate facing the first substrate, and an electro-optic material is interposed between the first and second substrates. In the sandwiched electro-optical device, the second substrate corresponds to each of the planar substrate facing the first substrate and the plurality of pixel electrodes with the electro-optical material interposed therebetween, and light from a light source. A plurality of convex microlenses that lead to the pixel electrode by passing through the plurality of convex microlenses each having a protruding portion that protrudes toward the planar substrate at the center. A frustoconical member whose diameter decreases with distance from the convex microlens, and a part of the light emitted from the convex microlens is substantially parallel to the optical axis of the convex microlens on the side surface of the projection. It is characterized by light. In this case, there is an advantage that the light use efficiency can be improved.
[0012]
Here, the second substrate may be a spacer portion having the same height as the plurality of convex microlenses, and may have a spacer portion in contact with the planar substrate. In this case, there is an advantage that a certain distance between each convex microlens and the planar substrate can be surely secured by the spacer portion.
[0013]
The spacer portion may be provided in the vicinity of the four corners of the second substrate having a rectangular shape. Even in this case, there is an advantage that a certain distance between each microlens and the flat substrate can be surely secured by each spacer portion. In addition, the spacer portion may be provided in a shape surrounding a region where the plurality of convex microlenses are provided, and may have a cutout portion at least partially. In this case, the spacer portion can ensure a certain distance between each convex microlens and the planar substrate, and extra of the adhesive used to join each microlens and the planar substrate. There is an advantage that a simple adhesive can be allowed to flow out of the notch.
[0014]
In addition, the present invention includes a first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed, and a second substrate facing the first substrate, and an electro-optic material is interposed between the first and second substrates. A method of manufacturing an electro-optical device by sandwiching a step of forming a microlens substrate having a plurality of convex microlenses each having a protrusion at the center using a molding die, It is preferable to include a step of fixing the planar substrate and the microlens substrate so as to come into contact with the protrusions and forming the second substrate.
[0015]
According to the electro-optical device manufactured by the method of manufacturing the electro-optical device, the planar substrate can be supported by the protrusions provided on each microlens, and therefore, the planar substrate has a surface to which the planar substrate belongs. It is possible to prevent deformation in the vertical direction. In addition, part of the light incident on the microlens passes through the protrusion and is not collected. Therefore, it is possible to avoid condensing all incident light at one point.
[0016]
The present invention also provides the electro-optical device, a light source, a condensing optical system that guides the light emitted from the light source to the electro-optical device, and a projection lens that projects the light emitted from the electro-optical device. A projection type display device is provided. According to such a projection display device, the light emitted from the microlens is not collected at one point, so that the rate of photolysis of the alignment film or the adhesive layer or the adhesive layer can be suppressed, and the planar substrate has a protrusion. Therefore, the flat substrate is hardly distorted. Accordingly, it is possible to extend the life of the electro-optical device and to avoid display defects caused by distortion of the flat substrate.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a liquid crystal light valve used in a projection display device will be described as an example of an electro-optical device. Such an embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
[0018]
A: Configuration of the embodiment
FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a cross section of a liquid crystal light valve 300 to which the present invention is applied. As shown in the figure, the liquid crystal light valve 300 includes an element-side substrate 1 and a counter substrate 2 joined by a sealing material (not shown), and liquid crystal sealed in a gap (cell gap) between these substrates. 3. Note that, in FIG. 1 and each figure shown below, the scales are different for each layer and each member so that each layer and each member can be recognized in the drawing.
[0019]
The element side substrate 1 has a glass substrate 11, and a plurality of pixel electrodes 12 are formed in a matrix on the inner surface (liquid crystal 3 side) of the glass substrate 11. The pixel electrode 12 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide) which is a transparent material.
[0020]
Here, FIG. 2A is an enlarged plan view showing the configuration when the pixel electrode 12 and the vicinity thereof are viewed from the inside (the liquid crystal 3 side) of the glass substrate 11, and FIG. These are AA 'sectional view sectional drawing in Fig.2 (a). As shown in FIG. 2A, on the glass substrate 11, a plurality of pixel electrodes 12 arranged in a matrix, scanning lines 13 extending in the X direction along the boundaries of the pixel electrodes 12, and capacitors are provided. A line 14 and a data line 15 extending in the Y-axis direction are formed. Further, a TFT 16 (not shown in FIG. 1) for switching control of the pixel electrode 12 is formed at a position adjacent to each pixel electrode 12.
[0021]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the TFT 16 includes a gate electrode 13a that is a part of the scanning line 13, a semiconductor film 16a in which a channel is formed by an electric field from the gate electrode 13a, and a gate electrode. A gate insulating film 16b that insulates the semiconductor film 16a from the semiconductor film 16a; and a source electrode 15a that is a part of the data line 15. The semiconductor film 16 a is a thin film such as polysilicon formed on the glass substrate 11 so as to partially overlap the data lines 15, and is an active layer of the TFT 16. The source electrode 15a is connected to the drain region of the semiconductor film 16a through a contact hole 16d formed in the first interlayer insulating film 16c. Each pixel electrode 12 is connected to the drain region of the semiconductor film 16a through a contact hole 16f formed in the first interlayer insulating film 16c and the second interlayer insulating film 16e provided thereabove. . In addition, the capacitor line 14 formed along the scanning line 13 and the extended portion of the drain region of the semiconductor film 16a overlap to constitute the storage capacitor 17.
[0022]
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing the pixel electrode 12, the TFT 16, and each wiring. As shown in the figure, in the liquid crystal panel 300, pixels are formed at the intersections of the plurality of scanning lines 13, the capacitor lines 14, and the plurality of data lines 15 described above. Here, each pixel includes a TFT 16, a pixel electrode 12, and a storage capacitor 17. As described above with reference to FIGS. 2A and 2B, the data line 15 to which the image signal is supplied to the source of the TFT 16, and the scanning line 13 to which the scanning signal is supplied to the gate of the TFT 16, Pixel electrodes 12 are electrically connected to the drains of the TFTs. The image signals S1, S2,..., Sn are sequentially supplied to the data line 15 in this order, and the pulse-like scanning signals G1, G2,. They are supplied sequentially.
[0023]
Here, by supplying a scanning signal to each scanning line 13 and supplying an image signal to the data line 15, a charge corresponding to the image signal is supplied to each pixel electrode 12 and held for a certain period. The alignment state of the liquid crystal 3 sandwiched between the pixel electrode 12 and the counter electrode 23 is changed by an electric field applied according to an image signal, and light incident on each pixel is modulated according to the alignment state of the liquid crystal 3. .
[0024]
On the other hand, the storage capacitor 17 is provided in parallel with the liquid crystal layer composed of the pixel electrode 12, the counter electrode 23 and the liquid crystal 3, and plays a role in preventing the charge held in the liquid crystal layer from leaking.
[0025]
Returning to FIG. 1 again, the surface of the glass substrate 11 on which the pixel electrode 12, the TFT 16, and the like are formed is covered with an alignment film 18. The alignment film 18 is a thin film made of an organic material such as polyimide, and is subjected to uniaxial alignment processing, for example, rubbing processing. The liquid crystal 3 sealed between the two substrates is aligned according to the alignment film 18 in a state where the electric field from the pixel electrode 12 is not applied. A polarizing plate (not shown) is attached to the outside of the glass substrate 11 (the side opposite to the liquid crystal 3).
[0026]
On the other hand, the counter substrate 2 includes a microlens substrate 21, an adhesive layer 22 located on the inner side (liquid crystal 3 side) of the microlens substrate 21, a flat substrate 23, a light shielding film 24, a counter electrode 25, an alignment film 26, and a microlens. It is comprised with the polarizing plate (not shown) stuck on the outer side (opposite side of the liquid crystal 3) of the board | substrate 21. FIG.
[0027]
4 is a plan view showing the configuration of the entire microlens substrate 21 when viewed from the lower side (liquid crystal 3 side) in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. .
[0028]
As shown in FIGS. 4 and 5, the microlens substrate 21 includes a rectangular substrate portion 211, a microlens region 212 formed on one surface of the substrate portion 211, and a microlens region 212. It can be divided into a spacer portion 213 disposed on the same surface as that formed. In the present embodiment, these parts are integrally formed of, for example, a high refractive index resin material.
[0029]
As shown in FIG. 5, the microlens region 212 is formed with a plurality of convex microlenses 214, 214,... For collecting incident light incident from the counter substrate 2 side. Each of these microlenses 214 is arranged in a matrix so that each optical axis passes through the central portion of each pixel electrode 12. Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a cylindrical protrusion 215 is provided at the center of each microlens 214.
[0030]
The spacer part 213 is four rod-shaped members provided so as to surround the microlens region 212. As shown in FIG. 5, the spacer portion 213 is formed to have the same height as the combined height of the microlens 214 and the protruding portion 215. As indicated by a broken line in FIG. 5, the planar substrate 23 is bonded to the microlens substrate 21 so that one surface thereof is in contact with the upper surfaces of the spacer portion 213 and the protruding portion 215. Yes.
[0031]
Here, an interval (a portion indicated by C in FIG. 4, which corresponds to “a notch” in the claims) is provided between the four rod-shaped members of the spacer portion 213. Therefore, when the microlens substrate 21 and the planar substrate 23 are bonded, the portion (the microlens region 212 or the like) surrounded by the spacer portion 213 on the microlens substrate 21 is a hole formed in the portion of the interval. It will communicate with the outside. As will be described later, an adhesive is applied to the portion surrounded by the spacer portion 213 on the microlens substrate 21 to bond the flat substrate 23. At the time of this bonding, excess adhesive passes through the holes. To flow outside.
[0032]
Returning to FIG. 1 again, the adhesive layer 22 is formed of an adhesive for joining the microlens substrate 21 and the flat substrate 23. As this adhesive, for example, an acrylic adhesive having a refractive index close to air can be used.
[0033]
The planar substrate 23 is a plate-like member that is disposed to face the microlens substrate 21. As described above, since the flat substrate 23 is supported by the protrusions 215 and the spacers 213, even if the adhesive layer 22 contracts due to photodecomposition, the flat substrate 23 is caused thereby. The distortion which arises in the out-of-plane direction (direction perpendicular to the surface to which the planar substrate 23 belongs) can be reduced.
[0034]
The light-shielding film 24 is a thin film formed on the inner surface (liquid crystal 3 side) surface of the flat substrate 23 and at a position facing each TFT 16 formed on the glass substrate 11, and is made of a metal material such as Cr (chromium). Consists of. The light shielding film 24 not only shields the TFT 16 but also contributes to an improvement in contrast.
[0035]
The counter electrode 25 is a transparent electrode that covers the surface of the flat substrate 23 on which the light shielding film is formed. An alignment film 26 is formed on the upper surface of the counter electrode 25 and the like. This alignment film 26 is an organic thin film made of polyimide or the like, like the alignment film 13 covering the glass substrate 11, and is subjected to a uniaxial alignment process, for example, a rubbing process.
[0036]
Here, the traveling path of the incident light to the liquid crystal light valve 300 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 6, only the microlens 214 and the protrusion 215 are shown to prevent the drawing from becoming complicated.
[0037]
First, light incident on the liquid crystal light valve 300 enters the microlens substrate 21. A part of the incident light is emitted as parallel light as it is, but the other part is collected by the microlens 214. More specifically, light incident on the microlens substrate 21 is incident on a region corresponding to the projection 215 provided on the microlens 214 (region indicated by A in FIG. 6). As indicated by X, the light passes through the microlens 214, the protrusion 215, the planar substrate 23, and the like as parallel light and reaches the pixel electrode 12. On the other hand, since the refractive index of the microlens substrate 21 is higher than the refractive index of the adhesive layer 22, the incident light to the microlens substrate 21 is in a region other than the above region, that is, a region indicated by B in FIG. The incident light is collected by the microlens 214 as indicated by Y and Z in FIG.
[0038]
Here, a part of the collected light, that is, light indicated by Z in FIG. 6 passes through the adhesive layer 22 and the planar substrate 23 and converges at one point, and then reaches the pixel electrode 12. On the other hand, another part of the condensed light beam, that is, light indicated by Y in FIG. 6, for example, is emitted from the microlens 214 and then reaches the side surface of the protrusion 215. Here, when the light emitted from the microlens 214 is incident on the side surface of the projection 215, the shape, refractive index, and the like of the microlens 214 and the projection 215 are such that the light is totally reflected on the side surface of the projection 215. Selected. The light Y reflected on the side surface of the protrusion 215 in this way proceeds without being collected as shown in FIG. 6 and reaches the pixel electrode 12.
[0039]
Thus, in this embodiment, since the projection 215 is provided at the center of each microlens 214, all incident light incident on the microlens substrate 21 is not condensed at one point. . That is, as compared with the conventional liquid crystal light valve, the luminous flux density of the incident light is not increased, so that there is an advantage that the rate of photodecomposition of the alignment film, the adhesive layer and the like can be suppressed. Thereby, a lifetime can be extended compared with the conventional liquid crystal light valve. In addition, since the protrusions 215 provided on each microlens 214 support the planar substrate 23 together with the spacers 213, this is a case where stress is generated in the planar substrate 23 due to the photolysis of the adhesive layer 22. However, it is possible to avoid the occurrence of distortion in the flat substrate 23. Therefore, display unevenness caused by distortion of the planar substrate 23 can be prevented.
[0040]
B: Manufacturing method
Next, a method for manufacturing the above-described liquid crystal light valve 300 will be described with reference to FIGS.
[0041]
First, a mold for creating the microlens substrate 21 is created. The details are as follows.
[0042]
First, as shown in FIG. 7A, a mask 101 in which a large number of small holes 102 are formed is superimposed on one surface of a glass substrate 100, and isotropic etching is performed on the surface covered with the mask 101. Apply. Here, the plurality of small holes 102 are formed at positions corresponding to the central portion of the microlens 214. By this etching, as shown in FIG. 7B, a large number of spherical concave portions are formed at regular intervals. Furthermore, by performing isotropic etching on this surface, a recess is formed on the glass substrate 100 without any gap (FIG. 7C).
[0043]
Next, as shown in FIG. 7C, a mask 103 having small holes formed thereon is overlapped at a position corresponding to the protrusion 215 of the microlens substrate 214, and anisotropic etching is performed on the surface covered with the mask 103. Apply. As a result, a cylindrical hole is formed in the central portion of the recess (FIG. 7D).
[0044]
Thereafter, anisotropic etching is performed by overlaying a mask having an opening region on a portion corresponding to the spacer portion 213 on the microlens substrate 21 to form a groove having a depth equal to the depth of the cylindrical hole. . As a result, as shown in FIG. 7 (d), a plurality of spherical recesses, a cylindrical hole provided in the center of the recess, and a region where the plurality of recesses are formed (the above-described microlens). A molding die 104 having a groove (corresponding to the spacer portion 213) formed so as to surround a rectangular region corresponding to the region) is obtained.
[0045]
The surface of the mold 104 formed in this way is covered with a release agent layer 105 made of a release agent made of fluorine or silicon material. In order to form the release agent layer 105, for example, a method in which a material is adsorbed on the surface of the mold as vapor and applied to the surface of the mold, and then baked can be used.
[0046]
Next, a high refractive index resin material 106 having photo-curing property or thermosetting property is uniformly applied and planarized on the surface on which the release agent layer 105 is formed, and cured by irradiating with ultraviolet rays or heating. (FIG. 7E). The microlens substrate 21 can be obtained by peeling the high refractive index resin material 106 from the mold 104.
[0047]
Next, an adhesive is applied to a portion surrounded by the spacer portion 213 on the microlens substrate 21, and the flat substrate 23 is pressed thereon. Thus, as shown in FIG. 7 (f), the microlens substrate 21 and the planar substrate 23 are bonded together in a state where the planar substrate 23 is supported by the spacer portion 213 and the protruding portion 215. Here, excess adhesive out of the applied adhesive flows out from the hole formed by the space portion of the spacer portion 213.
[0048]
Thereafter, a light shielding film 24, a transparent electrode 25, and an alignment film 26 are formed on the flat substrate 23 to produce the counter substrate 2, and the counter substrate 2 and the separately prepared element side substrate 1 are bonded together with a sealant. Then, liquid crystal is sealed in a cell gap formed between the counter substrate 2 and the element side substrate 1.
[0049]
The above is the manufacturing method of the liquid crystal light valve in the present embodiment.
[0050]
C: Modification
Although one embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an example, and various modifications can be made to the above embodiment without departing from the spirit of the present invention. As modifications, for example, the following can be considered.
[0051]
<Modification 1>
In the above embodiment, the columnar protrusion 215 is provided at the center of each microlens 214, but the shape of the protrusion 215 is not limited to this. For example, as illustrated in FIG. 8, the protrusion 215 may be a truncated cone-shaped member having a gradient such that the diameter thereof decreases as the distance from the microlens 214 increases.
[0052]
Of the incident light on the microlens substrate 21, the light incident on the portion other than the region where the protrusions 215 are provided (the portion indicated by B in FIG. 8) is collected by the microlens 214 as in the above embodiment. Lighted. A part of the collected light (light indicated by Z in FIG. 8) passes through the adhesive layer 22 and the planar substrate 23 while being collected and reaches the pixel electrode, but the other part ( 8) reaches the side surface of the protrusion 215 and is reflected. Here, when the protrusion 215 has the shape shown in FIG. 8, the shape of the protrusion 215, the refractive index of each part, etc., so that the light reflected on the side surface of the protrusion 215 becomes light parallel to the optical axis. Can be selected. By doing in this way, since most of incident light can be irradiated to the pixel electrode 12 without condensing to one point, there exists an advantage that light utilization efficiency can be improved more. In addition, as described above, the microlens substrate 21 is created by peeling the cured high refractive index resin material from the mold 104. However, when the protrusion 215 has the shape shown in FIG. There is also an advantage that peeling from the mold 104 becomes easy.
[0053]
<Modification 2>
In the above embodiment, the spacer portion 213 is provided so as to surround the microlens region 212 on the microlens substrate 21, but the shape of the spacer portion 213 is not limited to this. That is, for example, the microlenses 214 and the protrusions 215 are aligned only in the vicinity of the four corners of the rectangular microlens substrate 21, that is, only in the interval portions of the spacer portions (portions indicated by C in FIG. 4). Spacer portions 213 having the same height as the height may be provided.
[0054]
In FIG. 4, the intervals of the spacer portions 21 are provided in the vicinity of the four corners of the microlens substrate 21, but it is not necessary to provide the intervals at all four corners. That is, if the excess adhesive applied to the microlens substrate 21 can surely flow out, for example, the spacer portion 213 is provided so as to surround the microlens region 212, and only a part thereof is lacking. Cut portions (intervals) may be provided.
[0055]
D: Application example
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal projector 400 using the liquid crystal light valve 300 according to the present embodiment. As shown in the figure, the liquid crystal projector 400 includes a lamp unit 401 having a white light source such as a metal halide lamp, mirrors 404 to 406 for separating the white light into red light, green light and blue light, and a dichroic mirror. 402 and 403, liquid crystal light valves 300 and 500 corresponding to each color light, a dichroic prism 407, a projection lens 408, and a screen 409. In the present embodiment, of the separated color lights, blue light is incident on the liquid crystal light valve 300 according to the present invention, and red light and green light are incident on the conventional liquid crystal light valve 500 shown in FIG. It is supposed to let you. This is because, as described above, the photodecomposition of the adhesive layer, polyimide, or the like is caused by light having a shorter wavelength than blue light.
[0056]
In such a configuration, the light emitted from the lamp unit 401 is separated into red light, green light and blue light by the mirrors 404 to 406 and the dichroic mirrors 402 and 403, and the red light (R) is supplied to the liquid crystal light valve 500. The green light (G) is guided to the liquid crystal light valve 500, and the blue light (B) is guided to the liquid crystal light valve 300. The light components modulated by the liquid crystal light valves are combined again by the dichroic prism 407 and then projected as a color image on the screen 409 via the projection lens 408.
[0057]
In the liquid crystal projector 400 described above, only blue light is incident on the liquid crystal light valve 300 according to the present invention. However, all three liquid crystal light valves corresponding to red light, green light, and blue light are connected to the present invention. The liquid crystal light valve 300 according to the invention may be used.
[0058]
As described above, according to this embodiment, the photodecomposition rate of the adhesive layer, the alignment film, and the like in the liquid crystal light valve 300 caused by the blue light can be suppressed, so that the lifetime is extended as compared with the conventional liquid crystal projector. There is an advantage that you can.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the protrusion is provided in the central portion of the microlens, the incident light to the microlens substrate is not condensed at one point. That is, as compared with a conventional liquid crystal light valve, since the luminous flux density of incident light does not increase, there is an advantage that the rate of photodecomposition of the alignment film or the like can be suppressed. In addition, since the protrusions support the flat substrate, even when stress is generated on the flat substrate due to the photolysis of the adhesive layer, it is possible to prevent the flat substrate from being distorted. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to an embodiment of the present invention.
2A is an enlarged plan view of a pixel electrode and its vicinity in the same embodiment, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2A;
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of various elements and wirings provided on the glass substrate in the same embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a microlens substrate.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a path of incident light in the same embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a molding die for creating a microlens substrate and a procedure for creating the microlens substrate in the same embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a partial cross section of a microlens substrate and a path of incident light in a modification of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal projector using a liquid crystal light valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional liquid crystal light valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Element side board | substrate (1st board | substrate), 2 ... Opposite board | substrate (2nd board | substrate), 3 ... Liquid crystal (electro-optic material), 11 ... Glass substrate, 12 ... Pixel electrode, 13 ... Scanning line, 14... Capacitance line, 15... Data line, 16... TFT, 17... Storage capacitor, 18, 26. Planar substrate, 24 ...... light-shielding film, 25 ... counter electrode, 100 ... glass substrate, 101,103 ... mask, 102 ... small hole, 104 ... mold, 105 ... release agent layer, 106 ... ... high refractive index resin material, 300, 500 ... liquid crystal light valve, 211 ... substrate part, 212 ... micro lens region, 213 ... spacer part, 214 ... micro lens, 215 ... projection part, 400 ... Liquid crystal projector (projection type display device), 401... Unit (light source), 402, 403 ... dichroic mirror (condensing optical system), 404, 405, 406 ... mirror (condensing optical system), 407 ... dichroic prism, 408 ... projection lens, 409 ... screen.

Claims

An electro-optical device having a first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed and a second substrate facing the first substrate, and an electro-optical material sandwiched between the first and second substrates. In the device
The second substrate is
A planar substrate facing the first substrate across the electro-optic material;
Corresponding to each of the plurality of pixel electrodes, a plurality of convex microlenses that allow light from a light source to pass therethrough and guide the pixel electrodes, each having a protrusion that protrudes toward the planar substrate A plurality of convex microlenses,
The electro-optical device is characterized in that the protrusion is a cylindrical member, and a part of light emitted from the convex microlens is reflected on a side surface of the protrusion.

The electro-optical device according to claim 1, wherein the protrusion is a cylindrical member formed integrally with each convex microlens.

An electro-optical device having a first substrate on which a plurality of pixel electrodes are formed and a second substrate facing the first substrate, and an electro-optical material sandwiched between the first and second substrates. In the device
The second substrate is
A planar substrate facing the first substrate across the electro-optic material;
Corresponding to each of the plurality of pixel electrodes, a plurality of convex microlenses that allow light from a light source to pass therethrough and guide the pixel electrodes, each having a protrusion that protrudes toward the planar substrate A plurality of convex microlenses,
The protrusion is a truncated cone-shaped member whose diameter decreases as the distance from the convex microlens increases. A part of the light emitted from the convex microlens is formed on the side surface of the protrusion. An electro-optical device characterized in that the light is substantially parallel to the optical axis.

The said 2nd board | substrate is a spacer part which has the same height as these convex microlenses, Comprising: It has a spacer part contact | abutted to the said plane board | substrate, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The electro-optical device according to claim.

5. The electro-optical device according to claim 4, wherein the spacer portions are provided in the vicinity of four corners of the second substrate having a rectangular shape.

The electro-optical device according to claim 4, wherein the spacer portion is provided in a shape surrounding a region where the plurality of convex microlenses are provided, and has a cutout portion at least in part.

The electro-optical device according to any one of claims 1 to 6,
A light source;
A condensing optical system for guiding the light emitted from the light source to the electro-optical device;
A projection lens that projects the light emitted from the electro-optical device.