JP7243692B2

JP7243692B2 - 液晶装置、及び電子機器

Info

Publication number: JP7243692B2
Application number: JP2020127212A
Authority: JP
Inventors: 智伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2038-10-30
Also published as: JP2020190744A

Description

本発明は、液晶装置、及び電子機器に関する。

液晶装置として、プロジェクターのライトバルブに適用される透過型の液晶装置が知られている。このような液晶装置では、光源から発する光を有効に利用して明るい表示を可能とするために、例えば、素子基板に１つのマイクロレンズを備え、対向基板に１つのマイクロレンズを備える構成が提案されている。

しかし、素子基板と対向基板とを貼り合せる際に、素子基板のマイクロレンズの中心と、対向基板のマイクロレンズの中心と、がずれてしまい、明るさが低下するという問題がある。そこで、特許文献１には、素子基板に２つのマイクロレンズを備え、素子基板側から光を入射する構成の液晶装置が提案されている。

特開２０１５－２２８０４０号公報

しかしながら、今後の高精細化に伴い、素子基板側から光を入射する液晶装置において、更なる光の利用効率の向上、及びコントラスト比の向上が求められているという課題がある。

本願の液晶装置は、光の入射側に配置されると共に、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置されると共に、前記光の出射側に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極よりも前記光の入射側に配置された第１マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極と前記第１マイクロレンズとの間に配置された第２マイクロレンズと、を備え、前記第１マイクロレンズのレンズパワーと前記第２マイクロレンズのレンズパワーの関係は、前記第１マイクロレンズのレンズパワー≧前記第２マイクロレンズのレンズパワー、であることを特徴とする。

上記の液晶装置において、前記第１マイクロレンズ及び前記第２マイクロレンズは、前記光の入射側に突出する凸レンズであることが望ましい。

上記の液晶装置において、前記第１マイクロレンズ及び前記第２マイクロレンズは、前記スイッチング素子に対して前記液晶層とは反対側に配置されていることが望ましい。

本願の液晶装置は、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して、第１マイクロレンズと、第２マイクロレンズと、第３マイクロレンズと、を備えることを特徴とする。

上記の液晶装置において、前記第１基板は、光の入射側に配置され、前記第２基板は、前記光の出射側に配置され、前記第１マイクロレンズ、前記第２マイクロレンズ、及び前記第３マイクロレンズは、前記光の入射側に突出する凸レンズであることが望ましい。

本願の液晶装置は、光の入射側に配置されると共に、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置されると共に、前記光の出射側に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極よりも前記光の入射側に配置された第１マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極と前記第１マイクロレンズとの間に配置された第２マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記液晶層と前記画素電極との間に配置された第３マイクロレンズと、を備え、前記第１マイクロレンズのレンズパワー、前記第２マイクロレンズのレンズパワー、及び前記第３マイクロレンズのレンズパワーの関係は、前記第１マイクロレンズのレンズパワー≧前記第２マイクロレンズのレンズパワー≧前記第３マイクロレンズのレンズパワー、であることを特徴とする。

本願の電子機器は、上記に記載の液晶装置を備えることを特徴とする。

液晶装置の構成を示す模式平面図。液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。図１に示す液晶装置のＡ－Ａ’線に沿った模式断面図。プロジェクターの構成を示す模式図。図１に示す液晶装置のＡ－Ａ’線に沿った模式断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

本実施形態では、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述するプロジェクターの液晶ライトバルブとして好適に用いることができるものである。

（第１実施形態）
次に、本実施形態の液晶装置について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、液晶装置の構成を示す模式平面図である。図２は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図３は、図１に示す液晶装置のＡ－Ａ’線に沿った模式断面図である。

まず、図１に示すように、本実施形態に係る液晶装置１は、第１基板としての素子基板１０と、素子基板１０に対向配置された第２基板としての対向基板３０と、シール材４２と、液晶層４０と、を備えている。素子基板１０は対向基板３０よりも大きく、両基板は、対向基板３０の縁部に沿って枠状に配置されたシール材４２を介して接合されている。

液晶層４０は、素子基板１０と対向基板３０とシール材４２とによって囲まれた空間に封入された、正または負の誘電異方性を有する液晶で構成されている。シール材４２は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤からなる。シール材４２には、素子基板１０と対向基板３０との間隔を一定に保持するための図示しないスペーサーが混入されている。

枠状に配置されたシール材４２の内側には、素子基板１０に設けられた遮光層と、対向基板３０に設けられた遮光層とが配置されている。遮光層は、枠状の周縁部を有し、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで形成されている。枠状の遮光層の内側は、複数の画素Ｐが配列された表示領域Ｅとなっている。画素Ｐは、略多角形の平面形状を有している。画素Ｐは、例えば、略矩形状を有し、マトリックス状に配列されている。

表示領域Ｅは、液晶装置１において、実質的に表示に寄与する領域である。素子基板１０に設けられた遮光層は、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐの開口領域を平面的に区画するように、例えば格子状に設けられている。なお、液晶装置１は、表示領域Ｅの周囲を囲むように設けられた、実質的に表示に寄与しないダミー領域を備えていてもよい。

素子基板１０には、図１において下側に位置する第１辺に沿って、データ線駆動回路５１および複数の外部接続端子５４が設けられている。また、その第１辺に対向する第２辺に沿ったシール材４２の表示領域Ｅ側には、検査回路５３が設けられている。さらに、これらの２辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿ったシール材４２の内側には、走査線駆動回路５２が設けられている。

検査回路５３が設けられた第２辺のシール材４２の表示領域Ｅ側には、２つの走査線駆動回路５２を繋ぐ複数の配線５５が設けられている。これらデータ線駆動回路５１、走査線駆動回路５２に繋がる配線は、複数の外部接続端子５４に接続されている。また、対向基板３０の角部には、素子基板１０と対向基板３０との間で電気的導通をとるための上下導通部５６が設けられている。なお、検査回路５３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路５１と表示領域Ｅとの間のシール材４２の内側に沿った位置に設けてもよい。

以下の説明では、データ線駆動回路５１が設けられた第１辺に沿った軸をＸ軸とし、この第１辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿った軸をＹ軸とする。Ｘ軸は、図１のＡ－Ａ’線に沿った軸である。遮光層１７，２１は、Ｘ軸とＹ軸とに沿った格子状に設けられている。画素Ｐの開口領域は、遮光層１７，２１によって格子状に区画され、Ｘ軸とＹ軸とに沿ったマトリックス状に配列されている。

また、Ｘ軸およびＹ軸と直交し図１における手前に向かう軸をＺ軸とする。なお、本明細書では、液晶装置１の対向基板３０側表面の法線方向から見ることを「平面視」という。

図２に示すように、素子基板１０の表示領域Ｅには、走査線２とデータ線３とが互いに交差するように形成され、走査線２とデータ線３との交差に対応して画素Ｐが設けられている。画素Ｐのそれぞれには、画素電極２３と、スイッチング素子としてのＴＦＴ１９とが設けられている。

ＴＦＴ１９のソース電極は、データ線駆動回路５１から延在するデータ線３に電気的に接続されている。データ線３には、データ線駆動回路５１から画像信号、言い換えればデータ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが線順次で供給される。ＴＦＴ１９のゲート電極は、走査線駆動回路５２から延在する走査線２の一部である。走査線２には、走査線駆動回路５２から走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍが線順次で供給される。ＴＦＴ１９のドレイン電極は、画素電極２３に電気的に接続されている。

画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎは、ＴＦＴ１９を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線３を介して画素電極２３に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極２３を介して液晶層４０に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板３０に設けられた図３に示す共通電極３３との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。

なお、保持された画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎがリークするのを防止するため、走査線２に沿って形成された容量線４と画素電極２３との間に蓄積容量５が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、各画素Ｐの液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、図３に示す液晶層４０に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

液晶層４０を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加し、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射される。

図３に示すように、液晶装置１は、素子基板１０と、対向基板３０と、素子基板１０と対向基板３０との間に挟持された液晶層４０と、を有している。本実施形態では、光Ｌは、素子基板１０側から入射し、液晶層４０を透過して、対向基板３０側から射出される。

素子基板１０は、第１基材１１と、第１レンズ層１２と、透光層１３と、中間層１４と、第２レンズ層１５と、透光層１６と、遮光層１７と、絶縁層１８と、ＴＦＴ１９と、絶縁層２０と、遮光層２１と、絶縁層２２と、画素電極２３と、配向膜２４とを備えている。第１レンズ層１２は、複数の第１マイクロレンズＭＬ１を有している。第２レンズ層１５は、複数の第２マイクロレンズＭＬ２を有している。本実施形態の液晶装置１は、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との２段のマイクロレンズを備えている。

第１基材１１は、例えば、ガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。第１基材１１には、複数の凹部１２ａが設けられている。各凹部１２ａは、画素Ｐ毎に設けられている。凹部１２ａの断面形状は、例えば、半円や半楕円などの曲面となっている。凹部１２ａは、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面を構成する。

第１レンズ層１２は、凹部１２ａを埋めるように形成されている。第１レンズ層１２は、光透過性を有し、第１基材１１とは異なる屈折率を有する無機材料からなる。本実施形態では、第１レンズ層１２の屈折率は、第１基材１１の屈折率よりも大きく、かつ、第２レンズ層１５の屈折率よりも大きい。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮなどが挙げられる。

第１レンズ層１２を形成する材料で凹部１２ａを埋め込むことにより、第１マイクロレンズＭＬ１が構成される。すなわち、第１レンズ層１２のうち凹部１２ａを埋めて、光Ｌが入射する側に突出する凸状の部分が第１マイクロレンズＭＬ１である。各第１マイクロレンズＭＬ１は、画素Ｐ毎に配置されている。

透光層１３は、第１レンズ層１２を覆うように形成されている。透光層１３は、光透過性を有し、例えば、第１レンズ層１２とほぼ同じ屈折率を有する、例えばＳｉＯ₂などの無機材料からなる。透光層１３は、第１レンズ層１２を保護するとともに、第１マイクロレンズＭＬ１から第２マイクロレンズＭＬ２までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。透光層１３の層厚は、光の波長に応じた第１マイクロレンズＭＬ１の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。

中間層１４は、透光層１３を覆うように形成されている。中間層１４は、光透過性を有し、透光層１３とほぼ同じ屈折率を有する、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。

中間層１４には、複数の凹部１５ａが設けられている。各凹部１５ａは、画素Ｐ毎に設けられている。凹部１５ａの断面形状は、例えば、半円や半楕円などの曲面となっている。凹部１５ａは、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズ面を構成する。

第２レンズ層１５は、凹部１５ａを埋めるように形成されている。第２レンズ層１５は、光透過性を有し、第１レンズ層１２よりも屈折率が小さい。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮなどが挙げられる。

第２レンズ層１５を形成する材料で凹部１５ａを埋め込むことにより、第２マイクロレンズＭＬ２が構成される。すなわち、第２レンズ層１５のうち凹部１５ａを埋めて、光Ｌが入射する側に突出する凸状の部分が第２マイクロレンズＭＬ２である。各第２マイクロレンズＭＬ２は、画素Ｐ毎に配置されている。

マイクロレンズの光を曲げる力の強さ（焦点距離の逆数）をレンズパワーとすると、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーと第２マイクロレンズＭＬ２とのレンズパワーの関係は、光Ｌの入射側に配置されている第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーと同じ、又は、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーの方が大きいことが好ましい。なお、レンズパワーとは、光を曲げる力の大小を表し、屈折率やレンズの角度に依存する。

また、本実施形態では、光Ｌの入射側に突出する、凸状の、即ち凸レンズの第１マイクロレンズＭＬ１と、凸状の、即ち凸レンズの第２マイクロレンズＭＬ２と、が配置されていることになる。

透光層１６は、第２レンズ層１５を覆うように形成されている。透光層１６は、光透過性を有し、例えば、第２レンズ層１５とほぼ同じ屈折率を有する、例えばＳｉＯ₂などの無機材料からなる。透光層１６は、第２レンズ層１５を保護するとともに、第２マイクロレンズＭＬ２から液晶層４０までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。透光層１６の層厚は、光の波長に応じた第２マイクロレンズＭＬ２の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。

遮光層１７は、透光層１６上に設けられている。遮光層１７は、上層の遮光層２１に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光層１７および遮光層２１は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層１７および遮光層２１は、素子基板１０の厚さ方向（Ｚ軸）において、ＴＦＴ１９を間に挟むように配置されている。遮光層１７は、ＴＦＴ１９の少なくともチャネル領域と平面視で重なっている。

絶縁層１８は、透光層１６と遮光層１７とを覆うように設けられている。絶縁層１８は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。

ＴＦＴ１９は、絶縁層１８上に設けられており、遮光層１７および遮光層２１と平面視で重なる領域に配置されている。ＴＦＴ１９は、画素電極２３を駆動するスイッチング素子である。ＴＦＴ１９は、図示しない半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、又は、チャネル領域とドレイン領域との界面にはＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域が形成されていてもよい。

ゲート電極は、素子基板１０において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層２０の一部、即ち、ゲート絶縁膜を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってＴＦＴ１９をオン／オフ制御している。

絶縁層２０は、絶縁層１８とＴＦＴ１９とを覆うように設けられている。絶縁層２０は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。絶縁層２０は、ＴＦＴ１９の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層２０により、ＴＦＴ１９によって生じる表面の凹凸が緩和される。

絶縁層２０上には、上述した遮光層２１が設けられている。そして、絶縁層２０と遮光層２１とを覆うように、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる絶縁層２２が設けられている。

遮光層１７により第１基材１１側からのＴＦＴ１９への光の入射が抑制され、遮光層２１により液晶層４０側からのＴＦＴ１９への光の入射が抑制されるので、ＴＦＴ１９における光リーク電流の増大や光による誤動作を抑えることができる。遮光層１７に囲まれた開口部内の領域、および、遮光層２１に囲まれた開口部内の領域は、平面視で互いに重なっており、画素Ｐの領域のうち光が透過する開口領域となる。

画素電極２３は、絶縁層２２上に、画素Ｐ毎に設けられている。画素電極２３は、画素Ｐにおける開口部に平面視で重なる領域に配置されている。画素電極２３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。
配向膜２４は、画素電極２３を覆うように設けられている。液晶層４０は、素子基板１０側の配向膜２４と対向基板３０側の配向膜３４との間に封入されている。なお、画素電極２３とＴＦＴ１９とは、図示しないタングステンプラグによって接続されている。画素電極２３とＴＦＴ１９との接続は、１層乃至複数層の中継電極によって接続する構成であってもよい。

対向基板３０は、第２基材３１と、絶縁層３２と、共通電極３３と、配向膜３４とを備えている。第２基材３１は、例えば、ガラスや石英などの光透過性を有する無機材料からなる。

絶縁層３２は、第２基材３１の全面に形成されている。絶縁層３２は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。共通電極３３は、絶縁層３２を覆うように設けられており、複数の画素Ｐに跨って形成されている。共通電極３３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜３４は、共通電極３３を覆うように設けられている。

なお、図示を省略するが、平面視で遮光層１７および遮光層２１に重なる領域には、ＴＦＴ１９に電気信号を供給するための電極、配線、中継電極や、図２に示す蓄積容量５を構成する容量電極などが設けられている。

本実施形態に係る液晶装置１では、光源などから発せられた光Ｌは、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２を備える素子基板１０側から入射し、対向基板３０側から出射される。

このように、素子基板１０に第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２を配置し、光Ｌの入射側に配置された第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーを、第２マイクロレンズＭＬ２よりも高くすることにより、光の利用効率を向上させることができる。更に、素子基板１０に２つのマイクロレンズを配置するので、素子基板１０と対向基板３０とを貼り合せた際の位置ズレの発生を抑えることができ、その結果、回折光の発生を抑え、コントラストを向上させることができる。

また、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２は、光Ｌの入射側に突出する凸状のマイクロレンズであるため、同じ形成方法を用いることが可能となり、各マイクロレンズの位置がずれることを抑えることができる。

また、ＴＦＴ１９の下方、即ち、液晶層４０とは反対側に２つのマイクロレンズを配置するので、ＴＦＴ１９や配線などで遮光されないように光Ｌを対向基板３０に出射させることが可能となり、光の利用効率を向上させることができる。

＜電子機器＞
次に、本実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を説明する。図４は、プロジェクターの構成を示す模式図である。以下、プロジェクターの構成を、図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、プロジェクター１００は、偏光照明装置１１０と、２つのダイクロイックミラー１０４，１０５と、３つの反射ミラー１０６，１０７，１０８と、５つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５と、３つの液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３と、クロスダイクロイックプリズム１１６と、投写レンズ１１７とを備えている。

偏光照明装置１１０は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とを備えている。ランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とは、システム光軸Ｌｘに沿って配置されている。

ダイクロイックミラー１０４は、偏光照明装置１１０から出射された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１０５は、ダイクロイックミラー１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。

ダイクロイックミラー１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１０６で反射した後にリレーレンズ１１５を経由して液晶ライトバルブ１２１に入射する。ダイクロイックミラー１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１１４を経由して液晶ライトバルブ１２２に入射する。ダイクロイックミラー１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３と２つの反射ミラー１０７，１０８とで構成される導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３に入射する。

光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３は、クロスダイクロイックプリズム１１６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム１１６に向けて出射される。

クロスダイクロイックプリズム１１６は、４つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投写され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１は、色光の入射側と出射側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２，１２３も同様である。液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３は、第１の実施形態に係る液晶装置１が適用されたものである。

以上説明したように、第１実施形態の液晶装置１、及びプロジェクター１００によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）第１実施形態の液晶装置１によれば、素子基板１０に第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２を配置し、光Ｌの入射側に配置された第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーを、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズパワー以上にすることにより、光の利用効率を向上させることができる。更に、素子基板１０に２つのマイクロレンズを配置するので、素子基板１０と対向基板３０とを貼り合せた際の位置ズレの発生を抑えることができ、その結果、回折光の発生を抑え、コントラストを向上させることができる。

（２）第１実施形態のプロジェクター１００によれば、コントラストなど表示品質を向上させることが可能なプロジェクター１００を提供することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の液晶装置の構成を示す模式断面図である。以下、第２実施形態の液晶装置の構成を、図５を参照しながら説明する。

第１実施形態の液晶装置１は、素子基板１０に第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２の２つを配置していたが、第２実施形態の液晶装置２０１は、素子基板６０に第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、及び第３マイクロレンズＭＬ３の３つのマイクロレンズを配置している部分が異なっている。その他の部分については概ね第１実施形態と同様であるため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の液晶装置２０１は、ＴＦＴ１９の上層に配置された無機材料からなる絶縁層２２に、凹部６１ａが形成されている。上記したように、絶縁層２２には、複数の凹部６１ａが設けられている。各凹部６１ａは、画素Ｐ毎に設けられている。凹部６１ａの断面形状は、例えば、半円や半楕円などの曲面となっている。凹部６１ａは、第３マイクロレンズＭＬ３のレンズ面を構成する。

第３レンズ層６１は、凹部６１ａを埋めるように形成されている。第３レンズ層６１は、光透過性を有し、第２レンズ層１５よりも屈折率が小さい。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮなどが挙げられる。

第３レンズ層６１を形成する材料で凹部６１ａを埋め込むことにより、第３マイクロレンズＭＬ３が構成される。すなわち、第３レンズ層６１のうち凹部６１ａを埋めて、光Ｌが入射する側に突出する凸状の部分が第３マイクロレンズＭＬ３である。各第３マイクロレンズＭＬ３は、画素Ｐ毎に配置されている。言い換えれば、画素電極２３とＴＦＴ１９との間に凹部６１ａを含む第３マイクロレンズＭＬ３が設けられている。なお、画素電極２３とＴＦＴ１９とは、図示しないタングステンプラグによって接続されている。画素電極２３とＴＦＴ１９との接続は、１層乃至複数層の中継電極によって接続する構成であってもよい。

本実施形態では、光Ｌは、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、及び第３マイクロレンズＭＬ３を備える素子基板６０側から入射し、対向基板３０側から出射される。

このように、本実施形態の第３マイクロレンズＭＬ３は、光Ｌの入射側から見て凸状、即ち凸レンズになっている。即ち、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、及び第３マイクロレンズＭＬ３は、共に光Ｌの入射側に突出する凸状のマイクロレンズである。

なお、各マイクロレンズのレンズパワーの関係は、「第１マイクロレンズＭＬ１≧第２マイクロレンズＭＬ２≧第３マイクロレンズＭＬ３」の関係を満たしていること、即ち第１マイクロレンズＭＬ１のレンズパワーは、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズパワー以上であり、かつ、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズパワーは、第３マイクロレンズＭＬ３のレンズパワー以上であることが好ましい。絶縁層２２上には、例えば、透光層６２が形成されている。

透光層６２は、第３レンズ層６１を覆うように形成されている。透光層６２は、光透過性を有し、例えば、第３レンズ層６１とほぼ同じ屈折率を有する、例えばＳｉＯ₂などの無機材料からなる。透光層６２は、第３レンズ層６１を保護するとともに、第３マイクロレンズＭＬ３から液晶層４０までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。透光層６２の層厚は、光の波長に応じた第３マイクロレンズＭＬ３の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。

このように、素子基板６０に３つのマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３を配置することにより、以下のような効果を得ることができる。第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２により、表示領域Ｅの開口領域に効率よく光を集光させることができ、ＴＦＴ１９と画素電極２３との間に配置された第３マイクロレンズＭＬ３によって光線を平行光にすることが可能となり、光の利用効率を向上させることができる。

加えて、素子基板６０に３つのマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３を備えることにより、画素電極２３や遮光層１７，２１などとの位置ずれを抑えることができる。更に、対向基板３０にマイクロレンズを配置しない構成にすることにより、素子基板６０と対向基板３０とを貼り合せる際の組ズレを無くすことができる。その結果、光の利用効率を向上させることができ、即ち、明るくすることができると共に、コントラスト比を向上させることができる。

また、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、第３マイクロレンズＭＬ３の全てのレンズが、光Ｌの入射側に突出する凸状のマイクロレンズで統一されているので、各マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の形成方法を同じにすることが可能となり、形成方法の効率化を向上させることができると共に、各マイクロレンズの位置がずれることを抑えることができる。

また、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２と比較して、第３マイクロレンズＭＬ３のレンズパワーを小さくすることにより、投写レンズによるケラレやコントラスト比が低下することを抑えることができる。

以上説明したように、第２実施形態の液晶装置２０１によれば、以下の効果を得ることができる。

（３）第２実施形態によれば、素子基板６０に第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、及び第３マイクロレンズＭＬ３の３つのマイクロレンズを備えるので、３段階に効率よく光を集光することが可能となり、明るさを向上させることができる。また、画素電極２３やＴＦＴ１９を有する素子基板６０に３つのマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３を形成するので、素子基板６０と対向基板３０とを貼り合せた際の組ずれが発生することを抑えることが可能となり、回折光の発生を抑え、コントラスト比を向上させることができる。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記した第１実施形態では、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２は、光Ｌの入射側に突出する凸状のマイクロレンズで構成しているが、これに限定されず、光Ｌの出射側に突出する凹状のマイクロレンズとの組み合わせでもよいし、凹状のマイクロレンズのみで構成するようにしてもよい。また、第２実施形態も同様に、凹状のマイクロレンズとの組み合わせでもよいし、凹状のマイクロレンズのみで構成するようにしてもよい。なお、レンズパワーの関係性は、上記実施形態と同様にすることが好ましい。

上記した実施形態では、ＴＦＴ１９の下側（液晶層４０とは反対側）に２つのマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２を配置したが、これに限定されず、２つ以上のマイクロレンズを配置するようにしてもよい。

上記した実施形態では、マイクロレンズの中心と画素の中心と、を同じにしているが、これに限定されず、マイクロレンズの中心と画素の中心とを異ならすように配置してもよいし、表示領域Ｅの中央から表示領域Ｅの外側に向かって徐々に第２マイクロレンズＭＬ２の中心位置がずれるように配置してもよい。また、ＲＧＢごとにずれ量を変えるようにしてもよい。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

液晶装置は、光の入射側に配置されると共に、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置されると共に、前記光の出射側に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極よりも前記光の入射側に配置された第１マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極と前記第１マイクロレンズとの間に配置された第２マイクロレンズと、を備え、前記第１マイクロレンズのレンズパワーと前記第２マイクロレンズのレンズパワーの関係は、前記第１マイクロレンズのレンズパワー≧前記第２マイクロレンズのレンズパワー、であることを特徴とする。

この構成によれば、第１基板に第１マイクロレンズ及び第２マイクロレンズを配置し、光の入射側に配置された第１マイクロレンズのレンズパワーを、第２マイクロレンズのレンズパワー以上にすることにより、光の利用効率を向上させることができる。更に、第１基板に２つのマイクロレンズを配置するので、第１基板と第２基板とを貼り合せた際の位置ズレの発生を抑えることができ、その結果、回折光の発生を抑え、コントラストを向上させることができる。

この構成によれば、２つのマイクロレンズの向きが同じ方向に突出する凸レンズを備えるので、凸レンズを同じ製造方法で作ることが可能となり、効率よく形成することができる。

この構成によれば、スイッチング素子に対して液晶層４０とは反対側に２つのマイクロレンズを形成するので、スイッチング素子で遮光されないように光を第２基板に出射させることが可能となり、光の利用効率を向上させることができる。

液晶装置は、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して、第１マイクロレンズと、第２マイクロレンズと、第３マイクロレンズと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチング素子を備える第１基板に３つのマイクロレンズを備えるので、明るさを向上させることができる。更に、スイッチング素子を有する同じ第１基板に３つのマイクロレンズをつくるので、第１基板と第２基板とを組み合わせた際に生じる組ずれが発生することを抑えることが可能となり、コントラストを向上させることができる。

この構成によれば、光の入射側である第１基板に凸レンズである３つのマイクロレンズを備えるので、スイッチング素子などによって遮光されないように光を集光させることが可能となり、光の利用効率を向上させることができる。

液晶装置は、光の入射側に配置されると共に、画素電極及びスイッチング素子を有する第１基板と、前記第１基板に対向して配置されると共に、前記光の出射側に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１基板は、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極よりも前記光の入射側に配置された第１マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記画素電極と前記第１マイクロレンズとの間に配置された第２マイクロレンズと、前記画素電極に対応して配置され、前記液晶層と前記画素電極との間に配置された第３マイクロレンズと、を備え、前記第１マイクロレンズのレンズパワー、前記第２マイクロレンズのレンズパワー、及び前記第３マイクロレンズのレンズパワーの関係は、前記第１マイクロレンズのレンズパワー≧前記第２マイクロレンズのレンズパワー≧前記第３マイクロレンズのレンズパワー、であることを特徴とする。

この構成によれば、第１基板に第１マイクロレンズ、第２マイクロレンズ、及び第３マイクロレンズを配置し、レンズパワーの関係を上記のような関係にすることにより、光の利用効率を向上させることができる。更に、第１基板に３つのマイクロレンズを配置するので、第１基板と第２基板とを貼り合せた際の位置ズレの発生を抑えることができ、その結果、回折光の発生を抑え、コントラストを向上させることができる。

この構成によれば、３つのマイクロレンズの向きが全て同じ方向に突出する凸レンズを備えるので、凸レンズを同じ製造方法で作ることが可能となり、位置ズレが発生することを抑えることができる。

電子機器は、上記に記載の液晶装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、コントラストなど表示品質を向上させることが可能な電子機器を提供することができる。

１，２０１…液晶装置、２…走査線、３…データ線、５…蓄積容量、１０，６０…第１基板としての素子基板、１１…第１基材、１２…第１レンズ層、１２ａ…凹部、１３…透光層、１４…中間層、１５…第２レンズ層、１６…透光層、１７，２１…遮光層、１８…絶縁層、１９…スイッチング素子としてのＴＦＴ、２０…絶縁層、２２…絶縁層、２３…画素電極、２４…配向膜、３０…第２基板としての対向基板、３１…第２基材、３２…絶縁層、３３…共通電極、３４…配向膜、４０…液晶層、６１…第３レンズ層、６１ａ…凹部、６２…透光層、１００…電子機器としてのプロジェクター、１０１…ランプユニット、１０２…インテグレーターレンズ、１０３…偏光変換素子、１０４，１０５…ダイクロイックミラー、１０６，１０７，１０８…反射ミラー、１１０…偏光照明装置、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５…リレーレンズ、１１６…クロスダイクロイックプリズム、１１７…投写レンズ、１２１，１２２，１２３…液晶ライトバルブ、１３０…スクリーン。

Claims

基材と、
前記基材の凹部内の第１レンズ層と、
前記第１レンズ層の光出射側の透光層と、
前記透光層の光出射側の中間層と、
前記中間層の凹部内の第２レンズ層と、
前記第２レンズ層の光出射側のスイッチング素子と、を備え、
前記第１レンズ層及び前記第２レンズ層はＳｉＯＮを含み、前記透光層及び前記中間層はＳｉＯ _２を含み、
前記第１レンズ層の屈折率は、前記第２レンズ層の屈折率よりも大きく、
前記第１レンズ層を含む第１マイクロレンズのレンズパワーと前記第２レンズ層を含む第２マイクロレンズのレンズパワーとの関係は、
前記第１マイクロレンズのレンズパワー≧前記第２マイクロレンズのレンズパワー、であることを特徴とする液晶装置。
請求項１に記載の液晶装置であって、
前記第１レンズ層を含む前記第１マイクロレンズ及び前記第２レンズ層を含む前記第２マイクロレンズは、光入射側に突出する凸レンズであることを特徴とする液晶装置。
請求項１または２に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。