JP7424175B2

JP7424175B2 - 電気光学装置および電子機器

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Publication number: JP7424175B2
Application number: JP2020068857A
Authority: JP
Inventors: 陽平杉本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: US11340486B2; US20210311350A1; JP2021166241A

Description

本発明は、電気光学装置、および電子機器に関するものである。

投射型表示装置のライトバルブとして用いられる液晶装置等の電気光学装置では、光源からの光によって液晶パネルの温度が上昇すると、液晶材料等の劣化が発生する。そこで、液晶パネルを保持するフレームの内部に冷媒を通し、液晶パネルを冷却する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１８－８４７２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、冷媒がフレームを介して液晶パネルを冷却するため、冷却効率を高めることが困難であるという課題がある。

以上の課題を解消するために、本発明に係る電気光学装置は、透光性の第１部材と、前
記第１部材と空間を介して対向する透光性の第２部材と、前記第２部材の前記第１部材側
とは反対側に設けられた複数の画素電極と、を備えた電気光学パネルを有し、前記第１部
材の前記第２部材と対向する面、および前記第２部材の前記第１部材と対向する面の一方
には、前記複数の画素電極の各々に平面視で重なる凸曲面からなるレンズ面が形成され、
前記空間には、冷媒を前記空間に流入させる流入路と、冷媒を前記空間から流出させる流
出路とが連通し、前記第１部材の前記第２部材と対向する面には、前記画素電極が配列さ
れた画素領域と平面視で重なる領域に前記第２部材と反対側に凹んだ凹部が設けられ、前
記複数のレンズ面は、前記凹部の底部と平面視で重なる領域に設けられ、前記凹部の外側
で前記第１部材が前記第２部材と重なる領域に前記流入路および前記流出路が設けられて
いることを特徴とする。

本発明に係る電気光学装置は、各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、電子機器には、前記電気光学装置に入射する照明光を出射する光源部と、前記電気光学装置から出射された変調光を投射する投射光学系と、が設けられる。

本発明の第１実施形態に係る電気光学装置の斜視図。図１に示す電気光学装置の分解斜視図。図２に示す電気光学パネルの平面構成を示す説明図。図１に示す電気光学パネル等をＨ－Ｈ′線に沿って切断した断面図。図３に示す電気光学パネルの電気的な構成を示す説明図。図４に示す断面の一部を拡大して模式的に示す説明図。図６に示すレンズ等の平面的な配置を示す説明図。図３に示す電気光学パネルの製造方法を示す工程断面図。図３に示す電気光学パネルの製造方法を示す工程断面図。図３に示す電気光学パネルの製造方法を示す工程断面図。本発明の第２実施形態の説明図。本発明の第３実施形態の説明図。本発明の第４実施形態の説明図電子機器の一例である投射型表示装置を模式的に示す説明図。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、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しめてある。また、以下の説明において、第１基板１０に形成された膜等を説明する際、上層とは第２基板２０の側を意味し、下層とは第２基板２０と反対側を意味する。第２基板２０に形成された膜等を説明する際、上層とは第１基板１０の側を意味し、下層とは第１基板１０と反対側を意味する。また、平面視とは、第１基板１０および第２基板２０に対する法線方向からみた様子を意味する。本明細書では、第１基板１０の面内で直交する座標軸をＸ軸およびＹ軸としたとき、Ｘ軸およびＹ軸と直交するＺ軸方向から見ることを「平面視」という。

［第１実施形態］
１．全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学装置１００の斜視図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００の分解斜視図である。

図１および図２において、電気光学装置１００は、電気光学パネル１と、電気光学パネル１を保持するフレーム９とを有している。フレーム９は、電気光学パネル１の周りを囲む金属製の第１フレーム部材９１と、電気光学パネル１を第１フレーム部材９１との間に保持する金属製の第２フレーム部材９２とを有している。第２フレーム部材９２には、電気光学パネル１によって変調した光を出射させる矩形の開口部９２２が設けられている。

第１フレーム部材９１は、電気光学パネル１の周りを囲む枠部９１０を有している。枠部９１０は、電気光学パネル１を内側に収容する凹部からなる第１収容部９１５を備えており、電気光学パネル１は、第１収容部９１５に接着等の方法で固定される。第１収容部９１５の底部には、電気光学パネル１を支持する底壁９１１が設けられており、底壁９１１には、光源からの光を入射させる矩形の開口部９１２が設けられている。また、枠部９１０には、第２フレーム部材９２を内側に収容する第２収容部９１８が設けられており、第２フレーム部材９２は、第２収容部９１８に収容された状態で接着等の方法で固定される。

２．電気光学パネル１等の構成
図３は、図２に示す電気光学パネル１等の平面構成を示す説明図である。図４は、図１に示す電気光学パネル１等をＨ－Ｈ′線に沿って切断した断面図である。図３および図４に示す電気光学パネル１は、第１基板１０と、第１基板１０に対向する第２基板２０とを有しており、第１基板１０と第２基板２０とは、枠状のシール材４０を介して貼り合わされている。第１基板１０と第２基板２０との間のうち、シール材４０で囲まれた空間内には、液晶層からなる電気光学層６０が保持されている。

第１基板１０は第２基板２０よりも大きく、シール材４０は、第２基板２０の外縁に沿って配置されている。電気光学層６０は、正または負の誘電異方性を有する液晶材料からなる。シール材４０は、例えば、熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂等の接着剤からなり、第１基板１０と第２基板２０との間隔を一定に保持するためのスペーサー（図示せず）を含んでいる。

シール材４０で囲まれた領域内には、画素電極１５を備えた画素Ｐがマトリクス状に複数、配列された画素領域Ｅが設けられており、第２基板２０には、シール材４０と画素領域Ｅとの間に画素領域Ｅの周りを囲む見切り部２１が設けられている。見切り部２１は、金属あるいは金属酸化物等からなる遮光層によって構成されている。図示を省略するが、遮光層は、第２基板２０に対して、隣り合う画素Ｐの境界部分に平面視で重なるブラックマトリックスとして構成されることもある。

第１基板１０は、石英基板、サファイア基板、ガラス基板等からなる透光性の基板本体１９を有している。基板本体１９の第２基板２０側の一方面１９ｓ側において、画素領域Ｅの外側には、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０４が形成され、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０２が形成されている。基板本体１９の一方面１９ｓ側において、画素領域Ｅの外側には、端子１０４が配列された辺と対向する辺に沿って検査回路１０３が設けられている。基板本体１９の一方面１９ｓ側には、シール材４０と検査回路１０３との間で２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。データ線駆動回路１０１、および走査線駆動回路１０２に繋がる複数の配線は各々、複数の端子１０４に接続されている。以下、端子１０４が配列されている方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明する。

端子１０4には、図１および図２に示すフレキシブル配線基板７０が接続され、第１基板１０には、フレキシブル配線基板７０を介して各種電位や各種信号が入力される。また、基板本体１９の一方面１９ｓ側において、画素Ｐには、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜等の透光性導電膜からなる透光性の複数の画素電極１５、および複数の画素電極１５の各々に電気的に接続するスイッチング素子（図４には図示せず）がマトリクス状に形成されている。画素電極１５に対して第２基板２０側には第１配向膜１４が形成されており、画素電極１５は、第１配向膜１４によって覆われている。従って、基板本体１９から第１配向膜１４までが第１基板１０に相当する。

第２基板２０は、石英基板、サファイア基板、ガラス基板等からなる透光性の基板本体２９を有している。基板本体２９の第１基板１０と対向する一方面２９ｓ側には、見切り部２１と、見切り部２１を覆う酸化シリコン等からなる平坦化膜２２と、平坦化膜２２を覆う共通電極２５と、共通電極２５を覆う第２配向膜２４とが設けられている。見切り部２１は、平面視において、画素領域Ｅの周りを囲むととともに、走査線駆動回路１０２および検査回路１０３と重っている。従って、見切り部２１は、第２基板２０側から走査線駆動回路１０２等に入射しようとする光を遮蔽することにより、光による誤動作を防止している。共通電極２５は、ＩＴＯ等の透光性導電膜からなり、基板間導通部１０６、および第１基板１０に設けられた配線を介して端子１０４に電気的に接続されている。

第１配向膜１４および第２配向膜２４は、電気光学装置１００の光学設計に基づいて選定される。第１配向膜１４、および第２配向膜２４は、気相成長法によって成膜されたＳｉＯｘ（酸化シリコン）等の無機配向膜からなり、負の誘電異方性を有する液晶分子を略垂直配向させる。第１配向膜１４、および第２配向膜２４は、表面がラビングされたポリイミド等の有機配向膜からなる場合もあり、有機配向膜は、正の誘電異方性を有する液晶分子を略水平配向させる。

本実施形態の電気光学装置１００において、画素電極１５および共通電極２５が透光性導電膜により形成されており、電気光学装置１００は、透過型液晶装置として構成されている。かかる電気光学装置１００では、第１基板１０および第２基板２０のうちの一方の基板側から電気光学層６０に入射した可視光からなる光が他方の基板側を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本実施の形態では、図２に矢印Ｌで示すように、第１基板１０の側から電気光学層６０に入射した光が第２基板２０を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。従って、第１基板１０は光の入射側に設けられ、第２基板２０は、第１基板１０に対して光の出射側で対向している。

本実施形態の電気光学装置１００は、光の入射側、および出射側の各々に配置される偏光素子の光学設計に応じて、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Ｐの透過率が最小となるノーマリーブラックモードの液晶装置として構成される。

本実施形態では、電気光学パネル１を後述する投射型表示装置に用いた際、第１基板１０および第２基板２０の外側の面に付着した異物が画像に映り込むことを防止することを目的に、第１基板１０の外側の面および第２基板２０の外側の面に透光性の防塵ガラス１１０、１２０が接合されている。

３．電気的な構成
図５は、図３に示す電気光学パネル１の電気的な構成を示す説明図である。図４に示すように、電気光学パネル１は、少なくとも画素領域ＥにおいてＸ軸方向に延在する複数の走査線３ａと、Ｙ軸方向に延在する複数のデータ線６ａとを有しており、走査線３ａとデータ線６ａとは、第１基板１０において、互いに絶縁された状態にある。本実施形態において、第１基板１０は、データ線６ａに沿って延在する容量線３ｂを有している。また、複数の走査線３ａと複数のデータ線６ａとの各交差に対応して画素Ｐが設けられている。複数の画素Ｐは各々、画素電極１５、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子３０、および蓄積容量１６を備えている。走査線３ａはスイッチング素子３０のゲートに電気的に接続され、データ線６ａはスイッチング素子３０のソースに電気的に接続されている。画素電極１５はスイッチング素子３０のドレインに電気的に接続されている。

データ線６ａは、図３に示すデータ線駆動回路１０１に接続されており、データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線３ａは、図３に示す走査線駆動回路１０２に接続されており、走査線駆動回路１０２から供給される走査信号ＳＣ１、ＳＣ２、…、ＳＣｍを順次、画素Ｐに供給する。データ線駆動回路１０１からデータ線６ａに供給される画像信号Ｄ１～Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線６ａ同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３ａに対して、走査信号ＳＣ１～ＳＣｍを所定のタイミングで線順次で供給する。

電気光学パネル１では、スイッチング素子３０が走査信号ＳＣ１～ＳＣｍの入力によりオン状態とされる期間、データ線６ａから供給される画像信号Ｄ１～Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる。画素電極１５を介して電気光学層６０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１～Ｄｎは、画素電極１５と電気光学層６０を介して対向配置された共通電極２５との間で一定期間保持される。画像信号Ｄ１～Ｄｎの周波数は例えば６０Ｈｚである。本実施形態においては、画素電極１５と電気光学層６０との間に保持された画像信号Ｄ１～Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２５との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１６が接続されている。蓄積容量１６は、スイッチング素子３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。

図３に示す検査回路１０３にはデータ線６ａが接続されており、検査回路１０３は、電気光学装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することによって、電気光学装置１００の動作欠陥などを確認するのに用いられる。なお、図３には、画素領域Ｅの外側に形成される周辺回路として、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２、および検査回路１０３を示してあるが、周辺回路として、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６ａに供給するサンプリング回路や、データ線６ａに所定電圧レベルのプリチャージ信号を上記画像信号Ｄ１～Ｄｎに先行して供給するプリチャージ回路等が設けられる場合もある。

３．レンズ５０の構成
図６は、図４に示す断面の一部を拡大して模式的に示す説明図である。図７は、図６に示すレンズ５０等の平面的な配置を示す説明図である。図６において、基板本体１９と画素電極１５の間には、酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁膜４１、４２、４３、４４が順に積層されており、基板本体１９と層間絶縁膜４１との間や、層間絶縁膜４１、４２、４３、４４の層間に各種配線や各種電極が配置される。例えば、基板本体１９と層間絶縁膜４１との間には走査線３ａが形成されている。層間絶縁膜４１と層間絶縁膜４２との間には、スイッチング素子３０が形成されている。層間絶縁膜４２と層間絶縁膜４３との間には容量線３ｂが形成されている。層間絶縁膜４３と層間絶縁膜４４との間にはデータ線６ａが形成されており、層間絶縁膜４４と電気光学層６０との間に画素電極１５が形成されている。走査線３ａ、容量線３ｂおよびデータ線６ａは、平面視において格子状となる遮光部材１８を構成している。平面視において、遮光部材１８は、隣り合う画素電極１５の間に沿って延在し、スイッチング素子３０の半導体層３１ａに重なっている。従って、遮光部材１８は、半導体層３１ａに光が入射することを抑制し、スイッチング素子３０での光リーク電流の発生を抑制している。

電気光学装置１００では、第１基板１０の側から入射した光のうち、遮光部材１８で囲まれた透光領域１８０を通過した光のみが画像の表示に寄与する。本実施形態では、第１基板１０の側から入射した光が遮光部材１８で遮られずに、透光領域１８０を透過する比率を高めることを目的に、第１基板１０には、複数の画素電極１５に対して平面視で各々、重なる複数のレンズ５０が設けられている。

本実施形態においては、レンズ５０を構成するにあたって、透光性の第１部材５１と、第１部材５１に空間Ｓを介して画素電極１５の側で対向する透光性の第２部材５２とを設け、第１部材５１の第２部材５２と対向する面、および第２部材５２の第１部材５１と対向する面の一方には、複数の画素電極１５に各々、平面視で重なる凸曲面からなる複数のレンズ面５０１が設ける。従って、レンズ面５０１と空間Ｓとが界面を構成し、レンズ５０が構成される。また、第２部材５２の第１部材５１とは反対側に透光性の第３部材５３が設けられている。

本実施形態において、第１部材５１は、第１基板１０の基板本体１９であり、第２部材５２および第３部材５３は各々、透光膜である。より具体的には、第１部材５１は、石英基板からなり、第２部材５２および第３部材５３は各々、酸化シリコンからなり、第３部材５３は、第２部材５２と層間絶縁膜４１との間に積層されている。また、レンズ面５０１は、第２部材５２の第１部材５１と対向する面５２１に設けられている。

本実施形態においては、後述する方法によってレンズ５０を構成する。従って、図６および図７に示すように、基板本体１９からなる第１部材５１の第２部材５２側の面１９ｓには、画素領域Ｅを含む領域に凹部５１１が設けられており、基板本体１９の面１９ｓと第２部材５２の面５２１とは、凹部５１１を外側で囲む外周領域５９で接している。従って、凹部５１１によって空間Ｓが構成されている。また、複数のレンズ面５０１は、第２部材５２において、凹部５１１の底部５１２と平面視で重なる位置に設けられており、第１部材５１に向けて突出している、但し、複数のレンズ面５０１は、凹部５１１の底部５１２とは離間しており、レンズ面５０１の全体が空間Ｓと界面を構成している。

ここで、第２部材５２には、画素領域Ｅの外側において空間Ｓと平面視で重なる貫通穴５２５が設けられており、第３部材５３の一部は、貫通穴５２５および空間Ｓを貫通して第１部材５１と接するまで突出した突出部５３１になっている。本実施形態において、貫通穴５２５は、画素領域ＥのＸ軸方向の両側に設けられおり、第３部材５３の突出部５３１は、画素領域ＥのＸ軸方向の両側で貫通穴５２５および空間Ｓを貫通して凹部５１１の底部５１２と接している。この状態で、貫通穴５２５は、第３部材５３の突出部５３１によって塞がれている。従って、空間Ｓは気密空間となっており、空間Ｓの内部は、空気等の気体が充満した雰囲気、または真空雰囲気になっている。なお、空間Ｓは気密空間でなくてもよい。

４．冷媒通路の構成
図４および図７に示すように、本実施形態の電気光学装置１００において、電気光学パネル１には、冷媒を空間Ｓに流入させる流入路５６と、冷媒を空間Ｓから流出させる流出路５７とが設けられている。本実施形態において、流入路５６および流出路５７は各々、凹部５１１の外側の外周領域５９で第１部材５１が第２部材５２と重なる領域に設けられている。より具体的には、第１部材５１において、外周領域５９で第２部材５２と重なる領域には複数の溝５８が形成されており、複数の溝５８の一部によって、流入路５６が構成され、複数の溝５８の他の一部によって、流出路５７が構成されている。

また、フレーム９には、流入路５６に連通する冷媒供給路９６と、流出路５７に連通する冷媒排出路９７とが設けられており、冷媒供給路９６、および冷媒排出路９７にはパイプ９３、９４が接続されている。

本実施形態において、流入路５６および流出路５７は各々、凹部５１１に対してＸ軸方向の両側に設けられている。従って、冷媒供給路９６、および冷媒排出路９７は各々、枠部９１０のうち、Ｘ軸方向で対向する辺部９１３、９１４に沿ってＹ軸方向に延在する切り欠き９１６、９１７によって構成されている。この場合でも、辺部９１３、９１４には、切り欠き９１６、９１７より電気光学パネル１の側に位置する位置決め部９１９が設けられているため、電気光学パネル１を適正な位置に配置することができる。

また、切り欠き９１６、９１７は、第２フレーム部材９２が位置する側は開放状態にあるが、枠部９１０の第１収容部９１５に電気光学パネル１を配置し、枠部９１０の第２収容部９１８に第２フレーム部材９２を配置すると、切り欠き９１６、９１７は、第２フレーム部材９２および電気光学パネル１によって囲まれる結果、Ｙ軸方向に延在する冷媒供給路９６、および冷媒排出路９７を構成し、冷媒供給路９６および冷媒排出路９７は各々、電気光学パネル１の側面で開口する流入路５６および流出路５７と連通する。

従って、パイプ９３から冷却空気や冷却水等の冷媒を供給すると、冷媒は、冷媒供給路９６および流入路５６を介して空間Ｓに流れ込み、電気光学パネル１の熱を奪った後、流出路５７および冷媒排出路９７を介して排出される。従って、冷媒は、電気光学パネル１を内部から直接、冷却するため、電気光学パネル１を効率よく冷却することができる。

５．レンズ５０および溝５８の製造方法
図８、図９および図１０は、図３に示す電気光学パネル１の製造方法を示す工程断面図である。図８、図９および図１０には、電気光学パネル１の製造工程のうち、図６等に示すレンズ５０の形成工程を模式的に示してある。なお、図８、図９および図１０では、流入路５６および流出路５７を構成する溝５８、およびレンズ面５０１を形成する過程が分かりやすいように、それらの縮尺や位置関係をずらしてある。例えば、溝５８を通る位置で第１基板１０を切断したときには、突出部５３１が現れないが、図８、図９および図１０では、溝５８、レンズ面５０１、および突出部５３１を全て表わしてある。

本実施形態では、まず、図８に示す工程ＳＴ２０において、第１部材５１にエッチングマスクを設けた状態で、エッチングマスクの開口部を介して第１部材５１にエッチングを行い、凹部５１１を形成する。その際、凹部５１１に連通する溝５８を形成する。

次に、工程ＳＴ２１において、第１部材５１の凹部５１１を埋めるように、第１犠牲膜としての犠牲膜８６を形成する。犠牲膜８６は、石英や酸化シリコンとのエッチング選択比が高ければ材質に制約がない。本実施形態において、犠牲膜８６は、シリコンである。次に、工程ＳＴ２２において、凹部５１１を埋めるように、第２犠牲膜としての犠牲膜８１を成膜した後、犠牲膜８１の表面をＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等により平坦化する。

次に、工程ＳＴ２３において、犠牲膜８１の表面にエッチングマスクを設けた状態でエッチングマスクの開口部から犠牲膜８１に等方性エッチングを行い、犠牲膜８１の表面８１１に半球状の凹曲面８１２を形成する。次に、犠牲膜８１の表面を覆うように、シリコンからなる犠牲膜８７を形成する。

次に、図９に示す工程ＳＴ２４において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第２部材５２とする。その結果、第２部材５２において犠牲膜８１の凹曲面８１２に、第３犠牲膜としての犠牲膜８７を介して重なる部分は、凸曲面からなるレンズ面５０１となる。

次に、工程ＳＴ２５において、第２部材５２にエッチングマスクを設けた状態でエッチングマスクの開口部から第２部材５２にエッチングを行い、第２部材５２に貫通穴５２５を形成する。次に、工程ＳＴ２６おいて、第２部材５２を覆うように、第４犠牲膜としてのシリコンからなる犠牲膜８８を形成した後、犠牲膜８８にエッチングマスクを設けた状態でエッチングマスクの開口部から犠牲膜８７、８８にドライエッチングを行い、貫通穴５２５と重なる貫通穴８８５を形成する。その際、本実施形態において、犠牲膜８１はシリコン、または酸化シリコンである。犠牲膜８１がシリコンである場合、貫通穴８８５を形成する際、犠牲膜８１の一部がエッチングされる。これに対し、犠牲膜８１が酸化シリコンである場合、貫通穴８８５を形成する際、犠牲膜８１はエッチングされない。

次に、図１０に示す工程ＳＴ２７において、貫通穴８８５、５２５からエッチングを行い、犠牲膜８１を除去する。その際、犠牲膜８１が酸化シリコンである場合、犠牲膜８１はエッチングされるが、犠牲膜８６、８７、８８はエッチングされないので、工程ＳＴ２８において、エッチャントを変更して、シリコンからなる犠牲膜８６、８７、８８をエッチングにより除去する。これに対して、犠牲膜８１がシリコンである場合、同一のエッチャントで、工程ＳＴ２７、ＳＴ２８が連続して進行する。

次に、工程ＳＴ２９において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第３部材５３とする。その際、第３部材５３の一部は貫通穴５２５を介して空間Ｓの内部にも形成される。その結果、第３部材５３の一部によって、貫通穴５２５および空間Ｓを貫通して第１部材５１に接する突出部５３１が形成される。また、凹部５１１と繋がる溝５８によって、空間Ｓに連通する流入路５６および流出路５７が第１部材５１と第２部材５２との間に形成される。

このように構成した場合、レンズ５０では、レンズ面５０１と空間Ｓとの界面での屈折率の差が大きいので、屈折率が大きいが透光性が低い材料を用いなくても、大きな正のパワーを有するレンズ５０を実現することができる。また、本実施形態では、犠牲膜８６、８７、８８を設けたため、犠牲膜８１を除去する際、第１部材５１および第２部材５２を保護することができる。従って、犠牲膜８１として、第１部材５１および第２部材５２と同一の材料である酸化シリコンを用いることができ、酸化シリコンであれば、成膜速度が高いＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によって成膜することができる。

６．本実施形態の主な効果
以上説明したように、本実施形態の電気光学装置１００は、透光性の第１部材５１と、第１部材５１に空間Ｓを介して対向する透光性の第２部材５２とを有しており、第１部材５１と第２部材５２との間には空間Ｓに連通する流入路５６および流出路５７が形成される。従って、流入路５６および流出路５７によって冷媒を空間Ｓに通すことができるので、電気光学パネル１を効率よく冷却することができる。また、第１部材５１および第２部材５２は光が入射する第１基板１０の側に設けられているため、電気光学パネル１を効率よく冷却することができる。

また、第２部材５２の第１部材５１と対向する面には凸曲面からなるレンズ面５０１が形成されており、レンズ面５０１は空間Ｓと接している。このため、空間Ｓに冷却空気あるいは冷却水等の冷媒を流したときでも、レンズ５０のレンズ面５０１は、低屈折率の媒質と接する。従って、レンズ面５０１の界面での屈折率の差が大きいので、レンズ性能に優れたレンズ５０を実現することができる。それ故、第１基板１０の側から入射した光のうち、遮光部材１８に向かおうとする光を透光領域１８０に導くことができるので、画像を表示する際の光の利用効率を高めることができる。

［第２実施形態］
図１１は、本発明の第２実施形態の説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図１１に示すように、本実施形態の電気光学装置１００の第１基板１０では、基板本体１９と遮光部材１８との間に、空間Ｓと接するレンズ面５０１を備えたレンズ５０が形成されているとともに、遮光部材１８と画素電極１５との間には、画素電極１５と平面視で重なるレンズ５５が設けられている。

レンズ５５を構成するにあたって、層間絶縁膜４５の画素電極１５側の面に凹曲面からなるレンズ面５５１が形成されおり、層間絶縁膜４５の画素電極１５側の面にはレンズ層４６が積層されている。本実施形態において、層間絶縁膜４５は酸化シリコンからなり、屈折率が１．４８である。レンズ層４６は、酸窒化シリコンからなり、屈折率が１．５８～１．６８である。それ故、レンズ５５は、光を収束させる正のパワーを有している。従って、第２基板２０から出射される光線の傾きをレンズ５５によって適正化することができる。それ故、電気光学装置１００を後述する投射型表示装置のライトバルブとして用いた際、投射光学系によるケラレを抑制することができる。このため、明るくて品位の高い画像を表示することができる。

また、第２基板２０は、画素領域Ｅに遮光膜を有していない。すなわち、第２基板２０は、平面視で第１基板１０の画素電極１５と画素電極１５との間に対応する位置に、遮光膜であるブラックマトリクスを有していない。よって、第２基板２０から出射する光Ｌでは、第２基板２０を透過する際、ブラックマトリクスによる回析に起因する位相差が生じないので、偏光状態に乱れが発生しにくい。従って、コントラストの低下を抑制することができる。また、第２基板２０と第１基板１０とを組み合わせた際に、第２基板２０のブラックマトリクスと第１基板１０の遮光部材１８との位置がずれてしまう、所謂、組ずれが生じない。それ故、画素Ｐの開口率が低下しにくいので、明るさが低下することがない。

［第３実施形態］
図１２は、本発明の第３実施形態の説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。上記の実施形態では、レンズ５０が第１基板１０に設けられていたが、本実施形態では、図１２に示すように、第２基板２０に、空間Ｓと接するレンズ面５０１を備えたレンズ５０が形成されている。本実施形態において、第１部材５１が基板本体２９に相当し、第２部材５２および第３部材５３は透光膜であり、レンズ５０は、第１実施形態で説明した方法と同様な方法で製造することができる。かかる構成の場合には、第２基板２０の側から入射した光のうち、遮光部材１８に向かおうとする光を透光領域１８０に導くことができる。それ故、画像を表示する際の光の利用効率を高めることができる。また、空間Ｓに冷媒を流すことによって、光が入射する第２基板２０を効率よく冷却することができる。

［第４実施形態］
図１３は、本発明の第４実施形態の説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。上記の実施形態では、第１部材５１に形成した凹部５１１の底部５１２と対向する第２部材５２にレンズ面５０１が形成されていたが、本実施形態では、凹部５１１の底部５１２にレンズ面５０１が形成されている。かかる構成は、凹部５１１の底部５１２に半球状のフォトレジストを形成した後、フォトレジストおよび底部５１２をドライエッチングすることにより実現することができる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、流入路５６および流出路５７が空間Ｓを介してＸ軸方向で対向するように設けられていたが、例えば、空間Ｓに対してＸ軸方向の両側に流入路５６および流出路５７の一方を設け、空間Ｓに対してＹ軸方向の側に流入路５６および流出路５７の他方を設けてもよい。

上記実施形態では、第１部材５１が基板本体であったが、第１部材５１は透光膜であってもよい。例えば、図６に示す複数の層間絶縁膜を第１部材５１、第２部材５２、および第３部材５３とし、層間絶縁膜の間にレンズ５０を設ける場合に本発明を適用してもよい。上記実施形態において、レンズ５５をレンズ５０と同じ構成としてもよい。また、上記実施形態において、空間Ｓと接するレンズ面５０１を備えたレンズ５０が形成されていたが、空間Ｓにレンズ５０を設けない構成としてもよい。

［電子機器］
本発明を適用した電気光学装置１００は、各種電子機器に用いることができる。図１４は、電子機器の一例である投射型表示装置を模式的に示す説明図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。ライトバルブ１００ｒは、赤色の表示色に対応する電気光学装置１００であり、ライトバルブ１００ｇは、緑の表示色に対応する電気光学装置１００であり、ライトバルブ１００ｂは、青色の表示色に対応する電気光学装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個のライトバルブ１００ｒ、１００ｇ、１００ｂを有する。

照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒをライトバルブ１００ｒに供給し、緑色成分ｇをライトバルブ１００ｇに供給し、青色成分ｂをライトバルブ１００ｂに供給する。各ライトバルブ１００ｒ、１００ｇ、１００ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調する。投射光学系４００３は、各ライトバルブ１００ｒ、１００ｇ、１００ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。

なお、投射型表示装置において、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源、レーザー光源等を用い、かかる光源から出射された色光を各々、別の電気光学装置に供給するように構成してもよい。また、電気光学装置１００は、投射画像を観察する側から投射する前方投射型プロジェクターに限らず、投射画像を観察する側とは反対の側から投射する後方投射型プロジェクターに用いてもよい。

以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の各実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。

また、前述した説明では、電気光学装置の一例として液晶表示装置について説明したが、電気光学装置はこれに限定されない。例えば、電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。また、例えば、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬまたは発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを用いた電気泳動表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。

３ａ…走査線、３ｂ…容量線、６ａ…データ線、９…フレーム、１０…第１基板、１５…画素電極、１８…遮光部材、１９、２９…基板本体、２０…第２基板、２１…見切り部、２５…共通電極、３０…スイッチング素子、３１ａ…半導体層、４０…シール材、４１、４２、４３、４４、４５…層間絶縁膜、４６…レンズ層、５０…レンズ、５１…第１部材、５２…第２部材、５３…第３部材、５６…流入路、５７…流出路、５８…溝、５９…外周領域、６０…電気光学層、８１、８６、８７、８８…犠牲膜、９１…第１フレーム部材、９２…第２フレーム部材、９６…冷媒供給路、９７…冷媒排出路、１００…電気光学装置、１００ｂ、１００ｇ、１００ｒ…ライトバルブ、１８０…透光領域、５０１…レンズ面、５１１…凹部、５１２…底部、５２５、８８５…貫通穴、５３１…突出部、４０００…投射型表示装置、Ｅ…画素領域。

Claims

透光性の第１部材と、前記第１部材と空間を介して対向する透光性の第２部材と、前記
第２部材の前記第１部材側とは反対側に設けられた複数の画素電極と、を備えた電気光学
パネルを有し、
前記第１部材の前記第２部材と対向する面、および前記第２部材の前記第１部材と対向
する面の一方には、前記複数の画素電極の各々に平面視で重なる凸曲面からなるレンズ面
が形成され、
前記空間には、冷媒を前記空間に流入させる流入路と、冷媒を前記空間から流出させる
流出路とが連通し、
前記第１部材の前記第２部材と対向する面には、前記画素電極が配列された画素領域と
平面視で重なる領域に前記第２部材と反対側に凹んだ凹部が設けられ、
前記複数のレンズ面は、前記凹部の底部と平面視で重なる領域に設けられ、
前記凹部の外側で前記第１部材が前記第２部材と重なる領域に前記流入路および前記流
出路が設けられていることを特徴とする電気光学装置。
請求項１に記載の電気光学装置において、
前記電気光学パネルを支持するフレームを有し、
前記フレームには、前記流入路に連通する冷媒供給路と、前記流出路に連通する冷媒排
出路とが設けられていることを特徴とする電気光学装置。
透光性の第１部材と、前記第１部材と空間を介して対向する透光性の第２部材と、前記
第２部材の前記第１部材側とは反対側に設けられた複数の画素電極と、を備えた電気光学
パネルを有し、
前記第１部材の前記第２部材と対向する面、および前記第２部材の前記第１部材と対向
する面の一方には、前記複数の画素電極の各々に平面視で重なる凸曲面からなるレンズ面
が形成され、
前記空間には、冷媒を前記空間に流入させる流入路と、冷媒を前記空間から流出させる
流出路とが連通し、
前記第１部材の前記第２部材と対向する面には、前記画素電極が配列された画素領域と
平面視で重なる領域に前記第２部材と反対側に凹んだ凹部が設けられ、
前記複数のレンズ面は、前記凹部の底部と平面視で重なる領域に設けられ、
前記第２部材には、前記画素領域の外側に平面視で前記空間と重なる貫通穴が設けられ
、
前記第２部材の前記第１部材側とは反対側には、透光性の第３部材が設けられ、
前記第３部材の一部は、前記貫通穴および前記空間を貫通して前記第１部材と接する位
置まで突出していることを特徴とする電気光学装置。
請求項１から３までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
前記画素電極、および前記画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子が設けられ
た第１基板と、
前記第１基板に電気光学層を介して対向する第２基板と、
を有し、
前記第１基板および第２基板のうち、光が入射する側の基板に前記第１部材、前記空間
、および前記第２部材が設けられていることを特徴とする電気光学装置。
請求項４に記載の電気光学装置において、
前記第１部材は、前記第１基板および前記第２基板のうち、光が入射する側の基板の透
光性の基板本体であり、
前記第２部材は、透光膜であることを特徴とする電気光学装置。
請求項１から５までの何れか一項に記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子
機器。