(57)【要約】【課題】入射側のレンズに斜めに入射した色光束が、サブ画素から出射された際、外側に大きく広がることを防止することができる電気光学装置、および電子機器を提供する。【解決手段】電気光学装置１００において、主波長が異なる色光束（赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ））は、異なる入射角で、画素Ｐ毎に第１基板２９に設けた第１レンズ２４に異なる入射角で入射する。このため、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）は、所定のサブ画素Ｓに入射する。また、第２基板１９には、サブ画素Ｓ毎に第２レンズ１４を設けられている。第１レンズ２４に斜め方向から入射する赤色光束（Ｒ）、および青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＲ、ＳＢでは、第２レンズ１４の中心が、平面視でサブ画素Ｓの中心から画素Ｐの中心に向けてずれている。【選択図】図８
2020034821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた電気光学層と、を有し、
前記第１基板には、第１サブ画素および第２サブ画素を含む複数のサブ画素からなる画素毎に正のパワーを有する第１レンズが設けられ、
前記第２基板には、前記サブ画素毎に正のパワーを有する第２レンズが設けられ、
前記第１サブ画素に設けられた前記第２レンズの中心は、平面視で前記第１サブ画素の中心から前記画素の中心に向けてずれていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学装置において、
前記第２基板には、平面視で前記複数のサブ画素を各々囲む遮光層が設けられ、
前記第２レンズは、前記遮光層に対して前記第２基板とは反対側に設けられていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気光学装置において、
前記複数のサブ画素には、第３サブ画素が含まれており、
前記第３サブ画素に設けられた前記第２レンズの中心は、平面視で前記第３サブ画素の中心から前記画素の中心に向けてずれていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電気光学装置において、
前記第１サブ画素と前記第３サブ画素とでは、前記第２レンズの中心の前記画素の中心に向けてのずれ量が異なることを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電気光学装置において、
前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、および前記第３サブ画素は、直線的に順に配置されており、
前記第２サブ画素に設けられた前記第２レンズの中心は、平面視で前記第２サブ画素の中心と一致していることを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の電気光学装置において、
前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、および前記第３サブ画素は、前記画素の中心周りに順に配置されており、
前記第２サブ画素に設けられた前記第２レンズの中心は、平面視で前記第２サブ画素の中心から前記画素の中心に向けてずれていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電気光学装置において、
前記複数のサブ画素は、前記画素の中心周りに４つ配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の電気光学装置において、
前記第１基板には、前記画素毎に正のパワーを有する第３レンズが前記第１レンズと平面視で重なるように設けられていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の電気光学装置を備えた電子機器であって、
主波長が異なる色光束毎に前記第１レンズに対する入射角が異なる照明光を前記第１基板に対して前記第２基板とは反対側から照射する照明装置と、
前記第２基板から前記第１基板とは反対側に向けて出射された変調光を投射する投射光学系と、
を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
一対のガラス基板の間に液晶層が設けられた液晶表示パネルに対し、主波長が異なる色光束毎に液晶表示パネルに対する入射角が異なる照明光を照射してカラー画像を表示する画像プロジェクターが提案されている。かかる画像プロジェクターにおいて、入射側のガラス基板には、複数のサブ画素からなる画素毎に第１マイクロレンズアレイのレンズが設けられており、複数の色光束は各々、第１マイクロレンズアレイのレンズによって各サブ画素に入射する（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、液晶表示パネルに対して垂直に入射した色光束がサブ画素から出射される際、画像の周辺で光量不足となることを防止するために、出射側のガラス基板に対して、サブ画素毎に第２マイクロレンズアレイのレンズを設けた態様が記載されており、第２マイクロレンズアレイは、レンズの中心がサブ画素の中心と一致するように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４７５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の態様のように、サブ画素毎に第２マイクロレンズアレイのレンズを設けた場合でも、レンズの中心がサブ画素の中心と一致しているため、入射側のレンズに斜めに入射した色光束がサブ画素から出射された際、外側に大きく広がることを防止することができないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた電気光学層と、を有し、前記第１基板には、第１サブ画素および第２サブ画素を含む複数のサブ画素からなる画素毎に正のパワーを有する第１レンズが設けられ、前記第２基板には、前記サブ画素毎に正のパワーを有する第２レンズが設けられ、前記第１サブ画素に設けられた前記第２レンズの中心は、平面視で前記第１サブ画素の中心から前記画素の中心に向けてずれていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る電気光学装置を備えた電子機器は、主波長が異なる色光束毎に前記第１レンズに対する入射角が異なる照明光を前記第１基板に対して前記第２基板とは反対側から照射する照明装置と、前記第２基板から前記第１基板とは反対側に向けて出射された変調光を投射する投射光学系と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した電子機器の一態様を示す概略図。
【図２】本発明に係る電気光学装置の一態様の平面的構成を模式的に示す説明図。
【図３】図２のＨ−Ｈ′断面を模式的に示す説明図。
【図４】図２に示す電気光学装置の電気的な構成を示す等価回路図。
【図５】図２に示す電気光学装置の第１レンズ、および第２レンズの断面構成を模式的に示す説明図。
【図６】図５に示す第１レンズと画素との平面的な位置関係を示す説明図。
【図７】図５に示す第２レンズとサブ画素との平面的な位置関係を示す説明図。
【図８】図５に示す電気光学装置における入射光および出射光の説明図。
【図９】本発明の参考例に係る電気光学装置における入射光および出射光の説明図。
【図１０】本発明の実施形態２に係る電気光学装置の一態様の説明図。
【図１１】図１０に示す第２レンズ等の断面構成を模式的に示す説明図。
【図１２】本発明の実施形態２の変形例に係る電気光学装置の一態様の説明図。
【図１３】本発明の実施形態３に係る電気光学装置の一態様の説明図。
【図１４】本発明の実施形態４に係る電気光学装置の一態様の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、素子基板に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは基板が位置する側とは反対側（対向基板が位置する側）を意味し、下層側とは基板が位置する側を意味する。また、本発明において、「平面視」とは、電気光学層８０の厚さ方向を意味する。すなわち、本発明において、「平面視」とは、第１基板２９および第２基板１９に対する法線方向を意味する。また、以下の説明では、本発明における「第１サブ画素」が赤色光束（Ｒ）に対応するサブ画素ＳＲであり、本発明における「第２サブ画素」が緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素ＳＧであり、本発明における「第３サブ画素」が青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＢである場合を中心に説明する。
【００１０】
［実施形態１］
（電子機器の構成）
図１は、本発明を適用した電子機器の一態様を示す概略図である。なお、図１には、電気光学装置１００に対して設けられる偏光素子の図示を省略してある。図１に示すように、本実施形態の電子機器の一態様としての投射型表示装置１０００は、装置光軸Ｌ0に沿って照明装置１５００、電気光学装置１００、および投射光学系１６００が順に配置されており、投射光学系１６００は、投射レンズ１０１４を備えている。照明装置１５００は、光源ユニット１００１、偏光変換ユニット１００５、および色分離光学系１０１０を備えている。
【００１１】
照明装置１５００では、光源ユニット１００１から出射された光源光を偏光変換ユニット１００５により所定の径の偏光光束に変換して色分離光学系１０１０に入射させる。色分離光学系１０１０は、入射した偏光光束を主波長が異なる色光束毎に分離するとともに、主波長が異なる色光束毎に電気光学装置１００に対する入射角が異なる照明光を電気光学装置１００に照射する。より具体的には、色分離光学系１０１０は、入射した偏光光束を主波長が異なる赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）に分離するとともに、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）の電気光学装置１００に対する入射角が異なる照明光を生成し、電気光学装置１００に照射する。
【００１２】
電気光学装置１００は光変調装置であって、異なる角度で入射した赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）を各々、画像情報に基づいて光学的に変調し、表示光として出射させる。電気光学装置１００から出射された変調光は、投射光学系１６００によって、例えばスクリーン１１００などに拡大して投射される。
【００１３】
光源ユニット１００１は、白色光を出射する光源１００２、第１コリメーターレンズ１００３、および第２コリメーターレンズ１００４を備えており、光源１００２から出射された光を第１コリメーターレンズ１００３、および第２コリメーターレンズ１００４からなるコリメーター光学系によって所定の径の光束とする。光源１００２は、点光源として扱われる発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーが挙げられる。光源１００２は、赤色、緑色、および青色の発光が得られるＬＥＤやレーザーを組み合わせて白色の発光を得る構成や、青色、黄色の発光が得られるＬＥＤやレーザーを組み合わせて白色の発光を得る構成としてもよい。
【００１４】
偏光変換ユニット１００５は、光源ユニット１００１から出射された光束を偏光方向が揃った直線偏光に変換して出射する光学ユニットであり、第１レンズアレイ１００６、第２レンズアレイ１００７、偏光変換素子１００８、および重畳レンズ１００９を備えている。第１レンズアレイ１００６、および第２レンズアレイ１００７は各々、装置光軸Ｌ0と直交する面に沿ってマトリックス状に配置された複数の小レンズを有する。偏光変換ユニット１００５に入射した光束は、第１レンズアレイ１００６、および第２レンズアレイ１００７を透過して小レンズを単位とした部分光束に分割される。部分光束は、偏光変換素子１００８により直線偏光に変換され、重畳レンズ１００９によって重畳されて出射される。重畳レンズ１００９は、重畳された直線偏光の光束（偏光光束）が後述する電気光学装置１００の表示領域に入射するように光学設計されている。
【００１５】
色分離光学系１０１０は、例えばダイクロイックミラーを用いて構成される。本実施形態において、色分離光学系１０１０は、装置光軸Ｌ0に対して異なる角度で配置されたダイクロイックミラー１０１１、ダイクロイックミラー１０１２、および反射ミラー１０１３を備えており、ダイクロイックミラー１０１１、ダイクロイックミラー１０１２、および反射ミラー１０１３は、装置光軸Ｌ0に沿って、偏光変換ユニット１００５側から順に傾斜角度が大きくなるように配置されている。ダイクロイックミラー１０１１は、装置光軸Ｌ0に対して最も小さな傾斜角度で配置され、装置光軸Ｌ0に沿って入射した偏光光束のうち波長が長い赤色光束（Ｒ）を反射し、赤色光束（Ｒ）よりも波長が短い緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）を透過する。ダイクロイックミラー１０１２は、中間の傾斜角度で配置され、緑色光束（Ｇ）を反射して、緑色光束（Ｇ）よりも波長が短い青色光束（Ｂ）を透過する。反射ミラー１０１３は、装置光軸Ｌ0に対して最も大きな傾斜角度で配置され、ダイクロイックミラー１０１２を透過した青色光束（Ｂ）を反射する。
【００１６】
ダイクロイックミラー１０１２により反射した緑色光束（Ｇ）は、電気光学装置１００の光の入射面に対して法線方向から電気光学装置１００に入射する。ダイクロイックミラー１０１１により反射した赤色光束（Ｒ）、および反射ミラー１０１３により反射した青色光束（Ｂ）は、電気光学装置１００の入射面の法線方向に対して所定の角度をなして電気光学装置１００に入射する。言い換えれば、光の入射面に対して法線方向から緑色光束（Ｇ）が入射し、法線方向に対して所定の角度をなして赤色光束（Ｒ）、および青色光束（Ｂ）が電気光学装置１００に入射するように、色分離光学系１０１０、および電気光学装置１００が配置されている。
【００１７】
詳しくは、後述するが、電気光学装置１００は、カラーフィルターを用いずに、互いに異なる角度で入射した赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）を各々、変調する。従って、本実施形態の投射型表示装置１０００によれば、１つの電気光学装置１００によって、カラーフィルターを用いずにカラー画像を表示することができるので、明るい画像を投射可能である。
【００１８】
投射型表示装置１０００は、上記の構成の間に光束を導くための光学系を含んでいてもよい。例えば、偏光変換ユニット１００５と色分離光学系１０１０との間に、リレーレンズやミラー（反射板）などが設けられていてもよい。
【００１９】
（電気光学装置１００の構成）
図２は、本発明に係る電気光学装置１００の一態様の平面的構成を模式的に示す説明図である。図３は、図２のＨ−Ｈ′断面を模式的に示す説明図である。図２および図３に示すように、電気光学装置１００では、第１基板２９を備えた対向基板２０と、第２基板１９を備えた素子基板１０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、第１基板２９と第２基板１９とが対向している。シール材１０７は第１基板２９の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板２９と第２基板１９との間でシール材１０７によって囲まれた領域に液晶層等の電気光学層８０が配置されている。従って、電気光学装置１００は液晶装置として構成されている。
【００２０】
シール材１０７は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、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、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第１基板２９および第２基板１９はいずれも四角形であり、電気光学装置１００の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられている。電気光学層８０を構成する液晶材料は、例えば、シール材１０７の途切れ部分からなる注入口から充填され、その後、注入口は封止材１０５によって封止される。シール材１０７の内側に液晶材料を滴下して、減圧下で第１基板２９と第２基板１９とをＯＤＦ（Ｏｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｌ）法を採用してもよい。表示領域１０ａでは、後述する複数の画素Ｐがマトリックス状に配列されている。
【００２１】
素子基板１０は、基板本体として、石英基板やガラス基板等の透光性の第２基板１９を有している。第２基板１９の対向基板２０側の一方面１９ｓ側において、表示領域１０ａの外側には、素子基板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１０２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１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、素子基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
【００２２】
第２基板１９の一方面１９ｓにおいて、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続するスイッチング素子（図２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９ａに対して対向基板２０側には配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、配向膜１６によって覆われている。
【００２３】
対向基板２０は、基板本体として、石英基板やガラス基板等の透光性の第１基板２９を有している。第１基板２９において素子基板１０と対向する一方面２９ｓ側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の共通電極２１が形成されており、共通電極２１に対して素子基板１０側には配向膜２６が形成されている。共通電極２１は、第１基板２９の略全面に形成されており、配向膜２６によって覆われている。第１基板２９の一方面２９ｓ側には、共通電極２１に対して素子基板１０とは反対側に、樹脂、金属または金属化合物からなる遮光性の遮光層２７が形成されている。遮光層２７は、例えば、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状の見切り２７ａとして形成されている。遮光層２７は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域に遮光層としても形成されることもある。本実施形態において、見切り２７ａと平面視で重なるダミー画素領域１０ｃには、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。
【００２４】
配向膜１６、２６は、ＳｉＯｘ（ｘ＜２）、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜であり、電気光学層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させている。このため、液晶分子は、第１基板２９および第２基板１９に対して所定の角度を成している。このようにして、電気光学装置１００は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶装置として構成されている。
【００２５】
素子基板１０には、シール材１０７より外側において対向基板２０の角部分と重なる領域に、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第２基板１９側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第２基板１９の側から共通電位が印加されている。
【００２６】
本実施形態の電気光学装置１００において、画素電極９ａおよび共通電極２１がＩＴＯ膜等の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２９から入射した光が第２基板１９を透過して出射される間に電気光学層８０によって変調される。
【００２７】
（電気的構成）
図４は、図２に示す電気光学装置１００の電気的な構成を示す等価回路図である。図４に示すように、電気光学装置１００の第２基板１９において、表示領域１０ａには、複数の走査線３ａと、複数の走査線３ａに対して絶縁された状態で交差する複数のデータ線６ａとを有している。本実施形態において、電気光学装置１００は、データ線６ａに沿って平行に配置された容量線３ｂを有している。走査線３ａが延在する方向がＸ方向（第１方向）であり、データ線６ａが延在する方向がＹ方向（第２方向）である。
【００２８】
走査線３ａとデータ線６ａとの交差に対応して、各色に対応するサブ画素Ｓが設けられており、複数のサブ画素Ｓ毎にＴＦＴ等からなるスイッチング素子３０、および液晶容量５０が設けられている。液晶容量５０は、サブ画素Ｓ毎の画素電極９ａと共通電極２１との間に電気光学層８０を有している。本実施形態では、図１を参照して説明した色光束に対応して、サブ画素Ｓとして、赤色光束（Ｒ）に対応するサブ画素ＳＲ（第１サブ画素）、緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素ＳＧ（第２サブ画素）、および青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＢ（第３サブ画素）が設けられており、画素Ｐは、１つのサブ画素ＳＧと、サブ画素ＳＧに隣り合う１つのサブ画素ＳＲと、サブ画素ＳＧに隣り合う１つのサブ画素ＳＢとによって構成されている。
【００２９】
本実施形態では、カラー配列としてストライプ配列が採用されており、複数の画素Ｐのいずれにおいても、サブ画素ＳがＸ方向に直線的に配列されている。本実施形態においては、サブ画素ＳＲ、サブ画素ＳＧ、およびサブ画素ＳＢがＸ方向に直線的に順に配列されている。従って、Ｙ方向では、同一の色光に対応するサブ画素Ｓが配列されている。
【００３０】
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９ａ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はデータ線駆動回路１０１（図２参照）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、Ｄ３、…、Ｄｎをサブ画素Ｓに供給する。走査線３ａは走査線駆動回路１０４（図２参照）に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号ＳＣ１、ＳＣ２、…、ＳＣｍを各サブ画素Ｓに供給する。
【００３１】
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１０４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パルス的に線順次で供給する。
【００３２】
電気光学装置１００は、スイッチング素子３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、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液晶容量５０に書き込まれる。そして、液晶容量５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、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。
【００３３】
本実施形態では、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、複数のサブ画素Ｓの各々に液晶容量５０と並列に蓄積容量５５が接続されている。蓄積容量５５は、例えば、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。
本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路１０１、および走査線駆動回路１０４を含んでいる。また、周辺回路は、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、およびデータ線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に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
【００３４】
（第１レンズ２４の構成）
図５は、図２に示す電気光学装置１００の第１レンズ２４、および第２レンズ１４の断面構成を模式的に示す説明図である。図６は、図５に示す第１レンズ２４と画素Ｐとの平面的な位置関係を示す説明図である。なお、図６には、第１レンズ２４の中心Ｃ２４が分かりやすいように、第１レンズ２４のレンズ面において高さ位置が等しい部分を点線で表してある。
【００３５】
図５に示すように、素子基板１０は、第２基板１９の一方面１９ｓ側に、下層側遮光層８ａや配線（データ線６ａや走査線３ａ）等からなる遮光層１７、およびスイッチング素子３０の半導体層１ａが形成されており、半導体層１ａは、下層側遮光層８ａおよび遮光層１７と平面視で重なっている。このため、素子基板１０では、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、下層側遮光層８ａおよび遮光層１７と平面視で重なる領域は、光を透過しない遮光領域１５ｂになっている。これに対して、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、遮光層１７等と平面視で重ならない領域は光を透過する開口領域１５ａ（透光領域）になっている。開口領域１５ａを透過した光のみが画像の表示に寄与し、遮光領域１５ｂに向かう光は、画像の表示に寄与しない。従って、複数のサブ画素Ｓは各々、開口領域１５ａによって構成されており、平面視において、複数のサブ画素Ｓは各々、遮光層１７によって周りが囲まれている。
【００３６】
本実施形態において、第１基板２９には、複数の画素Ｐ毎に正のパワーを有する第１レンズ２４が形成されている。図６に示すように、第１レンズ２４の頂部を中心Ｃ２４としたとき、中心Ｃ２４は、平面視で画素Ｐの中心ＣＰと一致している。第１レンズ２４は、例えば、隣り合う第１レンズ２４同士が部分的に接するように配列されている。本実施形態において、第１レンズ２４は、全周にわたって、隣りの第１レンズ２４と接している。
【００３７】
第１レンズ２４を構成するにあたって、第１基板２９の一方面２９ｓには、凹曲面からなるレンズ面２９１が形成されている。かかる凹曲面（レンズ面２９１）は、第１レンズ２４の中心Ｃ２４に相当する位置を中心に第１基板２９の一方面２９ｓに対して等方性エッチングを行うことによって形成される。また、第１基板２９の一方面２９ｓには、透光性のレンズ層２４０および透光性の保護層２８が順に積層され、保護層２８に対して第１基板２９とは反対側に共通電極２１が形成されている。第１基板２９とレンズ層２４０とは屈折率が相違しており、レンズ面２９１およびレンズ層２４０は、第１レンズ２４を構成している。本実施形態において、レンズ層２４０の屈折率は、第１基板２９の屈折率より大である。例えば、第１基板２９は石英基板（シリコン酸化物、ＳｉＯ２）からなり、屈折率が１．４８であるのに対して、レンズ層２４０は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなり、屈折率が１．５８〜１．６８である。それ故、第１レンズ２４は正のパワー（正の屈折力）を有している。かかる第１レンズ２４において、レンズ面２９１を構成する曲面の頂部が第１レンズ２４の中心Ｃ２４に相当する。
【００３８】
（第２レンズ１４の構成）
図７は、図５に示す第２レンズ１４とサブ画素Ｓとの平面的な位置関係を示す説明図である。なお、図７には、第２レンズ１４の中心Ｃ１４が分かりやすいように、第２レンズ１４のレンズ面において高さ位置が等しい部分を点線で表してある。図５に示すように、本実施形態において、第２基板１９には、複数のサブ画素Ｓ毎に正のパワーを有する第２レンズ１４が設けられている。従って、第２レンズ１４は、画素電極９ａの各々に対して平面視で１対１の関係をもって重なっている。本実施形態において、第２レンズ１４は、下層側遮光層８ａおよび遮光層１７に対して第１基板２９とは反対側に設けられている。
【００３９】
図７に示すように、画素Ｐでは、サブ画素ＳＲ、サブ画素ＳＧ、およびサブ画素ＳＢがＸ方向に順に配列されており、サブ画素ＳＧは、画素ＰのＸ方向の中心に位置する。かかる配列に対応して、サブ画素ＳＧに設けられた第２レンズ１４の頂部である中心Ｃ１４Ｇは、平面視でサブ画素ＳＧの中心ＣＳＧと一致している。これに対して、サブ画素ＳＲに設けられた第２レンズ１４の頂部である中心Ｃ１４Ｒは、平面視でサブ画素ＳＲの中心ＣＳＲから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。本実施形態では、サブ画素ＳＲに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｒは、平面視でサブ画素ＳＲの中心ＣＳＲからＸ方向においてサブ画素ＳＧが位置する側にずれている。また、サブ画素ＳＢに設けられた第２レンズ１４の頂部である中心Ｃ１４Ｂは、平面視でサブ画素ＳＢの中心ＣＳＢから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。本実施形態では、サブ画素ＳＢに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｂは、平面視でサブ画素ＳＢの中心ＣＳＢからＸ方向においてサブ画素ＳＧが位置する側にずれている。
【００４０】
本実施形態において、サブ画素Ｓは、Ｙ方向に長辺が延在する長方形の平面形状を有している。このため、いずれのサブ画素Ｓに設けられた第２レンズ１４も、レンズ面が非球面になっている。また、隣り合うサブ画素Ｓに設けられた第２レンズ１４同士は接している。
【００４１】
第２レンズ１４を構成するにあたって、第２基板１９の一方面１９ｓには、凹曲面からなるレンズ面１９１が形成されている。かかる凹曲面（レンズ面１９１）は、第２レンズ１４の中心Ｃ１４に相当する位置を中心に第２基板１９の一方面１９ｓに対して等方性エッチングを行うことによって形成される。また、第２基板１９の一方面１９ｓには、透光性のレンズ層１４０が積層されている。第２基板１９は、例えば石英基板（シリコン酸化物、ＳｉＯ２）からなり、レンズ層１４０は、例えば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなる。それ故、第２レンズ１４は正のパワー（正の屈折力）を有している。かかる第２レンズ１４において、レンズ面１９１を構成する曲面の頂部が第２レンズ１４の中心Ｃ１４に相当する。
【００４２】
（本実施形態の作用および主な効果）
図８は、図５に示す電気光学装置１００における入射光および出射光の説明図である。図９は、本発明の参考例に係る電気光学装置における入射光および出射光の説明図である。図８および図９では、対向基板２０および素子基板１０の構成模式的に示してあり、共通電極２１および画素電極９ａ等の図示を省略してある。また、図８および図９では、緑色光束（Ｇ）を実線で示し、赤色光束（Ｂ）を一点鎖線で示し、青色光束（Ｂ）を二点鎖線で示してある。
【００４３】
本実施形態の投射型表示装置１０００に用いた電気光学装置１００では、主波長が異なる色光束（赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ））が異なる入射角で第１基板２９に入射すると、各色光束は、画素Ｐ毎に設けた第１レンズ２４に異なる入射角で入射し、色光束毎に第１レンズ２４から異なる方向に出射される。その結果、いずれの画素Ｐでも、赤色光束（Ｒ）は、電気光学層８０を通ってサブ画素ＳＲの開口領域１５ａに入射し、緑色光束（Ｇ）は、電気光学層８０を通ってサブ画素ＳＧの開口領域１５ａに入射し、青色光束（Ｂ）は、電気光学層８０を通ってサブ画素ＳＢの開口領域１５ａに入射する。その際、色光束は、遮光層１７および下層側遮光層８ａの付近で集光した後、発散光として第２基板１９から出射される。従って、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、および青色光束（Ｂ）を各々、サブ画素ＳＲ、ＳＧ、ＳＢで変調し、第２基板１９から出射することができる。かかる変調は複数の画素Ｐのいずれにおいても行われる。それ故、カラーフィルターや複数の電気光学装置を設けなくても、図１に示す投射光学系１６００から出射された画像光によって明るいカラー画像を表示することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、サブ画素Ｓ毎に第２レンズ１４を第２基板１９に設けたため、サブ画素ＳＲ、ＳＧ、ＳＢから出射される光束の出射角度範囲を狭めることができる。従って、例えば、第１基板２９および第１レンズ２４に対して垂直に入射した色光束（Ｇ）がサブ画素ＳＧから出射された際、表示された画像の周辺で緑色光が光量不足となることを防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、画素ＰのＸ方向の一方端に位置するサブ画素ＳＲに設けた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｒは、平面視でサブ画素ＳＲの中心ＣＳＲから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。また、画素ＰのＸ方向の他方端に位置するサブ画素ＳＢに設けた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｂは、平面視でサブ画素ＳＢの中心ＣＳＢから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。従って、第１基板２９および第１レンズ２４に対して斜め方向から入射した赤色光束（Ｂ）、および青色光束（Ｂ）がサブ画素ＳＲ、ＳＢから出射された際、赤色光束（Ｂ）、および青色光束（Ｂ）が装置光軸Ｌ０（図１参照）から大きく離間する方向に進行することを防止することができる。それ故、図１に示す投射光学系１６００に用いるレンズの有効口径を小さくすることができる等、投射光学系１６００負荷を軽減することができるので、投射光学系１６００の構成を簡素化できる等の利点がある。
【００４６】
これに対して、図９に示す参考例のように、サブ画素ＳＲに設けた第２レンズ１４の中心を、平面視でサブ画素ＳＲの中心と一致させ、サブ画素ＳＢに設けた第２レンズ１４の中心を、平面視でサブ画素ＳＢの中心と一致させた場合、第１基板２９および第１レンズ２４に対して斜め方向から入射した赤色光束（Ｂ）、および青色光束（Ｂ）がサブ画素ＳＲ、ＳＢから出射された際、赤色光束（Ｂ）、および青色光束（Ｂ）が装置光軸Ｌ０（図１参照）から大きく離間する方向に進行する。従って、図１に示す投射光学系１６００に用いるレンズの有効口径を大きくする必要がある等、投射光学系１６００負荷が大きい。
【００４７】
［実施形態２］
図１０は、本発明の実施形態２に係る電気光学装置１００の一態様の説明図であり、第２レンズ１４とサブ画素Ｓとの平面的な位置関係を示してある。図１１は、図１０に示す第２レンズ１４等の断面構成を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態、および後述する実施形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、対応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。
【００４８】
図１０および図１１に示すように、本実施形態でも、実施形態１と同様、第１基板２９には、複数の画素Ｐ毎に正のパワーを有する第１レンズ２４が形成されている。また、第２基板１９には、複数のサブ画素Ｓ毎に正のパワーを有する第２レンズ１４が形成されている。ここで、サブ画素Ｓは、画素Ｐの中心ＣＰの周りに配列されている。本実施形態では、画素Ｐの中心ＣＰの周りに４つのサブ画素Ｓが配列されている。このため、画素Ｐでは、Ｘ方向およびＹ方向の各々において、サブ画素Ｓが２つずつ配列されている。４つのサブ画素Ｓは、赤色光束（Ｒ）に対応するサブ画素ＳＲ（第１サブ画素）、緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素ＳＧ（第２サブ画素）、青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＢ（第３サブ画素）、および緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素ＳＧ０（第４サブ画素）である。すなわち、画素Ｐには、緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素Ｓが２つ配置されている。本実施形態において、緑色光束（Ｇ）に対応する２つのサブ画素Ｓは画素Ｐの対角位置に配置されている。従って、図１に示す色分離光学系１０１０は、装置光軸Ｌ０周りに赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、青色光束（Ｂ）、および緑色光束（Ｇ）に分離するように構成される。それ故、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、青色光束（Ｂ）、および緑色光束（Ｇ）はいずれも、第１基板２９および第１レンズ２４に対して斜め方向から入射する。
【００４９】
このように構成した電気光学装置１００では、サブ画素ＳＲに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｒは、平面視でサブ画素ＳＲの中心ＣＳＲから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。サブ画素ＳＧに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｇは、平面視でサブ画素ＳＧの中心ＣＳＧから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。サブ画素ＳＢに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｂは、平面視でサブ画素ＳＢの中心ＣＳＢから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。サブ画素ＳＧ０に設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｇ０は、平面視でサブ画素ＳＧ０の中心ＣＳＧ０から画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。
【００５０】
従って、赤色光束（Ｒ）、緑色光束（Ｇ）、青色光束（Ｂ）、および緑色光束（Ｇ）はいずれも、第１基板２９および第１レンズ２４に対して斜め方向から入射する場合でも、赤色光束（Ｂ）、緑色光束（Ｒ）、および青色光束（Ｂ）が各サブ画素Ｓから出射された際、赤色光束（Ｂ）、緑色光束（Ｒ）、および青色光束（Ｂ）が装置光軸Ｌ０から大きく離間する方向に進行することを防止することができる。それ故、図１に示す投射光学系１６００に用いるレンズの有効口径を小さくすることができる等、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００５１】
［実施形態２の変形例］
図１２は、本発明の実施形態２の変形例に係る電気光学装置１００の一態様の説明図であり、第２レンズ１４とサブ画素Ｓとの平面的な位置関係を示してある。図１２に示すように、本実施形態では、実施形態２と同様、画素Ｐの中心ＣＰの周りに４つのサブ画素Ｓが配列されている。本実施形態において、赤色光束（Ｒ）に対応するサブ画素ＳＲ（第１サブ画素）と、青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＢ（第３サブ画素）とがＹ方向で隣り合っており、サブ画素ＳＲおよび青色光束（Ｂ）に対してＸ方向で隣り合う位置に緑色光束（Ｇ）に対応するサブ画素ＳＧ（第２サブ画素）、およびサブ画素ＳＧ０（第４サブ画素）が配置されている。従って、図１に示す色分離光学系１０１０は、赤色光束（Ｒ）と青色光束（Ｂ）とをＹ方向に分離するとともに、緑色光束（Ｇ）を赤色光束（Ｒ）および青色光束（Ｂ）に対してＸ方向に分離し、さらに、緑色光束（Ｇ）をＹ方向に２つの分離するように構成される。
【００５２】
本実施形態でも、実施形態２と同様、サブ画素ＳＲに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｒは、平面視でサブ画素ＳＲの中心ＣＳＲからＸ方向においてサブ画素ＳＧが位置する側にずれている。サブ画素ＳＧに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｇは、平面視でサブ画素ＳＧの中心ＣＳＧから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。サブ画素ＳＢに設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｂは、平面視でサブ画素ＳＢの中心ＣＳＢから画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。サブ画素ＳＧ０に設けられた第２レンズ１４の中心Ｃ１４Ｇ０は、平面視でサブ画素ＳＧ０の中心ＣＳＧ０から画素Ｐの中心ＣＰに向けてずれている。従って、本実施形態でも、実施形態２と同様な効果を奏する。
【００５３】
［実施形態３］
図１３は、本発明の実施形態３に係る電気光学装置１００の一態様の説明図であり、電気光学装置１００の断面構造を模式的に示してある。図１３に示すように、本実施形態でも、実施形態１と同様、第１基板２９には、複数の画素Ｐ毎に正のパワーを有する第１レンズ２４が形成されている。また、第２基板１９には、複数のサブ画素Ｓ毎に正のパワーを有する第２レンズ１４が形成されている。本実施形態において、第１基板２９には、画素Ｐ毎に正のパワーを有する第３レンズ２５が第１レンズ２４と平面視で重なるように設けられている。かかる態様によれば、各サブ画素Ｓに入射する光束を絞ることができるので、第２基板１９から出射される光束を絞ることができる。従って、投射光学系１６００負荷を軽減することができるので、投射光学系１６００の構成を簡素化することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、実施形態１に対して第３レンズ２５を追加したが、実施形態２に対して第３レンズ２５を追加してもよい。
【００５５】
［実施形態４］
図１４は、本発明の実施形態４に係る電気光学装置１００の一態様の説明図であり、第２レンズ１４とサブ画素Ｓとの平面的な位置関係を示してある。実施形態１、２では、第２レンズ１４の画素Ｐの中心ＣＰへのずれ量が複数のサブ画素Ｓで等しかったが、本実施形態では、第２レンズ１４の画素Ｐの中心ＣＰへのずれ量が複数のサブ画素Ｓで異なっている。例えば、サブ画素ＳＲに設けられた第２レンズ１４の画素Ｐの中心ＣＰへのずれ量は、サブ画素ＳＢに設けられた第２レンズ１４の画素Ｐの中心ＣＰへのずれ量より小さい。従って、波長分散の影響で、赤色光束（Ｒ）の第１レンズ２４による偏向度合が、青色光束（Ｂ）の第１レンズ２４による偏向度合より小さい場合でも、第２レンズ１４によって、赤色光束（Ｒ）および青色光束（Ｂ）を適正な方向に出射することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、実施形態１に対してオフセット量をサブ画素Ｓによって相違させる構成を追加したが、実施形態２に対して本実施形態の構成を採用してもよい
【００５７】
（他の電子機器）
上記実施形態では、「第１サブ画素」がサブ画素ＳＲであり、「第２サブ画素」がサブ画素ＳＧであり、「第３サブ画素」がサブ画素ＳＢであったが、「第１サブ画素」、「第２サブ画素」、および「第３サブ画素」が対応する色光束を上記の組み合せに限らず、例えば、「第２サブ画素」が青色光束（Ｂ）に対応するサブ画素ＳＢ等であってもよい。
【００５８】
本発明を適用した電気光学装置１００を備えた電子機器は、スクリーン１１００などに拡大して投射される投射型表示装置１０００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）やＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
３ａ…走査線、６ａ…データ線、９ａ…画素電極、１０…素子基板、１０ａ…表示領域、１４…第２レンズ、１５ａ…開口領域、１５ｂ…遮光領域、１７、２７…遮光層、１９…第２基板、２０…対向基板、２１…共通電極、２４…第１レンズ、２５…第３レンズ、２９…第１基板、３０…スイッチング素子、５０…液晶容量、８０…電気光学層、１００…電気光学装置、１４０、２４０…レンズ層、１９１、２９１…レンズ面、１０００…投射型表示装置、１００１…光源ユニット、１００２…光源、１００３…第１コリメーターレンズ、１００４…第２コリメーターレンズ、１００５…偏光変換ユニット、１００６…第１レンズアレイ、１００７…第２レンズアレイ、１００８…偏光変換素子、１００９…重畳レンズ、１０１０…色分離光学系、１０１１、１０１２…ダイクロイックミラー、１０１３…反射ミラー、１０１４…投射レンズ、１１００…スクリーン、１５００…照明装置、１６００…投射光学系。Ｃ１４、Ｃ１４Ｒ、Ｃ１４Ｂ、Ｃ１４Ｇ、Ｃ１４Ｇ０…第２レンズの中心、Ｃ２４…第１レンズの中心、ＣＰ…画素の中心、ＣＳＢ、ＣＳＧ、ＣＳＧ０、ＣＳＲ…サブ画素の中心、Ｌ０…装置光軸、Ｐ…画素、Ｓ、ＳＢ、ＳＧ、ＳＧ０、ＳＲ…サブ画素。
【図１】
2020034821.tif 000003
【図２】
2020034821.tif 000004
【図３】
2020034821.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020034821.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020034821.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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