(57)【要約】【課題】耐光信頼性に優れるとともに、光の利用効率を高めることができる透過型液晶表示装置およびかかる透過型液晶表示装置を備えた電子機器を提供すること。【解決手段】透過型液晶表示装置は、第１基板と第２基板と液晶層とを備え、前記第１基板は、基材と、遮光体と、画素電極と、前記平面視で前記遮光体と重なり、前記基材と前記画素電極との間に配置された第１の絶縁体と、前記平面視で前記画素電極と重なり、前記第１の絶縁体に接して配置された第２の絶縁体と、前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記第２の絶縁体との間に配置され、前記基材側の面が凸レンズ面を含む透光性のレンズ部材とを備え、前記第２の絶縁体の屈折率は、前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、前記第２の絶縁体の前記画素電極側の面は、凹レンズ面を含むことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対して離間している第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、液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記第１基板から入射した光が前記第２基板から出射する透過型液晶表示装置であって、
前記第１基板は、透光性の基材と、
前記基材に対して離間して、格子状の遮光領域に配置された遮光体と、
前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において、前記遮光領域に囲まれた開口領域に配置された画素電極と、
前記平面視で前記遮光体と重なり、前記基材と前記画素電極との間に配置された透光性を有する第１の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記画素電極との間で前記第１の絶縁体に接して配置された透光性を有する第２の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記第２の絶縁体との間に配置され、前記基材側の面が凸レンズ面を含む透光性のレンズ部材と、を備え、
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、
前記第２の絶縁体の前記画素電極側の面は、凹レンズ面を含むことを特徴とする透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２の絶縁体と前記画素電極との間には、前記凹レンズ面と前記画素電極とに接して配置され、前記第２の絶縁体よりも屈折率が低い透光性を有する第３の絶縁体を備える請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記レンズ部材は、前記平面視で、前記第２の絶縁体の大きさよりも大きく、かつ、前記第２の絶縁体と重なっている請求項２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の絶縁体の前記凹レンズ面の曲率は、前記レンズ部材の前記凸レンズ面の曲率よりも大きい請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記レンズ部材の屈折率よりも大きい請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁体と前記レンズ部材との間には、前記平面視で前記画素電極と重なり、前記第２の絶縁体および前記レンズ部材の双方よりも屈折率が低い透光性を有する第４の絶縁体が配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の絶縁体と前記レンズ部材とは一体的に形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記遮光体は、前記平面視で、前記第１の絶縁体に包含されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置を備え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、透過型液晶表示装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶プロジェクターのライトバルブとして液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
液晶表示装置としては、例えば特許文献１に記載のように、画素電極およびスイッチング素子を備える素子基板と、共通電極を備える対向基板と、素子基板と対向基板とで挟持され、液晶分子を含む液晶層と、を備えた液晶装置が挙げられる。かかる液晶装置が有する素子基板は、光が透過する画素領域と、光の透過が遮断された画素間領域とを有する。画素領域には、透光性を有する画素電極と、透光性を有する絶縁層とが配置されている。画素間領域には、スイッチング素子と、透光性を有する絶縁層を介してスイッチング素子を挟持するように配置された複数の遮光層とが配置されている。遮光層を有することで、スイッチング素子への光の照射による誤作動等を防止することができる。
【０００４】
しかし、遮光層があることで、液晶装置に入射する光の一部は遮断されてしまう。その結果、液晶装置の光の利用効率が低下してしまう。そこで、特許文献１に記載の液晶装置では、マイクロレンズを利用して、画素領域に光を集めて画素間領域で遮断される光を減らすことで光の利用効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の液晶装置では、マイクロレンズを透過した光が液晶層で集光するため、液晶分子に当たる光の強度が高くなってしまう。その結果、液晶分子が劣化してしまい、液晶表示装置の耐光信頼性が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の液晶装置では、スイッチング素子は透光性を有する絶縁層を介して複数の遮光層によって挟持されているが、当該絶縁層は、画素領域に配置された絶縁層と同様の材料で構成されている。そのため、画素領域を透過する光の一部が画素間領域における絶縁層中に入射してしまうおそれがあった。その結果、光の利用効率が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、耐光信頼性に優れるとともに、光の利用効率を高めることができる透過型液晶表示装置、およびかかる透過型液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを解決課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る透過型液晶表示装置は、
第１基板と、前記第１基板に対して離間している第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、液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記第１基板から入射した光が前記第２基板から出射する透過型液晶表示装置であって、
前記第１基板は、透光性の基材と、
前記基材に対して離間して、格子状の遮光領域に配置された遮光体と、
前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において、前記遮光領域に囲まれた開口領域に配置された画素電極と、
前記平面視で前記遮光体と重なり、前記基材と前記画素電極との間に配置された透光性を有する第１の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記画素電極との間で前記第１の絶縁体に接して配置された透光性を有する第２の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記第２の絶縁体との間に配置され、前記基材側の面が凸レンズ面を含む透光性のレンズ部材と、を備え、
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、
前記第２の絶縁体の前記画素電極側の面は、凹レンズ面を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様によれば、レンズ部材の凸レンズ面で屈折した光を、第２の絶縁体の凹レンズ面で再度屈折させて、透過型液晶表示装置に入射する入射光の光軸に対して平行またはそれに近い状態にすることができる。そのため、液晶層中における集光を低減できるので、液晶分子に当たる光の強度が高くなることを低減できる。また、第２の絶縁体の屈折率が第１の絶縁体の屈折率よりも高いことで、第２の絶縁体を導波路として機能させることができる。そのため、レンズ部材の凸レンズ面によって第２の絶縁体内に入射した光を第２の絶縁体内により多く取り込むことができ、その取り込んだ光を効率良く画素電極へと導くことができる。このようなことから、従来よりも液晶分子の劣化による耐光信頼性の低下を低減しつつ光の利用効率を高めることができる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体と前記画素電極との間には、前記凹レンズ面と前記画素電極とに接して配置され、前記第２の絶縁体よりも屈折率が低い透光性を有する第３の絶縁体を備えることが好ましい。
【００１２】
この態様によれば、第２の絶縁体と画素電極との間が空隙である場合に比べて、例えば空気による光の界面反射等の影響を低減することができるので、光の伝送損失を低減できる。そのため、画素電極に、より多くの光を導くことができるので、光の利用効率をより高めることができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記レンズ部材は、前記平面視で、前記第２の絶縁体の大きさよりも大きく、かつ、前記第２の絶縁体と重なっていることが好ましい。
【００１４】
この態様によれば、例えばレンズ部材が平面視で第２の絶縁体よりも小さい場合に比べて、第２の絶縁体内により多くの光を取り込むことができる。そのため、光の利用効率をより高めることができる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体の前記凹レンズ面の曲率は、前記レンズ部材の前記凸レンズ面の曲率よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
この態様によれば、前述したように平面視におけるレンズ部材の大きさが第２の絶縁体の大きさよりも大きい場合、凹レンズ面の曲率を凸レンズ面の曲率よりも大きくすることで、これらの曲率が等しい場合に比べて、凹レンズ面を透過した光を、透過型液晶表示装置に入射する入射光の光軸に対してより平行に近い状態にすることができる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体の屈折率は、前記レンズ部材の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
この態様によれば、前述したように平面視におけるレンズ部材の大きさが第２の絶縁体の大きさよりも大きい場合、例えば第２の絶縁体の屈折率とレンズ部材の屈折率とが等しい場合に比べて、凹レンズ面を透過した光を、透過型液晶表示装置に入射する入射光の光軸に対してより平行に近い状態にすることができる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体と前記レンズ部材との間には、前記平面視で前記画素電極と重なり、前記第２の絶縁体および前記レンズ部材の双方よりも屈折率が低い透光性を有する第４の絶縁体が配置されていることが好ましい。
【００２０】
この態様によれば、第２の絶縁体とレンズ部材とが直接的に接触している場合に比べて、レンズ部材の凸レンズ面の平面視形状を第２の絶縁体の凹レンズ面の平面視形状よりも大きくし易い。そのため、遮光体で遮断される光をより低減することができる。また、第２の絶縁体とレンズ部材との間が間隙である場合に比べて光の伝送損失を低減できる。そのため、画素電極に、より多くの光を導くことができる。このようなことから、第４の絶縁体を有することで、光の利用効率をより高めることができる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体と前記レンズ部材とは一体的に形成されていることが好ましい。
【００２２】
この態様によれば、第２の絶縁体とレンズ部材とが別体である場合に比べて、簡素な構成で、耐光信頼性の低下を低減しつつ光の利用効率が高い透過型液晶表示装置を実現することができる。また、第１基板の製造プロセスを容易にすることができる。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記遮光体は、前記平面視で、前記第１の絶縁体に包含されていることが好ましい。
【００２４】
この態様によれば、遮光体が第２の絶縁体に露出していないので、遮光体の端面による光の乱反射を防ぐことができる。
【００２５】
本発明の一態様に係る電子機器は、本発明の一態様の透過型液晶表示装置を備えることが好ましい。
【００２６】
本発明の一態様では、耐光信頼性の低下を低減しつつ光の利用効率が高い透過型液晶表示装置を備えているため、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の液晶表示装置の概略平面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置の断面図である。
【図３】素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置が有する素子基板の拡大断面図である。
【図５】図４に示す素子基板の平面図である。
【図６】図４に示す素子基板に透過する光を説明するための模式図である。
【図７】図４に示す素子基板の製造方法のフロー図である。
【図８】ステップＳ１１の基材形成工程を説明するための断面図である。
【図９】ステップＳ１１の基材形成工程を説明するための断面図である。
【図１０】ステップＳ１２のレンズ部材形成工程を説明するための断面図である。
【図１１】ステップＳ１４の第１の絶縁体および遮光体形成工程を説明するための断面図である。
【図１２】ステップＳ１４の第１の絶縁体および遮光体形成工程を説明するための断面図である。
【図１３】ステップＳ１５の第２の絶縁体形成工程を説明するための断面図である。
【図１４】ステップＳ１５の第２の絶縁体形成工程を説明するための断面図である。
【図１５】ステップＳ１６の絶縁層形成工程を説明するための断面図である。
【図１６】第１実施形態における素子基板の変形例を示す拡大断面図である。
【図１７】第２実施形態の液晶表示装置が有する素子基板の拡大断面図である。
【図１８】投射型表示装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法や縮尺は実際のものと適宜異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２９】
１、液晶表示装置
まず、本発明の透過型液晶表示装置として、薄膜トランジスター（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を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方式の液晶表示装置を例に説明する。かかる液晶表示装置は、後述する投写型表示装置の光変調素子（ライトバルブ）として好適に用いることができる。
【００３０】
＜第１実施形態＞
１（ａ）、基本構成
図１は、第１実施形態の液晶表示装置の概略平面図である。図２は、図１に示す液晶表示装置の断面図であって、図１中のＡ１−Ａ１線断面図である。図３は、素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。
【００３１】
図１および図２に示す液晶表示装置１００は、透光性を有する素子基板２（第１基板）と、素子基板２に対向配置された透光性を有する対向基板３（第２基板）と、素子基板２と対向基板３との間に配置された枠状のシール部材４と、素子基板２、対向基板３およびシール部材４で囲まれた液晶層５と、を有する。本実施形態では、液晶表示装置１００は、透過型の液晶表示装置であり、図２に示すように、素子基板２側から入射した光ＬＬを変調して対向基板３から射出する。
【００３２】
なお、図１に示すように、液晶表示装置１００は、素子基板２の厚さ方向から見た平面視で四角形状をなすが、液晶表示装置１００の平面視形状はこれに限定されず、円形等であってもよい。また、本明細書において、透光性とは可視光に対する透過性をいう。光ＬＬは可視光である。また、以下では、液晶表示装置１００に入射する入射光、液晶表示装置１００を透過している光および液晶表示装置１００から出射される出射光を区別せずに光ＬＬとして示す。
【００３３】
（素子基板）
図１に示すように、素子基板２は、平面視で対向基板３を包含する大きさである。図２に示すように、素子基板２は、基材２１と、導光層２０と、複数の画素電極２８と、配向膜２９とを有する。基材２１、導光層２０、複数の画素電極２８および配向膜２９は、この順に積層されている。配向膜２９が最も液晶層５側に位置している。
【００３４】
基材２１は、ほぼ平板状をなし、例えばガラスおよび石英等の絶縁性を有する透光性の部材で構成されている。基材２１は、光ＬＬが入射する入射面２０１を有する。複数の画素電極２８は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極材料で構成されている。また、配向膜２９は、液晶層５の液晶分子を配向させる機能を有する。配向膜２９の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化シリコン等が挙げられる。なお、後で詳述するが、導光層２０は、光ＬＬを液晶層５に導く機能を有しており、図４に示すように、マイクロレンズアレイ２２と、絶縁層２３（第４の絶縁体）、第１の絶縁体２４、複数の第２の絶縁体２５、および絶縁層２７（第３の絶縁体）を有する。また、後で詳述するが、導光層２０は、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５を有する遮光体２６と、ＴＦＴ２６０とを備えている（図３および図４参照）。
【００３５】
（対向基板）
図２に示すように、対向基板３は、基材３１と、絶縁層３２と、共通電極３３と、配向膜３４と、を有する。基材３１、絶縁層３２、共通電極３３および配向膜３４は、この順に積層されている。配向膜３４が最も液晶層５側に位置している。
【００３６】
基材３１は、ほぼ平板状をなし、例えばガラスおよび石英等の絶縁性を有する透光性の部材で構成されている。基材３１は、光ＬＬが出射する出射面３０１を有する。共通電極３３は、絶縁層３２を介して基材３１に積層されている。共通電極３３は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明電極材料で構成されている。また、配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる機能を有する。配向膜３４の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化シリコン等が挙げられる。
【００３７】
また、図１および図２に示すように、対向基板３のシール部材４よりも内側には、遮光性を有する金属材料等を用いて形成された枠状の周辺見切り３２０が設けられている。周辺見切り３２０は、絶縁層３２に埋没するよう形成されている。また、周辺見切り３２０の内側は、画像等を表示する表示領域Ａを構成している。この周辺見切り３２０によって、不要な迷光が表示領域Ａに入射することを防ぎ、表示における高いコントラストを確保することができる。また、表示領域Ａは、行列状に配列された複数の画素Ｐを含む。また、対向基板３の４つの角近傍には、それぞれ、素子基板２と対向基板３との間で電気的導通をとるための導通材１５０が設けられている。
【００３８】
（シール部材）
シール部材４は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成されている。シール部材４は、素子基板２および対向基板３のそれぞれに対して固着されている。シール部材４、素子基板２および対向基板３によって囲まれた領域内には、液晶層５が設けられている。シール部材４の図１中の下側の部分には、液晶分子を含む液晶材を注入するための注入口４１が形成されている。注入口４１は、各種樹脂材料を用いて形成された封止材４０により封止されている。
【００３９】
（液晶層）
液晶層５は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶層５は、液晶分子が配向膜２９および配向膜３４の双方に接するように素子基板２および対向基板３によって挟持されている。液晶層５は、印加される電圧レベルにより液晶分子の配向が変化することによって光ＬＬを変調することで階調表示を可能とする。
【００４０】
また、図１に示すように、素子基板２の対向基板３側の面の外縁部には、２つの走査線駆動回路６１と１つのデータ線駆動回路６２とが設けられている。図示の例では、２つの走査線駆動回路６１は、素子基板２の図１中左側および右側に配置されている。データ線駆動回路６２は、素子基板２の図１中下側に配置されている。また、素子基板２の対向基板３側の面の外縁部には、複数の外部端子６４が設けられている。外部端子６４には、走査線駆動回路６１およびデータ線駆動回路６２のそれぞれから引き回された配線６５が接続されている。
【００４１】
以上、液晶表示装置１００の基本的な構成について説明した。この液晶表示装置１００の駆動方式としては、特に限定されないが、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードおよびＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等が挙げられる。
【００４２】
１（ｂ）、電気的な構成
次に、液晶表示装置１００の電気的な構成について簡単に説明する。図３は、図１に示す液晶表示装置が有する素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。図３では、説明の便宜上、互いに直交するｘ軸およびｙ軸を図示している。
【００４３】
図３に示すように、素子基板２には、ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２とｎ本の容量線２６３とが形成されている。ただし、ｎおよびｍは２以上の整数である。ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２との各交差に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ２６０が設けられている。また、ｎ本の走査線２６１、ｍ本のデータ線２６２およびｎ本の容量線２６３は、例えばアルミニウム等の金属で構成されており、光ＬＬを遮光する遮光体２６を構成している。
【００４４】
ｎ本の走査線２６１は、ｙ方向に等間隔で並んでいて、ｘ方向に延在している。走査線２６１は、ＴＦＴ２６０のゲート電極に電気的に接続されている。また、ｎ本の走査線２６１は、走査線駆動回路６１（図１参照）に電気的に接続されている。ｎ本の走査線２６１には、走査線駆動回路６１から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎが走査線２６１に線順次で供給される。
【００４５】
ｍ本のデータ線２６２は、ｘ方向に等間隔で並んでいて、ｙ方向に延在している。データ線２６２は、ＴＦＴ２６０のソース電極に電気的に接続されている。また、ｍ本のデータ線２６２は、図１に示すデータ線駆動回路６２に電気的に接続されている。ｍ本のデータ線２６２には、データ線駆動回路６２（図１参照）から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｍがデータ線２６２に線順次で供給される。
【００４６】
ｎ本の走査線２６１とｍ本のデータ線２６２とは、互いに絶縁されており、平面視で格子状に形成されている。隣り合う２つの走査線２６１と隣り合う２つのデータ線２６２とで囲まれた領域が画素Ｐに対応している。１つの画素Ｐには、１つの画素電極２８が形成されている。なお、ＴＦＴ２６０のドレイン電極は、画素電極２８に電気的に接続されている。
【００４７】
ｎ本の容量線２６３は、ｙ方向に等間隔で並んでいて、ｘ方向に延在している。また、ｎ本の容量線２６３は、複数のデータ線２６２および複数の走査線２６１と絶縁され、これらに対して離間して形成されている。容量線２６３には、グランド電位等の固定電位が印加される。また、容量線２６３と画素電極２８との間には、液晶容量に保持された電荷がリークすることを防止するために蓄積容量２６４が液晶容量と並列に設けられている。
【００４８】
走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２６１が順次選択されると、選択された走査線２６１に接続されたＴＦＴ２６０がオン状態となる。すると、ｍ本のデータ線２６２を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｍが、選択された走査線２６１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２８に印加される。これにより、画素電極２８と図２に示す対向基板３が有する共通電極３３との間に形成された液晶容量に表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加された電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量２６４によって、印加された電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光ＬＬが変調され階調表示が可能となる。
【００４９】
１（ｃ）、素子基板の構成
次に、素子基板２の詳細な構成について説明する。図４は、図１に示す電気光学装置が有する素子基板の拡大断面図であって、図２中の領域Ａ２の拡大図である。図５は、図４に示す素子基板の平面図である。なお、図５では、配向膜２９の図示を省略している。また、図４および図５では、それぞれ、説明の便宜上、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。
【００５０】
図４に示すように、素子基板２は、基材２１と、導光層２０と、複数の画素電極２８と、配向膜２９と、を有する。導光層２０は、マイクロレンズアレイ２２と、絶縁層２３（第４の絶縁体）と、第１の絶縁体２４と、複数の第２の絶縁体２５と、絶縁層２７（第３の絶縁体）と、を有する。また、導光層２０は、ＴＦＴ２６０と、遮光体２６とを有する。
【００５１】
（基材）
図４に示すように、基材２１は、透光性を有するほぼ板状の部材であり、半球状に凹没した複数の凹部２１０を有する。複数の凹部２１０は、入射面２０１とは反対側の面に形成されており、平面視で行列状に配置されている。基材２１の構成材料としては、例えばガラス材料および樹脂材料等が挙げられる。
【００５２】
（マイクロレンズアレイ）
基材２１上には、透光性を有するマイクロレンズアレイ２２が積層されている。マイクロレンズアレイ２２は、凹部２１０の形状に対応した半球状の凸部を有する複数のレンズ部材２２０（マイクロレンズ）を有する。レンズ部材２２０の凸レンズ面２２１は、凹部２１０を形成している面に接触している。レンズ部材２２０は、球面レンズである。また、マイクロレンズアレイ２２の構成材料としては、例えば酸窒化シリコン、窒化シリコンおよび酸化アルミニウム等の透光性を有する絶縁性材料が挙げられる。
【００５３】
（絶縁層）
マイクロレンズアレイ２２上には、透光性を有する絶縁層２３が設けられている。絶縁層２３の屈折率は、マイクロレンズアレイ２２の屈折率よりも低い。絶縁層２３の構成材料としては、例えば酸化シリコン等の透光性を有する絶縁性材料が挙げられる。なお、絶縁層２３のマイクロレンズアレイ２２と反対側の面は、ほぼ平坦である。
【００５４】
（第１の絶縁体）
マイクロレンズアレイ２２上には、透光性を有する第１の絶縁体２４が設けられている。図４および図５に示すように、第１の絶縁体２４は、平面視で格子状をなしており、複数の開口２４９を有している。また、図４に示すように、第１の絶縁体２４は、複数の絶縁層２４１、２４２、２４３および２４４が積層した積層体で構成されている。第１の絶縁体２４の屈折率は、マイクロレンズアレイ２２の屈折率よりも小さく、本実施形態では絶縁層２３の屈折率と同等である。第１の絶縁体２４の構成材料としては、例えば酸化シリコン等の透光性を有する絶縁性材料が挙げられる。なお、各絶縁層２４１、２４２、２４３および２４４は、同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００５５】
（遮光体およびＴＦＴ）
図４に示すように、第１の絶縁体２４に埋没するように、ＴＦＴ２６０および遮光体２６が形成されている。すなわち、図４および図５に示すように、ＴＦＴ２６０および遮光体２６は、それぞれ、平面視で、第１の絶縁体２４に重なり、第１の絶縁体２４に包含されている。また、遮光体２６は、前述したように、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５を有する。また、図４および図５では、容量線２６３の図示を省略している。
【００５６】
ここで、遮光体２６は、遮光性を有する遮光領域Ａ１１を形成している。言い換えると、遮光領域Ａ１１には遮光体２６が設けられている。遮光領域Ａ１１は、平面視で第１の絶縁体２４の形状に対応した格子状をなしている。具体的には、遮光領域Ａ１１は、平面視で、ｘ軸方向に沿った複数の直線状をなす部分と、ｙ軸方向に沿った複数の直線状をなす部分とを有する（図５参照）。なお、遮光領域Ａ１１のｚ軸方向における範囲は、図４に示すように、遮光層２６５の基材２１側の面２６５１からデータ線２６２の絶縁層２７側の面２６２１までの範囲である。また、遮光領域Ａ１１で囲まれた複数の開口領域Ａ１２には、それぞれ、後述する第２の絶縁体２５が設けられている。開口領域Ａ１２の幅Ｗ２は、第１の絶縁体２４の開口２４９を形成する内壁面の幅Ｗ１よりも大きい。
【００５７】
遮光層２６５は、光ＬＬに対する遮光性を有する部材で構成されている。図５に示すように、遮光層２６５は、平面視で、第１の絶縁体２４の形状に対応した格子状をなす。具体的には、平面視で、ｘ軸方向に沿った複数の直線状をなす部分と、ｙ軸方向に沿った複数の直線状をなす部分とを有する。また、図４に示すように、遮光層２６５は、絶縁層２３上に設けられており、絶縁層２４１によって覆われている。遮光層２６５の構成材料としては、例えば、ポリシリコン、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。なお、本実施形態では、遮光層２６５は、配線の機能を有していないが、遮光層２６５は、配線の機能を有していてもよい。
【００５８】
図５に示すように、複数の走査線２６１は、それぞれｘ軸方向に沿って延在していて、等間隔に並んでいる。なお、図示では、走査線２６１の幅は前述した遮光層２６５の幅と同等である。また、図４に示すように、走査線２６１は、絶縁層２４２上に設けられており、絶縁層２４３によって覆われている。走査線２６１の構成材料としては、例えば、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。
【００５９】
図５に示すように、複数のデータ線２６２は、それぞれｙ軸方向に沿って延在していて、等間隔に並んでいる。なお、図示では、走査線２６１の幅は前述した遮光層２６５の幅と同等である。また、図４に示すように、データ線２６２は、絶縁層２４３上に設けられており、絶縁層２４４によって覆われている。データ線２６２の構成材料としては、例えば、金属、金属シリサイドおよび金属化合物等が挙げられる。
【００６０】
図４に示すように、複数のＴＦＴ２６０は、遮光層２６５と走査線２６１との間に配置されている。ＴＦＴ２６０は、平面視で、遮光層２６５および走査線２６１と重なり、これらに包含されている。また、ＴＦＴ２６０は、絶縁層２４１上に設けられており、絶縁層２４２によって覆われている。なお、ＴＦＴ２６０は、図５に示すように、平面視で格子状をなす遮光層２６５の格子点に位置している。前述したようにＴＦＴ２６０が遮光層２６５と走査線２６１との間に配置され、平面視でこれに包含されていることで、光ＬＬがＴＦＴ２６０に入射することを防止または低減することができる。
【００６１】
（第２の絶縁体）
開口領域Ａ１２には、それぞれ、透光性を有する第２の絶縁体２５が第１の絶縁体２４に接している状態で配置されている。すなわち、第１の絶縁体２４が有する複数の開口２４９には、それぞれ、透光性を有する第２の絶縁体２５が充填されている。第２の絶縁体２５の屈折率は、第１の絶縁体２４の屈折率よりも高い。そのため、第２の絶縁体２５と第１の絶縁体２４との界面２５９で、光ＬＬを反射させることができ、第２の絶縁体２５内で光ＬＬを伝搬させることができる。すなわち、第２の絶縁体２５を、光ＬＬを伝搬させる導波路として機能させることができる。なお、図４に示すように、界面２５９は、素子基板２の厚さ方向に対して概垂直であり、光ＬＬの光軸方向と一致またはそれに近似している。また、第２の絶縁体２５の構成材料としては、例えば、酸窒化シリコン、窒化シリコンおよび酸化アルミニウム等の透光性を有する絶縁性材料が挙げられる。また、本実施形態では、第２の絶縁体２５の屈折率は、マイクロレンズアレイ２２の屈折率と同様であり、絶縁層２３の屈折率よりも大きい。
【００６２】
また、第２の絶縁体２５の絶縁層２７側の面は、球面状をなす凹レンズ面２５１を含む。凹レンズ面２５１は球面レンズである。本実施形態では、第２の絶縁体２５の絶縁層２７側の面のほぼ全域が凹レンズ面２５１である。凹レンズ面２５１は、図５に示すように、平面視で、前述した凸レンズ面２２１よりも小さく、凸レンズ面２２１に包含されている。また、凹レンズ面２５１の曲率は、凸レンズ面２２１の曲率よりも大きい。
【００６３】
（絶縁層）
図４に示すように、第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５上には、透光性を有する絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７は、複数のほぼ半球状の凸部を備える。絶縁層２７の凸面は、凹レンズ面２５１に対応しており、凹レンズ面２５１に接触している。絶縁層２７の屈折率は、第２の絶縁体２５の屈折率よりも低く、本実施形態では、第１の絶縁体２４の屈折率と同等である。絶縁層２７の構成材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンおよび酸化アルミニウム等の透光性を有する絶縁性材料が挙げられる。
【００６４】
（画素電極）
図４に示すように、絶縁層２７上には、複数の画素電極２８が配置されている。これら画素電極２８は、平面視で行列状をなす。また、図４および図５に示すように、画素電極２８は、平面視で、第２の絶縁体２５に重なり、第２の絶縁体２５を内包するように配置されている。なお、複数の画素電極２８上には、配向膜２９が配置されている。
【００６５】
１（ｄ）、素子基板における光路
次に、素子基板２における光路について説明する。図６は、図４に示す素子基板に透過する光を説明するための模式図である。
【００６６】
図６に示すように、素子基板２に光ＬＬが入射した場合、光ＬＬのうち凸レンズ面２２１の中心を通り、光ＬＬの光軸に平行な光線ＬＬ１は、そのまま真っ直ぐ進んで凹レンズ面２５１の中心部から出射される。
【００６７】
一方、例えば、凸レンズ面２２１の外縁に近い部分を通り、光ＬＬの光軸に平行な光線ＬＬ２は、凸レンズ面２２１で屈折し、凹レンズ面２５１で再び屈折する。光線ＬＬ２は、第２の絶縁体２５内では、凸レンズ面２２１で屈折することで斜めに進行するが、凹レンズ面２５１で再び屈折することにより、凹レンズ面２５１から平行な状態で出射される。
【００６８】
また、例えば、凸レンズ面２２１の外縁に近い部分を通り、光ＬＬの光軸に対して斜めに進行する光線ＬＬ３は、凸レンズ面２２１で屈折し、界面２５９で反射した後、凹レンズ面２５１で再び屈折する。光線ＬＬ３は、第２の絶縁体２５と第１の絶縁体２４との屈折率の関係で、界面２５９で全反射される。例えば、第１の絶縁体２４が酸化シリコンで形成され、第２の絶縁体２５が酸窒化シリコンで形成されていて、波長５５０ｎｍの可視光について、第１の絶縁体２４の屈折率が１．４６であり、第２の絶縁体２５の屈折率が１．６４である場合を考える。その場合、界面２５９に対する入射角が６２°以上であると、スネルの法則より界面２５９で全反射される。したがって、凸レンズ面２２１で屈折した光線ＬＬ３は、第２の絶縁体２５内において第１の絶縁体２４に向かって斜めに進行するが、界面２５９で全反射されて第２の絶縁体２５の内側に向かって進む。それゆえ、光線ＬＬ３が第１の絶縁体２４内に入射することが回避される。すなわち、光線ＬＬ３が第２の絶縁体２５から外れることを回避できる。また、界面２５９で全反射した光線ＬＬ３は、凹レンズ面２５１で再び屈折することにより、凹レンズ面２５１から平行な状態で出射される。
【００６９】
以上説明したように、光ＬＬは、前述したような各光路を辿るため、第２の絶縁体２５から平行またはそれに近い状態で出射される。そのため画素電極２８および図２に示す液晶層５に、平行またはそれに近い状態の光ＬＬを入射させることができる。
【００７０】
ここで、前述したように、液晶表示装置１００は、素子基板２（第１基板）と、素子基板２に対して離間している対向基板３（第２基板）と、素子基板２と対向基板３との間に配置され、液晶分子を含む液晶層５と、を備え、素子基板２から入射した光ＬＬが対向基板３から出射する透過型液晶表示装置である（図２参照）。また、図４に示すように、素子基板２は、透光性の基材２１と、基材２１に対して離間して、格子状の遮光領域Ａ１１に配置された遮光体２６と、素子基板２の厚さ方向から見た平面視において、遮光領域Ａ１１に囲まれた開口領域Ａ１２に配置された画素電極２８と、を有する。また、素子基板２は、平面視で遮光体２６と重なり、基材２１と画素電極２８との間に配置された透光性を有する第１の絶縁体２４と、平面視で画素電極２８と重なり、基材２１と画素電極２８との間で第１の絶縁体２４に接して配置された透光性を有する第２の絶縁体２５とを有する。また、素子基板２は、平面視で画素電極２８と重なり、基材２１と第２の絶縁体２５との間に配置され、基材２１側の面が凸レンズ面２２１を含む透光性のレンズ部材２２０と、を備える。また、第２の絶縁体２５の屈折率は、第１の絶縁体２４の屈折率よりも高い。また、第２の絶縁体２５の画素電極２８側の面は、凹レンズ面２５１を含む。
【００７１】
かかる液晶表示装置１００によれば、凸レンズ面２２１を有するレンズ部材２２０を備えるため、凸レンズ面２２１で屈折した光ＬＬを第２の絶縁体２５の凹レンズ面２５１で再度屈折させて平行な光ＬＬまたはそれに近い状態にすることができる。そのため、液晶層５中における集光を低減できるので、液晶分子に当たる光ＬＬの強度が高くなることを低減できる。また、液晶層５を通過する際に、光ＬＬの斜め成分が少なくなるため、コントラストの低下を低減することができる。また、第２の絶縁体２５の屈折率が第１の絶縁体２４の屈折率よりも高いことで、第２の絶縁体２５を導波路として機能させることができる。そのため、レンズ部材２２０の凸レンズ面２２１によって第２の絶縁体２５内に集まった光ＬＬを第２の絶縁体２５内により多く取り込むことができ、その取り込んだ光ＬＬを効率良く画素電極２８へと導くことができる。このようなことから、従来よりも液晶分子の劣化による耐光信頼性の低下を低減しつつ、光の利用効率、すなわち液晶表示装置１００に入射した光ＬＬに対する液晶表示装置１００から出射する光ＬＬの割合を高めることができる。
【００７２】
特に、本実施形態では、第２の絶縁体２５の絶縁層２７側の面のほぼ全域が凹レンズ面２５１である。そのため、平行な状態の光ＬＬをより多く液晶層５に入射させることができ、よって、光ＬＬの利用効率を高めることができる。
【００７３】
また、第１の絶縁体２４の開口２４９に第２の絶縁体２５を設けた簡便な構造で、導波路を構成できる。そのため、素子基板２の製造が容易である。
【００７４】
また、第１の絶縁体２４が絶縁性を有するため、第１の絶縁体２４内に走査線２６１、データ線２６２および容量線２６３を配置できる。ここで、仮に、例えばＡｌＧａＡｓ等の絶縁性でない材料を用いて第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５に相当するものを形成した場合、走査線２６１、データ線２６２および容量線２６３を互いに絶縁するための材料を別途用いる必要がある。これに対し、絶縁性を有する第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５であれば、そのような必要がない。よって、導光層２０の構成の簡略化を図ることができる。
また、前述したように、第２の絶縁体２５と画素電極２８との間には、凹レンズ面２５１と画素電極２８とに接して配置され、第２の絶縁体２５よりも屈折率が低い透光性を有する絶縁層２７（第３の絶縁体）を備える。
【００７５】
絶縁層２７を備えることで、第２の絶縁体２５と画素電極２８との間が空隙である場合に比べて、例えば空気による光ＬＬの界面反射等の影響を低減することができるので、光ＬＬの伝送損失を低減できる。そのため、画素電極２８に、より多くの光ＬＬを導くことができるので、光ＬＬの利用効率をより高めることができる。
【００７６】
また、前述したように、レンズ部材２２０、特に凸レンズ面２２１は、平面視で、第２の絶縁体２５の大きさよりも大きく、かつ、第２の絶縁体２５と重なっている（図４および図５参照）。
【００７７】
これにより、例えばレンズ部材２２０が平面視で第２の絶縁体２５の大きさよりも小さい場合に比べて、第２の絶縁体２５内により多くの光ＬＬを取り込むことができる。そのため、光ＬＬの利用効率をより高めることができる。
【００７８】
特に、本実施形態では、レンズ部材２２０の凸レンズ面２２１は、平面視で、第２の絶縁体２５を包含するように配置されている。これにより、第２の絶縁体２５が平面視で凸レンズ面２２１を包含している場合に比べて、より広い範囲にわたって光ＬＬを第２の絶縁体２５内に導くことができる。また、本実施形態では、レンズ部材２２０は、平面視で遮光体２６に重なっている。これにより、遮光体２６に入射し得る光ＬＬも第２の絶縁体２５内に導くことができるので、遮光体２６で遮断される光ＬＬを低減できる。
【００７９】
さらに、前述したように、第２の絶縁体２５の凹レンズ面２５１の曲率は、レンズ部材２２０の凸レンズ面２２１の曲率よりも大きい。
【００８０】
本実施形態のように、第２の絶縁体２５の凹レンズ面２５１が平面視でレンズ部材２２０の凸レンズ面２２１に包含されている場合、凹レンズ面２５１の曲率を凸レンズ面２２１の曲率よりも大きくすることが好ましい。これにより、凹レンズ面２５１で、凸レンズ面２２１によって屈折した光ＬＬをより平行に近い状態に戻すことができる。そのため、液晶層５に、より平行に近い状態の光ＬＬを入射させることができることで液晶分子の劣化による耐光信頼性の低下をより低減することができる。なお、凹レンズ面２５１の曲率を凸レンズ面２２１の曲率よりも大きくすることは、第２の絶縁体２５およびレンズ部材２２０の各屈折率が同等である場合に特に有効である。
【００８１】
また、前述したように、第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０との間には、平面視で遮光体２６の画素電極２８と重なり、第２の絶縁体２５およびレンズ部材２２０の双方よりも屈折率が低い透光性を有する絶縁層２３（第４の絶縁体）が配置されている。
【００８２】
絶縁層２３を備えることで、第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０とが直接的に接触している場合に比べて、凸レンズ面２２１の大きさを凹レンズ面２５１の大きさよりも大きくし易い。そのため、遮光体２６で遮断される光ＬＬをより低減できる。そのため、第２の絶縁体２５内により多くの光を取り込むことができる。また、第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０との間に絶縁層２３が介在していることで、第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０との間が間隙である場合に比べて、光ＬＬの伝送損失を低減できる。そのため、画素電極２８により多くの光ＬＬを導くことができる。このようなことから、絶縁層２３を有することで、光ＬＬの利用効率をより高めることができる。
【００８３】
また、前述したように、遮光体２６は、平面視で、第１の絶縁体２４に包含されている。特に、本実施形態では、遮光体２６が第１の絶縁体２４に埋没している。そのため、遮光体２６は第２の絶縁体２５に接触していない。仮に、遮光体２６が有する遮光層２６５が第２の絶縁体２５と接触するように設けられている場合、遮光層２６５の縁で反射した光ＬＬは、反射方向が一定とならず乱反射等して第１の絶縁体２４内に侵入する可能性がある。これに対し、遮光体２６が平面視で第１の絶縁体２４に包含されていることで、遮光層２６５の端面による光ＬＬの乱反射を防ぐことができ、よって、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射をより効果的に回避できる。
【００８４】
また、図４に示すように、第２の絶縁体２５は、素子基板２の厚さ方向（ｚ軸方向）における第１の絶縁体２４が設けられている範囲のほぼ全域に亘って設けられている。具体的には、ｙ軸方向から見て、第２の絶縁体２５の基材２１側の面２５０１の位置は、遮光層２６５の基材２１側の面２６５１の位置と等しい。また、ｙ軸方向から見て、第２の絶縁体２５の凹レンズ面２５１の中心２５１１の位置は、データ線２６２の絶縁層２７側の面２６２１よりも絶縁層２７側に位置している。このように第２の絶縁体２５が設けられていることで、第２の絶縁体２５が第１の絶縁体２４のｚ軸方向における範囲のほぼ全域に亘って設けられていない場合に比べ、導波路としての機能をより効果的に発揮できる。また、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射を防ぐことができる。
【００８５】
１（ｅ）、素子基板の製造方法
次に、素子基板２の製造方法を説明する。図７は、図４に示す素子基板の製造方法のフロー図である。
【００８６】
図７に示すように、素子基板２の製造方法は、基材形成工程（ステップＳ１１）と、レンズ部材形成工程（ステップＳ１２）と、絶縁層形成工程（ステップＳ１３）と、第１の絶縁体および遮光体形成工程（ステップＳ１４）と、第２の絶縁体形成工程（ステップＳ１５）と、絶縁層形成工程（ステップＳ１６）と、画素電極形成工程（ステップＳ１７）と、配向膜形成構成（ステップＳ１８）とを、有する。これら各工程を順に行って、素子基板２を製造する。以下、各工程を順次説明する。
【００８７】
基材形成工程（ステップＳ１１）
図８および図９は、それぞれ、ステップＳ１１の基材形成工程を説明するための断面図である。まず、図８に示すように、例えばガラス板または石英板等で構成された、基材２１の母材２１ａを用意し、複数の開口が形成されたマスクＭ１を母材２１ａ上に形成する。次いで、図９に示すように、マスクＭ１を用いて等方性エッチングを行う。例えばフッ酸を含むエッチング液を用いたウエットエッチングにより母材２１ａの一部を除去する。これにより、複数の凹部２１０を有する基材２１が形成される。等方性エッチングを行うことで半球状の凹部２１０を簡単に形成することができる。
【００８８】
レンズ部材形成工程（ステップＳ１２）
図１０は、ステップＳ１２のレンズ部材形成工程を説明するための断面図である。次に、図１０に示すように、マイクロレンズアレイ２２を形成する。具体的には、例えば、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）法等の蒸着法により基材２１の凹部２１０に酸窒化シリコンを堆積した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により上面を平坦化する。
【００８９】
絶縁層形成工程（ステップＳ１３）
次に、図示はしないが、マイクロレンズアレイ２２上に絶縁層２３を形成する。絶縁層２３の形成は、例えば酸化シリコンを含む材料をＣＶＤ法等の蒸着法によりマイクロレンズアレイ２２上に成膜することにより行う。
【００９０】
第１の絶縁体および遮光体形成工程（ステップＳ１４）
図１１および図１２は、それぞれ、ステップＳ１４の第１の絶縁体および遮光体形成工程を説明するための断面図である。次に、第１の絶縁体２４および遮光体２６を形成する。なお、本工程の説明では、容量線２６３も形成するが、その説明および図示は省略する。
【００９１】
具体的には、図１１に示すように、絶縁層２３上に、遮光層２６５、絶縁層２４１ａ、ＴＦＴ２６０、絶縁層２４２ａ、走査線２６１、絶縁層２４３ａ、データ線２６２および絶縁層２４４ａを順に積層する。その後、複数の開口が形成されたマスクＭ２を絶縁層２４４ａ上に形成する。絶縁層２４１ａは、後に絶縁層２４１となる層であり、絶縁層２４２ａは、後に絶縁層２４２となる層であり、絶縁層２４３ａは、後に絶縁層２４３となる層であり、絶縁層２４４ａは、後に絶縁層２４４となる層である。絶縁層２４１ａ、２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａの形成は、それぞれ、例えば酸化シリコンからなる層をＣＶＤ法により成膜することにより行う。また、ＴＦＴ２６０、遮光層２６５、走査線２６１およびデータ線２６２の形成は、それぞれ、詳細な図示はしないが、例えばアルミニウム等の金属等からなる層をスパッタリング法またはＣＶＤ法等により成膜した後、パターニングすることにより行う。
【００９２】
次いで、複数の開口が形成されたマスクＭ２を用いて異方性エッチングを行う。図１２に示すように、例えばフッ素等のハロゲン系ガスに酸素または一酸化炭素を混入したエッチングガスを用いてドライエッチングにより絶縁層２４１ａ、２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａの一部を除去する。これにより、図１２に示すように、第１の絶縁体２４および遮光体２６が形成される。前述したように、絶縁層２４１ａ、２４２ａ、２４３ａおよび２４４ａを形成した後に、これらの一部を一括して除去することで、製造プロセスを簡略化できる。また、第１の絶縁体２４の開口２４９を形成する内壁面の平滑性を高めることができる。
【００９３】
第２の絶縁体形成工程（ステップＳ１５）
図１３および図１４は、それぞれ、ステップＳ１５の第２の絶縁体形成工程を説明するための断面図である。次に、複数の第２の絶縁体２５を形成する。
【００９４】
具体的には、図１３に示すように、例えばＣＶＤ法等の蒸着法により開口２４９に例えば酸窒化シリコンを堆積して絶縁体２５ａを形成し、複数の開口が形成されたマスクＭ３を第１の絶縁体２４上に形成する。絶縁体２５ａは、後に第２の絶縁体２５となる層である。
【００９５】
次いで、複数の開口が形成されたマスクＭ３を用いて等方性エッチングを行う。図１４に示すように、例えばフッ素等のハロゲン系ガスに酸素または一酸化炭素を混入したエッチングガスを用いてドライエッチングにより絶縁体２５ａの一部を除去する。これにより、図１４に示すように、複数の凹レンズ面２５１を有する第２の絶縁体２５が形成される。ドライエッチングによる等方性エッチングを行うことで凹レンズ面２５１を有する第２の絶縁体２５を高精度にかつ簡単に形成することができる。
【００９６】
絶縁層形成工程（ステップＳ１６）
図１５は、ステップＳ１６の絶縁層形成工程を説明するための断面図である。次に、図１５に示すように、絶縁層２７を形成する。絶縁層２７の形成は、例えば酸化シリコンを含む材料をＣＶＤ法等の蒸着法により第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５上に堆積した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により上面を平坦化することにより行う。
【００９７】
画素電極形成工程（ステップＳ１７）
次に、図示はしないが、絶縁層２７上に複数の画素電極２８を形成する。画素電極２８の形成は、例えば透明電極材料からなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成した後、マスクを用いてパターニングすることにより行う。
【００９８】
配向膜形成構成（ステップＳ１８）
次に、図示はしないが、配向膜２９を形成する。配向膜２９の形成は、例えばポリイミドからなる層をＣＶＤ法等の蒸着法により形成した後、ラビング処理を施すことにより行う。
【００９９】
以上のようにして、図４に示す素子基板２を形成することができる。なお、公知の技術を適宜用いて対向基板３を形成し、素子基板２と対向基板３とをシール部材４を介して連結する。その後、素子基板２、対向基板３およびシール部材４との間に液晶材を注入して液晶層５を形成して封止する。また、各種回路および配線等も適宜形成する。このようにして、図１および図２に示す液晶表示装置１００を製造することができる。
【０１００】
以上、本実施形態における液晶表示装置１００について説明した。なお、本実施形態では、凹レンズ面２５１および凸レンズ面２２１は、それぞれ球面であるが、これらは非球面であってもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、画素電極２８は、平面視で第２の絶縁体２５を包含しているが、画素電極２８は、平面視で開口領域Ａ１２と重なっていればよく、例えば平面視で第２の絶縁体２５を包含していなくてもよい。
【０１０２】
また、図示では、レンズ部材２２０は、平面視で第２の絶縁体２５を包含するように配置されているが、レンズ部材２２０は、平面視で第２の絶縁体２５と重なっていればよく、平面視で第２の絶縁体２５よりも小さくてもよく、また第２の絶縁体２５を包含していなくてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、凹レンズ面２５１の曲率は、凸レンズ面２２１の曲率よりも大きい場合を例に説明したが、凹レンズ面２５１の曲率は、凸レンズ面２２１の曲率よりも小さかったり、等しかったりしてもよい。
【０１０４】
また、遮光体２６は、ＴＦＴ２６０、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５の他に、遮光性を有する遮光層をさらに有していてもよい。また、ＴＦＴ２６０、走査線２６１、データ線２６２および遮光層２６５の積層順は、図４で示す積層順に限定されない。また、遮光体２６および第１の絶縁体２４の各積層数は、図示の数に限定されず、任意である。
【０１０５】
また、本実施形態では、第２の絶縁体２５は、第１の絶縁体２４の開口２４９を埋めるように設けられているが、第２の絶縁体２５は、少なくとも第１の絶縁体２４に接していればよく、開口２４９を埋めるように設けられていなくてもよい。
【０１０６】
また、素子基板２の厚さ方向における第２の絶縁体２５の位置は、図示の位置に限定されない。ただし、少なくともＴＦＴ２６０に光ＬＬが透過しないよう設けられていることが好ましい。
【０１０７】
また、本実施形態では、遮光体２６は、第１の絶縁体２４に埋没していたが、遮光体２６は、その一部が第１の絶縁体２４から露出していてもよい。
【０１０８】
また、「第３の絶縁体」は１つの絶縁層２７で構成されていたが、「第３の絶縁体」は、複数の絶縁層で構成されていてもよい。ただし、「第３の絶縁体」は、複数の絶縁層の積層体でなく、１つの絶縁層２７で構成されている方が、各界面における光ＬＬの伝送損失の低減等が生じないため好ましい。また、絶縁層２７は適宜省略してもよい。なお、同様に、「第４の絶縁体」は、１つの絶縁層２３で構成されていたが、「第４の絶縁体」は、複数の絶縁層で構成されていてもよい。
【０１０９】
＜変形例＞
図１６は、第１実施形態における素子基板の変形例を示す拡大断面図である。
【０１１０】
図１６に示す素子基板２ｘが有する第２の絶縁体２５ｘでは、凹レンズ面２５１ｘの曲率が、マイクロレンズアレイ２２ｘが有するレンズ部材２２０ｘの凸レンズ面２２１ｘの曲率とほぼ同等である。また、第２の絶縁体２５ｘの屈折率は、レンズ部材２２０ｘの屈折率よりも大きい。なお、平面視におけるレンズ部材２２０ｘの大きさは第２の絶縁体２５ｘの大きさよりも大きい。
【０１１１】
このような構成の第２の絶縁体２５ｘおよびレンズ部材２２０ｘによれば、第２の絶縁体２５ｘの屈折率とレンズ部材２２０ｘの屈折率とが等しい場合に比べて、凹レンズ面２５１ｘを透過した光ＬＬを、素子基板２ｘに入射する光ＬＬの光軸に対してより平行に近い状態にすることができる。
【０１１２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１７は、第２実施形態の液晶表示装置が有する素子基板の拡大断面図である。
【０１１３】
本実施形態は、主に、第１実施形態におけるマイクロレンズアレイを備えていないこと、および、第２の絶縁体が凸レンズ面を備えることが異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１４】
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１７において、前述した第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【０１１５】
図１７に示す液晶表示装置１００Ａの素子基板２Ａが有する導光層２０Ａは、第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ２２を備えておらず、第２の絶縁体２５Ａの基材２１側の面が凸レンズ面２５３を有する。したがって、本実施形態では、第２の絶縁体２５Ａは、第１実施形態における第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０とが一体的に形成されたような構成をなす。
【０１１６】
凸レンズ面２５３は、基材２１の凹部２１０を形成している面に対応しており、当該面に接触している。また、凸レンズ面２５３は、第１の絶縁体２４の基材２１側の面よりも基材２１側に位置している。また、凸レンズ面２５３は、平面視で、凹レンズ面２５１と同等の大きさであり、凹レンズ面２５１と重なっている。凸レンズ面２５３の曲率は、凹レンズ面２５１の曲率と同等である。
【０１１７】
前述したように、第１実施形態における第２の絶縁体２５とレンズ部材２２０とが一体的に形成されたような第２の絶縁体２５Ａを有することで、第１実施形態に比べて、簡素な構成で、耐光信頼性の低下を低減しつつ光ＬＬの利用効率が高い液晶表示装置１００Ａを実現することができる。また、第１実施形態に比べて、素子基板２Ａの製造プロセスを容易にすることができる。
【０１１８】
２、投射型表示装置
次に、本発明の電子機器の一例である投射型表示装置について説明する。図１８は、液晶表示装置を備えた投射型表示装置の一例を示す模式図である。
【０１１９】
図１８に示すように、投射型表示装置であるプロジェクター７００は、光源装置７０１と、インテグレーター７０４と、偏光変換素子７０５と、色分離導光光学系７０２と、光変調装置としての液晶光変調装置７１０Ｒ、液晶光変調装置７１０Ｇおよび液晶光変調装置７１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７１２および投写光学系７１４と、を備える。後で詳述するが、液晶光変調装置７１０Ｒ、７１０Ｇおよび７１０Ｂには、液晶表示装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂが設けられている。これらの液晶表示装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂとして、例えば前述した液晶表示装置１００および１００Ａを用いることができる。
【０１２０】
光源装置７０１は、第１色光である赤色光（以下「Ｒ光」という）、第２色光である緑色光（以下「Ｇ光」という）、および第３色光である青色光（以下「Ｂ光」という）を含む光ＬＬを供給する。光源装置７０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。
【０１２１】
インテグレーター７０４は、光源装置７０１から出射された光ＬＬの照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光ＬＬは、偏光変換素子７０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系７０２が備える反射面に対してｓ偏光したｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離導光光学系７０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒに入射する。
【０１２２】
色分離導光光学系７０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇと、３枚の反射ミラー７０７と、２枚のリレーレンズ７０８と、を具備して構成されている。
【０１２３】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒは、Ｒ光を他の光から分離して透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー７０７に入射する。反射ミラー７０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、液晶光変調装置７１０Ｒに入射する。
【０１２４】
液晶光変調装置７１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶光変調装置７１０Ｒは、λ／２位相差板７２３Ｒ、ガラス板７２４Ｒ、第１偏光板７２１Ｒ、液晶表示装置７２０Ｒ、および第２偏光板７２２Ｒを有する。λ／２位相差板７２３Ｒおよび第１偏光板７２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板７２４Ｒに接する状態で配置される。
【０１２５】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｒで反射することで、Ｇ光およびＢ光の各光路は、それぞれ９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光およびＢ光は、それぞれＢ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇは、Ｂ光を他の光から分離して透過し、Ｇ光を反射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇで反射されたＧ光は、液晶光変調装置７１０Ｇに入射する。液晶光変調装置７１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶光変調装置７１０Ｇは、液晶表示装置７２０Ｇ、第１偏光板７２１Ｇおよび第２偏光板７２２Ｇを有する。
【０１２６】
液晶光変調装置７１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。液晶光変調装置７１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板７２１Ｇをそのまま透過し、液晶表示装置７２０Ｇに入射する。液晶表示装置７２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶表示装置７２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板７２２Ｇから射出される。このようにして、液晶光変調装置７１０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。
【０１２７】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ７０８と、２枚の反射ミラー７０７とを経由して、液晶光変調装置７１０Ｂに入射する。
【０１２８】
液晶光変調装置７１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶光変調装置７１０Ｂは、λ／２位相差板７２３Ｂ、ガラス板７２４Ｂ、第１偏光板７２１Ｂ、液晶表示装置７２０Ｂ、および第２偏光板７２２Ｂを有する。液晶光変調装置７１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。液晶光変調装置７１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板７２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板７２４Ｂおよび第１偏光板７２１Ｂをそのまま透過し、液晶表示装置７２０Ｂに入射する。液晶表示装置７２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶表示装置７２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板７２２Ｂから射出される。液晶光変調装置７１０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。
【０１２９】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム７１２は、２つのダイクロイック膜７１２ａ、７１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜７１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜７１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このようなクロスダイクロイックプリズム７１２は、液晶光変調装置７１０Ｒ、７１０Ｇおよび７１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する。
【０１３０】
投写光学系７１４は、クロスダイクロイックプリズム７１２で合成された光をスクリーン７１６に投射する。これにより、スクリーン７１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【０１３１】
このようなプロジェクター７００は、前述した液晶表示装置１００または１００Ａを備えている。前述したように液晶表示装置１００および１００Ａは、従来よりも耐光信頼性の低下を低減しつつ光の利用効率が高い。そのため、信頼性の高いプロジェクター７００を提供することができる。
【０１３２】
ここで、例えば放射状に光を出射する液晶表示装置を用いると光の一部が投写光学系７１４から外れる可能性が高いが、液晶表示装置１００および１００Ａはそれぞれ平行光またはそれに近い状態の光を出射することができるので、プロジェクター７００によれば、投写光学系７１４から外れる光を低減できる。それゆえ、より多くの光を投写光学系７１４に入射させることができる。
【０１３３】
なお、前述した液晶表示装置１００および１００Ａは、それぞれ、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに用いることも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに用いることもできる。
【０１３４】
なお、液晶表示装置１００または１００Ａを備える電子機器は、プロジェクターに限定されない。液晶表示装置１００および１００Ａは、それぞれ、例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として用いてもよい。
【０１３５】
以上、本発明の透過型液晶表示装置および電子機器について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１００…液晶表示装置、１００Ａ…液晶表示装置、２…素子基板（第１基板）、３…対向基板（第２基板）、５…液晶層、２０１…入射面、２１…基材、２６…遮光体、Ａ１１…遮光領域、Ａ１２…開口領域、２８…画素電極、２４…第１の絶縁体、２５…第２の絶縁体、２２０…レンズ部材、２２１…凸レンズ面、２５１…凹レンズ面
【図１】
2019132874.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１３】
2019132874.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2019132874.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月11日(2018.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対して離間している第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、液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記第１基板から入射した光が前記第２基板から出射する透過型液晶表示装置であって、
前記第１基板は、透光性の基材と、
画素電極と、
遮光体と、
前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において、前記遮光体と重なり、前記基材と前記画素電極との間に配置された透光性を有する第１の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記画素電極との間で前記第１の絶縁体に接して配置された透光性を有する第２の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記第２の絶縁体との間に配置され、前記基材側の面が凸レンズ面を含む透光性のレンズ部材と、を備え、
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、
前記第２の絶縁体の前記画素電極側の面は、凹レンズ面を含むことを特徴とする透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２の絶縁体と前記画素電極との間には、前記凹レンズ面と前記画素電極とに接して配置され、前記第２の絶縁体よりも屈折率が低い透光性を有する第３の絶縁体を備える請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記レンズ部材は、前記平面視で、前記第２の絶縁体の大きさよりも大きく、かつ、前記第２の絶縁体と重なっている請求項２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記第２の絶縁体の前記凹レンズ面の曲率は、前記レンズ部材の前記凸レンズ面の曲率よりも大きい請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記レンズ部材の屈折率よりも大きい請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁体と前記レンズ部材との間には、前記平面視で前記画素電極と重なり、前記第２の絶縁体および前記レンズ部材の双方よりも屈折率が低い透光性を有する第４の絶縁体が配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の絶縁体と前記レンズ部材とは一体的に形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記遮光体は、前記平面視で、前記第１の絶縁体に包含されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様に係る透過型液晶表示装置は、
第１基板と、前記第１基板に対して離間している第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、液晶分子を含む液晶層と、を備え、前記第１基板から入射した光が前記第２基板から出射する透過型液晶表示装置であって、
前記第１基板は、透光性の基材と、
画素電極と、
遮光体と、
前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において、前記遮光体と重なり、前記基材と前記画素電極との間に配置された透光性を有する第１の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記画素電極との間で前記第１の絶縁体に接して配置された透光性を有する第２の絶縁体と、
前記平面視で前記画素電極と重なり、前記基材と前記第２の絶縁体との間に配置され、前記基材側の面が凸レンズ面を含む透光性のレンズ部材と、を備え、
前記第２の絶縁体の屈折率は、前記第１の絶縁体の屈折率よりも高く、
前記第２の絶縁体の前記画素電極側の面は、凹レンズ面を含むことを特徴とする。