(57)【要約】【課題】光の利用効率を高くすることができるとともに、出射される光の広がりを低減す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】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、透光性を有する第１の絶縁体と、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の絶縁体とを備え、前記第１基板または前記第２基板には、前記第２の絶縁体よりも光の入射側に位置するレンズ部材が設けられており、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の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面は、光の入射側から出射側に向かうにつれて、第１基板の厚さ方向に沿った前記第２の絶縁体の中心軸から離間するように傾斜している傾斜部を有することを特徴とする。【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設けられた第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、液晶分子を含む液晶層とを備え、
前記第１基板は、透光性の基材と、
前記基材よりも前記液晶層側に位置し、前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において格子状をなす遮光領域に配置された遮光体と、
前記基材よりも前記液晶層側に位置し、前記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、
前記平面視において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、を備え、
前記第１基板または前記第２基板には、前記平面視において前記画素電極と重なるように配置され、前記第２の絶縁体よりも光の入射側に位置するレンズ部材が設けられており、
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の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面は、光の入射側から出射側に向かうにつれて、前記第１基板の厚さ方向に沿った前記第２の絶縁体の中心軸から離間するように傾斜している傾斜部を有する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の絶縁体は、光の入射側から出射側に向かうにつれて連続的に幅が広くなる形状である請求項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、前記第２基板に設けられている請求項１または２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記レンズ部材は、前記第１基板に設けられている請求項１または２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記遮光体は、前記平面視において、前記第１の絶縁体に包含されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁体の光の入射側の面は、前記平面視において前記レンズ部材の前記凸レンズ面に包含されている請求項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】
請求項１ないし６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】
例えば特許文献１には、複数の画素電極、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および配線を備えるＴＦＴアレイ基板と、対向電極を備える対向基板と、ＴＦＴアレイ基板と対向基板とで挟持された液晶と、を有する液晶表示装置が開示されている。かかる液晶表示装置が有するＴＦＴアレイ基板は、平面視で、光が透過する複数の開口領域と、開口領域を囲む境界領域とを有する。開口領域には、画素電極が配置されている。境界領域には、配線およびＴＦＴが配置されている。また、開口領域の外周縁には、開口領域から外れて境界領域に侵入しようとする光を屈折により開口領域に導くための光学面が形成されている。この光学面を備えることで、境界領域に位置するＴＦＴに光が入射することを防いでＴＦＴの光による誤作動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９１３３９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、特許文献１に記載のＴＦＴアレイ基板の構成では、開口領域に入射しようとする光の斜め成分の光軸に対する角度が大きいので、光の一部が境界領域で遮断される光の量が多くなってしまう。その結果、液晶表示装置の光の利用効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の液晶表示装置では、光学面が基板面に対して垂直に形成されているため、光学面への光の入射角度が小さくなってしまう。その結果、光学面での光の反射角度が小さくなってしまい、液晶表示装置から出射される光の広がりが大きくなってしまうという問題があった。それゆえ、かかる液晶表示装置をプロジャクターのライトバルブとして用いた場合、プロジェクターが有する投影レンズに入射しない光が増えてしまい、プロジェクターの明るさが低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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設けられた第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、液晶分子を含む液晶層とを備え、前記第１基板は、透光性の基材と、前記基材よりも前記液晶層側に位置し、前記第１基板の厚さ方向から見た平面視において格子状をなす遮光領域に配置された遮光体と、前記基材よりも前記液晶層側に位置し、前記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、前記平面視において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、を備え、前記第１基板または前記第２基板には、前記平面視において前記画素電極と重なるように配置され、前記第２の絶縁体よりも光の入射側に位置するレンズ部材が設けられており、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の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面は、光の入射側から出射側に向かうにつれて、前記第１基板の厚さ方向に沿った前記第２の絶縁体の中心軸から離間するように傾斜している傾斜部を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様によれば、レンズ部材を備えることで、レンズ部材を備えていない場合に比べ、第２の絶縁体内に入射する光の量を多くすることができる。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の絶縁体内に取り込んだ光を第２の絶縁体と第１の絶縁体との界面で反射させ、第２の絶縁体内を伝搬させることができる。また、界面が光の入射側から出射側に向かうにつれて中心軸から離間するように傾斜している傾斜部を有するため、界面が中心軸に対して平行な面である場合に比べて光の入射角度を大きくすることができる。そのため、傾斜部で反射する光の量を増加させることができる。このようなことから、光の利用効率を高めることができる。また、傾斜部を有することで、傾斜部を有していない場合に比べて、界面での光の反射角度を大きくできるので、液晶表示装置から出射された光の広がりが大きくなることを低減できる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体は、光の入射側から出射側に向かうにつれて連続的に幅が広くなる形状であることが好ましい。
【００１０】
この態様によれば、光の利用効率をより高めることができるとともに、液晶表示装置から出射された光の広がりが大きくなることをより効果的に低減できる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記レンズ部材は、前記第２基板に設けられていることが好ましい。
【００１２】
この態様によれば、レンズ部材が第１基板に設けられている場合に比べ、第２の絶縁体およびレンズ部材との距離を大きくとることができるので、より広範囲にわたる光ＬＬを第２の絶縁体２５に取り込むことができる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記レンズ部材は、前記第１基板に設けられていることが好ましい。
【００１４】
この態様によれば、例えば第１基板から入射した光を第２基板から出射する場合、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。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記遮光体は、前記平面視において、前記第１の絶縁体に包含されていることが好ましい。
【００１６】
この態様によれば、開口領域において遮光体が第２の絶縁体に露出しないので、第２の絶縁体を透過する光が遮光体で乱反射することを防ぐことができる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体の光の入射側の面は、前記平面視において前記レンズ部材の前記凸レンズ面に包含されていることが好ましい。
【００１８】
この態様によれば、第２の絶縁体の光の入射側の面が平面視で凸レンズ面に包含されていない場合に比べ、第２の絶縁体内に入射する光の量を多くすることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の一態様では、光の利用効率を高くすることができるとともに、出射される光の広がりを低減することができる透過型液晶表示装置を備えているため、品質が優れた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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の一部を拡大した断面図である。
【図５】図４に示す素子基板の平面図である。
【図６】図４に示す液晶表示装置が有するレンズ部材と第２の絶縁体との平面的な配置を説明するための模式図である。
【図７】図４に示す液晶表示装置に透過する光を説明するための模式図である。
【図８】第２実施形態の液晶表示装置の一部を拡大した断面図である。
【図９】図８に示す液晶表示装置に透過する光を説明するための模式図である。
【図１０】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】
【００２２】
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。
【００２３】
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装置、すなわちライトバルブとして好適に用いることができる。
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。液晶表示装置１００は、透過型の液晶表示装置である。本実施形態では、液晶表示装置１００は、図２に示すように、対向基板３から入射した光ＬＬを変調して素子基板２から出射する。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。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を基材２１側に導く機能を有しており、図４に示すように、第１の絶縁体２４、および複数の第２の絶縁体２５を有する。また、後で詳述するが、導光層２０には、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が設けられている（図３および図４参照）。
【００２９】
（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、マイクロレンズアレイ３５と、共通電極３３と、配向膜３４と、を有する。基材３１、絶縁層３２、マイクロレンズアレイ３５、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。
【００３０】
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。絶縁層３２およびマイクロレンズアレイ３５については、後で詳述する。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。
【００３１】
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の内側には、画像等を表示する表示領域Ａが構成されている。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。
【００３２】
（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。
【００３３】
（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。
【００３４】
また、図１に示すように、素子基板２の対向基板３側の面には、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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いる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
１（ｃ）、素子基板および対向基板の構成
次に、素子基板２および対向基板３の詳細な構成について説明する。図４は、図１に示す液晶表示装置の一部を拡大した断面図であって、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に示す素子基板２は、液晶層５側から見た図である。また、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。ｚ軸方向は、素子基板２の厚さ方向と平行であり、光ＬＬの光軸方向と平行である。
【００４４】
以下では、主に、素子基板２が有する導光層２０、ＴＦＴ２６０および遮光体２６と、対向基板３が有する絶縁層３２およびマイクロレンズアレイ３５とについて説明する。
【００４５】
図４に示すように、導光層２０は、第１の絶縁体２４と、複数の第２の絶縁体２５と、を有する。また、導光層２０には、ＴＦＴ２６０と、遮光体２６とが設けられている。
【００４６】
（第１の絶縁体）
基材２１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、第１の絶縁体２４には、複数の開口２４９が形成されている。図５に示すように、開口２４９は平面視で四角形状をなしている。また、図４に示すように、開口２４９を形成している内壁面は、画素電極２８側から基材２１側に向かうにつれて連続的に幅が広がる形状をなす。なお、開口２４９は平面視で四角形であるが、当該四角形とは、角が丸みを帯びた四角形も含む。また、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。
【００４７】
（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。なお、図４および図５では、容量線２６３の図示を省略している。
【００４８】
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。図５に示すように、遮光領域Ａ１１は、平面視で第１の絶縁体２４に重なり、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、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。また、平面視で遮光領域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。
【００４９】
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、基材２１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。
【００５０】
図５に示すように、複数の走査線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。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。
【００５１】
図５に示すように、複数のデータ線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。なお、図示では、データ線２６２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。
【００５２】
図４に示すように、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。
【００５３】
（第２の絶縁体）
複数の開口領域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。
【００５４】
図４に示すように、第２の絶縁体２５は、画素電極２８側から基材２１側に向かうにつれて連続的に幅が広がる形状をなす。本実施形態では、第２の絶縁体２５は四角錐台をなし、第２の絶縁体２５の基材２１側の面２５０１は、平面視において第２の絶縁体２５の画素電極２８側の面２５０２を包含している（図４および図５参照）。ゆえに、面２５０１の幅Ｗ２１は、面２５０２の幅Ｗ２２よりも大きい。なお、面２５０１の幅Ｗ２１は、遮光体２６が第１の絶縁体２４に埋没しているため、遮光領域Ａ１１の幅Ｗ１よりも小さい。
【００５５】
界面２５９は、平面視で四角形の枠状をなし、４つの傾斜面２５９０で構成されている。各傾斜面２５９０は、それぞれ、第２の絶縁体２５の素子基板２の厚さ方向に沿った中心軸Ａ２５に対して傾斜している平面である。具体的には、各傾斜面２５９０は、画素電極２８側から基材２１側に向かうにつれて中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している傾斜部を構成している。各傾斜面２５９０の傾斜角度は、互いに同等である。なお、本実施形態では、光ＬＬの光軸は、中心軸Ａ２５と一致しており、よって、各傾斜面２５９０は、光軸に対して傾斜しているとも言える。また、界面２５９は平面視で四角形の枠状であるが、当該四角形とは、角が丸みを帯びた四角形も含む。
【００５６】
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。
【００５７】
（画素電極）
図４に示すように、第２の絶縁体２５上には、複数の画素電極２８が配置されている。具体的には、図５に示すように、複数の画素電極２８は、平面視で行列状をなし、１つの第２の絶縁体２５に対して１つの画素電極２８が配置されている。また、各画素電極２８は、平面視で、第２の絶縁体２５に重なり、第２の絶縁体２５を内包している。なお、図４に示すように、複数の画素電極２８上には、配向膜２９が配置されている。
【００５８】
（絶縁層）
図４に示すように、対向基板３が有する絶縁層３２は、半球状に凹没した複数の凹部３２５を有する。複数の凹部３２５は、絶縁層３２の基材３１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。絶縁層３２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。
【００５９】
（マイクロレンズアレイ）
絶縁層３２の基材３１とは反対側の面には、透光性を有するマイクロレンズアレイ３５が積層されている。マイクロレンズアレイ３５は、凹部３２５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３５０（マイクロレンズ）を有する。レンズ部材３５０の凸レンズ面３５１は、凹部３２５を形成している面に接触している。レンズ部材３５０は、球面レンズである。また、マイクロレンズアレイ３５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。
【００６０】
図６は、図４に示す液晶表示装置が有するレンズ部材と第２の絶縁体との平面的な配置を説明するための模式図である。
【００６１】
図６では、図４中の＋ｚ軸側から見たときの凸レンズ面３５１と第２の絶縁体２５とを示している。図６に示すように、レンズ部材３５０の凸レンズ面３５１は、平面視で第２の絶縁体２５と重なっており、第２の絶縁体２５の画素電極２８側の面２５０２を包含している。なお、１つのレンズ部材３５０は、１つの第２の絶縁体２５および１つの画素電極２８に対応するように配置されている。また、凸レンズ面３５１の中心は、第２の絶縁体２５の中心軸Ａ２５にほぼ一致している。凸レンズ面３５１が面２５０２を包含するような大きさであることで、第２の絶縁体２５内に入射する光ＬＬの量を多くすることができる。
【００６２】
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７は、図４に示す液晶表示装置に透過する光を説明するための模式図である。なお、前述したように、液晶表示装置１００は、対向基板３側から入射した光ＬＬを変調して素子基板２から出射する。
【００６３】
図７に示すように、光ＬＬのうち、凸レンズ面３５１の中心を通り、光ＬＬの光軸に平行な光線ＬＬ１は、液晶層５および画素電極２８を透過し、第２の絶縁体２５内に入射すると、そのまま真っ直ぐ進んで第２の絶縁体２５から出射される。
【００６４】
一方、例えば、光ＬＬのうち、光ＬＬの光軸に対して斜めに進行する光線ＬＬ２は、凸レンズ面３５１で屈折した後、液晶層５および画素電極２８を透過し、界面２５９に到達する。すると、第２の絶縁体２５と第１の絶縁体２４との屈折率の関係によって界面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、スネルの法則により界面２５９で全反射される。したがって、図示の通り、光線ＬＬ２は、界面２５９で全反射されて第２の絶縁体２５から出射される。このように光線ＬＬ２が第１の絶縁体２４内に入射することを回避できる。すなわち、光線ＬＬ２が第２の絶縁体２５から外れることを回避できる。
【００６５】
また、前述したように、界面２５９を構成する各傾斜面２５９０は、光ＬＬの入射側から出射側に向かうにつれて中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している。そのため、界面２５９が中心軸Ａ２５に対して平行な場合に比べて、光線ＬＬ２の入射角度を大きくすることができる。その結果、界面２５９での光線ＬＬ２の反射角度を大きくできる。それゆえ、第２の絶縁体２５から出射される光線ＬＬ２が光ＬＬの光軸に対して斜めに大きく傾くことを低減でき、第２の絶縁体２５から出射される光線ＬＬ２を光ＬＬの光軸に対して平行に近い状態にすることができる。
【００６６】
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に対して離間して設けられた対向基板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よりも液晶層５側に位置し、素子基板２の厚さ方向から見た平面視において格子状をなす遮光領域Ａ１１に配置された遮光体２６と、基材２１よりも液晶層５側に位置し、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、平面視において遮光体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、平面視において画素電極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とを備える。また、対向基板３には、平面視において画素電極２８と重なるように配置され、第２の絶縁体２５よりも光ＬＬの入射側に位置するレンズ部材３５０が設けられている。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と第１の絶縁体２４との界面２５９は、光ＬＬの入射側から出射側に向かうにつれて、素子基板２の厚さ方向に沿った第２の絶縁体２５の中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している「傾斜部」を構成している傾斜面２５９０を有する。
【００６７】
かかる液晶表示装置１００によれば、レンズ部材３５０を備えることで、レンズ部材３５０を備えていない場合に比べ、第２の絶縁体２５内に入射する光ＬＬの量を多くすることができる（図７参照）。また、前述したように、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内に取り込んだ光ＬＬを第２の絶縁体２５と第１の絶縁体２４との界面２５９で全反射させ、第２の絶縁体２５内を伝搬させることができる。そのため、図６に示すように、第２の絶縁体２５内に取り込んだ光ＬＬを効率良く伝搬して第２の絶縁体２５から出射させることができる。また、界面２５９が光ＬＬの入射側から出射側に向かうにつれて中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している傾斜面２５９０を有するため、界面２５９が中心軸Ａ２５に対して平行な面である場合に比べて光ＬＬの入射角度を大きくすることができる。そのため、傾斜面２５９０で反射する光ＬＬの量を増加させることができる。このようなことから光ＬＬの利用効率を高めることができる。
【００６８】
また、前述したように、傾斜面２５９０を有することで、傾斜面２５９０を有していない場合に比べて、界面２５９への光ＬＬの入射角度を大きくできる（図７参照）。その結果、界面２５９での光ＬＬの反射角度を大きくすることができるので、第２の絶縁体２５から出射される光ＬＬが光軸に対して斜めに大きく傾くことを低減できる。それゆえ、液晶表示装置１００から出射された光ＬＬの広がりが大きくなることを低減できる。したがって、後で詳述するが、かかる液晶表示装置１００を例えば図１０に示すプロジェクター７００で用いることで、プロジェクター７００の明るさを向上させることができる。
【００６９】
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光ＬＬが第１の絶縁体２４に入射することを低減できるので、ＴＦＴ２６０に光ＬＬが入射することを低減できる。そのため、ＴＦＴ２６０の誤作動を低減することができ、リーク電流を抑制することができる。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、第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５の製造が容易である。
【００７０】
なお、第１の絶縁体２４および第２の絶縁体２５は、例えば以下のように形成することができる。まず、詳細な図示はしないが、基材２１上に酸化シリコンからなる複数の層をＣＶＤ法により成膜した後、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パターニングすることにより第１の絶縁体２４を形成する。その後、パターニングにより形成された開口２４９に、例えば酸窒化シリコン材料等を充填することにより、第２の絶縁体２５を形成することができる。
【００７１】
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を好適に配置できる。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。
【００７２】
また、各傾斜面２５９０の傾斜角度、すなわち中心軸Ａ２５と傾斜面２５９０とのなす角度は、特に限定されないが、３°以上４５°以下であることが好ましく、５°以上３０°以下であることがより好ましい。これにより、遮光体２６と第２の絶縁体２５とのクリアランスを十分に取りつつ、光ＬＬを第２の絶縁体２５内に多く取り込んで、取り込んだ光ＬＬを特に効率良く伝搬させることができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、４つの傾斜面２５９０は、全て同等の傾斜角度であるが、これは、互いに異なっていてもよい。また、界面２５９は、４つの傾斜面２５９０で構成されているが、界面２５９は、少なくとも１つの傾斜面２５９０を有していればよく、残りの面は、中心軸Ａ２５に平行な面であってもよい。例えば、走査線２６１の幅が、データ線２６２の幅よりも小さい場合、界面２５９のうち走査線２６１に近接する部分を傾斜面２５９０とし、その他の部分を中心軸Ａ２５に平行な面で構成してもよい。これにより、遮光体２６を配置する遮光領域Ａ１１の幅を十分に確保しつつ、開口率を特に高くすることができる。また、各傾斜面２５９０は、中心軸Ａ２５に平行な部分を有していてもよい。例えば、傾斜面２５９０の画素電極２８側の部分が中心軸Ａ２５に対して傾斜しており、基材２１側の部分が中心軸Ａ２５に対して平行であってもよい。また、傾斜面２５９０は、第２の絶縁体２５の導波路としての機能を阻害しない範囲内であれば、平面でなく、曲面であってもよいし、段差を有していてもよい。
【００７４】
ただし、界面２５９は、図４および図５に示すように、中心軸Ａ２５に対して傾斜している４つの傾斜面２５９０で構成されていることが好ましい。また、第２の絶縁体２５は、光ＬＬの入射側から出射側に向かうにつれて連続的に幅が広くなる形状であることが特に好ましい。第２の絶縁体２５がかかる形状であると、液晶表示装置１００から出射された光ＬＬの広がりが大きくなることをより効果的に低減できる。
【００７５】
また、前述したように、レンズ部材３５０を有するマイクロレンズアレイ３５は、対向基板３に設けられている（図４参照）。レンズ部材３５０が対向基板３に設けられていることで、レンズ部材３５０が素子基板２に設けられている場合に比べ、第２の絶縁体２５およびレンズ部材３５０との間の距離を大きくとることができる。そのため、より広範囲にわたる光ＬＬを第２の絶縁体２５に取り込むことができる。
【００７６】
また、前述したように、第２の絶縁体２５の光ＬＬの入射側の面２５０２は、平面視においてレンズ部材３５０の凸レンズ面３５１に包含されている（図６参照）。この構成によれば、面２５０２が平面視で凸レンズ面３５１に包含されていない場合に比べ、第２の絶縁体２５内に入射する光ＬＬの量を多くすることができる。
【００７７】
また、前述したように、遮光体２６は、平面視において、第１の絶縁体２４に包含されている。遮光体２６が第１の絶縁体２４に包含されていることで、遮光体２６と第２の絶縁体２５とが接触しない。つまり、図４に示すように、遮光体２６と第２の絶縁体２５との間には、第１の絶縁体２４が設けられている。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体２６が第２の絶縁体２５に露出していないため、遮光層２６５の端面で光ＬＬが乱反射することを防ぐことができる。そのため、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射をより効果的に回避できる。
【００７８】
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。これにより、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に光ＬＬが入射するおそれを低減できる。
【００７９】
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、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。画素電極２８と第２の絶縁体２５は重なる部分を有すればよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。第１の絶縁体２４の開口２４９のｚ軸方向における全ての範囲おいて配置されていなくてもよい。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。
【００８３】
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の一部が、第２の絶縁体２５に露出していてもよい。
【００８４】
また、本実施形態では、第２の絶縁体２５と画素電極２８とは直接的に接触しているが、これらの間には、例えば、第２の絶縁体２５よりも低屈折である絶縁層が介在していてもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、第２の絶縁体２５は、基材２１に直接的に接触しているが、第２の絶縁体２５は、基材２１の液晶層５側に位置していればよく、第２の絶縁体２５と基材２１との間には、任意の層が介在していてもよい。例えば、第２の絶縁体２５の屈折率よりも低い屈折率である絶縁層が介在していてもよい。また、本実施形態では、第１の絶縁体２４は、基材２１に直接的に接触しているが、第１の絶縁体２４は、基材２１の液晶層５側に位置していればよく、第１の絶縁体２４と基材２１との間には、任意の層が介在していてもよい。例えば、第１の絶縁体２４の屈折率と同等の屈折率である絶縁層が介在していてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、マイクロレンズアレイ３５が有するレンズ部材３５０は、球面レンズであったが、非球面レンズであってもよい。また、レンズ部材３５０と画素電極２８は重なる部分を有すればよい。
【００８７】
また、本実施形態では、第１の絶縁体２４の開口２４９の平面視形状は、四角形であるが、開口２４９の平面視形状は、辺が湾曲した四角形や、対向する二辺が非平行である四角形であってもよい。同様に、界面２５９の平面視形状は、四角形であるが、界面２５９の平面視形状は、辺が湾曲した四角形や、対向する二辺が非平行である四角形であってもよい。また、第１の絶縁体２４と遮光体２６は重なる部分を有すればよい。よって、開口２４９の平面視形状は四角形に限定されない。例えば、開口２４９の平面視形状は、円形や、六角形等の多角形であってもよく、その他種々の異形であってもよい。なお、界面２５９の平面視形状についても同様である。
【００８８】
＜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８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。図９は、図８に示す液晶表示装置に透過する光を説明するための模式図である。
【００８９】
本実施形態は、主に、対向基板がマイクロレンズアレイを備えておらず、素子基板がマイクロレンズアレイを備えてい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。
【００９０】
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８および図９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。
【００９１】
図８に示す液晶表示装置１００Ａは、素子基板２Ａから入射した光ＬＬを変調して対向基板３Ａから出射する。
【００９２】
素子基板２Ａが有する導光層２０Ａは、マイクロレンズアレイ２２、絶縁層２３、第１の絶縁体２４Ａおよび第２の絶縁体２５Ａを有する。
【００９３】
（マイクロレンズアレイ）
基材２１Ａ上には、透光性を有するマイクロレンズアレイ２２が設けられている。なお、基材２１Ａは、平面視で行列状に配置された半球状に凹没した複数の凹部２１０を有している。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。マイクロレンズアレイ２２の屈折率は、第２の絶縁体２５Ａの屈折率と同等である。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。なお、レンズ部材２２０は、球面レンズであるが、非球面レンズであってもよい。
【００９４】
（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の屈折率よりも低く、第１の絶縁体２４Ａの屈折率と同等である。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。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。
【００９５】
（第１の絶縁体）
絶縁層２３上には、第１の絶縁体２４Ａが設けられている。第１の絶縁体２４Ａの開口２４９Ａを形成している内壁面は、基材２１Ａ側から画素電極２８側に向かうにつれて連続的に幅が広がる形状をなす。
【００９６】
（第２の絶縁体）
開口２４９Ａには、第２の絶縁体２５Ａが充填されている。第２の絶縁体２５Ａは、基材２１Ａ側から画素電極２８側に向かうにつれて連続的に幅が広がる形状をなす。本実施形態では、第２の絶縁体２５Ａは四角錐台をなし、第２の絶縁体２５Ａの画素電極２８側の面２５０２Ａは、平面視において第２の絶縁体２５Ａの基材２１側の面２５０１Ａを包含している。ゆえに、面２５０２Ａの幅Ｗ２２は、面２５０１Ａの幅Ｗ２１よりも大きい。
【００９７】
図示では、界面２５９Ａは、４つの傾斜面２５９０Ａで構成されている。各傾斜面２５９０Ａは、基材２１Ａ側から画素電極２８側に向かうにつれて中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している傾斜部を構成している。
【００９８】
なお、対向基板３Ａは、基材３１と、絶縁層３２Ａと、共通電極３３と、配向膜３４とを有する。本実施形態では、第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ３５が省略されている。また、絶縁層３２Ａには、第１実施形態における凹部３２５が形成されていない。
【００９９】
かかる液晶表示装置１００Ａでは、図９に示すように、光ＬＬのうち、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で屈折した後、界面２５９Ａに到達する。すると、第１実施形態と同様に、第２の絶縁体２５Ａと第１の絶縁体２４Ａとの屈折率の関係によって界面２５９Ａで全反射される。したがって、図示の通り、光線ＬＬ３は、界面２５９Ａで全反射されて第２の絶縁体２５Ａから出射される。その後、画素電極２８および液晶層５を透過する。
【０１００】
ここで、第１実施形態と同様に、界面２５９Ａを構成する各傾斜面２５９０Ａは、光ＬＬの入射側から出射側に向かうにつれて中心軸Ａ２５から離間するように傾斜している。そのため、界面２５９Ａが中心軸Ａ２５に平行な場合に比べて光線ＬＬ３の入射角度を大きくすることができるので、光線ＬＬ３を光ＬＬの光軸に対して平行に近い状態で第２の絶縁体２５Ａから出射することができる。それゆえ、第２の絶縁体２５Ａから出射される光ＬＬの集光を低減できるため、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。
【０１０１】
さらに、本実施形態では、レンズ部材２２０が素子基板２Ａに設けられている。そのため、第１実施形態の構成に比べ、液晶層５中における集光を低減できる。それゆえ、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。よって、液晶分子の劣化による耐光信頼性の低下を低減することができる。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。
【０１０２】
以上説明した本実施形態における液晶表示装置１００Ａによっても、前述した第１実施形態と同様に、光ＬＬの利用効率を高めることができる。
【０１０３】
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１０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。
【０１０４】
図１０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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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、それぞれ、光の利用効率を高くすることができるとともに、出射される光の広がりを低減することができる。そのため、品質が優れたプロジェクター７００を提供することができる。
【０１１７】
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はそれぞれ前述したように出射光の広がりが大きくなることを低減できるので、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。そのため、プロジェクター７００の明るさを向上させることができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
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、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、２４Ａ…第１の絶縁体、２５…第２の絶縁体、２５Ａ…第２の絶縁体、２５０…レンズ部材、２２０…レンズ部材、３５１…凸レンズ面，２２１…凸レンズ面、２５９…界面、２５９Ａ…界面、２５９０…傾斜面（傾斜部）、２５９０Ａ…傾斜面（傾斜部）
【図１】
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【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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【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】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】
透光性の基材と、前記基材の厚さ方向から見た平面視において格子状をなす遮光体と、画素電極と、前記平面視において前記遮光体と重なるように配置された透光性を有する第１の絶縁体と、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、を有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられた第２の基板と、を備え、
前記第１の基板または前記第２の基板には、前記平面視において前記画素電極と重なるように配置され、前記第２の絶縁体よりも光の入射側に位置するレンズ部材が設けられており、
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の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面は、光の入射側から出射側に向かうにつれて、前記第２の絶縁体の厚さ方向に沿った中心軸から離間するように傾斜している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の絶縁体は、光の入射側から出射側に向かうにつれて連続的に幅が広くなる形状である請求項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、前記第２の基板に設けられている請求項１または２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記レンズ部材は、前記第１の基板に設けられている請求項１または２に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記遮光体は、前記平面視において、前記第１の絶縁体に包含されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の絶縁体の光の入射側の面は、前記平面視において前記レンズ部材の凸レンズ面に包含されている請求項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】
請求項１ないし６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２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様に係る透過型液晶表示装置は、透光性の基材と、前記基材の厚さ方向から見た平面視において格子状をなす遮光体と、画素電極と、前記平面視において前記遮光体と重なるように配置された透光性を有する第１の絶縁体と、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、を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられた第２の基板と、を備え、前記第１の基板または前記第２の基板には、前記平面視において前記画素電極と重なるように配置され、前記第２の絶縁体よりも光の入射側に位置するレンズ部材が設けられており、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の絶縁体と前記第１の絶縁体との界面は、光の入射側から出射側に向かうにつれて、前記第２の絶縁体の厚さ方向に沿った中心軸から離間するように傾斜していることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また本発明の一態様では、前記レンズ部材は、前記第２の基板に設けられていることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また本発明の一態様では、前記レンズ部材は、前記第１の基板に設けられていることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また本発明の一態様では、前記第２の絶縁体の光の入射側の面は、前記平面視において前記レンズ部材の凸レンズ面に包含されていることが好ましい。