(57)【要約】【課題】光の利用効率を高めることができる液晶装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】透光性の基材と、前記基材よりも前記液晶側に位置する透光性の画素電極と、前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする液晶装置。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基材と、
前記基材よりも前記液晶側に位置する透光性の画素電極と、
前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、
前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、
前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第３絶縁体を備え、
前記第１絶縁体は、前記第１部分よりも前記第３絶縁体側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第３部分を備える請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第３部分の一部は、前記第１部分と前記第１絶縁体との間に介在する請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１絶縁体の前記基材側の面は、凸レンズ面を含む請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
スイッチング素子と、
前記画素電極の厚さ方向から見る平面視で前記スイッチング素子と重なる遮光体と、を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて段階的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて連続的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の各構成材料は、酸素原子および窒素原子のうちの少なくとも一方を含むケイ素系の無機化合物であり、
前記第２部分の前記窒素原子の含有率は、前記第１部分の前記窒素原子の含有率よりも低く、かつ前記第２絶縁体中の前記窒素原子の含有率よりも高い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶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、液晶装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターのライトバルブとして液晶装置が用いられる。一般的に、液晶装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ基板と、対向基板と、これらの間に配置される液晶と、を備える。ＴＦＴアレイ基板は、例えば石英等で構成される透光性の基材と、基材上に行列状に配列される複数の画素電極と、画素電極ごとに配置させるＴＦＴとを備える。
【０００３】
特許文献１には、画素電極における光の利用効率を高めるため、基材と画素電極との間にガラスまたは樹脂等の材料を充填してなるレンズ層を備えるアレイ基板が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかし、引用文献１に記載のアレイ基板では、基材とレンズ層とが接触し、かつレンズ層の屈折率が厚さ方向で一定であるため、基材とレンズ層との光の屈折率の差を大きくする場合、基材とレンズ層との間の界面反射により、光の利用効率が低下してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶装置の一態様は、透光性の基材と、前記基材よりも前記液晶側に位置する透光性の画素電極と、前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、前記第１基板の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。
【図２】図１に示す液晶装置の断面図である。
【図３】図２に示す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２に示す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に示す素子基板の厚さにおける屈折率の分布を示す図である。
【図７】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８】第２実施形態における素子基板の拡大断面図である。
【図９】図８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１０】第３実施形態に用いる素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【図１１】第４実施形態に用いる素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【図１２】第５実施形態に用いる素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【図１３】第６実施形態に用いる素子基板の拡大断面図である。
【図１４】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】
【０００８】
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す部分もある。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ない。なお、本明細書において「平行」とは、２つの面または線について、互いに完全に平行な場合のみならず、一方が他方に対して±５°の範囲内で傾斜することをいう。また、本明細書において、屈折率は、絶対屈折率のことをいう。
【０００９】
１．液晶装置
まず、本発明の液晶装置として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として備えるアクティブマトリックス方式の透過型液晶装置を例に説明する。係る液晶装置は、後述する投射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。
【００１０】
１−１.第１実施形態
１−１ａ．基本構成
図１は、第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。図２は、図１に示す液晶装置の断面図であって、図１中のＡ１−Ａ１線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１および図２のそれぞれに示す互いに直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を適宜用いて説明する。
【００１１】
図１および図２に示す液晶装置１００は、透光性を有する素子基板２と、素子基板２に対向して配置される透光性を有する対向基板３と、素子基板２と対向基板３との間に配置される枠状のシール部材４と、素子基板２、対向基板３およびシール部材４で囲まれる液晶層５と、を有する。なお、素子基板２は、「第１基板」の一例であり、対向基板３は、「第２基板」の一例であり、液晶層５は、「液晶」の一例である。
【００１２】
液晶装置１００は、透過型の液晶装置である。本実施形態では、図２に示すように、液晶装置１００は、対向基板３から入射する光ＬＬを素子基板２から出射するが、液晶装置１００は、素子基板２から入射する光ＬＬを対向基板３から出射してもよい。また、光ＬＬは可視光であり、本明細書において、透光性とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％以上であることをいう。また、以下では、液晶装置１００に入射する入射光、液晶装置１００を透過する光、および液晶装置１００から出射される出射光を区別せずに光ＬＬとして示す。
【００１３】
また、図１に示すように、液晶装置１００は、素子基板２の厚さ方向、すなわち素子基板２の対向基板３側の面に対して直交する方向からの平面視で、四角形状をなすが、液晶装置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。なお、図示では、素子基板２の厚さ方向をｚ軸方向とする。また、ｚ軸方向は、光ＬＬの光軸方向と平行である。
【００１４】
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、導光部２０と、複数の画素電極２８と、配向膜２９とを有する。基材２１、導光部２０、複数の画素電極２８および配向膜２９は、この順に積層される。配向膜２９が最も液晶層５側に位置する。
【００１５】
基材２１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。基材２１の構成材料としては、例えばケイ素系の無機化合物が挙げられる。具体的には、基材２１は、例えばガラスまたは石英を用いて構成される。複数の画素電極２８は、それぞれ、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で構成される。また、配向膜２９は、液晶層５の液晶分子を配向させる。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ケイ素等が挙げられる。
【００１６】
なお、後で詳述するが、導光部２０は、光ＬＬを導く機能を有し、図４に示すように、低屈折率絶縁体２４、複数の高屈折率絶縁体２５、および透光性絶縁層２７を有する。低屈折率絶縁体２４は、「第２絶縁体」の一例であり、高屈折率絶縁体２５は、「第１絶縁体」の一例であり、透光性絶縁層２７は、「第３絶縁体」の一例である。また、後で詳述するが、素子基板２は、図３または図４に示すように、配線である走査線２６１、配線であるデータ線２６２、配線である容量線２６３、遮光層２６５、およびＴＦＴ２６０を有する。なお、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、遮光層２６５は、それぞれ、「遮光体」の一例である。
【００１７】
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、この順に積層される。配向膜３４が最も液晶層５側に位置する。
【００１８】
基材３１は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。基材３１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。共通電極３３は、絶縁層３２を介して基材３１に積層される。共通電極３３は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。また、配向膜３４は、液晶層５の液晶分子を配向させる。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ケイ素等が挙げられる。
【００１９】
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る枠状の周辺見切り３２０が配置される。周辺見切り３２０は、絶縁層３２内に配置される。また、周辺見切り３２０の内側は、図１に示すように画像等を表示する表示領域Ａを構成する。この周辺見切り３２０によって、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が確保できる。また、表示領域Ａは、行列状に配列される複数の画素Ｐを含む。また、対向基板３の４つの角には、それぞれ、素子基板２と対向基板３とを電気的に接続するための導通材１５０が配置される。
【００２０】
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によって囲まれる領域内には、液晶層５が配置される。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が形成される。注入口４１は、各種樹脂材料を用いて形成される封止材４０により封止される。
【００２１】
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によって挟持される。液晶層５に印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。液晶層５は、光ＬＬを、印加される電圧に応じ変調することで階調表示を可能とする。
【００２２】
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とが配置される。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が配置される。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る配線６５が接続される。
【００２３】
液晶装置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。
【００２４】
１−１ｂ．電気的な構成
図３は、図２に示す素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。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が配置される。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る。
【００２５】
ｎ本の走査線２６１は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。走査線２６１は、ＴＦＴ２６０のゲート電極に電気的に接続される。また、ｎ本の走査線２６１は、図１に示す走査線駆動回路６１に電気的に接続される。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、…、およびＧｎが走査線２６１に線順次で供給される。
【００２６】
ｍ本のデータ線２６２は、ｘ軸方向に等間隔で並び、ｙ軸方向に延在する。データ線２６２は、ＴＦＴ２６０のソース領域に電気的に接続される。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る。ｍ本のデータ線２６２には、図１に示すデータ線駆動回路６２から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍがデータ線２６２に線順次で供給される。
【００２７】
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、平面視で格子状をなす。隣り合う２つの走査線２６１と隣り合う２つのデータ線２６２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。１つの画素Ｐには、１つの画素電極２８が形成される。なお、ＴＦＴ２６０のドレイン領域は、画素電極２８に電気的に接続される。
【００２８】
ｎ本の容量線２６３は、ｙ軸方向に等間隔で並び、ｘ軸方向に延在する。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る電荷のリークを防止するために蓄積容量２６４が液晶容量と並列に配置される。
【００２９】
走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、および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、選択される走査線２６１に接続される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、…、およびＳｍが、選択される走査線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との間に形成される液晶容量に表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される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、印加される電圧が保持される。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。
【００３０】
１−１ｃ．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２に示す素子基板の拡大断面図である。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の図示を省略する。
【００３１】
前述のように、素子基板２は、基材２１、導光部２０、複数の画素電極２８、配向膜２９、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、遮光層２６５、およびＴＦＴ２６０を有する。なお、図４では、容量線２６３の図示を省略する。また、図４に示すように、導光部２０は、低屈折率絶縁体２４、低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い屈折率を有する複数の高屈折率絶縁体２５、および透光性絶縁層２７を有する。
【００３２】
図４に示すように、低屈折率絶縁体２４は、基材２１上に配置される。低屈折率絶縁体２４は、透光性および絶縁性を有する。
【００３３】
図５に示すように、低屈折率絶縁体２４は、平面視で格子状をなし、低屈折率絶縁体２４には、複数の貫通孔２４９が設けられる。図５に例示する貫通孔２４９は、平面視で四角形状をなす。なお、貫通孔２４９の平面視形状は、四角形であり、各辺のなす角は９０度であるが、角に丸みを有してもよい。図４に示すように、低屈折率絶縁体２４は、複数の層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４が積層される積層体で構成される。
【００３４】
低屈折率絶縁体２４の構成材料としては、ケイ素系の無機化合物が挙げられ、中でも、酸化ケイ素であることが好ましい。具体的には、層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４は、それぞれ、シリコン熱酸化膜、またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等の蒸着法で成膜される酸化ケイ素膜で構成される。なお、各層間絶縁膜２４１、２４２、２４３および２４４は、互いに、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。
【００３５】
ＴＦＴ２６０、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５は、それぞれ、低屈折率絶縁体２４内に埋まって配置され、平面視で低屈折率絶縁体２４に重なる。
【００３６】
図４に示す遮光層２６５は、光ＬＬに対する遮光性を有する。遮光層２６５は、基材２１上に配置され、かつ層間絶縁膜２４１によって覆われる。図５に示すように、遮光層２６５は、平面視で、低屈折率絶縁体２４の形状に対応する格子状をなす。具体的には、平面視で、ｘ軸方向に沿う複数の直線状をなす部分と、ｙ軸方向に沿う複数の直線状をなす部分とを有する。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、配線の機能を有さないが、遮光層２６５は、配線の機能を有してもよい。
【００３７】
図４に示すように、走査線２６１は、光ＬＬに対する遮光性を有し、層間絶縁膜２４２上に配置され、かつ層間絶縁膜２４３によって覆われる。なお、図５では、走査線２６１は、平面視で遮光層２６５と重なる。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。
【００３８】
図４に示すように、データ線２６２は、光ＬＬに対する遮光性を有し、層間絶縁膜２４３上に配置され、かつ層間絶縁膜２４４によって覆われる。なお、図５では、データ線２６２は、平面視で遮光層２６５と重なる。また、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。
【００３９】
図４に示すように、ＴＦＴ２６０は、層間絶縁膜２４１上に配置され、かつ層間絶縁膜２４２によって覆われる。また、ＴＦＴ２６０は、遮光層２６５と走査線２６１との間に配置され、平面視でデータ線２６２および走査線２６１の双方に重なる。ＴＦＴ２６０が、データ線２６２、走査線２６１および遮光層２６５と重なることで、これらにより光ＬＬを遮断できるので、光ＬＬがＴＦＴ２６０に入射することを防止または低減できる。また、図示はしないが、素子基板２の−ｚ軸側の面に、当該面に対して離間して偏光板が配置される場合、素子基板２から出射する光ＬＬが当該偏光板からの戻り光として素子基板２に入射するおそれがある。その場合であっても、遮光層２６５によって、光ＬＬがＴＦＴ２６０に入射するおそれを低減できる。
【００４０】
ここで、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５は、平面視で格子状をなす遮光領域Ａ１１を構成する。また、平面視で遮光領域Ａ１１に囲まれる複数の領域は、光ＬＬが透過する開口領域Ａ１２を構成する。開口領域Ａ１２には、平面視で、高屈折率絶縁体２５および画素電極２８が配置される。また、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５が平面視で重なって配置されることで、これらが平面視で重なって配置されない場合に比べて遮光領域Ａ１１の幅を小さくできる。そのため、開口領域Ａ１２の開口率を大きくできる。
【００４１】
図４に示すように、高屈折率絶縁体２５は、透光性および絶縁性を有し、前述の低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９内に充填される。また、高屈折率絶縁体２５は、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５と接触していない。また、図４に示すように高屈折率絶縁体２５の幅Ｗ１は、開口領域Ａ１２の幅Ｗ２よりも小さい。
【００４２】
高屈折率絶縁体２５は、基材２１側の面２５０１、画素電極２８側の面２５０２、面２５０１と面２５０２とを接続する側面２５０３とを有する。面２５０１と面２５０２とは、ｚ軸方向に並んでおり、側面２５０３は、図示では、ｚ軸に平行な面である。側面２５０３は、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９を構成する内壁面２４８に接触する。側面２５０３と内壁面２４８とが接触することにより、高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体２４との界面２５９が構成される。
【００４３】
高屈折率絶縁体２５の屈折率は、低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い。そのため、導光部２０に入射する光ＬＬを高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体２４との界面２５９で反射させることができ、高屈折率絶縁体２５内で光ＬＬを伝搬させることができる。すなわち、高屈折率絶縁体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。
【００４４】
図５に示すように、界面２５９は、平面視で四角形をなし、４つの平面２５９０で構成される。平面２５９０は、それぞれ、図４に示す素子基板２の厚さ方向に沿う仮想線としての直線Ａ２に対して平行である。なお、直線Ａ２は、高屈折率絶縁体２５の中心軸に対して平行である。
【００４５】
図４に示すように、高屈折率絶縁体２５は、高屈折率部２５１と、第１中屈折率部２５２と、第２中屈折率部２５３とで構成される。なお、高屈折率部２５１は、「第１部分」の一例であり、第１中屈折率部２５２は、「第２部分」の一例であり、第２中屈折率部２５３は、「第３部分」の一例である。
【００４６】
第１中屈折率部２５２は、高屈折率部２５１の基材２１側に位置し、第２中屈折率部２５３は、高屈折率部２５１の透光性絶縁層２７側に位置する。また、高屈折率部２５１は、貫通孔２４９の厚さ方向における広範囲にわたって配置される。具体的には、高屈折率部２５１の厚さ、すなわちｚ軸方向における長さは、高屈折率絶縁体２５の厚さの９割以上を占める。
【００４７】
図６は、高屈折率絶縁体２５の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。なお、図６中、横軸の「ｚ」は、厚さを示し、縦軸の「ｎ」は、屈折率を示す。図６に示すように、高屈折率絶縁体２５は、厚さ方向、すなわちｚ軸方向において屈折率が段階的に変化する。具体的には、基材２１、第１中屈折率部２５２、および高屈折率部２５１の順に屈折率が段階的に増加する。また、高屈折率部２５１、第２中屈折率部２５３、および透光性絶縁層２７の順に屈折率が段階的に減少する。
【００４８】
基材２１と高屈折率部２５１との間に第１中屈折率部２５２が配置されることで、基材２１と高屈折率絶縁体２５との間における界面反射を低減できる。同様に、高屈折率部２５１と透光性絶縁層２７との間に第２中屈折率部２５３が配置されることで、高屈折率部２５１と透光性絶縁層２７との間における界面反射を低減できる。
【００４９】
なお、図示では、第１中屈折率部２５２および第２中屈折率部２５３の各屈折率は、同等であるが、これらは異なってもよい。同様に、基材２１および透光性絶縁層２７の各屈折率は、同等であるが、これらは異なってもよい。また、基材２１の屈折率と第１中屈折率部２５２の屈折率との差と、第１中屈折率部２５２の屈折率と高屈折率部２５１の屈折率との差とは、互いに、同一であってもよいし、異なってもよい。同様に、高屈折率部２５１の屈折率と第２中屈折率部２５３の屈折率との差と、第２中屈折率部２５３の屈折率と透光性絶縁層２７の屈折率との差とは、互いに、同一でもよいし、異なってもよい。
【００５０】
また、高屈折率絶縁体２５の構成材料としては、酸化アルミニウム等の金属酸化物、およびケイ素系の無機化合物等が挙げられる。中でも、ケイ素系の無機化合物であることが好ましい。
【００５１】
高屈折率絶縁体２５の構成材料がケイ素系の無機化合物であることで、高屈折率絶縁体２５中の窒素原子の含有率を調整することにより高屈折率絶縁体２５の厚さ方向における屈折率を簡単に変化させることができる。具体的には、高屈折率部２５１中の窒素原子の含有率を第１中屈折率部２５２中の窒素原子の含有率よりも高くすることで、高屈折率部２５１の屈折率を第１中屈折率部２５２の屈折率よりも高くすることができる。同様に高屈折率部２５１中の窒素原子の含有率を第２中屈折率部２５３中の窒素原子の含有率よりも高くすることで、高屈折率部２５１の屈折率を第２中屈折率部２５３の屈折率よりも高くすることができる。
【００５２】
したがって、高屈折率絶縁体２５の構成材料がケイ素系の無機化合物である場合、高屈折率部２５１の構成材料は、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素のいずれかであることが好ましく、第１中屈折率部２５２および第２中屈折率部２５３の各構成材料は、酸窒化ケイ素であることが好ましい。
【００５３】
なお、ケイ素系の無機化合物を用いた場合、高屈折率部２５１、第１中屈折率部２５２および第２中屈折率部２５３の各屈折率を約１．５以上１．８以下の範囲で調整可能である。
【００５４】
また、高屈折率部２５１、第１中屈折率部２５２および第２中屈折率部２５３の各窒素原子の含有率は、ケイ素化合物中に含有する酸素原子と窒素原子との比率を変化させることで調整できるが、高屈折率絶縁体２５の結晶化度を変化させることで高屈折率部２５１、第１中屈折率部２５２および第２中屈折率部２５３の各窒素原子の含有率を調整してもよい。この場合、同一の組成のケイ素化合物を用いて、高屈折率部２５１の結晶化度を第１中屈折率部２５２の結晶化度よりも高くすればよい。
【００５５】
図４に示すように、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５上には、透光性および絶縁性を有する透光性絶縁層２７が配置される。透光性絶縁層２７を有することで、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５に対する画素電極２８の密着性を高めることができる。透光性絶縁層２７の屈折率は、前述のように、高屈折率絶縁体２５の屈折率よりも低い。また、透光性絶縁層２７の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、および酸窒化ケイ素等のケイ素系の無機化合物が挙げられる。具体的には、透光性絶縁層２７は、前述の密着性を高める観点から、例えばＢＳＧ（borosilicate glass）等のガラスを用いることができる。また、透光性絶縁層２７の構成材料は、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）等の有機系化合物を用いて形成してもよい。
【００５６】
図４に示すように、複数の画素電極２８は、高屈折率絶縁体２５上に配置される。具体的には、図５に示すように、複数の画素電極２８は、平面視で行列状に、１つの高屈折率絶縁体２５に対して１つの画素電極２８が対となって配置される。また、各画素電極２８は、平面視で、高屈折率絶縁体２５に重なり、高屈折率絶縁体２５を包含する。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が配置される。
【００５７】
１−１ｄ．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に示す素子基板に透過する光を説明するための模式図である。
【００５８】
図７に示すように、光ＬＬのうち光軸に平行な光線ＬＬ１は、高屈折率絶縁体２５内に入射すると、そのまま真っ直ぐ進んで、界面２５９で反射されることなく、高屈折率絶縁体２５から出射される。
【００５９】
一方、例えば、光ＬＬのうち光軸に対して傾斜する光線ＬＬ２は、高屈折率絶縁体２５内に入射すると、界面２５９に到達し、高屈折率絶縁体２５と低屈折率絶縁体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、低屈折率絶縁体２４が酸化ケイ素で形成され、高屈折率絶縁体２５が酸窒化ケイ素で形成され、波長５５０ｎｍの可視光について、低屈折率絶縁体２４の屈折率が１．４６であり、高屈折率絶縁体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で全反射されて高屈折率絶縁体２５の内側に向かって進み、高屈折率絶縁体２５から出射される。また、光線ＬＬ２が界面２５９で全反射されることにより、光線ＬＬ２が低屈折率絶縁体２４内に入射することを防ぐことができる。
【００６０】
また、高屈折率絶縁体２５は、第２中屈折率部２５３を有するため、図７の破線で示す光線ＬＬ２１のように透光性絶縁層２７と高屈折率絶縁体２５との間で界面反射することを低減または防止できる。同様に、高屈折率絶縁体２５は、第１中屈折率部２５２を有するため、図７の破線で示す光線ＬＬ２２のように基材２１と高屈折率絶縁体２５との間で界面反射することを低減または防止できる。
【００６１】
以上の液晶装置１００は、前述のように、素子基板２は、透光性の基材２１と、基材２１よりも液晶層５側に位置する透光性の画素電極２８と、を備える。また、素子基板２は、基材２１と画素電極２８との間に配置される透光性の高屈折率絶縁体２５と、素子基板２の厚さ方向からの平面視で高屈折率絶縁体２５を囲み、高屈折率絶縁体２５に接する透光性の低屈折率絶縁体２４と、を備える。高屈折率絶縁体２５は、「第１絶縁体」の一例であり、低屈折率絶縁体２４は、「第２絶縁体」の一例である。そして、高屈折率絶縁体２５は、低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い屈折率を有する「第１部分」としての高屈折率部２５１と、高屈折率部２５１よりも基材２１側に位置し、高屈折率部２５１の屈折率よりも低く、かつ低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い屈折率を有する「第２部分」としての第１中屈折率部２５２と、を含む。
【００６２】
液晶装置１００によれば、高屈折率絶縁体２５が第１中屈折率部２５２を備えることで、これを備えていない場合に比べて、基材２１と高屈折率絶縁体２５との間における屈折率差により生じる界面反射を低減できる。そのため、光透過率の低下を抑制できる。
【００６３】
また、高屈折率絶縁体２５の屈折率が低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高いことで、界面２５９で光ＬＬを反射させ、光ＬＬの低屈折率絶縁体２４への入射を抑制できる。そのため、高屈折率絶縁体２５内に取り込む光ＬＬを効率良く伝搬して高屈折率絶縁体２５から出射できるので、光透過率の低下をより抑制できる。また、光ＬＬの低屈折率絶縁体２４への入射を抑制できるので、低屈折率絶縁体２４内に配置されるＴＦＴ２６０に光ＬＬが入射することを抑制できる。そのため、ＴＦＴ２６０のリーク電流による誤作動が低減される。
【００６４】
また、前述のように、低屈折率絶縁体２４が絶縁性を有するため、低屈折率絶縁体２４内に走査線２６１、データ線２６２および容量線２６３をこれらの短絡を防止しつつ配置できる。ここで、仮に、ＡｌＧａＡｓ等の絶縁性でない材料を用いて低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５に相当するものを形成する場合、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、絶縁性を有する低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５であれば、そのような必要がない。よって、導光部２０の構成の簡単化を図ることができる。
【００６５】
また、低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５が、無機化合物を構成材料とすることで、有機化合物を構成材料とする場合に比べて、耐久性を高めることができる。
【００６６】
図示の構成の低屈折率絶縁体２４および高屈折率絶縁体２５は、例えば以下のような方法で形成できる。まず、基材２１上に例えば酸化ケイ素等を含むケイ素化合物からなる複数の層をＣＶＤ法により成膜する。その後、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する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し、貫通孔２４９を形成することにより、低屈折率絶縁体２４が形成される。次に、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９に例えば酸窒化ケイ素等を含むケイ素化合物を充填する。当該化合物を貫通孔２４９に充填することにより、高屈折率絶縁体２５が形成される。このような方法によれば、簡便な構造で導波路として機能する高屈折率絶縁体２５を形成できる。
【００６７】
また、高屈折率絶縁体２５は、例えば、第１中屈折率部２５２を構成する層、高屈折率部２５１を構成する層、および第２中屈折率部２５３を構成する層を、順次形成することで得られる。また、高屈折率絶縁体２５は、成膜条件等を調整することで、第１中屈折率部２５２、高屈折率部２５１、および第２中屈折率部２５３を同一の成膜装置で連続的に形成してもよい。
【００６８】
また、前述のように、高屈折率絶縁体２５および低屈折率絶縁体２４の各構成材料は、酸素原子および窒素原子のうちの少なくとも一方を含むケイ素系の無機化合物であることが好ましい。さらに、第１中屈折率部２５２の窒素原子の含有率は、高屈折率部２５１の窒素原子の含有率よりも低く、かつ低屈折率絶縁体２４中の窒素原子の含有率よりも高いことが好ましい。
【００６９】
ケイ素系の無機化合物を用いることで、低屈折率絶縁体２４と、その屈折率よりも高い屈折率の高屈折率絶縁体２５とを簡単に形成できる。また、ケイ素系の無機化合物を用いることで、第１中屈折率部２５２および高屈折率部２５１を有する高屈折率絶縁体２５の屈折率を簡単かつ的確に調整できる。
【００７０】
また、前述のように、素子基板２は、高屈折率絶縁体２５と画素電極２８との間に配置される「第３絶縁体」としての透光性の透光性絶縁層２７を備える。そして、高屈折率絶縁体２５は、高屈折率部２５１よりも透光性絶縁層２７側に位置し、高屈折率部２５１の屈折率よりも低く、かつ低屈折率絶縁体２４の屈折率よりも高い屈折率を有する「第３部分」としての第２中屈折率部２５３を備える。
【００７１】
透光性絶縁層２７を備えることで、高屈折率絶縁体２５および低屈折率絶縁体２４に対する画素電極２８の密着性を高めることができる。また、画素電極２８の＋ｚ軸側の面の平坦性、すなわち画素電極２８の＋ｚ軸側の面のｘ−ｙ平面に対する平行度を高めることができる。また、高屈折率絶縁体２５が第２中屈折率部２５３を備えることで、第２中屈折率部２５３を備えていない場合に比べて、透光性絶縁層２７と高屈折率絶縁体２５との間における屈折率差により生じる界面反射を低減できる。そのため、光透過率の低下をさらに抑制できる。
【００７２】
また、図示はしないが、透光性絶縁層２７と画素電極２８との間に、画素電極２８の屈折率よりも低く、かつ透光性絶縁層２７の屈折率よりも高い屈折率を有する透光性および絶縁性の層を備えてもよい。当該層を備えることで、透光性絶縁層２７と画素電極２８との間の界面反射を低減できる。そのため、素子基板２における光透過率の低下をより抑制できる。
【００７３】
また、前述のように、素子基板２は、スイッチング素子であるＴＦＴ２６０と、平面視で、スイッチング素子の一例であるＴＦＴ２６０と重なって配置される走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５と、を備える。
【００７４】
走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５が平面視でＴＦＴ２６０と重なることで、ＴＦＴ２６０への光ＬＬの入射を抑制または防止できる。なお、本実施形態では、走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５がそれぞれ「遮光体」であり、これら全てがＴＦＴ２６０と重なるが、これらのいずれかがＴＦＴ２６０と重なっていなくてもよい。走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３および遮光層２６５のうちの少なくてとも１つが、「遮光体」を構成してもよい。
【００７５】
また、走査線２６１、データ線２６２、および遮光層２６５は、それぞれ、高屈折率絶縁体２５に対して離間して配置されるので、高屈折率絶縁体２５に接触しない。仮に、例えば遮光層２６５が高屈折率絶縁体２５と接触する場合、遮光層２６５の縁で反射する光ＬＬは、反射方向が一定とならず乱反射して低屈折率絶縁体２４内に入射する可能性がある。これに対し、遮光層２６５が高屈折率絶縁体２５に接触しないため、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。
【００７６】
また、図４に示すように、高屈折率絶縁体２５は、低屈折率絶縁体２４のｚ軸方向における範囲のほぼ全域に亘って配置される。この配置により、高屈折率絶縁体２５が低屈折率絶縁体２４のｚ軸方向における範囲の一部のみに配置される場合に比べ、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。なお、高屈折率絶縁体２５は、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９内全てではなく、その一部を埋めるように配置されてもよい。
【００７７】
また、低屈折率絶縁体２４は、平面視で高屈折率絶縁体２５の側面２５０３を囲む。そのため、低屈折率絶縁体２４は、平面視で高屈折率絶縁体２５の側面２５０３を囲んでいない場合に比べ、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を顕著に発揮できる。
【００７８】
以上、本実施形態における液晶装置１００に関し、界面２５９を構成する平面２５９０は、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を阻害しない範囲内であれば、平坦な面ではなく、曲面であってもよいし、段差を有する面であってもよい。また、平面２５９０は、直線Ａ２に対して傾斜してもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、低屈折率絶縁体２４の貫通孔２４９の平面視形状は、四角形の辺が湾曲する形状、または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、高屈折率絶縁体２５の導波路としての機能を阻害しない範囲内であれば、四角形の辺が湾曲する形状、または対向する二辺が非平行である四角形であってもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、画素電極２８は、平面視で高屈折率絶縁体２５を包含するが、画素電極２８は、平面視で高屈折率絶縁体２５の少なくとも一部と重なっていればよく、例えば平面視で高屈折率絶縁体２５を包含しなくてもよい。
【００８１】
本実施形態では、高屈折率部２５１と画素電極２８との間には透光性絶縁層２７が配置されるが、透光性絶縁層２７は省略してもよい。この場合、高屈折率絶縁体２５と画素電極２８とは直接的に接触してもよい。
【００８２】
本実施形態では、高屈折率絶縁体２５は第２中屈折率部２５３を有するが、第２中屈折率部２５３は省略してもよい。
【００８３】
また、素子基板２は、走査線２６１、データ線２６２、および容量線２６３以外の配線等を有してもよい。素子基板２が有する配線の積層数および積層順は、図示の例に限定されず、任意である。また、素子基板２は、遮光層２６５以外の遮光性を有する層を有してもよい。また、本実施形態では、遮光層２６５は、ＴＦＴ２６０の基材２１側に配置されるが、ＴＦＴ２６０の液晶層５側に配置されてもよい。また、本実施形態では、走査線２６１、データ線２６２、容量線２６３、および遮光層２６５は、それぞれ、低屈折率絶縁体２４内に配置されるが、これらの一部は、それぞれ、高屈折率絶縁体２５に接触しない方がよりが接触してもよい。
【００８４】
また、低屈折率絶縁体２４の積層数は、図示の数に限定されず、任意である。
【００８５】
１−２．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実施形態に用いる素子基板の拡大断面図である。図９は、図８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。
【００８６】
本実施形態は、主に、高屈折率絶縁体の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、第１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、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。また、本実施形態では、素子基板２から入射する光ＬＬを液晶層５を透過して対向基板３から出射する場合を説明する。
【００８７】
図８に示す素子基板２Ａが有する高屈折率絶縁体２５Ａは、「第１部分」としての高屈折率部２５１Ａと、高屈折率部２５１Ａの基材２１Ａ側に位置する「第２部分」としての第１中屈折率部２５２Ａと、高屈折率部２５１Ａの透光性絶縁層２７Ａ側に位置する「第３部分」としての第２中屈折率部２５３Ａとを有する。
【００８８】
基材２１Ａは、平面視で行列状に並び、半球状に窪んだ複数の凹部２１０を備える。そして、高屈折率絶縁体２５Ａの基材２１Ａ側の面は、凹部２１０の形状に対応する半球状の凸面である凸レンズ面２５２０を構成する。また、高屈折率絶縁体２５Ａの透光性絶縁層２７Ａ側の面は、半球状の凹面である凹レンズ面２５３０を構成する。
【００８９】
図９に示すように、例えば、光軸に対して傾斜する光線ＬＬ３は、凹レンズ面２５２０で界面２５９側に向けて屈折し、界面２５９で反射し、凸レンズ面２５３０で再び屈折し、光軸に対して平行な状態で出射される。それゆえ、素子基板２Ａから出射される光ＬＬの集光を低減できる。また、光軸に対して平行な状態で素子基板２Ａから出射されるので、液晶層５を透過する光ＬＬの斜め成分を少なくできる。そのため、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ＬＬの利用効率を高めることができる。
【００９０】
本実施形態によっても、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。
【００９１】
１−３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態における素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【００９２】
本実施形態は、主に、第１中屈折率部および第２中屈折率部の構成が異なること以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、第１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１０において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
【００９３】
図１０に示すように、「第２部分」としての第１中屈折率部２５２Ｂは、屈折率が互いに異なる２つの層２５２１および２５２２を有し、「第３部分」としての第２中屈折率部２５３Ｂは、屈折率が互いに異なる２つの層２５３１および２５３２を有する。
【００９４】
層２５２２の屈折率は、層２５２１の屈折よりも大きい。そして、第１中屈折率部２５２Ｂは、基材２１から高屈折率部２５１に向かうにつれて段階的に屈折率が増加する。第１中屈折率部２５２Ｂの屈折率を段階的に変化させることで、第１中屈折率部２５２Ｂの屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化をより低減できる。また、第１中屈折率部２５２Ｂ中の窒素原子の含有率は、基材２１から高屈折率部２５１に向かうにつれて段階的に増加する。窒素原子の含有率を段階的に変化させることで、屈折率が段階的に変化する第１中屈折率部２５２Ｂを簡単に形成できる。
【００９５】
同様に、層２５３２の屈折率は、層２５３１の屈折よりも小さい。そして、第２中屈折率部２５３Ｂは、高屈折率部２５１側から透光性絶縁層２７側に向かうにつれて段階的に屈折率が減少する。第２中屈折率部２５３Ｂの屈折率を段階的に変化させることで、第２中屈折率部２５３Ｂの屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化をより低減できる。また、第１中屈折率部２５２Ｂと第２中屈折率部２５３Ｂとを備えることで、素子基板２における界面反射による光透過率の低下を特に低減できる。また、第２中屈折率部２５３Ｂ中の窒素原子の含有率は、高屈折率部２５１側から透光性絶縁層２７側に向かうにつれて段階的に減少する。窒素原子の含有率を段階的に変化させることで、屈折率が段階的に変化する第２中屈折率部２５３Ｂを簡単に形成できる。
【００９６】
なお、第１中屈折率部２５２Ｂおよび第２中屈折率部２５３Ｂが有する各層数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。また、第１中屈折率部２５２Ｂおよび第２中屈折率部２５３Ｂは、それぞれ、複数の層を備える構成に限定されず、１つの層で段階的に屈折率が変化する構成であってもよい。
【００９７】
本実施形態によっても、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。
【００９８】
１−４．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１は、第４実施形態における素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【００９９】
本実施形態は、主に、第１中屈折率部および第２中屈折率部の構成が異なること以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、第１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１１において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
【０１００】
図１１に示すように、「第２部分」としての第１中屈折率部２５２Ｃの屈折率、および「第３部分」としての第２中屈折率部２５３Ｃの屈折率は、それぞれ、連続的に変化する。
【０１０１】
第１中屈折率部２５２Ｃの屈折率は、一定の変化率で、基材２１から高屈折率部２５１に向かうにつれて連続的に増加する。また、第１中屈折率部２５２Ｃ中の窒素原子の含有率は、一定の変化率で、基材２１から高屈折率部２５１に向かうにつれて連続的に増加する。第１中屈折率部２５２Ｃの屈折率を連続的に変化させることで、第１中屈折率部２５２Ｃの屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化を低減できる。特に、第１中屈折率部２５２Ｃの屈折率は、一定の変化率で増加するので、屈折率が一定の変化率で増加しない場合に比べて屈折率の急激な変化を低減できる。
【０１０２】
同様に、第２中屈折率部２５３Ｃの屈折率は、一定の変化率で、高屈折率部２５１から透光性絶縁層２７に向かうにつれて連続的に減少する。また、第１中屈折率部２５２Ｃ中の窒素原子の含有率は、一定の変化率で、高屈折率部２５１から透光性絶縁層２７に向かうにつれて連続的に減少する。第２中屈折率部２５３Ｃの屈折率を連続的に変化させることで、第２中屈折率部２５３Ｃの屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化を低減できる。特に、第２中屈折率部２５３Ｃの屈折率は、一定の変化率で減少するので、屈折率が一定の変化率で減少しない場合に比べて屈折率の急激な変化を低減できる。
【０１０３】
本実施形態によっても、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。
【０１０４】
１−５．第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１２は、第５実施形態における素子基板の厚さ方向における屈折率の分布を示す図である。
【０１０５】
本実施形態は、主に、第１中屈折率部および第２中屈折率部の構成が異なること以外は、第４実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第５実施形態に関し、第４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１２において、第４実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
【０１０６】
図１２に示すように、「第２部分」としての第１中屈折率部２５２Ｄの屈折率の変化率は、一定の変化率ではないものの、基材２１から高屈折率部２５１に向かうにつれて連続的に増加する。同様に、「第３部分」としての第２中屈折率部２５３Ｄの屈折率は、一定の変化率ではないものの、高屈折率部２５１から透光性絶縁層２７に向かうにつれて連続的に減少する。第１中屈折率部２５２Ｄによれば、屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化を低減できる。同様に、第２中屈折率部２５３Ｄによれば、屈折率が一定である場合に比べ、屈折率の急激な変化を低減できる。
【０１０７】
１−６．第６実施形態
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１３は、第６実施形態における素子基板の拡大断面図である。
【０１０８】
本実施形態は、主に、第２中屈折率部の構成が異なること以外は、第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、第６実施形態に関し、第１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１３において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付す。
【０１０９】
図１４に示すように、「第３部分」としての第２中屈折率部２５３Ｅは、高屈折率部２５１と低屈折率絶縁体２４との間に位置する外周部２５３５を有する。すなわち、第２中屈折率部２５３Ｅの一部は、高屈折率部２５１と低屈折率絶縁体２４との間に介在する。外周部２５３５は、平面視で高屈折率部２５１を囲み、側面２５０３のうちの高屈折率部２５１の部分に接する。第２中屈折率部２５３Ｅが外周部２５３５を有することで、外周部２５３５を有さない場合に比べ、高屈折率部２５１と低屈折率絶縁体２４との間における界面反射を低減できる。具体的には、図１４中に示す光線ＬＬ４のように、低屈折率絶縁体２４から高屈折率絶縁体２５に光ＬＬが入射する場合、外周部２５３５を有することで、高屈折率部２５１と低屈折率絶縁体２４との間における界面反射を低減できる。
【０１１０】
本実施形態によっても、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。
【０１１１】
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１４は、投射型表示装置の一例を示す模式図である。
【０１１２】
図１４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および投射光学系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、液晶装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂが配置される。これらの液晶装置７２０Ｒ、７２０Ｇおよび７２０Ｂとして、例えば前述の液晶装置１００を用いることができる。
【０１１３】
光源装置７０１は、第１色光である赤色光、第２色光である緑色光、および第３色光である青色光を含む光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。以下、赤色光は、「Ｒ光」といい、緑色光は、「Ｇ光」といい、青色光は、「Ｂ光」という。
【０１１４】
インテグレーター７０４は、光源装置７０１から出射される光ＬＬの照度分布を均一化する。照度分布を均一化される光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偏光するｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換される光は、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。
【０１１５】
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、を具備する。
【０１１６】
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を透過する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るＲ光は、液晶光変調装置７１０Ｒに入射する。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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る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で反射される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、液晶装置７２０Ｇ、第１偏光板７２１Ｇおよび第２偏光板７２２Ｇを有する。
【０１１９】
液晶光変調装置７１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換される。液晶光変調装置７１０Ｇに入射するｓ偏光光は、第１偏光板７２１Ｇをそのまま透過し、液晶装置７２０Ｇに入射する。液晶装置７２０Ｇに入射する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。液晶装置７２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されるＧ光が、第２偏光板７２２Ｇから出射される。このようにして、液晶光変調装置７１０Ｇで変調されるＧ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。
【０１２０】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー７０６Ｇを透過する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。
【０１２１】
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偏光光に変換される。液晶光変調装置７１０Ｂに入射する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偏光光に変換される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、液晶装置７２０Ｂに入射する。液晶装置７２０Ｂに入射する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。液晶装置７２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されるＢ光が、第２偏光板７２２Ｂから出射される。液晶光変調装置７１０Ｂで変調されるＢ光は、クロスダイクロイックプリズム７１２に入射する。
【０１２２】
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るＲ光、Ｇ光およびＢ光を合成する。
【０１２３】
投射光学系７１４は、クロスダイクロイックプリズム７１２で合成される光をスクリーン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。
【０１２４】
プロジェクター７００は、前述の液晶装置１００を備える。液晶装置１００は光ＬＬの利用効率に優れるので、係る液晶装置１００を備えることで、プロジェクター７００の明るさの向上を図ることができ、品質が優れるプロジェクター７００を提供することができる。
【０１２５】
なお、液晶装置１００は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに用いることも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに用いることもできる。
【０１２６】
なお、液晶装置１００を備える電子機器は、プロジェクターに限定されない。液晶装置１００は、それぞれ、例えば、投射型のＨＵＤ（Head-Up Display）や直視型のＨＭＤ（Head Mounted Display）、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。
【０１２７】
以上、本発明の液晶装置および電子機器は、前述の図示の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、本発明は、各実施形態の任意の構成同士を組み合わせてもよい。
【０１２８】
また、前述の説明では、スイッチング素子の一例はＴＦＴであるが、スイッチング素子はこれに限定されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等であってもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
２…素子基板、３…対向基板、５…液晶層、２４…低屈折率絶縁体、２５…高屈折率絶縁体、２７…透光性絶縁層、２８…画素電極、２５１…高屈折率部、２５２…第１中屈折率部、２５３…第２中屈折率部、２６１…走査線、２６２…データ線、２６３…容量線、２６５…遮光層、２６０…ＴＦＴ
【図１】
2019211624.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】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月7日(2019.8.7)
【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、
透光性の画素電極と、
前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、
前記基材の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、
前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第３絶縁体を備え、
前記第１絶縁体は、前記第１部分よりも前記第３絶縁体側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第３部分を含む請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第３部分の一部は、前記第１部分と前記第１絶縁体との間に介在する請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１絶縁体の前記基材側の面は、凸レンズ面を含む請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
スイッチング素子と、
平面視で前記スイッチング素子と重なる遮光体と、を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて段階的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて連続的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の各構成材料は、酸素原子および窒素原子のうちの少なくとも一方を含むケイ素系の無機化合物であり、
前記第２部分の前記窒素原子の含有率は、前記第１部分の前記窒素原子の含有率よりも低く、かつ前記第２絶縁体中の前記窒素原子の含有率よりも高い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の液晶装置の一態様は、透光性の基材と、透光性の画素電極と、前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、前記基材の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月7日(2019.10.7)
【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、
透光性の画素電極と、
前記基材と前記画素電極との間に配置される透光性の第１絶縁体と、
前記基材の厚さ方向からの平面視で前記第１絶縁体を囲み、前記第１絶縁体に接する透光性の第２絶縁体と、を備え、
前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第１部分と、前記第１部分よりも前記基材側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第２部分と、を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第１絶縁体と前記画素電極との間に配置される透光性の第３絶縁体を備え、
前記第１絶縁体は、前記第１部分よりも前記第３絶縁体側に位置し、前記第１部分の屈折率よりも低く、かつ前記第２絶縁体の屈折率よりも高い屈折率を有する第３部分を含む請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第３部分の一部は、前記第１部分と前記第３絶縁体との間に介在する請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１絶縁体の前記基材側の面は、凸レンズ面を含む請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
スイッチング素子と、
平面視で前記スイッチング素子と重なる遮光体と、を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて段階的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記第２部分の屈折率は、前記基材から前記第１部分に向かうにつれて連続的に高くなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の各構成材料は、酸素原子および窒素原子のうちの少なくとも一方を含むケイ素系の無機化合物であり、
前記第２部分の前記窒素原子の含有率は、前記第１部分の前記窒素原子の含有率よりも低く、かつ前記第２絶縁体中の前記窒素原子の含有率よりも高い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。