(57)【要約】【課題】光の利用効率を高めることができ、かつ、動作不良を引き起こすことの無い集光基板、電気光学装置及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】対向基板３の遮光領域１５に電極支持部３６設けられており、当該電極支持部３６が共通電極の少なくとも一部を支持するので、遮光領域１５に溝４０が設けられていても電極支持部３６で共通電極が支持されることになり、共通電極が画素開口領域１４ごとに分断されるのを回避することができる。これにより、共通電極の電位を等電位に保持することができるので、動作不良の無い液晶パネルを得ることができる。【選択図】図３
2008003376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学装置の素子基板に対向して配置される対向基板として用いられる集光基板であって、
複数の画素開口領域を有し、当該画素開口領域から光を透過可能な基板と、
前記基板の表面に全面に設けられた電極と、
前記電極が形成された前記基板の表面のうち前記画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を前記画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、
前記遮光領域に設けられ、前記電極の少なくとも一部を支持する支持部と
を具備することを特徴とする集光基板。
【請求項２】
複数の画素開口領域が設けられた一対の基板間に電気光学材料を保持してなる電気光学装置であって、
前記一対の基板のうち一方の基板の前記電気光学材料側の表面に全面に設けられた電極と、
前記一方の基板の前記電気光学材料側の表面のうち前記画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を前記画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、
前記一方の基板の前記遮光領域に設けられ、前記電極の少なくとも一部を支持する支持部と
を具備することを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
前記支持部が、前記一方の基板の一部である
ことを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記画素開口領域が多角形に設けられており、
前記凹部が、前記画素開口領域の辺に沿って設けられており、
前記支持部が、前記画素開口領域の角部側に設けられている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記画素開口領域が多角形に設けられており、
前記凹部が、前記画素開口領域の角部に沿って設けられており、
前記支持部が、前記画素開口領域の辺に沿って設けられている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記凹部の底部側における前記一方の基板の基板面方向の断面の面積が、前記凹部の開口部側における前記基板面方向の断面の面積よりも小さくなっている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記凹部の形状が、多角錐になっている
ことを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項８】
前記凹部の形状が、円錐になっている
ことを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項９】
前記電気光学材料が液晶材料であり、
前記一方の基板の基板面の法線方向に対して、前記凹部の底部側の側面の傾き角が、前記凹部の開口部側の側面の傾き角よりも小さくなっている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】
前記一対の基板のうち他方の基板には、前記凹部に平面視で重なる位置にスイッチング素子が設けられている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項９のうちいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１１】
請求項２乃至請求項１０のうちいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光基板、電気光学装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタのライトバルブとして用いられる電気光学装置の光変調領域にはマトリクス状に画素領域が設けられており、画素領域には光を透過可能な画素開口領域と、遮光部などによって遮光され光を透過しない遮光領域とが設けられている。
【０００３】
画素開口領域から射出される光の光量はできるだけ多く、明るい光であることが望まれており、高い光利用効率を実現することが求められている。例えば特許文献１に開示された液晶装置は、対向基板の遮光領域に楔形の溝が設けられている。この溝は、対向基板の液晶層側に形成されており、マトリクス状に設けられた画素開口領域に沿って格子状に形成されている。溝の形成された対向基板の表面には、共通電極や配向膜などが形成される。遮光領域へ入射した光は、この溝によって画素開口領域側へ集光されるようになっており、この溝はプリズム素子としての役割を果たしている。このように、光の利用効率を高めている。  
【特許文献１】特開平３−１７０９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成においては、溝が形成された対向基板の表面に共通電極を形成するので、共通電極の一部が溝内に落ち込み、この部分で共通電極が断裂する虞がある。特に、上記構成では溝が画素開口領域に沿って格子状に形成されており、対向基板の表面が溝によって画素開口領域ごとに分断された状態になっている。このような対向基板の表面に共通電極を形成した場合、共通電極が画素開口領域の周りの溝によって断裂し、画素開口領域ごとに共通電極が分断される虞がある。そうなると、共通電極の電位を等電位にすることができず、液晶装置の動作不良を引き起こすことになる。液晶装置以外の電気光学装置においても、このような問題は十分に考えられる。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、光の利用効率を高めることができ、かつ、動作不良を引き起こすのを回避できる集光基板、電気光学装置及びプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る集光基板は、電気光学装置の素子基板に対向して配置される対向基板として用いられる集光基板であって、複数の画素開口領域を有し、当該画素開口領域から光を透過可能な基板と、前記基板の表面に全面に設けられた電極と、前記電極が形成された前記基板の表面のうち前記画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を前記画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、前記遮光領域に設けられ、前記電極の少なくとも一部を支持する支持部とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複数の画素開口領域を有し、当該画素開口領域から光を透過可能な基板と、基板の表面に全面に設けられた電極と、当該電極が形成された基板の表面のうち画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、遮光領域に設けられ、電極の少なくとも一部を支持する支持部とを具備するので、遮光領域に凹部が設けられていても支持部で電極が支持されることになり、電極が画素開口領域ごとに分断されるのを回避することができる。これにより、電極の電位を等電位に保持することができる。
【０００８】
本発明に係る電気光学装置は、複数の画素開口領域が設けられた一対の基板間に電気光学材料を保持してなる電気光学装置であって、前記一対の基板のうち一方の基板の前記電気光学材料側の表面に全面に設けられた電極と、前記一方の基板の前記電気光学材料側の表面のうち前記画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を前記画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、前記一方の基板の前記遮光領域に設けられ、前記電極の少なくとも一部を支持する支持部とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、一対の基板のうち一方の基板の電気光学材料側の表面に全面に設けられた電極と、一方の基板の電気光学材料側の表面のうち画素開口領域の外側の遮光領域に設けられ光を画素開口領域内に集光可能な凹部を有するプリズム部と、一方の基板の遮光領域に設けられ、電極の少なくとも一部を支持する支持部とを具備するので、遮光領域に凹部が設けられていても支持部で電極が支持されることになり、電極が画素開口領域ごとに分断されるのを回避することができる。これにより、電極の電位を等電位に保持することができるので、動作不良を回避できる電気光学装置を得ることができる。
【００１０】
また、前記支持部が、前記一方の基板の一部であることが好ましい。  
本発明によれば、支持部が一方の基板の一部であるため、別途支持部を形成する必要が無い。これにより、電気光学装置の製造プロセスを短縮することができ、コスト削減にもつながる。
【００１１】
また、前記画素開口領域が多角形に設けられており、前記凹部が、前記画素開口領域の辺に沿って設けられており、前記支持部が、前記画素開口領域の角部側に設けられていることを特徴とする。  
電気光学装置の画素開口領域は多角形に設けられることが多い。本発明によれば、このように画素開口領域が多角形に設けられる場合、凹部が画素開口領域の辺に沿って設けられているので、光を効率的に画素開口領域内に集光することができる。しかも、支持部が画素開口領域の角部側に設けられているので、電極を確実に支持することができる。例えば、画素領域がマトリクス状に設けられており当該画素開口領域が矩形の場合、遮光領域のうち画素開口領域の角部側には４つの画素開口領域の角部が接することになる。本発明によれば、４つの角部について１つの支持部を形成すればよいため、電極を効率的に支持することができるという利点がある。
【００１２】
また、前記画素開口領域が多角形に設けられており、前記凹部が、前記画素開口領域の角部に沿って設けられており、前記支持部が、前記画素開口領域の辺に沿って設けられていることが好ましい。  
本発明によれば、画素開口領域が多角形に設けられる場合において、凹部が画素開口領域の角部に沿って設けられているので、遮光領域のうち画素開口領域の角部側に入射する光を効率的に画素開口領域内に集光することができる。しかも、支持部が画素開口領域の辺に沿って設けられているので、電極を確実に支持することができる。例えば、画素領域がマトリクス状に設けられており当該画素領域が矩形の場合、隣接する画素開口領域の辺同士が基板面方向に対向することになる。本発明によれば、対向するそれぞれの辺同士について支持部が形成されることになるため、電極を密接に支持することができるという利点がある。
【００１３】
また、前記凹部の底部側における前記一方の基板の基板面方向の断面の面積が、前記凹部の開口部側における前記基板面方向の断面の面積よりも小さくなっていることが好ましい。  
本発明によれば、凹部の底部側における一方の基板の基板面方向の断面の面積が、凹部の開口部側における基板面方向の断面の面積よりも小さくなっているので、光を画素開口領域のより中央部側へと集光することができる。
【００１４】
また、前記凹部の形状が、多角錐になっていることが好ましい。  
本発明によれば、凹部の形状が多角錐になっているので、遮光領域内のスペースを省略しつつ、確実に光を画素開口領域へと集光することができる。多角錐の斜面が画素開口領域を向くように配置することにより、光を一層確実に画素開口領域へと集光することができるという利点がある。
【００１５】
また、前記凹部の形状が、円錐になっていることが好ましい。  
基板に入射してきた光は、凹部によって画素開口領域へと集光される。基板に入射する光の角度と基板から射出される光の角度とで大きな変化があると、光を効率的に利用できない場合がある。本実施形態では、凹部の形状が円錐になっており凹部の側面が曲面になっているので、凹部によって他の画素開口領域に光を集光することができる。これにより、基板からは大きな角度変化の無い光を射出することができ、光を効率的に利用することができる。
【００１６】
また、前記電気光学材料が液晶材料であり、前記一方の基板の基板面の法線方向に対して、前記凹部の底部側の側面の傾き角が、前記凹部の開口部側の側面の傾き角よりも小さくなっていることが好ましい。  
液晶材料内において、各画素開口領域の周縁部分では液晶分子の配向に乱れが生じやすく、この部分に入射する光の損失は液晶材料の他の部分に比べて大きい。したがって、周縁部分に光が入射するのをできる限り防ぐ必要がある。凹部の開口部側は底部側よりも液晶材料からの距離が近いため、傾き角が小さいと反射光が液晶材料の周縁部分に入射するおそれがある。これに対して、本実施形態では、一方の基板の基板面の法線方向に対して、凹部の底部側の側面の傾き角が、凹部の開口部側の側面の傾き角よりも小さくなっているので、凹部の底部側に入射する光よりも開口部側に入射する光を、より画素開口領域の中央部側へと集光することができる。これにより、光が液晶材料の周縁部分に入射するのを確実に防ぐことができる。
【００１７】
また、前記一対の基板のうち他方の基板には、前記凹部に平面視で重なる位置にスイッチング素子が設けられていることが好ましい。  
本発明によれば、一対の基板のうち他方の基板には、凹部に平面視で重なる位置にスイッチング素子が設けられているので、スイッチング素子へ光が入射するのを確実に防ぐことができる。これにより、スイッチング素子を安定して動作させることができる。
【００１８】
本発明に係るプロジェクタは、上記の電気光学装置を備えたことを特徴とする。  
本発明によれば、光の利用効率を高めることができ、かつ、動作不良を引き起こすのを回避できる電気光学装置を備えたので、明るく高コントラストな画像を表示可能なプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］  
（プロジェクタ）  
まず、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を説明する。  
図１に示すように、光源部である超高圧水銀ランプ１０１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。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７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、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００２０】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ／２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００２１】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２２】
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
【００２３】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇ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。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２４】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００２５】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂ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１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂ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。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００２７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂ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１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
【００２８】
投射レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投射する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００２９】
上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
【００３０】
（液晶パネル）  
次に、図２〜図５を参照して液晶パネル（電気光学装置）の詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００は、３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３枚の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを例に挙げて以下に説明する。
【００３１】
図２は、液晶パネル１２０Ｒの構成を示す平面図であり、図３は、液晶パネル１２０ＲのＨ−Ｈ断面に沿った構成を示す図である。  
図２に示すように、液晶パネル１２０Ｒは、例えばガラスなどの透明な材料からなるＴＦＴアレイ基板２と対向基板３とを重ね合わせるとともに、両者の間に設けられたシール材４により貼り合わせた構成になっている。シール材４によって囲まれた領域内には液晶層５が封入されている。ＴＦＴアレイ基板２及び対向基板３は、光屈折率が１．４６程度になっている。
【００３２】
シール材４の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り６が形成されている。周辺見切り６によって囲まれた領域は、上述した超高圧水銀ランプ１０１からの光が変調される光変調領域１２になっている。光変調領域１２内には、超高圧水銀ランプ１０１からの光が透過可能な画素領域１３が、マトリクス状に配列されている。画素領域１３の中央部は超高圧水銀ランプ１０１からの光を透過する画素開口領域１４になっており、画素開口領域１４の間の領域は、光が遮光される遮光領域１５になっている。
【００３３】
シール材４の外側の領域には、データ線駆動回路７および外部回路実装端子８がＴＦＴアレイ基板２の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路９が形成されている。ＴＦＴアレイ基板２の残る一辺には、光変調領域１２の両側に設けられた走査線駆動回路９の間を接続するための複数の配線１０が設けられている。また、対向基板３の角部においては、ＴＦＴアレイ基板２と対向基板３との間で電気的導通をとるための基板間導通材１１が配設されている。
【００３４】
なお、データ線駆動回路７および走査線駆動回路９をＴＦＴアレイ基板２の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板２の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
【００３５】
ＴＦＴアレイ基板２には、図３に示すように、画素電極２４と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）２１と、平坦化膜２６と、遮光部２３と、配向膜２５とが設けられている。画素電極２４は、ＴＦＴアレイ基板２の内側表面２ａ上の画素開口領域１４に設けられており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料から形成されている。ＴＦＴ２１は、画素電極２４に電気信号を供給するスイッチング素子であり、ＴＦＴアレイ基板２の内側表面２ａ上の遮光領域１５に設けられている。平坦化膜２６は、透明な樹脂材料などから形成されており、画素電極２４及びＴＦＴ２１を覆うように内側表面２ａのほぼ全面に設けられている。遮光部２３は、平坦化膜２６上の遮光領域１５に配置されている。配向膜２５は、遮光部２３を覆うように平坦化膜２６上に積層されている。
【００３６】
対向基板３には、図３に示すように、溝４０と、共通電極３４と、配向膜３５とが設けられている。  
溝４０は、対向基板３の内側表面３ａの遮光領域１５に設けられている。溝４０の幅方向の断面については、対向基板３の内側表面３ａから深さ方向に徐々に幅が狭くなるように形成されており、ここでは溝４０の両斜面４０ａが断面視で二等辺三角形になるように形成されている。
【００３７】
溝４０内では、開口部４０ｂ付近の斜面４０ａ上に共通電極３４が分断された状態で形成されている。また、共通電極３４の分断された部分を含めた開口部４０ｂは配向膜３５によって覆われており、配向膜３５の一部が当該開口部４０ｂを塞ぐように溝４０内に設けられている。配向膜３５の表面３５ａは、溝４０が設けられた部分と溝４０が設けられていない部分との間で平坦になっている。
【００３８】
溝４０の内部は中空になっており、この中空部分の光屈折率は１．００程度である。したがって、溝４０の内部（光屈折率：１．００程度）と対向基板３の内部（光屈折率：１．４６程度）とでは光屈折率に差が生じることになる。この光屈折率の差によって、対向基板３から溝４０に入射する光を全反射できるようになっている。このように、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に延在する溝４０は、光路偏向部であるプリズム素子３０を構成している。
【００３９】
図４は、対向基板３の内側表面３ａ側から見たときの平面構成を示す図である。溝４０は、図４に示すように、画素開口領域１４の外周、すなわち、矩形に設けられた画素開口領域１４の４辺に沿って延在している。画素開口領域１４の角部側、すなわち、画素領域１３の角部１３ａ付近においては、当該角部１３ａに近づくにつれて溝４０の幅（延在方向に直交する方向の長さ）が徐々に狭くなっており、画素領域１３の角部１３ａにおいては溝４０が途切れた状態になっている。
【００４０】
画素領域１３の各角部１３ａを中心に見ると、図４中の上下左右の方向から溝４０が幅方向に徐々に狭くなるように近づき、角部１３ａの手前で途切れている。したがって、当該角部１３ａから画素領域１３の対角線の方向に向けて、溝４０が設けられない領域、すなわち、対向基板３の内側表面３ａと面一状態になる部分（符号３６）が形成される。この部分では、対向基板３の内側表面３ａに形成される共通電極３４が溝４０によって分断されないように支持されている。以下、この部分を電極支持部３６と記載する。
【００４１】
図５は、対向基板３に形成される共通電極３４の形状を概略的に示す斜視図である。同図に示すように、共通電極３４は、溝４０上では分断されているものの、電極支持部３６上では分断されておらず、当該電極支持部３６上で支持された構成になっている。よって、共通電極３４は全て接続されていることになり、等電位に保持することが可能になっている。
【００４２】
図３に戻って、ＴＦＴアレイ基板２と対向基板３との間には、光変調のための液晶層５が封入されている。液晶層５は、例えばフッ素系液晶化合物や非フッ素系液晶化合物等の液晶分子によって構成されており、ＴＦＴアレイ基板２側の配向膜２５と対向基板３側の配向膜３５との双方に接するように両基板に挟持されている。
【００４３】
上記のように構成された液晶パネル１２０Ｒにおいて、超高圧水銀ランプ１０１からの光Ｌ１は、図３の上側から液晶パネル１２０Ｒに入射する。入射した光は、対向基板側（対向基板３、共通電極３４、配向膜３５）を透過し、液晶層５によって変調されて、ＴＦＴアレイ基板側（配向膜２５、平坦化膜２６、画素電極２４、ＴＦＴアレイ基板２）へと透過する。ＴＦＴアレイ基板２を透過した光は、投射レンズ１１４へと射出される。
【００４４】
超高圧水銀ランプ１０１からの光Ｌ２は、光Ｌ１と同様に対向基板３に入射する。対向基板３内を進行する光Ｌ２は、溝４０の斜面４０ａにおいて画素開口領域１４側へと全反射され、光路を偏向される。斜面４０ａで反射された光Ｌ２は、上述の光Ｌ１と同様に進行してＴＦＴアレイ基板２を透過し、投射レンズ１１４へと射出される。このように、溝４０は光を画素開口領域１４へ集光する。
【００４５】
（液晶装置の製造方法）  
次に、本発明の液晶パネル１２０Ｒの製造工程について説明する。本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶装置を一括して形成し、切断することによって個々の液晶パネル１２０Ｒに分離する方法を例に挙げて説明する。
【００４６】
液晶パネル１２０Ｒは、対向側マザー基板及びＴＦＴアレイ側マザー基板をまず形成し、両基板を貼り合せて切断することによって形成する。なお、ＴＦＴアレイ側マザー基板は、ＴＦＴアレイ基板２となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板であり、対向側マザー基板は、対向基板３となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板である。
【００４７】
対向側マザー基板の形成工程について説明する。  
まず、ガラスや石英等の透光性材料からなる大判の基材（対向基板３）に溝４０を形成する。この手順について、図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して説明する。溝４０は、レーザアプリケーションによる方法や、ドライエッチングプロセスを用いた方法によって形成することができる。レーザアプリケーションによる方法では、予め設定したデータに基づいて透明基板にＣＯ２レーザを照射することによりプリズム素子を形成することができる。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す手順は、厚膜レジストを用いるドライエッチングプロセスによるものである。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように、対向基板３に樹脂レジスト層６２を形成する。樹脂レジスト層６２はマスク層であって、例えば５０μｍ〜２００μｍの厚さで塗布する。樹脂レジスト層６２には、例えばＳＵ−８、ＫＭＰＲ（いずれもマイクロケム社の登録商標）を用いることができる。次に、図６（ｂ）に示すように、溝４０を形成する箇所の樹脂レジスト層６２を取り除くように、パターニングを行う。パターニング後、約６０分間、約１００℃の温度でベークを行う。
【００４９】
次に、パターニングされた樹脂レジスト層６２をハードマスクとして、ドライエッチングを行う。ドライエッチングには、例えば高密度プラズマを形成可能なＩＣＰドライエッチング装置を用いる。ドライエッチングにより、図６（ｃ）に示すように、対向基板３に断面二等辺三角形の溝４０が形成される。エッチングエリアに高密度プラズマを均一に形成できるエッチングガスとして、例えばＣ４Ｆ８やＣＨＦ３などのフッ化物系ガスを用いることが好ましい。また、例えばエッチング時に対向基板３の温度を設定することによって溝４０の傾斜角を所望の角度に設定することができる。
【００５０】
対向基板３の材料と樹脂レジスト層６２の材料とのエッチング選択比を例えば４対１とすることにより、樹脂レジスト層６２の厚みに対して略４倍の深さを有する溝４０を対向基板３に形成することができる。エッチング環境によるレジストの炭化を防止するために、チラーによって対向基板３を冷却するほか、エッチングサイクル間に冷却時間を設けることとしても良い。ＳＵ−８を用いるドライエッチングプロセスは、例えば、Takayuki Fukasawaらの「Deep Dry Etching of Quartz Plate Over 100μm in Depth Employing Ultra-Thick Photoresist(SU-8)」(Japanese Journal of Applied Physics.Vol.42(2003)pp3702-3706、The Japan Society of Applied Physics)に掲載されている。このようにして形成された溝４０の壁面が、斜面４０ａである。
【００５１】
このとき、溝４０の斜面４０ａの傾斜角度は、対向基板３の基板温度に依存することが本発明者らによって確認されている。例えば、基板温度を１５６℃にした場合には傾斜角度は９９°になり、基板温度を４６℃にした場合には傾斜角度は８５°になり、基板温度を９℃にした場合には傾斜角度は７８°になる。
【００５２】
これは、溝４０の斜面４０ａに炭素とフッ素との反応によるフロロカーボンが付着し、壁面を保護することに起因するものである。したがって、対向基板３の基板温度を設定することにより、壁面に付着するフロロカーボンの量を調節し、溝４０の斜面４０ａの傾斜角度を所望の角度に傾斜させることが可能である。
【００５３】
次に、対向基板３上に共通電極３４を形成する。共通電極３４は、例えばＩＴＯをスパッタリングすることによって形成する。このとき、溝４０が設けられた領域では溝４０の開口部４０ｂ付近の斜面４０ａ上にＩＴＯ膜が形成され、電極支持部３６が設けられた領域では当該電極支持部３６上にＩＴＯ膜が形成される。この共通電極３４上に配向膜３５を形成すると、配向膜３５によって溝４０の開口部４０ｂが塞がれると共に配向膜３５の表面が面一状態になる。
【００５４】
ＴＦＴアレイ側マザー基板については、ガラスや石英等の透光性材料からなる大判の基材（ＴＦＴアレイ基板）の遮光領域１５にＴＦＴ２１、データ線、走査線などを形成し、画素開口領域１４に画素電極２４を形成した後、これらを平坦化膜２６で覆う。平坦化膜２６上の遮光領域１５に遮光部２３を形成し、当該遮光部２３及び平坦化膜２６を覆うように配向膜２５を形成する。  
次に、上記の各工程で形成したＴＦＴアレイ側マザー基板と対向側マザー基板とを貼り合わせて液晶パネル１２０Ｒが完成する。
【００５５】
本実施形態によれば、対向基板３の遮光領域１５に電極支持部３６設けられており、当該電極支持部３６が共通電極３４の少なくとも一部を支持するので、遮光領域１５に溝４０が設けられていても電極支持部３６で共通電極３４が支持されることになり、共通電極３４が画素開口領域１４ごとに分断されるのを回避することができる。これにより、共通電極３４の電位を等電位に保持することができるので、動作不良の無い液晶パネル１２０Ｒを得ることができる。
【００５６】
［第２実施形態］  
次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では溝の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５７】
図７は、本実施形態に係る液晶パネル２２０Ｒのうち対向基板２０３の平面構成を示す図である。図８は、対向基板２０３のＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。  
図７及び図８に示すように、溝２４０は、遮光領域２１５のうち画素開口領域２１４の角部側、すなわち画素領域２１３の角部２１３ａを中心として図７中の上下左右方向に画素開口領域２１４に沿って延び出すように設けられている。遮光領域２１５のうち画素開口領域２１４の辺に沿った部分、すなわち画素領域２１３の辺の中央部２１３ｂでは、溝２４０が途切れた状態になっている。本実施形態では、この溝２４０の途切れた部分が電極支持部２３６になっている。
【００５８】
図９は、対向基板２０３に形成される共通電極２３４の形状を概略的に示す斜視図である。同図に示すように、共通電極２３４は、溝２４０上では分断されているものの、電極支持部２３６上では分断されておらず、当該電極支持部２３６上で支持された構成になっている。よって、本実施形態でも、共通電極２３４は全て接続されていることになり、等電位に保持することが可能になっている。
【００５９】
本実施形態によれば、隣接する画素開口領域２１４の辺同士が基板面方向に対向しており、当該対向するそれぞれの辺同士について電極支持部２３６が形成されることになるため、共通電極２３４を密接に支持することができるという利点がある。
【００６０】
［第３実施形態］  
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では溝の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６１】
図１０は、本実施形態に係る液晶パネル３２０Ｒのうち対向基板３０３の平面構成を示す図である。図１１は、対向基板３０３のＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図である。  
図１０示すように、溝３４０は、遮光領域３１５のうち画素開口領域３１４の角部側、すなわち、画素領域３１３の各角部３１３ａに配置されており、当該角部３１３ａを中心とした平面視正方形となるように設けられている。ＴＦＴアレイ基板側の画素領域の角部にはＴＦＴ３２１が配置されている。このように、溝３４０は、このＴＦＴ３２１に平面視で重なるように配置されている。ここでは、溝３４０の一部が画素開口領域３１４内に平面視で重なった構成になっているが、溝３４０が平面視で遮光領域３１５内に納まっている構成であっても勿論構わない。
【００６２】
図１０及び１１に示すように、溝３４０は、対向基板３０３の深さ方向に徐々に径が小さくなるように、具体的には正四角錐となるように形成されている。特に、溝３４０の斜面３４０ａが画素開口領域３１４を向くように形成されている。本実施形態では、この溝３４０の設けられていない部分が全て電極支持部３３６になっている。
【００６３】
本実施形態によれば、溝３４０がＴＦＴ３２１に平面視で重なる位置に配置されているので、ＴＦＴ３２１へ光が入射するのを確実に防ぐことができる。これにより、ＴＦＴ３２１を安定して動作させることができる。  
また、溝３４０の斜面３４０ａが画素開口領域３１４を向くように形成されているので、対向基板３０３に入射してきた光を、溝３４０の斜面３４０ａによって確実に画素開口領域３１４に反射させることができる。
【００６４】
［第４実施形態］  
次に、本発明に係る第４実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では溝の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６５】
図１２は、本実施形態に係る液晶パネル４２０Ｒのうち対向基板４０３の平面構成を示す図である。図１３は、対向基板４０３のＣ−Ｃ断面に沿った構成を示す図である。  
図１２示すように、溝４４０は、遮光領域４１５のうち画素開口領域４１４の角部側、すなわち画素領域４１３の角部４１３ａに配置されており、当該角部４１３ａを中心とした平面視正八角形となるように設けられている。ＴＦＴアレイ基板側の画素領域の角部にはＴＦＴ４２１が配置されている。このように、溝４４０は、このＴＦＴ４２１に平面視で重なるように配置されている。第３実施形態と同様、溝４４０の一部が画素開口領域４１４内に重なった構成になっているが、溝４４０が平面視で遮光領域４１５内に納まる構成であっても勿論構わない。
【００６６】
図１２及び図１３に示すように、溝４４０は、対向基板４０３の深さ方向に徐々に径が小さくなるように、具体的には正八角錐となるように形成されている。特に、正八角錐の斜面４４０ａのうち４面が画素開口領域４１４を向くように形成されている。本実施形態では、この溝４４０の設けられていない部分が全て電極支持部４３６になっている。
【００６７】
本実施形態によれば、第３実施形態と同様、溝４４０がＴＦＴ４２１に平面視で重なる位置に配置されているので、ＴＦＴ４２１へ光が入射するのを確実に防ぐことができる。これにより、ＴＦＴ４２１を安定して動作させることができる。  
また、正八角錐の斜面４４０ａのうち４面が画素開口領域４１４の対角線上の方向を向くように形成されているので、対向基板４０３に入射してきた光を、溝４４０の斜面４４０ａによって確実に画素開口領域４１４に反射できる。
【００６８】
［第５実施形態］  
次に、本発明に係る第５実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では溝の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６９】
図１４は、本実施形態に係る液晶パネル５２０Ｒのうち対向基板５０３の平面構成を示す図である。図１５は、対向基板５０３のＤ−Ｄ断面に沿った構成を示す図である。  
図１４示すように、溝５４０は、遮光領域５１５のうち画素開口領域５１４の角部側、すなわち画素領域５１３の角部５１３ａに配置されており当該角部５１３ａを中心とした平面視で円形となるように設けられている。ＴＦＴアレイ基板側の画素領域の角部にはＴＦＴ５２１が配置されている。このように、溝５４０は、このＴＦＴ５２１に平面視で重なるように配置されている。ここでは、第３実施形態と同様、溝５４０の一部が画素開口領域５１４内に平面視で重なった構成になっているが、溝５４０が平面視で遮光領域５１５内に納まる構成であっても勿論構わない。
【００７０】
図１４及び図１５に示すように、溝５４０は、対向基板５０３の深さ方向に徐々に径が小さくなるように形成されており、具体的には円錐形状になるように形成されている。本実施形態においても、溝５４０の設けられていない部分が全て電極支持部５３６になっている。
【００７１】
本実施形態によれば、第３実施形態と同様、溝５４０がＴＦＴ５２１に平面視で重なる位置に配置されているので、ＴＦＴ５２１へ光が入射するのを確実に防ぐことができる。これにより、ＴＦＴ５２１を安定して動作させることができる。  
また、本実施形態では、溝５４０が円錐形状になるように形成されているので、対向基板５０３に入射してきた光は、溝５４０の側面５４０ａによって隣接する画素開口領域へと反射することができる。液晶パネル５２０Ｒへ入射する光の角度と液晶パネル５２０Ｒから射出される光の角度とで大きな変化があると、効率的に利用できない場合がある。本実施形態では、溝５４０が円錐になっているため、側面５４０ａで反射する光を隣接する画素開口領域５１４にも集光することができるので、液晶パネル５２０Ｒからは大きな角度変化の無い光を射出することができる。これにより、光を効率的に利用することができる。
【００７２】
［第６実施形態］  
次に、本発明の第６実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では溝の形状が第１実施形態とは異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７３】
図１６は、本実施形態に係る液晶パネル６２０Ｒのうち対向基板６０３の平面構成を示す図である。図１７は、対向基板６０３のＥ−Ｅ断面に沿った構成を示す図である。  
図１６示すように、溝６４０は、遮光領域６１５のうち画素開口領域６１４の角部側、すなわち画素領域６１３の角部６１３ａに配置されており、当該角部６１３ａを中心に平面視で円形に形成されている。溝６４０の開口部を構成する辺６４１は、第３実施形態の溝３４０の開口部を構成する辺３４１（図１０参照）に対して角部６１３ａ側に湾曲しており、辺６４１が画素開口領域６１４の外側に配置されている。このため、溝６４０が平面視で遮光領域６１５内に納まった構成になっている。ＴＦＴアレイ基板側の画素領域の角部にはＴＦＴ６２１が配置されている。このように、溝６４０は、このＴＦＴ６２１に平面視で重なるように配置されている。
【００７４】
図１６及び図１７に示すように、溝６４０の側面６４０ａは、それぞれ画素開口領域６１４の対角方向を向くように形成されている。このため、対向基板６０３に入射してきた光を、溝６４０の側面６４０ａによって確実に画素開口領域６１４に反射できるようになっている。本実施形態では、この溝６４０の設けられていない部分が全て電極支持部６３６になっている。
【００７５】
また、溝６４０は、対向基板６０３の深さ方向に徐々に径が小さくなるように形成されており、底面６４０ｂを有する構成になっている。また、溝６４０は、開口部６４０ｃから底面６４０ｂにかけて、側面６４０ａの光軸Ｃに対する角度が徐々に小さくなっている。すなわち、開口部６４０ｃにおける当該角度をθｄとし、底面６４０ｂにおける当該角度をθｕとすると、θｄ＞θｕとなっている。
【００７６】
液晶層６０５において、各画素開口領域６１４の周縁に配置されている周縁部６０５ａでは液晶の配向に乱れが生じやすく、この部分に入射する光の損失が液晶層６０５の他の部分に比べて大きい。したがって、周縁部６０５ａに光が入射するのをできる限り防ぐ必要がある。溝６４０の開口部６４０ｃ側は底面６４０ｂ側よりも液晶層６０５からの距離が近いため、θｄが小さいと反射光が液晶層６０５の周縁部６０５ａに入射するおそれがある。これに対して、本実施形態では、θｄ＞θｕとすることにより、溝６４０の底面６４０ｂ側に入射する光Ｌ３（入射角度θｉ）よりも開口部６４０ｃ側に入射する光Ｌ４（入射角度θｉ）を、より画素開口領域６１４の中央部側へと反射させることができる。これにより、溝６４０の側面６４０ａで反射する光が周縁部６０５ａに入射するのを確実に防ぐことができる。
【００７７】
［第７実施形態］  
次に、本発明の第６実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。  
本実施形態では、基本的な構成は第５実施形態と同様であるが、図１８及び図１９に示すように、画素領域７１３内にマイクロレンズ７５０が設けられている。マイクロレンズ７５０は、画素領域７１３のほぼ中央に配置されており、画素開口領域７１４のほぼ全部分を覆うように形成されている。マイクロレンズ７５０に囲まれた領域に溝７４０が設けられている。マイクロレンズ７５０内には、対向基板７０３よりも屈折率の高い樹脂などが設けられており、この部分で屈折させることによって光を画素開口領域７１４内に集光するようになっている。  
本実施形態によれば、マイクロレンズ７５０と溝７４０とを無駄なく配置することで、溝７４０とマイクロレンズ７５０との双方の連携によって光を効率的に画素開口領域７１４に集光することができる。
【００７８】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば溝の形状については、上記実施形態で例示したものに限られず、図２０に示すような形状にすることも可能である。  
また、上記第３実施形態〜第７実施形態では、溝を画素領域の角部に設けた例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば溝を画素領域の辺の中央部に設けても勿論構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの全体構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る液晶パネルの全体構成図。
【図３】対向基板の構成を示す断面図。
【図４】対向基板の構成を示す平面図。
【図５】画素電極の構成を示す斜視図。
【図６】液晶パネルの製造過程の様子を示す工程図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図８】対向基板の構成を示す断面図。
【図９】画素電極の構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図１１】対向基板の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図１３】対向基板の構成を示す断面図。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図１５】対向基板の構成を示す断面図。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図１７】対向基板の構成を示す断面図。
【図１８】本発明の第７実施形態に係る液晶パネルの対向基板の構成を示す平面図。
【図１９】対向基板の構成を示す断面図。
【図２０】溝部の断面構成を示す図。
【符号の説明】
【００８０】
３…対向基板  ５…液晶層  ２１…ＴＦＴ  ３４…共通電極  ３６…電極支持部  ４０…溝  ４０ａ…斜面  ４０ｂ…開口部  １００…プロジェクタ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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