(57)【要約】  【課題】ライトバルブの中心部と周辺部の明るさを均一にすることができるマイクロレンズを用いたライトバルブを提供する。  【解決手段】投射型プロジェクタに用いられるライトバルブは、表示すべき画像の画素に対応してマトリクス状に配置された複数の受光部と、複数の受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口２０１ｈを有する遮光用マトリクス部２０１と、各開口２０１ｈに対応して配置された複数のマイクロレンズ７４ｈを有するマイクロレンズ部７４とを備える。複数のマイクロレンズ７４ｈのそれぞれの位置は、各マイクロレンズ７４ｈが配置された平面内において、対応する開口２０１ｈのそれぞれに入射する光の主要な角度θｈｙに応じたオフセット量ｄｈｙだけ、開口２０１ｈの中心を通る軸と平面との交点７４ｈｃから外周部に向けてオフセット状に配設されている。【選択図】図５
2005227743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示すべき画像の画素に対応してマトリクス状に配置された複数の受光部と、
前記各受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部と、
前記各開口のそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面内に複数有するマイクロレンズ部と
を備え、
前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、該各マイクロレンズが配置された前記平面内において、前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口の中心を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とするライトバルブ。
【請求項２】
前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１記載のライトバルブ。
【請求項３】
前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のライトバルブ。
【請求項４】
前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のライトバルブ。
【請求項５】
前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、前記主要な角度の、前記平面内の成分の方向に略向かってオフセットされている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のライトバルブ。
【請求項６】
前記入射する光の主要な角度とは、前記入射する光の入射角度の重心的な角度である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のライトバルブ。
【請求項７】
前記各マイクロレンズは、前記交点から前記外周部に向けて複数のグループに分けたときに、各グループ内における前記オフセット量は同一である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のライトバルブ。
【請求項８】
前記各マイクロレンズのそれぞれの前記入射する光の主要な角度は、前記マイクロレンズ部の最外周のマイクロレンズに入射する光の主要な角度に基づいて決定される角度である
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のライトバルブ。
【請求項９】
前記各マイクロレンズのそれぞれの外径を、該各マイクロレンズの前記交点から前記開口の中心までの距離に基づき、前記マイクロレンズ部の中心部から前記平面に沿って外周方向へ向かうに従い大きく設定する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のライトバルブ。
【請求項１０】
ライトバルブに用いられる基板であって、
マトリクス状に配置された複数の受光部と、
前記各受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部と、
前記各開口のそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面内に複数有するマイクロレンズ部と
を備え、
前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、該各マイクロレンズが配置された平面内において、前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口の中心を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とするライトバルブ用基板。
【請求項１１】
前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１０記載のライトバルブ用基板。
【請求項１２】
前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のライトバルブ用基板。
【請求項１３】
前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されている
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載のライトバルブ用基板。
【請求項１４】
マトリクス状に配置された複数の受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部を有するライトバルブに用いられるマイクロレンズ部材であって、
前記各開口のそれぞれに対応して配置されるマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面に複数有し、
前記各マイクロレンズは、それぞれ前記遮光用マトリクス部の前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とするマイクロレンズ部材。
【請求項１５】
前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１４記載のマイクロレンズ部材。
【請求項１６】
前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されている
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載のマイクロレンズ部材。
【請求項１７】
前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されている
ことを特徴とする請求項１４又は１５記載のマイクロレンズ部材。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかに記載のマイクロレンズ部材を用いて構成されている
ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電気光学装置を用いて構成されている
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、ライトバルブ、ライトバルブ用基板、それに用いられるマイクロレンズ部材、電気光学装置、及び電子機器に関し、特に、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさを均一にすることができるライトバルブ、ライトバルブ用基板、それに用いられるマイクロレンズ部材、電気光学装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示装置が、表示モニタ装置だけでなく、ライトバルブとして投射型プロジェクタ装置等にも利用されている。特に、投射型プロジェクタ装置用ライトバルブにおいては、高精細と大型画面表示の要求に応じるために、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）駆動方式の液晶表示装置が多く利用されている。
【０００３】
ＴＦＴ駆動方式の液晶表示装置は、ＴＦＴと信号配線を遮光層によって、ＴＦＴ等に光が当たらないように構成されている。その遮光層は、ストライプ状の構造、あるいはマトリクス状の構造である。後者の遮光用のマトリクス状の構造は、特にブラックマトリクスと呼ばれる。さらに、高精細な表示を実現すべく、液晶表示装置のサイズをそのままにして、画素数を増やすと、開口率が低下するため、光利用効率を上げるためにマイクロレンズが利用されている。これは、マイクロレンズによって、ブラックマトリックス領域における光も含む光を集光することによって、光利用効率の向上を図るためである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４１０９７号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の液晶パネルでは、１つのマイクロレンズの光軸上に、ブラックマトリクスの１つの開口が位置している。図１７及び図１８は、従来の液晶パネルにおける、マイクロレンズとブラックマトリクスの開口の位置関係を説明するための図である。
【０００５】
図１７は、従来の液晶パネルの模式的な部分断面図である。なお、図１７においては、マイクロレンズとブラックマトリクスとに係る構成要素が主として示されている。図１８は、従来の液晶パネルにおけるマイクロレンズとブラックマトリクスの位置関係を説明するための平面図である。
【０００６】
液晶パネル１００は、対向基板１０１と、ＴＦＴ基板１０２と、対向基板１０１とＴＦＴ基板１０２に挟まれた液晶１０３とから構成されている。
【０００７】
図１７に示すように、対向基板１０１には遮光層であるブラックマトリクス１０４が設けられ、ＴＦＴ基板１０２にも同様に遮光層であるブラックマトリクス１０５が設けられている。ブラックマトリクス１０４は、格子形状をしており、各格子によって各開口１０６が形成されている。対向基板１０１は、一方のガラス基板に設けられた複数の窪みと他方のガラス基板によって挟まれた樹脂層がレンズ形状となることによって形成されたマイクロレンズ１０７群を有する。
【０００８】
液晶パネル１００は、図１８に示すように、各マイクロレンズ１０７とブラックマトリクス１０４の各開口１０６が、各マイクロレンズ１０７の光軸の略中心に各開口１０６の中心がくるように配置されるように構成される。
【０００９】
従って、全てのマイクロレンズ１０７には、マイクロレンズの光軸に平行な光が入射することを前提に開口１０６が配置されているが、液晶パネル１００に対して光学系のレンズの径が大きな場合等、液晶パネル１００の周辺部においては、光がマイクロレンズ１０７の光軸に平行にならなくなる。図１７において、矢印Ｌ１で示すように斜め方向の光がマイクロレンズに多く入射してくると、マイクロレンズによって集光される光の中心は、ブラックマトリクス１０４の開口１０６の中心からずれた位置となる。そのために、液晶パネルの中心部と周辺部の明るさが不均一になるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさを均一にすることができるライトバルブ、ライトバルブ用基板、それに用いられるマイクロレンズ部材、及び電気光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による第1のライトバルブは、表示すべき画像の画素に対応してマトリクス状に配置された複数の受光部と、前記各受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部と、前記各開口のそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面内に複数有するマイクロレンズ部とを備え、前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、該各マイクロレンズが配置された前記平面内において、前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口の中心を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００１３】
第２のライトバルブは、第１のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定されることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、各マイクロレンズのオフセット量を、遮光用マトリックス部から平面までの距離と、各マイクロレンズに対応して配置されている開口に入射する光の主要な角度とに基づいて算出することができる。
【００１５】
第３のライトバルブは、第１又は第２のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００１７】
第４のライトバルブは、第１又は第２のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されていることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、、各マイクロレンズを２つの片凸レンズを光の入射方向に沿って配列して形成した両凸マイクロレンズで構成することで、設計の自由度を高めることができる。
【００１９】
第５のライトバルブは、第１〜第４のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、前記主要な角度の、前記平面内の成分の方向に略向かってオフセットされていることを特徴とする。
【００２０】
第６のライトバルブは、第１〜第５のライトバルブいて、前記入射する光の主要な角度とは、前記入射する光の入射角度の重心的な角度であることを特徴とする。
【００２１】
これらの構成によれば、マイクロレンズへ入射する光の種々の入射角度の中で中心となる入射角度を、主要な角度とすることができる。
【００２２】
第７のライトバルブは、第１〜第６のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズは、前記交点から前記外周部に向けて複数のグループに分けたときに、各グループ内における前記オフセット量は同一であることを特徴とする。
【００２３】
第８のライトバルブは、第１〜第７のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズのそれぞれの前記入射する光の主要な角度は、前記マイクロレンズ部の最外周のマイクロレンズに入射する光の主要な角度に基づいて決定される角度であることを特徴とする。
【００２４】
これらの構成によっても、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００２５】
第９のライトバルブは、第１〜第８のライトバルブにおいて、前記各マイクロレンズのそれぞれの外径を、該各マイクロレンズの前記交点から前記開口の中心までの距離に基づき、前記マイクロレンズ部の中心部から前記平面に沿って外周方向へ向かうに従い大きく設定することを特徴とする。
【００２６】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが、より均一なライトバルブを実現することができる。
【００２７】
又、本発明の第１のライトバルブ用基板は、ライトバルブに用いられる基板であって、マトリクス状に配置された複数の受光部と、前記各受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部と、前記各開口のそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面内に複数有するマイクロレンズ部とを備え、前記各マイクロレンズのそれぞれの位置は、該各マイクロレンズが配置された平面内において、前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口の中心を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００２８】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００２９】
第２のライトバルブ用基板は、第１のライトバルブ用基板において、前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定されることを特徴とする。
【００３０】
このような構成によれば、各マイクロレンズのオフセット量を、遮光用マトリックス部から平面までの距離と、各マイクロレンズに対応して配置されている開口に入射する光の主要な角度とに基づいて算出することができる。
【００３１】
第３のライトバルブ用基板は、第１又は第２のライトバルブ用基板において、前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００３２】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００３３】
第４のライトバルブ用基板は、第１又は第２のライトバルブ用基板において、前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されていることを特徴とする。
【００３４】
このような構成によれば、、各マイクロレンズを２つの片凸レンズを光の入射方向に沿って配列して形成した両凸マイクロレンズで構成することで、設計の自由度を高めることができる。
【００３５】
又、本発明の第１のマイクロレンズ部材は、マトリクス状に配置された複数の受光部に対応して設けられ、該各受光部のそれぞれに入射光を導入するための複数の開口を有する遮光用マトリクス部を有するライトバルブに用いられるマイクロレンズ部材であって、前記各開口のそれぞれに対応して配置されるマイクロレンズを前記遮光用マトリクス部に略平行な平面に複数有し、前記各マイクロレンズは、それぞれ前記遮光用マトリクス部の前記各開口のそれぞれに入射する光の主要な角度に基づいて設定されたオフセット量だけ、前記各マイクロレンズのそれぞれに対応する前記開口を通る軸と前記平面との交点から該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００３６】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが、均一なライトバルブを実現するためのマイクロレンズ部材を実現することができる。
【００３７】
本発明の第２のマイクロレンズ部材は、第１のマイクロレンズ部材において、前記各マイクロレンズのオフセット量は、前記遮光用マトリックス部から前記平面までの距離と、該各マイクロレンズに対応して配置されている前記開口に入射する前記光の主要な角度とに基づいて設定されることを特徴とする。
【００３８】
このような構成によれば、各マイクロレンズのオフセット量を、遮光用マトリックス部から平面までの距離と、各マイクロレンズに対応して配置されている開口に入射する光の主要な角度とに基づいて算出することができる。
【００３９】
第３のマイクロレンズ部材は、第１又は第２のマイクロレンズ部材において、前記各マイクロレンズの入射面と出射面との少なくとも一方の面に湾曲面が形成されており、該湾曲面がそれを形成する前記平面内において前記オフセット量だけ該平面に沿って外周方向へオフセットして配置されていることを特徴とする。
【００４０】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一なライトバルブを実現することができる。
【００４１】
第４のマイクロレンズ部材は、第１〜第３のマイクロレンズ部材において、前記各マイクロレンズは、２つの片凸レンズを前記光の入射方向に沿って配列して形成された両凸マイクロレンズで構成されていることを特徴とする。
【００４２】
このような構成によれば、各マイクロレンズを２つの片凸レンズを光の入射方向に沿って配列して形成した両凸マイクロレンズで構成することで、設計の自由度を高めることができる。
【００４３】
又、本発明の電気光学装置は、第１〜第４のマイクロレンズ部材を用いて構成されていることを特徴とする。
【００４４】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが、均一な電気光学装置を実現することができる。
【００４５】
又、本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を用いて構成されていることを特徴とする。
【００４６】
このような構成によれば、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが、均一な電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４８】
（第１実施の形態）
図１〜図９に本発明の第１実施の形態を示す。図１はライトバルブの平面図である。本実施の形態は、電気光学装置の一つであるＴＦＴ液晶表示装置を、電子機器の一例である投射型プロジェクタのライトバルブに適用したものであり、図１はＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見たときの図である。図２は組立工程終了後の液晶表示装置を、図１のＨ−Ｈ'線の位置で切断したときの断面図である。
【００４９】
ライトバルブとしての、液晶パネル等の液晶表示装置は、図１及び図２に示すように、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。ライトバルブ用基板である素子基板１０上には、表示される画像の複数の画素を構成する複数の透明な画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置される。また、ライトバルブ用基板である対向基板２０上は、カバーガラス７１が、マイクロレンズとなる接着剤によって貼り合わされている。カバーガラス７１の表示エリアに対応する領域全面には対向電極（ＩＴＯ）２１が設けられる。
【００５０】
素子基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなり、対向基板２０は、例えばガラス基板、石英基板からなる。素子基板１０上には、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線及び走査線が設けられている。そして、素子基板１０には、ブラックマトリクスとしての遮光膜（図示せず）が設けられ、その遮光膜は、これらのデータ線及び走査線に沿って、各画素に対応して格子状に設けられている。この遮光膜によって、反射光がＴＦＴのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域に入射することが防止される。
【００５１】
一方、対向基板２０には、素子基板のデータ線、走査線及びＴＦＴの形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において、ブラックマトリクスとしての遮光膜（図示せず）が設けられている。この遮光膜によって、対向基板２０側からの入射光がＴＦＴのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域に入射することが防止される。その遮光膜上に、対向電極（共通電極）が対向基板２０全面に亘って形成されている。素子基板１０と対向基板２０の液晶が封入される側の面上には、ポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【００５２】
そして、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０が封入されている。これにより、ＴＦＴは所定のタイミングでデータ線から供給される画像信号を画素電極９ａに書き込む。書き込まれた画素電極９ａと対向電極との電位差に応じて液晶５０の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【００５３】
具体的には、液晶は、画素毎に印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光を出射する。
【００５４】
さらに、図１及び図２に示すように、対向基板２０には表示領域を区画する額縁としての遮光膜４２が設けられている。遮光膜４２は例えば上述した遮光膜と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【００５５】
遮光膜４２の外側の領域に液晶を封入するシール材４１が、素子基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０を相互に固着する。
【００５６】
なお、シール材４１は、対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、製造時に液晶５０をシール材４１の内側に滴下して、液晶表示装置に液晶５０を対向基板２０と素子基板１０の間に封入する滴下貼り合わせてもよいし、シール材４１を、素子基板１０の１辺の一部において欠落させ、貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙に、液晶５０を注入するための液晶注入口を形成し、その液晶注入口より液晶が注入された後、液晶注入口を封止材で封止するようにしてもよい。
【００５７】
素子基板１０のシール材４１の外側の領域には、データ線駆動回路６１及び複数の実装端子６２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する２辺に沿って、それぞれ走査線駆動回路６３が設けられている。素子基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路６３間を接続するための複数の配線６４が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間を電気的に導通させるための導通材６５が設けられている。
【００５８】
図２に示すように、対向基板２０には出射面側に複数の非球面状の窪み２０ａが形成されている。対向基板２０には出射面側に、接着剤を介してカバーガラス７１が貼り付けられて設けられ、この接着剤による層にてマイクロレンズ部７４が形成される。マイクロレンズ部７４を形成する接着剤の屈折率は、対向基板２０の屈折率よりも高いので、入射光は、画素電極９ａに集光される。従って、各窪み２０aに対応した接着剤の各凸部がマイクロレンズ部７４の各マイクロレンズ（片凸マイクロレンズ）を構成する。ここでは、硬化した接着剤による層からなる部材であるマイクロレンズ部７４、あるいはカバーガラス７１とマイクロレンズ部７４を含む部材が、マイクロレンズ部材となる。
【００５９】
ここで、以上のような構成のライトバルブが用いられた投射型カラー表示装置について説明する。投射型カラー表示装置は、電子機器としての投射型プロジェクタであるが、ここでは、その全体構成、特に光学的な構成の例について説明する。図３は投射型カラー表示装置の説明するための図である。
【００６０】
図３に示すように、投射型カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶装置を含む液晶モジュールを３個用意し、それぞれＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロックミラー１１０８によって、ＲＧＢの三原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにそれぞれ導かれる。この際特に、Ｂ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズであるレンズ１１２４（以下、ライトバルブ１００Ｂへの入射レンズでもあるので、入射レンズという）からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂによりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【００６１】
次に、上述したライトバルブのマイクロレンズと、遮光用マトリクス部であるブラックマトリクスとの位置関係について説明する。図４はマイクロレンズ部７４と、ブラックマトリクス部２０１と、入射レンズ１１２４との位置関係を説明するための図である。マイクロレンズ部７４とブラックマトリクス部２０１は、対向基板２０上に設けられる。ブラックマトリクス部２０１は、格子状であり、各格子によって各開口が形成されている。ブラックマトリクス部２０１の各開口は、受光部としての画素電極９ａのそれぞれに入射光を導入するための開口である。なお、複数の画素電極９ａは、画像を表示するための画像表示部の一部を構成するものであり、表示すべき画像の画素に対応してマトリクス状に配置されている。
【００６２】
図３に示すように、ランプユニット１１０２又は入射レンズ１１２４は、ライトバルブよりも大きいため、図４に示すライトバルブのマイクロレンズ部７４の周辺部のマイクロレンズは、中心部のマイクロレンズよりも、入射レンズ１１２４の周辺部からの光をより多く受ける。
【００６３】
図４では、入射レンズ１１２４とライトバルブのブラックマトリクス部２０１との位置関係を説明するが、ランプユニット１１０２とライトバルブのブラックマトリクス部２０１との位置関係においても同様であるので、ランプユニット１１０２とライトバルブのブラックマトリクス部２０１との位置関係についての説明は省略する。
【００６４】
図４に示すように、入射レンズ１１２４とライトバルブは、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２とライトバルブの中心がほぼ一致するように設けられている。そのため、マイクロレンズ部７４の、ライトバルブのほぼ中心に位置するマイクロレンズ７４ｃには、入射レンズ１１２４の中心である光軸Ｌ２の方向からの光が、最も多く入射する。他方、マイクロレンズ部７４の周辺部に位置するマイクロレンズ７４ｐには、入射レンズ１１２４の周辺部からの光が多く入射する。
【００６５】
詳述すれば、マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃに入射する光の主要な角度は、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２と平行であるため、０度である。マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃからずれた位置にあるマイクロレンズ７４ｈに入射する光の主要な角度は、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２と平行ではなく、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２方向に対して、立体的に所定の角度だけずれた角度となる。図４では、ブラックマトリクス部２０１が形成されている平面に対して略平行に配設されている平面Ｔａに直交する平面に投影した場合の角度θｈｙのみが示されている。尚、後述するように、この平面Ｔａは、複数のマイクロレンズの頂点を結ぶ平面であり、以下においては、この平面Ｔａを「マイクロレンズ平面Ｔａ」と称する。
【００６６】
この入射光の主要な角度とは、そのマイクロレンズに入射する光の光量が最も多い方向の角度であり、例えば、そのマイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度である。
【００６７】
この主要な角度としての重心的な角度は、入射レンズ１１２４からそのマイクロレンズ７４ｈに入射する光の３次元方向全ての入射角度において各入射角度とその各入射角度における光量との積の和の平均角度である。この重心的な角度は、マイクロレンズへ入射する光の種々の入射角度の中で光量の中心となる角度である。具体的には、重心的な角度は、次の式を満足する角度である。
【式１】
【００６８】
2005227743.tif 000003
上式において、Ｉ（θ、φ）は、マイクロレンズ平面Ｔａ内の単位面積あたりに単位立体角から入射する光量を示す。式（１）において、φは、極座標におけるブラックマトリクス部の平面内の角度であり、θは、その平面の法線方向に向かう角度である。すなわち、式（１）におけるａ）を満たすθｉと、ｂ）を満たすφｋによって、上述した重心的な角度が規定される。従って、マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃは、入射光をほぼその光軸Ｌ２上に集光するが、マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃからずれた位置にあるマイクロレンズ７４ｈにおいては重心的な角度θｉ及びφｋが０でないため、後述するように、入射光はブラックマトリクス部２０１の開口の位置する平面上において、開口の中心からオフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙだけずれて集光してしまう。
【００６９】
図５は、マイクロレンズ部７４とブラックマトリクス部２０１との位置関係におけるオフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙを説明するための図である。図５に示すように、マイクロレンズ７４ｈの頂点に接するマイクロレンズ平面Ｔａと、そのマイクロレンズ７４ｈに対応する開口２０１ｈを形成するブラックマトリクス部２０１の膜厚中央との距離がＤの場合、オフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙは、次の式（２）によって表現される。なお、図５は、オフセット量ｄｈｙのみ示している。
【００７０】
ｄｈｘ＝Ｄ・ｔａｎθｈｘ
ｄｈｙ＝Ｄ・ｔａｎθｈｙ      ・  ・  ・  式（２）
このように、オフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙは、距離Ｄとマイクロレンズ７４ｈに入射する光の主要な角度θｈｘ，θｈｙとから求めることができる。また、距離Ｄを一定とした場合は、角度θｈｘ，θｈｙからオフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙを算出することができる。
【００７１】
なお、図６に示すように、素子基板上において、ブラックマトリクス部２０１が、データ線と走査線が遮光膜を兼ねているように、いわゆる縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈが、基板上で、異なる深さ位置に形成されている場合は、上述した距離Ｄが縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈとにおいて異なる場合がある。図６は、縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈが、基板上で、異なる深さ位置に形成されている場合を説明するための図である。その場合は、マイクロレンズ７４ｈの頂点が接するマイクロレンズ平面Ｔａと、そのマイクロレンズ７４ｈに対応する開口２０１ｈｖを形成する遮光膜２０１Ｖの膜厚中央との距離がＤｘで、開口２０１ｈＨを形成する遮光膜２０１Ｈの膜厚中央との距離がＤｙの場合、オフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙは、上述した式（２）は、次の式（２Ａ）のようになる。
【００７２】
ｄｈｙ＝Ｄｘ・ｔａｎθｈｘ
ｄｈｘ＝Ｄｙ・ｔａｎθｈｙ      ・  ・  ・  式（２Ａ）
従って、本発明における遮光用マトリクス部（ブラックマトリクス部２０１）は、このようなライトバルブの基板の断面方向の深さが異なる複数の遮光膜の場合も含むものである。また、この場合も、距離Ｄｘ，Ｄｙを一定とした場合は、角度θｈｘ，θｈｙからオフセット量ｄｈｘ及びｄｈｙを算出することができる。
【００７３】
従来は、マイクロレンズ部７４の一つのマイクロレンズは、複数のマイクロレンズが配置された平面（マイクロレンズ平面Ｔａ）内において、図５において破線で示すように、ブラックマトリクス部２０１の対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２に平行な軸Ｌｈと、マイクロレンズ７４ｈの光軸とが、一致するように、配置されていた。
【００７４】
これに対して、本実施の形態では、図５において実線で示すように、マイクロレンズ７４ｈはマイクロレンズ平面Ｔａ内において、マイクロレンズ７４ｈに対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２に平行な軸Ｌｈと、マイクロレンズ平面Ｔａとの交点７４ｈｃから、マイクロレンズ平面Ｔａに沿って、マイクロレンズ部７４の中心部から外周方向へ、オフセット量ｄｈ、具体的にはｄｈｘ及びｄｈｙだけずれて、すなわちオフセットして配置される。その結果、マイクロレンズ７４ｈからの光が、マイクロレンズ７４ｈの対応する開口２０１ｈに最も多く入射するようになる。
【００７５】
言い換えると、従来は、マイクロレンズ部７４のマイクロレンズ７４ｈは、マイクロレンズ７４ｈの光軸が、マイクロレンズ７４ｈに対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２に平行な軸とは一致するように、マイクロレンズ平面Ｔａ内において配置されていた。そのため、ブラックマトリクス部２０１の開口２０１ｈの中心からオフセット量ｄｈだけずれて、すなわちオフセットした位置に入射光が集光し、ブラックマトリクス部２０１の対応する開口に入射する光量は、マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃによって集光する光の光量に比べて減少していた。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、マイクロレンズ部７４の各マイクロレンズを、マイクロレンズ平面Ｔａ内において、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向けて、すなわち、各マイクロレンズを主要な角度の、マイクロレンズ平面Ｔａ内の成分方向に略向かって、そのオフセット量ｄｈ、具体的にはｄｈｘ及びｄｈｙだけ逆にずらして配置、すなわちオフセットさせる。各マイクロレンズをX軸方向へｄｈｘ、Y軸方向へｄｈｙだけオフセットさせることで、各マイクロレンズに対応するブラックマトリクス部２０１の各開口に入射する光量を、マイクロレンズ部７４の中心部のマイクロレンズ７４ｃによって集光する光の光量とほぼ同じにすることができる。
【００７７】
よって、複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ平面Ｔａ内において、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向けて放射状に、すなわち中心部から外周部へ向かってオフセット量が大きくなるように、配置されている。
【００７８】
図７は、上述した入射光の重心的な角度を考慮したマイクロレンズの配置について、説明を簡単するために画素数の少ない７×７の二次元マトリクスのマイクロレンズの場合を例として、説明するための模式図である。図７において、従来のマイクロレンズの配置は破線で示し、上述した入射光の重心的な角度を考慮したマイクロレンズの配置は実線で示している。なお、各マイクロレンズの実際のオフセット量は極めて小さいので、図７においては、そのオフセット量を誇張し、拡大して示している。
【００７９】
破線で示した従来の複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ部７４の中心部においても周辺部においてもブラックマトリクス部２０１の各開口の中心と、対応する各マイクロレンズの光軸とが一致するように配置されていた。それに対して、本実施の形態の場合、複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ平面Ｔａ内において、各マイクロレンズ７４ｈに入射する光の入射角度の重心的な角度θｉ及びφｋに応じて、対応する開口２０１ｈの中心軸とマイクロレンズ平面Ｔａとの交点７４ｈｃからオフセット量ｄｈ、具体的にはｄｈｘ及びｄｈｙだけずらして配置させている。
【００８０】
図７では、特に、右寄りの従来の位置の１５個のマイクロレンズについて番号（１〜１５）を付して示し、式（２）あるいは式（２Ａ）によって算出されたX軸方向およびY軸方向のオフセット量ｄｈｘ、ｄｈｙだけ移動させた場合の本実施の形態に係る１５個のマイクロレンズについてはＮの番号（Ｎ１〜Ｎ１５）を付して示している。マイクロレンズ部７４の中心のマイクロレンズ７４ｃは、重心的な角度が０であるため、従来と本実施の形態ではその位置は変わらない。しかし、例えば、X軸方向に１、Y軸方向に１のずれた位置にあるマイクロレンズ（１）は、Ｎ1の位置に設けられる。図７において、位置Ｎ１のマイクロレンズ（１）は、X軸方向においてオフセット量は、ｄ１ｘで、Y軸方向においてオフセット量は、ｄ１ｙで示している。同様に、X軸方向に３、Y軸方向に−２のずれた位置にあるマイクロレンズ（１４）は、Ｎ１４の位置に設けられる。図７において、位置Ｎ１４のマイクロレンズは、X軸方向においてオフセット量は、ｄ１４ｘで、Y軸方向においてオフセット量は、ｄ１４ｙで示している。
【００８１】
以上のように、複数のマイクロレンズの各マイクロレンズの位置を、マイクロレンズ平面Ｔａ内において、対応する開口の中心軸とマイクロレンズ平面Ｔａとの交点から、各マイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度に応じたオフセット量だけずらして配置させることによって、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさを均一にすることができる。
【００８２】
なお、以上の実施の形態では、各マイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度に応じて、マイクロレンズ毎に、マイクロレンズ平面Ｔａ内において、対応する開口の中心軸とマイクロレンズ平面Ｔａとの交点からオフセット量ｄｈだけずらして配置させているが、複数のマイクロレンズを所定の複数のグループに分け、グループ毎に一定のオフセット量だけずらすようにしてもよい。
【００８３】
図８は、複数のマイクロレンズを所定のグループ毎にまとめて一定のオフセット量だけずらす場合を説明するための図である。図８は、マイクロレンズ部７４の複数のマイクロレンズを、中心部の複数のマイクロレンズのグループ（以下、中心部グループという）３０１と、その周囲の複数のマイクロレンズのグループ（以下、第１周囲グループという）３０２と、その第１周囲グループ３０２の周囲の複数のマイクロレンズのグループ（以下、第２周囲グループという）３０３と、その第２周囲グループの周囲の複数のマイクロレンズのグループ（以下、第３周囲グループという）３０４とにグルーピングした場合を示す図である。
【００８４】
例えば、中心部グループ３０１の複数のマイクロレンズについては、オフセット量は０とし、第ｋ周囲グループの複数のマイクロレンズについては、オフセット量は第ｋ周囲グループに含まれる複数のマイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度の平均値のオフセット量とする。なお、ここで、ｋは、１から３のいずれかの数である。すなわち、各グループ内において、オフセット量は同一である。
【００８５】
このように、複数のマイクロレンズをグルーピングして、各グループ毎に一定のオフセット量だけずらしても、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさをほぼ均一にすることができる。
【００８６】
なお、図８では、中心部グループを含めて、中心部グループの周囲の複数のマイクロレンズを３つの周囲グループとし、複数のマイクロレンズを４つのグループに分けているが、グループは４つに限られず、５つ以上であってもよい。
【００８７】
さらになお、以上の説明では、複数の開口のそれぞれに入射する光の主要な角度θｈに応じたオフセット量だけ、複数のマイクロレンズのそれぞれに対応する開口の中心を通る軸とマイクロレンズ平面Ｔａとの交点から外周部に向けてオフセットして配置されているが、各マイクロレンズにおける主要な角度θｈを、入射レンズ１１２４のＦ値に基づいて設定してもよい。
【００８８】
具体的には、マイクロレンズ部７４の最外周に位置するマイクロレンズに入射する光の主要な角度θｈｍａｘは、大気中において次の式によって決定される。
【００８９】
ｓｉｎθｈｍａｘ＝１／（２Ｆ）      ・  ・  ・  式（３）
ここで、Fは、入射レンズ１１２４のF値である。この式（３）を満たすθｈｍａｘが、マイクロレンズ部７４の最外周に位置するマイクロレンズに入射する光の主要な角度となる。マイクロレンズ部７４の最外周に位置するマイクロレンズと、中心部に位置するマイクロレンズとの間に、ｍ個のマイクロレンズがあるときに、そのｍ個の各マイクロレンズの主要な角度θｈは、θｈｍａｘをｍで除算した角度θｕに基づいて決定する。ｈは、１からｍの整数となり、θｈは、次の式によって決定される。
【００９０】
θｈ＝ｈ・θｕ      ・  ・  ・  式（４）
または、設計の便宜上、ｄｈｍａｘ＝Ｄｔａｎ（θｈｍａｘ）から、ｄｈｍａｘをｍで除算したオフセット量ｄｕに基づいて、
ｄｈ＝ｈ・ｄｕ      ・・・式（４Ａ）
としても、各々の開口に対応したマイクロレンズの位置はほぼ適切な位置とすることができる。
【００９１】
このように、入射する光の主要な角度を、最外周のマイクロレンズに入射する光の主要な角度に基づいて決定するようにしてもよい。例えば、Ｆ値が２の場合、オフセット量ｄｈは、次のような範囲となる。
【００９２】
０≦ｄｈ≦０．２６Ｄ  ・・・式（５）
【００９３】
以上のように、マイクロレンズ部７４の最外周に位置するマイクロレンズに入射する光の主要な角度θｈｍａｘに基づいて、各マイクロレンズの主要な角度を決定してもよい。
【００９４】
さらになお、マイクロレンズ部７４の各マイクロレンズに入射する光の主要な角度θｈを、実際に測定して決定するようにしてもよい。例えば、図３に示す液晶プロジェクタのような投射型カラー表示装置に実際にライトバルブを搭載し、マイクロレンズ部７４の各マイクロレンズへ入射する光の主要な角度θｈを、実際に測定する。その測定結果に基づいて、マイクロレンズ部７４の各マイクロレンズに入射する光の主要な角度を決定するようにしてもよい。
【００９５】
また、以上の説明では、複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ部７４の中心から外周部に向けて放射状に、オフセット量が大きくなるように、配置されているが、同時に、マイクロレンズの外径を、図９に示すように、マイクロレンズの交点７４ｈｃからブラックマトリクス部２０１の開口の中心までの距離ＬＣｈに応じて変化させるようにしてもよい。例えば、図９において、マイクロレンズ７４ｈのレンズの外径ＬＡｈを距離ＬＣｈに応じて変化させた場合、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向かうにつれて、距離ＬＣｈは次第に長くなるので、レンズの外径ＬＡｈを、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向かうにつれて次第に大きくなる。その結果、ブラックマトリクス部２０１の中心部と外周部において、入射光の光量がさらに均一になる。
【００９６】
（第２実施の形態）
図１０〜図１６に本発明の第２実施の形態を示す。なお、第１実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
上述した第１実施の形態は、複数の片凸マイクロレンズで構成されているマイクロレンズ部７４に本発明を適用した場合について説明したが、本実施の形態では、複数の両凸マイクロレンズで構成されたマイクロレンズ部７４０に本発明を適用した場合について説明する。
【００９８】
図１０に示すように、対向基板２０の出射面側に形成されている複数の窪み２０ａに対向するカバーガラス７１の入射面に、非球面状の窪み７１ａが形成され、この対向基板２０とカバーガラス７１との間に形成されたマイクロレンズ部７４０の入射面７４０ａ側と出射面７４０ｂ側とに、両窪み２０ａ，７１ａによって凸湾曲面が各々形成される。
【００９９】
両凸マイクロレンズは、２つの片凸レンズを組み合わせて形成されているため、片凸マイクロレンズに比し、設計の自由度を高めることができると共に、収差（特に球面収差）を低減することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態では、各両凸マイクロレンズの入射面７４０ａ側の凸湾曲面と、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面との位置関係を、両凸マイクロレンズ毎に、光の入射角度に応じて変化させることで、マイクロレンズ部７４０の外周部側に配列される両凸マイクロレンズの光透過率が更に向上し、スクリーン１１２０の明るさをより均一化させることができる。
【０１０１】
なお、入射面７４０ａ側の凸湾曲面は、第１実施の形態に示すマイクロレンズのレンズ面と同一の構成を有しているため、以下の説明では、第１実施の形態で示した各マイクロレンズ７４ｃ，７４ｈ，７４ｐに対応する入射面７４０ａ側の凸湾曲面に、同一の符号（７４ｃ，７４ｈ，７４ｐ）を付して、説明を簡略化する。
【０１０２】
図１１は、第１実施の形態の図４に対応している。第１実施の形態で説明したように、入射レンズ１１２４とライトバルブは、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２とライトバルブの中心がほぼ一致するように設けられているため、マイクロレンズ部７４０の、ライトバルブのほぼ中心に位置する出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｃに、入射レンズ１１２４の中心である光軸Ｌ２の方向からの光が最も多く入射する。他方、マイクロレンズ部７４０の周辺部に位置する凸湾曲面７４０ｐには、入射レンズ１１２４の周辺部からの光が多く入射する。なお、入射面７４０ａ側の凸湾曲面７４ｃ，７４ｈ，７４ｐの構成は、第１実施の形態のマイクロレンズ７４ｃ，７４ｈ，７４ｐのレンズ面と同一の構成を有しているため説明を省略する。
【０１０３】
一方、出射面７４０ｂ側の周辺部の凸湾曲面７４０ｈに入射する光の主要な角度は、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２方向に対して、立体的に所定の角度だけずれた角度となる。なお、図１１では、マイクロレンズ平面Ｔａに直交する平面に投影した場合の角度θｈｙのみを示す。この主要な角度としての重心的な角度は、入射レンズ１１２４から凸湾曲面７４０ｈに入射する光の３次元方向全ての入射角度において、各入射角度とその各入射角度における光量との積の和の平均角度である。この重心的な角度は、マイクロレンズへ入射する光の種々の入射角度の中で光量の中心となる角度であり、上述した式（１）から求めることができる。
【０１０４】
出射面７４０ｂ側の中心部の凸湾曲面７４０ｃは、入射光をほぼその光軸Ｌ２上に集光するが、マイクロレンズ部７４０の中心部の凸湾曲面７４０ｃからずれた位置にある凸湾曲面７４０ｈにおいては重心的な角度θｉ及びφｋが０でないため、図１２に示すように、入射光はブラックマトリクス部２０１の開口の位置する平面上において、開口の中心からオフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙだけずれて集光される。
【０１０５】
図１２を参照して、マイクロレンズ部７４０とブラックマトリクス部２０１との位置関係におけるオフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙを説明する。なお、図１２は、第１実施の形態の図５に対応している。また、入射面７４０ａ側の凸湾曲面７４ｈのオフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙの求め方は、第１実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０６】
出射面７４０ｂに形成されている各凸湾曲面の頂点を結ぶ平面（以下「出射側マイクロレンズ平面」と称する）Ｔｂは、ブラックマトリックス部２０１と略平行な位置関係を有しており、凸湾曲面７４０ｈの頂点に接する出射側マイクロレンズ平面Ｔｂと、凸湾曲面７４０ｈに対応する開口２０１ｈを形成するブラックマトリクス部２０１の膜厚中央との距離をＳとした場合、オフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙは、次の式（２’）によって表すことができる。なお、図１２にはオフセット量ｓｈｙのみを示す。
【０１０７】
ｓｈｘ＝Ｓ・ｔａｎθｈｘ
ｓｈｙ＝Ｓ・ｔａｎθｈｙ      ・  ・  ・  式（２’）
この場合も、オフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙは、距離Ｓとマイクロレンズ７４ｈに入射する光の主要な角度θｈｘ，θｈｙとから求めることができる。また、距離Ｓが一定の場合は、角度θｈｘ，θｈｙからオフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙを算出することができる。
【０１０８】
なお、第１実施の形態の図６（ａ）に示すように、素子基板上において、ブラックマトリクス部２０１を形成する遮光膜がデータ線と走査線とを兼ねており、縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈとが、基板上で交差するために、異なる深さ位置となる場合は、上述した距離Ｓが縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈとにおいて異なる場合がある。
【０１０９】
図１３に示すように、縦方向の遮光膜２０１Ｖと横方向の遮光膜２０１Ｈが、基板上で、異なる深さ位置に形成されている場合、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈの頂点が接する出射面側マイクロレンズ平面Ｔｂと、それに対応する開口２０１ｈを形成する遮光膜２０１Ｖの膜厚中央との距離をＳｘ、開口２０１ｈＨを形成する遮光膜２０１Ｈの膜厚中央との距離をＳｙとした場合、オフセット量ｓｈｘ及びｓｈｙは、次の式（２Ａ’）から求めることができる。
【０１１０】
ｓｈｙ＝Ｄｘ・ｔａｎθｈｘ
ｓｈｘ＝Ｄｙ・ｔａｎθｈｙ      ・  ・  ・  式（２Ａ’）
従来は、両凸マイクロレンズにおいて、出射面７４０ｂ側の一つの凸湾曲面は、出射側マイクロレンズ平面Ｔｂ内において、図１２に示すように、ブラックマトリクス部２０１の対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４（図１１参照）の光軸Ｌ２に平行な軸Ｌｈと、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈの光軸とが一致するように配置されていた。
【０１１１】
これに対して、本実施の形態では、図１２に実線で示すように、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈは、出射側マイクロレンズ平面Ｔｂ内において、凸湾曲面７４０ｈに対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２に平行な軸Ｌｈと、出射側マイクロレンズ平面Ｔｂとの交点７４０ｈｃから、出射側マイクロレンズ平面Ｔｂに沿ってマイクロレンズ部７４０の中心部から外周方向へ、オフセット量ｓｈ、具体的にはｓｈｘ及びｓｈｙだけ移動した位置に配置される。その結果、出射側７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈから出射される光が、凸湾曲面７４０ｈの対応する開口２０１ｈに最も多く入射するようになる。
【０１１２】
これに対し、従来の両凸マイクロレンズは、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈの光軸が、凸湾曲面７４０ｈに対応する開口２０１ｈの中心を通る、入射レンズ１１２４の光軸Ｌ２に平行な軸と一致するように配置されてるため、ブラックマトリクス部２０１の開口２０１ｈの中心からオフセット量ｓｈだけずれた位置に入射光が集光し、ブラックマトリクス部２０１の対応する開口に入射する光量は、出射面７４０ｂ側の中心部の凸湾曲面７４０ｃによって集光する光の光量に比べて減少していた。
【０１１３】
本実施の形態では、マイクロレンズ部７４０の入射面７４０ａ側、及び出射面７４０ｂ側に形成する各凸湾曲面を、入射側マイクロレンズ平面Ｔａ、及び出射側マイクロレンズ平面Ｔｂ内において、マイクロレンズ部７４０の中心部から外周方向へ、すなわち、各両凸マイクロレンズを主要な角度の、入射側マイクロレンズ平面Ｔａ、及び出射側マイクロレンズ平面Ｔｂの成分方向に略向かって、そのオフセット量ｄｈ，ｓｈ、具体的にはｄｈｘ，ｓｈｘ及びｄｈｙ，ｓｈｙだけ逆にずらして配置する。
【０１１４】
入射面７４０ａと出射面７４０ｂとに各々形成した各凸湾曲面を、入射側マイクロレンズ平面Ｔａ、及び出射側マイクロレンズ平面Ｔｂに沿ってX軸方向へｄｓｘ，ｓｈｘ、Y軸方向へｄｓｙ，ｓｈｙだけオフセットさせることで、各両凸マイクロレンズに対応するブラックマトリクス部２０１の各開口に入射する光量を、マイクロレンズ部７４０の中心部の両凸マイクロレンズによって集光する光の光量とほぼ同じにすることができ、スクリーン１１２０（図３参照）の明るさをより均一化させることができる。
【０１１５】
図１４はマイクロレンズ部７４０の入射面７４０ａと出射面７４０ｂに形成される両凸マイクロレンズの凸湾曲面との位置関係を、特に右寄りについて模式的に示した斜視図である。なお、入射面７４０ａ側の凸湾曲面に付されている番号（Ｎ１〜Ｎ１５）は、第１実施の形態の図７に示すマイクロレンズに対応して付したものであり、構成は同一であるため説明を省略する。
【０１１６】
同図に示すように、各両凸マイクロレンズに形成されている入射面７４０ａ側の凸湾曲面と、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面とは、それらを通る光軸が、各両凸マイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度に一致された状態で配置される。従って、各両凸マイクロレンズの入射面７４０ａ側と出射面７４０ｂ側とに形成された互いに対応する両凸湾曲面は、マイクロレンズ部７４０の中心部に位置する凸湾曲面７４ｃ，７４０ｃを中心とし、そこから外周部に向かうに従い、次第にオフセット量が大きくなるように放射状に配置される。
【０１１７】
次に、図１５を参照して、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面の、入射光の重心的な角度を考慮した配置についてより詳しく説明する。なお、入射面７４０ａ側の凸湾曲面の配置については、第１実施の形態の図７に示した通りであるため説明を省略する。
【０１１８】
図１５は、入射面７４０ａの凸湾曲面の配列を示す図７に対応した図であり、図１４の出射面７４０ｂを平面視により表したものである。図においては、説明を簡単にするために画素数の少ない７×７の二次元マトリクスの両凸マイクロレンズが示されている。なお、従来の両凸マイクロレンズの凸湾曲面の配置を破線で示し、上述した入射光の重心的な角度を考慮した凸湾曲面の配置を実線で示す。また、各凸湾曲面の実際のオフセット量は極めて小さいので、図においては、そのオフセット量を誇張し拡大した状態で示す。
【０１１９】
破線で示す従来の複数の凸湾曲面は、出射面７４０ｂの中心部においても周辺部においてもブラックマトリクス部２０１の各開口の中心と、対応する各マイクロレンズの光軸とが一致するように配置されている。これに対し、本実施の形態による各凸湾曲面は、出射面７４０ｂ内において、各凸湾曲面７４０ｂに入射する光の入射角度の重心的な角度θｉ及びφｋに応じて、対応する開口２０１ｈの中心軸と出射面７４０ｂとの交点７４０ｈｃからオフセット量ｓｈ、具体的にはｓｈｘ及びｓｈｙだけ移動させた位置に配設されている。
【０１２０】
右寄りの従来の位置の１５個の凸湾曲面について番号（１〜１５）を付して示し、式（２’）あるいは式（２Ａ’）によって算出されたX軸方向およびY軸方向のオフセット量ｓｈｘ、ｓｈｙだけ移動させた場合の本実施の形態に係る１５個の凸湾曲面についてはｎの番号（ｎ１〜ｎ１５）を付して示す。
【０１２１】
出射面７４０ｂの中心の凸湾曲面７４０ｃは、光軸Ｌ２（図１１、図１４参照）に対する重心的な角度が０であるため、従来と同一の位置に形成されている。一方、例えば、X軸方向に１、Y軸方向に１のずれた位置にある凸湾曲部（１）は、ｎ1の位置に設けられる。図１５においては、位置ｎ１にある凸湾曲面（１）のX軸方向へのオフセット量をｓ１ｘで示し、Y軸方向へのオフセット量をｓ１ｙで示す。同様に、X軸方向に３、Y軸方向に−２のずれた位置にある凸湾曲面（１４）は、位置ｎ１４に設けられる。図１５において、位置ｎ１４の凸湾曲面（１４）は、X軸方向へのオフセット量をｓ１４ｘで示し、Y軸方向へのオフセット量をｓ１４ｙで示す。
【０１２２】
このように、複数の両凸マイクロレンズの互いに対応する一対の凸湾曲面の位置を、入射側マイクロレンズ平面Ｔａ内と出射側マイクロレンズ平面Ｔｂ内とにおいて、対応する開口の中心軸と、入射面７４０ａ及び出射面７４０ｂとの交点から、各両凸マイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度に応じたオフセット量だけずらして配置させることで、入射面７４０ａ側の凸湾曲面を透過した光が、出射面７４０ｂ側の凸湾曲面に対して理想的な角度で入射されるため、マイクロレンズの利用効率が向上する。その結果、特に、マイクロレンズ部７４０の外周部側に配列される両凸マイクロレンズの光透過率が更に向上し、ライトバルブの中心部と周辺部の明るさが均一化されて、スクリーン１１２０に対する照度をより均一化させることができる。
【０１２３】
なお、各両凸マイクロレンズに入射する光の入射角度の重心的な角度に応じて、両凸マイクロレンズ毎に、両凸マイクロレンズの位置する入射側マイクロレンズ平面Ｔａ内と出射側マイクロレンズ平面Ｔｂ内とにおいて、対応する開口の中心軸と、一対の凸湾曲面との交点からオフセット量ｄｈ，ｓｈだけずらして配置させるようにしたが、複数の両凸マイクロレンズを所定の複数のグループに分け、グループ毎に一定のオフセット量だけずらすようにしてもよい。この場合の態様は、第１実施の形態の図８と同様であるため、説明を省略する。
【０１２４】
さらに、第１実施の形態で示した態様と同様、両凸マイクロレンズを構成する一対の凸湾曲面における主要な角度θｈを、入射レンズ１１２４のＦ値に基づいて設定してもよい。
【０１２５】
さらになお、マイクロレンズ部７４０の各両凸マイクロレンズに入射する光の主要な角度θｈを、実際に測定して決定するようにしてもよい。
【０１２６】
また、以上の説明では、複数のマイクロレンズは、マイクロレンズ部７４の中心から外周部に向けて放射状に、オフセット量が大きくなるように、配置されているが、同時に、両凸マイクロレンズの一対の凸湾曲面７４ｈ，７４０ｈの外径ＬＡｈ，ＬＡｉを、図１６に示すように、凸湾曲面７４ｈ，７４０ｈの交点７４ｈｃ，７４０ｈｃからブラックマトリクス部２０１の開口の中心までの距離ＬＣｈ，ＬＣｉに応じて変化させるようにしてもよい。すなわち、図１６において、入射面７４０ａ側の凸湾曲面７４ｈの外径ＬＡｈ、及び出射面７４０ｂ側の凸湾曲面７４０ｈの外径ＬＡｉを共に、距離ＬＣｈ，ＬＣｉに応じて変化させることで、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向かうにつれて、距離ＬＣｈは次第に長くなるので、各両凸マイクロレンズの凸湾曲面７４ｈ，７４０ｈの外径ＬＡｈ，ＬＡｉを、マイクロレンズ部７４の中心部から外周部に向かうにつれて次第に大きくなる。その結果、ブラックマトリクス部２０１の中心部と外周部において、入射光の光量をさらに均一化させることができる。
【０１２７】
以上説明した各実施の形態では、対向基板に設けられたブラックマトリクス部２０１とマイクロレンズ部７４，７４０との位置関係を基準とした例で説明したが、ＴＦＴ基板に設けられたブラックマトリクス部とマイクロレンズ部との位置関係を基準とした場合であっても同様である。これは、ＴＦＴ基板に設けられたブラックマトリクス部と対向基板に設けられたブラックマトリクス部との距離が短い場合には、いずれを基準としてもほぼ同様な効果を得られるからである。
【０１２８】
さらに、ＴＦＴ基板に設けられたブラックマトリクス部と対向基板に設けられたブラックマトリクス部の２つのブラックマトリクスの真ん中の位置、あるいはこれらの見かけ上の位置とマイクロレンズ部との位置関係であっても同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、ＴＦＴの液晶表示装置の場合で説明したが、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置にも、パッシブマトリクス型の液晶表示装置にも、同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電気放出素子を用いた装置（Field Emission Display 及びSurface-Conduction Electron-Emission Display等）、ＤＬＰ（Digital Light Processing：別名DMD（Digital micromirror Device））等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
【０１３０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施の形態に係わるライトバルブの平面図。
【図２】同、図１のＨ−Ｈ'線の位置で切断したときの断面図。
【図３】同、投射型カラー表示装置の説明図。
【図４】同、入射レンズとマイクロレンズ部とブラックマトリクス部との位置関係を示す説明図。
【図５】同、オフセット量を示す説明図。
【図６】同、２つの遮光膜が、基板上で異なる深さ位置にある状態を示す説明図。
【図７】同、画素数の少ない７×７の二次元マトリクスのマイクロレンズを示す模式図。
【図８】同、複数のマイクロレンズを所定のグループ毎にまとめた場合の説明図。
【図９】同、マイクロレンズの外径を変化させた状態を示す説明図。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係わる図２相当の断面図。
【図１１】同、入射レンズと両凸マイクロレンズ部とブラックマトリクス部との位置関係を示す説明図
【図１２】同、オフセット量を示す説明図。
【図１３】同、２つの遮光膜が、基板上で異なる深さ位置にある場合を示す概略断面図。
【図１４】同、画素数の少ない７×７の二次元マトリクスの両凸マイクロレンズを模式的に示す斜視図。
【図１５】同、両凸マイクロレンズの出射面側に形成された凸湾曲面の配列を示す模式図。
【図１６】同、両凸マイクロレンズの外径を変化させた状態を示す説明図。
【図１７】従来の液晶パネルの模式的な部分断面図。
【図１８】従来の液晶パネルにおけるマイクロレンズとブラックマトリクスの位置関係を示す平面図。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  素子基板、２０  対向基板、５０  液晶、７１  カバーガラス、７４，７４０  マイクロレンズ部、７４ｃ，７４ｈ，７４ｐ  マイクロレンズ（凸湾曲面）、７４ｈｃ，７４０ｈｃ  交点、１００Ｂ，１００Ｇ，１００Ｒ  ライトバルブ、１０１  対向基板、２０１  ブラックマトリクス部、７４０ａ  入射面、７４０ｂ  出射面、７４０ｃ，７４０ｈ，７４０ｐ  凸湾曲面、１１００  液晶プロジェクタ、Ｌ２  光軸、ＬＡｈ，ＬＡｉ  外径、ｄｈ（ｄｈｘ，ｄｈｙ），ｓｈ（ｓｈｘ，ｓｈｙ），ｄｕ  オフセット量、Ｔａ，Ｔｂ  マイクロレンズ平面、θｈｍａｘ，θｈｙ  主要な角度、θｉ，φｋ  重心的な角度
【図１】
2005227743.tif 000004
【図２】
2005227743.tif 000005
【図３】
2005227743.tif 000006
【図４】
2005227743.tif 000007
【図５】
2005227743.tif 000008
【図６】
2005227743.tif 000009
【図７】
2005227743.tif 000010
【図８】
2005227743.tif 000011
【図９】
2005227743.tif 000012
【図１０】
2005227743.tif 000013
【図１１】
2005227743.tif 000014
【図１２】
2005227743.tif 000015
【図１３】
2005227743.tif 000016
【図１４】
2005227743.tif 000017
【図１５】
2005227743.tif 000018
【図１６】
2005227743.tif 000019
【図１７】
2005227743.tif 000020
【図１８】
2005227743.tif 000021