JP2007248493A - 電気光学装置、及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶等の電気光学装置において、非開口領域の大きさを維持しつつ、透過率を向上させる。
【解決手段】電気光学装置は、マイクロレンズアレイ板２０と、マイクロレンズアレイ板２０上に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズ５００と、マイクロレンズアレイ板２０と対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と、ＴＦＴアレイ基板２０上に所定画素ピッチで配列された複数の画素電極９ａと、ＴＦＴアレイ基板２０上に形成され、画素電極９ａ毎の開口領域の少なくとも一部を規定すると共に複数の画素電極９ａと電気的に接続されたデータ線６ａ、走査線３ａ、ＴＦＴ３０及び蓄積容量７１とを備える。開口領域９１０は、複数のマイクロレンズ５００の各々によって画素電極９ａ毎に集光される光の強度が、画素電極９ａ毎における強度の最大値の１％以上となる領域として規定される集光領域とほぼ等しい。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えた、例えば液晶プロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。

この種の電気光学装置では、基板上に、画素電極と、該画素電極の選択的な駆動を行うための走査線、データ線、及び画素スイッチング用素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）とが作り込まれ、アクティブマトリクス駆動可能に構成される。また、高コントラスト化等を目的として、ＴＦＴと画素電極との間に蓄積容量が設けられることが一般的である。
このような蓄積容量を、実質的な開口率の低下を伴うことなく、より大きく形成するための技術として、例えば、画素電極の角部を、丸みを帯びた形状とする技術が開示されている（特許文献１参照）。

一方、この種の電気光学装置では、例えば対向基板には、各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたり、このような複数のマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズアレイ板が貼り付けられたりする。係るマイクロレンズによって、そのままでは各画素における開口領域を除いた非開口領域に向かって進行する筈の光を、画素単位で集光して、電気光学物質層を透過する際には、各画素の開口領域内に導かれるようにしている。この結果、電気光学装置において明るい表示が可能となる。

特開２００５−１４８７６６号公報

このようなマイクロレンズによって集光される光は、基板上の各画素で概ね円状に分布するに対し、開口領域の形状は、長方形とされることが多い。このため、光が集光される領域と非開口領域とが重なる部分が多くなってしまい、光が十分に透過できないという問題点がある。一方、このような重なりを低減するために光の集光効率を高めると、集光された光の熱によって例えば液晶等の電気光学物質や配向膜等にダメージを与えてしまうおそれがあるという問題点もある。或いは、このような重なりを低減するために、開口領域を広げると、非開口領域に配置される蓄積容量等を小さくする必要があり、画素電位の保持能力が低下してしまうおそれがあるという問題点もある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、非開口領域の大きさを維持しつつ、透過率を向上させることができる電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、第１基板と、該第１基板上に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズと、前記第１基板と対向して配置される第２基板と、該第２基板上に前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、前記第２基板上に形成され、前記画素電極毎の開口領域の少なくとも一部を規定すると共に前記複数の画素電極と電気的に接続された配線及び電子素子とを備え、前記開口領域は、前記複数のマイクロレンズの各々によって前記画素電極毎に集光される光の強度が、前記画素電極毎における前記強度の最大値の１％以上となる領域として規定される集光領域とほぼ等しい。

本発明の電気光学装置では、例えばガラス基板等からなる第１基板上には、所定画素ピッチで複数のマイクロレンズが形成される。即ち、第１基板には各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたり、このような複数のマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズアレイ板が貼り付けられたりする。これにより、第１基板側から入射される光は、マイクロレンズによって画素単位に集光される。一方、例えばガラス基板、石英基板等からなる第２基板上には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる複数の画素電極が所定画素ピッチで例えばマトリクス状に配列される。複数の画素電極には、例えば走査線、データ線等の配線や例えば画素スイッチング用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の電子素子が電気的に接続される。これにより、複数の画素による、アクティブマトリクス駆動が可能となっている。尚、画素電極に接続された蓄積容量を形成することで、画素電極における電位保持特性が向上する。

第２基板上に形成された、複数の画素電極と電気的に接続された配線及び電子素子は、画素電極毎の開口領域の少なくとも一部を規定する。ここで、本発明に係る「開口領域」とは、実質的に光が透過する画素内の領域であり、例えば、画素に集光される光が配線、遮光膜、電子素子等で遮られることがない領域を意味する。逆に、画素内に配線、遮光膜、電子素子等が形成されており、表示に寄与する光が透過しない領域は、「非開口領域」と呼ぶことができ、複数の画素電極と電気的に接続された配線及び電子素子は、非開口領域の少なくとも一部を規定する、或いは、非開口領域内に形成されるとも言い換えることができる。

本発明では、第１基板側から入射された光は、複数のマイクロレンズの各々によって、画素毎の開口領域に向かうように集光される。このように集光された光が、第２基板を透過する領域は、典型的には、画素の中心（或いは第２基板上における、マイクロレンズの中心に対向する点）と一致する点を中心とした円形状であり、光の強度は、例えば中心で最大となり、半径方向に沿って中心から遠ざかるにつれて強度が徐々に弱くなる。

本発明では特に、開口領域は、複数のマイクロレンズの各々によって画素電極毎に集光される光の強度が、画素電極毎における強度の最大値の１％以上となる領域として規定される集光領域とほぼ等しい。ここで、本発明に係る「集光領域」とは、画素毎にマイクロレンズによって実質的に集光された光が透過する第２基板上における領域を意味し、具体的には、画素毎にマイクロレンズによって集光された光が第２基板を透過する領域のうち、光の強度が最大値の１％以上となる、典型的には円形の領域である。本発明に係る「開口領域は、集光領域とほぼ等しい」とは、開口領域と集光領域とが完全に等しい場合の他、実質的に等しい場合を含む意味であり、例えば、円形の集光領域に対しては、開口領域が集光領域のなす円と実質的に等しい（即ち、中心と半径のいずれもが実質的に等しい）円をなす場合や、開口領域が集光領域のなす円に実質的に外接する例えば八角形、十二角形等の多角形をなす場合を含む趣旨である。言い換えれば、本発明では特に、開口領域を規定する配線及び電子素子は、集光領域の輪郭線に沿うように形成されている。つまり、マイクロレンズによる光の集光状態に合わせて、これら配線及び電子素子が配置されている。よって、配線及び電子素子を形成する非開口領域の面積を維持或いは増大させつつ、各画素における透過率を向上させることができる。仮に何らの対策も施さねば、典型的には、開口領域は、縦横に形成された配線によって長方形として規定され、円をなす集光領域と部分的に重なってしまい、配線によって光が遮られるので、透過率を向上させることが困難である。或いは、仮に、開口領域と集光領域とが部分的に重なってしまうことを回避するために、マイクロレンズにより光を集光する効率を高め、集光領域を小さくした場合には、集光された光の熱によって、例えば液晶等の電気光学物質、配向膜等にダメージを与えてしまい、画像表示に悪影響を与えてしまうおそれがある。しかるに本発明によれば、開口領域は、集光領域とほぼ等しいので、非開口領域と集光領域とが部分的に重なってしまうことを殆ど或いは完全に回避でき、透過率を向上させることができる。更に、開口領域は、集光領域とほぼ等しいので、開口領域のうち集光領域と重ならない部分を低減或いは無くすことができ、非開口領域の面積を維持或いは増大することができる。よって、例えば、配線の低抵抗化や、例えば蓄積容量等の大容量化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の電気光学装置によれば、開口領域は、集光領域とほぼ等しいので、透過率を向上させることができると共に、例えば蓄積容量等の大容量化や配線の低抵抗化を図ることができる。これにより、高品質な画像表示が可能となる。

本発明の電気光学装置の一態様では、前記電子素子として、蓄積容量を備える
この態様によれば、電気光学装置の動作時には、蓄積容量によって、画素電極に保持された電荷がリークしてしまうのを低減或いは防止できる。更に、開口領域が集光領域とほぼ等しくなるように、蓄積容量をより大きく形成することで、透過率を低減することなく、容量を大きくすることができる。よって、高品質な画像表示が可能となる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記開口領域は、前記集光領域に外接する多角形をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。

この態様によれば、開口領域は、第２基板上で平面的に見て、集光領域を含んでいる。開口領域の輪郭線がなす多角形は、集光領域の輪郭線がなす例えば円に外接する外接多角形である。よって、開口領域を、例えば円、楕円等をなす集光領域とほぼ等しくすることが容易にできる。即ち、仮に、配線及び電子素子を、曲面或いは曲線を有するように形成する場合と比較して、開口領域を、集光領域とほぼ等しくするように、配線及び電子素子を配置或いは形成することができる。よって、透過率を向上させると共に例えば蓄積容量等の電子素子の大型化或いは配線の低抵抗化を図ることが容易にできる。

本発明の電気光学装置の他の態様では、前記集光領域は、円をなし、前記開口領域は、前記円の中心から各辺までの距離が、前記円の半径の０．９倍以上且つ１．１倍以下である多角形をなす。

この態様によれば、開口領域を、円をなす集光領域とほぼ等しくすることが容易にできる。即ち、仮に、配線及び電子素子を、曲面或いは曲線を有するように形成する場合と比較して、開口領域を、集光領域とほぼ等しくするように、配線及び電子素子を配置或いは形成することが容易にできる。よって、透過率を向上させると共に例えば蓄積容量等の電子素子の大型化や配線の低抵抗化を図ることが容易にできる。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様も含む）を具備してなる。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた表示装置を実現することも可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。以下の実施形態では、本発明の電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る液晶装置について、図１から図１２を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る液晶装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´線での断面図である。

図１及び図２において、本実施形態に係る液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板２０とが対向配置されている。尚、マイクロレンズアレイ板２０は、本発明に係る「第１基板」の一例であり、ＴＦＴアレイ基板１０は、本発明に係る「第２基板」の一例である。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。即ち、本実施形態に係る液晶装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、マイクロレンズアレイ板２０側に設けられている。 画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に沿ったシール領域よりも内側に、サンプリング回路７が額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺に沿ったシール領域の内側に、額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板１０上には、マイクロレンズアレイ板２０の４つのコーナー部に対向する領域に、両基板間を上下導通材１０７で接続するための上下導通端子１０６が配置されている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

ＴＦＴアレイ基板１０上には、外部回路接続端子１０２と、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、上下導通端子１０６等とを電気的に接続するための引回配線９０が形成されている。

図２において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、電子素子である画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が作り込まれた積層構造が形成される。画像表示領域１０ａには、画素スイッチング用ＴＦＴや走査線、データ線等の配線の上層に画素電極９ａが設けられている。他方、詳細な構成については後述するが、マイクロレンズアレイ板２０におけるＴＦＴアレイ基板１０との対向面上に、遮光膜２３が形成されている。そして、遮光膜２３上に、ＩＴＯ等の透明材料からなる対向電極２１が複数の画素電極９ａと対向して形成される。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

尚、ここでは図示しないが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４の他に加えて、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路、検査用パターン等が形成されていてもよい。

次に、以上の如く構成された本実施形態に係る液晶装置における回路構成及び動作について、図３を参照して説明する。ここに図３は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。

図３において、本実施形態に係る液晶装置の画像表示領域１０ａ（図１参照）を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

また、ＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９ａを介して液晶層５０（図２参照）に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、マイクロレンズアレイ板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、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、階調表示を可能とする。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、全体として液晶装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。

ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。この蓄積容量７０は、走査線３ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むと共に所定電位に固定された容量線３００を含んでいる。この蓄積容量７０によって、各画素電極における電荷保持特性は向上されている。尚、容量線３００の電位は、一つの電圧値に常時固定してもよいし、複数の電圧値に所定周期で振りつつ固定してもよい。

次に、上述の動作を実現する画素部の具体的構成について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、本実施形態に係る液晶装置におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ´線での断面図である。

図４において、画素電極９ａは、ＴＦＴアレイ基板１０上に、マトリクス状のパターンで複数設けられており（点線部９ａ´により輪郭が示されている）、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。データ線６ａは、例えばアルミニウム膜等からなり、走査線３ａは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線３ａは、半導体層１ａのうちチャネル領域１ａ´に対向するように配置されており、該走査線３ａはゲート電極として機能する。即ち、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する箇所にはそれぞれ、チャネル領域１ａ´に走査線３ａの本線部がゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。

図５に示すように、本実施形態に係る液晶装置は、例えばガラス基板等からなるＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置されるマイクロレンズアレイ板２０とを備えている。尚、マイクロレンズアレイ板の構成については後述する。ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。このうち画素電極９ａは、例えばＩＴＯ膜等からなる。他方、マイクロレンズ板２０には、その全面に亘って対向電極２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。このうち対向電極２１は、上述の画素電極９ａと同様に、例えばＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなり、配向膜１６及び２２は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。液晶層５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６及び２２により所定の配向状態をとる。

図５に示すように、ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、その構成要素としては、上述したようにゲート電極として機能する走査線３ａ、例えばポリシリコン膜からなり走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ´、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａにおける低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ並びに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

一方、図５において、蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された下側電極７１と、上側電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。

下側電極７１は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり、コンタクトホール８３を介してＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅと電気的に接続されている。即ち、下側電極７１は、画素電位とされる画素電位側容量電極として機能する。更に、下側電極７１は、コンタクトホール８３及び８５を介して、画素電極９ａとＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを電気的に中継接続する機能をもつ。この下側電極７１は、平面的に見ると、図４に示すように、データ線６ａと走査線３ａとが相交差する交差領域において、走査線３ａに沿った部分と、図中、データ線６ａと交差する各個所からデータ線６ａに沿った部分とを備えている。更に、本実施形態では特に、下側電極７１は、データ線６ａと走査線３ａとが相交差する交差領域において、各画素の中心に向かって張り出すように張り出した張出部７１ａを備えている。このような張出部７１ａに係る構成及び作用効果については後に詳述する。

誘電体膜７５は、例えば酸化シリコン膜等から構成されている。

容量線３００は、例えばアルミニウム膜等の金属膜からなり、下側電極７１と対向配置された固定電位側容量電極として機能する。この容量線３００は、平面的に見ると、図４に示すように、走査線３ａの形成領域に重ねて形成されている。より具体的には容量線３００は、走査線３ａに沿って延びる本線部と、図中、データ線６ａと交差する各個所からデータ線６ａに沿って上方に夫々突出した突出部と、コンタクトホール８５に対応する個所が僅かに括れた括れ部とを備えている。更に、本実施形態では特に、容量線３００は、上述した下側電極７１と同様に、データ線６ａと走査線３ａとが相交差する交差領域において、各画素の中心に向かって張り出すように張り出した張出部３００ａを備えている。このような張出部３００ａに係る構成及び作用効果については後に詳述する。容量線３００は、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされている。定電位源としては、例えば、データ線駆動回路１０１に供給される定電位源でもよいし、対向電極２１に供給される対向電極電位でもよい。

図４及び図５において、ＴＦＴ３０の下側に、下側遮光膜１１ａが設けられている。下側遮光膜１１ａは、格子状にパターニングされており、これにより各画素の開口領域を規定している。更に、下側遮光膜１１ａは、ＴＦＴアレイ基板１０における裏面反射や、複板式のプロジェクタ等で他の液晶装置から発せられ合成光学系を突き抜けてくる光などの、下層側からの戻り光に対してＴＦＴ３０のチャネル領域１ａを遮光している。下側遮光膜１１ａは、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成されている。尚、開口領域の規定は、図４中のデータ線６ａと、これに交差するよう形成された容量線３００とによっても、なされている。また、下側遮光膜１１ａについても、上述した容量線３００の場合と同様に、その電位変動がＴＦＴ３０に対して悪影響を及ぼすことを避けるために、画像表示領域からその周囲に延設して定電位源に接続されている。

走査線３ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３がそれぞれ開孔された第１層間絶縁膜４１が形成されている。

第１層間絶縁膜４１上には、下側電極７１、誘電体膜７５及び容量線３００が形成されており、これらの上には高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び下側電極７１へ通じるコンタクトホール８５がそれぞれ開孔された第２層間絶縁膜４２が形成されている。

第２層間絶縁膜４２上には、データ線６ａが形成されており、これらの上には下側電極７１へ通じるコンタクトホール８５が形成された第３層間絶縁膜４３が形成されている。

次に、本実施形態に係る液晶装置のマイクロレンズアレイ板について、図６及び図７を参照して説明する。ここに図６（ａ）は、マイクロレンズアレイ板の概略斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ´断面の構成を示す概略斜視図である。図７（ａ）は、マイクロレンズアレイ板の部分拡大断面図であり、図７（ｂ）は、マイクロレンズアレイ板のうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図７（ｃ）は、マイクロレンズのレンズ面の立体的な形状を概略的に示す拡大斜視図である。

図６（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ板２０は、例えば石英板等からなる透明基板２１０と、該透明基板２１０に接着剤２３０によって接着されたカバーガラス２００とを備えている。

マイクロレンズアレイ板２０のレンズ形成領域２０ａには、以下のようにマトリクス状に平面配列された多数のマイクロレンズ５００が形成されている。図６（ｂ）において、透明基板２１０には、マトリクス状に多数の凹状の窪み、即ち凹部が掘られている。各凹部には、カバーガラス２００と透明板部材２１０とを相互に接着する、例えば感光性樹脂材料からなる接着剤が硬化してなる、透明板部材２１０よりも高屈折率の透明な接着層２３０が充填されている。各凹部に充填された接着層２３０によって、マイクロレンズ５００が形成されている。

図７（ａ）に示すように、各マイクロレンズ５００の曲面は、相互に屈折率が異なる透明基板２１０と接着層２３０とにより概ね規定されている。より具体的には、各凹部は、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を有している。そして、各マイクロレンズ５００は、凹部によって規定されるレンズ曲面を有する平凸状のレンズとして構築されている。

図７（ｂ）に示すように、各マイクロレンズ５００の平面的な形状は好ましくは矩形である。各マイクロレンズ５００の平面的な形状は、凹部の縁部によって規定されている。そして、図７（ｂ）に示す一のマイクロレンズ５００が形成される凹部は、他のマイクロレンズ５００が形成された凹部と縁部を共有して隣接している。図７（ｃ）には、レンズ曲面側から見たマイクロレンズ５００の立体的な形状を概略的に示してある。図７（ｃ）において、互いに隣接する４つのマイクロレンズ５００は、互いにレンズ曲面が繋がって形成されている。従って、隣接するマイクロレンズ間に柱が設けられる場合と比較して、各マイクロレンズ５００においてレンズとして有効な領域を広くとることが可能となっている。

次に、上述したマイクロレンズアレイ板２０の機能について、図８を参照して説明する。図８は、各マイクロレンズの機能について説明するための断面図である。

図８に示すように、マイクロレンズアレイ板２０において、透明基板２１０上に、例えば格子状の平面パターンを有する遮光膜２３が形成されている。各マイクロレンズ５００は各画素に対応するように配置されている。即ち、マイクロレンズ５００は、画素が配列される所定画素ピッチと等しいピッチでマトリクス状に配列されている。

透明基板２１０上には、遮光膜２３を覆うように、対向電極２１が形成されている。更に、配向膜２２が対向電極２１上に形成されている。

他方、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素電極９ａが形成されている。尚、図８では図示を省略するが、ＴＦＴアレイ基板１０上には、図４及び図５を参照して上述したように、画素スイッチング用のＴＦＴ３０や、画素電極９ａを駆動するための走査線１１ａやデータ線６ａ等の各種配線、蓄積容量７０等の電子素子、並びに遮光膜１１ａが形成されている。これらが遮光膜２３と共に、各画素における光が透過する開口領域を規定、言い換えれば各画素における光が透過しない非開口領域を規定している。

図８において、マイクロレンズアレイ板２０に入射される投射光等の光は、各マイクロレンズ５００によって集光される。尚、図８中、一点鎖線によってマイクロレンズ５００によって集光された光のようすを、後述する集光領域に対応して、概略的に示してある。そして、各マイクロレンズ５００によって集光された光は液晶層５０を透過して画素電極９ａに照射され、該画素電極９ａを通過して表示光としてＴＦＴアレイ基板１０より出射される。

尚、図８には、液晶装置において、各マイクロレンズ５００を凸状に突出した曲面を同図中下側に向けて配置する構成を示してあるが、各マイクロレンズ５００を凸状に突出した曲面を同図中上側に向けて配置するようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る液晶装置におけるデータ線及び走査線等の配線、及び蓄積容量等の電子素子の配置について、図４に加えて、図９から図１１を参照して説明する。ここに図９は、開口領域、非開口領域及び集光領域の関係を示す説明図である。図１０は、集光領域と光強度との関係を示す説明図である。図１１は、比較例における図９と同趣旨の説明図である。

図９は、画像表示領域１０ａにマトリクス状に配列された複数の画素のうち、任意の相隣接する４つの画素について、開口領域９１０、非開口領域９２０及び集光領域７１０との関係を示している。

図４及び図９において、開口領域９１０は、実質的に光が透過する画素内の領域であり、走査線３ａ、データ線６ａ、遮光膜１１ａ、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０等の光を遮る配線や電子素子が形成されていない領域である。逆に、非開口領域９２０は、走査線３ａ、データ線６ａ、遮光膜１１ａ、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０等の光を遮る配線や電子素子が形成されており（図４参照）、表示に寄与する光が透過しない領域である。

図８を参照して上述したように、マイクロレンズアレイ板２０側から入射された光は、各マイクロレンズ５００によって、画素毎に集光される。このように集光された光が、ＴＦＴアレイ基板１０を通過する領域は、画素の中心Ｃ１と一致する点を中心とした円状である。 図１０に示すように、画素毎に集光される光の強度ｄ１は、中心付近で最大となり、半径方向に沿って中心から遠ざかるにつれて強度が徐々に弱くなる。

集光領域７１０は、画素毎にマイクロレンズ５００によって実質的に集光された光が透過するＴＦＴアレイ基板１０上における領域である。

図１０に示すように、本実施形態では、集光領域７１０は、画素毎にマイクロレンズ５００によって集光された光がＴＦＴアレイ基板１０を透過する領域のうち、光の強度ｄ１が最大値の１％以上となる領域を意味する。よって、集光領域７１０内において透過する光が実質的に画像表示に寄与し、集光領域７１０以外の領域へ向かう光は殆ど画像表示に寄与しない。このような集光領域７１０の半径Ｌ２は、マイクロレンズ５００のレンズ曲面の形状やマイクロレンズアレイ板２０とＴＦＴアレイ基板１０との距離等を変更することによって調整可能である。装置に要求される仕様、例えば画素ピッチＬ１や画素間に必要な非開口領域の幅Ｌ３に応じて、集光領域７１０の半径Ｌ２は、例えば画素ピッチＬ１の０．１８倍から０．４２倍の範囲となるように調整される。

図９に示すように、本実施形態では特に、開口領域９１０は、集光領域７１０とほぼ等しい。より具体的には、開口領域９１０の輪郭は、集光領域７１０の輪郭がなす円に外接する八角形をなしている。言い換えれば、非開口領域９２０は、走査線３ａ及びデータ線６ａに夫々沿った格子状の領域と、データ線６ａと走査線３ａとが相交差する交差領域において、画素の中心Ｃ１に向かって張り出した張出領域９２０ａとからなる。

図１１（ａ）に第１の比較例として示すように、仮に何らの対策も施さず、開口領域９５０を、データ線６ａ及び走査線３ａ（或いはこれらの各々に沿った格子状の遮光膜）によって長方形として規定すれば、非開口領域９６０は、円をなす集光領域７５０と部分的に重なってしまう。このように重なる領域７５１において光が遮られるので、透過率を向上させることが困難である。

或いは、図１１（ｂ）に第２の比較例として示すように、仮に、開口領域と集光領域とが部分的に重なってしまうことを回避するために、マイクロレンズ５００により光を集光する効率を高め、集光領域７７０を開口領域９５０に完全に含まれるように小さくした場合には、非開口領域９６０において、光が遮られることは回避できるが、集光された光の熱によって、液晶層５０、配向膜１６等にダメージを与えてしまい、画像表示に悪影響を与えてしまうおそれがある。

しかるに本実施形態では特に、図９を参照して上述したように、開口領域９１０は、集光領域７１０とほぼ等しいので、非開口領域９２０と集光領域７１０とが部分的に重なってしまうことを殆ど或いは完全に回避でき、透過率を向上させることができる。更に、開口領域９１０は、集光領域７１０とほぼ等しいので、開口領域９１０のうち集光領域７１０と重ならない部分（即ち、開口領域９１０のうち実質的には透過率の向上に寄与しない部分）を低減でき、透過率を維持しつつ非開口領域９２０の面積を増大することができる。即ち、非開口領域９２０の張出領域９２０ａに対応して、図４を参照して上述したように容量線３００の張出部３００ａや下側電極７１の張出部７１ａを形成することができる。即ち、蓄積容量７１を大きく形成でき、容量を大きくすることができる。言い換えれば、図１１に示した比較例の如き長方形の開口領域の四隅に位置する、光の透過率の向上に殆ど寄与していない部分を、非開口領域として利用することで、光の透過率を維持しつつ、蓄積容量７１を大きく形成することができる。尚、データ線６ａや走査線３ａについても同様に張出領域９２０に対応して形成してもよい。この場合には配線の低抵抗化を図ることも可能になる。

尚、図９において、開口領域９１０を、画素の中心Ｃ１に一致する集光領域７１０の中心から各辺までの距離が、集光領域７１０の半径Ｌ２の０．９倍以上且つ１．１倍以下である多角形となるように構成してもよい。この場合にも、開口領域９１０と集光領域７１０とは、実質的に等しくなるので、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態の液晶装置によれば、開口領域９１０は、集光領域７１０とほぼ等しいので、透過率を向上させることができると共に、例えば蓄積容量７１の大容量化を図ることができる。これにより、高品質な画像表示が可能となる。

次に、本実施形態に係る液晶装置の変形例における、データ線及び走査線等の配線、及び蓄積容量等の電子素子の配置について、図４に加えて、図１２を参照して説明する。ここに図１２は、変形例における開口領域と集光領域との関係を示す説明図である。

図１２（ａ）に第１変形例として示すように、各画素において、開口領域９１０は、集光領域７１０に外接する十二角形であってもよい。この場合には、開口領域９１０を、より一層確実に、集光領域７１０に一致させることができる。

図１２（ｂ）に第２変形例として示すように、各画素において、開口領域９１０は、集光領域７１０に外接する正六角形であってもよい。この場合にも、透過率を向上させつつ、非開口領域９２０内で、例えば蓄積容量７０を大きく形成でき、且つ、製造も容易である。

図１２（ｃ）に第３変形例として示すように、集光領域７１０が楕円状の領域となる場合には、各画素において、開口領域９１０は、集光領域７１０のなす楕円に外接する八角形であってもよい。この場合にも、透過率を向上させつつ、非開口領域９２０内で、例えば蓄積容量７０を大きく形成することができる。
＜電子機器＞
次に、上述した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図１３は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。

図１３において、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１１２４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にカラー画像として投射される。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置、及び該電気光学装置を備えてなる電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

第１実施形態に係る液晶装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＨ−Ｈ´線断面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の複数の画素における等価回路図である。 第１実施形態に係る液晶装置における複数の画素の平面図である。 図４のＡ−Ａ´線での断面図である。 図６（ａ）は、マイクロレンズアレイ板の概略斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ´断面の構成を示す概略斜視図である。 図７（ａ）は、マイクロレンズアレイ板の部分拡大断面図であり、図７（ｂ）は、マイクロレンズアレイ板のうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図７（ｃ）は、マイクロレンズのレンズ面の立体的な形状を概略的に示す拡大斜視図である。 各マイクロレンズの機能について説明するための断面図である。 開口領域、非開口領域及び集光領域の関係を示す説明図である。 集光領域及び光強度の関係を示す説明図である。 比較例における図９と同趣旨の説明図である。 変形例における開口領域及び集光領域の関係を示す説明図である。 本発明の電子機器の実施形態である投射型カラー表示装置の一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。

符号の説明

９ａ…画素電極、３ａ…走査線、６ａ…データ線、７…サンプリング回路、１０…ＴＦＴアレイ基板、１０ａ…画像表示領域、２０…マイクロレンズアレイ板、２１…対向電極、２３…遮光膜、５０…液晶層、５２…シール材、５３…額縁遮光膜、１０１…データ線駆動回路、１０２…外部回路接続端子、１０４…走査線駆動回路、１０６…上下導通端子、１０７…上下導通材、５００…マイクロレンズ、７１０…集光領域、９１０…開口領域、

Claims (5)

1. 第１基板と、
   該第１基板上に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズと、
   前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
   該第２基板上に前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、
   前記第２基板上に形成され、前記画素電極毎の開口領域の少なくとも一部を規定すると共に前記複数の画素電極と電気的に接続された配線及び電子素子と
   を備え、
   前記開口領域は、前記複数のマイクロレンズの各々によって前記画素電極毎に集光される光の強度が、前記画素電極毎における前記強度の最大値の１％以上となる領域として規定される集光領域とほぼ等しい
   ことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記電子素子として、蓄積容量を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記開口領域は、前記集光領域に外接する多角形をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記集光領域は、円をなし、
   前記開口領域は、前記円の中心から各辺までの距離が、前記円の半径の０．９倍以上且つ１．１倍以下である多角形をなす
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置を具備してなる電子機器。

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