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液晶装置および電子機器

阅读:266发布:2021-04-12

专利汇可以提供液晶装置および電子機器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且【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,下面是液晶装置および電子機器专利的具体信息内容。

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。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。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。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。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。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。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。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。

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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。

说明书全文

本発明は、液晶装置および電子機器に関する。

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。

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。

特開2013−73181号公報

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。

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。

第1実施形態に係る液晶装置の平面図である。

図1に示す液晶装置の断面図である。

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2に示す素子基板の拡大断面図である。

図4に示す素子基板の平面図である。

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。

第2実施形態における素子基板の拡大断面図である。

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。

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。

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。

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。

第6実施形態に用いる素子基板の拡大断面図である。

投射型表示装置の一例を示す模式図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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