JP4631769B2 - 電気光学装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、電気光学装置及びプロジェクタに関する。

例えばプロジェクタなどの投射型表示装置は、光源と、光源からの光を変調するライト
バルブと、ライトバルブで変調された光をスクリーンなどに投射する投射レンズとを主体
として構成されている。光を変調するライトバルブとしては、液晶装置が用いられること
が多い。

ライトバルブとして用いられる液晶装置は、一対の基板が液晶を挟持する構成になって
いる。このような液晶装置は、光源からの光をできるだけ表示に寄与させるため、高い光
利用効率が求められている。光の利用効率を高める手法として、例えば当該一対の基板に
マイクロレンズを形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術
では、一対の基板のそれぞれにマイクロレンズを形成することによって、光を画素領域内
に集光する作用が強く働き、これにより光の利用効率を高めることができるようになって
いる。

一方、この技術では、一対の基板にそれぞれ形成されたマイクロレンズの焦点をあわせ
るためのアライメントが困難であること、光が複数のレンズを透過することによって損失
（フレネルロス）が生じること、一対の基板のそれぞれにマイクロレンズを形成するため
コストが高くなってしまうこと、などの問題がある。

これに対して、一対の基板のうち一方の基板の外側に、画素領域間に溝状のプリズム素
子を形成したプリズム基板を貼り合せることにより、基板内を透過する光を当該プリズム
素子の溝において画素領域内に反射させる技術が知られている。この技術によれば、光を
画素領域に集光することができ、光の利用効率を向上させることができると共に、上記の
問題が発生することも無い。

また、このような液晶装置には画素領域がマトリクス状に形成されており、画素領域間
には配線や駆動素子などが配置されている。この配線や駆動素子に光が照射されると電気
的に不具合が生じるため、画素領域間は通常は遮光部で覆われている。プリズム基板にお
いては、一般的には当該プリズム素子が形成されている面に対向基板が貼り付けられてお
り、この対向基板上にプリズム素子に平面視で重なるように遮光部が配置されている。
特開２０００−３３０１０１号公報

しかしながら、基板にプリズム素子を設ける場合、プリズム素子と遮光部との間には対
向基板の厚み分だけ間隔が設けられるため、画素領域（プリズム素子間）を基板の法線方
向に対して傾いて通過した光や、プリズム素子によって反射され画素領域を通過した光の
一部が、遮光部によって吸収されることがある。これらの光は本来液晶装置から射出され
表示に寄与する光であるため、遮光部に吸収された分だけ光の利用効率が低下してしまう
ことになる。この点については、液晶装置に限らず、他の電気光学装置にも同様の問題で
ある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、光の利用効率を向上させることが可能な電
気光学装置及びプロジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る電気光学装置は、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
材料側に溝状に設けられ、開口部を有し、前記一方の基板に入射した光を集光するプリズ
ム部と、前記一方の基板の前記電気光学材料側と、前記開口部に設けられる前記電気光学
材料を駆動するための機能層と、前記一対の基板のうち他方の基板に前記プリズム部に平
面視で重なるように設けられた第１遮光部とを具備することを特徴とする。

ここで、「電気光学装置」とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化
させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの
等も含んで総称している。具体的には、電気光学物質として液晶を用いる液晶表示装置、
有機ＥＬ(Electro-Luminescence)を用いる有機ＥＬ装置、無機ＥＬを用いる無機ＥＬ装置
、電気光学物質としてプラズマ用ガスを用いるプラズマディスプレイ装置等がある。さら
には、電気泳動ディスプレイ装置（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）、フィールドエ
ミッションディスプレイ装置（ＦＥＤ：電界放出表示装置：Field Emission Display）等
がある。また、「機能層」としては、電気光学材料に所定の電圧を印加するための電極層
や当該電極層に接続される配線層などが挙げられる。

本発明では、一対の基板のうち一方の基板の電気光学材料側に溝状に設けられ、開口部
を有し、一方の基板に入射した光を集光するプリズム部と、一方の基板の電気光学材料側
と、開口部に設けられる電気光学材料を駆動するための機能層と、一対の基板のうち他方
の基板に前記プリズム部に平面視で重なるように設けられた第１遮光部とを具備しており
、一方の基板が、対向基板とプリズム基板とを兼用した構成になっている。このような構
成によれば、プリズム部と遮光部との間の対向基板の厚さが無い分、当該プリズム部と第
１遮光部との距離が短くなるため、第１遮光部による光の吸収が減少することになる。こ
れにより、光の利用効率を向上させることができる。

また、基板面の法線方向に対して傾いて入射される光について考えたとき、従来の構成
では、本発明の構成に比べて、対向基板の厚さ分だけ基板面に垂直な方向への光の移動距
離が大きくなるため、これに伴って基板面に平行な方向への光の移動距離も大きくなる。
例えば従来の構成においてプリズム部によって集光された光は、集光方向への移動距離が
大きくなるため、光が集光の中心に集まり過ぎてしまい、光透過領域が小さくなってしま
う。これに対して、本発明の構成では、プリズム部と遮光部との間の対向基板の厚さが無
い分、光が集光の中心に集まりすぎることは無く、従来の構成に比べて光透過領域が大き
くなる。このように、対向基板とプリズム基板とを兼用した本発明の構成では、従来の構
成よりも光透過領域が大きくなるため、開口率が実質的に大きくなり、光の利用効率が向
上することになる。

また、光が集光の中心に集まりすぎた場合、１つの画素領域の中心部分のみを光が透過
し、画素領域の周縁部分にはほとんど光が透過せず、光の強さの分布に偏りが生じる。こ
れに対して、本発明の構成では、光が集光の中心に集まりすぎることは無いため、画素領
域の広い範囲に光が均一に透過することになる。

また、前記開口部において、前記機能層の前記電気光学材料と反対側に設けられた第２
遮光部を更に具備することが好ましい。

本発明では、開口部において、機能層の電気光学材料と反対側に設けられた第２遮光部
を更に具備するので、表示に利用する光以外を確実に遮光することができる。これにより
、電気光学装置の内部に設けられる例えばスイッチング素子などに光が直接照射されるの
を確実に防ぐことができるので、電気光学装置の誤作動を防止することができる。

本発明に係る電気光学装置は、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に溝状に設けられ、
開口部を有し、前記一方の基板に入射した光を集光するプリズム部と、前記一方の基板の
前記電気光学材料側と、前記開口部に設けられる前記電気光学材料を駆動するための機能
層と、前記開口部において、前記機能層の前記電気光学材料と反対側に設けられた第２遮
光部とを具備することを特徴とする。

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に溝状に設けられ、開
口部を有し、一方の基板に入射した光を集光するプリズム部と、一方の基板の電気光学材
料側と、開口部に設けられる電気光学材料を駆動するための機能層と、開口部において、
機能層の電気光学材料と反対側に設けられた第２遮光部とを具備するので、第２遮光部と
開口部との間において、第２遮光部が機能層によって支持されることになる。これにより
、例えば第２遮光部がプリズム部の開口部内に入り込んでしまうことが無く、電気光学装
置内の形状を安定させることができる。

また、前記電気光学材料の光屈折率が、前記一方の基板の光屈折率よりも高いことが好
ましい。

本発明によれば、電気光学材料の光屈折率が、一方の基板の光屈折率よりも高いので、
当該一方の基板から電気光学材料に進入する光のうち特に第１遮光部へ向けて進行する光
を第１遮光部間に屈折させることができる。これにより、第１遮光部で吸収される光を減
少することができるので、光の利用効率を一層向上させることができる。

また、前記プリズム部の溝内が中空になっていることが好ましい。

本発明によれば、プリズム部の溝内が中空になっているので、当該プリズム部の溝内は
一方の基板に対して光屈折率が極めて低くなり、プリズム部の溝において光を全反射する
ことが可能になる。このようにプリズム部における光の損失を減少させることによって、
光の利用効率を向上させることができる。

また、前記プリズム部の溝内に、前記一方の基板よりも光屈折率の低い充填物が設けら
れていることが好ましい。

本発明によれば、プリズム部の溝内に、一方の基板よりも光屈折率の低い充填物が設け
られているので、プリズム部の溝において光を全反射することが可能になる。これにより
、光の利用効率を向上させることができる。また、プリズム部上の機能層が溝内に設けら
れた充填物によって保持されることになるため、機能層が破損するのを防ぐことができる
。これにより、電気光学装置に誤作動が生じるのを防ぐことが可能となる。さらに、プリ
ズム部上に機能層などを直接形成する場合に、容易に形成することができるという利点も
ある。

また、前記プリズム部の溝内に、光反射材料を含む充填物が設けられていることが好ま
しい。

本発明によれば、プリズム部の溝内に、光反射材料を含む充填物が設けられているので
、プリズム部の溝において光を高い反射率で反射することができる。また、一方の基板と
プリズム部との光屈折率の差によって光を全反射するのではなく、光反射材料を含む充填
物によって光を反射するため、プリズム部の溝に入射する光の入射角によらず一定の反射
率で確実に反射することができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる
。

本発明に係るプロジェクタは、上記の電気光学装置を供えたことを特徴とする。

本発明によれば、光の利用効率の向上を図ることができる電気光学装置を備えているの
で、明るく、コントラストの高い画像を表示可能なプロジェクタを得ることができる。

［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１
０４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１
０６Ｒ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。

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１
２１Ｒ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。

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。

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１０６
Ｇ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１
２０Ｇ、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。

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。

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。

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１
１０Ｂ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１２
３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１
２２Ｂ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。

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。

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１１
２ａ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。

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。

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１１
０Ｂ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。

（液晶パネル）
次に、図２及び図３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。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の断面図である。図２、図３のＸ方向が液晶パネル１２０Ｒの短
手方向であり、Ｙ方向が液晶パネル１２０Ｒの長手方向である。

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Ｔ
ＦＴ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。

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の間の領域は
、超高圧水銀ランプ１０１からの光が遮光される画素間領域１４である。

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、画像表示領域の両側に
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。

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。

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 Tr
ansistor：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上の画素領域１３
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上の画素間領域１４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上の画素間領域
１４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。

対向基板３には、図３に示すように、溝４０と、遮光部３３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の画素間領域１４に設けられており、Ｘ方向及び
Ｙ方向に一定の幅で延在するように格子状に設けられている。この溝４０は、遮光部２３
に平面視で重なるように配置されている。溝４０の断面形状は、二等辺三角形になってい
る。溝４０の内部は中空になっており、当該溝４０の内部の光屈折率は１．００程度にな
っている。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。ここで溝４０の断面形状は、二等辺三角形と記載したが、これに限らず
、例えば図１３のような形状であってもよい。また以降記載の実施例においても、プリズ
ム部の形状は二等辺三角形に限られず、図１３のような形状であってもよい。

遮光部３３は、溝４０を塞ぐように当該溝４０上に直接設けられた遮光部材である。遮
光部３３の幅は溝４０の幅と同一になっており、平面視で溝４０と遮光部３３とが重なっ
ている。共通電極は、遮光部３３を覆うように、対向基板３の内側表面３ａに直接形成さ
れている。配向膜３５は、共通電極３４の表面上形成されている。

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。液晶分子の配向は、非選択電圧を印加した
ときに所定の方向に向くように、配向膜２５及び配向膜３５によって規制されている。こ
の液晶層５の光屈折率は、１．７５程度になっており、ＴＦＴアレイ基板２及び対向基板
３の光屈折率（１．４６程度）よりも高くなっている。

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（図１参照）へと射出される。

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において画素領域１３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（図１参照）と射出される。

超高圧水銀ランプ１０１からの光Ｌ３は、光Ｌ１と同様に対向基板３に入射して、対向
基板側を透過し、液晶層５に入射する。このとき、液晶層５の光屈折率（１．７５）が対
向基板３の光屈折率（１．４６程度）よりも高いため、光Ｌ３は、画素領域１３の内側の
方向に屈折されて進行する。光Ｌ３のように直進すれば遮光部２３に入射して吸収されて
しまう光（図３中破線で示す）であっても、表示に寄与するようになっている。

（製造方法）
次に、図４〜図７を参照して、上記のように構成された液晶パネル１２０Ｒの対向基板
３を形成する工程を説明する。図４〜図７は、対向基板３を形成する各工程における様子
を示す図である。

まず、図４に示すように、対向基板３にプリズム素子３０の溝４０を形成する。当該溝
４０は、例えば対向基板３にドライエッチングなどを行うことで形成する。次に、図５に
示すように、溝４０内に揮発性の固形部材５０を充填する。この固形部材５０としては、
常温で固体であり、例えば２００℃程度で揮発する材料、例えばパラフィンなどの材料に
よって形成されている。固形部材５０の表面５０ａと、対向基板３の表面３ａとは面一状
態になるようにする。

次に、図６に示すように、固形部材５０の表面５０ａ上に、当該固形部材５０の表面５
０ａの幅と同一の幅になるように、遮光部３３を形成する。次に、図７に示すように、対
向基板３の表面３ａ及び遮光部３３を覆うように、共通電極３４を形成する。共通電極３
４を形成する工程では、当該共通電極３４を構成するＩＴＯの膜を対向基板３上に成膜す
る。このとき、対向基板３の周囲の温度が約３００℃になるため、固形部材５０が揮発し
て溝４０内が中空になる。この後、共通電極３４上に配向膜を形成して、対向基板３が完
成する。

このように、本実施形態では、液晶パネル１２０Ｒは、共通電極３４や遮光部３３が対
向基板３の内側表面３ａ上及びプリズム素子３０上に直接設けられており、従来の構成に
対してに対応する部分が設けられない構成になっている。このような構成によれば、プリ
ズム素子と遮光部と間の対向基板の厚さが無い分、プリズム素子３０と遮光部２３及び遮
光部３３との距離が短くなるため、遮光部２３、３３による光の吸収が減少することにな
る。これにより、光の利用効率を向上させることができる。

また、本実施形態のように対向基板がプリズム基板を兼ねている構成では、従来の構成
に比べて画素領域が実質的に大きくなる。

この点について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、対向基板の外側表面にプ
リズム基板を貼り付けた従来の液晶パネル１７０Ｒの構成を示す図である。図９は、本実
施形態に係る液晶パネル１２０Ｒと従来の液晶パネル１７０Ｒとの光透過領域を比較して
示した図である。

図８に示すように、液晶パネル１７０Ｒの対向基板（厚さをｔとする）１８２の外側表
面１８２ａには、接着層１８１を介してプリズム基板１５３が貼り付けられている。対向
基板１８２上には、画素間領域に設けられた遮光部１８３と、当該遮光部１８３を覆うと
共に対向基板１８２上のほぼ全面に設けられた共通電極１８４とが形成されており、共通
電極１８４の表面上には配向膜１８５が形成されている。

この液晶パネル１７０Ｒに照射された光Ｌ４は、図８の上側からプリズム基板１５３に
入射し、プリズム基板１５３において溝１９０にて反射される。この光Ｌ４は、接着層１
８１、対向基板１８２、共通電極１８４、配向膜１８５を透過して液晶層１５５に入射し
、液晶層１５５で変調されてＴＦＴアレイ基板１５２から射出される。

上述の光Ｌ４はプリズム素子１８０の溝１９０によって反射されてから対向基板１８２
を透過するため、基板面に平行な方向、すなわち、画素領域１６３の内側へ向けた方向の
移動距離がその分大きくなってしまう。光Ｌ４が対向基板１８２に入射するときの入射角
をθとすると、光Ｌ４は、対向基板１８２内で距離Ｔ（Ｔ＝ｔ×ｔａｎθ）だけ、画素領
域１６３の内側へ移動することになる。これに対して、本実施形態に係る液晶パネル１２
０Ｒでは、対向基板とプリズム基板とを兼用した構成になっているので、光の基板面に平
行な方向への移動、すなわち、上記距離Ｔに対応する光の移動は無い。

このため、図９に示すように、本実施形態の液晶パネル１２０Ｒの光透過領域６０は、
液晶パネル１７０Ｒの光透過領域６１よりも、距離Ｔの分だけ実質的に大きくなる。この
ように、対向基板とプリズム基板とを兼用した本実施形態の構成では光透過領域が大きく
なるため、開口率が実質的に大きくなり、光の利用効率が向上することになる。

また、従来の液晶パネル１７０Ｒのように光透過領域６１が小さいと、画素領域のうち
中心部分のみを光が透過し、画素領域の周縁部分にはほとんど光が透過せず、光の強さの
分布に偏りが生じることになる。これに対して、本実施形態に係る液晶パネル１２０Ｒの
構成では光透過領域６０が大きいため、光が画素領域１３の広い範囲に光が均一に透過す
ることになる。

また、本実施形態では、プリズム素子３０の溝４０内が中空になっているので、当該プ
リズム素子３０の溝４０内は対向基板３に対して光屈折率が低く、当該溝４０において光
を全反射することが可能になる。このようにプリズム素子３０における光の損失を減少さ
せることによって、光の利用効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、液晶層５の光屈折率が、対向基板３の光屈折率よりも高いの
で、当該対向基板３から液晶層５に進入する光のうち特に遮光部２３へ向けて進行する光
を画素領域１３の内側に屈折させることができる。これにより、直進すれば遮光部２３に
入射して吸収されてしまう光であっても、表示に寄与することになるので、光の利用効率
を一層向上させることができる。

［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。

図１０に示すように、本実施形態に係る液晶パネル２２０Ｒは、対向基板２０３に設け
られた溝２４０内に透明な充填物２５０が設けられており、その他の構成は第１実施形態
と同一になっている。この充填物２５０は、例えばアクリル系樹脂材料によって形成され
ている。充填物２５０の光屈折率は１．４０程度になっており、対向基板２０３の光屈折
率（１．４６程度）よりも低い。したがって、溝２４０の斜面２４０ａでは、光を全反射
することができるようになっている。

充填物２５０については、アクリル系樹脂の他に、例えばエポキシ系樹脂、メラミン系
樹脂、ポリイミド系樹脂などの透明な樹脂材料から構成されていても良い。アクリル系樹
脂は、前駆体や感光剤（光重合開始剤）を利用することで、光の照射によって短時間に容
易に硬化するため、好適に用いられる。また、紫外線硬化系樹脂は硬化収縮が少なく、プ
リズム素子２３０の信頼性確保、形状安定性確保に有効である。アクリル系樹脂の基本構
成の具体例としては、プレポリマー又はオリゴマー、モノマー、光重合開始剤を挙げるこ
とができる。

プレポリマー又はオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンア
クリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセ
タール系アクリレート類などのアクリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメ
タクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類などの
メタクリレート類などを利用することができる。

モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメ
タクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシメチルメタクリレー
ト、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、カルピトールアクリレート、テトラヒドロフルフリル
アクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−
ブタンジオールアクリレートなどの単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオールジアク
リレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレー
トなどの二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロール
プロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリス
リトールヘキサアクリレートなどの多官能性モノマーなどを利用することができる。

光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンな
どのアセトフェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒ
ドロキシイソブチルフェノンなどのブチルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロア
セトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、α，α−ジクロル−４
−フェノキシアセトフェノンなどのハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、Ｎ，
Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、ベンジル
、ベンジルメチルメチルケタールなどのベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエ
ーテルなどのベンゾイン類、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキ
シカルボニル）オキシムなどのオキシム類、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオ
キサントンなどのキサントン類、ミヒラーケトン、ベンジルメチルケタールなどのラジカ
ル発生化合物などを利用することができる。

また、流動性材料としてゾルゲルガラス材料を用いる方法や、微小樹脂粉末、微小金属
粉末、微小ガラス材料粉末、微小セラミック粉末や、微小鉱物、これらの粉末材料を樹脂
材料に添加したものが同様の作成方法の中で使用可能である。必要に応じて、酸素による
硬化阻害を防止する目的でアミン類などの化合物を添加しても良いし、塗布を容易にする
目的で溶剤成分を添加しても良い。溶剤成分としては、特に限定されるものではなく、種
々の有機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシ
メチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチルピル
ピネート、メチルアミルケトンなどを利用することができる。

このように、本実施形態によれば、プリズム素子２３０の溝２４０内に、対向基板２０
３よりも光屈折率の低い充填物２５０が設けられているので、当該溝２４０の斜面２４０
ａにおいて光を全反射することができる。これにより、光の利用効率を向上させることが
できる。また、プリズム素子２３０上の遮光部２３３が充填物２５０によって保持される
ことになるため、遮光部２３３の形状を安定させることができ、当該遮光部２３３の破損
を防ぐことができる。

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。

図１１に示すように、本実施形態に係る液晶パネル３２０Ｒは、対向基板３０３に設け
られた溝３４０内に光反射材料を含んだ充填物３５０が設けられており、その他の構成は
第１実施形態と同一になっている。この充填物３５０は、光反射材料として、例えばアル
ミニウムを含んでいる。なお、この充填物３５０に含まれる光反射材料としては、アルミ
ニウムの他、クロムなど、光反射率の高い金属材料が好ましい。

このように、本実施形態によれば、プリズム素子３３０の溝３４０内に、光反射材料を
含む充填物３５０が設けられているので、プリズム素子３３０の溝３４０の斜面３４０ａ
において光を高い反射率で反射することができる。また、対向基板３０３とプリズム素子
３３０の溝３４０内との光屈折率の差によって光を反射するのではなく、充填物３５０に
よって光を反射する構成になっているため、溝３４０の斜面３４０ａに入射する光の入射
角によらず一定の反射率で確実に反射することができる。これにより、光の利用効率を向
上させることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。

図１２に示すように、本実施形態に係る液晶パネル４２０Ｒは、対向基板４０３に遮光
部が設けられておらず、対向基板４０３の内側表面４０３ａ及びプリズム素子４３０の溝
４４０上に共通電極４３４が直接設けられた構成になっており、溝４４０内は中空になっ
ている。その他の構成は第１実施形態と同一である。したがって、ＴＦＴアレイ基板４０
２側にのみ遮光部４２３が設けられた構成になっている。

本実施形態のように対向基板４０３側に遮光部が設けられない構成であっても、対向基
板がプリズム基板を兼用した構成であるため、プリズム素子４３０と遮光部４２３との間
に間隔がその分狭くなる。このため、対向基板の外側にプリズム基板を貼り付けた場合に
画素領域４１３を通過した光のうち遮光部４２３によって吸収されていた光の一部につい
ては、本実施形態では、吸収されずに済むことになる。また、対向基板の外側にプリズム
基板を貼り付けた場合に比べて、光透過領域が実質的に大きくなるため、光の利用効率を
その分向上させることができる。

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、上記各実施形態では、電気光学装置として液晶装置（液晶パネル）を例に挙げ
て説明したが、これに限られることは無く、他の電気光学装置、例えば有機ＥＬ装置や、
無機ＥＬ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、フィールドエミ
ッションディスプレイ装置等においても、本発明の適用が可能である。

また、上記第４実施形態では、液晶パネル４２０Ｒとして、第１実施形態と同様にプリ
ズム素子４３０の溝４４０内が中空になっている構成を例に挙げて説明しているが、当該
溝４４０内に光屈折率が対向基板４０３よりも低い充填物（第２実施形態参照）や、光反
射材料を含んだ充填物（第３実施形態参照）を設けた構成であっても勿論構わない。

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模式的に示す図。 本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す平面図。 本実施形態に係る液晶パネルの構成を示す断面図。 本実施形態に係る液晶パネルの対向基板を製造する様子を示す工程図。 同、工程図。 同、工程図。 同、工程図。 対向基板にプリズム基板を貼り付けた液晶パネルの構成を示す断面図。 液晶パネルの画素領域を模式的に示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶パネルの構成を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る液晶パネルの構成を示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る液晶パネルの構成を示す断面図。 本発明に係る液晶装置のプリズム素子の一部の構成を示す断面図。

符号の説明

２…ＴＦＴアレイ基板（他方の基板） ３…対向基板（一方の基板） ５…液晶層（電
気光学材料） ２３…（第１遮光部） ３３…遮光部（第２遮光部） ３０…プリズム素
子（プリズム部） ３４…共通電極 ４０…溝 ４０ａ…斜面 ２５０、３５０…充填物

Claims (5)

1. 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に中空の溝状に設けられ、開口部を有し、前記一方の基板に入射した光を集光するプリズム部と、
   前記一方の基板の前記電気光学材料側に前記開口部を塞ぐように設けられ、前記電気光学材料を駆動するための機能層と、
   前記一対の基板のうち他方の基板に前記プリズム部に平面視で重なるように設けられた第１遮光部と
   を具備することを特徴とする電気光学装置。
2. 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に中空の溝状に設けられ、開口部を有し、前記一方の基板に入射した光を集光するプリズム部と、
   前記一方の基板に前記開口部を塞ぐように設けられ、前記プリズム部を介した光を遮光する第２遮光部と、
   前記一方の基板の前記電気光学材料側に設けられ、前記電気光学材料を駆動するための機能層と
   を具備することを特徴とする電気光学装置。
3. 前記電気光学材料の光屈折率が、前記一方の基板の光屈折率よりも高い
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記プリズム部の溝内が中空になっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１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。

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