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JP2016218090A - Electro-optical device and electronic apparatus - Google Patents

Electro-optical device and electronic apparatus Download PDF

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JP2016218090A
JP2016218090A JP2015098823A JP2015098823A JP2016218090A JP 2016218090 A JP2016218090 A JP 2016218090A JP 2015098823 A JP2015098823 A JP 2015098823A JP 2015098823 A JP2015098823 A JP 2015098823A JP 2016218090 A JP2016218090 A JP 2016218090A
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Japan
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light beam
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color light
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JP2015098823A
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典生 中村
Norio Nakamura
典生 中村
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro-optical device capable of efficiently utilizing color light beams which are made incident by color-separating light emission from a light source and have different wavelengths, and an electronic apparatus provided with the electro-optical device.SOLUTION: A liquid crystal device 100 serving as an electro-optical device comprises: micro-lenses ML being provided for each pixel P and serving as condensing elements to which red color light beams (R), green color light beams (G), and blue color light beams (B) are made incident with different incident angles; light-shielding sections 17 dividing individual sub-pixels SB, SG, and SR and constituting first openings 17a corresponding to the sub-pixels SG, second openings 17b corresponding to the sub-pixels SR, and third openings 17c corresponding to the sub-pixels SB; and prisms 60 being provided opposite to the micro-lenses ML with respect to the light-shielding sections 17 and serving as reflection sections reflecting a part of the color light beams being condensed by the micro-lenses ML and transmitted through the first openings 17a, the second openings 17b, and the third openings 17c to an emission side.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は電気光学装置及び電子機器に関する。   The present invention relates to an electro-optical device and an electronic apparatus.

電気光学装置として、例えば、特許文献1には、マイクロレンズを画素基板における複数の画素ごとに対向配置すると共に、予め色分解された各色光を共通のマイクロレンズに互いに異なる角度で入射させ、マイクロレンズからの色ごとの出射光を各色に対応して配置された画素電極に分配入射させる液晶表示装置が開示されている。   As an electro-optical device, for example, in Patent Document 1, microlenses are arranged to face each other on a plurality of pixels on a pixel substrate, and each color light that has been color-separated in advance is incident on a common microlens at different angles. A liquid crystal display device is disclosed in which light emitted from a lens for each color is distributed and incident on pixel electrodes arranged corresponding to the respective colors.

上記特許文献1の液晶表示装置では、マイクロレンズで集光された光が画素電極を透過して画素基板の内部で焦点を結ぶように、マイクロレンズの焦点距離が設定されている。また、画素基板において隣り合う画素電極間にはブラックマトリクス部が配置されている。したがって、マイクロレンズと画素電極との間の距離の設定の仕方によって、マイクロレンズで集光された光の一部がブラックマトリクス部に入射して遮光されるおそれがある。とりわけ、マイクロレンズで集光された光のうち画素電極に対して斜め方向から入射する光はブラックマトリクス部によって遮光され易い。   In the liquid crystal display device of Patent Document 1, the focal length of the microlens is set so that the light collected by the microlens passes through the pixel electrode and is focused inside the pixel substrate. A black matrix portion is disposed between adjacent pixel electrodes on the pixel substrate. Therefore, depending on how the distance between the microlens and the pixel electrode is set, a part of the light collected by the microlens may enter the black matrix portion and be blocked. In particular, light incident on the pixel electrode from an oblique direction among the light condensed by the microlens is easily shielded by the black matrix portion.

そこで、異なる角度で入射する光の利用効率を改善するため、例えば、特許文献2には、2次元に配列された複数の第1光屈折素子を有する第1光屈折素子アレイと、それぞれが第1の屈折率を有し、かつ、複数の第1光屈折素子と1:1で対応するように2次元に配列された第2光屈折素子を有する第2光屈折素子アレイと、第1の屈折率と異なる第2の屈折率を有する第3光屈折素子アレイと、を有し、第1光屈折素子アレイに互いに異なる角度で入射し、第1光屈折素子アレイによって集光された光束の主光線を、第2光屈折素子アレイと第3光屈折素子アレイとによって平行化する光屈折素子アレイ基板を具備した画像表示素子が開示されている。   Therefore, in order to improve the utilization efficiency of light incident at different angles, for example, Patent Document 2 discloses a first photorefractive element array having a plurality of first photorefractive elements arranged two-dimensionally. A second photorefractive element array having a second photorefractive element having a refractive index of 1 and two-dimensionally arranged to correspond to the plurality of first photorefractive elements in a 1: 1 ratio; A third photorefractive element array having a second refractive index different from the refractive index, incident on the first photorefractive element array at different angles, and collected by the first photorefractive element array. An image display element including a photorefractive element array substrate that collimates chief rays by a second photorefractive element array and a third photorefractive element array is disclosed.

上記特許文献1の液晶表示装置及び上記特許文献2の画像表示素子は、カラーフィルターを用いずにカラー表示を可能とするものである。   The liquid crystal display device of Patent Literature 1 and the image display element of Patent Literature 2 enable color display without using a color filter.

特開平10−161097号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-161097 特開2005−99592号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-99592

上記特許文献2の画像表示素子では、光屈折素子アレイにおいて、第1光屈折素子により集光された主光線は、第2光屈折素子と第3光屈折素子とにより平行化されるものの、第1光屈折素子により集光された光のすべてが第2光屈折素子と第3光屈折素子との界面に一定の角度で入射するわけではない。したがって、第1光屈折素子により集光された光のすべてが第2光屈折素子と第3光屈折素子とにより平行化されるとは限らないので、集光された光の利用効率をさらに改善する必要があるという課題があった。   In the image display element of Patent Document 2, in the photorefractive element array, the chief ray collected by the first photorefractive element is collimated by the second photorefractive element and the third photorefractive element. Not all of the light collected by the one light refraction element is incident on the interface between the second light refraction element and the third light refraction element at a constant angle. Therefore, not all of the light collected by the first light refracting element is collimated by the second light refracting element and the third light refracting element, further improving the utilization efficiency of the collected light. There was a problem that it was necessary to do.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例]本適用例に係る電気光学装置は、光源からの発光が互いに波長が異なる少なくとも第1色光束、第2色光束に色分離され、前記第1色光束が入射する第1サブ画素と、所定の方向において前記第1サブ画素に隣り合い、前記第2色光束が入射する第2サブ画素とを少なくとも含む画素を備えた電気光学装置であって、前記画素ごとに設けられ、前記第1色光束と前記第2色光束とが異なる入射角度で入射する集光素子と、前記第1サブ画素及び前記第2サブ画素のそれぞれを区分して、前記第1サブ画素に対応する第1開口部と前記第2サブ画素に対応する第2開口部とを構成する遮光部と、前記遮光部に対して前記集光素子と反対に設けられ、前記集光素子によって集光され前記第1開口部及び前記第2開口部を透過した色光束のうちの一部を射出側に反射させる反射部と、を備えたことを特徴とする。   [Application Example] In the electro-optical device according to this application example, the first sub-pixel on which the light emitted from the light source is color-separated into at least a first color light beam and a second color light beam having different wavelengths, and the first color light beam is incident thereon. And an electro-optical device including at least a second sub-pixel that is adjacent to the first sub-pixel in a predetermined direction and into which the second color light beam is incident, and is provided for each of the pixels, A condensing element in which the first color light flux and the second color light flux are incident at different incident angles, and each of the first subpixel and the second subpixel are divided to correspond to the first subpixel. A light-shielding portion that constitutes one opening and a second opening corresponding to the second sub-pixel, and the light-shielding portion is provided opposite to the light-condensing element. Color light fluxes transmitted through one opening and the second opening A reflecting portion partially reflects on the exit side out, that with a characterized.

本適用例によれば、反射部に入射した色光束の一部を射出側に反射させることから、遮光部の第1開口部及び第2開口部を透過した色光束が、隣り合う画素に漏れることを防ぎ、画素に入射する色光束の利用効率が向上する。したがって、カラーフィルターを用いずに明るいカラー表示が可能な電気光学装置を提供することができる。   According to this application example, since a part of the color light beam incident on the reflection part is reflected to the emission side, the color light beam transmitted through the first opening and the second opening of the light shielding part leaks to adjacent pixels. This improves the utilization efficiency of the color light flux incident on the pixel. Accordingly, it is possible to provide an electro-optical device capable of performing bright color display without using a color filter.

上記適用例に記載の電気光学装置において、前記遮光部は、透光性の基板上に設けられ、前記反射部は、前記基板に設けられた断面が略V字形状の溝であって、前記溝は、前記基板の厚み方向に対して1度〜8度の角度で傾斜した斜面を有していることを特徴とする。
この構成によれば、反射部としての溝の内部と基板との屈折率の差により、溝を構成する斜面に入射した光を反射させることができる。また、斜面の傾斜角度が1度〜8度の範囲であることから、斜面に入射した光を効率的に反射させることができる。
In the electro-optical device according to the application example, the light-shielding portion is provided on a light-transmitting substrate, and the reflecting portion is a groove having a substantially V-shaped cross section provided on the substrate. The groove has a slope inclined at an angle of 1 to 8 degrees with respect to the thickness direction of the substrate.
According to this configuration, it is possible to reflect the light incident on the inclined surface constituting the groove due to the difference in refractive index between the inside of the groove serving as the reflecting portion and the substrate. Moreover, since the inclination angle of the slope is in the range of 1 to 8 degrees, the light incident on the slope can be efficiently reflected.

上記適用例に記載の電気光学装置において、前記反射部は、前記第1開口部と前記第2開口部とを含む領域を囲んで前記画素ごとに設けられていることが好ましい。
この構成によれば、画素に入射する色光束の利用効率が改善される。
In the electro-optical device according to the application example, it is preferable that the reflection unit is provided for each pixel so as to surround a region including the first opening and the second opening.
According to this configuration, the utilization efficiency of the color light flux incident on the pixel is improved.

上記適用例に記載の電気光学装置において、前記反射部は、前記第1開口部及び前記第2開口部のそれぞれを囲んで設けられていることが好ましい。
この構成によれば、画素に入射する色光束の利用効率がより改善される。
In the electro-optical device according to the application example, it is preferable that the reflection portion is provided so as to surround each of the first opening and the second opening.
According to this configuration, the utilization efficiency of the color light flux incident on the pixel is further improved.

上記適用例に記載の電気光学装置において、前記集光素子には、前記第1色光束と、前記第2色光束と、前記第1色光束及び前記第2色光束と波長が異なる第3色光束とがそれぞれ異なる入射角度で入射し、前記画素は、前記所定の方向において前記第1サブ画素に隣り合い、前記第3色光束が入射する第3サブ画素をさらに含んでいることを特徴とする。
この構成によれば、第1色光束、第2色光束、第3色光束を例えば波長が異なる緑色光束、赤色光束、青色光束とすれば、明るいフルカラー表示が可能な電気光学装置を提供できる。
In the electro-optical device according to the application example, the condensing element includes a third color having a wavelength different from that of the first color light beam, the second color light beam, the first color light beam, and the second color light beam. The light beam is incident at different incident angles, and the pixel further includes a third sub-pixel that is adjacent to the first sub-pixel in the predetermined direction and into which the third color light beam is incident. To do.
According to this configuration, if the first color light beam, the second color light beam, and the third color light beam are, for example, green light beams, red light beams, and blue light beams having different wavelengths, an electro-optical device capable of bright full-color display can be provided.

上記適用例に記載の電気光学装置において、前記反射部は、前記第1開口部及び前記第2開口部並びに前記第3サブ画素の第3開口部のそれぞれを囲んで設けられていることが好ましい。
この構成によれば、より明るいフルカラー表示が可能な電気光学装置を提供できる。
In the electro-optical device according to the application example, it is preferable that the reflection portion is provided so as to surround each of the first opening, the second opening, and the third opening of the third subpixel. .
According to this configuration, it is possible to provide an electro-optical device capable of brighter full color display.

[適用例]本適用例に係る電子機器は、光源と、前記光源からの発光を互いに波長が異なる少なくとも第1色光束と第2色光束とに分離する色分離素子と、上記適用例に記載の電気光学装置と、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、明るいカラー表示が可能な電子機器を提供することができる。
[Application Example] An electronic apparatus according to this application example is described in the application example, the light source, the color separation element that separates the light emitted from the light source into at least a first color light beam and a second color light beam having different wavelengths. And an electro-optical device.
According to this application example, it is possible to provide an electronic device capable of bright color display.

電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the projection type display apparatus as an electronic device. (a)は液晶装置の構成を示す概略平面図、(b)は画素の構成を示す概略拡大平面図。(A) is a schematic plan view which shows the structure of a liquid crystal device, (b) is a schematic enlarged plan view which shows the structure of a pixel. 液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram illustrating an electrical configuration of the liquid crystal device. (a)は対向基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図、(b)は(a)のA−A’線で切った対向基板におけるマイクロレンズアレイの構造を示す概略断面図。(A) is a schematic plan view which shows arrangement | positioning of the micro lens in a counter substrate, (b) is a schematic sectional drawing which shows the structure of the micro lens array in the counter substrate cut | disconnected by the A-A 'line of (a). 画素におけるサブ画素の配置を示す平面図。The top view which shows arrangement | positioning of the sub pixel in a pixel. (a)及び(b)は画素の構造を示す概略断面図。(A) And (b) is a schematic sectional drawing which shows the structure of a pixel. 画素における遮光部とプリズムの配置を示す概略平面図。The schematic plan view which shows arrangement | positioning of the light-shielding part and prism in a pixel. 第2実施形態の電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the projection type display apparatus as an electronic device of 2nd Embodiment. (a)及び(b)は第2実施形態の液晶装置における画素の構成を示す概略平面図。(A) And (b) is a schematic plan view which shows the structure of the pixel in the liquid crystal device of 2nd Embodiment. プリズムの斜面の光軸に対する角度と投射レンズ透過率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the angle with respect to the optical axis of the slope of a prism, and a projection lens transmittance | permeability.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.

(第1実施形態)
<電子機器>
まず、本実施形態の電気光学装置が適用された電子機器として投射型表示装置を例に挙げ、図1を参照して説明する。図1は電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図である。
図1に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)1000は、システム光軸L0上に配置された、光源ユニット1001と、偏光変換ユニット1005と、色分離素子1010と、電気光学装置としての液晶装置100と、投射光学系としての投射レンズ1014とを含んで構成されている。
光源ユニット1001からの発光を偏光変換ユニット1005により所定の径の偏光光束に変換して色分離素子1010に入射させる。色分離素子1010は、入射した偏光光束を、波長が異なる赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)に分離して液晶装置100に向けてそれぞれ異なる角度で射出させる。
液晶装置100は光変調装置であって、異なる角度で入射した赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)のそれぞれを画像情報に基づいて光学的に変調し表示光として射出させる。射出された表示光は投射レンズ1014によって、例えばスクリーン1100などに拡大して投射される。
投射型表示装置1000は、上記各構成の配置によって、相互の構成の間に光束を導くための光学系を含んでいてもよい。例えば、偏光変換ユニット1005と、色分離素子1010との間に、上記光学系の例としてリレーレンズやミラー(反射板)などが配置されるとしてもよい。なお、各構成の配置及び上記光学系は、これに限定されるものではない。また、色光束において波長が異なるとは代表波長(輝度のピーク波長)が異なることを指す。
(First embodiment)
<Electronic equipment>
First, a projection display device will be described as an example of an electronic apparatus to which the electro-optical device of the present embodiment is applied, and will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device as an electronic apparatus.
As shown in FIG. 1, the projection type display device as an electronic apparatus of the present embodiment (liquid crystal projector) 1000 disposed on the system optical axis L 0, a light source unit 1001, a polarization conversion unit 1005, a color separation It includes an element 1010, a liquid crystal device 100 as an electro-optical device, and a projection lens 1014 as a projection optical system.
Light emitted from the light source unit 1001 is converted into a polarized light beam having a predetermined diameter by the polarization conversion unit 1005 and is incident on the color separation element 1010. The color separation element 1010 separates the incident polarized light beam into a red light beam (R), a green light beam (G), and a blue light beam (B) having different wavelengths, and emits them toward the liquid crystal device 100 at different angles.
The liquid crystal device 100 is a light modulation device, and each of a red light beam (R), a green light beam (G), and a blue light beam (B) incident at different angles is optically modulated based on image information and emitted as display light. Let The emitted display light is enlarged and projected by the projection lens 1014 onto, for example, the screen 1100.
The projection display apparatus 1000 may include an optical system for guiding a light beam between the respective configurations, depending on the arrangement of each configuration described above. For example, a relay lens, a mirror (reflection plate), or the like may be disposed between the polarization conversion unit 1005 and the color separation element 1010 as an example of the optical system. The arrangement of each component and the optical system are not limited to this. Further, the fact that the wavelengths of the colored light beams are different means that the representative wavelengths (the peak wavelengths of luminance) are different.

光源ユニット1001は、白色の発光が得られる光源1002と、口径が異なる第1コリメーターレンズ1003及び第2コリメーターレンズ1004とを含んで構成されている。光源ユニット1001は、光源1002からの発光を2つのコリメーターレンズ(コリメーター光学系)を用いて拡大して所定の径の光束とするものである。
光源1002は、点光源として扱える例えば発光ダイオード(LED)やレーザーが挙げられる。光源1002は、赤色、緑色、青色の発光が得られるLEDやレーザーを組み合わせて白色の発光を得る構成や、青色、黄色の発光が得られるLEDやレーザーを組み合わせて白色の発光を得る構成としてもよい。
The light source unit 1001 includes a light source 1002 that can emit white light, and a first collimator lens 1003 and a second collimator lens 1004 having different apertures. The light source unit 1001 expands light emitted from the light source 1002 using two collimator lenses (collimator optical system) to form a light beam having a predetermined diameter.
Examples of the light source 1002 include a light emitting diode (LED) and a laser that can be handled as a point light source. The light source 1002 may be configured to obtain white light emission by combining LEDs and lasers that can emit red, green, and blue light, or to obtain white light emission by combining LEDs and lasers that can obtain blue and yellow light emission. Good.

偏光変換ユニット1005は、光源ユニット1001から入射する所定の径の光束を偏光方向が揃った直線偏光に変換して射出するものであり、第1レンズアレイ1006と、第2レンズアレイ1007と、偏光変換素子1008と、重畳レンズ1009とを備えている。具体的には、第1レンズアレイ1006及び第2レンズアレイ1007は、それぞれシステム光軸L0と直交する面内においてマトリックス状に配置された複数の小レンズを有する。偏光変換ユニット1005に入射した光束は、これらのレンズアレイを透過して小レンズを単位とした部分光束に分割される。部分光束は偏光変換素子1008により直線偏光に変換され、重畳レンズ1009によって重畳されて射出される。重畳レンズ1009は、重畳された直線偏光の光束(偏光光束)が後述する液晶装置100の表示領域に入射するように光学設計されている。 The polarization conversion unit 1005 converts a light beam having a predetermined diameter incident from the light source unit 1001 into linearly polarized light having a uniform polarization direction, and emits it. The first lens array 1006, the second lens array 1007, and the polarization A conversion element 1008 and a superimposing lens 1009 are provided. Specifically, each of the first lens array 1006 and the second lens array 1007 has a plurality of small lenses arranged in a matrix in a plane orthogonal to the system optical axis L 0 . The light beam incident on the polarization conversion unit 1005 passes through these lens arrays and is divided into partial light beams in units of small lenses. The partial light flux is converted into linearly polarized light by the polarization conversion element 1008 and is superimposed and emitted by the superimposing lens 1009. The superimposing lens 1009 is optically designed so that the superimposed linearly polarized light beam (polarized light beam) enters a display area of the liquid crystal device 100 described later.

色分離素子1010は、例えばダイクロイックミラーを用いて構成することができる。具体的には、システム光軸L0に対して、それぞれ異なる角度で傾斜して配置された、2つのダイクロイックミラー1011,1012と反射ミラー1013とにより色分離素子1010が構成されている。システム光軸L0上において、偏光変換ユニット1005側からダイクロイックミラー1011、ダイクロイックミラー1012、反射ミラー1013の順にだんだん傾斜角度が大きくなるように配置されている。ダイクロイックミラー1011は、システム光軸L0に対して最も小さな傾斜角度で配置され、システム光軸L0に沿って入射した偏光光束のうち波長が長い赤色光束(R)を反射し、赤色光束(R)よりも波長が短い緑色光束(G)及び青色光束(B)を透過する。ダイクロイックミラー1012は、中間の傾斜角度で配置され、緑色光束(G)を反射して、緑色光束(G)よりも波長が短い青色光束(B)を透過する。反射ミラー1013は、システム光軸L0に対して最も大きな傾斜角度で配置され、ダイクロイックミラー1012を透過した青色光束(B)を反射する。 The color separation element 1010 can be configured using, for example, a dichroic mirror. Specifically, a color separation element 1010 is configured by two dichroic mirrors 1011 and 1012 and a reflection mirror 1013 which are arranged at different angles with respect to the system optical axis L 0 . On the system optical axis L 0 , the dichroic mirror 1011, the dichroic mirror 1012, and the reflection mirror 1013 are arranged in order of increasing inclination angle from the polarization conversion unit 1005 side. The dichroic mirror 1011 is disposed most small inclination angle with respect to the system optical axis L 0, the wavelength of the polarized light beam incident along the system optical axis L 0 is reflected by the long red beam (R), the red light flux ( The green light beam (G) and the blue light beam (B) having a shorter wavelength than R) are transmitted. The dichroic mirror 1012 is disposed at an intermediate inclination angle, reflects the green light beam (G), and transmits the blue light beam (B) having a shorter wavelength than the green light beam (G). The reflection mirror 1013 is arranged at the largest inclination angle with respect to the system optical axis L 0 , and reflects the blue light beam (B) transmitted through the dichroic mirror 1012.

ダイクロイックミラー1012により反射した緑色光束(G)は、液晶装置100の光の入射面に対して法線方向から液晶装置100に入射する。ダイクロイックミラー1011により反射した赤色光束(R)及び反射ミラー1013により反射した青色光束(B)は、液晶装置100の入射面の法線方向に対して所定の角度をなして液晶装置100に入射する。言い換えれば、光の入射面に対して法線方向から緑色光束(G)が入射し、法線方向に対して所定の角度をなして赤色光束(R)、青色光束(B)が液晶装置100に入射するように、色分離素子1010と、液晶装置100とが相対的に配置されている。   The green light beam (G) reflected by the dichroic mirror 1012 enters the liquid crystal device 100 from the normal direction with respect to the light incident surface of the liquid crystal device 100. The red light beam (R) reflected by the dichroic mirror 1011 and the blue light beam (B) reflected by the reflection mirror 1013 enter the liquid crystal device 100 at a predetermined angle with respect to the normal direction of the incident surface of the liquid crystal device 100. . In other words, the green light beam (G) enters the light incident surface from the normal direction, and the red light beam (R) and the blue light beam (B) form a predetermined angle with respect to the normal direction. The color separation element 1010 and the liquid crystal device 100 are relatively disposed so as to be incident on.

液晶装置100は、カラーフィルターを用いずに、互いに異なる角度で入射した赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)のそれぞれを光学的に有効利用して明るい表示が行えるように、画素の構造が工夫されている。液晶装置100の詳細については後述する。   The liquid crystal device 100 can perform bright display by optically effectively using each of the red light beam (R), the green light beam (G), and the blue light beam (B) incident at different angles without using a color filter. In addition, the pixel structure is devised. Details of the liquid crystal device 100 will be described later.

このような投射型表示装置(液晶プロジェクター)1000によれば、明るく見栄えのよい映像を投射可能である。   According to such a projection type display device (liquid crystal projector) 1000, it is possible to project a bright and attractive image.

<電気光学装置>
次に、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置100について、図2〜図7を参照して説明する。図2(a)は液晶装置の構成を示す概略平面図、図2(b)は画素の構成を示す概略拡大平面図、図3は液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図、図4(a)は対向基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図、図4(b)は図4(a)のA−A’線で切った対向基板におけるマイクロレンズアレイの構造を示す概略断面図である。図5は画素におけるサブ画素の配置を示す平面図、図6(a)及び(b)は画素の構造を示す概略断面図、図7は画素における遮光部とプリズムの配置を示す概略平面図である。
<Electro-optical device>
Next, the liquid crystal device 100 as the electro-optical device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device, FIG. 2B is a schematic enlarged plan view showing the configuration of the pixel, FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing the electrical configuration of the liquid crystal device, and FIG. FIG. 4A is a schematic plan view showing the arrangement of the microlenses on the counter substrate, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing the structure of the microlens array on the counter substrate taken along the line AA ′ in FIG. It is. FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of sub-pixels in the pixel, FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views showing the structure of the pixel, and FIG. 7 is a schematic plan view showing the arrangement of light-shielding portions and prisms in the pixel. is there.

図2(a)に示すように、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置100は、対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層とを有する。素子基板10の基板本体及び対向基板20の基板本体は、それぞれ透明な例えば石英基板やガラス基板が用いられている。   As shown in FIG. 2A, a liquid crystal device 100 as an electro-optical device according to this embodiment includes an element substrate 10 and a counter substrate 20 that are disposed to face each other, and a liquid crystal layer that is sandwiched between the pair of substrates. . The substrate body of the element substrate 10 and the substrate body of the counter substrate 20 are each made of a transparent substrate such as a quartz substrate or a glass substrate.

素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、対向基板20の外縁に沿って配置されたシール材40を介して間隔を置いて貼り合わされている。シール材40において途切れた部分が注入口41となっており、真空注入法により注入口41から上記間隔に正又は負の誘電異方性を有する液晶が注入され、封止材42を用いて注入口41が封入されている。なお、上記間隔に液晶を封入する方法は、真空注入法に限定されるものではなく、例えば、額縁状に配置されたシール材40の内側に液晶を滴下して、減圧下で素子基板10と対向基板20とを貼り合わせるODF(One Drop Fill)法を採用してもよい。
シール材40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の上記間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
The element substrate 10 is larger than the counter substrate 20, and the two substrates are bonded to each other with a sealant 40 disposed along the outer edge of the counter substrate 20. An interrupted portion of the sealing material 40 is an injection port 41, and a liquid crystal having a positive or negative dielectric anisotropy is injected from the injection port 41 at the above interval by a vacuum injection method, and injected using a sealing material 42. An inlet 41 is enclosed. Note that the method of encapsulating the liquid crystal in the interval is not limited to the vacuum injection method. For example, the liquid crystal is dropped inside the sealing material 40 arranged in a frame shape, and the element substrate 10 and the substrate under reduced pressure. An ODF (One Drop Fill) method in which the counter substrate 20 is bonded may be employed.
As the sealing material 40, for example, an adhesive such as a thermosetting or ultraviolet curable epoxy resin is employed. Spacers (not shown) are mixed in the sealing material 40 to keep the distance between the pair of substrates constant.

シール材40の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Pを含む表示領域Eが設けられている。また、シール材40と表示領域Eとの間に表示領域Eを取り囲んで見切り部24が設けられている。見切り部24は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などを用いて形成された遮光膜からなる。見切り部24は、光束が入射する対向基板20側に設けられている。   Inside the sealing material 40, a display area E including a plurality of pixels P arranged in a matrix is provided. Further, a parting part 24 is provided between the sealing material 40 and the display area E so as to surround the display area E. The parting part 24 is made of a light-shielding film formed using, for example, a light-shielding metal or metal oxide. The parting part 24 is provided on the counter substrate 20 side where the light beam enters.

素子基板10には、複数の外部接続用端子104が配列した端子部が設けられている。該端子部に沿った第1の辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3及び第4の辺部に沿ったシール材40と表示領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール材40と検査回路103との間に、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。   The element substrate 10 is provided with a terminal portion in which a plurality of external connection terminals 104 are arranged. A data line driving circuit 101 is provided between the first side portion along the terminal portion and the sealing material 40. In addition, an inspection circuit 103 is provided between the sealing material 40 and the display area E along the second side facing the first side. Further, a scanning line driving circuit 102 is provided between the seal material 40 and the display region E along the third and fourth sides that are orthogonal to the first side and face each other. A plurality of wirings 105 that connect the two scanning line driving circuits 102 are provided between the sealing material 40 on the second side and the inspection circuit 103.

これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1の辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子104に接続されている。なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101と表示領域Eとの間のシール材40の内側に沿った位置に設けてもよい。
以降、第1の辺部に沿った方向をX方向とし、第3の辺部に沿った方向をY方向として説明する。また、対向基板20側から素子基板10側に向かう方向に沿って見ることを「平面視」または「平面的に」と言う。
Wirings connected to the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 102 are connected to a plurality of external connection terminals 104 arranged along the first side. The arrangement of the inspection circuit 103 is not limited to this, and the inspection circuit 103 may be provided at a position along the inner side of the sealing material 40 between the data line driving circuit 101 and the display area E.
In the following description, the direction along the first side is defined as the X direction, and the direction along the third side is defined as the Y direction. Further, viewing along the direction from the counter substrate 20 side toward the element substrate 10 side is referred to as “plan view” or “planar”.

図2(b)に示すように、画素Pは、X方向において中央に配置されたサブ画素SGと、X方向においてサブ画素SGに隣り合って配置された、サブ画素SRと、サブ画素SBとを有している。画素Pは平面視で正方形であり、サブ画素SR,SG,SBのそれぞれは平面視で矩形状である。サブ画素SGには、緑色光束(G)を透過させるための第1開口部17aが設けられている。サブ画素SBには、青色光束(B)を透過させるための第2開口部17bが設けられている。サブ画素SRには、赤色光束(R)を透過させるための第3開口部17cが設けられている。これらの第1開口部17a、第2開口部17b、第3開口部17cのそれぞれを囲む遮光部17が設けられている。言い換えれば、これらの第1開口部17a、第2開口部17b、第3開口部17cは、遮光部17に設けられている。これらの開口部もまた平面視で矩形状である。なお、矩形状とは長方形を指すが、角部は必ずしも直角でなく円弧であってもよい。   As shown in FIG. 2B, the pixel P includes a sub-pixel SG disposed in the center in the X direction, a sub-pixel SR, and a sub-pixel SB disposed adjacent to the sub-pixel SG in the X direction. have. The pixel P has a square shape in plan view, and each of the sub-pixels SR, SG, and SB has a rectangular shape in plan view. The sub-pixel SG is provided with a first opening 17a for transmitting the green light beam (G). The sub-pixel SB is provided with a second opening 17b for transmitting the blue light beam (B). The sub-pixel SR is provided with a third opening 17c for transmitting the red light beam (R). A light shielding portion 17 is provided surrounding each of the first opening 17a, the second opening 17b, and the third opening 17c. In other words, the first opening 17 a, the second opening 17 b, and the third opening 17 c are provided in the light shielding portion 17. These openings are also rectangular in plan view. In addition, although a rectangular shape refers to a rectangle, a corner | angular part may not necessarily be a right angle but a circular arc.

本実施形態では、緑色光束(G)が本発明における第1色光束に相当するものであり、青色光束(B)が本発明における第2色光束に相当するものであり、赤色光束(R)が本発明における第3色光束に相当するものである。また、サブ画素SGが本発明における第1サブ画素に相当するものであり、サブ画素SBが本発明における第2サブ画素に相当するものであり、サブ画素SRが本発明における第3サブ画素に相当するものである。なお、各色光束と、サブ画素との関係は、これに限定されるものではなく、例えば、第1色光束が青色光束(B)であり、サブ画素SBがX方向において画素Pの中央に位置する第1サブ画素であってもよい。   In this embodiment, the green light beam (G) corresponds to the first color light beam in the present invention, the blue light beam (B) corresponds to the second color light beam in the present invention, and the red light beam (R). Corresponds to the third color light flux in the present invention. In addition, the sub pixel SG corresponds to the first sub pixel in the present invention, the sub pixel SB corresponds to the second sub pixel in the present invention, and the sub pixel SR corresponds to the third sub pixel in the present invention. It is equivalent. The relationship between each color beam and the sub-pixel is not limited to this. For example, the first color beam is a blue beam (B), and the sub-pixel SB is positioned at the center of the pixel P in the X direction. The first subpixel may be used.

図3に示すように、液晶装置100は、少なくとも表示領域Eにおいて互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線3a及び複数のデータ線6aと、データ線6aに沿って平行に配置された容量線3bとを有する。走査線3aが延在する方向がX方向であり、データ線6aが延在する方向がY方向である。   As shown in FIG. 3, the liquid crystal device 100 is arranged in parallel along the data lines 6 a with a plurality of scanning lines 3 a and a plurality of data lines 6 a as signal wirings insulated and orthogonal to each other at least in the display region E. Capacitance line 3b. The direction in which the scanning line 3a extends is the X direction, and the direction in which the data line 6a extends is the Y direction.

走査線3a、データ線6a及び容量線3bと、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極15Rと、TFT30と、蓄積容量16とが設けられ、これらがサブ画素SRの画素回路を構成している。他のサブ画素SG、サブ画素SBも同様である。したがって、画素電極15R,15G,15Bを総称して画素電極15と呼ぶこともある。また、サブ画素SR,SG,SBを総称して単にサブ画素と呼ぶこともある。   A pixel electrode 15R, a TFT 30, and a storage capacitor 16 are provided in a region divided by the scanning line 3a, the data line 6a, the capacitor line 3b, and these signal lines, and these constitute the pixel circuit of the sub-pixel SR. It is composed. The same applies to the other subpixels SG and SB. Therefore, the pixel electrodes 15R, 15G, and 15B may be collectively referred to as the pixel electrode 15. In addition, the subpixels SR, SG, and SB may be collectively referred to simply as subpixels.

走査線3aはTFT30のゲートに電気的に接続され、データ線6aはTFT30のソースに電気的に接続されている。画素電極15はTFT30のドレインに電気的に接続されている。   The scanning line 3 a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the data line 6 a is electrically connected to the source of the TFT 30. The pixel electrode 15 is electrically connected to the drain of the TFT 30.

データ線6aはデータ線駆動回路101(図2参照)に接続されており、データ線駆動回路101から供給される画像信号D1,D2,D3,…,Dnをサブ画素に供給する。走査線3aは走査線駆動回路102(図2参照)に接続されており、走査線駆動回路102から供給される走査信号SC1,SC2,…,SCmを各サブ画素に供給する。   The data line 6a is connected to the data line driving circuit 101 (see FIG. 2), and supplies image signals D1, D2, D3,..., Dn supplied from the data line driving circuit 101 to the sub-pixels. The scanning line 3a is connected to the scanning line driving circuit 102 (see FIG. 2), and supplies scanning signals SC1, SC2,..., SCm supplied from the scanning line driving circuit 102 to each sub-pixel.

データ線駆動回路101からデータ線6aに供給される画像信号D1〜Dnは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線6a同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路102は、走査線3aに対して、走査信号SC1〜SCmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。   The image signals D1 to Dn supplied from the data line driving circuit 101 to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each of a plurality of adjacent data lines 6a for each group. Good. The scanning line driving circuit 102 supplies the scanning signals SC1 to SCm to the scanning line 3a in a pulse-sequential manner at a predetermined timing.

液晶装置100は、スイッチング素子であるTFT30が走査信号SC1〜SCmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号D1〜Dnが所定のタイミングで画素電極15に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極15を介して液晶層50に書き込まれた所定レベルの画像信号D1〜Dnは、画素電極15と液晶層50を介して対向配置された共通電極である対向電極25との間で一定期間保持される。画像信号D1〜Dnの周波数は例えば60Hzである。   In the liquid crystal device 100, the TFT 30 that is a switching element is turned on for a certain period by the input of the scanning signals SC1 to SCm, so that the image signals D1 to Dn supplied from the data line 6a are supplied to the pixel electrode 15 at a predetermined timing. It is the structure written in. The image signals D1 to Dn of a predetermined level written to the liquid crystal layer 50 through the pixel electrode 15 are transmitted between the pixel electrode 15 and the counter electrode 25 which is a common electrode disposed to face the liquid crystal layer 50. Hold for a certain period. The frequency of the image signals D1 to Dn is 60 Hz, for example.

保持された画像信号D1〜Dnがリークするのを防止するため、画素電極15と対向電極25との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量16が接続されている。蓄積容量16は、TFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。   In order to prevent the held image signals D1 to Dn from leaking, a storage capacitor 16 is connected in parallel with a liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 15 and the counter electrode 25. The storage capacitor 16 is provided between the drain of the TFT 30 and the capacitor line 3b.

なお、図2(a)に示した検査回路103には、データ線6aが接続されており、液晶装置100の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置100の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図3の等価回路では図示を省略している。   2A is connected to the data line 6a. In the manufacturing process of the liquid crystal device 100, the image signal is detected to check an operation defect of the liquid crystal device 100. Although it is configured, it is not shown in the equivalent circuit of FIG.

本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路101、走査線駆動回路102、検査回路103を含んでいる。また、周辺回路は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線6aに供給するサンプリング回路、データ線6aに所定電圧レベルのプリチャージ信号を上記画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。   Peripheral circuits that drive and control the pixel circuits in this embodiment include a data line driving circuit 101, a scanning line driving circuit 102, and an inspection circuit 103. The peripheral circuit includes a sampling circuit that samples the image signal and supplies it to the data line 6a, and a precharge circuit that supplies a precharge signal of a predetermined voltage level to the data line 6a prior to the image signal. Also good.

このような液晶装置100はアクティブ駆動型であって、電圧無印加状態でサブ画素の透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態でサブ画素の透過率が最小となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。液晶装置100の光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。なお、図1では、偏光素子の記載を省略している。   Such a liquid crystal device 100 is of an active drive type, and is a normally white mode in which the transmittance of the sub-pixel is maximized when no voltage is applied, or a normally white mode in which the transmittance of the sub-pixel is minimized when no voltage is applied. Black mode optical design is adopted. Polarizing elements are arranged and used according to the optical design on the light incident side and the light exit side of the liquid crystal device 100, respectively. In FIG. 1, the description of the polarizing element is omitted.

本実施形態の液晶装置100は、前述したように、色分離素子1010から互いに異なる角度で入射した赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)を対応するサブ画素SR,SG,SBに入射させるために集光素子としてのマイクロレンズを備えている。マイクロレンズは色光束が入射する対向基板20側において画素Pごとに設けられている。図4を参照して対向基板20におけるマイクロレンズの平面的な配置について説明する。   As described above, the liquid crystal device 100 according to this embodiment includes the sub-pixels SR and SG corresponding to the red light beam (R), the green light beam (G), and the blue light beam (B) incident from the color separation element 1010 at different angles. , SB is provided with a microlens as a condensing element. The microlens is provided for each pixel P on the counter substrate 20 side on which the color light flux is incident. The planar arrangement of the microlenses on the counter substrate 20 will be described with reference to FIG.

図4(a)に示すように、対向基板20におけるマイクロレンズMLは、平面視で正方形の画素Pの配列に対応して、X方向とY方向とにマトリックス状に配置されている。また、図4(b)に示すように、対向基板20は、基板本体21に形成された凹部21bをレンズ材料で埋めてなる複数のマイクロレンズMLを含むマイクロレンズアレイ22を有している。凹部21bすなわちレンズ面は、その底部に向かって先細りとなる半球面状に形成されている。したがって、凹部21bの底部の位置すなわちマイクロレンズMLの中心C1は、画素Pの平面的な中心と一致する。画素PのX方向及びY方向の配置ピッチをP1とすると、画素PのX方向及びY方向の長さもP1であり、マイクロレンズMLのX方向及びY方向における配置ピッチもP1である。   As shown in FIG. 4A, the microlenses ML in the counter substrate 20 are arranged in a matrix in the X direction and the Y direction corresponding to the arrangement of the square pixels P in plan view. As shown in FIG. 4B, the counter substrate 20 has a microlens array 22 including a plurality of microlenses ML formed by filling concave portions 21b formed in the substrate body 21 with a lens material. The concave portion 21b, that is, the lens surface is formed in a hemispherical shape that tapers toward the bottom thereof. Accordingly, the position of the bottom of the recess 21b, that is, the center C1 of the microlens ML coincides with the planar center of the pixel P. If the arrangement pitch of the pixel P in the X direction and the Y direction is P1, the length of the pixel P in the X direction and the Y direction is also P1, and the arrangement pitch of the microlens ML in the X direction and the Y direction is also P1.

本実施形態では、画素Pにおいてより多くの光を取り込めるように、平面視で円形のマイクロレンズMLがX方向とY方向とにおいて一部が重なり合うように配置されている。このため、X方向とY方向とに隣り合うマイクロレンズMLの境界において直線となる陵を有している。
本実施形態におけるマイクロレンズMLの直径(半径rの2倍の値)は、画素Pの対角線の長さよりも大きく設定されている。なお、マイクロレンズMLの直径を画素Pの対角線の長さに対して同じまたは小さくなるように設定してもよい。また、マイクロレンズMLは、凹部21b(レンズ面)の形状が半球面状であることに限定されず、直線的な側面と半球面とが組み合わされた非球面レンズであってもよい。
In the present embodiment, in order to capture more light in the pixel P, the circular microlenses ML are arranged so as to partially overlap in the X direction and the Y direction in plan view. For this reason, there is a ridge that becomes a straight line at the boundary between the microlenses ML adjacent to each other in the X direction and the Y direction.
In the present embodiment, the diameter of the microlens ML (a value twice the radius r) is set to be larger than the length of the diagonal line of the pixel P. The diameter of the microlens ML may be set to be the same as or smaller than the diagonal length of the pixel P. The microlens ML is not limited to the shape of the concave portion 21b (lens surface) being a hemispherical shape, and may be an aspherical lens in which a linear side surface and a hemispherical surface are combined.

次に、図5を参照して画素Pにおけるサブ画素SR,SG,SBの配置について説明する。   Next, the arrangement of the sub-pixels SR, SG, and SB in the pixel P will be described with reference to FIG.

図5に示すように、サブ画素SR,SG,SBは、X方向において等間隔に配置されている。画素PのX方向における配置ピッチをP1とすると、サブ画素SR,SG,SBの配置ピッチP2は、P1の1/3である。中央のサブ画素SGには第1開口部17aが設けられ、サブ画素SGに対して右側に隣り合うサブ画素SBには第2開口部17bが設けられ、サブ画素SGに対して左側に隣り合うサブ画素SRには第3開口部17cが設けられている。各開口部は平面視で矩形状であり、大きさは同じである。遮光部17は、各開口部をそれぞれ区画するように設けられている。第1開口部17aにおけるX方向の幅をL1とすると、他の開口部におけるX方向の幅もL1である。X方向において隣り合う第1開口部17aと第2開口部17bとの間の遮光部17の幅をL2とすると、同じくX方向に隣り合う第1開口部17aと第3開口部17cとの間の遮光部17の幅もL2である。また、X方向に隣り合う画素P間における第2開口部17bと第3開口部17cとの間の遮光部17の幅もL2である。なお、図示していないがY方向における同じ色同士のサブ画素の開口部の配置ピッチは一定であり、Y方向における開口部の間の遮光部17の幅も同じである。   As shown in FIG. 5, the sub-pixels SR, SG, SB are arranged at equal intervals in the X direction. When the arrangement pitch of the pixels P in the X direction is P1, the arrangement pitch P2 of the sub-pixels SR, SG, SB is 1/3 of P1. The central sub-pixel SG is provided with a first opening 17a, the sub-pixel SB adjacent to the right side with respect to the sub-pixel SG is provided with a second opening 17b, and adjacent to the left side with respect to the sub-pixel SG. The sub-pixel SR is provided with a third opening 17c. Each opening has a rectangular shape in plan view and has the same size. The light shielding portion 17 is provided so as to partition each opening. If the width of the first opening 17a in the X direction is L1, the width of the other openings in the X direction is also L1. If the width of the light-shielding part 17 between the first opening 17a and the second opening 17b adjacent in the X direction is L2, it is between the first opening 17a and the third opening 17c that are also adjacent in the X direction. The width of the light shielding portion 17 is also L2. Further, the width of the light shielding portion 17 between the second opening 17b and the third opening 17c between the pixels P adjacent in the X direction is also L2. Although not illustrated, the arrangement pitch of the openings of the sub-pixels of the same color in the Y direction is constant, and the width of the light shielding part 17 between the openings in the Y direction is also the same.

続いて、図6を参照して本実施形態の液晶装置100における画素の構造を説明すると共に、各サブ画素における色光束の透過率について説明する。図6に示すように、液晶装置100は、液晶層50を介して対向配置された素子基板10と対向基板20とを有している。   Next, the pixel structure in the liquid crystal device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 6, and the transmittance of the color light flux in each sub-pixel will be described. As illustrated in FIG. 6, the liquid crystal device 100 includes an element substrate 10 and a counter substrate 20 that are disposed to face each other with a liquid crystal layer 50 interposed therebetween.

図6(a)に示すように、素子基板10の基板本体11上には、例えば高融点金属やその合金などからなる配線層11aが形成される。配線層11aは前述した等価回路において例えば走査線3aを構成するものである。配線層11aを覆う第1層間絶縁膜12が形成され、第1層間絶縁膜12上に各サブ画素SB,SG,SRに対応してTFT30が形成される。TFT30を覆う第2層間絶縁膜13が形成され、第2層間絶縁膜13上に配線層13aが形成される。配線層13aは前述した等価回路において例えば容量線3bやデータ線6aを構成するものである。配線層13aを覆う第3層間絶縁膜14が形成され、第3層間絶縁膜14上に、各サブ画素SB,SG,SRに対応して例えばITOなどの透明導電膜を成膜してパターニングすることにより、透光性の画素電極15B,15G,15Rがそれぞれ形成される。そして、画素電極15B,15G,15Rを覆う配向膜18が形成される。   As shown in FIG. 6A, a wiring layer 11 a made of, for example, a refractory metal or an alloy thereof is formed on the substrate body 11 of the element substrate 10. The wiring layer 11a constitutes, for example, the scanning line 3a in the above-described equivalent circuit. A first interlayer insulating film 12 covering the wiring layer 11a is formed, and TFTs 30 are formed on the first interlayer insulating film 12 corresponding to the sub-pixels SB, SG, SR. A second interlayer insulating film 13 covering the TFT 30 is formed, and a wiring layer 13 a is formed on the second interlayer insulating film 13. The wiring layer 13a constitutes, for example, the capacitor line 3b and the data line 6a in the above-described equivalent circuit. A third interlayer insulating film 14 covering the wiring layer 13a is formed, and a transparent conductive film such as ITO is formed and patterned on the third interlayer insulating film 14 corresponding to each sub-pixel SB, SG, SR. Thus, translucent pixel electrodes 15B, 15G, and 15R are formed. Then, an alignment film 18 that covers the pixel electrodes 15B, 15G, and 15R is formed.

配線層11a及び配線層13aは、平面視でTFT30と重なるように形成され、TFT30に入射する光を遮光する遮光部17として機能するものである。当該遮光部17において、画素電極15Gを有するサブ画素SGに対応した第1開口部17aが形成され、画素電極15Bを有するサブ画素SBに対応した第2開口部17bが形成され、画素電極15Rを有するサブ画素SRに対応した第3開口部17cが形成される。   The wiring layer 11 a and the wiring layer 13 a are formed so as to overlap with the TFT 30 in plan view, and function as the light shielding portion 17 that shields light incident on the TFT 30. In the light shielding portion 17, a first opening 17a corresponding to the sub pixel SG having the pixel electrode 15G is formed, a second opening 17b corresponding to the sub pixel SB having the pixel electrode 15B is formed, and the pixel electrode 15R is formed. A third opening 17c corresponding to the subpixel SR is formed.

また、本実施形態では、サブ画素SB,SG,SRごとの配線層11a(遮光部17)に対応して基板本体11に断面視で略V字形状の溝60が設けられている。溝60は、例えばシリコンの酸化物を主体とする基板本体11をドライエッチングして形成される。溝60の開口は封止部63により塞がれている。封止部63は、基板本体11の表面に形成された溝60の開口を塞ぐように例えばシリコンの酸化物などを堆積させ、堆積させた後の表面に例えばCMP処理などの平坦化処理を施すことで形成される。これにより、溝60の内部に空間62が形成される。空間62は、温度変化によって変形しないように、真空あるいは減圧された状態であることが好ましい。空間62における光の屈折率は、基板本体11の光の屈折率よりも小さくなることから、溝60において基板本体11の厚み方向(光軸)に対して傾斜した斜面61は、光の屈折率が異なる境界面となる。これにより、斜面61の法線方向に対して特定の角度以下で入射した光は全反射される。溝60は、本発明における反射部の一例であって、その機能から以降、プリズム60と呼ぶ。   Further, in the present embodiment, a substantially V-shaped groove 60 is provided in the substrate body 11 in a cross-sectional view corresponding to the wiring layer 11a (light shielding portion 17) for each of the subpixels SB, SG, SR. The groove 60 is formed, for example, by dry etching the substrate body 11 mainly composed of silicon oxide. The opening of the groove 60 is closed by the sealing portion 63. The sealing unit 63 deposits, for example, silicon oxide so as to close the opening of the groove 60 formed on the surface of the substrate body 11, and performs a planarization process such as a CMP process on the deposited surface. Is formed. Thereby, a space 62 is formed inside the groove 60. The space 62 is preferably in a state of being vacuumed or depressurized so as not to be deformed by a temperature change. Since the refractive index of light in the space 62 is smaller than the refractive index of light of the substrate body 11, the inclined surface 61 inclined with respect to the thickness direction (optical axis) of the substrate body 11 in the groove 60 is the refractive index of light. Are different boundary surfaces. Thereby, light incident at a specific angle or less with respect to the normal direction of the inclined surface 61 is totally reflected. The groove 60 is an example of a reflecting portion in the present invention, and is hereinafter referred to as a prism 60 because of its function.

対向基板20において、基板本体21に形成された複数の半球面状の凹部21bをレンズ材料で埋めて複数のマイクロレンズMLを有するマイクロレンズアレイ22が形成される。マイクロレンズアレイ22の液晶層50側の面に平坦化処理を施した後に透光性のパス層23が形成される。パス層23を覆うように例えばITOなどの透明導電膜を成膜して対向電極25が形成される。また、対向電極25を覆う配向膜26が形成される。液晶層50に接する配向膜18,26は、液晶装置100の光学設計に基づいて選択された液晶に対応して、正の誘電異方性を有する液晶(液晶分子)を略水平配向させることが可能な例えばポリイミドなどの有機樹脂材料や、負の誘電異方性を有する液晶(液晶分子)を略垂直配向させることが可能な例えば酸化シリコンなどの無機材料が用いられて形成される。   In the counter substrate 20, a plurality of hemispherical concave portions 21 b formed in the substrate body 21 are filled with a lens material to form a microlens array 22 having a plurality of microlenses ML. After the surface of the microlens array 22 on the liquid crystal layer 50 side is subjected to a planarization process, a light-transmitting pass layer 23 is formed. A counter electrode 25 is formed by forming a transparent conductive film such as ITO so as to cover the path layer 23. An alignment film 26 that covers the counter electrode 25 is formed. The alignment films 18 and 26 in contact with the liquid crystal layer 50 can substantially horizontally align liquid crystals (liquid crystal molecules) having positive dielectric anisotropy corresponding to the liquid crystal selected based on the optical design of the liquid crystal device 100. It can be formed using an organic resin material such as polyimide, or an inorganic material such as silicon oxide capable of substantially vertically aligning liquid crystals (liquid crystal molecules) having negative dielectric anisotropy.

図6(a)に示すように、対向基板20の入射面21aに対して互いに異なる入射角度で赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)が入射する。画素Pごとに設けられたマイクロレンズMLに対して、緑色光束(G)は入射面21aの法線方向から入射する。マイクロレンズMLによって集光された緑色光束(G)は、液晶層50を透過して、素子基板10側においてサブ画素SGの第1開口部17a内に焦点を結ぶ。対向基板20の入射面21aの法線方向に対して斜め方向から入射しマイクロレンズMLによって集光された青色光束(B)は、液晶層50を透過して、素子基板10側においてサブ画素SBの第2開口部17b内に焦点を結ぶ。同様に、対向基板20の入射面21aの法線方向に対して斜め方向から入射しマイクロレンズMLによって集光された赤色光束(R)は、液晶層50を透過して、素子基板10側においてサブ画素SRの第3開口部17c内に焦点を結ぶ。言い換えれば、対向基板20の入射面21aに対して互いに異なる入射角度で入射した各色光束がマイクロレンズMLによって集光され、素子基板10において対応する開口部内に焦点を結ぶように、マイクロレンズML及びパス層23が光学的に設計されている。   As shown in FIG. 6A, the red light beam (R), the green light beam (G), and the blue light beam (B) are incident on the incident surface 21a of the counter substrate 20 at different incident angles. The green light beam (G) enters the micro lens ML provided for each pixel P from the normal direction of the incident surface 21a. The green light beam (G) collected by the microlens ML is transmitted through the liquid crystal layer 50 and focused on the first opening 17a of the sub-pixel SG on the element substrate 10 side. The blue light beam (B) incident from an oblique direction with respect to the normal direction of the incident surface 21a of the counter substrate 20 and condensed by the microlens ML is transmitted through the liquid crystal layer 50, and on the element substrate 10 side, the subpixel SB. The second aperture 17b is focused on. Similarly, the red light beam (R) incident from an oblique direction with respect to the normal direction of the incident surface 21a of the counter substrate 20 and condensed by the microlens ML is transmitted through the liquid crystal layer 50 and is transmitted on the element substrate 10 side. The focal point is set in the third opening 17c of the sub-pixel SR. In other words, the microlenses ML and the microlenses ML are arranged such that the light beams of different colors incident on the incident surface 21a of the counter substrate 20 at different incident angles are collected by the microlens ML and focused in the corresponding openings in the element substrate 10. The pass layer 23 is optically designed.

画素Pの各開口部17a,17b,17cを透過した色光束は、基本的に素子基板10の基板本体11から射出される。特に、各開口部17a,17b,17cの法線方向に対して角度を有して斜め方向から各開口部17a,17b,17cを透過して、プリズム60の斜面61に入射した光は、斜面61で反射して基板本体11から射出される。つまり、画素Pの各開口部17a,17b,17cを透過した色光束は、基板本体11からほぼ射出方向(システム光軸L0に沿った方向)に向かって射出される。したがって、画素Pにおいて異なる角度で入射した波長の異なる色光束同士が混ざって射出されたり、隣り合う画素Pを透過した色光束同士が混ざって射出されたりすることが低減される。 The colored light beams that have passed through the openings 17a, 17b, and 17c of the pixel P are basically emitted from the substrate body 11 of the element substrate 10. In particular, light incident on the slope 61 of the prism 60 through the openings 17a, 17b, 17c from an oblique direction with an angle with respect to the normal direction of the openings 17a, 17b, 17c Reflected by 61 and emitted from the substrate body 11. That is, the color light beam transmitted the openings 17a, 17b, a 17c of the pixel P is emitted generally toward the injection direction from the substrate main body 11 (the direction along the system optical axis L 0). Therefore, it is possible to reduce the occurrence of a mixture of colored light beams having different wavelengths incident at different angles in the pixel P or a mixture of colored light beams transmitted through adjacent pixels P.

次に、図7を参照して、画素Pにおける遮光部17とプリズム60の平面的な配置について説明する。なお、図7は素子基板10側における画素Pを示すものである。図7に示すように、画素Pのサブ画素SR,SG,SBのそれぞれは、X方向とY方向とにそれぞれ延在する遮光部17によって区画されている。遮光部17のX方向に延在する部分とY方向に延在する部分との交差部は、他の延在する部分に比べて幅が広くなっている。各サブ画素SR,SG,SBの画素電極15をスイッチング制御するTFT30は、遮光部17の交差部と重なる部分において素子基板10に設けられている。したがって、対向基板20側から素子基板10の遮光部17に入射する光は遮光され、TFT30の光誤動作が生じ難くなっている。
プリズム60は、遮光部17のX方向とY方向とに延在する部分と重なるように基板本体11に形成されている。つまり、プリズム60もまた遮光部17と同様にサブ画素SR,SG,SBの開口部17a,17b,17cをそれぞれ区画するように形成されている。
Next, a planar arrangement of the light shielding unit 17 and the prism 60 in the pixel P will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the pixel P on the element substrate 10 side. As shown in FIG. 7, each of the sub-pixels SR, SG, and SB of the pixel P is partitioned by a light shielding portion 17 that extends in the X direction and the Y direction, respectively. The intersection of the portion extending in the X direction and the portion extending in the Y direction of the light shielding portion 17 is wider than the other extending portions. The TFT 30 that controls the switching of the pixel electrodes 15 of the sub-pixels SR, SG, and SB is provided on the element substrate 10 at a portion that overlaps the intersection of the light shielding portions 17. Therefore, the light incident on the light shielding portion 17 of the element substrate 10 from the counter substrate 20 side is shielded, and the optical malfunction of the TFT 30 is difficult to occur.
The prism 60 is formed on the substrate body 11 so as to overlap with a portion of the light shielding portion 17 extending in the X direction and the Y direction. That is, the prism 60 is also formed so as to partition the openings 17a, 17b, and 17c of the sub-pixels SR, SG, and SB, similarly to the light shielding portion 17.

上記第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)サブ画素SR,SG,SBの各開口部を透過した各色光束の一部は、基板本体11に設けられたプリズム60に入射し、プリズム60の斜面61によって射出側に反射される。したがって、液晶装置100から射出された各色光束は、プリズム60が無い場合に比べて、投射レンズ1014に飲み込まれ易くなる。また、画素Pにおいて異なる角度で入射した波長が異なる色光束同士が混ざって射出されたり、隣り合う画素Pを透過した色光束同士が混ざって射出されたりすることが低減される。このような液晶装置100を光変調装置として用いることにより、色光束の利用効率が改善され明るく見栄えがよい表示が可能な投射型表示装置1000を実現できる。
(2)プリズム60は、サブ画素SR,SG,SBのそれぞれの開口部を区画するように基板本体11に設けられているので、開口部を透過する色光束の利用効率を確実に改善することができる。
特に、表示における明るさを改善するために、色光束が入射するマイクロレンズMLの集光能力を上げる方法が考えられる。マイクロレンズMLの集光能力を上げると、マイクロレンズMLにより集光された色光束の開口部に対する入射角度範囲は大きくなるので、プリズム60が無い場合は、開口部を透過した色光束を投射レンズ1014によって十分に飲み込むことができなくなるおそれがある。言い換えれば、プリズム60を設けることでマイクロレンズMLの集光能力を上げてより明るい表示を実現することができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A part of each color light beam transmitted through each opening of the sub-pixels SR, SG, and SB is incident on the prism 60 provided on the substrate body 11 and is reflected to the emission side by the inclined surface 61 of the prism 60. Therefore, each color light beam emitted from the liquid crystal device 100 is easily swallowed by the projection lens 1014 compared to the case where the prism 60 is not provided. Further, it is possible to reduce the occurrence of mixed emission of colored light beams having different wavelengths incident at different angles in the pixel P, and the output of mixed colored light beams transmitted through adjacent pixels P. By using such a liquid crystal device 100 as a light modulation device, it is possible to realize a projection display device 1000 that can improve the use efficiency of color light fluxes and display a bright and attractive display.
(2) Since the prism 60 is provided in the substrate body 11 so as to partition each opening of the sub-pixels SR, SG, and SB, it is possible to reliably improve the use efficiency of the color light flux that passes through the opening. Can do.
In particular, in order to improve the brightness in display, a method of increasing the light condensing capability of the microlens ML on which the color light flux enters can be considered. When the condensing capability of the micro lens ML is increased, the incident angle range of the color light beam collected by the micro lens ML with respect to the opening is increased. Therefore, when there is no prism 60, the color light beam transmitted through the opening is used as the projection lens. There is a possibility that 1014 cannot be swallowed sufficiently. In other words, by providing the prism 60, it is possible to increase the light collecting ability of the microlens ML and realize a brighter display.

(第2実施形態)
<電子機器>
次に、第2実施形態の電気光学装置が適用された電子機器として投射型表示装置を例に挙げ、図8及び図9を参照して説明する。図8は第2実施形態の電子機器としての投射型表示装置の構成を示す概略図、図9(a)及び(b)は第2実施形態の液晶装置における画素の構成を示す概略平面図である。なお、上記第1実施形態の投射型表示装置1000と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
<Electronic equipment>
Next, as an electronic apparatus to which the electro-optical device according to the second embodiment is applied, a projection display device will be described as an example and described with reference to FIGS. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device as an electronic apparatus according to the second embodiment, and FIGS. 9A and 9B are schematic plan views illustrating a configuration of pixels in the liquid crystal device according to the second embodiment. is there. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the projection type display apparatus 1000 of the said 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)2000は、システム光軸L0上に配置された、光源ユニット1001と、偏光変換ユニット1005と、色分離素子2010と、2つの液晶装置210,220と、合成光学系としてのダイクロイックプリズム2016と、投射光学系としての投射レンズ2017とを含んで構成されている。 As shown in FIG. 8, the projection type display device as an electronic apparatus of the present embodiment (liquid crystal projector) 2000 disposed on the system optical axis L 0, a light source unit 1001, a polarization conversion unit 1005, a color separation It includes an element 2010, two liquid crystal devices 210 and 220, a dichroic prism 2016 as a combining optical system, and a projection lens 2017 as a projection optical system.

偏光変換ユニット1005から射出された偏光光束は、色分離素子2010によって、赤色光束(R)、緑色光束(G)、青色光束(B)に分離される。色分離素子2010は、赤色光束(R)と青色光束(B)とを反射して、緑色光束(G)を透過させるダイクロイックミラー2011と、赤色光束(R)を反射して青色光束(B)を透過させるダイクロイックミラー2012と、2つの反射ミラー2013,2014とを含んで構成されている。ダイクロイックミラー2011を透過した緑色光束(G)は反射ミラー2014によって反射して、フィールドレンズ2015を介して液晶装置210に入射する。フィールドレンズ2015は反射ミラー2014で反射した緑色光束(G)を液晶装置210の入射面に対して法線方向から液晶装置210の表示領域に入射させる。
一方、ダイクロイックミラー2011で反射した赤色光束(R)と青色光束(B)は、ダイクロイックミラー2012に入射する。ダイクロイックミラー2012は、赤色光束(R)を反射して液晶装置220に入射させ、青色光束(B)を透過する。ダイクロイックミラー2012を透過した青色光束(B)は反射ミラー2013で反射して再びダイクロイックミラー2012を透過して液晶装置220に入射する。赤色光束(R)と青色光束(B)とは液晶装置220の入射面に対して互いに異なる角度で液晶装置220の表示領域に入射する。
The polarized light beam emitted from the polarization conversion unit 1005 is separated by the color separation element 2010 into a red light beam (R), a green light beam (G), and a blue light beam (B). The color separation element 2010 reflects the red light beam (R) and the blue light beam (B) and transmits the green light beam (G), and reflects the red light beam (R) and the blue light beam (B). A dichroic mirror 2012 that transmits light and two reflecting mirrors 2013 and 2014 are configured. The green light beam (G) transmitted through the dichroic mirror 2011 is reflected by the reflection mirror 2014 and enters the liquid crystal device 210 through the field lens 2015. The field lens 2015 causes the green light beam (G) reflected by the reflection mirror 2014 to enter the display area of the liquid crystal device 210 from the normal direction with respect to the incident surface of the liquid crystal device 210.
On the other hand, the red light beam (R) and the blue light beam (B) reflected by the dichroic mirror 2011 are incident on the dichroic mirror 2012. The dichroic mirror 2012 reflects the red light beam (R) to enter the liquid crystal device 220 and transmits the blue light beam (B). The blue light beam (B) that has passed through the dichroic mirror 2012 is reflected by the reflection mirror 2013, passes through the dichroic mirror 2012 again, and enters the liquid crystal device 220. The red light beam (R) and the blue light beam (B) are incident on the display area of the liquid crystal device 220 at different angles with respect to the incident surface of the liquid crystal device 220.

液晶装置210及び液晶装置220の基本的な構成は、上記第1実施形態の液晶装置100と同様に素子基板10と対向基板20との間に液晶層50が挟持されている。また、液晶装置210及び液晶装置220において素子基板10の基板本体11にはプリズム60が形成されている。液晶装置100に対して、液晶装置210及び液晶装置220は、画素Pの構成が異なっている。   The basic configuration of the liquid crystal device 210 and the liquid crystal device 220 is that the liquid crystal layer 50 is sandwiched between the element substrate 10 and the counter substrate 20 as in the liquid crystal device 100 of the first embodiment. In the liquid crystal device 210 and the liquid crystal device 220, a prism 60 is formed on the substrate body 11 of the element substrate 10. The liquid crystal device 210 and the liquid crystal device 220 differ from the liquid crystal device 100 in the configuration of the pixels P.

具体的には、図9(a)に示すように、液晶装置210の画素Pは、平面視で正方形の開口部17dを有している。開口部17dは遮光部17に設けられている。開口部17dを囲むようにしてプリズム60が設けられている。開口部17dには緑色光束(G)が入射する。つまり、開口部17dを透過した緑色光束(G)のうちの一部はプリズム60によって反射され射出される。したがって、隣り合う開口部17dを透過した緑色光束(G)同士が混ざり合って射出され難い。   Specifically, as shown in FIG. 9A, the pixel P of the liquid crystal device 210 has a square opening 17d in plan view. The opening 17 d is provided in the light shielding portion 17. A prism 60 is provided so as to surround the opening 17d. A green light beam (G) is incident on the opening 17d. That is, a part of the green light beam (G) transmitted through the opening 17d is reflected by the prism 60 and emitted. Therefore, the green light beams (G) transmitted through the adjacent openings 17d are not mixed and are not easily emitted.

図9(b)に示すように、液晶装置220の画素Pは、サブ画素SRとサブ画素SBとを有している。サブ画素SRには平面視で矩形状の開口部17eが設けられ、サブ画素SBには平面視で同じく矩形状の開口部17fが設けられている。開口部17e,17fは遮光部17において隣り合って設けられている。開口部17e,17fのそれぞれを囲むようにプリズム60が設けられている。開口部17eには赤色光束(R)が入射し、開口部17fには青色光束(B)が入射する。つまり、開口部17eを透過した赤色光束(R)のうちの一部、及び開口部17fを透過した青色光束(B)のうちの一部はそれぞれプリズム60によって反射され射出される。したがって、開口部17eを透過した赤色光束(R)と、開口部17fを透過した青色光束(B)とが混ざり合って射出され難い。   As shown in FIG. 9B, the pixel P of the liquid crystal device 220 includes a sub-pixel SR and a sub-pixel SB. The sub-pixel SR is provided with a rectangular opening 17e in plan view, and the sub-pixel SB is provided with the same rectangular opening 17f in plan view. The openings 17 e and 17 f are provided adjacent to each other in the light shielding portion 17. A prism 60 is provided so as to surround each of the openings 17e and 17f. A red light beam (R) is incident on the opening 17e, and a blue light beam (B) is incident on the opening 17f. That is, a part of the red light beam (R) transmitted through the opening 17e and a part of the blue light beam (B) transmitted through the opening 17f are respectively reflected and emitted by the prism 60. Therefore, it is difficult for the red light beam (R) transmitted through the opening 17e and the blue light beam (B) transmitted through the opening 17f to be mixed and emitted.

液晶装置210における画素Pの大きさと液晶装置220における画素Pの大きさは同じである。したがって、緑色光束(G)が入射する開口部17dの大きさは、赤色光束(R)が入射する開口部17eや青色光束(B)が入射する開口部17fの大きさのほぼ倍である。   The size of the pixel P in the liquid crystal device 210 and the size of the pixel P in the liquid crystal device 220 are the same. Accordingly, the size of the opening 17d into which the green light beam (G) is incident is approximately twice the size of the opening 17e through which the red light beam (R) is incident and the opening 17f into which the blue light beam (B) is incident.

異なる波長の色光束が異なる角度で入射する画素Pの構成は、上記第1実施形態の液晶装置100のように3つのサブ画素SR,SG,SBで構成されることに限定されず、本実施形態の液晶装置220の画素Pのように2つのサブ画素SR,SBで構成されるとしてもよい。なお、液晶装置210に入射させる色光束は、緑色光束(G)に限定されず、他の色光束であってもよい。言い換えれば、液晶装置220に入射させる色光束は、赤色光束(R)と青色光束(B)とに限定されない。   The configuration of the pixel P on which colored light beams of different wavelengths are incident at different angles is not limited to the configuration of the three subpixels SR, SG, and SB as in the liquid crystal device 100 of the first embodiment. As in the case of the pixel P of the liquid crystal device 220 of the embodiment, it may be configured by two sub-pixels SR and SB. The color light beam incident on the liquid crystal device 210 is not limited to the green light beam (G), and may be another color light beam. In other words, the color light beam incident on the liquid crystal device 220 is not limited to the red light beam (R) and the blue light beam (B).

上記第2実施形態によれば、以下の効果が得られる。
液晶装置210,220のそれぞれにおける画素Pの開口部は、上記第1実施形態の液晶装置100に比べて大きい。言い換えれば、1つの液晶装置100によって異なる角度で入射する波長が異なる色光束を変調する場合に比べて、2つの液晶装置210,220を用いて変調するので、より明るい表示が可能な投射型表示装置(液晶プロジェクター)2000を実現できる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
The opening of the pixel P in each of the liquid crystal devices 210 and 220 is larger than the liquid crystal device 100 of the first embodiment. In other words, as compared with the case where the color light fluxes having different wavelengths incident at different angles are modulated by one liquid crystal device 100, the two liquid crystal devices 210 and 220 are used for modulation, so that a projection display capable of brighter display. A device (liquid crystal projector) 2000 can be realized.

<プリズムの斜面の角度>
次に、基板本体11に設けられるプリズム60の斜面61の角度について、図6及び図10を参照して説明する。図10はプリズムの斜面の光軸に対する角度と投射レンズ透過率との関係を示すグラフである。なお、図10のグラフは光学的なシミュレーションによって得られたものである。中央サブ画素は、画素Pにおいて中央に位置するサブ画素を指し、サイド(3サブ画素)は、3つのサブ画素のうち中央サブ画素に隣り合うサブ画素を指し、サイド(2サブ画素)は、画素Pが2つのサブ画素からなる場合を指すものである。
<Angle of the slope of the prism>
Next, the angle of the inclined surface 61 of the prism 60 provided in the substrate body 11 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the angle of the slope of the prism with respect to the optical axis and the transmittance of the projection lens. In addition, the graph of FIG. 10 was obtained by optical simulation. The center sub-pixel indicates a sub-pixel located in the center of the pixel P, the side (3 sub-pixels) indicates a sub-pixel adjacent to the center sub-pixel among the three sub-pixels, and the side (2 sub-pixels) indicates This indicates a case where the pixel P is composed of two sub-pixels.

本実施形態における上記光学的なシミュレーションの条件は、以下の通りである。
画素Pの1辺の長さすなわち配置ピッチP1を10μmとした。基板本体11,21は石英ガラスであって屈折率は1.46である。マイクロレンズMLの屈折率はおよそ1.72、凹部21b(レンズ面)の半径rは7.5μm、マイクロレンズアレイ22の厚みは8.0μmである。マイクロレンズMLとパス層23との境界から遮光部17(具体的には、配線層13a)までの距離はおよそ26.4μmである(図6参照)。また、光源1002の発光領域の大きさを1辺が0.3mmの正方形(□)とした(図1参照)。サブ画素SR,SG,SBにおける各開口部のX方向の長さを3μmとし、Y方向の長さを6μmとした。また、投射レンズ1014のF値を1.6とした。
The conditions of the optical simulation in the present embodiment are as follows.
The length of one side of the pixel P, that is, the arrangement pitch P1, was 10 μm. The substrate bodies 11 and 21 are made of quartz glass and have a refractive index of 1.46. The refractive index of the microlens ML is approximately 1.72, the radius r of the concave portion 21b (lens surface) is 7.5 μm, and the thickness of the microlens array 22 is 8.0 μm. The distance from the boundary between the microlens ML and the pass layer 23 to the light shielding portion 17 (specifically, the wiring layer 13a) is approximately 26.4 μm (see FIG. 6). The size of the light emitting region of the light source 1002 is a square (□) with a side of 0.3 mm (see FIG. 1). The length in the X direction of each opening in the subpixels SR, SG, and SB was 3 μm, and the length in the Y direction was 6 μm. The F value of the projection lens 1014 was set to 1.6.

図6(b)に示すように、プリズム60の斜面61の光軸に対する角度θは、プリズム60の開口における幅L3と、深さL4とによって規定することができる。つまり、幅L3を一定とすれば、深さL4が大きい(深い)ほど角度θは小さくなる。プリズム60の斜面61によって全反射可能な光の入射角度は、サブ画素SR,SG,SBの各開口部に入射する色光束の入射角度に寄る。斜面61に入射した光を光軸に沿った方向に全反射させることにより、各開口部を透過した色光束を投射レンズ1014によって飲み込み易くできる。図10に示す投射レンズ透過率は投射レンズ1014による色光束の飲み込み易さを示すものである。   As shown in FIG. 6B, the angle θ with respect to the optical axis of the inclined surface 61 of the prism 60 can be defined by the width L3 and the depth L4 in the opening of the prism 60. That is, if the width L3 is constant, the angle θ decreases as the depth L4 increases (deep). The incident angle of the light that can be totally reflected by the inclined surface 61 of the prism 60 depends on the incident angle of the color beam incident on each opening of the sub-pixels SR, SG, and SB. By making the light incident on the inclined surface 61 be totally reflected in the direction along the optical axis, the color light flux transmitted through each opening can be easily swallowed by the projection lens 1014. The projection lens transmittance shown in FIG. 10 indicates the ease of swallowing the color light flux by the projection lens 1014.

図6(a)に示すように、画素Pにおいて中央に位置するサブ画素SGに入射する色光束(G)の入射角度は、他のサブ画素SR,SBに比べて小さくなる。したがって、図10に示すように、サブ画素SGでは、プリズム60の斜面61の角度θにあまり依存せずに投射レンズ透過率において95%以上の高い値を示す。上記第1実施形態のように、画素Pが3つのサブ画素SR,SG,SBを有する場合、画素Pの中央に位置するサブ画素SGに隣り合うサブ画素SR,SBでは、プリズム60の斜面61の角度θが1°未満になると、色光束(R),(B)の投射レンズ透過率が95%から急激に低下してしまう。また、プリズム60の斜面61の角度θが8°以上になると同じく投射レンズ透過率が95%より低下してしまう。言い換えれば、画素Pが3つのサブ画素SR,SG,SBで構成される場合は、プリズム60の斜面61の光軸に対する角度θは、およそ1.5度〜7.5度程度が好ましい。斜面61の角度θが1.5度より小さいあるいは7度より大きくなるようにプリズム60を形成すると、画素Pの中央に位置するサブ画素SGと、サブ画素SGに隣り合うサブ画素SR,SBとでは投射レンズ透過率に差が生ずるので明るさや色バランスにおいて好ましくない。   As shown in FIG. 6A, the incident angle of the color light beam (G) incident on the sub-pixel SG located in the center of the pixel P is smaller than those of the other sub-pixels SR and SB. Therefore, as shown in FIG. 10, the sub-pixel SG shows a high value of 95% or more in the projection lens transmittance without depending much on the angle θ of the inclined surface 61 of the prism 60. When the pixel P has three sub-pixels SR, SG, and SB as in the first embodiment, the slope 61 of the prism 60 is formed in the sub-pixels SR and SB adjacent to the sub-pixel SG located at the center of the pixel P. When the angle θ is less than 1 °, the projection lens transmittances of the colored light beams (R) and (B) are rapidly reduced from 95%. Further, when the angle θ of the inclined surface 61 of the prism 60 is 8 ° or more, the projection lens transmittance is similarly reduced from 95%. In other words, when the pixel P includes three sub-pixels SR, SG, and SB, the angle θ with respect to the optical axis of the inclined surface 61 of the prism 60 is preferably about 1.5 to 7.5 degrees. When the prism 60 is formed so that the angle θ of the inclined surface 61 is smaller than 1.5 degrees or larger than 7 degrees, the sub-pixel SG located at the center of the pixel P and the sub-pixels SR and SB adjacent to the sub-pixel SG However, since a difference occurs in the transmittance of the projection lens, it is not preferable in terms of brightness and color balance.

これに対して、上記第2実施形態に示した液晶装置220のように、画素Pが2つのサブ画素SR,SBによって構成される場合、3つのサブ画素SR,SG,SBで構成される場合に比べて、色光束(R)、色光束(B)のマイクロレンズMLに対する入射角度を小さくすることができる。したがって、図10に示すように、投射レンズ透過率が95%以上となるプリズム60の斜面61における好ましい角度θの範囲は、1度〜8度程度に広がる。画素Pのサブ画素の構成によらず、投射レンズ透過率が100%近い値を示すプリズム60の斜面61における好ましい角度θの範囲は、およそ3度〜6度の範囲である。例えば、角度θの範囲を3度〜6度とし、プリズム60の開口の幅L3を1.5μmとすると、プリズム60の深さL4は、およそ14μm〜22μmの範囲となる。前述したように、プリズム60は基板本体11にドライエッチングを施して形成することから、断面が略V字形状の溝を安定して形成するためには、深さL4が30μm以下であることが好ましい。   On the other hand, when the pixel P is composed of two subpixels SR and SB, like the liquid crystal device 220 shown in the second embodiment, the case is composed of three subpixels SR, SG, and SB. As compared with the above, the incident angle of the color light beam (R) and the color light beam (B) with respect to the microlens ML can be reduced. Therefore, as shown in FIG. 10, the preferable range of the angle θ on the inclined surface 61 of the prism 60 where the projection lens transmittance is 95% or more widens to about 1 to 8 degrees. Regardless of the configuration of the sub-pixels of the pixel P, the preferable range of the angle θ on the inclined surface 61 of the prism 60 where the projection lens transmittance shows a value close to 100% is about 3 to 6 degrees. For example, if the range of the angle θ is 3 degrees to 6 degrees and the opening width L3 of the prism 60 is 1.5 μm, the depth L4 of the prism 60 is in the range of about 14 μm to 22 μm. As described above, since the prism 60 is formed by dry etching the substrate body 11, the depth L4 is 30 μm or less in order to stably form a groove having a substantially V-shaped cross section. preferable.

本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨ある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および該電気光学装置を適用す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。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Electronic equipment to which the electro-optical device is applied is also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.

(変形例1)上記第1実施形態の液晶装置100において、プリズム60は、サブ画素SR,SG,SBのそれぞれの開口部を区画するように基板本体11に設けられていたが、これに限定されない。例えば、画素Pにおいて複数のサブ画素を含む領域を囲むように、画素Pごとに設けられていてもよい。   (Modification 1) In the liquid crystal device 100 of the first embodiment, the prism 60 is provided on the substrate body 11 so as to partition the openings of the sub-pixels SR, SG, SB. Not. For example, the pixel P may be provided for each pixel P so as to surround an area including a plurality of sub-pixels.

(変形例2)光変調装置として機能する電気光学装置は、液晶装置であることに限定されない。例えば、プリズム60が形成された透光性の基板を用いた透過型のMEMS(Micro Electro Mechanical System)ディスプレイであってもよい。   (Modification 2) The electro-optical device that functions as a light modulation device is not limited to a liquid crystal device. For example, a transmissive MEMS (Micro Electro Mechanical System) display using a translucent substrate on which the prism 60 is formed may be used.

(変形例3)サブ画素の開口部を透過した色光束の一部を反射させる反射部は、プリズム60に限定されない。例えば、屈折率が異なる部材を組み合わせて形成されたライトトンネルを用いてもよい。   (Modification 3) The reflection part for reflecting a part of the color light beam transmitted through the opening of the sub-pixel is not limited to the prism 60. For example, a light tunnel formed by combining members having different refractive indexes may be used.

(変形例4)上記第1実施形態の液晶装置100が適用される電子機器は、投射型表示装置1000に限定されない。例えば、HUD(ヘッドアップディスプレイ)やHMD(ヘッドマウントディスプレイ)の光変調装置として好適に用いることができる。なお、上記第2実施形態の液晶装置220も同様である。   (Modification 4) The electronic apparatus to which the liquid crystal device 100 of the first embodiment is applied is not limited to the projection display device 1000. For example, it can be suitably used as a light modulation device for HUD (head-up display) or HMD (head-mounted display). The same applies to the liquid crystal device 220 of the second embodiment.

11…透光性の基板としての基板本体、17…遮光部、17a…第1開口部、17b…第2開口部、17c…第3開口部、60…反射部としてのプリズム,61…斜面、100…液晶装置、1000…電子機器としての投射型表示装置、1002…光源、1010…色分離素子、P…画素、ML…マイクロレンズ、SR,SG,SB…サブ画素。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate main body as translucent substrate, 17 ... Light-shielding part, 17a ... 1st opening part, 17b ... 2nd opening part, 17c ... 3rd opening part, 60 ... Prism as reflecting part, 61 ... Slope, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid crystal device, 1000 ... Projection type display apparatus as an electronic device, 1002 ... Light source, 1010 ... Color separation element, P ... Pixel, ML ... Micro lens, SR, SG, SB ... Sub pixel.

Claims (7)

光源からの発光が互いに波長が異なる少なくとも第1色光束、第2色光束に色分離され、前記第1色光束が入射する第1サブ画素と、所定の方向において前記第1サブ画素に隣り合い、前記第2色光束が入射する第2サブ画素とを少なくとも含む画素を備えた電気光学装置であって、
前記画素ごとに設けられ、前記第1色光束と前記第2色光束とが異なる入射角度で入射する集光素子と、
前記第1サブ画素及び前記第2サブ画素のそれぞれを区分して、前記第1サブ画素に対応する第1開口部と前記第2サブ画素に対応する第2開口部とを構成する遮光部と、
前記遮光部に対して前記集光素子と反対に設けられ、前記集光素子によって集光され前記第1開口部及び前記第2開口部を透過した色光束のうちの一部を射出側に反射させる反射部と、を備えた電気光学装置。
The light emitted from the light source is color-separated into at least a first color light beam and a second color light beam having different wavelengths, and is adjacent to the first sub pixel in a predetermined direction with the first sub pixel on which the first color light beam is incident. An electro-optical device comprising a pixel including at least a second sub-pixel on which the second color light beam is incident,
A condensing element that is provided for each of the pixels and in which the first color light flux and the second color light flux are incident at different incident angles;
A light-shielding portion that divides each of the first sub-pixel and the second sub-pixel to form a first opening corresponding to the first sub-pixel and a second opening corresponding to the second sub-pixel; ,
Provided opposite to the light condensing element with respect to the light shielding part, and reflects a part of the color light flux condensed by the light condensing element and transmitted through the first opening and the second opening to the exit side. And an electro-optical device comprising:
前記遮光部は、透光性の基板上に設けられ、
前記反射部は、前記基板に設けられた断面が略V字形状の溝であって、
前記溝は、前記基板の厚み方向に対して1度〜8度の角度で傾斜した斜面を有していることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
The light shielding portion is provided on a translucent substrate,
The reflection part is a groove having a substantially V-shaped cross section provided on the substrate,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the groove has a slope inclined at an angle of 1 to 8 degrees with respect to a thickness direction of the substrate.
前記反射部は、前記第1開口部と前記第2開口部とを含む領域を囲んで前記画素ごとに設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 1, wherein the reflection portion is provided for each of the pixels so as to surround a region including the first opening and the second opening. 前記反射部は、前記第1開口部及び前記第2開口部のそれぞれを囲んで設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 1, wherein the reflecting portion is provided so as to surround each of the first opening and the second opening. 前記集光素子には、前記第1色光束と、前記第2色光束と、前記第1色光束及び前記第2色光束と波長が異なる第3色光束とがそれぞれ異なる入射角度で入射し、
前記画素は、前記所定の方向において前記第1サブ画素に隣り合い、前記第3色光束が入射する第3サブ画素をさらに含んでいることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電気光学装置。
The first color light beam, the second color light beam, and the first color light beam and the third color light beam having a wavelength different from that of the second color light beam are incident on the condensing element at different incident angles, respectively.
4. The pixel according to claim 1, further comprising a third sub-pixel adjacent to the first sub-pixel in the predetermined direction and receiving the third color light beam. 5. The electro-optical device according to 1.
前記反射部は、前記第1開口部及び前記第2開口部並びに前記第3サブ画素の第3開口部のそれぞれを囲んで設けられていることを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。   The electro-optical device according to claim 5, wherein the reflection portion is provided so as to surround each of the first opening, the second opening, and the third opening of the third subpixel. . 光源と、
前記光源からの発光を互いに波長が異なる少なくとも第1色光束と第2色光束とに分離する色分離素子と、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電気光学装置と、を備えたことを特徴とする電子機器。
A light source;
A color separation element that separates light emitted from the light source into at least a first color light beam and a second color light beam having different wavelengths from each other;
An electronic apparatus comprising: the electro-optical device according to claim 1.
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