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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】液晶表示装置、および電子機器
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1335 20060101AFI20240827BHJP
G02F 1/1337 20060101ALI20240827BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20240827BHJP
G02F 1/13357 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1335
G02F1/1337 515
G02F1/13 505
G02F1/13357
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2021533896
(86)(22)【出願日】2020-07-01
(86)【国際出願番号】 JP2020025774
(87)【国際公開番号】W WO2021014907
(87)【国際公開日】2021-01-28
【審査請求日】2023-05-24
(31)【優先権主張番号】P 2019133827
(32)【優先日】2019-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020006346
(32)【優先日】2020-01-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】安井 利文
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 剛史
【審査官】小濱 健太
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１５１７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１９２５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１８５４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１８７２４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２０２３１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／１３３５
Ｇ０２Ｆ １／１３３７
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液晶層と、遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導くように、前記対向基板と前記液晶層との間において前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
【請求項2】
前記第２の層の前記厚み方向の断面形状は、厚みに比べて幅の方が大きい請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられた共通電極、をさらに備える請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられ、前記第２の屈折率を有する材料で構成された平坦層、をさらに備える請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記第１の層と前記対向基板との間において前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた複数のマイクロレンズ、をさらに備える請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置において、前記第１の層における前記対向基板側の面がマイクロレンズ形状とされている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記第１の層は、積層型Ｃプレートであり、前記積層型Ｃプレートの平均屈折率が前記第１の屈折率とされている
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記第２の層は、前記遮光領域のうち、少なくとも、前記複数の画素電極からなる画素平面内の対角方向に相当する領域に設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
前記駆動基板は配線層を有し、前記遮光領域は、前記配線層に対応する領域である
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項10】
前記駆動基板は配線層を有し、光軸方向において、前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた３枚以上のマイクロレンズ、をさらに備え、
前記液晶層よりも光入射側と、前記配線層よりも光射出側とにそれぞれ、少なくとも前記３枚以上のマイクロレンズのうちの１つが設けられ、
前記３枚以上のマイクロレンズによって、入射光束が前記液晶層よりも前記光射出側で結像するようになされ、
前記３枚以上のマイクロレンズによる前記光入射側の結像位置と前記光射出側の結像位置との共役結像位置間の空気換算距離が、前記３枚以上のマイクロレンズのうち最も前記光入射側にあるマイクロレンズと最も前記光射出側にあるマイクロレンズとの間の空気換算距離よりも大きい
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項11】
前記３枚以上のマイクロレンズによる共役結像の倍率は０．７倍以上、１．３倍以下である請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項12】
以下の条件式を満足する請求項１０に記載の液晶表示装置。
０．８≦ｆbefore／ｆafter≦１．２ ……（１）
ただし、
ｆbefore：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｆafter：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
とする。
【請求項13】
以下の条件式を満足する請求項１０に記載の液晶表示装置。
０．８≦ｔLbefore-Wire／ｔWire-Lafter≦１．２ ……（２）
ただし、
ｔLbefore-Wire：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズから、前記配線層までの空気換算長
ｔWire-Lafter：前記配線層から、前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズまでの空気換算長
とする。
【請求項14】
前記液晶層よりも前記光入射側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、以下の条件式を満足する
請求項１０に記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆbefore／ｔLbeforebetween≦１．３５ ……（３）
ただし、
ｆbefore：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLbeforebetween：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
【請求項15】
前記配線層よりも前記光射出側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、以下の条件式を満足する
請求項１０に記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆafter／ｔLafterbetween≦１．３５ ……（４）
ただし、
ｆafter：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLafterbetween：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
【請求項16】
以下の条件式を満足する請求項１０に記載の液晶表示装置。
１．５９／φWire≦ｎWire・ｓｉｎθWire ……（５）
ただし、
ｎWire：前記配線層の屈折率
θWire：前記配線層を通過する光線の角度
φWire：１つの前記画素電極における透過領域の内接円直径［μｍ］
とする。
【請求項17】
液晶層と、駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導くように、前記対向基板と前記液晶層との間において前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
【請求項18】
液晶層と、遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導くように、前記対向基板と前記液晶層との間において前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
【請求項19】
液晶層と、駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導くように、前記対向基板と前記液晶層との間において前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複数の画素電極を有する液晶表示装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
プロジェクタなどに用いられる透過型の液晶表示装置の透過率を向上させる技術として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板の信号線やゲート線などの配線幅や、トランジスタのサイズを小さくすることにより開口率を高める方法がある。また、配線に照射される光線を画素ごとに設けたマイクロレンズで曲げることで光利用効率を高める方法がある（例えば特許文献１～５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１０－１３３２０３号公報
【文献】特開平１１－６４８３６号公報
【文献】特開２０１５－１９７５７７号公報
【文献】特開２０１８－１００９９４号公報
【文献】特開２０１１－２２３１１号公報
【発明の概要】
【0004】
上記した方法に対して、さらなる光利用効率の向上を図ることが可能な技術の開発が望まれている。
【0005】
光利用効率の向上を図ることが可能な液晶表示装置、および電子機器を提供することが望ましい。
【0006】
本開示の一実施の形態に係る第１の液晶表示装置は、液晶層と、遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、駆動基板上における透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、複数の画素電極および液晶層を介して駆動基板に対向配置された対向基板と、対向基板と液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、回折作用によって、入射光を複数の画素電極に導くように、対向基板と液晶層との間において第１の層内における遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層とを備える。
【0007】
本開示の一実施の形態に係る第２の液晶表示装置は、液晶層と、駆動基板と、駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、複数の画素電極および液晶層を介して駆動基板に対向配置された対向基板と、対向基板と液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、回折作用によって、入射光を複数の画素電極に導くように、対向基板と液晶層との間において第１の層内における複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層とを備える。
【0008】
本開示の一実施の形態に係る第１の電子機器は、上記本開示の一実施の形態に係る第１の液晶表示装置を含む。
【0009】
本開示の一実施の形態に係る第２の電子機器は、上記本開示の一実施の形態に係る第２の液晶表示装置を含む。
【0010】
本開示の一実施の形態に係る第１もしくは第２の液晶表示装置、または第１もしくは第２の電子機器では、光利用効率が向上するように、対向基板と液晶層との間に、屈折率および形状が最適化された第１の層および第２の層が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の回路構成の一例を概略的に示す構成図である。
【図2】第１の実施の形態に係る液晶表示装置における１画素の回路構成の一例を概略的に示す回路図である。
【図3】第１の実施の形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図4】比較例１に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図5】第１の実施の形態に係る液晶表示装置における入射光に対する作用の一例を示す説明図である。
【図6】比較例１に係る液晶表示装置における入射光に対する作用の一例を示す説明図である。
【図7】実施例１に係る液晶表示装置と比較例１に係る液晶表示装置とのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示す説明図である。
【図8】第１の実施の形態の変形例１に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図9】第１の実施の形態の変形例２に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図10】第２の実施の形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図11】比較例２に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図12】実施例２に係る液晶表示装置と比較例２に係る液晶表示装置とのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示す説明図である。
【図13】第２の実施の形態の変形例１に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図14】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図15】比較例３に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図16】実施例３に係る液晶表示装置と比較例３に係る液晶表示装置とのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示す説明図である。
【図17】第４の実施の形態に係る液晶表示装置の要部の一構成例を概略的に示す平面図である。
【図18】第５の実施の形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図21】比較例４に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図22】比較例６－１に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図23】一般的な透過型のプロジェクタの一構成例を簡略化して示す構成図である。
【図24】比較例６－２に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図25】実施例６－１に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図26】実施例６－１に係る液晶表示装置における射出回折角の状態の一例を示す説明図である。
【図27】比較例６－３に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図28】比較例６－３に係る液晶表示装置における射出回折角の状態の一例を示す説明図である。
【図29】実施例６－１に係る液晶表示装置における配線層３３の開口部および遮光領域の一例を示す平面図である。
【図30】実施例６－２に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図31】実施例６－３に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図32】実施例６－４に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図33】実施例６－５に係る液晶表示装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図34】適用例に係る電子機器としての投射型表示装置の一例を概略的に示す構成図である。
【図35】適用例に係る電子機器としてのテレビジョン装置の一構成例を概略的に示す外観図である。
【図36】適用例に係る電子機器としてのデジタル一眼レフカメラの一構成例を概略的に示す正面図である。
【図37】適用例に係る電子機器としてのデジタル一眼レフカメラの一構成例を概略的に示す背面図である。
【図38】適用例に係る電子機器としてのヘッドマウントディスプレイの一構成例を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．比較例
１．第１の実施の形態（透過型の液晶表示装置）（図１～図９）
１．１ 液晶表示装置の回路構成
１．２ 液晶表示装置の断面構成および作用
１．３ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
１．４ 効果
１．５ 変形例
２．第２の実施の形態（対向基板にマイクロレンズを有する構成例）（図１０～図１３）
２．１ 構成
２．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
２．３ 効果
２．４ 変形例
３．第３の実施の形態（対向基板にＣプレートを有する構成例）（図１４～図１６）
３．１ 構成
３．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
３．３ 効果
４．第４の実施の形態（画素コーナ部に相当する領域のみに矩形状の低屈折率層を設けた構成例）（図１７）
４．１ 構成
４．２ 効果
５．第５の実施の形態（反射型の液晶表示装置）（図１８～図２１）
６．第６の実施の形態（対向基板側と駆動基板側との双方にマイクロレンズを設けた構成例）（図２２～図３３）
６．１ 概要
６．２ 実施例
６．３ 変形例
７．適用例（図３４～図３８）
８．その他の実施の形態
０．比較例
１．第１の実施の形態（透過型の液晶表示装置）（図１～図９）
１．１ 液晶表示装置の回路構成
１．２ 液晶表示装置の断面構成および作用
１．３ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
１．４ 効果
１．５ 変形例
２．第２の実施の形態（対向基板にマイクロレンズを有する構成例）（図１０～図１３）
２．１ 構成
２．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
２．３ 効果
２．４ 変形例
３．第３の実施の形態（対向基板にＣプレートを有する構成例）（図１４～図１６）
３．１ 構成
３．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）
３．３ 効果
４．第４の実施の形態（画素コーナ部に相当する領域のみに矩形状の低屈折率層を設けた構成例）（図１７）
４．１ 構成
４．２ 効果
５．第５の実施の形態（反射型の液晶表示装置）（図１８～図２１）
６．第６の実施の形態（対向基板側と駆動基板側との双方にマイクロレンズを設けた構成例）（図２２～図３３）
６．１ 概要
６．２ 実施例
６．３ 変形例
７．適用例（図３４～図３８）
８．その他の実施の形態
【0013】
＜０．比較例＞
マイクロレンズを用いた液晶表示装置の光利用効率の向上に類する技術として、例えば特許文献１（特開平１０－１３３２０３号公報）、および特許文献２（特開平１１－６４８３６号公報）では、遮光領域に対応した箇所にプリズム状やシリンドリカル状のレンズを設けることで、入射光線が遮光領域に当たらないようにする方法が提案されている。特許文献１および特許文献２で提案されている構造では、発散角を持った光の入射時にはプリズム等により正反射してしまう角度成分が多く、光利用効率が上がらないばかりか、反射光によってフレア等の画質悪化が懸念される。また、プリズムやシリンドリカルレンズの構造体の作製についても、プリズム角度やシリンドリカルレンズの曲率等のバラつきなどの生産性の課題が大きい。さらに、液晶層に対して突起形状としてしまうと、液晶配向乱れが発生し、ザラつきやコントラスト比の悪化を招くなど、課題が多い。
マイクロレンズを用いた液晶表示装置の光利用効率の向上に類する技術として、例えば特許文献１（特開平１０－１３３２０３号公報）、および特許文献２（特開平１１－６４８３６号公報）では、遮光領域に対応した箇所にプリズム状やシリンドリカル状のレンズを設けることで、入射光線が遮光領域に当たらないようにする方法が提案されている。特許文献１および特許文献２で提案されている構造では、発散角を持った光の入射時にはプリズム等により正反射してしまう角度成分が多く、光利用効率が上がらないばかりか、反射光によってフレア等の画質悪化が懸念される。また、プリズムやシリンドリカルレンズの構造体の作製についても、プリズム角度やシリンドリカルレンズの曲率等のバラつきなどの生産性の課題が大きい。さらに、液晶層に対して突起形状としてしまうと、液晶配向乱れが発生し、ザラつきやコントラスト比の悪化を招くなど、課題が多い。
【0014】
また別の方法として、特許文献３（特開２０１５－１９７５７７号公報）では、厚み方向に配置された複数のマイクロレンズアレイを備え、１つのマイクロレンズアレイにおける遮光領域に相当する位置にスリットを設けることによって、液晶表示装置の光利用効率を高める方法が提案されている。特許文献３で提案されている構造では、例えば、厚み方向の断面内において、スリットの高さ（縦方向の長さ）をｈ、横方向の幅をｗとすると、ｈ／ｗが１より十分に大きく、スリットのアスペクト比が高い構造となっている。この方法では、アスペクト比の高いスリット構造の加工が難しく生産性に課題がある。さらに、スリットの壁面による全反射を利用して光を開口部に導く、導波路の構成であるため、入射光の偏光乱れが発生しコントラスト比の悪化を招くなど、課題が多い。
【0015】
【0016】
液晶表示装置１０は、後述するように、例えばプロジェクタなどの投射型表示装置に用いられるものであり、例えばＨＴＰＳ（High Temperature Poly-Silicon）等の透過型の液晶表示装置である。この液晶表示装置１０は、複数の画素Ｐを有する表示領域（有効画素領域）１０ａと、表示領域１０ａの周囲に配置された走査線駆動回路１１０および信号線駆動回路１２０と、複数の走査線ＧＬおよび複数の信号線ＤＬとを備えている。なお、この他にも、図示しないタイミングコントローラや各種信号処理を行う映像信号処理部が設けられていてもよい。
【0017】
信号線駆動回路１２０は、水平方向に沿って並列配置された複数の信号線ＤＬを介して、複数の画素Ｐに対して水平方向に順次、映像信号に基づく映像信号を供給する。走査線駆動回路１１０は、垂直方向に沿って並列配置された複数の走査線ＧＬを介して、複数の画素Ｐに対して垂直方向に順次、ゲート信号（走査信号）を供給する。
【0018】
複数の画素Ｐは、複数の信号線ＤＬと複数の走査線ＧＬとの各交点に対応する位置に配置され、全体として行列状（マトリクス状）に２次元配置されている。
【0019】
図２は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における１画素の回路構成の一例を概略的に示している。
【0020】
画素Ｐは、例えば液晶素子ＬＣと、補助容量素子Ｃｓと、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１２とを有している。液晶素子ＬＣの一端（後述の画素電極３１）は、ＴＦＴ１２のドレインと補助容量素子Ｃｓの一端とに接続され、他端（後述の共通電極４１）は、例えば接地されている。補助容量素子Ｃｓは、液晶素子ＬＣの蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子Ｃｓの一端は、液晶素子ＬＣの一端およびＴＦＴ１２のドレインに接続され、他端は補助容量線ＣＬに接続されている。ＴＦＴ１２のゲートは走査線ＧＬに、ソースは信号線ＤＬにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子ＬＣの一端と補助容量素子Ｃｓの一端とに接続されている。
【0021】
液晶素子ＬＣは、信号線ＤＬからＴＦＴ１２を介して一端に供給される映像電圧に応じて、光透過率が変化する。ＴＦＴ１２は、液晶素子ＬＣおよび補助容量素子Ｃｓの各一端に対し、映像信号に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、例えばＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor－Field Effect Transistor）により構成されている。
【0022】
この液晶表示装置１０では、外部から入力された映像信号に基づいて、走査線駆動回路１１０により画素Ｐが線順次で選択されると共に、信号線駆動回路１２０により映像信号に応じた映像電圧が各画素Ｐに供給される。これにより、画素Ｐが表示駆動され、映像表示がなされる。
【0023】
［１．２ 液晶表示装置の断面構成および作用］
（液晶表示装置の断面構成）
図３は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の断面構成例を概略的に示している。図３では、概略２つの画素Ｐに相当する素子構造を表している。
（液晶表示装置の断面構成）
図３は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の断面構成例を概略的に示している。図３では、概略２つの画素Ｐに相当する素子構造を表している。
【0024】
液晶表示装置１０は、液晶層２０と、駆動基板３０と、駆動基板３０上に設けられた透過型の複数の画素電極３１と、複数の画素電極３１および液晶層２０を介して駆動基板３０に対向配置された対向基板４０とを備えている。
【0025】
また、液晶表示装置１０において、液晶層２０と対向基板４０との間には、液晶層２０側から順に、配向膜２２と、共通電極４１と、高屈折率層４２とが設けられている。高屈折率層４２内には低屈折率層４３が設けられている。
【0026】
また、液晶表示装置１０において、液晶層２０と複数の画素電極３１との間には配向膜２１が設けられている。
【0027】
画素電極３１および共通電極４１は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電膜により構成されている。共通電極４１は、液晶層２０と高屈折率層４２との間に設けられている。
【0028】
配向膜２１，２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの絶縁膜により構成されている。また、配向膜２１，２２は、有機絶縁材料により構成されていてもよい。配向膜２１，２２は、例えば斜方蒸着により形成されたものであり、その厚みは、２００ｎｍ程度である。
【0029】
液晶層２０には、用途に応じて、種々のモードの液晶が用いられる。液晶層２０には、例えば、垂直配向型（ＶＡ（Vertical Alignment）モード）が用いられている。ＶＡモードの液晶は、印加電圧に対する応答特性を高めるために、液晶分子にいわゆるプレチルトが付与されている。このプレチルトの角度は、例えば、水平方向を０°とすると、８５°である。液晶層１６を構成する液晶材料の屈折率異方性（Δｎ）は、例えば、０．１３であり、誘電率異方性は、例えば、－３．５である。液晶層１６の厚み（セルギャップ）は、例えば、２．７μｍである。その他、液晶層２０には、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically controlledbirefringence）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、またはＩＰＳ（InPlane Switching）モード等の液晶を用いてもよい。
【0030】
駆動基板３０および対向基板４０は、光透過性を有する透明基板により構成されている。
【0031】
駆動基板３０は、遮光領域（配線領域）５１と透過領域（開口部）５０とを有する。画素電極３１は、駆動基板３０上における透過領域５０に対応する位置に設けられている。
【0032】
駆動基板３０は、ＴＦＴ基板であり、内部に、液晶層２０側から順に、配線層３３と、回路素子層３４と、遮光膜３５とが形成されている。駆動基板３０における各層間には、層間絶縁膜３２が形成されている。層間絶縁膜３２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）により構成されている。配線層３３は、複数のＡｌ（アルミニウム）配線３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを有している。配線層３３、回路素子層３４および遮光膜３５は、遮光領域５１に対応する領域に形成されている。
【0033】
回路素子層３４は、例えば、図２に示したような画素Ｐごとに設けられた補助容量素子ＣｓおよびＴＦＴ１２（Thin Film Transistor）１２等の回路素子を有している。
【0034】
画素電極３１は、配線層３３を介して回路素子層３４の補助容量素子ＣｓおよびＴＦＴ１２に電気的に接続されている。
【0035】
高屈折率層４２は、低屈折率層４３および対向基板４０の屈折率よりも高い第１の屈折率を有する材料で構成されている。低屈折率層４３は、高屈折率層４２内における遮光領域５１に対応する領域の少なくとも一部に設けられている。低屈折率層４３は、高屈折率層４２の屈折率（第１の屈折率）よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成されている。低屈折率層４３は、厚み方向の断面形状が矩形状となっている。低屈折率層４３の厚み方向の断面形状は、厚みｄ１に比べて幅ｗ１の方が大きいことが望ましい。低屈折率層４３は、遮光領域５１に対応する領域全てに形成されていてもよいし、遮光領域５１に対応する領域に部分的に形成されていてもよい。低屈折率層４３の幅ｗ１は、駆動基板３０の配線幅（遮光領域５１の幅）に対し５０％以上、好ましくは６０％以上であるとよい。また、低屈折率層４３の幅ｗ１は、駆動基板３０の配線幅よりも大きくてもよい。低屈折率層４３は、後述するように、入射光に対し回折作用を生じさせる。
【0036】
第１の実施の形態において、高屈折率層４２は、本開示の技術における「第１の層」の一具体例に相当する。第１の実施の形態において、低屈折率層４３は、本開示の技術における「第２の層」の一具体例に相当する。
【0037】
対向基板４０は、例えばガラス基板であり、例えば石英（屈折率１．４６）、もしくはホウ珪酸ガラス（屈折率１．５１）で構成される。対向基板４０上に、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜やシリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜などの高屈折率材料を高屈折率層４２として成膜し、次に、酸化シリコン（ＳｉＯ）などの低屈折率材料を埋め込むことで矩形状の低屈折率層４３を形成することができる。
【0038】
（液晶表示装置の作用）
図４は、比較例１に係る液晶表示装置１００の一構成例を概略的に示している。図５は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における入射光に対する作用の一例を示している。図６は、比較例１に係る液晶表示装置１００における入射光に対する作用の一例を示している。
図４は、比較例１に係る液晶表示装置１００の一構成例を概略的に示している。図５は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における入射光に対する作用の一例を示している。図６は、比較例１に係る液晶表示装置１００における入射光に対する作用の一例を示している。
【0039】
図４に示した比較例１に係る液晶表示装置１００は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における高屈折率層４２および低屈折率層４３に代えて、遮光膜４４を備えている。遮光膜４４は、対向基板４０と共通電極４１との間における遮光領域５１に対応する領域に設けられている。
【0040】
比較例１に係る液晶表示装置１００では、図６に示したように、対向基板４０への入射光が遮光膜４４によって遮光される。このため、遮光膜４４への入射光は、画素電極３１および駆動基板３０の透過領域５０に到達することはない。このため、光利用効率が低下する。
【0041】
これに対して、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０では、対向基板４０側に設けられた低屈折率層４３が、図５に示したように、回折作用によって、入射光を画素電極３１および駆動基板３０の透過領域５０に導く。低屈折率層４３は、プリズムやレンズとは異なり、幾何光学（光線光学）の考え方ではなく、回折現象（電磁波光学）の原理に基づいて光を曲げるため、断面形状は矩形状でよい。
【0042】
［１．３ 実施例（光利用効率のシミュレーション）］
図７は、実施例１に係る液晶表示装置と比較例１に係る液晶表示装置１００とのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示している。
図７は、実施例１に係る液晶表示装置と比較例１に係る液晶表示装置１００とのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示している。
【0043】
実施例１に係る液晶表示装置は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の各部を以下のようなシミュレーション条件の構成にしたものである。また、比較例１に係る液晶表示装置１００のシミュレーション条件は、高屈折率層４２および低屈折率層４３の構成を除き、実施例１に係る液晶表示装置と同様である。なお、図３にも、シミュレーション条件として設定した各部の寸法の値等を示す。ただし、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構成は、シミュレーション条件として設定した構成に限定されるものではなく、各部の寸法の値や材料等は他の値や他の材料であってもよい。
【0044】
・画素ピッチｐ１：６．３μｍ
・配線幅ｗ２：１．４μｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
・配線幅ｗ２：１．４μｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
【0045】
図７には、液晶表示装置を用いたプロジェクタにおいて、投射レンズのＦｎｏ（Ｆナンバー）が２．０であることを前提とした場合に、投射レンズによって取り込み可能な光利用効率のシミュレーション値を示す。図７から分かるように、実施例１に係る液晶表示装置は、比較例１に係る液晶表示装置１００に比べて、光利用効率が向上している。
【0046】
［１．４ 効果］
以上説明したように、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０によれば、対向基板４０と液晶層２０との間に、屈折率および形状が最適化された高屈折率層４２および低屈折率層４３を設けるようにしたので、光利用効率が向上する。
以上説明したように、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０によれば、対向基板４０と液晶層２０との間に、屈折率および形状が最適化された高屈折率層４２および低屈折率層４３を設けるようにしたので、光利用効率が向上する。
【0047】
第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０によれば、対向基板４０側において、遮光領域（配線領域）５１に対応する領域の屈折率を、透過領域（開口部）５０に対応する領域の屈折率よりも低くすることで、駆動基板３０の配線層３３に照射される光を低減させつつ、光利用効率を向上させることができる。これにより、明るい液晶表示装置１０の提供が可能となる。これにより、明るいプロジェクタを提供できる。さらに、光利用効率が向上することにより液晶表示装置１０の入射光による発熱を抑制することができ、冷却ファンの騒音を抑えたプロジェクタを提供できる。また、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構造は、対向基板４０側にプリズムやレンズ、またはスリットのような構造物を設ける場合に比べて、簡便で生産性の高いプロセスにより実現可能であり、コストダウンが可能となる。
【0048】
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
【0049】
［１．５ 変形例］
第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０では、低屈折率層４３が共通電極４１上に形成されている構成例を示したが、低屈折率層４３と共通電極４１との間に、他の層が形成されていてもよい。
第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０では、低屈折率層４３が共通電極４１上に形成されている構成例を示したが、低屈折率層４３と共通電極４１との間に、他の層が形成されていてもよい。
【0050】
（変形例１）
図８は、第１の実施の形態の変形例１に係る液晶表示装置１０Ａの断面構成例を概略的に示している。
図８は、第１の実施の形態の変形例１に係る液晶表示装置１０Ａの断面構成例を概略的に示している。
【0051】
変形例１に係る液晶表示装置１０Ａは、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構成に対して、低屈折率層４３が、段差部４３Ａ、平坦層４３Ｂとを有している。段差部４３Ａ、平坦層４３Ｂの屈折率は同一である。段差部４３Ａは、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における低屈折率層４３の構成と同様に、高屈折率層４２内における遮光領域５１に対応する領域の少なくとも一部に形成されている。段差部４３Ａは、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０における低屈折率層４３の構成と同様に、厚み方向の断面形状が矩形状となっており、入射光に対し回折作用を生じさせる。
【0052】
平坦層４３Ｂは、段差部４３Ａと共通電極４１との間に形成されている。このように、低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）と共通電極４１との間に、他の層が形成されていてもよい。
【0053】
第１の実施の形態の変形例１において、段差部４３Ａは、本開示の技術における「第２の層」の一具体例に相当する。
【0054】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０と略同様であってもよい。
【0055】
（変形例２）
図９は、第１の実施の形態の変形例２に係る液晶表示装置１０Ｂの断面構成例を概略的に示している。
図９は、第１の実施の形態の変形例２に係る液晶表示装置１０Ｂの断面構成例を概略的に示している。
【0056】
変形例２に係る液晶表示装置１０Ｂは、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構成に対して、低屈折率層４３が、高屈折率層４２内における厚み方向においてより対向基板４０側の位置に設けられている。これにより、低屈折率層４３と共通電極４１との間にも高屈折率層４２が存在している。すなわち、低屈折率層４３は共通電極４１に接していない構成となっている。
【0057】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０と略同様であってもよい。
【0058】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第２の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0059】
［２．１ 構成］
図１０は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの断面構成例を概略的に示している。
図１０は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの断面構成例を概略的に示している。
【0060】
第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃは、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構成に対して、複数のマイクロレンズ４５をさらに備えている。
【0061】
マイクロレンズ４５は、高屈折率層４２と対向基板４０との間において、複数の画素電極３２のそれぞれに対応する位置に設けられている。マイクロレンズ４５は、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜などの高屈折率材料で構成されている。マイクロレンズ４５は例えば球面レンズ形状であり、対向基板４０および高屈折率層４２よりも高い屈折率を有する材料で構成されることで、正の屈折力を有する。これにより、マイクロレンズ４５は、入射光を画素電極３１および駆動基板３０の透過領域５０に向けて屈折させる効果を有する。
【0062】
なお、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃにおいて、低屈折率層４３の構成を、上記第１の実施の形態の変形例と同様の構成にすることも可能である。
【0063】
［２．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）］
図１１は、比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃの断面構成例を概略的に示している。
図１１は、比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃの断面構成例を概略的に示している。
【0064】
図１１に示した比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃは、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃにおける高屈折率層４２および低屈折率層４３を省いた構成とされている。実施例２に係る液晶表示装置１０Ｃでは、マイクロレンズ４５は対向基板４０内に形成されている。
【0065】
図１２は、実施例２に係る液晶表示装置１０Ｃと比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃとのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示している。
【0066】
実施例２に係る液晶表示装置は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの各部を以下のようなシミュレーション条件の構成にしたものである。また、比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃのシミュレーション条件は、高屈折率層４２および低屈折率層４３の構成を除き、実施例２に係る液晶表示装置と同様である。なお、図１０にも、シミュレーション条件として設定した各部の寸法の値等を示す。ただし、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの構成は、シミュレーション条件として設定した構成に限定されるものではなく、各部の寸法の値や材料等は他の値や他の材料であってもよい。
【0067】
・画素ピッチｐ１：４．５μｍ
・配線幅ｗ２：１．４μｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：＝１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
・マイクロレンズ４５：曲率半径４．５μｍの球面レンズ、ｎ＝１．７６（ＳｉＯＮ）
・配線幅ｗ２：１．４μｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：＝１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
・マイクロレンズ４５：曲率半径４．５μｍの球面レンズ、ｎ＝１．７６（ＳｉＯＮ）
【0068】
図１２には、液晶表示装置を用いたプロジェクタにおいて、投射レンズのＦｎｏ（Ｆナンバー）が２．０であることを前提とした場合に、投射レンズによって取り込み可能な光利用効率のシミュレーション値を示す。図１２から分かるように、実施例２に係る液晶表示装置は、比較例２に係る液晶表示装置１００Ｃに比べて、光利用効率が向上している。
【0069】
［２．３ 効果］
第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃによれば、対向基板４０と液晶層２０との間に、屈折率および形状が最適化された高屈折率層４２および低屈折率層４３を設け、さらに高屈折率層４２と対向基板４０との間にマイクロレンズ４５を設けるようにしたので、光利用効率がさらに向上する。
第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃによれば、対向基板４０と液晶層２０との間に、屈折率および形状が最適化された高屈折率層４２および低屈折率層４３を設け、さらに高屈折率層４２と対向基板４０との間にマイクロレンズ４５を設けるようにしたので、光利用効率がさらに向上する。
【0070】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０と略同様であってもよい。
【0071】
【0072】
変形例１に係る液晶表示装置１０Ｄは、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの構成に対して、マイクロレンズ４５の形成方法が異なっている。変形例１に係る液晶表示装置１０Ｄでは、高屈折率層４２とマイクロレンズ４５とが別々の層ではなく、高屈折率層４２における対向基板４０側の面をレンズ形状にすることによりマイクロレンズ４５が形成されている。
【0073】
なお、第２の実施の形態の変形例１において、低屈折率層４３の構成を、上記第１の実施の形態の変形例と同様の構成にすることも可能である。
【0074】
その他の構成、作用および効果は、上記第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃと略同様であってもよい。
【0075】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第３の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0076】
［３．１ 構成］
図１４は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅの断面構成例を概略的に示している。
図１４は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅの断面構成例を概略的に示している。
【0077】
第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅは、図１０に示した第２の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｃの構成に対して、高屈折率層４２に代えて、積層型Ｃプレート（Ｃ－Ｐｌａｔｅ）４２Ｃを備えている。低屈折率層４３は、積層型Ｃプレート４２Ｃ内に形成されている。
【0078】
第３の実施の形態において、積層型Ｃプレート４２Ｃは、本開示の技術における「第１の層」の一具体例に相当する。
【0079】
積層型Ｃプレート４２Ｃは、例えばネガティブＣプレートである。積層型Ｃプレート４２Ｃは、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と酸化シリコン（ＳｉＯ）膜とを交互に多数、積層した構成とされている。積層型Ｃプレート４２Ｃは、平均屈折率（実効的な屈折率）が、低屈折率層４３および対向基板４０の屈折率よりも高い第１の屈折率を有する材料で構成されている。積層型Ｃプレート４２Ｃは、例えば、膜厚３０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と酸化シリコン（ＳｉＯ）膜とを交互に１５０層積層することにより構成されている。この場合、積層型Ｃプレート４２Ｃの平均屈折率（実効的な屈折率）は、１．６８となる。
【0080】
なお、第３の実施の形態において、低屈折率層４３の構成を、上記第１の実施の形態の変形例と同様の構成にすることも可能である。
【0081】
［３．２ 実施例（光利用効率のシミュレーション）］
図１５は、比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅの断面構成例を概略的に示している。
図１５は、比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅの断面構成例を概略的に示している。
【0082】
図１５に示した比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅは、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅにおける低屈折率層４３を省いた構成とされている。
【0083】
図１６は、実施例３に係る液晶表示装置と比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅとのそれぞれの光利用効率を電磁波光学的にシミュレーションした結果の一例を示している。
【0084】
実施例３に係る液晶表示装置は、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅの各部を以下のようなシミュレーション条件の構成にしたものである。また、比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅのシミュレーション条件は、低屈折率層４３の構成を除き、実施例３に係る液晶表示装置と同様である。なお、図１４にも、シミュレーション条件として設定した各部の寸法の値等を示す。ただし、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅの構成は、シミュレーション条件として設定した構成に限定されるものではなく、各部の寸法の値や材料等は他の値や他の材料であってもよい。
【0085】
・画素ピッチｐ１：５．６μｍ
・配線幅ｗ２：１．２μｍ
・積層型Ｃプレート４２Ｃの構成：ＳｉＮ／ＳｉＯの積層構造（１５０層、各３０ｎｍ）・積層型Ｃプレート４２Ｃの平均屈折率ｎ１ａ：＝１．６８
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：＝１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
・マイクロレンズ４５：曲率半径４．５μｍの球面レンズ、ｎ＝１．７６（ＳｉＯＮ）
・配線幅ｗ２：１．２μｍ
・積層型Ｃプレート４２Ｃの構成：ＳｉＮ／ＳｉＯの積層構造（１５０層、各３０ｎｍ）・積層型Ｃプレート４２Ｃの平均屈折率ｎ１ａ：＝１．６８
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：＝１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の厚みｄ１：５００ｎｍ
・低屈折率層４３の幅ｗ１：１μｍ
・マイクロレンズ４５：曲率半径４．５μｍの球面レンズ、ｎ＝１．７６（ＳｉＯＮ）
【0086】
図１６には、液晶表示装置を用いたプロジェクタにおいて、投射レンズのＦｎｏ（Ｆナンバー）が２．０であることを前提とした場合に、投射レンズによって取り込み可能な光利用効率のシミュレーション値を示す。図１６から分かるように、実施例３に係る液晶表示装置は、比較例３に係る液晶表示装置１００Ｅに比べて、光利用効率が向上している。
【0087】
［３．３ 効果］
第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅによれば、対向基板４０側の高屈折率層４２として積層型Ｃプレート４２Ｃを用いるようにしたので、光利用効率がさらに向上する。
第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｅによれば、対向基板４０側の高屈折率層４２として積層型Ｃプレート４２Ｃを用いるようにしたので、光利用効率がさらに向上する。
【0088】
その他の構成、作用および効果は、上記第１または第２の実施の形態に係る液晶表示装置と略同様であってもよい。
【0089】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本開示の第４の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第４の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0090】
［４．１ 構成］
図１７は、第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆの要部の平面構成例を概略的に示している。
図１７は、第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆの要部の平面構成例を概略的に示している。
【0091】
第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆは、例えば上記第２または第３の実施の形態に係る液晶表示装置の構成に対して、面内における低屈折率層４３を設ける位置を限定したものである。
【0092】
図１７には、駆動基板３０における遮光領域５１と透過領域５０との面内構成の一例を示す。遮光領域５１は配線領域に相当する。透過領域５０は液晶表示装置１０Ｆにおける画素Ｐの開口部に相当する。面内において、配線領域は対角方向に相当する領域（画素コーナ部５２）が他の領域に比べて大きくなっている。第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆでは、低屈折率層４３を、配線領域のうち画素平面内の画素コーナ部５２に相当する領域にのみ設けている。なお、図１７には、面内において、画素コーナ部５２の配線領域に対して低屈折率層４３の大きさが小さい場合の構成例を示しているが、低屈折率層４３の面内の大きさが配線領域と同じ、または配線領域よりも大きい構成であってもよい。
【0093】
第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆの各部の寸法は、例えば以下の値となっている。各部の寸法が以下の値の場合、画素Ｐの開口率は６９％となる。ただし、第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆの各部の寸法は、以下に示す値に限定されるものではなく、他の値であってもよい。
【0094】
・画素ピッチｐ１：７．２μｍ
・低屈折率層４３の平面形状：２．４μｍ角
・マイクロレンズ４５の曲率半径：５．１μｍ
・低屈折率層４３の平面形状：２．４μｍ角
・マイクロレンズ４５の曲率半径：５．１μｍ
【0095】
その他の構成、作用および効果は、上記第２または第３の実施の形態に係る液晶表示装置１０と略同様であってもよい。
【0096】
［４．２ 効果］
第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆによれば、低屈折率層４３を必要最小限の領域に設けた構成で、光利用効率を向上させることができる。
第４の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｆによれば、低屈折率層４３を必要最小限の領域に設けた構成で、光利用効率を向上させることができる。
【0097】
＜５．第５の実施の形態＞
次に、本開示の第５の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第５の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0098】
図１８は、第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇの断面構成例を概略的に示している。図１９には、図１８に示した液晶表示装置１０Ｇにおける対向基板４０の低屈折率領域４０Ａ付近の断面構成を拡大して示す。図２０には、図１８に示した液晶表示装置１０Ｇにおける駆動基板６０の画素間領域６０Ａ付近の断面構成を拡大して示す。
【0099】
第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇは、反射型の液晶表示装置、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）となっている。液晶表示装置１０Ｇは、液晶層２０と、駆動基板６０と、駆動基板６０上に設けられた反射型の複数の画素電極６１と、複数の画素電極６１および液晶層２０を介して駆動基板６０に対向配置された対向基板４０とを備えている。
【0100】
液晶表示装置１０Ｇにおいて、対向基板４０側の構成は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０の構成と略同様であってもよい。なお、図１８には、対向基板４０側の構成が第１の実施の形態の変形例１に係る液晶表示装置１０Ａ（図８）に相当する例を示す。すなわち、低屈折率層４３が、段差部４３Ａと平坦層４３Ｂとを有する構成例を示す。液晶表示装置１０Ｇでは、低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）が、反射型の複数の画素電極６１の間（画素間）に対応する領域の少なくとも一部に設けられている。
【0101】
駆動基板６０は、例えばＳｉ（シリコン）基板であり、内部に、液晶層２０側から順に、配線層６３と、回路素子層６４とが形成されている。駆動基板６０における各層間には、層間絶縁膜６２が形成されている。配線層６３は、例えば複数のＡｌ（アルミニウム）配線を有している。回路素子層６４は、例えば、Ｃｕ（銅）配線とＴｒ（トランジスタ）素子等を有している。
【0102】
画素電極６１は、配線層６３を介して回路素子層６４に電気的に接続されている。画素電極６１は例えばＡｌ（アルミニウム）からなる反射電極である。画素電極６１と配向膜２１との間には、増反射膜６６と増反射膜６７とが形成されている。増反射膜６６と増反射膜６７は、画素電極６１の反射率を向上させるためのものである。増反射膜６６は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）膜、増反射膜６７は例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜で構成されている。
【0103】
図２１は、比較例４に係る液晶表示装置１００Ｇの断面構成例を概略的に示している。比較例４に係る液晶表示装置１００Ｇは、第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇの構成に対して、対向基板４０側の高屈折率層４２および低屈折率層４３を省いた構成とされている。比較例４に係る液晶表示装置１００Ｇでは、対向基板４０側において複数の画素電極６１の間（画素間）に相当する領域に入射した光が、そのまま画素間に入射する。これに対して、第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇでは、対向基板４０側において画素間に相当する領域に入射した光を、低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）の回折作用により、画素電極６１に導くことが可能となる。これにより、比較例４に係る液晶表示装置１００Ｇに比べて、光利用効率を向上させることができる。
【0104】
なお、図１８～図２０には、第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇの各部の寸法や材料の具体例を示す。ただし、第５の実施の形態に係る液晶表示装置１０Ｇの構成は、図１８～図２０に示した具体例に限定されるものではなく、各部の寸法の値や材料等は他の値や他の材料であってもよい。なお、代表的な部分の寸法や材料は以下のとおりである。
【0105】
・画素ピッチｐ１：４．０μｍ
・画素間幅ｗ３：２５０ｎｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）の厚みｄ１：２００ｎｍ
・低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）の幅ｗ１：２５０ｎｍ
・画素間幅ｗ３：２５０ｎｍ
・高屈折率層４２の屈折率ｎ１：１．６７（ＳｉＯＮ）
・低屈折率層４３の屈折率ｎ２：１．４６（ＳｉＯ）
・低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）の厚みｄ１：２００ｎｍ
・低屈折率層４３の矩形状の部分（段差部４３Ａ）の幅ｗ１：２５０ｎｍ
【0106】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置１０と略同様であってもよい。
【0107】
＜６．第６の実施の形態＞
次に、本開示の第６の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第５のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第６の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第５のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0108】
［６．１ 概要］
上記第２の実施の形態では、対向基板４０側（液晶層２０よりも光入射側）にマイクロレンズ４５を備えた構成例（図１０、図１３等）について説明したが、駆動基板３０側（配線層３３よりも光射出側）にもマイクロレンズを備えた構成であってもよい。また、光軸方向において、１画素に対して対向基板４０側と駆動基板３０側との少なくとも一方に、マイクロレンズが複数、設けられていてもよい。以下、第６の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する前に、光軸方向において、対向基板４０側と駆動基板３０側との双方に少なくとも１枚のマイクロレンズを配置する場合の課題について説明する。
上記第２の実施の形態では、対向基板４０側（液晶層２０よりも光入射側）にマイクロレンズ４５を備えた構成例（図１０、図１３等）について説明したが、駆動基板３０側（配線層３３よりも光射出側）にもマイクロレンズを備えた構成であってもよい。また、光軸方向において、１画素に対して対向基板４０側と駆動基板３０側との少なくとも一方に、マイクロレンズが複数、設けられていてもよい。以下、第６の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する前に、光軸方向において、対向基板４０側と駆動基板３０側との双方に少なくとも１枚のマイクロレンズを配置する場合の課題について説明する。
【0109】
近年、透過型の液晶表示装置においては発熱が課題となりつつあるが、発熱に着目した文献は少ない。代わりに透過率について着目した文献として、例えば特許文献４（特開２０１８－１００９９４号公報）および特許文献５（特開２０１１－２２３１１号公報）の文献が挙げられる。しかしながら、特許文献４および特許文献５に記載の液晶表示装置ではいずれも、発熱に対する課題解決が不十分である。以下、具体的に特許文献４および特許文献５に記載の液晶表示装置の問題点について説明する。
を見ていく。
を見ていく。
【0110】
図２２は、比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈの要部を概略的に示している。図２２には、比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈとして、特許文献４の図３に記載の液晶表示装置を簡略化して図示している。なお、図２２には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図２２には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0111】
比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈは、透過型の液晶表示装置であり、液晶層２００と、アクティブマトリクスの配線層３３０とを備えている。液晶層２００と配線層３３０との間には、透過型の画素電極が設けられている。
【0112】
比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈは、光軸方向において、画素電極に対応する位置に第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３をさらに備えている。第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２は、液晶層２００よりも光入射側に設けられている。第３マイクロレンズＭＬ３は、配線層３３０よりも光射出側に設けられている。第１マイクロレンズＭＬ１は光入射側に凸形状、第２マイクロレンズＭＬ２は光射出側に凸形状、第３マイクロレンズＭＬ３は光射出側に凸形状とされている。
【0113】
比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈは、比較的に厚い配線層３３０を有する。図２２の光線追跡結果を参照すると、比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈでは、入射面において軸上１点より射出した光線（軸上光束Ｌ１０）は、第２マイクロレンズＭＬ２を射出後の位置Ｐ１０では平行光とはなっていない。そして、射出面Ｐ２０において平行光に近く射出する。これは共役像を作らないことを意味する。比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈの構成では、射出波面の状態が離散的になり、１画素の端端まで光線が存在しない。このため離散的な回折格子を通したように疑似的に見え、射出光が大きく回折する。
【0114】
図２３は、一般的な透過型のプロジェクタの一構成例を簡略化して示している。
一般的な透過型のプロジェクタでは、図２３のように液晶表示装置１０１の後方に投射レンズ１２１を配置し、光を投影面１２２に投影している。従って、比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈのように射出光が大きく回折する構成の場合、射出光の回折によって、投射レンズ１２１への取り込み光量が減る。結果、ある明るさの投影を行うためには、液晶表示装置１００Ｈへの入射光量を増大させなくてはならず、発熱量も増える。
一般的な透過型のプロジェクタでは、図２３のように液晶表示装置１０１の後方に投射レンズ１２１を配置し、光を投影面１２２に投影している。従って、比較例６－１に係る液晶表示装置１００Ｈのように射出光が大きく回折する構成の場合、射出光の回折によって、投射レンズ１２１への取り込み光量が減る。結果、ある明るさの投影を行うためには、液晶表示装置１００Ｈへの入射光量を増大させなくてはならず、発熱量も増える。
【0115】
【0116】
比較例６－２に係る液晶表示装置１００Ｉは、透過型の液晶表示装置であり、液晶層２００と、配線層３３０とを備えている。配線層３３０には、画素開口３３１とブラックマトリクス３３２とが設けられている。
【0117】
比較例６－２に係る液晶表示装置１００Ｉは、光軸方向において、画素開口３３１に対応する位置に第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３をさらに備えている。第１マイクロレンズＭＬ１は、液晶層２００よりも光入射側に設けられている。第２マイクロレンズＭＬ２と第３マイクロレンズＭＬ３は、配線層３３０よりも光射出側に設けられている。第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３はそれぞれ、光入射側側に凸形とされている。
【0118】
比較例６－２に係る液晶表示装置１００Ｉにおいて、液晶層２００と配線層３３０は比較的薄い構成とされている。しかしながら、近年では一般に、配線層３３０の厚みは５マイクロメートル前後、画素ピッチは６マイクロメートル以下であり、配線層３３０の厚みと１画素のピッチとが似た寸法となっている。比較例６－２に係る液晶表示装置１００Ｉにおいて、配線層３３０を画素ピッチと同等に厚くとると、特に、軸上光束Ｌ１０のＮＡが大きくなりすぎ、多大な光線干渉を発生させる。これは液晶表示装置１００Ｉの発熱を大きくしてしまうことを意味する。
【0119】
第６の実施の形態に係る液晶表示装置では、上記状況を鑑み、より発熱量の少ない液晶表示装置の構成を提案する。特に重視する点は３点である。
１．投射レンズ１２１の取り込み効率を改善する。この際に回折光学的振る舞いを重視し、射出光線の波面状態をなるべく連続的な切れ目のないものとすることで射出回折光の寄与を減らす。これには略１倍となる共役結像の維持が必要となる。
２．配線層３３での透過率を改善させる。特に幾何光線に比べて回折的要素を加味して、より高めのＮＡで配線層３３に光線を入射させ、これによって回折限界によるスポット径限界値を下げる。さらに軸上光線をほぼ平行に近く配線層３３を通過させることで比較的厚い配線層３３でのロスを減らす。
３．上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に屈折率差のある構造を設け、これによって回折光学的に光の電界を開口部（透過領域５０）内へと集中し、配線層３３での吸収率を下げる。
１．投射レンズ１２１の取り込み効率を改善する。この際に回折光学的振る舞いを重視し、射出光線の波面状態をなるべく連続的な切れ目のないものとすることで射出回折光の寄与を減らす。これには略１倍となる共役結像の維持が必要となる。
２．配線層３３での透過率を改善させる。特に幾何光線に比べて回折的要素を加味して、より高めのＮＡで配線層３３に光線を入射させ、これによって回折限界によるスポット径限界値を下げる。さらに軸上光線をほぼ平行に近く配線層３３を通過させることで比較的厚い配線層３３でのロスを減らす。
３．上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に屈折率差のある構造を設け、これによって回折光学的に光の電界を開口部（透過領域５０）内へと集中し、配線層３３での吸収率を下げる。
【0120】
以下、具体的な実施例に基づいて、第６の実施の形態に係る液晶表示装置の構成および作用を説明する。ただし、第６の実施の形態に係る液晶表示装置の構成は、以下の実施例に示した構成に限定されるものではなく、各部の寸法の値や材料等は他の値や他の材料であってもよい。
【0121】
以下の各実施例に係る液晶表示装置は透過型であり、光軸方向において、複数の画素電極３１のそれぞれに対応する位置に設けられた３枚以上のマイクロレンズを備えている。各実施例に係る液晶表示装置は、液晶層２０よりも光入射側と、配線層３３よりも光射出側とにそれぞれ、少なくとも３枚以上のマイクロレンズのうちの１つが設けられている。各実施例に係る液晶表示装置は、３枚以上のマイクロレンズによって、入射光束が液晶層２０よりも光射出側で結像するようになされている。また、３枚以上のマイクロレンズによる光入射側の結像位置と光射出側の結像位置との共役結像位置間の空気換算距離が、３枚以上のマイクロレンズのうち最も光入射側にあるマイクロレンズと最も光射出側にあるマイクロレンズとの間の空気換算距離よりも大きい構成とされている（共役結像間の距離が最外レンズ間の距離よりも長い）。
【0122】
第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、３枚以上のマイクロレンズによる共役結像の倍率が０．７倍以上、１．３倍以下であることが望ましい。
【0123】
また、第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．８≦ｆbefore／ｆafter≦１．２ ……（１）
ただし、
ｆbefore：３枚以上のマイクロレンズのうち液晶層２０よりも光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｆafter：３枚以上のマイクロレンズのうち配線層３３よりも光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
とする。
０．８≦ｆbefore／ｆafter≦１．２ ……（１）
ただし、
ｆbefore：３枚以上のマイクロレンズのうち液晶層２０よりも光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｆafter：３枚以上のマイクロレンズのうち配線層３３よりも光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
とする。
【0124】
また、第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．８≦ｔLbefore-Wire／ｔWire-Lafter≦１．２ ……（２）
ただし、
ｔLbefore-Wire：液晶層２０よりも光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も配線層３３に近い位置に設けられたマイクロレンズから、配線層３３までの空気換算長
ｔWire-Lafter：配線層３３から、配線層３３よりも光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も配線層３３に近い位置に設けられたマイクロレンズまでの空気換算長
とする。
０．８≦ｔLbefore-Wire／ｔWire-Lafter≦１．２ ……（２）
ただし、
ｔLbefore-Wire：液晶層２０よりも光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も配線層３３に近い位置に設けられたマイクロレンズから、配線層３３までの空気換算長
ｔWire-Lafter：配線層３３から、配線層３３よりも光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も配線層３３に近い位置に設けられたマイクロレンズまでの空気換算長
とする。
【0125】
また、第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、後述する実施例６－１～６－３のように、液晶層２０よりも光入射側に、３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．６５≦ｆbefore／ｔLbeforebetween≦１．３５ ……（３）
ただし、
ｆbefore：液晶層２０よりも光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLbeforebetween：液晶層２０よりも光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
０．６５≦ｆbefore／ｔLbeforebetween≦１．３５ ……（３）
ただし、
ｆbefore：液晶層２０よりも光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLbeforebetween：液晶層２０よりも光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
【0126】
また、第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、後述する実施例６－４のように、配線層３３よりも光射出側に、３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、以下の条件式を満足することが望ましい。
０．６５≦ｆafter／ｔLafterbetween≦１．３５ ……（４）
ただし、
ｆafter：配線層３３よりも光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLafterbetween：配線層３３よりも光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
０．６５≦ｆafter／ｔLafterbetween≦１．３５ ……（４）
ただし、
ｆafter：配線層３３よりも光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLafterbetween：配線層３３よりも光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
【0127】
また、第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、以下の条件式を満足することが望ましい。
１．５９／φWire≦ｎWire・ｓｉｎθWire ……（５）
ただし、
ｎWire：配線層３３の屈折率
θWire：配線層３３を通過する光線の角度
φWire：１つの画素電極３１における透過領域５０の内接円直径［μｍ］
とする。
１．５９／φWire≦ｎWire・ｓｉｎθWire ……（５）
ただし、
ｎWire：配線層３３の屈折率
θWire：配線層３３を通過する光線の角度
φWire：１つの画素電極３１における透過領域５０の内接円直径［μｍ］
とする。
【0128】
［６．２ 実施例］
［実施例６－１］
図２５は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の要部を概略的に示している。図２６は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１における射出回折角の状態の一例を示している。図２７は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊの要部を概略的に示している。図２８は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊにおける射出回折角の状態の一例を示している。図２９は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１における配線層３３の開口部（透過領域５０）および遮光領域（配線領域）５１の平面構成例を概略的に示している。なお、図２５および図２７には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図２５および図２７には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
［実施例６－１］
図２５は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の要部を概略的に示している。図２６は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１における射出回折角の状態の一例を示している。図２７は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊの要部を概略的に示している。図２８は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊにおける射出回折角の状態の一例を示している。図２９は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１における配線層３３の開口部（透過領域５０）および遮光領域（配線領域）５１の平面構成例を概略的に示している。なお、図２５および図２７には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図２５および図２７には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0129】
図２５に示したように、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は、光軸方向において、１つの画素電極３１に対応する位置に設けられた第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３を備えている。第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２は、液晶層２０よりも光入射側に設けられている。第３マイクロレンズＭＬ３は、配線層３３よりも光射出側に設けられている。第３マイクロレンズＭＬ３と配線層３３との間には、Ｃプレート３６が設けられている。
【0130】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３によって、入射光束が液晶層２０よりも光射出側で結像するようになされている。例えば軸上光束Ｌ１０が結像位置Ｐ３０で結像する。また、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３による光入射側の結像位置と光射出側の結像位置Ｐ３０との共役結像位置間の空気換算距離は、最も光入射側にある第１マイクロレンズＭＬ１と最も光射出側にある第３マイクロレンズＭＬ３との間の空気換算距離よりも大きい構成とされている。
【0131】
表１に、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の光学パラメータの一例を示す。表１において、「Ｔｙｐｅ」は、光学素子の種別を示している。「Ｔｙｐｅ」において「ＩＴＯ」は共通電極４１または画素電極３１であることを示す。「Ｓｉ」は、最も物体側から順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。「Ｒｉ」は、ｉ番目の面の近軸の曲率半径の値（μｍ）を示す。「Ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔の値（μｍ）を示す。「Ｎｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質の屈折率の値を示す。「Ｃｏｎｉｃ」は非球面形状を示すコーニック定数を示す。
【0132】
表２には、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の各種計算パラメータを示す。表２において、ｆ1は第１マイクロレンズＭＬ１の空気換算焦点距離、ｆ2は第２マイクロレンズＭＬ２の空気換算焦点距離、ｆ3は第３マイクロレンズＭＬ３の空気換算焦点距離を示す。ｆ12は第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との空気換算合成焦点距離を示す。ｔL2は、面Ｓ１～Ｓ３の合計の空気換算長を示す。ｔL2-Wireは、面Ｓ３～Ｓ６の合計の空気換算長を示す。ｔWire-L3は、面Ｓ８～Ｓ９の合計の空気換算長を示す。ＮＡWireは、配線層３３通過時のＮＡを示す。
【0133】
【表1】
【0134】
【表2】
【0135】
比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊは、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１に対して、２つのマイクロレンズのみを備えた構成とされている。すなわち、第１マイクロレンズＭＬ１が液晶層２０よりも光入射側に設けられ、第２マイクロレンズＭＬ２が配線層３３よりも光射出側に設けられた構成とされている。また、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊは、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１に対して、低屈折率層４３を省いた構成とされている。
【0136】
図２９に示したように、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の画素ピッチは５．６μｍである。また配線層３３における透過領域（開口部）５０は内接円直径でφ４．３μｍ相当（＝φWire）、入射Ｆナンバー＝２（ＮＡｉｎ＝０．２５）としている。実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１を通過する幾何光線は図２５に示した通りである。
【0137】
図２５を参照すると、面Ｓ１に入射した光線は射出時に結像状態となっており、第３マイクロレンズＭＬ３よりもかなり先の結像位置Ｐ３０に結像している。この結像倍率は表２に示すように１．０倍となっている。従って収差を除けば、射出像高は、ほぼ面Ｓ１での入射像高と一致する。よって、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では、隣接する画素を並べていくと射出波面が綺麗に隙間なく連なり、あたかも射出側からは隙間ない平面波が射出するように観察される。このため射出回折が低減する。図２６および図２８に示した射出回折角の状態は、入射光の波長を５５０ｎｍ、入射角度を０ｄｅｇとし、ＲＣＷＡ（厳密結合波解析法）で計算したものである。実施例６－１と比較例６－３とで射出角を比較すると、比較例６－３に比べて実施例６－１は回折角が狭まっており、従って投射レンズ１２１への取り込み光量が増大する。
【0138】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との合成焦点距離ｆ12はおおむね第３マイクロレンズＭＬ３の焦点距離ｆ3と等しい。また、合成焦点距離ｆ12は、第１マイクロレンズＭＬ１から第２マイクロレンズＭＬ２までの空気換算長ｔL12とほぼ等しい。これによって光軸上から射出された軸上光束Ｌ１０は、ほぼ光軸に平行に配線層３３を通過し、射出側に倍率１倍に近い共役像を作る。
【0139】
図２５においては、最大像高（２．８μｍ×√２＝４．０μｍ）の配線入射角も大きくなっており、これをＮＡ換算するとＮＡWire＝０．５１９に達する。このように高いＮＡとすることで、配線層３３に結像するスポットサイズを十分に小さくすることができる。レイリー分解能を援用しスポットサイズを推定すれば、拡大スポットサイズ半径δは下記式（Ａ）で表される。
δ＝１．２２λ／ＮＡWire ……（Ａ）
δ＝１．２２λ／ＮＡWire ……（Ａ）
【0140】
Ｒ，Ｇ，Ｂいずれの色光でも使用する前提で最も長波長なλ＝６５０ｎｍを採用すれば、下記式（Ｂ）の通りになる。
δ＝１．５２［μｍ］ …（Ｂ）
δ＝１．５２［μｍ］ …（Ｂ）
【0141】
式（Ｂ）に従ってスポットサイズは幾何光学追跡よりも広がるため、ロスが発生する。従ってなるべく大きいＮＡWireが望ましい。目安としてδが開口内接円φWire［μｍ］の５０％以下であれば影響が比較的軽微である。すなわち下記式（Ｃ），（Ｄ）が成り立つ。
δ≦０．５φWire ……（Ｃ）
１．５９／φWire≦ＮＡWire ……（Ｄ）
δ≦０．５φWire ……（Ｃ）
１．５９／φWire≦ＮＡWire ……（Ｄ）
【0142】
高いＮＡWireを実現するために、第２マイクロレンズＭＬ２と第３マイクロレンズＭＬ３の屈折率は１．７を超える高い屈折率で構成されることが望ましい。また実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では、液晶層２０と同じ角度でＣプレート３６を光線が通過するため、コントラストの低減が図れる。
【0143】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では、上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に高屈折率層４２と低屈折率４３とからなる屈折率差のある段差構造を設けている。これにより、さらなる温度低減が図られる。図２５中に示すように、第２マイクロレンズＭＬ２内には屈折率１．４６、厚み２００ｎｍの配線形状と等しいサイズの屈折率分布があり、電界分布はより配線層３３の開口中心に集中する。図２９に、配線層３３の透過領域（開口部）５０と遮光領域（配線領域）５１の上面構成図を示した。開口部と配線領域の構成は、以降の他の実施例でも同一としている。屈折率分布はこの配線領域の形状と等しい。すなわち屈折率分布の厚み２００ｎｍに対して横幅は大きい（周期構造を加味すると少なくとも８００ｎｍある）。
【0144】
表３に、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊと実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１とについて、投射レンズ１２１の取り込み効率と、液晶表示装置の吸収率とを示す。
【0145】
【表3】
【0146】
表３において取り込み効率は、射出光がどの程度Ｆナンバー＝１．７５の投射レンズ１２１に取り込めるかを示す。この計算もＲＣＷＡによって行った。取り込み効率、吸収率ともに劇的な改善が見られる。実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊに比べ取り込み効率が１９．７％優れ、かつ吸収率が１／２．５２倍に改善している。総合改善率は両者の改善率の掛け合わせである。実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊに比べ、各々の相対比率から合計吸収熱量は１／２．９７倍となる。すなわち劇的な温度改善が図れ、常温からの温度上昇量ΔＴが１／２．９７倍となることを示す。換言すれば今まである光量でΔＴ＝６０℃だった透過型の液晶表示装置において、ΔＴ≒２０℃となることを意味する。耐光性や寿命の観点を除けば、約３倍の明るさとした場合でも同等の発熱量を維持できる。このように、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は劇的な改善効果をもたらす。
【0147】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の構成は、特に画素ピッチが６μｍ以下で比較的厚い液晶層２０（３～４μｍ）を有する透過型の液晶表示装置に対して効果的である。表２に示したような高いＮＡWireを維持し配線層３３におけるスポット径を低減させつつ、射出回折光を低減させ、さらに屈折率差構造による回折効果で開口部に集中電界を形成し、組み合わせとして温度を低下させることができる。従来、特に射出倍率が１倍に近いことによる射出回折光低減効果に着目して全体設計を最適化した例は他になく、こうした劇的な温度低減効果を持つ他の例もない。特に厚めの配線層３３を避けつつ略１倍結像とするための条件としての「共役結像間の距離が最外レンズ間の距離よりも長い」構成による効果が大きい。一般的な設計では特許文献５（特開２０１１－２２３１１号公報）にみるように、射出結像位置での光線コントロールを重視する。換言すると射出結像位置へマイクロレンズを配置して光線方向を変化させた設計である。実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１ではこの構成を崩し、液晶層２００よりも光入射側に２枚、配線層３３０よりも光射出側に１枚のマイクロレンズを配置した構成を用い、対称性を崩した構成を持って共役１倍を実現するところがポイントである。
【0148】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１は、副次的な効果として、配線領域を隠蔽する効果を持つ。１倍に近い結像で入射像を結像するため、射出共役像は１画素とほぼ同等サイズとなり、透過型でありながら配線領域をほとんど見えない状態にできる。配線領域は透過型の液晶表示装置にとって大きな欠点の一つであり、解消する効果が大きい。
【0149】
さらに、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の持つもう一つの副次的効果として、回折を別とすれば、「射出角分布は入射角分布の１／倍率（＝角倍率）」となる。従って倍率を１倍近くとすると、射出角分布は入射角分布とほぼ同等とすることができ、投射レンズ１２１の取り込み効率は幾何光学的にも比較的高率に維持できる。この観点から共役倍率は１よりも少し大きい方が比較的優位となる。
【0150】
実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離が、おおむね配線層３３よりも光射出側のレンズの空気換算合成焦点距離と等しい。すなわち第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との空気換算合成焦点距離ｆ12（＝ｆbefore）に対して、第３マイクロレンズＭＬ３の空気換算焦点距離ｆ3（＝ｆafter）の比率、ｆ12／ｆ3は１１３％である（表２）。この比率は８０％～１２０％内に収まるのが望ましい。８５％～１１５％内に収めるのがより望ましい。なおこの比率は配線層３３を通過時の光線が光軸に平行である場合（図２５では軸上光束Ｌ１０の上光線と下光線）、共役倍率とほぼ等しくなる。
【0151】
また、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では第２マイクロレンズＭＬ２と第３マイクロレンズＭＬ３との間の中心近傍に配線層３３を持つ構成とされている。表２によれば第２マイクロレンズＭＬ２から配線層３３までの空気換算長ｔL2-Wire（＝ｔLbefore-Wire）と配線層３３から第３マイクロレンズＭＬ３までの空気換算長ｔWire-L3（＝ｔWire-Lafter）の比は１００％である。この数値も８０％～１２０％が望ましく、さらに９０％～１１０％がより望ましい。この部分が１００％から離れるにつれて、配線層３３の前後の対称性が崩れるため、配線層３３での光線ケラレが大きくなり、光量ロスと吸収率の増大を招く。仮にマイクロレンズのパワーを増した場合には射出光線角が大きくなる。
【0152】
さらに、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１では第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との空気換算合成焦点距離ｆ12（＝ｆbefore）は、液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズ間の空気換算距離ｔL12（＝ｔLbeforebetween）とほぼ等しい。この両者の比は実施例６－１では１０５％であり（表２）、この値は６５％～１３５％の間が望ましく、さらに８０％～１２０％の間がより望ましい。
【0153】
［実施例６－２］
図３０は、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２の要部を概略的に示している。なお、図３０には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３０には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
図３０は、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２の要部を概略的に示している。なお、図３０には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３０には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0154】
図３０に示したように、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、光軸方向において、１つの画素電極３１に対応する位置に設けられた第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３を備えている。実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２において、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、液晶層２０よりも光入射側に設けられている。実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２において、第３マイクロレンズＭＬ３は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、配線層３３よりも光射出側に設けられている。実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２において、第３マイクロレンズＭＬ３と配線層３３との間には、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、Ｃプレート３６が設けられている。
【0155】
実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３によって、入射光束が液晶層２０よりも光射出側で結像するようになされている。例えば軸上光束Ｌ１０が結像位置Ｐ３０で結像する。また、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３による光入射側の結像位置と光射出側の結像位置Ｐ３０との共役結像位置間の空気換算距離は、最も光入射側にある第１マイクロレンズＭＬ１と最も光射出側にある第３マイクロレンズＭＬ３との間の空気換算距離よりも大きい構成とされている。
【0156】
実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２では、上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に高屈折率層４２と低屈折率４３とからなる屈折率差のある段差構造を設けている。これにより、さらなる温度低減が図られる。図３０中に示すように、第２マイクロレンズＭＬ２内には屈折率１．４６、厚み２００ｎｍの配線形状と等しいサイズの屈折率分布があり、電界分布はより配線層３３の開口中心に集中する。
【0157】
表４に、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２の光学パラメータの一例を示す。表４に示した光学パラメータの意味は表１と同様である。また、表５には、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２の各種計算パラメータを示す。表５に示した各種計算パラメータの意味は表２と同様である。また、表６には、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊと実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２とについて、投射レンズ１２１の取り込み効率と、液晶表示装置の吸収率とを示す。
【0158】
【表4】
【0159】
【表5】
【0160】
【表6】
【0161】
実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２では、第２マイクロレンズＭＬ２と第３マイクロレンズＭＬ３との間の距離が比較的短く、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との空気換算合成焦点距離ｆ12の７４％ほどである。実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２においても、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１とほぼ同様の取り込み効率と吸収率とが得られた（表６）。従って若干、軸上光束Ｌ１０が傾いた場合でも本開示の技術が成り立っている。おおむね３０％前後の変動は問題ない範囲といえる。また、実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２では結像倍率も１．３倍程度で１倍よりも大きいが、高い取り込み効率を維持できる。従って結像倍率自体には０．３程度のマージンがあると考えられ、０．７倍～１．３倍程度であれば、所望の取り込み効率を維持できる。一方で前述した配線領域を見せなくするという効果のためには結像倍率はなるべく１に近い方がよく、０．９倍～１．１倍の間とするとよい。前述の角倍率の議論からするとより１．０倍～１．１倍程度が望ましい。
【0162】
実施例６－２に係る液晶表示装置１０Ｈ２においても、ｆ12／ｆ3、ｔL2-Wire／ｔWire-L3、ｆ12／ｔL12の値は表５から分かるように、上述の条件式（１）～（３）を満たす範囲内となっている。
【0163】
［実施例６－３］
図３１は、実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３の要部を概略的に示している。なお、図３０には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３０には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
図３１は、実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３の要部を概略的に示している。なお、図３０には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３０には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0164】
図３１に示したように、実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の構成に対して、光軸方向において、１つの画素電極３１に対応する位置に設けられた第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３に加えて、さらに第４マイクロレンズＭＬ４を備えている。実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３において、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、液晶層２０よりも光入射側に設けられている。実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３において、第３マイクロレンズＭＬ３と第４マイクロレンズＭＬ４は、配線層３３よりも光射出側に設けられている。実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３において、第３マイクロレンズＭＬ３と配線層３３との間には、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、Ｃプレート３６が設けられている。
【0165】
実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３は、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、第３マイクロレンズＭＬ３、および第４マイクロレンズＭＬ４によって、入射光束が液晶層２０よりも光射出側で結像するようになされている。例えば軸上光束Ｌ１０が結像位置Ｐ３０で結像する。また、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、第３マイクロレンズＭＬ３、および第４マイクロレンズＭＬ４による光入射側の結像位置と光射出側の結像位置Ｐ３０との共役結像位置間の空気換算距離は、最も光入射側にある第１マイクロレンズＭＬ１と最も光射出側にある第４マイクロレンズＭＬ４との間の空気換算距離よりも大きい構成とされている。
【0166】
実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３では、上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に高屈折率層４２と低屈折率４３とからなる屈折率差のある段差構造を設けている。これにより、さらなる温度低減が図られる。図３１中に示すように、第２マイクロレンズＭＬ２内には屈折率１．４６、厚み２００ｎｍの配線形状と等しいサイズの屈折率分布があり、電界分布はより配線層３３の開口中心に集中する。
【0167】
表７に、実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３の光学パラメータの一例を示す。表７に示した光学パラメータの意味は表１と同様である。また、表８には、実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３の各種計算パラメータを示す。表８に示した各種計算パラメータの意味は基本的には、表２と同様である。ただし、ｆ4は第４マイクロレンズＭＬ４の空気換算焦点距離を示す。ｆ34は第３マイクロレンズＭＬ３と第４マイクロレンズＭＬ４との空気換算合成焦点距離を示す。また、表９には、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊと実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３とについて、投射レンズ１２１の取り込み効率と、液晶表示装置の吸収率とを示す。
【0168】
【表7】
【0169】
【表8】
【0170】
【表9】
【0171】
実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３ではマイクロレンズを４枚としているが、この場合にはおおむね第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との合成焦点距離ｆ12、第３マイクロレンズＭＬ３と第４マイクロレンズＭＬ４との合成焦点距離ｆ34、第１マイクロレンズＭＬ１から第２マイクロレンズＭＬ２までの間隔ｔL12に対して、下記式（Ｅ）が成り立つ。実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３では、特に光射出側のマイクロレンズの曲率を緩めることが可能なため、製造性を向上できる。
ｆ12＝ｆ34＝ｔL12 ……（Ｅ）
ｆ12＝ｆ34＝ｔL12 ……（Ｅ）
【0172】
実施例６－３に係る液晶表示装置１０Ｈ３においても、ｆ12／ｆ34、ｔL2-Wire／ｔWire-L3、ｆ12／ｔL12の値は表８から分かるように、上述の条件式（１）～（３）を満たす範囲内となっている。
【0173】
［実施例６－４］
図３２は、実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４の要部を概略的に示している。なお、図３２には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３２には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
図３２は、実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４の要部を概略的に示している。なお、図３２には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３２には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0174】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、光軸方向において、１つの画素電極３１に対応する位置に設けられた第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３を備えている。実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４において、第１マイクロレンズＭＬ１は、液晶層２０よりも光入射側に設けられている。実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４において、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３は、配線層３３よりも光射出側に設けられている。実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４において、第２マイクロレンズＭＬ２と配線層３３との間には、Ｃプレート３６が設けられている。
【0175】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様に、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３によって、入射光束が液晶層２０よりも光射出側で結像するようになされている。例えば軸上光束Ｌ１０が結像位置Ｐ３０で結像する。また、第１マイクロレンズＭＬ１、第２マイクロレンズＭＬ２、および第３マイクロレンズＭＬ３による光入射側の結像位置と光射出側の結像位置Ｐ３０との共役結像位置間の空気換算距離は、最も光入射側にある第１マイクロレンズＭＬ１と最も光射出側にある第３マイクロレンズＭＬ３との間の空気換算距離よりも大きい構成とされている。
【0176】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４では、配線層３３よりも光射出側に高屈折率層４２と低屈折率４３とからなる屈折率差のある段差構造を設けている。これにより、さらなる温度低減が図られる。図３２中に示すように、第２マイクロレンズＭＬ２内には屈折率１．４６、厚み２００ｎｍの配線形状と等しいサイズの屈折率分布がある。なお、上記第１の実施の形態等に係る液晶表示装置と同様に、液晶層２０よりも光入射側に高屈折率層４２と低屈折率４３とからなる屈折率差のある段差構造を設けてもよい。
【0177】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４は、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の構成を左右反転させたような構成とされている。光線は逆進性を持つため、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１を左右反転した場合でも実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様の効果を得ることができる。なお、実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４の光学パラメータや各種計算パラメータは、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１の構成を左右反転させた状態と同等なため省略する。
【0178】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４の場合、２枚のマイクロレンズが配置されているのは光射出側の方であり、光射出側において（２枚のマイクロレンズの合成焦点距離）≒（２枚のマイクロレンズのレンズ間隔）が成立する。さらに屈折率差構造も光射出側へと配置されている。従って配線層３３よりも光射出側にマイクロレンズが２枚あり、２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離ｆ23（＝ｆafter）と、配線層３３よりも光射出側の２枚のマイクロレンズ間の空気換算長ｔL23（＝ｔLafterbetween）とに関し、上記条件式（４）を満たす。
【0179】
実施例６－４に係る液晶表示装置１０Ｈ４は実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１を左右反転した構成であるため、ｆ1／ｆ23、ｔL1-Wire／ｔWire-L2、ｆ23／ｔL23の値が上述の条件式（１），（２），（４）を満たす範囲内となっている。
【0180】
［実施例６－５］
図３３は、実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５の要部を概略的に示している。なお、図３３には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３３には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
図３３は、実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５の要部を概略的に示している。なお、図３３には、１画素に相当する部分の構成のみを示す。また、図３３には、光線追跡ソフトウェアによって光線追跡した光線を示す。
【0181】
実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５の構成は、低屈折率層４３の部分を除き、実施例６－１に係る液晶表示装置１０Ｈ１と同様である。
【0182】
実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５では、低屈折率層４３が空気によるテーパー形状となっている。このテーパーの高さは例えば８μｍであり、テーパーの開口部形状（液晶層２０に接する部分の形状）は配線領域と同等としている。すなわち図２９と同等である。
【0183】
表１０には、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊと実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５とについて、投射レンズ１２１の取り込み効率と、液晶表示装置の吸収率とを示す。表１０から分かるように、実施例６－５に係る液晶表示装置１０Ｈ５は、比較例６－３に係る液晶表示装置１００Ｊに対して取り込み効率と吸収率とが改善されている。
【0184】
【表10】
【0185】
［６．３ 変形例］
第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、上記各実施例に示した構成に対して、種々の変形が可能である。例えばマイクロレンズの枚数は３枚や４枚よりもさらに多く、５枚や６枚としてもよい。ただしその場合でも、上記各実施例と同様の諸条件が成り立つことが好ましい。例えば「液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの合成焦点距離がおおむね配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズの合成焦点距離と等しい」という条件が成り立つことが好ましい。また、「液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの合成焦点距離が、液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズ間の空気換算長とほぼ等しい」という条件が成り立つことが好ましい。または、「配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズの合成焦点距離が、配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズ間の空気換算長とほぼ等しい」という条件が成り立つことが好ましい。マイクロレンズの枚数を多くした場合には、合成焦点距離の観点から必ずしも高い屈折率材を使わなくとも（例えばｎ＝１．７等でも）所望の短い焦点距離が得られる利点がある。
第６の実施の形態に係る液晶表示装置は、上記各実施例に示した構成に対して、種々の変形が可能である。例えばマイクロレンズの枚数は３枚や４枚よりもさらに多く、５枚や６枚としてもよい。ただしその場合でも、上記各実施例と同様の諸条件が成り立つことが好ましい。例えば「液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの合成焦点距離がおおむね配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズの合成焦点距離と等しい」という条件が成り立つことが好ましい。また、「液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの合成焦点距離が、液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズ間の空気換算長とほぼ等しい」という条件が成り立つことが好ましい。または、「配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズの合成焦点距離が、配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズ間の空気換算長とほぼ等しい」という条件が成り立つことが好ましい。マイクロレンズの枚数を多くした場合には、合成焦点距離の観点から必ずしも高い屈折率材を使わなくとも（例えばｎ＝１．７等でも）所望の短い焦点距離が得られる利点がある。
【0186】
また低屈折率層４３の高さは０．２μｍに限らず、０．４μｍや０．１μｍでもよい。これは電磁界解析の結果や製造バラつきに応じて決定する。また低屈折率層４３の形状は配線形状とまったく同様の形でもよいし、いくつかの倍率をかけた（例えば９５％～１１０％等）相似形でもよい。また低屈折率層４３が単純な矩形等でも効果があり、より製造が容易になるという利点もある。なお屈折率差構造自体には製造ロバスト性を向上させる効果もあるため、屈折率差構造を入れることで製造性を向上する効果も期待できる。
【0187】
上記各実施例ではＣプレート３６を入れた構成を示したが、Ｃプレート３６を外した構成であってもよい。この場合、液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズと配線層３３よりも光射出側のマイクロレンズとのレンズ間隔を詰め、各マイクロレンズの焦点距離をさらに下げ、さらに温度を低減することも可能である。しかしコントラストは低下する。またＣプレート３６と液晶層２０とを入れ替えて設計することも可能である。しかしながら配線層３３はその両側のマイクロレンズの中心に位置するのが最も効率がよい。これはおおむねの対称性がこの近傍で保たれているためである。
【0188】
また、上記各実施例ではいずれもマイクロレンズの形状を配線層３３側に平坦な形状としたが、これも逆であってもかまわない（配線層３３側に凸形状であってもよい）。マイクロレンズの形状は、収差やコントラスト、あるいは製造性の観点から自在に選択することができる。あるいは両凸形状とすることもできる。
【0189】
また入射角分布と配線開口には関連があり、入射角分布が大きいほどより大きな配線開口とするか、あるいは液晶層２０よりも光入射側のマイクロレンズの合成焦点距離を短くする必要がある。従って入射角分布をより小さくすることで、これらの設計値を変化させることもできる。同様に投射レンズ１２１の取り込み効率は投射レンズ１２１のＦナンバーに依存するため、よりＦナンバーを小さくした設計とすることで熱量を低減することも可能である。
【0190】
また上記各実施例では、低屈折率層４３とＩＴＯ（共通電極４１）とが接した構成としたが、わずかに離間させ、低屈折率層４３とＩＴＯとの間にＳｉＯ2層が存在してもよい。あるいはＩＴＯ上に屈折率の高低の繰り返し層をつけることも可能であり、その上に低屈折率層４３を配置することもできる。
【0191】
その他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態に係る液晶表示装置と略同様であってもよい。
【0192】
＜７．適用例＞
上記各実施の形態に係る液晶表示装置は、投射型または直視型のあらゆるタイプの表示装置（電子機器）に用いることができる。
上記各実施の形態に係る液晶表示装置は、投射型または直視型のあらゆるタイプの表示装置（電子機器）に用いることができる。
【0193】
（適用例１）
図３４に、適用例１に係る電子機器として、透過型の投射型表示装置１の一構成例を概略的に示す。
図３４に、適用例１に係る電子機器として、透過型の投射型表示装置１の一構成例を概略的に示す。
【0194】
投射型表示装置１では、上記第１ないし第４、または第６の実施の形態に係る透過型の液晶表示装置のいずれかが、液晶表示ユニット（液晶表示ユニット１０ＵＲ，１０ＵＧ，１０ＵＢ）内に組み込まれている。
【0195】
この投射型表示装置１は、透過型の液晶表示ユニット１０ＵＲ，１０ＵＧ，１０ＵＢを３枚用いてカラー映像表示を行ういわゆる３板方式の構成となっている。この投射型表示装置１は、光源２１１と、一対の第１マルチレンズアレイインテグレータ２１２および第２マルチレンズアレイインテグレータ２１３と、全反射ミラー２１４とを備えている。マルチレンズアレイインテグレータ２１２，２１３では、それぞれ複数のマイクロレンズ２１２Ｍ，２１３Ｍが２次元的に配列されている。マルチレンズアレイインテグレータ２１２，２１３は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有している。
【0196】
光源２１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発する。この光源２１１は、例えば、白色光を発する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光を反射、集光する凹面鏡とを含んでいる。発光体としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等が挙げられる。凹面鏡は、集光効率がよい形状であることが望ましく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状となっている。光源２１１は、レーザ光源、蛍光体光源またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等により構成されていてもよい。
【0197】
この投射型表示装置１は、また、第２マルチレンズアレイインテグレータ２１３の光射出側に、ＰＳ合成素子２１５と、コンデンサレンズ２１６と、ダイクロイックミラー２１７とをこの順に備えている。ダイクロイックミラー２１７は、入射した光を、例えば赤色光ＬＲと、その他の色光とに分離する機能を有している。
【0198】
ＰＳ合成素子２１５には、第２マルチレンズアレイインテグレータ２１３における隣り合うマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板２１５Ａが設けられている。ＰＳ合成素子２１５は、入射した光Ｌ０を２種類（Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分）の偏光光Ｌ０１，Ｌ０２に分離する機能を有している。ＰＳ合成素子２１５は、また、分離された２つの偏光光Ｌ０１，Ｌ０２のうち、一方の偏光光Ｌ０２を、その偏光方向（例えばＰ偏光）を保ったままＰＳ合成素子２１５から射出し、他方の偏光光Ｌ０１（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長板２１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に変換して射出する機能を有している。
【0199】
この投射型表示装置１は、また、ダイクロイックミラー２１７によって分離された赤色光ＬＲの光路に沿って、全反射ミラー２１８と、フィールドレンズ２２４Ｒと、液晶表示ユニット１０ＵＲとを順番に備えている。全反射ミラー２１８は、ダイクロイックミラー２１７によって分離された赤色光ＬＲを、液晶表示ユニット１０ＵＲに向けて反射するようになっている。液晶表示ユニット１０ＵＲは、フィールドレンズ２２４Ｒを介して入射した赤色光ＬＲを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【0200】
この投射型表示装置１は、さらに、ダイクロイックミラー２１７によって分離された他の色光の光路に沿って、ダイクロイックミラー２１９を備えている。ダイクロイックミラー２１９は、入射した光を、例えば緑色光と青色光とに分離する機能を有している。
【0201】
この投射型表示装置１は、また、ダイクロイックミラー２１９によって分離された緑色光ＬＧの光路に沿って、フィールドレンズ２２４Ｇと、液晶表示ユニット１０ＵＧとを順
番に備えている。液晶表示ユニット１０ＵＧは、フィールドレンズ２２４Ｇを介して入射した緑色光ＬＧを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。さらに、ダイクロイックミラー２１９によって分離された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ２２０と、全反射ミラー２２１と、リレーレンズ２２２と、全反射ミラー２２３と、フィールドレンズ２２４Ｂと、液晶表示ユニット１０ＵＢとを順番に備えている。全反射ミラー２２１は、リレーレンズ２２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー２２３に向けて反射するようになっている。全反射ミラー２２３は、全反射ミラー２２１によって反射され、リレーレンズ２２２を介して入射した青色光ＬＢを、液晶表示ユニット１０ＵＢに向けて反射するようになっている。液晶表示ユニット１０ＵＢは、全反射ミラー２２３によって反射され、フィールドレンズ２２４Ｂを介して入射した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
番に備えている。液晶表示ユニット１０ＵＧは、フィールドレンズ２２４Ｇを介して入射した緑色光ＬＧを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。さらに、ダイクロイックミラー２１９によって分離された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ２２０と、全反射ミラー２２１と、リレーレンズ２２２と、全反射ミラー２２３と、フィールドレンズ２２４Ｂと、液晶表示ユニット１０ＵＢとを順番に備えている。全反射ミラー２２１は、リレーレンズ２２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー２２３に向けて反射するようになっている。全反射ミラー２２３は、全反射ミラー２２１によって反射され、リレーレンズ２２２を介して入射した青色光ＬＢを、液晶表示ユニット１０ＵＢに向けて反射するようになっている。液晶表示ユニット１０ＵＢは、全反射ミラー２２３によって反射され、フィールドレンズ２２４Ｂを介して入射した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有している。
【0202】
この投射型表示装置１は、また、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置に、３つの色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを合成する機能を有したクロスプリズム２２６を備えている。この投射型表示装置１は、また、クロスプリズム２２６から射出された合成光を、スクリーン２２８に向けて投射するための投射レンズ２２７を備えている。クロスプリズム２２６は、３つの入射面２２６Ｒ，２２６Ｇ，２２６Ｂと、一つの射出面２２６Ｔとを有している。入射面２２６Ｒには、液晶表示ユニット１０ＵＲから射出された赤色光ＬＲが、入射面２２６Ｇには、液晶表示ユニット１０ＵＧから射出された緑色光ＬＧが、入射面２２６Ｂには、液晶表示ユニット１０ＵＢから射出された青色光ＬＢが、それぞれ入射するようになっている。クロスプリズム２２６は、入射面２２６Ｒ，２２６Ｇ，２２６Ｇに入射した３つの色光を合成して射出面２２６Ｔから射出する。
【0203】
なお、本開示の技術は反射型の投射型表示装置にも適用可能である。この場合、上記第５の実施の形態に係る反射型の液晶表示装置を、反射型の投射型表示装置における反射型の液晶表示ユニットとして組み込むことが可能である。
【0204】
（適用例２）
上記各実施の形態に係る液晶表示装置は、投射型表示装置の他にも、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどの電子機器に適用することが可能である。
上記各実施の形態に係る液晶表示装置は、投射型表示装置の他にも、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話やスマートフォン等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどの電子機器に適用することが可能である。
【0205】
図３５に、適用例２に係る電子機器としてのテレビジョン装置の外観構成例を概略的に示す。
【0206】
このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有している。このテレビジョン装置において、映像表示画面部３００を、例えば上記第１ないし第４、または第６の実施の形態に係る透過型の液晶表示装置のいずれかを用いて構成することが可能である。
【0207】
図３６および図３７に、適用例２に係る電子機器としてのデジタル一眼レフカメラ４１０の外観構成例を概略的に示す。図３６には、デジタル一眼レフカメラ４１０の正面側の外観構成例、図３７にはデジタル一眼レフカメラの背面側の外観構成例を示す。
【0208】
このデジタル一眼レフカメラ４１０は、例えば本体部４１１，レンズ４１２，グリップ４１３，表示部４１４およびビューファインダー４１５などを有している。このデジタル一眼レフカメラ４１０において、表示部４１４またはビューファインダー４１５を、例えば上記第１ないし第４、または第６の実施の形態に係る透過型の液晶表示装置のいずれかを用いて構成することが可能である。
【0209】
図３８に、適用例２に係る電子機器としてのヘッドマウントディスプレイ４２０の斜視構成例を概略的に示す。
【0210】
ヘッドマウントディスプレイ４２０は、例えば眼鏡型の表示部４２１および支持部４２２を有している。このヘッドマウントディスプレイ４２０において、表示部４２１を、例えば上記第１ないし第６のいずれかの実施の形態に係る液晶表示装置を用いて構成することが可能である。
【0211】
＜８．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
【0212】
例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
以下の構成の本技術によれば、対向基板と液晶層との間に、屈折率および形状が最適化された第１の層および第２の層を設けるようにしたので、光利用効率が向上する。
以下の構成の本技術によれば、対向基板と液晶層との間に、屈折率および形状が最適化された第１の層および第２の層を設けるようにしたので、光利用効率が向上する。
【0213】
（１）
液晶層と、
遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
（２）
前記第２の層の前記厚み方向の断面形状は、厚みに比べて幅の方が大きい
上記（１）に記載の液晶表示装置。
（３）
前記第２の層は、回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導く
上記（１）または（２）に記載の液晶表示装置。
（４）
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられた共通電極、をさらに備える
上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（５）
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられ、前記第２の屈折率を有する材料で構成された平坦層、をさらに備える
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（６）
前記第１の層と前記対向基板との間において前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた複数のマイクロレンズ、をさらに備える
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（７）
前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置において、前記第１の層における前記対向基板側の面がマイクロレンズ形状とされている
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（８）
前記第１の層は、積層型Ｃプレートであり、
前記積層型Ｃプレートの平均屈折率が前記第１の屈折率とされている
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（９）
前記第２の層は、前記遮光領域のうち、少なくとも、前記複数の画素電極からなる画素平面内の対角方向に相当する領域に設けられている
上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１０）
前記駆動基板は配線層を有し、
前記遮光領域は、前記配線層に対応する領域である
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１１）
前記駆動基板は配線層を有し、
光軸方向において、前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた３枚以上のマイクロレンズ、をさらに備え、
前記液晶層よりも光入射側と、前記配線層よりも光射出側とにそれぞれ、少なくとも前記３枚以上のマイクロレンズのうちの１つが設けられ、
前記３枚以上のマイクロレンズによって、入射光束が前記液晶層よりも前記光射出側で結像するようになされ、
前記３枚以上のマイクロレンズによる前記光入射側の結像位置と前記光射出側の結像位置との共役結像位置間の空気換算距離が、前記３枚以上のマイクロレンズのうち最も前記光入射側にあるマイクロレンズと最も前記光射出側にあるマイクロレンズとの間の空気換算距離よりも大きい
上記（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１２）
前記３枚以上のマイクロレンズによる共役結像の倍率は０．７倍以上、１．３倍以下である
上記（１１）に記載の液晶表示装置。
（１３）
以下の条件式を満足する
上記（１１）または（１２）に記載の液晶表示装置。
０．８≦ｆbefore／ｆafter≦１．２ ……（１）
ただし、
ｆbefore：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｆafter：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
とする。
（１４）
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１３）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．８≦ｔLbefore-Wire／ｔWire-Lafter≦１．２ ……（２）
ただし、
ｔLbefore-Wire：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズから、前記配線層までの空気換算長
ｔWire-Lafter：前記配線層から、前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズまでの空気換算長
とする。
（１５）
前記液晶層よりも前記光入射側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆbefore／ｔLbeforebetween≦１．３５ ……（３）
ただし、
ｆbefore：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLbeforebetween：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
（１６）
前記配線層よりも前記光射出側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆ after ／ｔ Lafterbetween ≦１．３５ ……（４）
ただし、
ｆafter：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLafterbetween：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
（１７）
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１６）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
１．５９／φWire≦ｎWire・ｓｉｎθWire ……（５）
ただし、
ｎWire：前記配線層の屈折率
θWire：前記配線層を通過する光線の角度
φWire：１つの前記画素電極における透過領域の内接円直径［μｍ］
とする。
（１８）
液晶層と、
駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
（１９）
液晶層と、
遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
（２０）
液晶層と、
駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
液晶層と、
遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
（２）
前記第２の層の前記厚み方向の断面形状は、厚みに比べて幅の方が大きい
上記（１）に記載の液晶表示装置。
（３）
前記第２の層は、回折作用によって、入射光を前記複数の画素電極に導く
上記（１）または（２）に記載の液晶表示装置。
（４）
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられた共通電極、をさらに備える
上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（５）
前記液晶層と前記第１の層との間に設けられ、前記第２の屈折率を有する材料で構成された平坦層、をさらに備える
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（６）
前記第１の層と前記対向基板との間において前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた複数のマイクロレンズ、をさらに備える
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（７）
前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置において、前記第１の層における前記対向基板側の面がマイクロレンズ形状とされている
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（８）
前記第１の層は、積層型Ｃプレートであり、
前記積層型Ｃプレートの平均屈折率が前記第１の屈折率とされている
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（９）
前記第２の層は、前記遮光領域のうち、少なくとも、前記複数の画素電極からなる画素平面内の対角方向に相当する領域に設けられている
上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１０）
前記駆動基板は配線層を有し、
前記遮光領域は、前記配線層に対応する領域である
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１１）
前記駆動基板は配線層を有し、
光軸方向において、前記複数の画素電極のそれぞれに対応する位置に設けられた３枚以上のマイクロレンズ、をさらに備え、
前記液晶層よりも光入射側と、前記配線層よりも光射出側とにそれぞれ、少なくとも前記３枚以上のマイクロレンズのうちの１つが設けられ、
前記３枚以上のマイクロレンズによって、入射光束が前記液晶層よりも前記光射出側で結像するようになされ、
前記３枚以上のマイクロレンズによる前記光入射側の結像位置と前記光射出側の結像位置との共役結像位置間の空気換算距離が、前記３枚以上のマイクロレンズのうち最も前記光入射側にあるマイクロレンズと最も前記光射出側にあるマイクロレンズとの間の空気換算距離よりも大きい
上記（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
（１２）
前記３枚以上のマイクロレンズによる共役結像の倍率は０．７倍以上、１．３倍以下である
上記（１１）に記載の液晶表示装置。
（１３）
以下の条件式を満足する
上記（１１）または（１２）に記載の液晶表示装置。
０．８≦ｆbefore／ｆafter≦１．２ ……（１）
ただし、
ｆbefore：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｆafter：前記３枚以上のマイクロレンズのうち前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
とする。
（１４）
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１３）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．８≦ｔLbefore-Wire／ｔWire-Lafter≦１．２ ……（２）
ただし、
ｔLbefore-Wire：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズから、前記配線層までの空気換算長
ｔWire-Lafter：前記配線層から、前記配線層よりも前記光射出側に設けられた少なくとも１枚のマイクロレンズのうち最も前記配線層に近い位置に設けられたマイクロレンズまでの空気換算長
とする。
（１５）
前記液晶層よりも前記光入射側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆbefore／ｔLbeforebetween≦１．３５ ……（３）
ただし、
ｆbefore：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLbeforebetween：前記液晶層よりも前記光入射側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
（１６）
前記配線層よりも前記光射出側に、前記３枚以上のマイクロレンズのうちの２つが設けられ、
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１４）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
０．６５≦ｆ after ／ｔ Lafterbetween ≦１．３５ ……（４）
ただし、
ｆafter：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズの空気換算合成焦点距離
ｔLafterbetween：前記配線層よりも前記光射出側に設けられた２枚のマイクロレンズ間の空気換算長
とする。
（１７）
以下の条件式を満足する
上記（１１）ないし（１６）のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
１．５９／φWire≦ｎWire・ｓｉｎθWire ……（５）
ただし、
ｎWire：前記配線層の屈折率
θWire：前記配線層を通過する光線の角度
φWire：１つの前記画素電極における透過領域の内接円直径［μｍ］
とする。
（１８）
液晶層と、
駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える
液晶表示装置。
（１９）
液晶層と、
遮光領域と透過領域とを有する駆動基板と、
前記駆動基板上における前記透過領域に対応する位置に設けられた透過型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記遮光領域に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
（２０）
液晶層と、
駆動基板と、
前記駆動基板上に設けられた反射型の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極および前記液晶層を介して前記駆動基板に対向配置された対向基板と、
前記対向基板と前記液晶層との間に設けられ、第１の屈折率を有する材料で構成された第１の層と、
前記第１の層内における前記複数の画素電極の間に対応する領域の少なくとも一部に設けられ、前記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する材料で構成された、厚み方向の断面形状が矩形状の第２の層と
を備える液晶表示装置、を含む電子機器。
【0214】
本出願は、日本国特許庁において２０１９年７月１３日に出願された日本特許出願番号第２０１９－１３３８２７号、および２０２０年１月１７日に出願された日本特許出願番号第２０２０－６３４６号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【0215】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】