专利名称：电光装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如液晶显示装置等电光装置及具有该电光装置的例如液晶投影机等电子设备的技术领域。
背景技术：
作为这种电光装置，例如有使用与多个像素分别对应的微透镜来提高用于显示的光的利用效率的电光装置。例如在专利文献1中公开了在光的入射侧的基板及射出侧的基板分别设置微透镜的技术。在上述的在光的入射侧及射出侧设置微透镜的电光装置中，可能引起由入射侧的微透镜聚光的光在射出侧的微透镜被发散这样的问题。因此，例如在专利文献2中，提出使光的入射侧的微透镜的焦距大于射出侧的微透镜的焦距这样的技术。专利文献1 日本特许第4207599号公报专利文献2 日本特许第2552389号公报但是，上述的专利文献2中，虽然提及了设于光的入射侧及射出侧的2个微透镜的焦距，但对其相互的位置关系没有具体记载。因此，存在即使适当调整2个微透镜的焦距也无法抑制在射出侧的微透镜中光发散的可能。即，专利文献2的技术存在不一定能提高显示图像的品质这样的技术问题。
发明内容
本发明是鉴于例如上述的问题而做出的，其课题在于，提供一种可显示明亮且高品质的图像的电光装置及电子设备。为了解决上述课题，本发明的电光装置，是对入射到包括多个像素的显示区域的光进行调制并将其射出的电光装置，包括电光物质、配置在所述光的入射侧且与所述多个像素分别对应设置的第1聚光透镜、配置在所述光的射出侧且与所述多个像素分别对应设置的第2聚光透镜，所述第1聚光透镜的聚光度大于所述第2聚光透镜的聚光度，所述第1 聚光透镜与所述电光物质的距离小于所述第2聚光透镜与所述电光物质的距离。根据本发明的电光装置，在其工作时，首先对包括多个像素的显示区域入射例如从白色光源等照射的光。入射到显示区域的光在多个像素分别透过例如液晶等电光物质， 根据该电光物质的状态被调制。因此，能够使用从显示区域射出的光显示图像。电光物质被夹持在一对基板之间，所述一对基板是具有例如像素电极、像素晶体管等各种电极、布线的元件基板、以及具有对置电极的对置基板。从电光物质看，在光的入射侧配置有与多个像素分别对应设置的第1聚光透镜。并且，从电光物质看，在光的射出侧配置有与多个像素分别对应设置的第2聚光透镜。另外，第1聚光透镜及第2聚光透镜可以内置在上述的一对基板，也可以与一对基板分体地设置。在此，尤其是第1聚光透镜的聚光度设定为大于第2聚光透镜的聚光度。在此的 “聚光度”是表示将入射的光汇聚为一点的程度，聚光度越大，焦点处的光束越小。此外，第1聚光透镜与电光物质的距离被设定为小于第2聚光透镜与电光物质的距离。S卩，与第2聚光透镜相比，第1聚光透镜配置在接近电光物质的位置。根据上述的结构，入射到装置的光首先被第1聚光透镜聚光。第1聚光透镜的聚光度比第2聚光透镜的聚光度高，且距离电光物质也近，因此，能够对于多个像素分别将入射的光合适地聚光。因此，能够抑制由例如规定各像素的黑矩阵等截断光，能够提高光的利用效率。由第1聚光透镜聚光了的光通过了电光物质后，被第2聚光透镜聚光。第2聚光透镜比第1聚光透镜的聚光度低，且距离电光物质也远，因此能够将由第1聚光透镜聚光后而发散的光适当地聚光，向用于投影图像的投影透镜等射出。利用第2聚光透镜，能够射出不偏离例如投影透镜的F值等的光，因此能够进一步提高光的利用效率。在此，假如将第1聚光透镜及第2聚光透镜以相同的条件(即，聚光度相同、距电光物质的距离也相同的状态)设置。此时，由于入射到第2聚光透镜的光不光是完全的平行光，因此不能由第2聚光透镜充分聚光，或者会使光发散。这样发散的光偏离投影透镜的 F值等，结果造成图像的明亮度降低。但是，在本发明中，如上所述，第1聚光透镜的聚光度被设定为大于第2聚光透镜的聚光度，第1聚光透镜与电光物质的距离被设定为小于第2聚光透镜与电光物质的距离。 因此，在第1聚光透镜及第2聚光透镜能够实现合适的聚光，能够有效地提高入射到装置的光的利用效率。另外，本发明在使用例如LED (Light Emitting Diode，发光二极管)光源那样所照射的光的角度分布广的光源时，可显著发挥其效果。如以上所述，根据本发明的电光装置，可显示明亮且高品质的图像。本发明的电光装置的一方案中，所述第1聚光透镜的透镜有效直径大于所述第2 聚光透镜的透镜有效直径。根据该方案，容易使第1聚光透镜的聚光度大于第2聚光透镜的聚光度。具体而言，可以不使第1聚光透镜及第2聚光透镜的形状相互不同，而是通过调整透镜有效直径， 实现聚光度不同的2个透镜。因此，不会使制造工艺高度复杂化，就能实现明亮且高品质的图像显示。本发明的电光装置的另一方案中，包括夹持所述电光物质的一对基板，所述第1 聚光透镜内置在所述一对基板中的所述光的入射侧的基板，所述第2聚光透镜内置在所述一对基板中的所述光的射出侧的基板。根据该方案，由于第1聚光透镜及第2聚光透镜内置在夹持电光物质的一对基板， 因此极其容易进行第1聚光透镜及第2聚光透镜与电光物质或一对基板上的各部件的位置调整。因此，不会使制造工艺高度复杂化，就能实现明亮且高品质的图像显示。为了解决上述问题，本发明的电子设备包括上述的本发明的电光装置(其中，也包括其各种方案)。根据本发明的电子设备，由于具有上述的本发明的电光装置，因此能够实现可进行高品质显示的、投影型显示装置、电视机、便携电话机、电子记事本、文字处理机、取景器式或监视器直视式的磁带录像机、工作站、电视电话机、POS终端、触摸面板等的各种电子设备。此外，作为本发明的电子设备，也可以实现例如电子纸等电泳装置等。
本发明的作用及其他优点，将通过下述说明的具体实施方式
而得以明确。
图1是表示实施方式的电光装置的整体结构的俯视图。图2是图1的H-H，线剖面图。图3是实施方式的电光装置的多个像素中的各种元件、布线等的等效电路图。图4是表示微透镜的配置位置的侧视图。图5是示意表示从微透镜射出的光入射到投影透镜的样态的放大侧视图(其1)。图6是示意表示从微透镜射出的光入射到投影透镜的样态的放大侧视图(其2)。图7是表示比较例的微透镜的结构的放大侧视图。图8是表示作为应用了电光装置的电子设备的一例的投影机的结构的俯视图。附图标记说明3a…扫描线，6a···数据线，9a···像素电极，1(>"TFT阵列基板，IOa…图像显示区域， 20…对置基板，30"'TFT，50…液晶层，70···存储电容，101…数据线驱动电路，102…外部电路连接端子，104…扫描线驱动电路，210…第1微透镜，220…第2微透镜，1114···投影透镜。
具体实施例方式以下中，参照
本发明的实施方式。<电光装置>参照图1 图7说明本实施方式的电光装置。另外，在以下的实施方式中，作为本发明的电光装置的一例举出内置驱动电路型的TFTCThin Film Transistor，薄膜晶体管) 有源矩阵驱动方式的液晶装置进行说明。<第1实施方式>首先，参照图1及图2说明本实施方式的电光装置的整体结构。在此，图1是表示本实施方式的电光装置的整体结构的俯视图，图2是图1的H-H’线剖面图。在图1及图2中，在本实施方式的电光装置，作为本发明的“一对基板”的一例的 TFT阵列基板10与对置基板20相对配置。TFT阵列基板10是例如石英基板、玻璃基板等透明基板、硅基板等。对置基板20是例如石英基板、玻璃基板等透明基板。在TFT阵列基板 10与对置基板20之间封入作为本发明的“电光物质”的一例的液晶层50。液晶层50由例如一种或混合了多种的向列型液晶的液晶构成，在一对取向膜之间取得预定的取向状态。TFT阵列基板10与对置基板20被设于密封区域的密封材料52相互粘结，密封区域位于将多个像素成矩阵状设置的图像显示区域IOa的周围。密封材料52由用于将两基板贴合的例如紫外线固化树脂、热固化树脂等构成，在制造工艺中，在涂布在TFT阵列基板10上后，通过紫外线照射、加热等而固化。密封材料52 中分散有用于使TFT阵列基板10与对置基板20的间隔(即，基板间间隙)为预定值的玻璃纤维或玻璃珠等间隙材料。另外，可以除了将间隙材料混入密封材料52之外，还在图像显示区域IOa或位于图像显示区域IOa周边的周边区域配置间隙材料，或者可以取代将间隙材料混入密封材料52，而在图像显示区域IOa或位于图像显示区域IOa周边的周边区域配置间隙材料。
规定图像显示区域IOa的框缘区域的遮光性的框缘遮光膜53，与配置有密封材料 52的密封区域的内侧并行地设置在对置基板20侧。另外，这样的框缘遮光膜53的一部分或全部可以作为内置遮光膜而设于TFT阵列基板10侧。在周边区域中的位于配置有密封材料52的密封区域的外侧的区域，数据线驱动电路101及外部电路连接端子102沿着TFT阵列基板10的一边设置。扫描线驱动电路104 以沿着与该一边相邻的2边且被框缘遮光膜53覆盖的方式设置。而且，为了将这样设于图像显示区域IOa两侧的2个扫描线驱动电路104之间连接，以沿着TFT阵列基板10的剩余一边且被框缘遮光膜53覆盖的方式设置多个布线105。在TFT阵列基板10上的与对置基板20的4个角部相对的区域配置有用于用上下导通材料将两基板之间连接的上下导通端子106。由此，能够使TFT阵列基板10与对置基板20之间电导通。在图2中，TFT阵列基板10上形成设有作为驱动元件的像素开关用TFT、扫描线、 数据线等布线的层叠构造。图2中省略了关于该层叠构造的详细结构的图示，但在该层叠构造上，由ITOandium Tin Oxide，铟锡氧化物)等透明材料构成的像素电极9a按每一像素以预定的图案形成为岛状。像素电极9a以与对置电极21相对的方式形成在TFT阵列基板10上的图像显示区域10a。在TFT阵列基板10的面对液晶层50 —侧的表面即像素电极9a上以覆盖像素电极9a的方式形成有取向膜16。在对置基板20的与TFT阵列基板10相对的对置面上形成有遮光膜23。从俯视看，遮光膜23例如在对置基板20的对置面上形成为格子状。在对置基板20中，由遮光膜 23规定非开口区域，由遮光膜23划分的区域成为使从例如投影机用的灯、直视用的背光源射出的光透射的开口区域。另外，也可以将遮光膜23形成为条纹状，由该遮光膜23、和设于 TFT阵列基板10侧的数据线等各种结构要素规定非开口区域。在遮光膜23上，由ITO等透明材料构成的对置电极21以与多个像素电极9a相对的方式形成。为了在图像显示区域IOa进行彩色显示，还可以在遮光膜23上，在包括开口区域及非开口区域的一部分的区域形成图2未图示的滤色片。在对置基板20的对置面上的对置电极21上形成取向膜22。另外，在图1及图2所示的TFT阵列基板10上，除了上述的数据线驱动电路101、 扫描线驱动电路104等驱动电路之外，还可以形成对图像信号线上的图像信号采样并供给至数据线的采样电路、在图像信号之前将预定电压电平的预充电信号分别供给于多个数据线的预充电电路、用于检查制造途中、出厂时的该电光装置的品质、缺陷等的检查电路等。此外，虽然省略了在此的图示，本实施方式的电光装置除了上述的各部件之外还设有用于使入射的光聚光的微透镜。关于该微透镜的结构将在后面详述。接着，参照图3说明本实施方式的电光装置的像素部的电结构。在此，图3是构成本实施方式的电光装置的图像显示区域的形成为矩阵状的多个像素中的各种元件、布线等的等效电路图。在图3中，在构成图像显示区域IOa的形成为矩阵状的多个像素分别形成有像素电极9a及TFT30。TFT30与像素电极9a电连接，在本实施方式的电光装置工作时，对像素电极9a进行开关控制。被供给图像信号的数据线6a与TFT30的源极电连接。写入数据线6a的图像信号Si、S2、…、Sn可以按该顺序按线依次供给，也可以对相邻的多个数据线6a 彼此，按组供给。扫描线3a与TFT30的栅极电连接，本实施方式的电光装置以预定定时对扫描线3a 以脉冲方式将扫描信号G1、G2、…、Gm按该顺序按线依次施加。像素电极9a，与TFT30的漏极电连接，通过将作为开关元件的TFT30的开关闭合一定期间，从而在预定定时写入从数据线6a供给的图像信号Si、S2、…、Sn。经由像素电极9a写入作为电光物质的一例的液晶的预定电平的图像信号S1、S2、…、Sn在与形成于对置基板的对置电极之间保持一定期间。构成液晶层50(参照图幻的液晶，通过根据被施加的电压电平而改变分子集合的取向、秩序，从而调制光，可进行灰度等级显示。例如，若是常白模式，则相应于以各像素为单位所施加的电压，对入射光的透射率减少，若是常黑模式，则相应于以各像素为单位所施加的电压，对入射光的透射率增加，整体上从电光装置射出具有与图像信号相应的对比度的光。在此，为了防止所保持的图像信号泄漏，与在像素电极9a与对置电极21 (参照图 2)之间形成的液晶电容并联地附加存储电容70。存储电容70是作为根据图像信号的供给而暂时保持各像素电极9a的电位的保持电容而发挥作用的电容元件。存储电容70的一个电极与像素电极9a并联地同TFT30的漏极电连接，另一个电极与电位固定的电容线300电连接，以成为固定电位。禾I佣存储电容70，像素电极9a的电位保持特性提高，可实现提高对比度、减少闪烁这样的显示特性的提高。接着，参照图4 图6详细说明在本实施方式的电光装置设置的微透镜。在此，图 4是表示微透镜的配置位置的侧视图。图5及图6分别是示意表示从微透镜射出的光入射到投影透镜的样态的放大侧视图。另外，在图4以后的图中，仅示出构成装置的部件中需要说明的部件，适当省略其他部件的图示。在图4中，本实施方式的电光装置在对置基板20 ( S卩，光入射侧的基板)设有作为本发明的“第1聚光透镜”的一例的第1微透镜210。在TFT基板10( S卩，光射出侧的基板) 设置作为本发明的“第2聚光透镜”的一例的第2微透镜220。第1微透镜210及第2微透镜220分别按每个像素对应地设置，第1微透镜210及第2微透镜220分别构成微透镜阵列板。若如此以使各微透镜210、220与电光装置的各像素对应的方式配置该微透镜阵列板，则能够用与像素的开口区域对应配置的第1微透镜210分割光源光束，并使分割的光束分别聚光，设为将光束直径变小的状态，因此，能够将本来应该朝向各像素的非开口区域行进的光用各第1微透镜210引导向各像素的开口区域内。此外，能够利用第2微透镜220 使从各像素射出的光形成为不偏离投影透镜1114的F值的光而射出，能够进一步提高光的利用效率。第1微透镜210及第2微透镜220例如是通过将对置基板20及TFT基板10图案形成为透镜的形状、并叠合折射率不同的部件而形成。另外，第1微透镜210及第2微透镜220也可以不是如图所示那样内置在对置基板20及TFT基板10，而是与对置基板20及TFT基板10分体地(例如，作为微透镜基板)设置。
在图5中，第1微透镜210的聚光度被设定为大于第2微透镜220的聚光度。具体而言，第1微透镜210的曲率大于第2微透镜220的曲率。此外，第1微透镜210与液晶层50的距离η被设定为小于第2微透镜220与液晶层50的距离m。根据上述的结构，入射到装置的光源光首先被第1微透镜210聚光。第1微透镜 210比第2微透镜220的聚光度高，距离液晶层50也近，因此能够对于多个像素的各自将入射的光源光适当地聚光。因此，能够抑制由于例如规定各像素的黑矩阵等截断光，能够提高光的利用效率。由第1微透镜210聚光的光通过了液晶层50后，被第2微透镜220聚光。第2微透镜220比第1微透镜210的聚光度低，且距离液晶层50也远，因此能够将由第1微透镜 210聚光后而发散的光适当地聚光，向用于投影图像的投影透镜1114射出。利用第2微透镜220，能够射出不偏离投影透镜1114的F值的光，因此能够进一步提高光的利用效率。在图6中，通过使第1微透镜210及第2微透镜220的有效直径彼此不同，也能实现上述的聚光度差异。具体而言，将第1微透镜210的有效直径rl设定为大于第2微透镜 220的有效直径r2。如此，即使不使透镜形状变化也能实现聚光度的差异，因此能抑制制造工艺的高度复杂化。接着，参照图7所示的比较例，更详细说明本实施方式的微透镜的作用效果。在此，图7是示意表示从比较例的微透镜射出的光入射到投影透镜的样态的放大侧视图。在图7中，在比较例的电光装置中，将第1微透镜210的聚光度和第2微透镜220 的聚光度设定为彼此相同。并且，将第1微透镜210与液晶层50之间的距离η和第2微透镜220与液晶层50之间的距离m设定为彼此相同。即，第1微透镜210及第2微透镜220 以彼此相同的条件分别配置在光的入射侧及射出侧。根据比较例的电光装置，入射到装置的光源光首先被第1微透镜210聚光。然后， 被聚光了的光通过了液晶层50之后，入射到第2微透镜220。但是，由于比较例的第2微透镜220与第1微透镜210是相同条件，因此有可能不能适当地对平行光以外的光聚光，或相反地使其发散。此时，从第2微透镜220射出的光不在投影透镜1114的F值的范围内，结果，导致图像的明亮度降低。与此相对，本实施方式的电光装置中，如上所述，第1微透镜210的聚光度被设定为大于第2微透镜220的聚光度。而且，第1微透镜210与液晶层50的距离η被设定为小于第2微透镜220与液晶层50的距离m。因此，能够在第1微透镜210及第2微透镜220 实现合适的聚光，能够有效地提高入射到装置的光的利用效率。如上所述，根据本实施方式的电光装置，能够显示明亮且高品质的图像。〈电子设备〉接着，说明将作为上述的电光装置的液晶装置应用于各种的电子设备的情况。在此，图8是表示投影机的结构例的俯视图。以下，对将该液晶装置用作光阀的投影机进行说明。如图8所示，在投影机1100内部设有由卤素灯等白色光源构成的灯单元1102。从该灯单元1102射出的投影光被配置在光导1104内的4片镜体1106及2片分色镜1108分为RGB 3原色，入射到作为与各原色对应的光阀的液晶面板1110R、1110B及1110G。液晶面板1110R、1110B及1110G的结构与上述的液晶装置同等，被从图像信号处理电路供给的R、G、B的原色信号分别驱动。并且，由这些液晶面板调制的光从3个方向向分色棱镜1112入射。在该分色棱镜1112，R及B的光被90度折射，而G的光直进。因此， 将各色的图像合成，结果，经由投影透镜1114在屏幕等投影彩色图像。在此，关注由各液晶面板1110R、1110B及1110G得到的显示像，需要使液晶面板 1110G的显示像相对于液晶面板1110R、1 IlOB的显示像左右反转。另外，在液晶面板1110R、1 IlOB及1110G，由于利用分色镜1108入射与R、G、B各
原色对应的光，因此不需要设置滤色片。另外，除了参照图8说明的电子设备之外，还可举出便携式的个人计算机、便携电话机、液晶电视机、取景器式/监视器直视式的磁带录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、计算器、文字处理机、工作站、电视电话机、POS终端、具有触摸面板的装置等。而且， 当然也可应用于这些各种电子设备。此外，本发明除了上述的各实施方式中说明的液晶装置以外，也可应用于反射型液晶装置(LCOS)、等离子显示器(PDP)、场致发射型显示器(FED、SED)、有机EL显示器、数字微镜器件(DMD)、电泳装置等。本发明不限于上述实施方式，在不违反从技术方案及说明书整体读出的发明的要旨或思想的范围内可适当变更，伴有这样的变更的电光装置及具有该电光装置的电子设备也包含于本发明的技术范围。
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权利要求
1.一种电光装置，其特征在于，对入射到包括多个像素的显示区域的光进行调制并将其射出，包括电光物质，第1聚光透镜，其配置在所述光的入射侧，与所述多个像素分别对应设置，和第2聚光透镜，其配置在所述光的射出侧，与所述多个像素分别对应设置，所述第1聚光透镜的聚光度大于所述第2聚光透镜的聚光度，所述第1聚光透镜与所述电光物质的距离小于所述第2聚光透镜与所述电光物质的距1 O
2.根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，所述第1聚光透镜的透镜有效直径大于所述第2聚光透镜的透镜有效直径。
3.根据权利要求1或2所述的电光装置，其特征在于， 包括夹持所述电光物质的一对基板，所述第1聚光透镜内置在所述一对基板中的所述光的入射侧的基板， 所述第2聚光透镜内置在所述一对基板中的所述光的射出侧的基板。
4.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求1 3中的任一项所述的电光装置。
5.一种电光装置，其特征在于，对入射到包括多个像素的显示区域的光进行调制并将其射出，包括电光物质层，第1聚光透镜，其配置在所述光的入射侧，与所述多个像素分别对应设置，和第2聚光透镜，其配置在所述光的射出侧，与所述多个像素分别对应设置， 所述第1聚光透镜的聚光度大于所述第2聚光透镜的聚光度， 所述第1聚光透镜与所述电光物质层的所述第1聚光透镜侧的表面的距离小于所述第 2聚光透镜与所述电光物质层的所述第2聚光透镜侧的表面的距离。
全文摘要
本发明提供一种电光装置及电子设备。电光装置包括电光物质(50)、配置在光的入射侧且与多个像素分别对应设置的第1聚光透镜(210)、和配置在光的射出侧且与多个像素分别对应设置的第2聚光透镜(220)。第1聚光透镜的聚光度大于第2聚光透镜的聚光度，第1聚光透镜与电光物质的距离小于第2聚光透镜与电光物质的距离。
文档编号G02F1/13GK102540512SQ20111044784
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者小泽宣彦 申请人:精工爱普生株式会社