JP2016017983A - マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を向上させて明るい表示と良好なコントラスト比とを得ることが可能なマイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器を提供する。
【解決手段】マイクロレンズアレイ基板１０は、面１１ａに凹部１２が設けられた基板１１と、凹部１２を埋め込むように設けられたレンズ層１３と、レンズ層１３を覆うように設けられた光路長調整層１４とを備え、凹部１２は中央部に配置された平坦部１２ａを有し、レンズ層１３の屈折率は基板１１の屈折率よりも大きく、光路長調整層１４の屈折率は基板１１の屈折率よりも大きく、かつ、レンズ層１３の屈折率以下であることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器に関する。

素子基板と対向基板との間に電気光学物質（例えば、液晶など）を備えた電気光学装置が知られている。電気光学装置として、例えば、プロジェクターの液晶ライトバルブとして用いられる液晶装置などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。そこで、マイクロレンズアレイ基板を備え、液晶装置に入射する光のうち遮光層で遮光されてしまう光をマイクロレンズで集光して画素の開口部内に入射させることにより、液晶装置の実質的な開口率の向上を図る構成が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板は、基板の凹部（窪み）に高屈折接着剤からなるレンズ層を塗布して調整用ガラス板と貼り合せることにより形成される。基板に凹部を形成する際に、凹部中に蓄積される不要物が基板表面を覆うとともにエッチング液の循環を阻害することにより、凹部の中央部は略平坦な形状となる。略平坦な形状の部分は集光作用がないため、マイクロレンズの中央部に入射する平行光は、屈折することなくそのまま直進してマイクロレンズから射出される。

特開２００４−４７４５号公報

しかしながら、マイクロレンズアレイ基板に入射する光には、基板表面の法線方向に沿った平行光ばかりでなく、法線方向に対して角度を持った斜め光も少なからず含まれる。特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板では、レンズ層の屈折率は基板の屈折率よりも大きく、調整用ガラス板の屈折率は基板の屈折率と同一である。そのため、マイクロレンズの中央部に入射する斜め光は、基板とレンズ層との界面で屈折しその屈折角が入射角よりも小さくなるが、レンズ層と調整用ガラス板との界面で再び屈折して、マイクロレンズに入射したときの角度に戻されて射出される。そうすると、マイクロレンズから射出された斜め光が遮光部で遮光されて光の利用効率が低下するおそれや、液晶分子の配向方向に対して斜めに進む光が多くなることでコントラスト比が低下するおそれがある。

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。

［適用例１］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、第１の面に凹部が設けられた基板と、前記凹部を埋め込むように設けられたレンズ層と、前記レンズ層を覆うように設けられた透光層と、を備え、前記凹部は、中央部に配置された平坦部を有し、前記レンズ層の屈折率は前記基板の屈折率よりも大きく、前記透光層の屈折率は前記基板の屈折率よりも大きく、かつ、前記レンズ層の屈折率以下であることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、基板の屈折率よりも大きな屈折率を有するレンズ層で凹部を埋め込むことにより、マイクロレンズが構成される。凹部は、集光作用を有していない平坦部を中央部に有しているため、マイクロレンズの中央部に入射する平行光は、屈折することなくレンズ層と透光層とを通過する。一方、マイクロレンズの中央部に入射する斜め光は、レンズ層の屈折率が基板の屈折率よりも大きいので、基板とレンズ層との界面で屈折しその屈折角は入射角よりも小さくなる。ここで、透光層の屈折率は基板の屈折率よりも大きく、かつ、レンズ層の屈折率以下であるので、レンズ層と透光層との界面で屈折する際の屈折角は、斜め光がレンズ層に入射した際の入射角よりも小さくなる。したがって、マイクロレンズの中央部に入射する斜め光を、透光層の屈折率が基板の屈折率と同じである場合よりも法線方向に対する角度を小さくして射出することができる。また、レンズ層の屈折率と透光層の屈折率との差が小さくなるため、レンズ層と透光層との界面での斜め光の反射が抑えられる。これらにより、光の利用効率を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記透光層の屈折率は、前記レンズ層の屈折率よりも小さくてもよい。

本適用例の構成によれば、透光層の屈折率はレンズ層の屈折率よりも小さい。すなわち、透光層の屈折率がレンズ層の屈折率と異なるので、透光層とレンズ層とで組成や配合比が異なる材料を用いて、別工程で成膜することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記凹部は、周縁部に前記第１の面から前記平坦部に向かって傾斜する傾斜面を有していることが好ましい。

本適用例の構成によれば、凹部はその周縁部に基板の第１の面から平坦部に向かって傾斜する傾斜面、すなわちテーパー状の面を有している。したがって、凹部の周縁部が曲面である場合と比べて、周縁部に入射する光の過度の屈折を抑えることができる。また、周縁部に入射する光が屈折する角度が略同一となるので、マイクロレンズから射出される光の角度のばらつきをより小さく抑えることができる。

［適用例４］本適用例に係る電気光学装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、前記第１の基板に配置された複数の遮光層で構成され、画素に対応する開口部を有する遮光部と、を備え、前記第１の基板または前記第２の基板に、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を備え、平面視において、前記遮光部の内縁が前記平坦部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、電気光学装置は複数の遮光層で構成され各画素に対応する開口部を有する遮光部とマイクロレンズアレイ基板とを備えている。そのため、マイクロレンズの中央部（平坦部）に入射する斜め光は、法線方向に対する角度が小さくなって射出されるので、入射する際の入射角のまま進んだ場合に遮光部で遮光される斜め光を各画素の開口部内に導くことができる。また、遮光部の内縁が平坦部の外縁よりも外側に配置されているので、マイクロレンズの中央部に入射して屈折することなく射出される平行光は、遮光部で遮光されることなく開口部内を透過する。これらにより、電気光学装置に入射する平行光および斜め光が遮光部で遮光されることによる光の利用効率の低下や、液晶分子の配向方向に対して斜めに進む光が多くなることによるコントラスト比の低下を抑えることができる。

［適用例５］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記画素は平面視で略矩形状であり、前記レンズ層は、前記画素の対角同士を結ぶ対角線方向に連続して設けられていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、レンズ層は、画素の対角同士を結ぶ対角線方向に連続して設けられている。換言すれば、レンズ層は、凹部を埋め込む部分だけでなく、画素の対角線方向において隣り合う凹部同士の間の基板の表面にも設けられている。そのため、凹部を埋め込むように形成したレンズ層の表面を研磨して平坦化する工程において、画素の対角線方向において隣り合う凹部同士の間にレンズ層が残った状態で研磨を終了するので、レンズ層の過剰な研磨によりレンズ径が小さくなって光の利用効率が低下することを抑止できる。

［適用例６］本適用例に係る電子機器は、上記適用例の電気光学装置を備えていることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、明るく優れたコントラスト比を有する画像を表示する電子機器を提供することができる。

第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図。 第１の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。 第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。 第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。 第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の作用を説明する模式断面図。 第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。 第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。 第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。 第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。 第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図。 従来のマイクロレンズアレイ基板の作用を比較して説明する模式断面図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。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、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。

（第１の実施形態）
＜電気光学装置＞
ここでは、電気光学装置として、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投写型表示装置（プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。

まず、第１の実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置について、図１、図２、および図３を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図である。図２は、第１の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図３は、第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。詳しくは、図３は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。

図１および図３に示すように、第１の実施形態に係る液晶装置１は、第１の基板としての素子基板２０と、素子基板２０に対向配置された第２の基板としての対向基板３０と、シール材４２と、電気光学層としての液晶層４０とを備えている。図１に示すように、素子基板２０は対向基板３０よりも大きく、両基板は、対向基板３０の縁部に沿って額縁状に配置されたシール材４２を介して接合されている。

液晶層４０は、素子基板２０と対向基板３０とシール材４２とによって囲まれた空間に封入された、正または負の誘電異方性を有する液晶で構成されている。シール材４２は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤からなる。シール材４２には、素子基板２０と対向基板３０との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。

額縁状に配置されたシール材４２の内側には、素子基板２０に設けられた遮光層２２，２６と、対向基板３０に設けられた遮光層３２とが配置されている。遮光層２２，２６，３２は、額縁状の周縁部を有し、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで形成されている。額縁状の遮光層２２，２６，３２の内側は、複数の画素Ｐが配列された表示領域Ｅとなっている。画素Ｐは、例えば、略矩形状を有し、マトリックス状に配列されている。

表示領域Ｅは、液晶装置１において、実質的に表示に寄与する領域である。素子基板２０に設けられた遮光層２２，２６は、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐを平面的に区画するように、例えば格子状に設けられている。なお、液晶装置１は、表示領域Ｅの周囲を囲むように設けられた、実質的に表示に寄与しないダミー領域を備えていてもよい。

素子基板２０の第１辺に沿って形成されたシール材４２の表示領域Ｅと反対側には、第１辺に沿ってデータ線駆動回路５１および複数の外部接続端子５４が設けられている。また、その第１辺に対向する他の第２辺に沿ったシール材４２の表示領域Ｅ側には、検査回路５３が設けられている。さらに、これらの２辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿ったシール材４２の内側には、走査線駆動回路５２が設けられている。

検査回路５３が設けられた第２辺のシール材４２の表示領域Ｅ側には、２つの走査線駆動回路５２を繋ぐ複数の配線５５が設けられている。これらデータ線駆動回路５１、走査線駆動回路５２に繋がる配線は、複数の外部接続端子５４に接続されている。また、対向基板３０の角部には、素子基板２０と対向基板３０との間で電気的導通をとるための上下導通部５６が設けられている。なお、検査回路５３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路５１と表示領域Ｅとの間のシール材４２の内側に沿った位置に設けてもよい。

以下の説明では、データ線駆動回路５１が設けられた第１辺に沿った方向をＸ方向とし、この第１辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿った方向をＹ方向とする。Ｘ方向は、図１のＡ−Ａ’線に沿った方向である。遮光層２２，２６は、Ｘ方向とＹ方向とに沿った格子状に設けられている。画素Ｐは、遮光層２２，２６によって格子状に区画され、Ｘ方向とＹ方向とに沿ったマトリックス状に配列されている。

また、Ｘ方向およびＹ方向と直交し図１における上方に向かう方向をＺ方向とする。なお、本明細書では、液晶装置１の対向基板３０側表面の法線方向（Ｚ方向）から見ることを「平面視」という。

図２に示すように、表示領域Ｅには、走査線２とデータ線３とが互いに交差するように形成され、走査線２とデータ線３との交差に対応して画素Ｐが設けられている。画素Ｐのそれぞれには、画素電極２８と、スイッチング素子としてのＴＦＴ２４とが設けられている。

ＴＦＴ２４のソース電極（図示しない）は、データ線駆動回路５１から延在するデータ線３に電気的に接続されている。データ線３には、データ線駆動回路５１（図１参照）から画像信号（データ信号）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが線順次で供給される。ＴＦＴ２４のゲート電極（図示しない）は、走査線駆動回路５２から延在する走査線２の一部である。走査線２には、走査線駆動回路５２から走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍが線順次で供給される。ＴＦＴ２４のドレイン電極（図示しない）は、画素電極２８に電気的に接続されている。

画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎは、ＴＦＴ２４を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線３を介して画素電極２８に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極２８を介して液晶層４０に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板３０に設けられた共通電極３４（図３参照）との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。

なお、保持された画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎがリークするのを防止するため、走査線２に沿って形成された容量線４と画素電極２８との間に蓄積容量５が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、各画素Ｐの液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶層４０（図３参照）に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。

液晶層４０を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加し、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラスト比をもつ光が射出される。

図３に示すように、対向基板３０は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０と、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを備えている。

マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１と、レンズ層１３と、透光層としての光路長調整層１４とを備えている。基板１１は、例えば、ガラスや石英などの光透過性を有する無機材料からなる。基板１１の液晶層４０側の面を、第１の面としての面１１ａとする。基板１１は、面１１ａに形成された複数の凹部１２を有している。各凹部１２は、画素Ｐに対応して設けられている。凹部１２は、その中央部に配置された平坦部１２ａと、周縁部に配置された傾斜面１２ｃと、平坦部１２ａと傾斜面１２ｃとの間に配置された曲面部１２ｂとを有している。

レンズ層１３は、複数の凹部１２を埋め込むように形成されている。レンズ層１３は、光透過性を有し、基板１１よりも光屈折率が大きい無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などが挙げられる。レンズ層１３を形成する材料で凹部１２を埋め込むことにより、凸状のマイクロレンズＭＬが構成される。各マイクロレンズＭＬは、画素Ｐに対応して設けられている。また、複数のマイクロレンズＭＬによりマイクロレンズアレイＭＬＡが構成される。

光路長調整層１４は、基板１１とレンズ層１３とを覆うように設けられている。光路長調整層１４は、光透過性を有し、基板１１よりも光屈折率が大きく、かつ、レンズ層１３よりも光屈折率が小さい無機材料からなる。光路長調整層１４は、例えば、レンズ層１３と同じ無機材料で構成される。

レンズ層１３および光路長調整層１４をＳｉＯＮで形成する場合、レンズ層１３と光路長調整層１４とで酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）との比を異ならせることで、レンズ層１３の光屈折率と光路長調整層１４の光屈折率とを異ならせることができる。より具体的には、ＳｉＯＮに含まれる酸素（Ｏ）に対する窒素（Ｎ）の比率を高めることで、光屈折率を大きくすることができる。例えば、基板１１の光屈折率が１．４６であるとすると、レンズ層１３の光屈折率は１．５６〜１．７０程度とされ、光路長調整層１４の光屈折率は１．４８〜１．６９程度とされる。

光路長調整層１４は、マイクロレンズＭＬから遮光層２６までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。したがって、光路長調整層１４の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。

遮光層３２は、マイクロレンズアレイ基板１０（光路長調整層１４）上に設けられている。遮光層３２は、マイクロレンズＭＬが配置された表示領域Ｅ（図１参照）の周囲を囲むように設けられている。遮光層３２は、表示領域Ｅ内にも設けられ、素子基板２０の遮光層２２および遮光層２６に平面視で重なるように格子状、島状、またはストライプ状などに形成されていてもよい。

保護層３３は、光路長調整層１４と遮光層３２とを覆うように設けられている。共通電極３４は、保護層３３を覆うように設けられている。共通電極３４は、複数の画素Ｐに跨って形成されている。共通電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜３５は、共通電極３４を覆うように設けられている。

なお、保護層３３は共通電極３４の液晶層４０側の表面が平坦となるように、遮光層３２を覆うものであって、必須な構成要素ではなく、例えば、導電性の遮光層３２を直接覆うように共通電極３４を形成してもよい。

素子基板２０は、基板２１と、遮光層２２と、絶縁層２３と、ＴＦＴ２４と、絶縁層２５と、遮光層２６と、絶縁層２７と、画素電極２８と、配向膜２９とを備えている。基板２１は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。

遮光層２２は、基板２１上に設けられている。遮光層２２は、上層の遮光層２６に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光層２２および遮光層２６は、素子基板２０の厚さ方向（Ｚ方向）において、ＴＦＴ２４を間に挟むように配置されている。遮光層２２は、ＴＦＴ２４の少なくともチャネル領域と平面視で重なっている。

遮光層２２および遮光層２６が設けられていることにより、ＴＦＴ２４への光の入射が抑制されるので、ＴＦＴ２４における光リーク電流の増大や光による誤動作を抑えることができる。遮光層２２と遮光層２６とで遮光部Ｓが構成される。遮光層２２に囲まれた領域（開口部２２ａ内）、および、遮光層２６に囲まれた領域（開口部２６ａ内）は、平面視で互いに重なっており、画素Ｐの領域のうち光が透過する開口部Ｔとなる。

絶縁層２３は、基板２１と遮光層２２とを覆うように設けられている。絶縁層２３は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。

ＴＦＴ２４は、絶縁層２３上に設けられている。ＴＦＴ２４は、画素電極２８を駆動するスイッチング素子である。ＴＦＴ２４は、図示しない半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、又は、チャネル領域とドレイン領域との界面にはＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域が形成されていてもよい。

ゲート電極は、素子基板２０において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってＴＦＴ２４をオン／オフ制御している。

絶縁層２５は、絶縁層２３とＴＦＴ２４とを覆うように設けられている。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＯ₂などの無機材料からなる。絶縁層２５は、ＴＦＴ２４の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層２５により、ＴＦＴ２４によって生じる表面の凹凸が緩和される。絶縁層２５上には、遮光層２６が設けられている。そして、絶縁層２５と遮光層２６とを覆うように、無機材料からなる絶縁層２７が設けられている。

画素電極２８は、絶縁層２７上に、画素Ｐに対応して設けられている。画素電極２８は、遮光層２２の開口部２２ａおよび遮光層２６の開口部２６ａに平面視で重なる領域に配置されている。画素電極２８は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜２９は、画素電極２８を覆うように設けられている。液晶層４０は、素子基板２０側の配向膜２９と対向基板３０側の配向膜３５との間に封入されている。

なお、ＴＦＴ２４と、ＴＦＴ２４に電気信号を供給する電極や配線など（図示しない）とは、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なる領域に設けられている。これらの電極や配線などが遮光層２２や遮光層２６を兼ねる構成であってもよい。

第１の実施形態に係る液晶装置１では、例えば、光源などから発せられた光は、マイクロレンズＭＬを備える対向基板３０（基板１１）側から入射する。入射する光のうち、対向基板３０（基板１１）の表面の法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬの中央部（平坦部１２ａ）に入射した平行光の光Ｌ１は、平坦部１２ａが集光機能を有していないので、そのまま直進して画素Ｐの開口部Ｔ内を透過し素子基板２０側に射出される。

なお、以下では、対向基板３０（基板１１）の表面の法線方向を単に「法線方向」という。「法線方向」は、図３のＺ方向に沿った方向であり、素子基板２０（基板２１）の法線方向と略同一の方向である。また、以下では、法線方向に平行な光を「平行光」といい、法線方向に対して傾いた（角度を持った）光を「斜め光」という。

マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａの外側で、曲面部１２ｂに入射した平行光の光Ｌ２は、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差により、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折して、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過し素子基板２０側に射出される。なお、曲面部１２ｂが平面視で遮光部Ｓ（遮光層２６および遮光層２２）と重なる領域に配置されている場合でも、光Ｌ２は、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折するので、遮光部Ｓで遮光されることなく、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過し素子基板２０側に射出される。

曲面部１２ｂの外側で、傾斜面１２ｃに入射した平行光の光Ｌ３は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光部Ｓで遮光されてしまう。液晶装置１では、光Ｌ３は、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差により、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折するので、遮光部Ｓで遮光されることなく、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過し素子基板２０側に射出される。なお、レンズ層１３と光路長調整層１４との間にも光屈折率の差があるため、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面でも屈折が起きるが、これについては後述する。

液晶装置１では、このように、直進した場合に遮光部Ｓで遮光されてしまう平行光の光Ｌ３も、マイクロレンズＭＬの作用により画素Ｐの開口部Ｔ内に入射させて液晶層４０を通過させることができる。この結果、素子基板２０側から射出される光の量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。

また、平坦部１２ａに入射する平行光の光Ｌ１はそのまま直進し、傾斜面１２ｃ内に入射する平行光は光Ｌ３と略同一の角度で屈折するので、凹部１２の全体が集光作用を有する曲面部で構成されている場合と比べて、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきを抑えることができる。この結果、液晶分子の配向方向に対する光の角度のばらつきを小さくできるので、液晶装置１に表示される画像のコントラスト比を向上させることができる。

＜マイクロレンズアレイ基板＞
続いて、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の詳細構成と作用について、図４、図５、および図１１を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。図５は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の作用を説明する模式断面図である。なお、図５は、図３における１つの画素Ｐの部分拡大図に相当する。要部以外の図示を省略している。図１１は、従来のマイクロレンズアレイ基板の作用を比較して説明する模式断面図である。図５および図１１では、要部以外の図示を省略している。

図４に示すように、液晶装置１の表示領域Ｅには、複数の画素Ｐが所定の配置ピッチでマトリックス状に配列されている。図４には、互いに隣り合う４つの画素Ｐが図示されている。画素Ｐの各々は略矩形の平面形状を有し、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合う画素Ｐ同士が互いに接するように配列されている。画素Ｐの対角に位置する頂点同士を結ぶ対角線に沿った方向をＷ方向とする。

図４に斜線を付して示すように、液晶装置１の表示領域Ｅには、遮光部Ｓが略格子状に設けられている。遮光部Ｓは、遮光層２２と遮光層２６とで構成される。換言すれば、遮光部Ｓには、遮光層２２および遮光層２６の少なくとも一つが配置されている。各画素Ｐの領域のうち、遮光部Ｓと平面視で重なる領域は光を透過しない非開口領域であり、開口部Ｔと平面視で重なる領域は光が透過する開口領域である。ＴＦＴ２４は、遮光部Ｓと平面視で重なる領域に配置されている。

遮光部Ｓは、Ｘ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分とを有している。遮光部Ｓは、例えば、４つの角部に開口部Ｔ側に張り出した部分を有している。この遮光部Ｓの張り出した部分には、例えば、ＴＦＴ２４の一部や図示しない中継電極や容量電極などが配置されている。遮光部Ｓをこのような形状とすることで、遮光部Ｓの領域を小さくして開口率を高めても、ＴＦＴ２４を確実に遮光することができる。

遮光部Ｓは、複数の画素Ｐの各々に対応する開口部Ｔを有している。開口部Ｔは、略矩形状の４つの角部が窪んだ輪郭形状を有している。開口部Ｔは、Ｘ方向に沿った直線およびＹ方向に沿った直線に対して線対称な輪郭形状を有している。なお、開口部Ｔの輪郭形状（遮光部Ｓの平面形状）は、このような形態に限定されるものではなく、４つの角部が窪んでいない輪郭形状であってもよいし、Ｘ方向またはＹ方向のいずれか一方に沿った直線に対して非線対称な輪郭形状であってもよい。

開口部Ｔは、平面視で開口部２２ａと開口部２６ａとが重なる領域である。なお、遮光層３２が表示領域Ｅにも設けられている場合、遮光部Ｓは遮光層２２と遮光層２６と遮光層３２とで構成され、開口部Ｔは平面視で開口部２２ａと開口部２６ａと遮光層３２の開口部とが重なる領域となる。

複数のマイクロレンズＭＬ（凹部１２）の各々は、複数の画素Ｐの各々に対応して、同じ配置ピッチで配列されている。マイクロレンズＭＬ（凹部１２）は、平面視で画素Ｐの開口部Ｔと重なるように配置されている。太い実線で示すように、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の平面形状は略矩形であり、画素Ｐに内接する大きさである。２点鎖線で示すように、凹部１２の仮想的な外形は円形状であり、例えば、画素Ｐの内接円よりも大きく外接円よりも小さい。

Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ同士の境界は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分およびＹ方向に延在する部分と平面視で重なる領域に配置されている。また、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の４隅の角部は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分とが交差する部分と平面視で重なる領域に配置されている。

Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士は互いに接続されている。そのため、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ同士が互いに離間されている場合と比べて、マイクロレンズＭＬに入射する光をより多くすることができる。対角線に沿った方向（Ｗ方向）において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士は、互いに離間されている。

凹部１２は、中央部に配置された平坦部１２ａと、平坦部１２ａの周囲に配置された曲面部１２ｂと、曲面部１２ｂの周囲に配置された傾斜面１２ｃとを有している。平坦部１２ａと曲面部１２ｂと傾斜面１２ｃとは、連続して形成されている。凹部１２の仮想的な外形の設計上の中心は、画素Ｐの平面的な中心と一致している。平坦部１２ａおよび曲面部１２ｂは、凹部１２の仮想的な外形（円形）の同心円状に形成されている。

平坦部１２ａは、凹部１２の底部であり、平面視で画素Ｐの開口部Ｔ内に配置されている。換言すれば、遮光部Ｓの内縁は、平坦部１２ａの外縁よりも外側に配置されている。これにより、マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに入射する平行光（図３に示す光Ｌ１）は、屈折することなくそのまま直進して射出されても、遮光部Ｓで遮光されることなく各画素Ｐの開口部Ｔ内を透過することができる。

レンズ層１３は、凹部１２を埋める範囲に配置されている。したがって、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士では、レンズ層１３が連続して設けられている（図３参照）。また、対角線に沿った方向（Ｗ方向）において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士では、レンズ層１３は分断されている（図７（ｄ）参照）。

図５に示すマイクロレンズＭＬの光軸Ａｘは、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の平面的な中心を通り、基板１１の表面の法線方向に平行な直線である。図５に示す光Ｌ２，Ｌ３は、図３に示す平行光の光Ｌ２，Ｌ３に対応している。上述したように、光Ｌ２，Ｌ３は、基板１１とレンズ層１３との界面で屈折するが、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面でも屈折する。

例えば、図５に示すように、曲面部１２ｂに入射し基板１１とレンズ層１３との界面で光軸Ａｘ側へ屈折した光Ｌ２は、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面で、破線で示すそのまま直進した場合の光路よりもさらに光軸Ａｘ側へ屈折して、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する。傾斜面１２ｃに入射し基板１１とレンズ層１３との界面で光軸Ａｘ側へ屈折した光Ｌ３も、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面で、破線で示すそのまま直進した場合の光路よりもさらに光軸Ａｘ側へ屈折して、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する。

次に、マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに斜め光の光Ｌ４，Ｌ５が入射する場合を考える。斜め光である光Ｌ４の入射角をθ１とする。図示しないが、斜め光である光Ｌ５の入射角もθ１とする。光軸Ａｘ側に向かって斜めに平坦部１２ａに入射した光Ｌ４は、基板１１とレンズ層１３との光屈折率の差により、基板１１とレンズ層１３との界面で屈折する。この屈折角をθ２とすると、レンズ層１３の光屈折率が基板１１の光屈折率よりも大きいので、屈折角θ２は入射角θ１よりも小さくなる。

レンズ層１３を透過した光Ｌ４は、レンズ層１３と光路長調整層１４との光屈折率の差により、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面で屈折する。この屈折角をθ３とすると、光路長調整層１４の光屈折率がレンズ層１３の光屈折率よりも小さいため、屈折角θ３は入射角θ２よりも大きくなる。したがって、光Ｌ４は、破線で示すそのまま直進した場合の光路よりも光軸Ａｘ側に屈折してマイクロレンズＭＬから射出され、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する。

光軸Ａｘから遠ざかる側に向かって斜めに平坦部１２ａに入射した光Ｌ５は、基板１１とレンズ層１３との界面およびレンズ層１３と光路長調整層１４との界面で光Ｌ４と同様に屈折する。図示しないが、光Ｌ５の入射角がθ１であるので、光Ｌ５は、光Ｌ４と同様に屈折角θ２で屈折し、さらに屈折角θ３で屈折する。そして、光Ｌ５は、破線で示すそのまま直進した場合の光路よりも光軸Ａｘから遠ざかる側に屈折してマイクロレンズＭＬから射出され、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する。

ここで、光路長調整層１４の光屈折率は基板１１の光屈折率よりも小さいので、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面で屈折する際の入射角θ２と屈折角θ３との差は、基板１１とレンズ層１３との界面で屈折する際の入射角θ１と屈折角θ２との差よりも小さくなる。すなわち、屈折角θ３は入射角θ１よりも小さい。したがって、マイクロレンズＭＬに入射する光Ｌ４，Ｌ５は、光軸Ａｘに対する角度が入射する際よりも小さくなってマイクロレンズＭＬから射出される。

次に、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０を、特許文献１のように、光路長調整層１４の光屈折率がレンズ層１３の光屈折率と同じ従来の構成のマイクロレンズアレイ基板と比較する。図１１に示す従来のマイクロレンズアレイ基板８０は、基板１１と、レンズ層１３と、光路長調整層８１とを備える。光路長調整層８１は、ガラス基板やＳｉＯ₂などで構成され、基板１１と同じ光屈折率を有しているものとする。

光Ｌ４，Ｌ５がマイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに入射する際の入射角θ１と、基板１１とレンズ層１３との界面で屈折する際の屈折角θ２とは、図５に示す場合と同一である。図１１に示すように、光Ｌ４がレンズ層１３と光路長調整層８１との界面で屈折する屈折角をθ４とすると、光路長調整層８１の光屈折率が基板１１の光屈折率と同じであるので、屈折角θ４は入射角θ１と同じとなり、図５に示す屈折角θ３よりも大きくなる。

したがって、従来のマイクロレンズアレイ基板８０では、マイクロレンズＭＬに入射する斜め光の光Ｌ４，Ｌ５は、光軸Ａｘに対する角度が入射する際と同じ角度に戻されてマイクロレンズＭＬから射出される。そのため、光軸Ａｘから遠ざかる側に向かって入射した光Ｌ５は、入射する際と同じ角度で光軸Ａｘから遠ざかる側に向かってマイクロレンズＭＬから射出され、遮光部Ｓ（遮光層２６および遮光層２２）で遮光されてしまうので、光の利用効率の低下を招くこととなる。

このように、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の中央部が平坦部１２ａであると、中央部が曲面部である場合と比べて中央部に入射する平行光を屈折させることなくそのまま直進させることができるが、中央部に入射する斜め光は中央部が曲面部である場合のように光軸Ａｘに向けて集光されない。そのため、光Ｌ５のように、マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに、光軸Ａｘから遠ざかる側に向かって入射する斜め光は、遮光部Ｓで遮光される可能性が高くなる。

また、従来のマイクロレンズアレイ基板８０では、曲面部１２ｂに入射した平行光の光Ｌ２と傾斜面１２ｃに入射した平行光の光Ｌ３とがレンズ層１３と光路長調整層８１との界面で屈折する角度は、ともに図５に示す第１の実施形態の場合よりも大きくなる。そのため、光Ｌ２，Ｌ３および光Ｌ４がマイクロレンズＭＬから射出されて液晶層４０を透過する際に、液晶分子の配向方向に対する角度が大きくなるので、コントラスト比の低下を招くこととなる。

これに対して、図５に示す本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、レンズ層１３と光路長調整層１４との界面で屈折する際の屈折角θ３を入射角θ１よりも小さくできるため、斜め光がマイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに入射する際の角度に対して、マイクロレンズＭＬから射出される際の角度を小さくできる。したがって、光Ｌ５のように、マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに光軸Ａｘから遠ざかる側に向かって入射し、入射角θ１のまま進んだ場合に遮光部Ｓで遮光されてしまう斜め光を、画素Ｐの開口部Ｔ内に導くことができる。これにより、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する光の量が多くなるので、液晶装置１における光の利用効率を向上させることができる。

そして、光Ｌ２，Ｌ３および光Ｌ４がマイクロレンズＭＬから射出されて液晶層４０を透過する際に、液晶分子の配向方向に対する角度を小さくできるので、液晶装置１に表示される画像のコントラスト比を向上させることができる。したがって、液晶装置１をプロジェクターの液晶ライトバルブとして用いる場合に、投写レンズに入射する光のケラレを抑制でき、プロジェクターにおける光の利用効率やコントラスト比の向上を図ることができる。

また、遮光部Ｓで遮光される光の量が少なくなることは、遮光部Ｓに照射される光の量が少なくなることを意味する。そのため、照射される光を吸収することによる遮光部Ｓの発熱が低減されるので、液晶装置１の温度上昇が抑えられ、液晶装置１の長寿命化や冷却機構の簡素化による低消費電力化を図ることが可能となる。

さらに、マイクロレンズアレイ基板１０では、従来のマイクロレンズアレイ基板８０と比べて、レンズ層１３と光路長調整層１４との光屈折率の差が小さくなるので、斜め光が入射する際のレンズ層１３と光路長調整層１４との界面での反射が抑えられる。これも、液晶装置１における光の利用効率の向上に寄与する。そして、窒素（Ｎ）を含むＳｉＯＮで光路長調整層１４が構成されるので、光路長調整層１４がガラス基板やＳｉＯ₂で構成される場合と比べて、外部から液晶層４０への水分の侵入が抑えられる。これも、液晶装置１の長寿命化に寄与する。

＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の製造方法を説明する。図６および図７は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図６および図７の各図は、図４のＢ−Ｂ’線（Ｗ方向）に沿った概略断面図に相当する。

まず、図６（ａ）に示すように、石英などからなる光透過性を有する基板１１の面１１ａに、例えば、ＳｉＯ₂などの酸化膜からなる制御膜７０を形成する。制御膜７０は、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基板１１と異なっており、凹部１２を形成する際の深さ方向（Ｚ方向）のエッチングレートに対して幅方向（Ｗ方向、Ｘ方向、およびＹ方向）のエッチングレートを調整する機能を有する。

制御膜７０を形成した後、所定の温度で制御膜７０のアニールを行う。制御膜７０のエッチングレートは、アニール時の温度により変化する。したがって、アニール時の温度を適宜設定することにより、制御膜７０のエッチングレートを調整することができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、制御膜７０上にマスク層７１を形成する。続いて、図６（ｃ）に示すように、マスク層７１をパターニングして、マスク層７１に開口部７２を形成する。開口部７２は、形成される凹部１２における平坦部１２ａと同様に平面視で円形状であり、その形状および大きさは平坦部１２ａの形状および大きさと略同一に設定される。換言すれば、マスク層７１の開口部７２の形状および大きさによって、形成される凹部１２における平坦部１２ａの形状および大きさが決まる。

次に、図６（ｄ）に示すように、マスク層７１の開口部７２を介して、制御膜７０で覆われた基板１１に等方性エッチングを施す。等方性エッチングには、制御膜７０のエッチングレートの方が基板１１のエッチングレートよりも大きくなるようなエッチング液（例えば、フッ酸溶液）を用いる。等方性エッチングにより、開口部７２から制御膜７０と基板１１とがエッチングされ、制御膜７０に開口部７０ａが形成されるとともに、基板１１に凹部１２が形成される。

次に、図７（ａ）に示すように、等方性エッチングの進行に伴って凹部１２が拡大され、凹部１２のうち平面視でマスク層７１の開口部７２に対応する部分が略平坦な面となる。これにより、凹部１２の中央部に平坦部１２ａが形成される。また、平坦部１２ａの周囲を囲むように曲面部１２ｂが形成される。

ここで、基板１１とマスク層７１との間に制御膜７０が設けられていない場合は、図７（ａ）に破線で示すように、曲面部１２ｂが基板１１の面１１ａに到達するまで形成されることとなる。本実施形態では、基板１１とマスク層７１との間に制御膜７０が設けられており、等方性エッチングにおける制御膜７０の単位時間当たりのエッチング量は基板１１の単位時間当たりのエッチング量よりも多い。

したがって、制御膜７０の開口部７０ａの拡大量は凹部１２の深さ方向の拡大量よりも多くなるので、開口部７０ａの拡大に伴って、凹部１２の幅方向も拡大することとなる。そのため、基板１１の幅方向における単位時間当たりのエッチング量は、深さ方向における単位時間当たりのエッチング量よりも多くなる。これにより、曲面部１２ｂの周囲を囲むようにテーパー状の傾斜面１２ｃが形成される。

上述したように、凹部１２における平坦部１２ａの形状および大きさは、マスク層７１の開口部７２の形状および大きさにより制御することができる。また、凹部１２における曲面部１２ｂおよび傾斜面１２ｃのそれぞれの大きさは、基板１１の深さ方向のエッチングレートに対する幅方向のエッチングレートにより制御され、このエッチングレートの差は制御膜７０のアニール時の温度設定により調整できる。

本工程では、図７（ａ）に示すように、隣り合う凹部１２同士が互いに離間されている状態で等方性エッチングを終了する。隣り合う凹部１２同士が互いに接続されるまで等方性エッチングを行うと、マスク層７１が基板１１から浮いて剥がれてしまうおそれがある。本実施形態では、隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の面１１ａが残っている状態で等方性エッチングを終了するので、等方性エッチングが終了するまでマスク層７１を支持することができる。

形成される凹部１２の仮想的な平面形状はマスク層７１の開口部７２の平面形状が拡大された円形状であるが、Ｘ方向およびＹ方向に隣り合う凹部１２同士が接続されるため、凹部１２の平面形状は４隅の角部が丸く形成された略矩形状となる。

次に、図７（ｂ）に示すように、基板１１からマスク層７１を除去した後、基板１１の面１１ａ側を覆い凹部１２を埋め込むように、光透過性を有し、基板１１よりも大きな光屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ層１３を形成する。レンズ層１３は、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。レンズ層１３は凹部１２を埋め込むように形成されるため、レンズ層１３の表面は基板１１の凹部１２に起因する凹凸が反映された凹凸形状となる。

続いて、レンズ層１３に対して平坦化処理を施す。平坦化処理では、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理などを用いて、レンズ層１３の表面側の凹凸が形成された部分（図７（ｂ）に示す２点鎖線より上方の部分）を研磨して除去することにより、図７（ｃ）に示すように、レンズ層１３の表面が平坦化される。凹部１２にレンズ層１３の材料が埋め込まれてマイクロレンズＭＬが構成される。

次に、図７（ｄ）に示すように、基板１１の面１１ａおよびレンズ層１３を覆うように、光透過性を有し、基板１１よりも大きくレンズ層１３よりも小さい光屈折率を有する無機材料を堆積して光路長調整層１４を形成する。光路長調整層１４は、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０が完成する。

なお、図示を省略するが、従来の凹部が曲面で構成されたマイクロレンズでは、マスク層に本実施形態よりも小さな開口部を形成し、その開口部を介して基板に等方性エッチング処理を施すことにより、基板が略球面状にエッチングされて曲面状の凹部が形成される。このとき、形成される凹部の径が本実施形態の凹部１２の最大径（Ｗ方向における径）と同じである場合、曲面状の凹部の深さは本実施形態の凹部１２の深さよりも大きく（深く）なる。そのため、本実施形態と比べて、基板のエッチング量および凹部を埋めるためのレンズ層の使用量が多くなるので、ＣＭＰ処理工程における研磨量も多くなり、その結果、これらの工程における工数の増大を招くこととなる。

本実施形態に係るマイクロレンズＭＬの構成によれば、凹部１２の中央部に平坦部１２ａを設けることで、凹部１２の深さが浅くなるので、マイクロレンズアレイ基板１０の製造工程における工数や材料の使用量を低減することができる。また、堆積したレンズ層１３の膜厚がより均一になり表面の凹凸形状が小さくなるので、レンズ層１３の表面の平坦性を向上させることができる。

次に、公知の技術を用いて、マイクロレンズアレイ基板１０上に、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを順に形成して対向基板３０を得る。また、基板２１上に、遮光層２２と、絶縁層２３と、ＴＦＴ２４と、絶縁層２５と、遮光層２６と、絶縁層２７と、画素電極２８と、配向膜２９とを順に形成して素子基板２０を得る。

次に、素子基板２０と対向基板３０との間に熱硬化性または光硬化性の接着剤をシール材４２（図１参照）として配置して硬化させ、素子基板２０と対向基板３０とを接合する。そして、素子基板２０と対向基板３０とシール材４２とで構成される空間に液晶を封入することにより、液晶装置１が完成する。素子基板２０と対向基板３０とを接合する前にシール材４２で囲まれた領域に液晶を配置することとしてもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る液晶装置が備えるマイクロレンズアレイ基板は、第１の実施形態に対して、レンズ層の層厚が異なる点以外はほぼ同様の構成を有している。図８は、第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。詳しくは、図８は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図に相当する。第１の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。

＜マイクロレンズアレイ基板＞
図８に示すように、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、対向基板３０Ａにマイクロレンズアレイ基板１０Ａを備えている。第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａは、基板１１と、レンズ層１５と、光路長調整層１４とを備えている。

レンズ層１５は、第１の実施形態に係るレンズ層１３と同じ無機材料からなり、レンズ層１３よりも厚い層厚で形成されている。より具体的には、レンズ層１５は、凹部１２の深さよりも厚く、基板１１の面１１ａを覆うように設けられている。したがって、第１の実施形態では画素Ｐの対角線に沿った方向（Ｗ方向）において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士でレンズ層１３が分断された構成（図４参照）であったのに対して、第２の実施形態ではＷ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士でレンズ層１５が連続して設けられた構成（図９（ｃ）参照）となっている。

第２の実施形態では、基板１１、レンズ層１５、および光路長調整層１４の光屈折率が第１の実施形態と同様の関係にあるので、第１の実施形態と同様に、液晶装置１Ａにおける光の利用効率とコントラスト比とを向上できる。さらに、第２の実施形態では、レンズ層１５をＳｉＯＮで形成する場合、第１の実施形態と比べて、ＳｉＯＮに含まれる窒素（Ｎ）の比率が高いレンズ層１５の層厚が厚くなるので、外部から液晶層４０への水分の侵入をより効果的に抑えることができる。

＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの製造方法を説明する。図９は、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図９の各図は、図４のＢ−Ｂ’線（Ｗ方向）に沿った概略断面図に相当する。

第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの製造方法は、第１の実施形態と比べて、レンズ層１５を厚く形成する点が異なり、凹部１２を形成するまでの工程（図６（ａ）〜（ｄ）、および図７（ａ））は同じである。凹部１２を形成した後、図９（ａ）に示すように、基板１１の面１１ａ側を覆い凹部１２を埋め込むように、基板１１よりも大きな光屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ層１５を形成する。レンズ層１５は、第１の実施形態のレンズ層１３よりも厚く形成される。

続いて、レンズ層１５に対して平坦化処理を施す。平坦化処理では、Ｗ方向において隣り合うマイクロレンズ凹部１２同士の間で基板１１の面１１ａを覆う厚さが残るように、レンズ層１５の表面の凹凸が形成された部分（図９（ａ）に示す２点鎖線より上方の部分）を研磨して除去する。これにより、図９（ｂ）に示すように、レンズ層１５の表面が平坦化される。そして、図９（ｃ）に示すように、レンズ層１５を覆うように、基板１１よりも大きくレンズ層１５よりも小さい光屈折率を有する無機材料を堆積して光路長調整層１４を形成する。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０Ａが完成する。

第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの製造方法では、図９（ｂ）に示すレンズ層１５の表面を平坦化する工程で、Ｗ方向において隣り合うマイクロレンズ凹部１２同士の間で基板１１の面１１ａを覆う厚さを残して研磨を終了するので、レンズ層１５の過剰な研磨を防止できる。凹部１２の深さを埋める厚さよりも薄くなるまでレンズ層１５を過剰に研磨すると、マイクロレンズＭＬの径（面積）が小さくなって光の利用効率が低下してしまう。第２の実施形態では、レンズ層１５の過剰な研磨による光の利用効率低下を抑止できる。

（第３の実施形態）
＜電子機器＞
次に、第３の実施形態に係る電子機器について図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。

図１０に示すように、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター（投写型表示装置）１００は、偏光照明装置１１０と、２つのダイクロイックミラー１０４，１０５と、３つの反射ミラー１０６，１０７，１０８と、５つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５と、３つの液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３と、クロスダイクロイックプリズム１１６と、投写レンズ１１７とを備えている。

偏光照明装置１１０は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とを備えている。ランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とは、システム光軸Ｌｘに沿って配置されている。

ダイクロイックミラー１０４は、偏光照明装置１１０から射出された偏光光束のうち、赤色光（Ｒ）を反射させ、緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）とを透過させる。もう１つのダイクロイックミラー１０５は、ダイクロイックミラー１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。

ダイクロイックミラー１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１０６で反射した後にリレーレンズ１１５を経由して液晶ライトバルブ１２１に入射する。ダイクロイックミラー１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１１４を経由して液晶ライトバルブ１２２に入射する。ダイクロイックミラー１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３と２つの反射ミラー１０７，１０８とで構成される導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３に入射する。

光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３は、クロスダイクロイックプリズム１１６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム１１６に向けて射出される。

クロスダイクロイックプリズム１１６は、４つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投写され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１は、上述した実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０を備える液晶装置１、またはマイクロレンズアレイ基板１０Ａを備える液晶装置１Ａのいずれかが適用されたものである。液晶ライトバルブ１２１は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２，１２３も同様である。

第３の実施形態に係るプロジェクター１００の構成によれば、複数の画素Ｐが高精細に配置されていても、明るい表示と良好なコントラスト比とを得ることができる液晶装置１，１Ａを備えているので、明るく優れたコントラスト比を有する画像を表示するプロジェクター１００を提供することができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａでは、光路長調整層１４の光屈折率が基板１１の光屈折率よりも大きく、かつ、レンズ層１３，１５の光屈折率よりも小さい構成を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。光路長調整層１４の光屈折率がレンズ層１３，１５の光屈折率と同じ構成であってもよい。換言すれば、光路長調整層１４がなく、レンズ層１３，１５が光路長調整層１４の層厚を含む厚さで形成された構成であってもよい。

このような構成であると、マイクロレンズＭＬの平坦部１２ａに入射する斜め光の光Ｌ４，Ｌ５は、基板１１とレンズ層１３，１５との界面で屈折した際の屈折角θ２のまま（図５に破線で示す光路）でマイクロレンズＭＬから射出される。また、レンズ層１３，１５と光路長調整層１４との界面での斜め光の反射が起きなくなる。これらにより、光の利用効率をより向上させることが可能となる。ただし、単一の層を厚く形成することで、形成されるレンズ層１３，１５に反りや撓みが生じる場合がある。このような場合は、上記の実施形態のように、レンズ層１３，１５と光路長調整層１４とを個別に形成する方が好ましい。

（変形例２）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａは、凹部１２の平坦部１２ａの平面形状が円形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部１２の平坦部１２ａの平面形状が略矩形状であってもよい。平坦部１２ａの平面形状が略矩形状であると、画素Ｐの開口部Ｔの輪郭が略矩形である場合に、開口部Ｔの輪郭に沿って平坦部１２ａを配置できるので、マイクロレンズＭＬに入射する平行光がそのまま直進する領域を広くすることができる。なお、平坦部１２ａの平面形状を略矩形状とする場合は、図６（ｃ）に示すマスク層７１に開口部７２を形成する工程において、開口部７２の平面形状を矩形にすればよい。

（変形例３）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａは、凹部１２の曲面部１２ｂの周囲にテーパー状の傾斜面１２ｃを備える構成を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部１２が傾斜面１２ｃを備えておらず、曲面部１２ｂが平坦部１２ａの周囲から周縁部まで形成された構成であってもよい。このような構成であっても、凹部１２の中央部に平坦部１２ａを有し、光路長調整層１４の光屈折率が基板１１の光屈折率よりも大きく、かつ、レンズ層１３，１５の光屈折率よりも小さければ、光の利用効率やコントラスト比の向上を図ることができる。しかしながら、凹部１２の周縁部が曲面であると、入射する光が大きく屈折されたり全反射されたりしてしまう場合があるため、凹部１２が傾斜面１２ｃを有する構成の方が好ましい。

（変形例４）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａの製造方法は、マスク層７１の開口部７２の形状、および制御膜７０を設けることで等方性エッチングを施す工程において幅方向と深さ方向とのエッチングレートの差を制御することにより凹部１２を形成する構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、基板１１上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凹部１２の基となる形状を形成し、レジスト層と基板１１とに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、基板１１に凹部１２の形状を転写して形成することができる。なお、この場合、制御膜７０は不要となる。

（変形例５）
上述した液晶装置１，１Ａでは、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａを対向基板３０に備えていたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズアレイ基板１０を素子基板２０に備えた構成としてもよい。

（変形例６）
上記の実施形態に係る液晶装置１を適用可能な電子機器は、プロジェクター１００に限定されない。液晶装置１は、例えば、投写型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。

１，１Ａ…液晶装置（電気光学装置）、１０，１０Ａ…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板、１１ａ…面（第１の面）、１２…凹部、１２ａ…平坦部、１２ｃ…傾斜面、１３，１５…レンズ層、１４…光路長調整層（透光層）、２０…素子基板（第１の基板）、３０，３０Ａ…対向基板（第２の基板）、４０…液晶層（電気光学層）、１００…プロジェクター（電子機器）、Ｐ…画素、Ｓ…遮光部、Ｔ…開口部。

Claims (6)

1. 第１の面に凹部が設けられた基板と、
   前記凹部を埋め込むように設けられたレンズ層と、
   前記レンズ層を覆うように設けられた透光層と、を備え、
   前記凹部は、中央部に配置された平坦部を有し、
   前記レンズ層の屈折率は前記基板の屈折率よりも大きく、前記透光層の屈折率は前記基板の屈折率よりも大きく、かつ、前記レンズ層の屈折率以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
2. 請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
   前記透光層の屈折率は、前記レンズ層の屈折率よりも小さいことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
3. 請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
   前記凹部は、周縁部に前記第１の面から前記平坦部に向かって傾斜する傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
4. 第１の基板と、
   前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、
   前記第１の基板に配置された複数の遮光層で構成され、画素に対応する開口部を有する遮光部と、を備え、
   前記第１の基板または前記第２の基板に、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を備え、
   平面視において、前記遮光部の内縁が前記平坦部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項４に記載の電気光学装置であって、
   前記画素は平面視で略矩形状であり、
   前記レンズ層は、前記画素の対角同士を結ぶ対角線方向に連続して設けられていることを特徴とする電気光学装置。
6. 請求項４または５に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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