JP2016090957A - マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズアレイ基板における光利用効率を高めること。
【解決手段】マイクロレンズアレイ基板３０は、基板本体４１の面４２に凹部４３が形成された基板本体４１と、面４２を覆い、基板本体４１と屈折率が異なる透光性のレンズ層４４と、レンズ層４４を基板本体４１と反対側で覆う第１透光層４５と、を有し、第１透光層４５は、レンズ層４４と屈折率が実質的に等しく設定されてい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、当該マイクロレンズアレイ基板を用いた電気光学装置、及び当該電気光学装置を用いた電子機器に関する。

電気光学装置として、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）を備えた透過型の液晶装置が知られている。当該液晶装置は、例えば液晶プロジェクターの光変調素子（ライトバルブ）に用いられ、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、例えば液晶装置の素子基板および対向基板の少なくとも一方に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領域内に入射させることにより、画素の実効開口率を向上させる構成が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の液晶装置では、素子基板および対向基板の両方にマイクロレンズが形成されている。当該マイクロレンズは、低屈折率膜と高屈折率膜とを備え、高屈折率膜の上にカバー層が形成されている。素子基板側に形成されたマイクロレンズでは、低屈折率膜は酸化シリコン（石英）であり、高屈折率膜は酸窒化シリコンや窒化シリコンである。カバー層は酸化膜（酸化シリコン）である。さらに、酸化膜の上に薄膜トランジスターが形成されている。マイクロレンズを形成する高屈折率膜と薄膜トランジスターとの間に酸化膜を介在させることによって、マイクロレンズを形成する高屈折率膜のクラックや膜剥がれが抑制されている。
マイクロレンズの焦点位置は、例えばカバー層などで調整することができる。対向基板側のマイクロレンズの焦点位置と、素子基板側のマイクロレンズの焦点位置とが一致するように調整され、光利用効率の向上が図られている。

特開２０１１−１１８３２４号公報

ところが、特許文献１に記載の液晶装置では、マイクロレンズを形成する高屈折率膜（酸窒化シリコンまたは窒化シリコン）の上に、高屈折率膜と屈折率が異なる酸化膜（酸化シリコン）が形成されているので、高屈折率膜と、高屈折率膜と屈折率が異なる酸化膜との界面で、光の反射が生じる。従って、液晶装置に入射する光の一部が当該界面で反射され、画素の開口領域に入射しなくなり、実効開口率（光利用効率）の低下を招くという課題があった。

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、一方側の基板面に凹曲面からなるレンズ面が形成された透光性基板と、前記基板面を覆い、前記透光性基板と屈折率が異なる透光性のレンズ層と、前記レンズ層を前記透光性基板と反対側で覆う第１透光層と、を有し、前記第１透光層は、前記レンズ層と屈折率が実質的に等しく設定されていることを特徴とする。

レンズ面が形成された基板面を、透光性基板と屈折率が異なる透光性のレンズ層で覆うと、レンズ面を介して異なる屈折率の透光性材料（透光性基板、レンズ層）が配置され、レンズ面で光が屈折するマイクロレンズが形成され、光を集光し光利用効率を高めることができる。さらに、レンズ層の上に第１透光層を設けると、第１透光層によってマイクロレンズの焦点位置を調整することができる。
第１透光層は、レンズ層と屈折率が実質的に等しく設定されているので、レンズ層と第１透光層との界面で光の反射が生じず、光の反射による光のロス（損失）を低減することができる。従って、第１透光層の屈折率がレンズ層の屈折率と異なり、レンズ層と第１透光層との界面で光の反射が生じる場合と比べて、光の反射による光のロス（損失）を低減し、光利用効率を高めることができる。

［適用例２］上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記第１透光層の前記レンズ層と反対側には前記第１透光層と異なる材質で形成された第２透光層が設けられ、前記第２透光層の前記レンズ層と反対側には透明電極が設けられており、前記第１透光層の屈折率＜前記第２透光層の屈折率＜前記透明電極の屈折率の関係となるように設定されていることが好ましい。

マイクロレンズアレイ基板は、レンズ面を有する透光性基板と第１透光層と第２透光層と透明電極とが順に積層された構成を有し、レンズ面に入射する光を集光し、光利用効率を高めることができる。
屈折率が異なる材料（媒体）の界面で光の反射が生じるので、本適用例では、第１透光層と第２透光層との界面、及び第２透光層と透明電極との界面の両方で光の反射が生じる。第２透光層が形成されていない構成（以降、比較例と称す）では、第１透光層と透明電極との界面で光の反射が生じる。
さらに、屈折率が異なる材料（媒体）の界面で反射される光の強度は、当該界面を形成する材料の屈折率差に依存する。すなわち、屈折率差が大きいと光の反射が強くなり、屈折率差が小さいと光の反射が弱くなる。

第１透光層、第２透光層、透明電極の順に、屈折率が大きくなるように設定されているので、本適用例の第１透光層及び第２透光層の屈折率差、及び本適用例の第２透光層及び透明電極の屈折率差は、比較例の第１透光層及び透明電極の屈折率差よりも小さくなる。従って、本適用例の第１透光層と第２透光層との界面、及び本適用例の第２透光層と透明電極との界面では、比較例の第１透光層と透明電極との界面と比べて、それぞれ光の反射が弱くなり、光の反射による光のロス（損失）が小さくなる。

［適用例３］本適用例に係る電気光学装置は、上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板を備えていることを特徴とする。

上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板は、屈折率が異なる材料（媒体）の界面で生じる光の反射による光の損失が小さく、効率的に光を集光し、光利用効率を高めることができる。従って、当該マイクロレンズアレイ基板を備える電気光学装置は、電気光学装置に入射する光をマイクロレンズアレイ基板によって効率的に集光し、光利用効率を高め、より明るい表示を提供することができる。

［適用例４］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする。

上記適用例に記載の電気光学装置は、効率的に光を集光することができるマイクロレンズアレイ基板を備え、光利用効率が高められ、より明るい表示を提供することができる。従って、当該電気光学装置を備える電子機器も、より明るい表示を提供することができる。
例えば、投射型表示装置、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、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、ＰＯＳなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、上記適用例に記載の電気光学装置を適用させることによって、より明るい表示を提供することができる。

実施形態１に係る液晶装置の構成を示す概略平面図。 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。 図１のＡ−Ａ’線で切った概略断面図。 実施形態２に係る投射型表示装置の構成を示す概略図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本願の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本願の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならせしめてある。

（実施形態１）
「液晶装置の概要」
実施形態１に係る液晶装置１００は、電気光学装置の一例であり、薄膜トランジスター（以降、ＴＦＴと称す）２０を備えた透過型の液晶装置である。本実施形態に係る液晶装置１００は、例えば後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子として好適に使用することができるものである。

図１は、本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、本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、図１のＡ−Ａ’線で切った概略断面図である。
最初に、図１乃至図３を参照し、本実施形態に係る液晶装置１００の概要について説明する。

図１及び図３に示すように、本実施形態に係る液晶装置１００は、素子基板１０、マイクロレンズアレイ基板３０、及び素子基板１０とマイクロレンズアレイ基板３０とで挟持された液晶層６０などを備えている。

素子基板１０はマイクロレンズアレイ基板３０よりも大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材６２を介して接着され、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層６０を構成している。シール材６２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が使用されている。シール材６２には、一対の基板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６２の内側には、同じく額縁状の遮光膜５３が設けられている。遮光膜５３は表示の見切りであり、遮光膜５３の内側が表示領域Ｅとなる。表示領域Ｅには、画素Ｐがマトリックス状に複数配置されている。なお、表示領域Ｅは、表示に寄与する複数の画素Ｐを囲んで配置されたダミー画素を含んでいてもよい。

素子基板１０の複数の外部接続用端子１０２が配列された第１辺と該第１辺に沿ったシール材６２との間には、データ線駆動回路１０１が設けられている。該第１辺と直交し互いに対向する他の第２辺、第３辺に沿ったシール材６２と表示領域Ｅとの間には、走査線駆動回路１０４が設けられている。該第１辺と対向する他の第４辺に沿ったシール材６２と表示領域Ｅとの間には、二つの走査線駆動回路１０４を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。これらデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４に繋がる配線は、該第１辺に沿って配列された複数の外部接続用端子１０２に接続されている。
以降、該第１辺に沿った方向をＸ方向、該第１辺と直交し互いに対向する他の２辺（第２辺、第３辺）に沿った方向をＹ方向、及び素子基板１０からマイクロレンズアレイ基板３０に向かう方向をＺ方向として説明する。

「液晶装置の電気的な構成」
次に、図２を参照して、液晶装置１００の電気的な構成を説明する。
図２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線としての複数の走査線１２及び複数のデータ線１６や、データ線１６に対して平行に延在する容量線２６などを有する。なお、容量線２６の配置はこれに限定されず、走査線１２に対して平行に延在するように配置してもよい。
また、走査線１２、データ線１６、及び容量線２６は、遮光性の導電材料で構成され、素子基板１０に設けられている。

走査線１２とデータ線１６とで区分された領域には、画素電極１７、ＴＦＴ２０、及び蓄積容量２５などが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。

走査線１２は、ＴＦＴ２０のゲート電極に電気的に接続されている。データ線１６は、ＴＦＴ２０のソース電極に電気的に接続されている。画素電極１７は、ＴＦＴ２０のドレイン電極に電気的に接続されている。

データ線１６は、データ線駆動回路１０１（図１参照）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ＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎを各画素Ｐに供給する。走査線１２は、走査線駆動回路１０４（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路１０４から供給される走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍを各画素Ｐに供給する。
なお、データ線駆動回路１０１からデータ線１６に供給される画像信号ＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎ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１６同士に対してグループごとに供給してもよい。

液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ２０が走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍの入力によりオン状態とされた期間に同期して、データ線１６から供給される画像信号ＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎがＴＦＴ２０を介して画素電極１７に書き込まれる構成となっている。そして、画像信号ＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎに対応する電荷が、画素電極１７と共通電極３３との間に蓄積され、一定期間保持される。

画素電極１７と共通電極３３との間に蓄積された画像信号ＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎに対応する電荷のリーク（劣化）を小さくするために、画素電極１７と共通電極３３との間に形成される液晶容量と並列に、蓄積容量２５が接続されている。蓄積容量２５は、ＴＦＴ２０のドレイン電極と容量線２６との間に設けられている。

このような液晶装置１００は透過型であって、電圧が印加されない時の画素Ｐの透過率が電圧印加時の透過率よりも大きくて明表示となるノーマリーホワイトモードや、電圧が印加されない時の画素Ｐの透過率が電圧印加時の透過率よりも小さくて暗表示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。光学設計に応じて、光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子（図示省略）が配置されて用いられる。

「素子基板の概要」
次に、図３を参照して、素子基板１０の概要を説明する。
図３に示すように、素子基板１０は、素子基板本体１１、並びに素子基板本体１１の液晶層６０側の面に順に積層された走査線１２、絶縁層１３、ＴＦＴ２０、絶縁層１４、データ線１６、絶縁層１５、画素電極１７、配向膜１８などを有している。

走査線１２は、素子基板本体１１の上に設けられている。走査線１２は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）などの金属材料の少なくとも一つを含む金属単体、これら金属の合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらを積層したものからなり、遮光性を有している。

絶縁層１３は、素子基板本体１１と走査線１２とを覆うように設けられている。絶縁層１３は、例えば酸化シリコンで構成され、光透過性を有している。ＴＦＴ２０は、絶縁層１３上に設けられている。ＴＦＴ２０は、画素電極１７を駆動するスイッチング素子である。図示を省略するが、ＴＦＴ２０は、半導体層、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極などを有している。

半導体層は、例えば多結晶シリコン膜からなり、島状に形成されている。半導体層には、不純物イオンが注入されて、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、または、チャネル領域とドレイン領域との間には、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域が形成されていてもよい。

ゲート電極は、Ｚ方向から見て半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層１４の一部（ゲート絶縁膜）を介して配置されている。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１２にコンタクトホールを介して電気的に接続されている。

絶縁層１４は、絶縁層１３とＴＦＴ２０とを覆うように設けられている。絶縁層１４は、例えば酸化シリコンで構成され、光透過性を有している。絶縁層１４は、ＴＦＴ２０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１４により、ＴＦＴ２０によって生じる表面凹凸が緩和される。

絶縁層１４上には、データ線１６が設けられている。データ線１６は、走査線１２と同様の材料で形成され、遮光性を有している。ＴＦＴ２０は、遮光性を有する走査線１２及びデータ線１６との間に挟まれるように配置されている。これにより、ＴＦＴ２０の半導体層に光が入射することによるリーク電流の増加（ＴＦＴ２０の誤動作）が抑制される。

図示を省略するが、絶縁層１４上には、データ線１６と配線層を異ならせて容量線２６が設けられている。絶縁層１４とデータ線１６と容量線２６とを覆うように、絶縁層１５が設けられている。絶縁層１５は、例えば酸化シリコンで構成され、光透過性を有している。

画素電極１７は、絶縁層１５上に設けられている。画素電極１７は、絶縁層１４や絶縁層１５に設けられたコンタクトホール（図示省略）を介して、ＴＦＴ２０のドレイン電極に電気的に接続されている。

画素電極１７を覆うように、配向膜１８が設けられている。配向膜１８は、液晶装置１００の光学設計に基づいて設定されており、本実施形態では、酸化シリコンなどの無機材料の斜め蒸着膜（無機配向膜）で構成されている。また、配向膜１８は、ポリイミドなどの有機配向膜であってもよい。

上述したように、走査線１２、データ線１６、及び容量線２６は、遮光性の導電材料で構成され、表示領域Ｅの内側に遮光領域を形成する。遮光領域（走査線１２、データ線１６、容量線２６など）は、Ｚ方向から見て、Ｘ方向及びＹ方向に延在する格子形状を有し、画素Ｐと隣り合う画素Ｐとの境界に重なるように配置されている。また、遮光領域で囲まれた領域が、光を透過し変調する領域（以降、変調領域と称す）となる。画素電極１７は変調領域に跨って配置されている。Ｚ方向から見て、画素電極１７の外縁部は遮光領域と重なっている。

「マイクロレンズアレイ基板の概要」
次に、図３を参照してマイクロレンズアレイ基板３０の概要を説明する。
以降の説明では、マイクロレンズアレイ基板３０を構成する材料の屈折率が具体的に示されている。当該屈折率は、波長が５５０ｎｍ近辺の光に対する屈折率である。また、屈折率の大小関係は、同じ波長の光（例えば、５５０ｎｍ近辺の光）に対する屈折率で評価されるものとする。

図３に示すように、マイクロレンズアレイ基板３０は、基板本体４１、並びに基板本体４１の液晶層６０側の面４２に順に積層されたレンズ層４４、遮光膜５３，５４、第１透光層４５、第２透光層４６、共通電極３３、配向膜３４などを有している。
なお、基板本体４１は「透光性基板」の一例である。基板本体４１の液晶層６０側の面４２は「基板面」の一例である。共通電極３３は「透明電極」の一例である。

基板本体４１は、透光性の絶縁基板であり、例えば石英基板が使用されている。基板本体４１には、石英基板の他にガラス基板などを使用することができる。基板本体４１の構成材料は酸化シリコンであり、基板本体４１の屈折率は概略１．４６である。

基板本体４１の面４２には、Ｚ方向に向かって先細りとなった半球面形状の複数の凹部４３が形成されている。つまり、基板本体４１の面４２には、凹曲面からなる凹部４３が形成されている。凹部４３は画素Ｐごとに設けられ、凹部４３の中心は、画素Ｐの中心と略一致する。また、凹部４３と隣り合う凹部４３との境界は、画素Ｐと隣り合う画素Ｐとの境界に略一致する。
なお、凹部４３は、「レンズ面」の一例である。凹部４３の形状は、上述した半球面形状に限定されず、例えば非球面形状であってもよく、例えば中央に平坦部（平底部）が配置され、平坦部を囲むように曲面部が配置された形状であってもよい。

基板本体４１の面４２は、基板本体４１と屈折率が異なる透光性のレンズ層４４で覆われている。本実施形態では、基板本体４１の面４２は、基板本体４１よりも高屈折率の透光性のレンズ層４４で覆われている。つまり、凹部４３の内部には、基板本体４１よりも高屈折率のレンズ層４４が充填されている。レンズ層４４は、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）で構成され、レンズ層４４の屈折率は概略１．５８〜１．６５である。レンズ層４４には平坦化処理が施され、レンズ層４４の表面は平坦になっている。

レンズ層４４を構成する酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの方法で形成することができる。レンズ層４４を構成する酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は、酸素原子（Ｏ）と窒素原子（Ｎ）との組成（比率）を変化させることによって、酸化シリコン（屈折率：１．４６）と窒化シリコン（屈折率：２．００）との間で屈折率を調整する（変化させる）ことができる。

凹部４３を挟んで、Ｚ（＋）方向側に低屈折率の基板本体４１（酸化シリコン）が配置され、Ｚ（−）方向側に高屈折率のレンズ層４４（酸窒化シリコン）が配置されると、凹部４３は、正の屈折力を有するマイクロレンズとして働き、正の屈折力を有するマイクロレンズのレンズ面となる。このため、凹部４３に入射するＺ（−）方向の光は、当該正の屈折力を有するマイクロレンズの焦点に収束する方向に屈折する。

なお、凹部４３に基板本体４１よりも低屈折率の材料を充填すると、凹部４３は、負の屈折力を有するマイクロレンズとして働き、凹部４３に入射するＺ（−）方向の光は、当該負の屈折力を有するマイクロレンズの焦点から発散する方向に屈折する。

レンズ層４４の表面は、第１透光層４５で覆われている。つまり、第１透光層４５は、レンズ層４４を基板本体４１と反対側で覆っている。第１透光層４５は、レンズ層４４と略同じ屈折率の材料、すなわち屈折率が概略１．５８〜１．６５の酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）で構成されている。換言すれば、第１透光層４５は、レンズ層４４と屈折率が実質的に等しく設定されている。第１透光層４５には平坦化処理が施され、第１透光層４５の表面は平坦になっている。

第１透光層４５は、マイクロレンズアレイ基板３０における光路長調整層の役割を有している。つまり、凹部４３をレンズ面とするマイクロレンズの焦点距離は、第１透光層４５によって調整することができる。第１透光層４５の膜厚は、光の波長に応じた正の屈折力のマイクロレンズの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。つまり、マイクロレンズアレイ基板３０の集光能力が最も大きくなるように、第１透光層４５の膜厚が設定されている。

第１透光層４５の表面は、第２透光層４６で覆われている。第２透光層４６は、例えば酸化アルミニウムで構成されている。つまり、第１透光層４５のレンズ層４４と反対側には、第１透光層４５と異なる材質で形成された第２透光層４６が設けられている。第２透光層４６の屈折率は、概略１．６７である。第２透光層４６の膜厚は、概略１０〜３０ｎｍである。

なお、第２透光層４６によっても、凹部４３をレンズ面とするマイクロレンズの焦点距離が変化するが、第１透光層４５の膜厚が第２透光層４６の膜厚よりも十分に大きいため、凹部４３をレンズ面とするマイクロレンズの焦点距離は、第１透光層４５によって実質的に調整される。

酸化アルミニウムは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて形成されている。ＡＬＤ法では、アルミニウムの供給源であるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを成膜チャンバー内に導入し、対象物（第１透光層４５）の表面にＴＭＡまたはその活性種を化学吸着させる。次にオゾンガスを成膜チャンバーに導入し、オゾンガスと対象物の表面に吸着したＴＭＡとが熱反応して、１原子層分の酸化アルミニウム膜が形成される。この操作を繰り返すことで、所定の膜厚の酸化アルミニウム膜を形成する。ＡＬＤ法では、一原子層レベルで膜厚を制御することが可能であり、所定の膜厚の酸化アルミニウム膜を高精度に形成することができる。

第２透光層４６の表面は、共通電極３３で覆われている。つまり、第２透光層４６のレンズ層４４と反対側には、共通電極３３が表示領域Ｅに跨って形成されている。共通電極３３は、例えばスパッタ法で形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜で構成されている。共通電極３３の屈折率は、概略２．１である。共通電極３３は、マイクロレンズアレイ基板３０の四隅に設けられた上下導通部１０６によって、素子基板１０の側の配線に電気的に接続されている（図１参照）。

このように、第１透光層４５（酸窒化シリコン）と共通電極３３（ＩＴＯ）との間には、第２透光層４６（酸化アルミニウム）が設けられている。
仮に、第２透光層４６（酸化アルミニウム）を設けずに、第１透光層４５（酸窒化シリコン）の上に共通電極３３（ＩＴＯ）を形成すると、酸窒化シリコンに含まれる窒素によって、ＩＴＯが還元され、ＩＴＯが変質する。さらに、ＩＴＯの結晶方位（面方位）のばらつきが大きくなり、ＩＴＯの表面凹凸が大きくなる。その結果、共通電極３３の透過率が低下する。

第２透光層４６（酸化アルミニウム）の上に共通電極３３（ＩＴＯ）を形成すると、ＩＴＯは還元されず、ＩＴＯの変質が抑制される。さらに、ＩＴＯの結晶方位のばらつきが小さくなる。詳しくは、酸化アルミニウムの上に形成されたＩＴＯは、第２透光層４６の表面に対して平行な方向の結晶方位（結晶の面方位（１１１））が支配的になり、平滑な表面を有するようになる。

従って、第２透光層４６（酸化アルミニウム）の上に共通電極３３（ＩＴＯ）を形成する本実施形態の構成は、第１透光層４５（酸窒化シリコン）の上に共通電極３３（ＩＴＯ）を形成する構成と比べて、共通電極３３の透過率を高めることができる。
なお、第２透光層４６の膜厚や共通電極３３の膜厚は、光源から発せられ４５０ｎｍをピーク波長とする青色の光、５５０ｎｍをピーク波長とする緑色の光、及び７５０ｎｍをピーク波長とする赤色の光のうち、いずれかの光の輝度が最大になるように設定されている。

共通電極３３を覆い、表示領域Ｅに跨って配向膜３４が形成されている。配向膜３４は、画素電極１７を覆う配向膜１８と同じ材料、すなわち酸化シリコンなどの無機材料の斜め蒸着膜（無機配向膜）で構成されている。また、配向膜３４には、ポリイミドなどの有機配向膜であってもよい。

さらに、レンズ層４４と第１透光層４５との間には、遮光膜５３，５４が形成されている。遮光膜５３，５４は、例えば遮光性の金属や金属酸化物などで構成されている。
上述したように、遮光膜５３は額縁形状を有し、遮光膜５３の内側が表示領域Ｅとなる。遮光膜５３は、不必要な迷光が表示領域Ｅに入射しないように、不必要な迷光を遮光し、表示領域Ｅの表示における高いコントラストを実現する。さらに、遮光膜５３は、平面的に走査線駆動回路１０４（図１）と重なり、マイクロレンズアレイ基板３０から素子基板１０に向けて入射する光を遮光して、走査線駆動回路１０４の光による誤動作を防止している。

遮光膜５４は、素子基板１０側に形成された遮光領域（走査線１２、データ線１６、容量線２６など）と平面的に重なるように形成され、格子形状を有している。

なお、素子基板１０側には、遮光膜５４と略同じ形状の遮光領域が形成されているので、マイクロレンズアレイ基板３０側の遮光膜５４を省略することができる。さらに、素子基板１０側に、遮光膜５３と同じ形状の遮光領域を形成すると、マイクロレンズアレイ基板３０側の遮光膜５３を省略することができる。
すなわち、マイクロレンズアレイ基板３０は、遮光膜５３及び遮光膜５４の少なくとも一方を有していない構成であってもよい。

本実施形態では、以下に示す式（１）〜式（３）の関係が成り立つように、マイクロレンズアレイ基板３０が形成（構成）されている。

基板本体４１の屈折率＜レンズ層４４の屈折率…（１）

レンズ層４４の屈折率＝第１透光層４５の屈折率…（２）

第１透光層４５の屈折率＜第２透光層４６の屈折率＜共通電極３３の屈折率…（３）

このため、マイクロレンズアレイ基板３０は、屈折率が１．４６の酸化シリコン（石英）によって構成された基板本体４１と、屈折率が概略１．５８〜１．６５の酸窒化シリコンによって構成されたレンズ層４４及び第１透光層４５と、屈折率が概略１．６７の酸化アルミニウムによって構成され第２透光層４６と、屈折率が概略２．１のＩＴＯによって構成された共通電極３３とを有している。

なお、上述した式（３）の関係を満足するのであれば、第２透光層４６の構成材料は、屈折率が概略１．６７の酸化アルミニウムに限定されない。例えば、第２透光層４６の構成材料は、屈折率が概略２．０５の酸化ジルコニウム、屈折率が概略１．９５の酸化ハフニウム、屈折率が概略１．７４の酸化マグネシウム、及び屈折率が概略１．８７の酸イットリウムなどであってもよい。

「マイクロレンズアレイ基板が奏する効果」
本実施形態の液晶装置１００は、後述する液晶プロジェクターに好適に使用できる光変調素子（ライトバルブ）である。光源（図示省略）から発せられたＺ（−）方向の光Ｌ１，Ｌ２は、マイクロレンズアレイ基板３０の基板本体４１に入射し、液晶層６０で変調され、表示光として素子基板１０の素子基板本体１１からＺ（−）方向に射出される。
また、図３では、光源から発せられたＺ（−）方向の光Ｌ１，Ｌ２の進行方向が、破線の矢印で示されている。また、光Ｌ１は、マイクロレンズが形成されていない場合に変調領域に向けて進行し、表示に寄与する光である。光Ｌ２は、マイクロレンズが形成されていない場合に遮光領域に向けて進行し、表示に寄与しない光である。

以下に、マイクロレンズアレイ基板３０が奏する効果について説明する。
上述した式（１）の関係が成り立つと、すなわち凹部４３を挟んで低屈折率の基板本体４１と高屈折率のレンズ層４４とが配置されると、凹部４３は正の屈折力を有するマイクロレンズのレンズ面として働き、凹部４３に入射するＺ（−）方向の光は、当該正の屈折力を有するマイクロレンズの焦点に収束する方向に屈折する。その結果、Ｚ（−）方向に進行する光Ｌ２は、凹部４３で屈折し、変調領域を通過し、表示光として素子基板本体１１からＺ（−）方向に射出される。Ｚ（−）方向に進行する光Ｌ１も、変調領域を通過し、表示光として素子基板本体１１からＺ（−）方向に射出される。

よって、マイクロレンズが形成されていない場合に表示に寄与しない光Ｌ２は、マイクロレンズによって屈折され（集光され）、表示に寄与する光に変換され、表示光として利用される。従って、マイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイ基板３０を備えることによって、マイクロレンズが形成されていない場合と比べて、液晶装置１００では、光利用効率が高められ、より明るい表示が提供される。

屈折率が異なる媒体の界面に光が入射すると、屈折率が異なる媒体の界面で光の反射が生じる。例えば、屈折率ｎ１の媒体から屈折率ｎ２の媒体にむけて光が垂直入射する場合、屈折率ｎ１の媒体と屈折率ｎ２の媒体との界面で反射される強度（強度反射率Ｒ）は、以下に示す式（４）で表される。

Ｒ＝（ｎ２−ｎ１）²／（ｎ２＋ｎ１）²…（４）

式（４）より、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２とが同じである場合、強度反射率Ｒがゼロになり、屈折率ｎ１の媒体と屈折率ｎ２の媒体との界面で光の反射は生じない。さらに、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２との差が大きくなるほど強度反射率Ｒが大きくなり、屈折率ｎ１の媒体と屈折率ｎ２の媒体との界面で光の反射が強くなる。

上述した式（２）の関係が成り立つと、すなわちレンズ層４４の屈折率と第１透光層４５の屈折率とが実質的に同じである場合、レンズ層４４と第１透光層４５との界面で光の反射が生じない。よって、光Ｌ１，Ｌ２は、レンズ層４４と第１透光層４５との界面で反射されず、光の反射による光のロス（損失）が生じない。従って、レンズ層４４の屈折率と第１透光層４５の屈折率とが異なり、レンズ層４４と第１透光層４５との界面で光の反射が生じる場合と比べて、光の反射による光のロス（損失）が抑制され、液晶装置１００では、光利用効率が高められ、より明るい表示が提供される。

上述した式（３）の関係が成り立つと、第１透光層４５と第２透光層４６との界面、及び第２透光層４６と共通電極３３との界面の両方で光の反射が生じる。
第２透光層４６が形成されていない場合を比較例１とした場合、比較例１では第１透光層４５の上に共通電極３３が形成され、第１透光層４５と共通電極３３との界面で光の反射が生じる。

第１透光層４５、第２透光層４６、共通電極３３の順に、屈折率が大きくなっているので、本実施形態の第１透光層４５及び第２透光層４６の屈折率差、並びに本実施形態の第２透光層４６及び共通電極３３の屈折率差は、比較例１の第１透光層４５及び共通電極３３の屈折率差よりも小さい。よって、本実施形態の第１透光層４５と第２透光層４６との界面、並びに本実施形態の第２透光層４６と共通電極３３との界面では、比較例１の第１透光層４５と共通電極３３光との界面と比べて、光の反射が弱くなり、光の反射による光のロス（損失）を小さくすることができる。

第１透光層４５、共通電極３３、第２透光層４６の順に、屈折率が大きくなった場合を比較例２とすると、比較例２において、第１透光層４５と第２透光層４６との界面、及び第２透光層４６と共通電極３３との界面の両方で光の反射が生じる。
第１透光層４５、共通電極３３、第２透光層４６の順に、屈折率が大きくなっているので、比較例２の第１透光層４５及び第２透光層４６の屈折率差は、比較例１の第１透光層４５及び共通電極３３の屈折率差よりも大きくなる。よって、比較例２の第１透光層４５と第２透光層４６との界面では、比較例１の第１透光層４５と共通電極３３光との界面と比べて、光の反射が強くなり、光の反射による光のロス（損失）が大きくなる。

このように、光の反射による光のロス（損失）は、比較例２、比較例１、本実施形態の順に小さくなる。従って、光の反射による光のロス（損失）を小さくし、光の利用効率を高めるためには、本実施形態の構成、すなわち上述した式（３）の関係が成り立つことが好ましい。

第１透光層４５（酸窒化シリコン）と、共通電極３３（ＩＴＯ）との間には、第２透光層４６（酸化アルミニウム）が形成されている。共通電極３３（ＩＴＯ）が第２透光層４６（酸化アルミニウム）の上に形成されると、共通電極３３（ＩＴＯ）が第１透光層４５（酸窒化シリコン）の上に形成される場合と比べて、共通電極３３を構成するＩＴＯの変質が抑制され、共通電極３３の透過率を高めることができる。従って、液晶装置１００では、光利用効率が高められ、より明るい表示が提供される。

（実施形態２）
「電子機器」
図４は、電子機器としての投射型表示装置（液晶プロジェクター）の構成を示す概略図である。図４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１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての二つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７とを備えている。

偏光照明装置１１００は、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１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。

ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００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１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４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１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。

ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。

ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と二つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。

液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６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１２１０，１２２０，１２３０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１２０６に向けて射出される。このプリズムは、四つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に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、投射光学系である投射レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０には、上述した実施形態１の液晶装置１００が適用されている。液晶装置１００は、マイクロレンズアレイ基板３０を有し、光利用効率が高められ、より明るい表示を提供することができる。従って、液晶装置１００が適用された投射型表示装置１０００においても、光利用効率が高められ、より明るい表示を提供することができる。

なお、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、投射型表示装置１０００の他に、投射型の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）、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、ＰＯＳなどの情報端末機器、及び電子手帳などの電子機器に、液晶装置１００を適用させることができる。

１０…素子基板、１１…素子基板本体、１２…走査線、１３…絶縁層、１４…絶縁層、１５…絶縁層、１６…データ線、１７…画素電極、１８…配向膜、２０…ＴＦＴ、２５…蓄積容量、２６…容量線、３０…マイクロレンズアレイ基板、３３…共通電極、３４…配向膜、４１…基板本体、４２…基板本体の液晶層が配置された側の面、４３…凹部、４４…レンズ層、４５…第１透光層、４６…第２透光層、５３…遮光膜、５４…遮光膜、６０…液晶層、６２…シール材、１００…液晶装置、１０１…データ線駆動回路、１０２…外部接続用端子、１０４…走査線駆動回路、１０５…配線、１０６…上下導通部。

Claims (4)

1. 一方側の基板面に凹曲面からなるレンズ面が形成された透光性基板と、
   前記基板面を覆い、前記透光性基板と屈折率が異なる透光性のレンズ層と、
   前記レンズ層を前記透光性基板と反対側で覆う第１透光層と、
   を有し、
   前記第１透光層は、前記レンズ層と屈折率が実質的に等しく設定されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
2. 前記第１透光層の前記レンズ層と反対側には前記第１透光層と異なる材質で形成された第２透光層が設けられ、前記第２透光層の前記レンズ層と反対側には透明電極が設けられており、
   前記第１透光層の屈折率＜前記第２透光層の屈折率＜前記透明電極の屈折率の関係となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板。
3. 請求項１または２のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板を備えていることを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項３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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