JP2018072757A - マイクロレンズアレイ基板およびその製造方法、電気光学装置およびその製造方法、ならびに電子機器 - Google Patents

マイクロレンズアレイ基板およびその製造方法、電気光学装置およびその製造方法、ならびに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】薄型化を図りつつ光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板およびその製造方法、電気光学装置およびその製造方法、ならびに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、基板１１と、基板１１上に配置されたマイクロレンズＭＬ１と、マイクロレンズＭＬ１上にマイクロレンズＭＬ１と平面視で重なるように配置されたマイクロレンズＭＬ２とを備え、マイクロレンズＭＬ２は、曲面で構成され、中央部１６ａと、中央部１６ａの外側に配置された周辺部１６ｂとを有し、周辺部１６ｂの曲率は、中央部１６ａの曲率よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ基板およびその製造方法、電気光学装置およびその製造方法、ならびに電子機器に関する。
素子基板と対向基板との間に、例えば、液晶などの電気光学物質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や、ビデオカメラの撮像部として用いられる撮像装置を挙げることができる。液晶装置では、スイッチング素子や配線などが配置された領域に遮光部が設けられ、入射する光の一部は遮光部で遮光されて利用されない。そこで、少なくとも一方の基板にマイクロレンズを備えることにより、電気光学装置における光の利用効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、光が入射する側に配置された第１レンズと、光が射出される側に配置された第２レンズとを有している。第１レンズは、基板に形成された凹部を基板よりも屈折率が大きい無機材料で埋めることにより構成される。第２レンズは、第１レンズとの間に透光層（光路長調整層）を介して、基板よりも屈折率が大きい無機材料で凸状に形成されている。第１レンズおよび第２レンズの断面視形状は、半楕円形状である。
特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板では、入射する光を第１レンズでレンズの中心側へ集光し、第１レンズで集光された光を第２レンズでさらに集光する。これにより、カラーフィルター基板を介して液晶ライトバルブ（電気光学装置）に入射する光のうち、画素同士の境界に配置された遮光層で遮光されてしまう光を画素の開口部内に入射させて、電気光学装置における光の利用効率の向上を図っている。
第１レンズで集光され射出された光の範囲は、第１レンズに近いと大きいが、第１レンズから遠くなるにしたがって小さくなる。第１レンズと第２レンズとの距離（光路長）が小さくて、第１レンズで集光されて第２レンズに入射する光の範囲が、第２レンズで画素の開口部内に集光可能な範囲よりも大きいと、第２レンズに入射する光のうち画素の開口部内に集光されず利用されない光が多くなる。また、画素の開口部外に向かう光が多くなると、例えば遮光層などで反射されることにより迷光が生じてしまう。そのため、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板では、第１レンズで集光された光の範囲が第２レンズで集光可能な範囲に収まるように、第１レンズと第２レンズとの間に光路長調整層が設けられている。
特開２０１４−０８９２３０号公報
ところで、電気光学装置の画素の配置ピッチが微細になると、画素の開口率を大きくすることが難しくなる。そのため、画素の配置ピッチが微細になるほど、光の利用効率を高めることが求められる。しかしながら、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板のように、光路長調整層により第１レンズと第２レンズとの間の距離が大きいと、第１レンズから外側に向かう光が第２レンズに入射する前に隣の画素側へ射出されてしまい、利用されない光となってしまう場合がある。一方、第１レンズと第２レンズとの距離を小さくすると、第１レンズで集光され射出された光の範囲が第２レンズで集光可能な範囲よりも大きくなって、利用されない光が多くなってしまう。したがって、第１レンズと第２レンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板および電気光学装置が求められている。
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、基板と、前記基板上に配置された第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズ上に、前記第１のマイクロレンズと平面視で重なるように配置された第２のマイクロレンズと、を備え、前記第２のマイクロレンズは、曲面で構成され、中央部と、前記中央部の外側に配置された第１の周辺部と、を有し、前記第１の周辺部の曲率は、前記中央部の曲率よりも大きいことを特徴とする。
本適用例の構成によれば、基板側から入射する光は、第１のマイクロレンズで集光されて第２のマイクロレンズに入射し、第２のマイクロレンズでさらに集光されて基板とは反対側へ射出される。ここで、第２のマイクロレンズの中央部の外側に配置された第１の周辺部の曲率が中央部の曲率よりも大きいので、第２のマイクロレンズの第１の周辺部に入射する光は中央部に入射する光よりも強く曲げられる（屈折角が大きくなる）。そのため、第１の周辺部の曲率と中央部の曲率とが同じ場合と比べて、第２のマイクロレンズの中央部の外側に入射する光のうちより多くの光を、中央部側へ集光できる。すなわち、第１の周辺部の曲率と中央部の曲率とが同じ場合と比べて、第１のマイクロレンズから入射する光に対して第２のマイクロレンズで集光可能な範囲を大きくできる。したがって、第２のマイクロレンズで集光される光を減らすことなく第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくできるので、光路長調整層を不要にできる。そして、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくすることで、第１のマイクロレンズから外側に向かう光を第２のマイクロレンズに入射させて利用することが可能となる。これにより、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板を提供することができる。
［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、前記第２のマイクロレンズは、前記第１の周辺部の外側に配置された第２の周辺部を有し、前記第２の周辺部の曲率は、前記中央部の曲率以下であることが好ましい。
本適用例の構成によれば、第２のマイクロレンズは、第１の周辺部の外側に、曲率が中央部と同じか中央部よりも小さい第２の周辺部を有している。そのため、第２の周辺部が無い場合と比べて、中央部と第２の周辺部との間に位置する第１の周辺部の曲率をより大きくすることができる。これにより、第１のマイクロレンズから入射する光に対して第２のマイクロレンズで集光可能な範囲をより大きくすることができる。
［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、前記第１のマイクロレンズは、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記基板に設けられた凹部を埋めるように形成されており、前記第２のマイクロレンズは、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記第１のマイクロレンズとは反対側に突出する凸状に形成されていることが好ましい。
本適用例の構成によれば、屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、基板側に突出する凸状の第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズとは反対側に突出する凸状の第２のマイクロレンズとが形成される。したがって、光が基板側から入射する場合、第２のマイクロレンズは光が射出される側に突出する凸状である。そのため、光が入射する側に突出する凸状である場合と比べて、第１のマイクロレンズ側から外側へ向かって第２のマイクロレンズの第１の周辺部に入射する光をより強く内側へ曲げることができる。これにより、光の利用効率をより向上させることができる。
［適用例４］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第２のマイクロレンズの断面形状は、前記中央部の頂点に対して略対称であることが好ましい。
本適用例の構成によれば、第２のマイクロレンズの断面形状が中央部の頂点に対して略対称であるので、第２のマイクロレンズに入射する光のうち同一方向から中央部の頂点に対して対称な位置に入射する光は、ほぼ同じ角度で屈折する。これにより、第２のマイクロレンズから射出される光の角度のばらつきが小さくなる。したがって、例えば電気光学装置に適用した場合に、画素の開口部における明るさをより均一にすることが可能なマイクロレンズアレイ基板を提供できる。
［適用例５］本適用例に係る電気光学装置は、画素毎に設けられたスイッチング素子と、前記画素毎の開口部を有し前記スイッチング素子と平面視で重なるように設けられた遮光部と、を備えた第１の基板と、上記適用例のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第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、を備え、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、前記画素毎の前記開口部と平面視で重なるよう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、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板を備えている。したがって、画素の配置ピッチが微細であっても、薄型で、スイッチング素子の駆動により表示される画像が明るい電気光学装置を提供できる。
［適用例６］本適用例に係る電気光学装置は、画素毎に設けられた受光素子と、前記画素毎の開口部を有する遮光部と、を備えた第１の基板と、上記適用例のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、を備え、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズと前記受光素子とが、前記画素毎の前記開口部と平面視で重なるよう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、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板を備えている。したがって、画素の配置ピッチが微細であっても、薄型で、受光素子により取得される画像が明るい電気光学装置を提供できる。
［適用例７］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、明るく優れた品質を有する画像を表示または取得できる電子機器を提供することができる。
［適用例８］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、基板の表面に凹部を形成する工程と、前記基板の前記凹部を埋めるように、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で第１のレンズ層を形成する工程と、前記第１のレンズ層上に、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記凹部と平面視で重なるように配置され曲面で構成された凸状部を有する第２のレンズ層を形成する工程と、を含み、前記凸状部は、中央部と、前記中央部の外側に配置された第１の周辺部と、を有し、前記第１の周辺部の曲率は、前記中央部の曲率よりも大きいことを特徴とする。
本適用例の製造方法によれば、基板上に、基板側に突出する凸状の第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズとは反対側に突出する凸状の第２のマイクロレンズとを形成できる。第２のマイクロレンズの中央部の外側に配置された第１の周辺部の曲率が中央部の曲率よりも大きいので、第２のマイクロレンズの第１の周辺部に入射する光は中央部に入射する光よりも強く曲げられる。そのため、第１の周辺部の曲率と中央部の曲率とが同じ場合と比べて、第２のマイクロレンズの中央部の外側に入射する光のうちより多くの光を、中央部側へ集光できる。すなわち、第１の周辺部の曲率と中央部の曲率とが同じ場合と比べて、第１のマイクロレンズから入射する光に対して第２のマイクロレンズで集光可能な範囲を大きくできる。したがって、第２のマイクロレンズで集光される光を減らすことなく第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくできるので、光路長調整層を不要にできる。そして、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくすることで、第１のマイクロレンズから外側に向かう斜め光を第２のマイクロレンズに入射させて利用することが可能となる。これにより、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板を製造することができる。
［適用例９］本適用例に係る電気光学装置の製造方法は、上記適用例のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を含むことを特徴とする。
本適用例の製造方法によれば、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとの距離を小さくして薄型化を図りつつ、光の利用効率を向上させることができるマイクロレンズアレイ基板を備えた電気光学装置を製造できる。
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の実施形態に係る第２のマイクロレンズの断面形状を示す模式断面図。 図３における２つの画素の要部を拡大して示す模式断面図。 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１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。 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４の実施形態に係る撮像装置の構成を示す概略断面図。 第４の実施形態に係る電子機器としてのビデオカメラの構成を示す概略図。
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＞
第１の実施形態では、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、本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、略多角形の平面形状を有している。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の開口領域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の開口領域は、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における手前に向かう方向を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をもつ光が射出される。
図３に示すように、第１の実施形態に係る対向基板３０は、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。第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０は、第１のマイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬ１と、第２のマイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬ２と、の２段のマイクロレンズを備えている。
マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１と、第１のレンズ層としてのレンズ層１３と、第２のレンズ層としてのレンズ層１５と、平坦化層１７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側の表面を、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毎に設けられている。凹部１２の断面形状は、例えば、その中央部が曲面であり、中央部を囲む周縁部が傾斜面（いわゆるテーパー状の面）となっている。なお、凹部１２全体が曲面で構成されていてもよい。
レンズ層１３は、凹部１２を埋めて基板１１の面１１ａを覆うように、凹部１２の深さよりも厚く形成されている。レンズ層１３は、光透過性を有し、基板１１とは異なる屈折率を有する材料からなる。本実施形態では、レンズ層１３は、基板１１よりも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、基板１１側に突出する凸状のマイクロレンズＭＬ１が構成される。すなわち、レンズ層１３のうち凹部１２を埋める部分がマイクロレンズＭＬ１である。各マイクロレンズＭＬ１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ＭＬ１によりマイクロレンズアレイＭＬＡ１が構成される。レンズ層１３の表面は、基板１１の面１１ａに略平行で平坦な面となっている。
なお、マイクロレンズＭＬ１の中央部に入射する入射光は、マイクロレンズＭＬ１の中心（曲面の焦点）へ向けて集光される。また、マイクロレンズＭＬ１の周縁部（傾斜面）に入射する入射光は、入射角度が略同一であれば略同一の角度でマイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折される。したがって、マイクロレンズＭＬ１全体が曲面で構成される場合と比べて、入射する光の過度の屈折が抑えられ、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきが抑えられる。
レンズ層１５は、レンズ層１３上に形成されている。レンズ層１５は、例えば、レンズ層１３と同程度の屈折率を有し、レンズ層１３と同様の材料で形成されている。レンズ層１５は、液晶層４０側（マイクロレンズＭＬ１とは反対側）に突出する複数の凸状部１６を有している。レンズ層１５のうち凸状部１６がマイクロレンズＭＬ２である。以下では、凸状部１６の表面（平坦化層１７と接する面）を、レンズ面という。
各凸状部１６は、画素Ｐに対応して設けられ、各凹部１２と平面視で重なるように配置されている。したがって、マイクロレンズＭＬ２はマイクロレンズＭＬ１と平面視で重なるように配置されている。凸状部１６の断面形状は、曲面で構成されている。凸状部１６の断面形状の詳細については、後述する。
平坦化層１７は、凸状部１６同士の間や凸状部１６の周囲を埋めてレンズ層１５を覆うように、凸状部１６の高さよりも厚く形成されている。平坦化層１７は、光透過性を有し、例えば、レンズ層１５よりも低い屈折率を有する無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯ2などが挙げられる。平坦化層１７で凸状部１６を覆うことにより、第２のマイクロレンズとしての凸形状のマイクロレンズＭＬ２が構成される。各マイクロレンズＭＬ２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ＭＬ２によりマイクロレンズアレイＭＬＡ２が構成される。
平坦化層１７は、マイクロレンズＭＬ２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、平坦化層１７の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬ２の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。平坦化層１７の表面は、略平坦な面となっている。
遮光層３２は、マイクロレンズアレイ基板１０（平坦化層１７）上に設けられている。遮光層３２は、マイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２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、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層３２は、表示領域Ｅ内に、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設けられていてもよい。この場合、遮光層３２は、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が、平面視で遮光層２２および遮光層２６よりも狭い範囲に配置されていることが好ましい。
マイクロレンズアレイ基板１０（平坦化層１７）と遮光層３２とを覆うように、保護層３３が設けられている。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。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を覆うものであるが、保護層３３を設けることなく導電性の遮光層３２を直接覆うように共通電極３４を形成してもよい。配向膜３５は、共通電極３４を覆うように設けられている。
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、例えば、金属や金属化合物などで形成される。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上に設けられており、遮光層２２および遮光層２６と平面視で重なる領域に配置されている。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、図示を省略するが、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なる領域には、ＴＦＴ２４に電気信号を供給するための電極、配線、中継電極や、蓄積容量５（図２参照）を構成する容量電極などが設けられている。遮光層２２や遮光層２６がこれらの電極、配線、中継電極、容量電極などを含む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ＭＬ１，ＭＬ２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１段目のマイクロレンズＭＬ１の中心に入射した光Ｌ１は、直進して２段目のマイクロレンズＭＬ２の中心に入射し、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。
マイクロレンズＭＬ１の端部に法線方向に沿って入射した光Ｌ２は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層２６で遮光されてしまうが、基板１１とレンズ層１３との間の屈折率の差（正の屈折力）により、マイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折してマイクロレンズＭＬ２に入射する。そして、マイクロレンズＭＬ２に入射した光Ｌ２は、レンズ層１５と平坦化層１７との間の屈折率の差（正の屈折力）により、マイクロレンズＭＬ２の中心側へさらに屈折し、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過して素子基板２０側に射出される。
マイクロレンズＭＬ１の端部に法線方向に対して斜めに、かつ、マイクロレンズＭＬ１の中心に対して外側に向かって入射した光Ｌ３は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層３２で遮光されてしまうが、基板１１とレンズ層１３との間の屈折率の差により、マイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折してマイクロレンズＭＬ２に入射する。マイクロレンズＭＬ２に入射した光Ｌ３は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層２６で遮光されてしまうが、レンズ層１５と平坦化層１７との間の屈折率の差により、マイクロレンズＭＬ２の中心側へさらに屈折し、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過して素子基板２０側に射出される。
このように、液晶装置１では、そのまま直進した場合に遮光層３２や遮光層２６で遮光されてしまう光Ｌ２，Ｌ３を、２段のマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の作用により、画素Ｐの開口部Ｔの中心側へ屈折させて開口部Ｔ内を透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。
＜第２のマイクロレンズの断面形状＞
続いて、第１の実施形態に係る第２のマイクロレンズ（マイクロレンズＭＬ２）の断面形状および効果について、図４および図５を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る第２のマイクロレンズの断面形状を示す模式断面図である。詳しくは、図４は、図３におけるマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）の部分拡大図である。図５は、図３における２つの画素の要部を拡大して示す模式断面図である。
図４に実線で示すように、第１の実施形態に係るマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）のレンズ面は、中央部１６ａと、中央部１６ａの外側に配置された第１の周辺部としての周辺部１６ｂと、周辺部１６ｂの外側に位置する第２の周辺部として周辺部１６ｃとを有している。周辺部１６ｂの曲率は、中央部１６ａの曲率よりも大きい。周辺部１６ｃの曲率は、中央部１６ａの曲率以下（中央部１６ａの曲率と同じか中央部１６ａの曲率よりも小さい）である。
図４には、凸状部１６の断面形状の比較として、２点鎖線で楕円形１９を示している。例えば特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板のように、従来のマイクロレンズアレイ基板が備える第２のマイクロレンズの断面形状は半楕円形状であるものが多い。したがって、図４は、第１の実施形態に係るマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）の断面形状を従来の第２のマイクロレンズ（マイクロレンズＭＬ２ｅ）の断面形状と比較して示す図である。なお、図４では、Ｘ軸はＸ方向に沿って楕円形１９の中心１９ｃを通る軸であり、Ｚ軸はＺ方向に沿って楕円形１９の中心１９ｃを通る軸である。
図４に示す楕円形１９の長軸（長径）１９ａの長さは凸状部１６の径（Ｘ軸方向における長さ）と同じであり、楕円形１９の短軸（短径）１９ｂの１／２の長さは凸状部１６の高さ（Ｚ軸方向における長さ）と同じであるものとする。したがって、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）の断面形状は、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅの断面形状である楕円形１９の下側（−Ｚ方向側）の半分とほぼ重なる。しかしながら、マイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）のレンズ面は、周辺部１６ｂが従来のマイクロレンズＭＬ２ｅ（楕円形１９）のレンズ面よりも外側へ張り出した台形に近い形状となっている。
マイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）のレンズ面の各部を、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅ（楕円形１９）のレンズ面の各部と比較する。マイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂの曲率は、楕円形１９の周辺部１６ｂに相当する部分の曲率よりも大きい。したがって、マイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂにおいてレンズ面と基板１１の面１１ａとがなす角度は、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて大きくなる。
そのため、＋Ｚ方向側から法線方向（Ｚ軸方向）に沿ってマイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂに入射する光のレンズ面に対する入射角は、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅのこの部分に入射する光の入射角よりも大きくなる。したがって、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて、マイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂから射出される光の屈折角が大きくなるので、マイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂから画素Ｐの開口部Ｔの中心側へ向かう光が多くなる。
これにより、マイクロレンズＭＬ２では、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて、画素Ｐの開口部Ｔ内に集光可能な範囲を大きくできる。この結果、第１の実施形態に係る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と比べて、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との距離が小さくても、マイクロレンズＭＬ１で集光された光を画素Ｐの開口部Ｔ内に入射させることができる。
また、マイクロレンズＭＬ２が、光が射出される側に突出する凸状であるので、光が入射する側に突出する凸状である場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１側から外側へ向かってマイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂに入射する光をより強く内側へ曲げることができる。これによっても、マイクロレンズＭＬ２で画素Ｐの開口部Ｔ内に集光可能な範囲を大きくすることができる。
一方、中央部１６ａの曲率は、楕円形１９の中央部１６ａに相当する部分の曲率よりも小さい。したがって、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて、中央部１６ａにおいてマイクロレンズＭＬ２のレンズ面と基板１１の面１１ａ（図３参照）とがなす角度は小さく、また、異なる位置でも角度の差異は少ない。
そのため、＋Ｚ方向側から法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬ２のレンズ面の中央部１６ａに入射する光の入射角は、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅのこの部分に入射する光と比べて小さく、そのばらつきも小さい。これにより、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて、マイクロレンズＭＬ２の中央部１６ａから素子基板２０（図３参照）側へ射出される光の屈折角のばらつきが小さくなるので、画素Ｐの開口部Ｔの中央部に入射する光の角度のばらつきが小さくなる。
この結果、本実施形態に係る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と比べて、液晶装置１の画素Ｐの開口部Ｔの中央部における照度の分布の集中や偏りが緩和されてより均一な分布となるので、明るさをより均一にできる。また、画素Ｐの開口部Ｔの中央部への光の集中度が緩和されることで、長期使用における液晶層４０（図３参照）の液晶の耐光性劣化が抑えられるので、液晶装置１の長寿命化を図ることができる。
周辺部１６ｃの曲率は、楕円形１９の周辺部１６ｃに相当する部分の曲率よりも小さい。周辺部１６ｃはマイクロレンズＭＬ２の端部に位置するため、周辺部１６ｃに入射する光の多くは画素Ｐの開口部Ｔ内に入射しない。マイクロレンズＭＬ２では、このような周辺部１６ｃを有することで、周辺部１６ｃが無い場合と比べて、中央部１６ａと周辺部１６ｃとの間に位置する周辺部１６ｂの曲率をより大きくすることができる。これにより、マイクロレンズＭＬ１から入射する光に対してマイクロレンズＭＬ２で集光可能な範囲をより大きくすることができる。
なお、マイクロレンズＭＬ２の断面形状は、凸状部１６の頂点に対して略対称であることが好ましい。図４では、凸状部１６の断面形状がＸ軸方向において対称な例を示しているが、Ｙ軸方向（図１参照）においても対称であることが好ましい。また、凸状部１６の断面形状は、平面視で、凸状部１６の頂点に対して３６０°に亘って対称であってもよい。
マイクロレンズＭＬ２の断面形状が凸状部１６の頂点に対して略対称であると、マイクロレンズＭＬ２に入射する光のうち凸状部１６の頂点に対して対称な位置に同一方向（例えば、法線方向）から入射する光は、ほぼ同じ角度で屈折する。これにより、マイクロレンズＭＬ２から射出される光の角度のばらつきが小さくなる。この結果、画素Ｐの開口部Ｔ内における明るさをより均一にできる。
図５において、画素Ｐ１には、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２とが配置されている。画素Ｐ２には、比較例として、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１と従来のマイクロレンズＭＬ２ｅとが配置されている。画素Ｐ１および画素Ｐ２において、光Ｌ４，Ｌ５は、それぞれマイクロレンズＭＬ１の同じ位置から同じ角度で射出されて、マイクロレンズＭＬ２とマイクロレンズＭＬ２ｅとに入射するものとする。
光Ｌ４は、法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬ１の端部に入射し、集光されて（マイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折されて）射出された光である。画素Ｐ２において、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅでは、マイクロレンズＭＬ１との距離が小さいと、マイクロレンズＭＬ１から射出された光Ｌ４を集光して画素Ｐ２の開口部Ｔ内に入射させることができない。そのため、この光Ｌ４を従来のマイクロレンズＭＬ２ｅで集光して画素Ｐ２の開口部Ｔ内に入射させることができる範囲内に入射させるためには、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２ｅとの間に距離（光路長）Ｄ２が必要になる。
したがって、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅを備える場合、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板のように、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２ｅとの間に、基板１１（図３参照）の屈折率と同程度の屈折率を有する透光層からなる光路長調整層を設けて距離（光路長）Ｄ２を確保する必要がある。そうすると、マイクロレンズアレイ基板の厚さが厚くなる。また、マイクロレンズアレイ基板の製造工程において、光路長調整層を形成する工程が必要となるため、生産コストの増大を招くこととなる。
一方、画素Ｐ１においては、上述したように、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅよりも集光可能な範囲が大きいマイクロレンズＭＬ２を備えている。したがって、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との間の距離（光路長）Ｄ１を距離（光路長）Ｄ２より小さくしても、光Ｌ４をマイクロレンズＭＬ２で集光して画素Ｐ１の開口部Ｔ内に入射させることができる。
これにより、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との間の距離（光路長）Ｄ１を小さくできるので、光路長調整層を不要にできる。その結果、従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて、マイクロレンズアレイ基板１０の厚さを薄くできる。そして、従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて光路長調整層を形成する工程が不要となるので、マイクロレンズアレイ基板１０の製造リードタイムを短縮し生産コストを低減することができる。なお、マイクロレンズアレイ基板１０の製造方法については後述する。
光Ｌ５は、法線方向に対して斜めにマイクロレンズＭＬ１に入射し、マイクロレンズＭＬ１から外側へ向かって射出された光である。画素Ｐ２において、マイクロレンズＭＬ１と従来のマイクロレンズＭＬ２ｅとの間に距離（光路長）Ｄ２が設定されているため、この光Ｌ５は、隣の画素Ｐ１側に漏れてしまい、マイクロレンズＭＬ２ｅに入射しない。光Ｌ５がマイクロレンズＭＬ２ｅに入射したとしても、マイクロレンズＭＬ２ｅで屈折した後、遮光部Ｓで遮光されてしまう。
画素Ｐ１においては、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との間の距離（光路長）Ｄ１が小さいので、光Ｌ５をマイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂに入射させることが可能となる。上述したように、周辺部１６ｂの曲率は従来のマイクロレンズＭＬ２ｅの曲率よりも大きいので、光Ｌ５をマイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂで屈折させて画素Ｐ１の開口部Ｔ内に入射させることができる。これにより、本実施形態に係る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と比べて、光の利用効率を向上させることができる。
さらに、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅと比べて、マイクロレンズＭＬ２の周辺部１６ｂでより多くの光を集光して画素Ｐ１の開口部Ｔ内に入射させることができるので、遮光部Ｓ（遮光層２６）で反射したり、マイクロレンズＭＬ２の端部側で全反射したりする光を少なくできる。そのため、これらの反射光によって生じる迷光を低減できるので、迷光に起因してＴＦＴ２４の光リーク電流が発生して表示画像にフリッカーやムラなどが生じる表示品位の低下を抑えることができる。これにより、液晶装置１の表示品質を向上できる。加えて、遮光部Ｓに入射する光が少なくなれば、遮光部Ｓを小さくすることが可能となり、画素Ｐ１における開口部Ｔの開口率を大きくして明るさの向上を図ることも可能となる。
このように、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の構成によれば、従来必要であった光路長調整層を不要にできるので、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との距離を小さくできる。そして、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との距離を小さくすることで、従来利用されなかった斜め光をマイクロレンズＭＬ２に入射させて利用することが可能となる。これにより、薄型であり、かつ、光の利用効率が高いマイクロレンズアレイ基板１０および液晶装置１を提供することができる。なお、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の構成は、画素Ｐの配置ピッチが微細な液晶装置１に好適であり、例えば、画素Ｐの配置ピッチが１０μｍ以下の液晶装置１に有効である。
一方、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の構成によれば、従来のマイクロレンズＭＬ２ｅよりも集光可能な範囲が大きいマイクロレンズＭＬ２を２段目に備えることで、１段目のマイクロレンズＭＬ１の集光力（屈折力）を従来よりも小さくすることが可能となる。マイクロレンズＭＬ１の屈折力を小さくすれば、凹部１２の深さを浅くできる。そうすると、基板１１に凹部１２を形成する際のエッチング量を少なくできるので、凹部１２を埋めて形成するレンズ層１３の厚さを薄くできるとともに、レンズ層１３の表面を平坦化する際にＣＭＰ処理を施す量を少なくできる。これにより、ＣＭＰ処理の工数を低減できるので、マイクロレンズアレイ基板１０の生産コストをさらに低減できる。
また、マイクロレンズＭＬ１の屈折力を小さくすれば、基板１１とレンズ層１３との屈折率差を小さくできる。そうすると、基板１１とレンズ層１３との界面におけるフレネル反射を低減できるので、フレネル反射による光損失を小さくできる。これにより、光の利用効率のさらなる向上が可能となる。
＜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から図１５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から図１５の各図は、図３のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図に相当し、図３とは上下方向（Ｚ方向）が反転している。
まず、図６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（図３に示す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、制御膜７０上にマスク層７２を形成する。そして、マスク層７２をパターニングして、マスク層７２に開口部７２ａを形成する。この開口部７２ａの平面的な中心の位置が、形成される凹部１２における中心となる。続いて、マスク層７２の開口部７２ａ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。図示を省略するがこの等方性エッチングにより、制御膜７０の開口部７２ａと重なる領域に開口部が形成され、その開口部を介して基板１１がエッチングされる。
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。これにより、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が基板１１の単位時間当たりのエッチング量よりも多くなるので、制御膜７０に形成された開口部の拡大に伴って、基板１１の幅方向におけるエッチング量が深さ方向におけるエッチング量よりも多くなる。
等方性エッチングにより、開口部７２ａから制御膜７０と基板１１とがエッチングされ、図７に示すように、基板１１の面１１ａ側に凹部１２が形成される。上述したエッチングレートの設定により、凹部１２の幅方向が深さ方向よりも拡大されて、凹部１２の周縁部にテーパー状の斜面が形成される。なお、全体が曲面で構成された凹部１２を形成する場合には、制御膜７０を設けなくてもよい。図７には、マスク層７２および制御膜７０が除去された後の状態を示している。
本工程では、画素Ｐが配列されたＸ方向およびＹ方向において隣り合う凹部１２同士が互いに接続されるとともに、画素Ｐの対角線方向（以下では、単に対角線方向という）において隣り合う凹部１２同士が互いに離間されている状態、すなわち、対角線方向において隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の面１１ａが残された状態で等方性エッチングを終了することが好ましい。
対角線方向において隣り合う凹部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７２が基板１１から浮いて剥がれてしまうおそれがある。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れば、等方性エッチングが終了するまでマスク層７２をより確実に支持することができる。
次に、図８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、光透過性を有し、基板１１よりも大きい屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ材料層１３ａを形成する。レンズ材料層１３ａは、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。凹部１２を埋め込むように形成されるため、レンズ材料層１３ａ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。なお、レンズ材料層１３ａは、１回の成膜で形成してもよいし、複数回の成膜で形成してもよい。
次に、図９に示すように、レンズ材料層１３ａ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、レンズ材料層１３ａの上層の凹凸が形成された部分を研磨して除去することにより、上面が平坦化されてレンズ層１３が形成される。そして、凹部１２にレンズ層１３の材料が埋め込まれることにより、マイクロレンズＭＬ１が構成される。なお、本実施形態では、基板１１の面１１ａ上にレンズ層１３が残っている状態で平坦化処理を終了する。
なお、凹部１２の深さが浅いほど、基板１１に凹部１２を形成する工程（図７参照）におけるエッチング量を少なくでき、凹部１２を埋めてレンズ材料層１３ａを形成する工程（図８参照）における成膜量を少なくできる。すなわち、レンズ材料層１３ａの厚さを薄くできる。そうすると、レンズ材料層１３ａに対して平坦化処理を施す工程（図９参照）においてＣＭＰ処理を施す量を少なくできる。これらは、マイクロレンズアレイ基板１０の製造リードタイムの短縮や生産コスト低減に寄与する。
次に、図１０に示すように、レンズ層１３を覆うように、光透過性を有し、基板１１よりも大きい屈折率を有する無機材料を堆積して第１のレンズ材料層１５ａを形成する。第１のレンズ材料層１５ａは、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。なお、従来のマイクロレンズアレイ基板では、レンズ層１３とその上層のレンズ層１５との間に光路長調整層を形成するが、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、光路長調整層を形成しない。そのため、従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて、光路長調整層を形成する工程が不要となるので、マイクロレンズアレイ基板１０の製造リードタイムを短縮し生産コストを低減できる。
続いて、図１０に示すように、第１のレンズ材料層１５ａ上に、レジスト層７３を形成する。レジスト層７３は、例えば、露光部分が現像により除去されるポジ型の感光性レジストで形成する。レジスト層７３は、例えば、スピンコート法やロールコート法などで形成することができる。
次に、図示を省略するが、凹部１２の位置に対応して遮光部が設けられたマスクを介して、レジスト層７３を露光して現像する。これにより、図１１に示すように、レジスト層７３のうち、マスクの遮光部と重なる領域以外の領域が露光されて除去され、後の工程で凸状部１６が形成される位置に対応する部分７３ａが残留する。したがって、残留した部分７３ａ同士は、Ｘ方向、Ｙ方向、対角線方向において互いに離間される。部分７３ａの平面形状は、例えば略矩形状であるが、４隅の角部が丸く形成されていてもよい。
なお、後述する工程で、第１のレンズ材料層１５ａにおける部分７３ａと重なる部分に、マイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）が形成される。本実施形態に係る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と比べて、光路長調整層を形成せず、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との間の距離を小さくできる。これにより、レジスト層７３を露光する際のマスクのずれが抑えられるので、マイクロレンズＭＬ１に対するマイクロレンズＭＬ２の位置精度を向上できる。
次に、レジスト層７３のうち残留した部分７３ａに、リフロー処理などの加熱処理を施すことにより軟化（溶融）させる。溶融した部分７３ａは、流動状態となり、表面張力の作用で表面が曲面状に変形する。これにより、図１２に示すように、第１のレンズ材料層１５ａ上に残留した部分７３ａから曲面状の凸状部７３ｂが形成される。なお、凸状部７３ｂの底部側（第１のレンズ材料層１５ａ側）は平面視で略矩形状であるが、凸状部７３ｂの先端側（上方）は平面視で略同心円状に形成される。
次に、図１３に示すように、凸状部７３ｂと第１のレンズ材料層１５ａとに上方側から、例えば、ドライエッチングなどの異方性エッチングを施す。これにより、レジストからなる凸状部７３ｂが徐々に除去され、凸状部７３ｂの除去に伴って第１のレンズ材料層１５ａの露出する部分がエッチングされる。その結果、第１のレンズ材料層１５ａの表面側に、凸状部７３ｂの形状が反映される。本工程では、レンズ層１３上に第１のレンズ材料層１５ａが残された（レンズ層１３の表面が露出しない）状態で異方性エッチングを終了する。
なお、本工程におけるエッチング条件を、凸状部７３ｂの材料（レジスト）のエッチングレートと第１のレンズ材料層１５ａの材料のエッチングレートとを略同一にできる条件とすることで、第１のレンズ材料層１５ａに凸状部７３ｂの形状を転写することができる。
次に、図１４に示すように、基板１１よりも大きい屈折率を有する無機材料を、例えばＣＶＤ法を用いて、第１のレンズ材料層１５ａを覆うように堆積させて、第２のレンズ材料層１５ｂを形成する。第１のレンズ材料層１５ａ上に第２のレンズ材料層１５ｂを積層させることで、凸状部７３ｂの形状が拡大された凸状部１６を有するレンズ層１５が形成される。なお、第２のレンズ材料層１５ｂの屈折率は、第１のレンズ材料層１５ａの屈折率と同じでもよいし、第１のレンズ材料層１５ａの屈折率より大きくてもよい。また、第２のレンズ材料層１５ｂは、１回の成膜で形成してもよいし、複数回の成膜で形成してもよい。
次に、図１５に示すように、レンズ層１５を覆うように、光透過性を有し、例えば基板１１と同程度の屈折率を有する無機材料を堆積して平坦化層１７を形成する。そして、平坦化層１７に対して平坦化処理を施す。凸状部１６を平坦化層１７で覆うことにより、マイクロレンズＭＬ２が構成される。以上により、マイクロレンズアレイ基板１０が完成する。
なお、図４に示す凸状部１６の断面形状は、第１のレンズ材料層１５ａ上に第２のレンズ材料層１５ｂを形成することで、第１のレンズ材料層１５ａの凸状部７３ｂの形状が反映された形状が拡大されて形作られる（図１４参照）。したがって、レジスト層７３から形成される凸状部７３ｂの断面形状（図１２参照）は、第１のレンズ材料層１５ａに異方性エッチングを施した後の断面形状（図１３参照）や、第２のレンズ材料層１５ｂを形成した後の断面形状（図１４参照）を踏まえて適宜設定するものとする。
凸状部７３ｂの断面形状は、レジスト層７３のうち残留した部分７３ａに加熱処理を施す際の処理条件により調整できる。また、加熱処理の代わりに、図１０に示すレジスト層７３に、例えば、グレイスケールマスクや面積階調マスクを用いて露光する方法、多段階露光する方法などを用いて、レジスト層７３から凸状部７３ｂの形状に加工するようにしてもよい。
マイクロレンズアレイ基板１０が完成した後、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とを順に公知の方法を用いて形成することにより、素子基板２０を得る。
続いて、素子基板２０と対向基板３０とを位置決めし、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て貼り合せる。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して挟持することにより、液晶装置１が完成する。素子基板２０と対向基板３０とを貼り合せる前にシール材４２で囲まれた領域に液晶を配置することとしてもよい。
＜電子機器＞
次に、第１の実施形態に係る電子機器について図１６を参照して説明する。図１６は、第１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１６に示すように、第１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、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。液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３は、液晶装置１が適用されたものである。
第１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、光源からの入射光の利用効率が高く明るい表示と優れた表示品質とを得ることができる液晶装置１を液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３に備えているので、明るい表示と優れた表示品質とを有するプロジェクター１００を提供することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、マイクロレンズアレイ基板の製造方法が異なり、それに伴って第２のマイクロレンズの構成が異なるが、液晶装置の基本構成は同じである。ここでは、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について、図１７から図２１を参照して説明する。
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
図１７から図２１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。図１７から図２１の各図に示す工程は、第１の実施形態の図１１から図１５の各図に示す工程に相当する。ここでは、第１の実施形態との相違点を説明し、第１の実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施形態では、レンズ層１３上に形成する第１のレンズ材料層１５ａを、第１の実施形態よりも薄く形成する点が、第１の実施形態と異なる。図１７には、レジスト層７３が露光されて、後の工程で凸状部１６が形成される位置に対応する部分７３ａが残留した状態を示している。図１７に示すように、第２の実施形態では、第１のレンズ材料層１５ａは、例えば、上に形成されるレジスト層７３の厚さよりも薄く形成される。
次に、図１８に示すように、第１の実施形態と同様に、レジスト層７３のうち残留した部分７３ａに、リフロー処理などの加熱処理を施すことにより、第１のレンズ材料層１５ａ上に曲面状の凸状部７３ｂを形成する。
次に、図１９に示すように、凸状部７３ｂと第１のレンズ材料層１５ａとに、上方側から異方性エッチングを施す。異方性エッチングは、凸状部７３ｂ（レジスト層７３）が除去されるまで行う。そうすると、第１のレンズ材料層１５ａの厚さがレジスト層７３の厚さよりも薄いので、第１のレンズ材料層１５ａのうち凸状部７３ｂと重なる部分以外が除去されて、下層のレンズ層１３の表面もエッチングされる。
その結果、レンズ層１３と第１のレンズ材料層１５ａの残された部分とに、凸状部７３ｂの形状が反映される。本工程では、基板１１上にレンズ層１３が残された状態で異方性エッチングを終了する。また、異方性エッチングを終了した時点では、レンズ層１３における平坦化処理された表面が残っている。
次に、図２０に示すように、基板１１よりも大きい屈折率を有する無機材料を、例えばＣＶＤ法を用いて、レンズ層１３と第１のレンズ材料層１５ａとを覆うように堆積させて、第２のレンズ材料層１５ｂを形成する。第２のレンズ材料層１５ｂの屈折率は、第１のレンズ材料層１５ａの屈折率と同じでもよいし、第１のレンズ材料層１５ａの屈折率より大きくてもよい。また、第２のレンズ材料層１５ｂは、１回の成膜で形成してもよいし、複数回の成膜で形成してもよい。第１のレンズ材料層１５ａと第２のレンズ材料層１５ｂとで、レンズ層１５が構成される。レンズ層１５の厚さは、第１の実施形態と比べて薄くなる。
次に、図２１に示すように、第１の実施形態と同様に、レンズ層１５を覆うように平坦化層１７を形成する。そして、平坦化層１７に対して平坦化処理を施す。以上により、第２の実施形態に係る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では、図２１に破線で示すマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）の断面形状の中に、マイクロレンズＭＬ１を構成するレンズ層１３の平坦化処理された表面が含まれている点が、第１の実施形態と異なる。換言すれば、マイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）がレンズ層１３の一部（表面側）とレンズ層１５とで構成される。
第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの構成によれば、第１の実施形態と比べて、マイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）を構成するレンズ層１５の厚さを薄くできるので、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との距離をより小さくすることができる。これにより、画素Ｐの配置ピッチがより微細な液晶装置１において、光の利用効率を向上させることが可能となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態に対して、マイクロレンズアレイ基板の製造方法が異なり、それに伴って第２のマイクロレンズの構成が異なるが、液晶装置の基本構成は同じである。ここでは、第３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について、図２２から図２６を参照して説明する。
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
図２２から図２６は、第３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。図２２から図２６の各図に示す工程は、第１の実施形態の図１１から図１５の各図に示す工程に相当する。ここでは、第１の実施形態との相違点を説明し、第１の実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
第３の実施形態では、基板１１上に形成するレンズ層１３を厚く形成する点と、第１のレンズ材料層１５ａを形成しない点とが、第１の実施形態と異なる。図２２には、レジスト層７３が露光されて、後の工程で凸状部１６が形成される位置に対応する部分７３ａが残留した状態を示している。図２２に示すように、レンズ層１３が第１の実施形態よりも厚く形成される。また、レンズ層１３上には第１のレンズ材料層１５ａが形成されない。
次に、図２３に示すように、第１の実施形態と同様に、レジスト層７３のうち残留した部分７３ａに、リフロー処理などの加熱処理を施すことにより、レンズ層１３上に曲面状の凸状部７３ｂを形成する。
次に、図２４に示すように、凸状部７３ｂとレンズ層１３とに、上方側から異方性エッチングを施す。本工程では、レンズ層１３における平坦化処理された表面が残らなくなるまで異方性エッチングを施す。その結果、レンズ層１３の表面側に、凸状部７３ｂの形状が反映される。
次に、図２５に示すように、基板１１よりも大きい屈折率を有する無機材料を、例えばＣＶＤ法を用いて、レンズ層１３を覆うように堆積させて、第２のレンズ材料層１５ｂを形成する。第２のレンズ材料層１５ｂは、１回の成膜で形成してもよいし、複数回の成膜で形成してもよい。第３の実施形態では、第２のレンズ材料層１５ｂによりレンズ層１５が構成される。
次に、図２６に示すように、第１の実施形態と同様に、レンズ層１５を覆うように平坦化層１７を形成する。そして、平坦化層１７に対して平坦化処理を施す。以上により、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂが完成する。
第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂでは、図２６に破線で示すマイクロレンズＭＬ２（凸状部１６）の断面形状の中に、マイクロレンズＭＬ１を構成するレンズ層１３が含まれている点が第１の実施形態と異なり、レンズ層１３の平坦化処理された表面が残されていない点が第２の実施形態と異なる。第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂの構成によれば、第１の実施形態および第２の実施形態と比べて、第１のレンズ材料層１５ａを形成する工程が不要となるので、製造リードタイムの短縮や生産コスト低減が可能となる。
（第４の実施形態）
＜電気光学装置＞
第４の実施形態では、電気光学装置として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像装置を例に挙げて説明する。この撮像装置は、例えば、後述するビデオカメラの撮像装置として好適に用いることができるものである。なお、電気光学装置はＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像装置であってもよい。
図２７は、第４の実施形態に係る撮像装置の構成を示す概略断面図である。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。図２７に示すように、第４の実施形態に係る撮像装置６は、第１の基板としての受光素子基板６０と、第２の基板としてのマイクロレンズアレイ基板１０（１０Ａ，１０Ｂ）とを備えている。撮像装置６では、マイクロレンズアレイ基板１０自体が第２の基板に相当する。
平面図は省略するが、画素Ｐは、略多角形（例えば、略矩形）の平面形状を有し、マトリックス状に配列されている。複数の画素Ｐの各々には、受光素子６３と、図示しない画素トランジスター（いわゆるＣＭＯＳトランジスター）とが設けられている。また、複数の画素Ｐの各々には、マイクロレンズアレイ基板１０に設けられたマイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２とが、受光素子６３と平面視で重なるように配置されている。
受光素子基板６０は、基板６１と、半導体層６２と、受光素子６３と、層間絶縁層６４と、遮光層６５と、平坦化層６６とを備えている。基板６１は、例えば、シリコンなどからなる半導体基板である。基板６１上には、半導体層６２が設けられており、半導体層６２にフォトダイオードなどで構成された受光素子６３が設けられている。
受光素子６３は、フォトダイオードなどの光電変換素子で構成される。受光素子６３は、受光面６３ａを有している。受光素子６３は、受光面６３ａに入射した光の光量（強度）に応じた信号電荷を光電変換により生成し、生成した信号電荷を蓄積する。画素トランジスターは、例えば、転送トランジスター、リセットトランジスター、増幅トランジスターなどの複数のトランジスターで構成される。
層間絶縁層６４は、半導体層６２および受光素子６３を覆うように設けられている。層間絶縁層６４は、例えば、ＳｉＯ2などの無機材料からなる。
遮光層６５は、層間絶縁層６４上に、平面視で格子状に設けられている。遮光層６５は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層６５により遮光部Ｓが構成され、遮光層６５に囲まれた領域（開口部６５ａ内）が画素Ｐの領域のうち光が透過する開口部Ｔとなる。遮光層６５が設けられていることにより、マイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２を透過した光が、隣り合う画素Ｐの受光素子６３へ入射してしまうことを抑制できる。
平坦化層６６は、層間絶縁層６４と遮光層６５とを覆うように設けられており、略平坦な表面を有している。平坦化層６６は、ＳｉＯ2などの無機材料で形成されていてもよいし、アクリルなどの樹脂材料で形成されていてもよい。マイクロレンズアレイ基板１０は、受光素子基板６０の平坦化層６６側に対向するように配置されている。
第４の実施形態に係る撮像装置６は、入射する光を集光するマイクロレンズアレイ基板１０を備えている。そのため、撮像装置６では、マイクロレンズＭＬ１の中心に法線方向に沿って入射する光Ｌ１だけでなく、マイクロレンズＭＬ１の端部に法線方向に沿って入射する光Ｌ２や斜めに入射する光Ｌ３も、画素Ｐの開口部Ｔの中心側へ屈折させて開口部Ｔ内を透過させることができる。
また、従来よりも薄型で光の利用効率が高いマイクロレンズアレイ基板１０を備えている。そのため、従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて、受光素子６３に入射する光の量をより多くできるので、受光感度の向上を図ることができる。また、遮光部Ｓで反射したり、マイクロレンズＭＬ２の端部側で全反射したりする反射光によって生じる迷光が低減されるため、受光素子６３により生成される信号電荷において迷光に起因するノイズが低減されるので、Ｓ／Ｎ比と階調の解像度との向上を図ることができる。
＜電子機器＞
次に、第４の実施形態に係る電子機器について図２８を参照して説明する。図２８は、第４の実施形態に係る電子機器としてのビデオカメラの構成を示す概略図である。第４の実施形態に係るビデオカメラ２００は、静止画像および動画像を撮像可能な電子機器である。
図２８に示すように、第４の実施形態に係る電子機器としてのビデオカメラ２００は、光学部２０１と、シャッター部２０２と、撮像部２０３と、駆動部２０４と、信号処理部２０５と、モニター２０６と、メモリー２０７とを備えている。撮像部２０３は、本実施形態に係る撮像装置６が適用されたものである。また、モニター２０６は、第１の実施形態に係る液晶装置１が適用されたものである。
光学部２０１は、１枚または複数枚のレンズで構成され、被写体からの光（入射光）を撮像部２０３に導き、撮像部２０３の受光素子６３の受光面６３ａ（図２７参照）に結像させる。シャッター部２０２は、光学部２０１と撮像部２０３との間に配置され、駆動部２０４の制御に基づいて、撮像部２０３への光照射期間および遮光期間を制御する。
撮像部２０３は、光学部２０１およびシャッター部２０２を介して、受光面６３ａに結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。撮像部２０３に蓄積された信号電荷は、駆動部２０４から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。なお、撮像部２０３は、光学部２０１または信号処理部２０５などとともに構成されたモジュールの一部として含まれていてもよい。
駆動部２０４は、撮像部２０３の転送動作、および、シャッター部２０２のシャッター動作を制御する駆動信号を出力して、撮像部２０３およびシャッター部２０２を駆動する。信号処理部２０５は、撮像部２０３から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理部２０５が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニター２０６に供給されて表示され、メモリー２０７に供給されて記憶（記録）される。
第４の実施形態に係るビデオカメラ２００の構成によれば、受光感度の向上とＳ／Ｎ比および階調の解像度の向上が図られた撮像装置６を備えているので、明るく解像度に優れた画像を撮像可能なビデオカメラ２００を提供できる。そして、Ｓ／Ｎ比および階調の解像度が向上することで、信号処理部２０５における信号処理をより簡易化できるので、信号処理速度を速めるとともに、コストの低減を図ることができる。また、明るい表示と優れた表示品質とを得ることができる液晶装置１を備えているので、モニター２０６に明るく優れた表示品質で画像を表示可能なビデオカメラ２００を提供できる。
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）
第１の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とレンズ層１５との間に光路長調整層を有していない構成であったが、本発明はこのような形態に限定されず、レンズ層１３とレンズ層１５との間に光路長調整層を有する構成としてもよい。レンズ層１３とレンズ層１５との間に光路長調整層を形成する構成においても、従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２との間の距離を小さくできるので、光路長調整層の厚さを薄くすることができる。
（変形例２）
第１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やビデオカメラ２００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のビデオカメラ、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。
また、第４の実施形態に係る撮像装置６を適用可能な電子機器は、ビデオカメラ２００に限定されない。撮像装置６は、デジタルスチルカメラや、撮像機能を有する携帯電話やスマートフォンなどの情報端末機器の撮像部として好適に用いることができる。
１…液晶装置（電気光学装置）、６…撮像装置（電気光学装置）、１０，１０Ａ，１０Ｂ…マイクロレンズアレイ基板（第２の基板）、１１…基板、１１ａ…面（表面）、１２…凹部、１３…レンズ層（第１のレンズ層）、１５…レンズ層（第２のレンズ層）、１６…凸状部、１６ａ…中央部、１６ｂ…周辺部（第１の周辺部）、１６ｃ…周辺部（第２の周辺部）、２０…素子基板（第１の基板）、２４…ＴＦＴ（スイッチング素子）、３０…対向基板（第２の基板）、４０…液晶層（電気光学層）、６０…受光素子基板（第１の基板）、６３…受光素子、１００…プロジェクター（電子機器）、２００…ビデオカメラ（電子機器）、ＭＬ１…マイクロレンズ（第１のマイクロレンズ）、ＭＬ２，ＭＬ２ｅ…マイクロレンズ（第２のマイクロレンズ）、Ｐ…画素、Ｓ…遮光部、Ｔ…開口部。

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された第１のマイクロレンズと、
    前記第１のマイクロレンズ上に、前記第１のマイクロレンズと平面視で重なるように配置された第２のマイクロレンズと、を備え、
    前記第２のマイクロレンズは、曲面で構成され、中央部と、前記中央部の外側に配置された第１の周辺部と、を有し、
    前記第１の周辺部の曲率は、前記中央部の曲率よりも大きい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、
    前記第２のマイクロレンズは、前記第１の周辺部の外側に配置された第２の周辺部を有し、
    前記第２の周辺部の曲率は、前記中央部の曲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。
  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、
    前記第１のマイクロレンズは、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記基板に設けられた凹部を埋めるように形成されており、
    前記第２のマイクロレンズは、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記第１のマイクロレンズとは反対側に突出する凸状に形成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。
  4. 請求項３に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
    前記第２のマイクロレンズの断面形状は、前記中央部の頂点に対して略対称であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
  5. 画素毎に設けられたスイッチング素子と、前記画素毎の開口部を有し前記スイッチング素子と平面視で重なるように設けられた遮光部と、を備えた第１の基板と、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第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、を備え、
    前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズが、前記画素毎の前記開口部と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする電気光学装置。
  6. 画素毎に設けられた受光素子と、前記画素毎の開口部を有する遮光部と、を備えた第１の基板と、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第２の基板と、を備え、
    前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズと前記受光素子とが、前記画素毎の前記開口部と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする電気光学装置。
  7. 請求項５または６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。
  8. 基板の表面に凹部を形成する工程と、
    前記基板の前記凹部を埋めるように、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で第１のレンズ層を形成する工程と、
    前記第１のレンズ層上に、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料で、前記凹部と平面視で重なるように配置され曲面で構成された凸状部を有する第２のレンズ層を形成する工程と、を含み、
    前記凸状部は、中央部と、前記中央部の外側に配置された第１の周辺部と、を有し、
    前記第１の周辺部の曲率は、前記中央部の曲率よりも大きいことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
  9. 請求項８に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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