JP2020144180A - 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】レンズの端部から出射された光の進行方向を制御して、表示光量の増大を図ることができるレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】電気光学装置１００の第２基板２０は、レンズ部材５１ａを備えたレンズアレイ基板５１として構成されている。レンズ部材５１ａでは、凹曲面２０１とレンズ層２８とによって複数のレンズ２４が構成されている。複数のレンズ２４のうち、隣り合うレンズ２４の間には空洞２４５が設けられており、空洞２４５は、レンズ２４と接するように設けられた透光層２９によって封止されている。このため、レンズ２４の端部に入射した光の進行方向を空洞２４５と透光層２９との界面によって適正な方向に制御することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、複数のレンズを備えたレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器に関するものである。

投射型表示装置のライトバルブ等として用いられる電気光学装置（液晶装置）では、電気光学装置を介して対向する対向基板および素子基板のうちの一方側から入射した光を電気光学層で変調して画像を表示する。その際、光が基板に設けられている遮光層に入射すると、表示に寄与しなくなるため、表示光量が低下する。そこで、光が入射する対向基板を、複数のレンズが形成されたレンズ基板とすることが提案されている（特許文献１参照）。また、特許文献１には、素子基板に設けられている半導体層の側方に空洞を設け、空洞と透光膜との界面での反射によって、光を半導体層に到達しにくくさせる構成が採用されている。

特開２０１２−２０８４４９号公報

特許文献１に記載の構成では、対向基板にレンズを設ける一方、素子基板に空洞を設けるため、レンズと空洞とが離間している。従って、レンズから出射された光が大きく拡散した位置で空洞によって光の進行方向を制御するため、特許文献１に記載の構成では、半導体層に向かう光の進行方向のみを制御することができるだけである。それ故、レンズの端部から出射された光の進行方向を適正に制御できず、表示光量の増大を図ることが困難であるという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明を適用したレンズアレイ基板の一態様は、複数の第１レンズ、および前記複数の第１レンズのうち、隣り合う第１レンズの間に第１空洞が設けられたレンズ部材と、前記第１レンズと接するように設けられ、前記第１空洞を封止する第１透光層と、を有することを特徴とする。

また、本発明の電気光学装置の一態様は、画素電極、および前記画素電極に対応して設けられたトランジスターが設けられた第１基板と、前記第１基板と対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた電気光学層と、を有し、前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方が前記レンズアレイ基板の基板本体を構成していることを特徴とする。

本発明を適用した電気光学装置は、投射型表示装置や直視型表示装置等の各種電子機器に用いることができる。

本発明の実施形態１に係る電気光学装置の平面図。 図１に示す電気光学装置の断面図。 図２に示すレンズ等の断面構成を模式的に示す説明図。 図３に示す複数のレンズの平面的な位置関係を示す説明図。 図４に示す空洞を変形させた具体例２の説明図。 図４に示す空洞を変形させた具体例３の説明図。 図３に示す空洞を変形させた具体例４の説明図。 図３に示す空洞を変形させた具体例５の説明図。 図３に示す空洞を変形させた具体例６の説明図。 図３に示す空洞を変形させた具体例７の説明図。 図３に示す空洞を変形させた具体例８の説明図。 図３に示すレンズアレイ基板の製造方法を示す工程断面図。 図３に示す空洞の具体的構成例を示す説明図。 本発明の実施形態２に係る電気光学装置の説明図。 本発明の実施形態３に係る電気光学装置の説明図。 本発明の実施形態４に係る電気光学装置の説明図。 本発明の実施形態５に係る電気光学装置の説明図。 本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。本発明は、以下に説明する第１基板１０および第２基板２０のいずれに適用してもよいが、以下、第２基板２０に第１レンズを構成した場合を実施形態１〜４で説明し、第１基板１０に第２レンズを構成した場合を実施形態４で説明する。

また、第１基板１０および第２基板２０の一方に１種類のレンズを構成した実施形態については、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」と記載せずに、「レンズ」「空洞」と記載し、実施形態３のように、第１基板１０および第２基板２０の一方に２種類のレンズを構成した実施形態においては、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」、および「第２レンズ２」「第２空洞」と記載する。

［実施形態１］
（電気光学装置の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る電気光学装置１００の平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００の断面図である。図１および図２に示すように、電気光学装置１００では、第１基板１０と第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、第１基板１０と第２基板２０とが対向している。シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板１０と第２基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域に液晶層等の電気光学層８０が配置されている。従って、電気光学装置１００は液晶装置として構成されている。シール材１０７は、光硬化性を備えた接着剤、あるいは光硬化性および熱硬化性を備えた接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、電気光学装置１００の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられている。

第１基板１０の第２基板２０側の面（一方面１０ｓ）側には、表示領域１０ａの外側の周辺領域１０ｂに、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。

第１基板１０の一方面１０ｓにおいて、表示領域１０ａには、第１電極としての複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に対応するトランジスター（図示せず）がマトリクス状に形成されており、トランジスターは、画素電極９ａに電気的に接続されている。第１基板１０において、画素電極９ａに対して第２基板２０側には第１配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、第１配向膜１６によって覆われている。

第２基板２０において第１基板１０と対向する面（一方面２０ｓ）側には、第２電極としての共通電極２１が形成されており、共通電極２１に対して第１基板１０側には第２配向膜２６が形成されている。共通電極２１は、第２基板２０の略全面に形成されており、第２配向膜２６によって覆われている。

第２基板２０一方面２０ｓ側には、遮光層２０９が形成されている。遮光層２０９は、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在して表示領域１０ａの周りを囲む見切りとして形成されている。遮光層２０９は、共通電極２１に対して第１基板１０の側、あるいは共通電極２１に対して第１基板１０とは反対側のいずれに形成されていてもよく、本形態において、遮光層２０９は、共通電極２１に対して第１基板１０とは反対側に形成されている。また、遮光層２０９は、後述するように、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリクスとして形成されることもある。

本実施形態において、第１基板１０の表示領域１０ａを囲む周辺領域１０ｂのうち、第１遮光層２０９ａと平面視で重なる領域には、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯ_ｘ（ｘ＜２）、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）であり、電気光学層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させている。このため、液晶分子は、第１基板１０および第２基板２０に対して所定の角度を成している。このようにして、電気光学装置１００は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶装置として構成されている。

第１基板１０には、シール材１０７より外側において第２基板２０の角部分と重なる領域に、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

本実施形態の電気光学装置１００において、画素電極９ａおよび共通電極２１がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜等の透光性導電膜により形成されており、電気光学装置１００は、透過型液晶装置として構成されている。かかる電気光学装置１００では、第１基板１０および第２基板２０のうち、一方側の基板から入射した光が他方側の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本実施形態では、図２に矢印Ｌで示すように、第２基板２０から入射した光が第１基板１０を透過して出射される間に電気光学層８０によって画素毎に変調され、画像を表示する。

（第２基板２０側のレンズ２４の構成）
図３は、図２に示すレンズ２４等の断面構成を模式的に示す説明図である。図４は、図３に示す複数のレンズ２４の平面的な位置関係を示す説明図である。なお、図３は、レンズ２４が配列している方向に沿って切断したときの断面を模式的に示してある。

図３に示すように、第１基板１０の一方面１０ｓ側には、データ線や走査線等の遮光層１７、トランジスター３０、およびトランジスター３０と第１基板１０との間の遮光層８が形成されており、遮光層８、１７、およびトランジスター３０は光を透過しない。このため、第１基板１０では、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、遮光層８、１７やトランジスター３０と平面視で重なる領域や、隣り合う画素電極９ａに挟まれた領域と平面視で重なる領域は、光を透過しない遮光領域１５ｂになっている。これに対して、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、遮光層８、１７やトランジスター３０と平面視で重ならない領域は光を透過する開口領域１５ａ（透光領域）になっている。従って、開口領域１５ａを透過した光のみが画像の表示に寄与し、遮光領域１５ｂに向かう光は、画像の表示に寄与しない。

そこで、本実施形態では、図２および図３に示すように、第２基板２０には、複数の画素電極９ａの各々に対して平面視（第２基板２０に対して垂直な方向からみた状態）で１対１の関係をもって重なる複数のレンズ２４が形成されており、レンズ２４は、第１基板１０の開口領域１５ａに光を導く役割を果たしている。

レンズ２４は、図４に示すように、隣り合うレンズ２４の少なくとも一部が接するように配列されている。本実施形態において、レンズ２４は、全周にわたって、隣りのレンズ２４と接している。図３に示すように、レンズ２４を構成するにあたって、第２基板２０の一方面２０ｓには、複数の画素電極９ａの各々と一対一で重なる位置に凹曲面２０１が形成されている。また、第２基板２０には、複数の凹曲面２０１の各々の内部を埋めるレンズ層２８が設けられており、レンズ層２８の第２基板２０とは反対側の面２８０は平面になっている。レンズ層２８の第２基板２０とは反対側の面２８０には、光路長調整用の透光層２９が形成されており、透光層２９の第２基板２０とは反対側の面２９０に共通電極２１が形成されている。

レンズ層２８は、第２基板２０と屈折率が相違している。このため、凹曲面２０１によって、レンズ２４のレンズ面２４０が構成されている。本実施形態において、レンズ層２８は、第２基板２０より屈折率が大きい。このため、レンズ２４は、正のパワーを有している。本実施形態において、第２基板２０はガラス基板や石英基板（波長５５０ｎｍ付近の屈折率＝１．４８）からなり、レンズ層２８は酸窒化シリコン（波長５５０ｎｍ付近の屈折率＝１．５８〜１．６８）からなる。透光層２９は酸化シリコン（波長５５０ｎｍ付近の屈折率＝１．４８）からなる。

本形態では、第２基板２０からレンズ２４のレンズ層２８までがレンズ部材５１ａに相当し、第２基板２０から第２配向膜２６までがレンズアレイ基板５１に相当する。従って、第２レンズ２０がレンズ部材５１ａおよびレンズアレイ基板５１の基板本体を構成している。

（空洞２４５の構成）
このように構成したレンズアレイ基板５１において、複数のレンズ２４のうち、隣り合うレンズ２４の間には空洞２４５が設けられており、空洞２４５は、レンズ２４のレンズ層２８と接する透光層２９によって封止されている。本形態では、透光層２９の形成は真空雰囲気中で形成されるため、空洞２４５は真空状態（屈折率＝１）にある。本形態では、「レンズ２４および空洞２４５」が１段のみ形成されているため、「レンズ２４」「空洞２４５」「透光層２９」が各々、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」「第１透光層」に相当する。

このように構成した電気光学装置１００において、第２基板２０の側では、レンズ２４の側方に空洞２４５が形成されており、空洞２４５とレンズ層２８との界面では、屈折率の差が大きいので、臨界角が小さい。それ故、第２基板２０の側から入射した光のうち、凹曲面２０１からなるレンズ面２４０の端部に入射した光であっても、空洞２４５と透光層２９との界面で反射されるため、図３に示す遮光層８、１７やトランジスター３０に入射せず、開口領域１５ａに向かって進行する。それ故、表示に寄与する光量を増大させることができるので、光の利用効率を高めることができ、明るい画像を表示することができる。

また、空洞２４５は、レンズ２４の近傍に配置されるので、凹曲面２０１からなるレンズ面２４０の端部に入射した光であっても、拡散する前に空洞２４５と透光層２９との界面で反射されるため、光の利用効率を効果的に高めることができる。

ここで、空洞２４５は、図４に示すように、隣り合うレンズ２４の境界を成す仮想の四角形５０の４辺５０１の各々に沿って延在している。本形態において、空洞２４５は、四角形５０の４辺５０１の各々において辺５０１全体に沿って延在しており、空洞２４５は、複数のレンズ２４を囲むように、格子状に繋がっている。

（空洞２４５の平面構成の変形例）
図５は、図４に示す空洞２４５を変形させた具体例２の説明図であり、図６は、図４に示す空洞２４５を変形させた具体例３の説明図である。

図４に示す具体例１では、隣り合うレンズ２４の境界を成す仮想の四角形５０の４辺５０１の各々において辺５０１全体に沿って空洞２４５が延在し、角５０２で繋がっていたが、図５および図６に示すように、空洞２４５が、四角形５０の４辺５０１の各々において辺５０１の一部に沿って延在している態様であってもよい。

例えば、図５に示す具体例２において、空洞２４５は、４辺５０１の各々の中間位置のみにおいて延在し、四角形５０の隣り合う２辺５０１がなす角５０２から離間する範囲で延在している。また、図６に示す具体例３において、空洞２４５は、４辺５０１の各々において、四角形５０の隣り合う２辺５０１がなす角５０２から辺５０１の途中位置まで延在している。

（空洞２４５の断面構成の変形例）
図７は、図３に示す空洞２４５を変形させた具体例４の説明図であり、図８は、図３に示す空洞２４５を変形させた具体例５の説明図であり、図９は、図３に示す空洞２４５を変形させた具体例６の説明図であり、図１０は、図３に示す空洞２４５を変形させた具体例７の説明図であり、図１１は、図３に示す空洞２４５を変形させた具体例８の説明図である。なお、図７〜図１１はいずれも、図３と同様、レンズ２４が配列している方向に沿って切断したときの断面を模式的に示してある。

図７に示す具体例４において、空洞２４５は、隣り合う凹曲面２０１（レンズ面２４０）の境界である接続部分まで到達しない深さに形成されている。図８に示す具体例５において、空洞２４５は、隣り合うレンズ面２４０の境界である接続部分に到達する深さに形成されている。図９に示す具体例６において、空洞２４５は、隣り合うレンズ面２４０の境界である接続部分より深い位置まで形成され、空洞２４５の底部はレンズ面２４０と接している。図１０に示す具体例７において、空洞２４５は、隣り合うレンズ面２４０の境界である接続部分より深い位置まで形成され、空洞２４５の底部はレンズ面２４０より深い位置にある。図１１に示す具体例８において、空洞２４５は、具体例４〜７より幅が広く、空洞２４５の底部はレンズ面２４０より内側に張り出している。

（評価結果１）
図４、図５および図６に示す平面構造を有する具体例１、２、３において、図７に示す断面構造を有する空洞２４５を形成し、透過率を評価した。なお、以下の評価においては、厚さ等を以下のように設定した。
第２基板２０の屈折率＝１．４６
レンズ層２８の屈折率＝１．５９６
透光層２９の屈折率＝１．５
レンズ２４の深さ＝４．３μｍ
レンズ２４の直径＝１１．４μｍ
レンズ２４の底部中心部の平坦部の直径＝１μｍ
透光層２９の厚さ＝７μｍ
画素ピッチ（レンズ２４のピッチ）＝８．５μｍ
空洞２４５の幅＝３μｍ

従って、図４に示す具体例１では、６μｍの辺５０１の全体に沿って空洞２４５が６μｍの長さで延在し、図５に示す具体例２、および図６に示す具体例３では、６μｍの辺５０１のうち、３μｍが空洞２４５になっている。

その結果、空洞２４５を設けない従来例では、透過率が９１．７％であったのに対し、図４に示す具体例１では、透過率が９５．１％であり、図５に示す具体例２では、透過率が９３．４％であり、図６に示す具体例３では、透過率が９２．８％であった。従って、空洞２４５の形成によって透過率が増大することが確認された。また、具体例１、２、３のうち、図４に示す具体例１の透過率が最も高かった。それ故、空洞２４５は、長い範囲で延在していることが好ましいといえる。但し、空洞２４５は、辺５０１の１／２以上に相当する範囲で延在していれば、空洞２４５を設けない従来例より透過率を明らかに増大させることができる。

（評価結果２）
図４に示す具体例１、および図５に示す具体例２において、空洞２４５の深さを３μｍから６μｍに変更し、図１０に示す具体例７の断面構造の空洞２４５を形成した場合の透過率を評価した。その結果、図４に示す具体例では、透過率が９４．８％であり、図５に示す具体例では、透過率が９２．８％であり、空洞２４５の深さが３μｍの場合には、深さが６μｍの場合より、透過率が高い結果であった。従って、空洞２４５は、凹曲面２０１に到達していないことが好ましいといえる。

（電気光学装置１００の製造方法）
図１２は、図３に示すレンズアレイ基板５１の製造方法を示す工程断面図である。図１３は、図３に示す空洞２４５の具体的構成例を示す説明図である。なお、レンズアレイ基板５１を製造するには、単品サイズの第２基板２０より大型のマザー基板を用いるが、以下の説明では、単品サイズの第２基板２０およびマザー基板を区別せずに第２基板２０として説明する。

まず、図１２に示す第１工程ＳＴ１では、第２基板２０の一方面２０ｓにエッチングマスク６１を形成する。エッチングマスク６１では、図３に示すレンズ２４を形成すべき領域が開口部６１０になっている。次に、第２工程ＳＴ２では、エッチングマスク６１の開口部６１０から第２基板２０の一方面２０ｓをエッチングし、凹曲面２０１を形成した後、エッチングマスク６１を除去する。かかる第２工程ＳＴ２では、ウエットエッチングおよびドライエッチングのいずれを利用してもよい。本実施形態では、第２工程ＳＴ２において、ふっ酸を含むエッチング液を用いてウエットエッチングを行う。かかるウエットエッチングによれば、第２基板２０の一方面２０ｓが開口部６１０から等方的にエッチングされるため、球面状の凹曲面２０１が形成される。

次に、第３工程ＳＴ３では、第２基板２０とは反対側から凹曲面２０１の内部を埋めるようにレンズ層２８を形成した後、レンズ層２８を第２基板２０とは反対側から平坦化し、レンズ層２８の第２基板２０とは反対側の面２８０を連続した平面とする。その結果、レンズ２４が形成すされる。平坦化処理として、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等を利用する。本実施形態において、レンズ層２８は、プラズマＣＶＤ等により形成された酸窒化シリコンからなる。

次に、第４工程ＳＴ４では、レンズ層２８の第２基板２０とは反対側の面２８０に対し、隣り合うレンズ２４の間と重なる領域が開口部６２０となったエッチングマスク６２を形成する。第５工程ＳＴ５では、エッチングマスク６２の開口部６２０からレンズ層２８をエッチングし、空洞２４５を形成した後、エッチングマスク６２を除去する。かかる第５工程ＳＴ５では、ドライエッチングを行う。かかるドライエッチングによれば、レンズ層２８に溝状の空洞２４５が形成される。

次に、レンズ層２８の第２基板２０とは反対側の面２８０に対し、透光層２９を形成する。本形態では、ＣＶＤ法等を利用して、シリコン酸化膜からなる透光層２９を形成する。その際、空洞２４５の内部には透光層２９が形成されず、空洞２４５は、真空状態のまま、透光層２９によって開口が塞がれ、封止される。次に、透光層２９の第２基板２０とは反対側の面２９０を平坦化する。しかる後には、共通電極２１および第２配向膜２６を形成する。

このように構成した空洞２４５は、図４に示すように、互いに対向する側壁２４５ａが第２基板２０に略垂直に形成される場合がある他、図１３に示すように、空洞２４５において、互いに対向する側壁２４５ａが第２基板２０に斜めに傾いた斜面として構成され、空洞２４５の断面がＶ字形状となっている場合もある。

［実施形態２］
図１４は、本発明の実施形態２に係る電気光学装置１００の説明図であり、図３に示す断面に相当する。なお、本実施形態、および以下に説明する実施形態の基本的な構成は、実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図１４に示すように、本実施形態の電気光学装置１００では、第２基板２０の側に入射側のレンズ２４が構成され、レンズ２４と平面視で重なる領域に出射側のレンズ２５が形成されている。このため、本形態の電気光学装置１００では、レンズ２４、２５によって、光源からの光を開口領域１５ａに収束させる。

本形態においては、レンズ２５を構成するにあたって、透光層２９に対して第２基板２０とは反対側の面２９０に透光層２２が形成されており、透光層２２の第２基板２０とは反対側の面２２０には、レンズ２４と平面視で重なる位置に、第２基板２０とは反対側に向けて半球状に突出した凸曲面２２１が形成されている。また、透光層２２の第２基板２０とは反対側の面２２０には、レンズ層２３が形成されており、レンズ層２３の第２基板２０とは反対側の面２３０は、平坦面になっている。

ここで、透光層２２とレンズ層２３とは屈折率が相違しており、凸曲面２２１は、レンズ２５のレンズ面２５０を構成している。本形態において、透光層２２の屈折率は、レンズ層２３の屈折率より大である。例えば、透光層２２は、シリコン酸窒化膜からなり、レンズ層２３は、シリコン酸化膜からなる。それ故、レンズ２５は、光源からの光を収束させるパワーを有している。また、レンズ層２３の第２基板２０と反対側の面２３０には、光路長調整用の透光層２７が形成されている。本形態において、透光層２７は、レンズ層２３と同様、シリコン酸化膜からなる。

このように構成した電気光学装置１００において、レンズ２４およびレンズ２５の一方には、隣り合うレンズの間に空洞が形成されている。本形態では、実施形態１と同様、隣り合うレンズ２４の間に空洞２４５が形成され、空洞２４５は、透光層２９によって封止されている。従って、「レンズ２４」「空洞２４５」「透光層２９」が各々、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」「第１レンズ層」「第１透光層」に相当する。また、第２基板２０からレンズ２４のレンズ層２８までが「レンズ部材５１ａ」に相当し、第２基板２０から第２配向膜２６まで「レンズアレイ基板５１」に相当する。従って、第２基板２０がレンズ部材５１ａおよびレンズアレイ基板５１の基板本体を構成している。

［実施形態３］
図１５は、本発明の実施形態３に係る電気光学装置１００の説明図であり、図３に示す断面に相当する。図１５に示すように、本実施形態の電気光学装置１００では、第２基板２０の側に入射側のレンズ２４が構成され、レンズ２４と平面視で重なる領域に出射側のレンズ２５が形成されている。本形態では、隣り合うレンズ２５の間に空洞２５５が形成されており、空洞２５５は、透光層２７によって封止されている。従って、レンズ２５の端部に入射した光の進行方向を適正な方向に制御することができる。

なお、本形態では、第２基板２０からレンズ２５のレンズ層２３までが「レンズ部材５１ａ」に相当し、第２基板２０から第２配向膜２６まで「レンズアレイ基板５１」に相当する。また、「レンズ２５」「空洞２５５」「透光層２７」が各々、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」「第１透光層」に相当する。

［実施形態４］
図１６は、本発明の実施形態４に係る電気光学装置１００の説明図であり、図３に示す断面に相当する。図１６に示すように、本実施形態の電気光学装置１００では、第２基板２０の側に入射側のレンズ２４が構成され、レンズ２４と平面視で重なる領域に出射側のレンズ２５が形成されている。

本形態では、実施形態１と同様、隣り合うレンズ２４の間に空洞２４５が形成されている。従って、「レンズ２４」「空洞２４５」「透光層２９」が各々、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」「第１レンズ層」「第１透光層」に相当する。また、本形態では、実施形態３と同様、隣り合うレンズ２５の間に空洞２５５が形成されており、空洞２５５は、透光層２７によって封止されている。従って、「レンズ２５」「空洞２５５」「透光層２７」が各々、本発明における「第２レンズ」「第２空洞」「第２透光層」に相当する。

また、本形態では、第２基板２０からレンズ２４のレンズ層２８までが「レンズ部材５１ａ」に相当し、第２基板２０から第２配向膜２６までが「レンズアレイ基板５１」に相当する。従って、第２基板２０がレンズ部材５１ａおよびレンズアレイ基板５１の基板本体を構成している。

［実施形態５］
図１７は、本発明の実施形態５に係る電気光学装置１００の説明図であり、図３に示す断面に相当する。図１７に示すように、本実施形態の電気光学装置１００では、第１基板１０の側にレンズ２４が構成されている。本形態では、第１基板１０において、レンズ２４と平面視で重なる領域にレンズ１３が形成されている。

より具体的には、第１基板１０の一方面１０ｓには、複数の画素電極９ａの各々と一対一で重なる位置に凹曲面１０３が形成されている。また、第１基板１０には、複数の凹曲面１０３の各々の内部を埋めるレンズ層１１が設けられており、レンズ層１１の第２基板２０とは反対側の面１１０は平面になっている。レンズ層１１の第１基板１０とは反対側の面１１０には、光路長調整用の透光層１２が形成されており、透光層１２の第１基板１０とは反対側の面１１０側にトランジスター３０や画素電極９ａが形成されている。

レンズ層１１は、第１基板１０と屈折率が相違している。このため、凹曲面１０３によって、レンズ１３のレンズ面１３０が構成されている。本実施形態において、レンズ層１１は、第１基板１０より屈折率が大きい。このため、レンズ１３は、正のパワーを有している。

本形態では、隣り合うレンズ１３の間に空洞１３５が形成され、空洞１３５は透光層１２によって封止されている。従って、「レンズ１３」「空洞１３５」「透光層１２」が各々、本発明における「第１レンズ」「第１空洞」「第１透光層」に相当する。また、本形態では、第１基板１０からレンズ１３のレンズ層１１までが「レンズ部材５１ａ」に相当し、第１基板１０から第１配向膜１６までが「レンズアレイ基板５１」に相当する。従って、第１基板１０がレンズ部材５１ａおよびレンズアレイ基板５１の基板本体を構成している。なお、本形態と実施形態１〜４とを組み合わせてよく、この場合、第１基板１０および第２基板２０が各々、レンズ部材５１ａおよびレンズアレイ基板５１の基板本体を構成していることになる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、第２基板２０の側から光源からの光が入射する電気光学装置１００に本発明を適用した場合を例示したが、第１基板１０の側から光源からの光が入射する電気光学装置１００に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
上述した実施形態に係る電気光学装置１００を用いた電子機器について説明する。図１８は、本発明を適用した電気光学装置１００を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図である。図１８には、偏光板等の光学素子の図示を省略してある。図１８に示す投射型表示装置２１００において、本発明を適用した電気光学装置１００がライトバルブとして用いられている。投射型表示装置２１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット２１０２（光源部）が設けられている。ランプユニット２１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６および２枚のダイクロイックミラー２１０８によって赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの３原色の色光に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにそれぞれ導かれ、変調される。なお、青色光Ｂは、赤色光Ｒおよび緑色光と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３および出射レンズ２１２４を有するリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。

ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１１２（色合成光学系）に３方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム２１１２において、赤色光Ｒおよび青色光Ｂは９０度に反射し、緑色光Ｇは透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン２１２０には、投射レンズ群２１１４（投射光学系）によってカラー画像が投射される。

（他の投射型表示装置）
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源等を用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。

（他の電子機器）
本発明を適用した電気光学装置１００を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置２１００に限定されない。本発明を適用した電気光学装置１００は、例えば、投射型の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）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。

９ａ…画素電極、１０…第１基板、１１、２３、２８…レンズ層、１２、２７、２９…透光層、１３、２４、２５…レンズ、１５ａ…開口領域、１５ｂ…遮光領域、２０…第２基板、２１…共通電極、２６…第２配向膜、３０…トランジスター、５０…四角形、５１…レンズアレイ基板、５１ａ…レンズ部材、８０…電気光学層、１００…電気光学装置、１０３、２０１…凹曲面、１３０、２４０、２５０…レンズ面、１３５、２４５、２５５…空洞、２２１…凸曲面、２４５ａ…側壁、２１００…投射型表示装置、２１０２…ランプユニット（光源部）、２１０８…ダイクロイックミラー、２１１２…ダイクロイックプリズム（色合成光学系）、２１１４…投射レンズ群（投射光学系）。

Claims (13)

1. 複数の第１レンズ、および前記複数の第１レンズのうち、隣り合う第１レンズの間に第１空洞が設けられたレンズ部材と、
   前記第１レンズと接するように設けられ、前記第１空洞を封止する第１透光層と、
   を有することを特徴とするレンズアレイ基板。
2. 請求項１に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、隣り合う前記第１レンズの境界をなす４辺の各々に沿って延在していることを特徴とするレンズアレイ基板。
3. 請求項２に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記４辺の各々において辺全体に沿って延在していることを特徴とするレンズアレイ基板。
4. 請求項２に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記４辺の各々において辺の一部に沿って延在していることを特徴とするレンズアレイ基板。
5. 請求項４に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記４辺のうちの隣接する２辺がなす角から離間する範囲で延在していることを特徴とするレンズアレイ基板。
6. 請求項４に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記４辺のうちの隣接する２辺がなす角から辺の途中位置まで延在していることを特徴とするレンズアレイ基板。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、互いに対向する側壁が斜面になっていることを特徴とするレンズアレイ基板。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記第１レンズのレンズ面から離間するように設けられていることを特徴とするレンズアレイ基板。
9. 請求項１から７までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
   前記第１空洞は、前記第１レンズのレンズ面と接するように設けられていることを特徴とするレンズアレイ基板。
10. 請求項１から９までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
    前記複数の第１レンズに平面視で各々重なる複数の第２レンズを備えていることを特徴とするレンズアレイ基板。
11. 請求項１０に記載のレンズアレイ基板において、
    前記複数の第２レンズのうち、隣り合う第２レンズの間に第２空洞が設けられ、
    前記第２空洞は、前記第２レンズと接するように設けられた第２透光層によって封止されていることを特徴とするレンズアレイ基板。
12. 請求項１から１１までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板を備えた電気光学装置において、
    画素電極、および前記画素電極に対応して設けられたトランジスターが設けられた第１基板と、
    前記第１基板と対向する第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた電気光学層と、
    を有し、
    前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方が前記レンズアレイ基板の基板本体を構成していることを特徴とする電気光学装置。
13. 請求項１２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。