JP2021167883A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】入射した光を透光領域に導く第１レンズ部のパワーを高めることのできる液晶装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置１は、光の入射側に配置された第１基板１０と、第１基板１０に対して液晶層５０を介して対向する第２基板２０とを有している。第１基板１０の表示領域１０ａには、基板本体１９と画素電極９ａとの間に格子状の遮光部１８が設けられている。第１基板１０は、基板本体１９と遮光部１８との間に設けられた第１レンズ部５１と、遮光部１８と画素電極９ａとの間に設けられた第２レンズ部５２と、第１レンズ部５１と遮光部１８との間に設けられた第３レンズ部５３とを有しており、第２レンズ部５２に対して光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。第１レンズ部５１は、空隙Ｓと、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０とを有する。【選択図】図１３

Description

本発明は、液晶装置、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透過型の液晶装置では、画素電極およびスイッチング素子が形成された素子基板と、対向電極が形成された対向基板との間に液晶層が配置されている。かかる液晶装置では、例えば、素子基板側から入射した光が対向基板側から出射されるまでの間に電気光学層によって光変調を行い、画像を表示する（特許文献１、２参照）。素子基板では、基板本体と画素電極との間に配線等からなる格子状の遮光部が設けられており、遮光部で囲まれた透光領域を透過した光のみが表示に寄与する。そこで、素子基板の基板本体と遮光部との間に第１レンズを設け、画素電極と遮光部との間に第２レンズを設けた構造が提案されている。かかる構造によれば、素子基板に入射した光のうち、遮光部に向かって進行しようとする光を第１レンズによって透光領域に導くことができ、対向基板から出射される光線の傾きを第２レンズによって適正化することができる。

特開２０１５−３４８６０号公報 特開２０１９−４０１５３号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の構成では、基板本体と遮光部との間に設けられた第１レンズでは、酸化シリコンや酸窒化シリコン等の透光層の屈折率差を利用しているため、正のパワーが十分でない。このため、入射した光を透光領域に適正に導くことができないという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置の一態様は、光の入射側に配置された第１基板と、前記第１基板の光の出射側に配置された第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液晶層と、を備え、前記第１基板は、基板本体と、前記基板本体と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記基板本体と前記画素電極との間に設けられた格子状の遮光部と、前記基板本体と前記遮光部との間に空隙および前記空隙と界面を構成するレンズ面を有する第１レンズ部と、前記遮光部と前記画素電極との間に設けられた第２レンズ部と、前記遮光部と前記第１レンズ部との間に設けられた第３レンズ部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る液晶装置の別態様は、光の入射側に配置された第１基板と、前記第１基板の光の出射側に配置された第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液晶層と、を備え、前記第１基板は、基板本体と、前記基板本体と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記基板本体と前記画素電極との間に設けられた格子状の遮光部と、前記基板本体と前記遮光部との間に空隙および前記空隙と界面を構成するレンズ面を有する第１レンズ部と、前記遮光部と前記画素電極との間の層に設けられた第２レンズ部と、を有し、前記第２レンズ部より前記出射側に光学補償部を備えることを特徴とする。

本発明に係る液晶装置は、各種電子機器に用いることができる。電子機器が投射型表示装置である場合、電子機器には、前記液晶装置に入射する照明光を出射する光源部と、前記液晶装置から出射された変調光を投射する投射光学系と、が設けられる。

本発明を適用した液晶装置に用いた液晶パネルの一態様を示す平面図。 本発明の第１実施形態に係る液晶装置の断面を模式的に示す説明図。 図２に示す断面を拡大して模式的に示す説明図。 図１に示す液晶パネルにおいて隣り合う複数の画素の平面図。 図４に示す液晶パネルのＦ−Ｆ′断面図。 本発明の第２実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第３実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第４実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第５実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第６実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第７実施形態に係る液晶装置の説明図。 図１１に示す傾斜面の説明図。 本発明の第８実施形態に係る液晶装置の説明図。 本発明の第９実施形態に係る液晶装置の説明図。 図１４に示す液晶装置の製造方法を示す工程断面図。 図１４に示す液晶装置の製造方法を示す工程断面図。 本発明の第１０実施形態に係る液晶装置の説明図。 図１７に示す液晶装置の製造方法を示す工程断面図。 図１７に示す液晶装置の製造方法を示す工程断面図。 本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置の概略構成図。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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。また、以下の説明において、第１基板１０に形成される層を説明する際、上層側あるいは表面側とは基板本体１９が位置する側とは反対側（第２基板２０が位置する側）を意味し、下層側とは基板本体１９が位置する側を意味する。

［第１実施形態］
１．液晶装置の構成
図１は、本発明を適用した液晶装置１に用いた液晶パネル１００の一態様を示す平面図であり、液晶装置１を第２基板２０側からみた様子を示してある。図２は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１の断面を模式的に示す説明図である。図３は、図２に示す断面を拡大して模式的に示す説明図である。

図１、図２および図３に示すように、液晶装置１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た液晶パネル１００を有しており、液晶パネル１００において、第１基板１０と第２基板２０とは対向している。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５０が配置されている。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、液晶装置１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２基板２０は、基板本体２９として、石英基板、サファイア基板、ガラス基板等の透光性基板を有している。基板本体２９において第１基板１０と対向する一方面２９ｓ側には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる透光性の対向電極２１が形成されており、対向電極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。対向電極２１は、基板本体２９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。従って、基板本体２９から第２配向膜２６までが第２基板２０に相当する。

基板本体２９と対向電極２１との間には、樹脂、金属または金属化合物からなる遮光層２７ａが形成され、遮光層２７ａと対向電極２１との間には、酸化シリコン等からなる透光層２２が形成されている。遮光層２７ａは、例えば、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状の見切りとして形成されている。このため、第２基板２０において、表示領域１０ａには、遮光層２７ａは形成されていない。

第１基板１０は、基板本体１９として、石英基板、サファイア基板、ガラス基板等の透光性基板を有している。基板本体１９の第２基板２０側の一方面１９ｓ側において、表示領域１０ａの外側には、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、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１０５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１０５を介して各種電位や各種信号が入力される。基板本体１９の一方面１９ｓにおいて、表示領域１０ａには、ＩＴＯ膜等からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続するスイッチング素子（図２には図示せず）がマトリクス状に形成されている。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。従って、基板本体１９から第１配向膜１６までが第１基板１０に相当する。第１基板１０には、遮光層２７ａと平面視で重なる領域に、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極が形成されることがある。

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の対向電極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、対向電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。

本実施形態の液晶装置１において、画素電極９ａおよび対向電極２１が透光性導電膜により形成されており、液晶装置１は、透過型液晶装置として構成されている。本実施形態の液晶装置１では、矢印Ｌで示すように、第１基板１０の側から液晶層５０に入射した光が第２基板２０を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。従って、第１基板１０は光の入射側に設けられ、第２基板２０は、第１基板１０に対して光の出射側で対向している。

２．液晶層５０等の構成
第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯｘ（ｘ≦２）、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜である。従って、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体が第１基板１０および第２基板２０に対して斜めに形成された柱状構造体層からなる。それ故、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶層５０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子５０ａを第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子５０ａにプレチルトを付している。

ここで、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧を印加しない状態で、第１基板１０および第２基板２０に対して垂直な方向と、液晶分子５０ａの長軸方向で規定される配向方向とがなす角度がプレチルト角である。プレチルト角は、例えば５°である。

このようにして、液晶装置１は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶装置として構成されている。かかる液晶装置１では、画素電極９ａと対向電極２１との間に電圧が印加されると、液晶分子５０ａは、プレチルトの方向において、第１基板１０および第２基板２０に対する傾き角が小さくなる方向に変位する。かかる変位の方向がいわゆる明視方向である。本実施形態においては、図１に示すように、フレキシブル配線基板が接続されている側を時計の６時の方向としたとき、液晶分子５０ａの配向方向Ｐは、平面視において、時計の４時３０分の方向から１０時３０分に向かう方向である。

３．防塵用の透光性基板
図２および図３に示すように、液晶装置１を後述する投射型表示装置のライトバルブ等として使用する場合、第２基板２０の基板本体２９の第１基板１０とは反対側の他方面２９ｔには、防塵用の第１透光性基板６１が接着剤等によって接合される。また、第１基板１０の基板本体１９の第２基板２０とは反対側の他方面１９ｔには、防塵用の第２透光性基板６２が接着剤等によって接合されている。従って、液晶パネル１００に直接、塵等の異物が付着することがないので、異物が画像に映り込むことを抑制することができる。

４．格子状の遮光部１８
図３に示すように、表示領域１０ａにおいて、第１基板１０には、基板本体１９と画素電極９ａとの間に格子状の遮光部１８が設けられており、平面視において、遮光部１８は、隣り合う画素電極９ａの間に沿って延在している。本実施形態において、遮光部１８は、図４および図５を参照して以下に説明する遮光層８ａ、走査線３ａ、容量線５ａおよびデータ線６ａ等からなる。

５．画素の具体的構成例
図４は、図１に示す液晶パネル１００において隣り合う複数の画素の平面図である。図５は、図４に示す液晶パネル１００のＦ−Ｆ′断面図である。なお、図４では、各層を以下の線で表してある。また、図４では、互いの端部が平面視で重なり合う層については、層の形状等が分かりやすいように、端部の位置をずらしてある。また、図５では、コンタクトホール４３ａの位置をずらして示してある。
遮光層８ａ＝細くて長い破線
半導体層３１ａ＝細くて短い点線
走査線３ａ＝太い実線
ドレイン電極４ａ＝細い実線
データ線６ａおよび中継電極６ｂ＝細い一点鎖線
容量線５ａ＝太い一点鎖線
中継電極７ｂ＝細い二点鎖線
画素電極９ａ＝太い破線

図４に示すように、第１基板１０において第２基板２０と対向する面には、複数の画素の各々に画素電極９ａが形成されており、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた画素間領域に沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。画素間領域は縦横に延在しており、走査線３ａは画素間領域のうち、Ｘ方向に延在する第１画素間領域に沿って直線的に延在し、データ線６ａは、Ｙ方向に延在する第２画素間領域に沿って直線的に延在している。データ線６ａと走査線３ａとの交差に対応してスイッチング素子３０が形成されており、スイッチング素子３０は、データ線６ａと走査線３ａとの交差領域１７およびその付近を利用して形成されている。第１基板１０には容量線５ａが形成されており、容量線５ａには共通電位が印加されている。容量線５ａは、走査線３ａおよびデータ線６ａに重なるように延在して格子状に形成されている。スイッチング素子３０の下層側には遮光層８ａが形成されており、遮光層８ａは、走査線３ａおよびデータ線６ａと重なるように格子状に延在している。従って、第１基板１０には、遮光層８ａ、走査線３ａ、容量線５ａおよびデータ線６ａ等の配線や、これらの配線と同層の遮光層によって、格子状の遮光部１８が形成され、遮光部１８で囲まれた透光領域１８０を透過した光のみが表示に寄与する。

図３および図５に示すように、表示領域１０ａにおいて、基板本体１９の一方面１９ｓ側には、基板本体１９と遮光部１８との間の層に第１レンズ面５１０を備えた第１レンズ部５１が設けられ、遮光部１８と画素電極９ａとの間の層に第２レンズ面５２０を備えた第２レンズ部５２が設けられ、遮光部１８と第１レンズ部５１との間の層に第３レンズ面５３０を備えた第３レンズ部５３が設けられている。第１レンズ部５１、第２レンズ部５２および第３レンズ部５３の構成は後述する。

第３レンズ部５３の上層には、導電性のポリシリコン膜、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の導電膜からなる遮光層８ａが形成されている。遮光層８ａは、基板本体１９とスイッチング素子３０との間において、走査線３ａおよびデータ線６ａに沿うように延在しており、画素電極９ａと平面視で重なる領域が開口部になっている。遮光層８ａは、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、タングステン、窒化チタン等の遮光層からなり、第１基板１０に入射した光が、後述する半導体層３１ａに入射してスイッチング素子３０で光電流に起因する誤動作が発生することを防止する。遮光層８ａを走査線として構成する場合もあり、この場合、後述するゲート電極３ｂと遮光層８ａを導通させた構成とする。

遮光層８ａの上層側には、酸化シリコンからなる透光性の層間絶縁層４１が形成され、層間絶縁層４１の上層側に、半導体層３１ａを備えたスイッチング素子３０が形成されている。スイッチング素子３０は、データ線６ａの延在方向に長辺方向を向けた半導体層３１ａと、半導体層３１ａの長さ方向と直交する方向に延在して半導体層３１ａの長さ方向の中央部分に重なるゲート電極３ｂとを備えている。本実施形態において、ゲート電極３ｂは走査線３ａの一部からなる。スイッチング素子３０は、半導体層３１ａとゲート電極３ｂとの間に透光性のゲート絶縁層３２を有している。半導体層３１ａは、ゲート電極３ｂに対してゲート絶縁層３２を介して対向するチャネル領域３１ｇを備えているとともに、チャネル領域３１ｇの両側にソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃを備えている。スイッチング素子３０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を有している。従って、ソース領域３１ｂおよびドレイン領域３１ｃは各々、チャネル領域３１ｇの両側に低濃度領域を備え、低濃度領域に対してチャネル領域３１ｇとは反対側で隣接する領域に高濃度領域を備えている。

半導体層３１ａは、ポリシリコン膜等によって構成されている。ゲート絶縁層３２は、半導体層３１ａを熱酸化した酸化シリコンからなる第１ゲート絶縁層３２ａと、減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成された酸化シリコンからなる第２ゲート絶縁層３２ｂとの２層構造からなる。ゲート電極３ｂおよび走査線３ａは、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。

ゲート電極３ｂの上層側には酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁層４２が形成され、層間絶縁層４２の上層には、ドレイン電極４ａが形成されている。ドレイン電極４ａは、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。ドレイン電極４ａは、半導体層３１ａのドレイン領域３１ｃと一部が重なるように形成されており、層間絶縁層４２およびゲート絶縁層３２を貫通するコンタクトホール４２ａを介してドレイン領域３１ｃに導通している。

ドレイン電極４ａの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性のエッチングストッパー層４８、および透光性の誘電体層４５が形成されており、誘電体層４５の上層側には容量線５ａが形成されている。誘電体層４５としては、酸化シリコンやシリコン窒化膜等のシリコン化合物を用いることができる。容量線５ａは、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。容量線５ａは、誘電体層４５を介してドレイン電極４ａと重なっており、保持容量５ｃを構成している。

容量線５ａの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁層４３が形成されており、かかる層間絶縁層４３の上層側には、データ線６ａと中継電極６ｂとが同一の導電膜により形成されている。データ線６ａおよび中継電極６ｂは、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。データ線６ａは、層間絶縁層４３、エッチングストッパー層４８、層間絶縁層４２およびゲート絶縁層３２を貫通するコンタクトホール４３ａを介してソース領域３１ｂに導通している。中継電極６ｂは、層間絶縁層４３およびエッチングストッパー層４８を貫通するコンタクトホール４３ｂを介してドレイン電極４ａに導通している。

データ線６ａおよび中継電極６ｂの上層側には酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁層４４が形成されており、かかる層間絶縁層４４の上層側に中継電極７ｂが形成されている。中継電極７ｂは、金属シリサイド膜、金属膜あるいは金属化合物膜等の遮光性の導電膜からなる。中継電極７ｂは、層間絶縁層４４を貫通するコンタクトホール４４ａを介して中継電極６ｂに導通している。

中継電極７ｂの上層側には、酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁層４６が形成されており、かかる層間絶縁層４６の上層側にはＩＴＯ膜等からなる画素電極９ａが形成されている。層間絶縁層４６には、中継電極７ｂまで到達したコンタクトホール４６ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール４６ａを介して中継電極７ｂに電気的に接続している。その結果、画素電極９ａは、中継電極７ｂ、中継電極６ｂおよびドレイン電極４ａを介してスイッチング素子３０のドレイン領域３１ｃに電気的に接続している。層間絶縁層４６の表面は平坦化されている。画素電極９ａの表面側には、ポリイミドや無機配向膜からなる透光性の第１配向膜１６が形成されている。

本実施形態では、層間絶縁層４６と画素電極９ａとの間に、ボロンドープドシリケートガラスからなる保護膜４９が形成されている。従って、コンタクトホール４６ａは、保護膜４９および層間絶縁層４４を貫通して中継電極７ｂまで到達している。なお、コンタクトホール４６ａの内部では、画素電極９ａがコンタクトホール４６ａの底部で中継電極７ｂと接しているが、コンタクトホール４６ａの内部をタングステン等の金属膜をプラグとして充填し、画素電極９ａがコンタクトホール４６ａの内部のプラグを介して中継電極７ｂと電気的に接続している構成を採用してもよい。

６．第１基板１０のレンズ部の構成
図３に示すように、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓおよび空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられている。すなわち、複数の第１レンズ部５１は各々、空隙Ｓと、第１レンズ面５１０とを含んでいる。複数の第１レンズ面５１０は各々、画素電極９ａに平面視で重なる凸曲面からなる。従って、第１レンズ部５１は、光を収束させる正のパワーを有する。空隙Ｓは気密空間となっており、空隙Ｓの内部は、空気等の気体が充満した雰囲気、または真空雰囲気になっている。なお、空隙Ｓは気密空間でなくてもよい。

第１レンズ部５１を構成するにあたって、第１基板１０は、透光性の第１部材と、第１部材に対して画素電極９ａの側で空隙Ｓを介して対向する透光性の第２部材とを有しており、第１部材の第２部材と対向する面、および第２部材の第１部材と対向する面の一方に、凸曲面からなる第１レンズ面５１０が構成されている。本実施形態において、例えば、第１部材は基板本体１９であり、第２部材は、基板本体１９に対して空隙Ｓを介して対向する透光性基板１１であり、基板本体１９において、透光性基板１１と対向する一方面１９ｓに第１レンズ面５１０が形成されている。なお、透光性基板１１の代わりに酸化シリコン等からなる透光性の層間絶縁層を用いても良い。

より具体的には、基板本体１９の一方面１９ｓには、表示領域１０ａと平面視で重なる凹部１９１が形成されており、凹部１９１の底部１９２に第１レンズ面５１０が形成されている。透光性基板１１は、凹部１９１の外側で基板本体１９の一方面１９ｓと接着等の方法で接合されており、凹部１９１によって空隙Ｓが構成されている。透光性基板１１は、石英基板、サファイア基板、ガラス基板等からなり、透光性基板１１の画素電極９ａの側にスイッチング素子３０や画素電極９ａ等が形成されている。

第１基板１０において、遮光部１８と画素電極９ａとの間には、第２レンズ面５２０を備えた複数の第２レンズ部５２が設けられており、複数の第２レンズ面５２０は各々、画素電極９ａに平面視で重なっている。第２レンズ部５２を構成するにあたって、層間絶縁層４６の画素電極９ａ側の面には凹曲面からなる第２レンズ面５２０が形成されており、層間絶縁層４６の画素電極９ａ側の面には第２レンズ面５２０を覆うレンズ層４７が積層されている。レンズ層４７の表面は、層間絶縁層４６の表面と連続した面を構成している。層間絶縁層４６とレンズ層４７とは屈折率が相違しており、第２レンズ面５２０によって、第２レンズ部５２が構成されている。レンズ層４７の屈折率は、層間絶縁層４６の屈折率より大である。例えば、層間絶縁層４６は、屈折率が１．４８の酸化シリコンであるのに対して、レンズ層４７は、屈折率が１．５８〜１．６８の酸窒化シリコンである。それ故、第２レンズ部５２は、正のパワーを有している。

第１基板１０において、第１レンズ部５１と遮光部１８との間には、第３レンズ面５３０を備えた複数の第３レンズ部５３が設けられており、複数の第３レンズ面５３０は各々、画素電極９ａに平面視で重なっている。第３レンズ部５３を構成するにあたって、透光性基板１１の画素電極９ａ側の面にはレンズ層１２が積層されており、レンズ層１２の画素電極９ａ側の面には、凸曲面からなる第３レンズ面５３０が形成されている。レンズ層１２の画素電極９ａ側の面には第３レンズ面５３０を覆う透光層１３が積層されており、透光層１３の画素電極９ａ側の面は平面になっている。レンズ層１２と透光層１３とは屈折率が相違しており、第３レンズ面５３０によって、第３レンズ部５３が構成されている。レンズ層１２の屈折率は、透光層１３の屈折率より大である。例えば、透光層１３は、屈折率が１．４８の酸化シリコンであるのに対して、レンズ層１２は、屈折率が１．５８〜１．６８の酸窒化シリコンである。それ故、第３レンズ部５３は、正のパワーを有している。

７．本実施形態の主な効果
以上説明したように、本実施形態の液晶装置１において、光の入射側に配置された第１基板１０には、格子状の遮光部１８と基板本体１９との間に正のパワーを有する第１レンズ部５１が設けられている。このため、第１基板１０に入射した光のうち、遮光部１８に向かおうとする光を遮光部１８で囲まれた透光領域１８０に導くことができる。ここで、第１レンズ部５１は、空隙Ｓと界面を構成する凸曲面からなる第１レンズ面５１０を有している。このため、第１レンズ面５１０が構成する界面での屈折率の差が大きい。従って、第１レンズ部５１のパワーが大きいので、第１基板１０に入射した光のうち、遮光部１８に向かおうとする光を遮光部１８で囲まれた透光領域１８０に効率よく導くことができる。このため、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。

また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられている。このため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる、従って、液晶装置１を後述する投射型表示装置のライトバルブとして用いた際、投射光学系によるケラレを抑制することができる。このため、明るくて品位の高い画像を表示することができる。

さらに、第１基板１０には、第１レンズ部５１と遮光部１８との間には正のパワーを有する第３レンズ部５３が設けられている。このため、第１基板１０に入射した光のうち、遮光部１８に向かおうとする光を遮光部１８で囲まれた透光領域１８０に効率よく導くことができる。このため、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図６では、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。なお、本実施形態および後述する実施形態の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるため、共通する部分には、共通の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態の液晶装置１でも、実施形態１と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

このように構成した液晶装置１において、コントラストや視野角特性等を向上するための光学補償部材７０が設けられている。光学補償部材７０は、第２レンズ部５２より光の出射側に設けられている。本実施形態において、光学補償部材７０は、第２基板２０より光の出射側に設けられている。より具体的には、光学補償部材７０は、第２基板２０に接合された第１透光性基板６１の第２基板２０とは反対側の面に重なるように設けられている。

このように、本実施形態の液晶装置１では、光学補償部材７０が第２レンズ部５２より光の出射側に設けられている。このため、表示領域１０ａにおいて、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズ部が存在しない。従って、光学補償部材７０に入射する光線と液晶層５０を通る光線との間に、遮光部１８やレンズでの回折に起因する角度のずれが発生しにくいので、光学補償の効果が高い。

ここで、光学補償部材７０は、少なくとも、負の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部材、正の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部材、および第２基板２０の基板本体２９の一方の面に対して一軸性または二軸性の屈折率楕円体が傾斜した光学補償部材のいずれかを含む。例えば、光学補償部材７０は、Ａプレート、Ｃプレート、およびＯプレートのいずれかを含む。光学補償部材７０は、例えば、第１透光性基板６１に成膜された無機膜７１からなる。光学補償部材７０は、屈折率楕円体（屈折率の３次元分布）に関して、以下のように定義される。

第１基板１０または第２基板２０の基板面内の座標軸をｘｙ軸とし、法線方向をｚ軸とする。ｘ軸方向の主屈折率をＮｘとし、ｙ軸方向の主屈折率をＮｙとし、ｚ軸方向の主屈折率をＮｚとする。
Ａプレート（正のＡプレート）は、以下の条件式
Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚ
を満たす。

Ｃプレート（負のＣプレート）は、以下の条件式
Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚ
を満たす。かかるＣプレートは、光軸が第１基板１０および第２基板２０に対する法線を向いており、基板面内において光学的に等方性であるが、基板面に対し垂直な面内においては光学異方性を有する。従って、液晶層５０に斜め方向から入射する光の位相差を光学補償部材７０により補償することができるので、コントラストや視野角特性を向上することができる。

Ｃプレートは、例えば、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した無機膜からなる。高屈折率層は、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、チタン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化シリコン等からなる。例えば、高屈折率層は、屈折率が２．３のニオブ酸化膜で形成され、低屈折率層は、屈折率が１．５の酸化シリコンで形成される。

Ｏプレートは、屈折率楕円体自体が基板に対して傾いているものであり、例えば、Ｎｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚに対してＹ軸を回転軸として、基板法線からある角度で傾いている。従って、Ｏプレートは、光軸が第１基板１０および第２基板２０に対する法線方向からずれて斜め方向を向いており、基板面内、および基板面に対し垂直な面内において光学異方性を有する。Ｏプレートは、２つ配置される場合があり、その場合、２つのＯプレートは、基板法線方向からみたとき、異なる方位に光学軸を向けており、２つのＯプレートの光学軸に挟まれた角度範囲内に液晶分子５０ａの配向方向Ｐが位置する。Ｏプレートは、例えば、タンタル酸化膜等の無機膜を斜方蒸着することにより形成される。

光学補償部材７０の屈折率特性や厚さ等は、全体的な位相差が好適に補償されるように設定される。

なお、本実施形態では、光学補償部材７０として、サファイアやアルミナ等の基板のように、負の一軸性の屈折率楕円体が傾いた部材を用いてもよい。この場合、光学補償部材７０を第１透光性基板６１に接着した態様、および光学補償部材７０を第１透光性基板６１に接着せずに対向させた態様であってもよい。

［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図７では、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図７に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

また、第２実施形態と同様、液晶装置１には、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。本実施形態において、光学補償部材７０は、第２基板２０より光の出射側に設けられている。より具体的には、光学補償部材７０は、Ｃプレートであり、第１透光性基板６１に対して第２基板２０とは反対側に、第２基板２０に対して斜めに配置されている。従って、表示領域１０ａにおいて、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が高い。

［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態４に係る液晶装置１の説明図である。図８には、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図８に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

また、第２実施形態と同様、液晶装置１には、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。本実施形態において、光学補償部材７０は、第２基板２０より光の出射側に設けられている。より具体的には、光学補償部材７０は、第２基板２０と第１透光性基板６１との間に設けられている。光学補償部材７０は、例えば、第１透光性基板６１の第２基板２０側の面に形成された無機膜７１であり、第１透光性基板６１は、無機膜７１を介して第２基板２０と接着されている。また、光学補償部材７０は、第２基板２０の第１透光性基板６１側の面に形成された無機膜７１であってもよく、この場合も、第１透光性基板６１は、無機膜７１を介して第２基板２０と接着される。いずれの場合でも、表示領域１０ａにおいて、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が高い。

［第５実施形態］
図９は、本発明の第５実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図９には、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図９に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

また、第２実施形態と同様、液晶装置１には、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。本実施形態において、光学補償部材７０は、対向電極２１と、第２基板２０の基板本体２９との間に設けられた無機膜７１である。より具体的には、光学補償部材７０は、第２基板２０の基板本体２９と透光層２２との間に設けられている。従って、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が高い。なお、光学補償部材７０は、透光層２２と対向電極２１との間に設けてもよい。また、透光層２２によって、光学補償部材７０を構成してもよい。

［第６実施形態］
図１０は、本発明の第６実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図１０には、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図１０に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

また、第２実施形態と同様、液晶装置１には、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。本実施形態において、光学補償部材７０は、第１基板１０において第２レンズ部５２と画素電極９ａとの間に設けられた無機膜７１である。従って、表示領域１０ａにおいて、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が高い。

［第７実施形態］
図１１は、本発明の第７実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図１１には、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図１２は、図１１に示す傾斜面７６の説明図である。図１０に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。

また、第２実施形態と同様、液晶装置１には、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。本実施形態においては、光学補償部材７０を構成するにあたって、例えば、基板本体２９の一方面２９ｓには、複数の画素電極９ａの各々に対応するように傾斜面７６が形成されており、傾斜面７６には、光学補償部材７０を構成する無機膜７１が略一定の厚さで形成されている。従って、光学補償部材７０は、傾斜面７６に沿って設けられている。傾斜面７６の傾斜方向は、図１に示す配向方向Ｐに対応する。また、光学補償部材７０を覆うように透光層２８が形成されており、透光層２８の光学補償部材７０とは反対側の面は平面になっている。

光学補償部材７０を構成する無機膜７１は、酸化シリコン等の低屈折率層と、タンタル酸化膜、ニオブ酸化膜、チタン酸化膜、シリコン窒化膜、酸窒化シリコン等の高屈折率層とを交互に積層した多層膜からなる。

かかる構造は、基板本体２９からなる下地にグレイスケールマスク等によりエッチングマスクを形成した後、エッチングを行い、傾斜面７６を形成する。その際、さらに、エッチング等を利用して、傾斜面７６の形状を整えることもある。次に、光学補償部材７０をＣＶＤ法やＰＶＤ法によって形成した後、透光層２８を形成する。次に、透光層２８の表面を平坦化する。なお、本実施形態では、傾斜面７６が形成される下地が基板本体２９であったが、酸化シリコン等の透光層であってもよい。また、本実施形態では、傾斜面７６を備えた光学補償部材７０を第２基板２０に形成したが、第６実施形態に示すように、第１基板１０に対して、傾斜面７６を備えた光学補償部材７０を設けてもよい。

［第８実施形態］
図１３は、本発明の第８実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図１３では、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図１３に示すように、本実施形態の液晶装置１には、第１実施形態と同様、第１基板１０の基板本体１９と遮光部１８との間には、空隙Ｓと界面を構成する第１レンズ面５１０を有する複数の第１レンズ部５１が設けられており、第１レンズ部５１は正のパワーを有する。それ故、液晶装置１からの出射光量を増やすことができるので、明るい画像を表示することができる。また、遮光部１８と画素電極９ａとの間には正のパワーを有する第２レンズ部５２が設けられているため、液晶装置１から出射される光線の傾きを第２レンズ部５２によって適正化することができる。さらに、第１実施形態と同様、第１レンズ部５１と遮光部１８との間には、正のパワーを有する第３レンズ部５３が設けられている。このため、液晶装置１からの出射光量をさらに増やすことができるので、さらに明るい画像を表示することができる。

また、本実施形態では、第２レンズ部５２より光の出射側に光学補償部材７０が設けられている。従って、表示領域１０ａにおいて、液晶層５０と光学補償部材７０との間には、回折作用を有する格子状の遮光部１８やレンズが存在しない。それ故、光学補償の効果が高い。なお、本実施形態では、第５実施形態と同様、光学補償部材７０を対向電極２１と基板本体２９との間に設けたが、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第６実施形態、および第７実施形態で説明した位置に光学補償部材７０を設けてもよい。

［第９実施形態］
図１４は、本発明の第９実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図１４では、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図１５および図１６は、図１４に示す液晶装置１の製造方法を示す工程断面図である。図１５および図１６には、液晶装置１の製造工程のうち、図１４に示す第１レンズ部５１の形成工程を模式的に示してある。

上記実施形態において、第１レンズ部５１は、基板本体１９と透光性基板１１との間に設けられていた。これに対して、本実施形態においては、図１４に示すように、第１レンズ部５１を構成するにあたって、基板本体１９からなる透光性の第１部材と、基板本体１９に空隙Ｓを介して画素電極９ａの側で対向する第１透光層１４からなる透光性の第２部材とを設け、第１部材の第２部材と対向する面、および第２部材の第１部材と対向する面の一方に凸曲面からなる複数の第１レンズ面５１０が設けられている。従って、第１レンズ面５１０と空隙Ｓとが界面を構成し、第１レンズ部５１が構成される。本実施形態において、第１レンズ面５１０は、基板本体１９の第１透光層１４と対向する一方面１９ｓに設けられている。また、第２部材の第１部材とは反対側には、第２透光層１５からなる透光性の第３部材が設けられている。

本実施形態においては、図１５および図１６を参照して後述する方法によって第１レンズ部５１を構成する。従って、基板本体１９の第１透光層１４側の一方面１９ｓには、表示領域１０ａを含む領域に凹部１９１が設けられ、基板本体１９の一方面１９ｓと第１透光層１４とは、凹部１９１を外側で囲む外周領域で接している。従って、凹部１９１によって空隙Ｓが構成されている。また、複数の第１レンズ面５１０は、凹部１９１の底部１９２に設けられている。

ここで、第１透光層１４には、表示領域１０ａの外側で空隙Ｓと平面視で重なる複数の貫通穴１４５が設けられており、第２透光層１５の一部は、貫通穴１４５および空隙Ｓを貫通して基板本体１９と接するまで突出した突出部１５５になっている。この状態で、貫通穴１４５は、第２透光層１５の突出部１５５によって塞がれている。従って、空隙Ｓは気密空間となっており、空隙Ｓの内部は、空気等の気体が充満した雰囲気、または真空雰囲気になっている。なお、空隙Ｓは気密空間でなくてもよい。

本実施形態では、第１レンズ部５１を形成するにあたっては、まず、図１５に示す工程ＳＴ１１では、基板本体１９の一方面１９ｓにエッチングマスクを設けた状態で、エッチングマスクの開口部を介して基板本体１９にエッチングを行い、凹部１９１を形成する。また、凹部１９１の底部１９２に相当する領域に半球状のレジストマスクを形成し、レジストマスクとともに、凹部１９１の底部１９２にドライエッチングを行い、凸曲面からなる第１レンズ面５１０を形成する。

次に、工程ＳＴ１２において、凹部１９１を埋めるように犠牲層８１を成膜した後、工程ＳＴ１３において、犠牲層８１の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等により平坦化し、犠牲層８１の表面８１１と基板本体１９の凹部１９１の外側の面とを連続した平面とする。犠牲層８１は、石英や酸化シリコンとのエッチング選択比が高ければ材質に制約がない。本実施形態において、犠牲層８１は、シリコンである。次に、工程ＳＴ１４において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第１透光層１４とする。

次に、図１６に示す工程ＳＴ１５において、第１透光層１４の表面にエッチングマスクを設けた状態でエッチングマスクの開口部から第１透光層１４にエッチングを行い、凹部１９１と重なる領域のうち、表示領域１０ａの外側に貫通穴１４５を形成する。

次に、工程ＳＴ１６において、貫通穴１４５からエッチングを行い、犠牲層８１を除去する。本実施形態においては、犠牲層８１がシリコンからなるため、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）等のフッ素系ガスを用いたドライエッチング、フッ硝酸等を用いたウェットエッチング、または三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）等のフッ素系ガスを用いたガスエッチングを行う。その結果、基板本体１９と第１透光層１４との間に空隙Ｓが形成されるので、空隙Ｓと第１レンズ面５１０とが界面を構成する第１レンズ部５１が構成される。

次に、工程ＳＴ１７において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第２透光層１５とする。その際、第２透光層１５の一部は貫通穴１４５を介して空隙Ｓの内部にも形成される。その結果、第２透光層１５の一部によって、貫通穴１４５および空隙Ｓを貫通して基板本体１９に接する突出部１５５が形成される。その後、第２透光層１５の画素電極９ａ側の面にスイッチング素子３０や画素電極９ａ等を順次に形成すれば、図１４に示す液晶装置１の第１基板１０を製造することができる。

なお、基板本体１９と犠牲層８１との間、犠牲層８１と第１透光層１４との間、第１透光層１４と第２透光層１５との間、および第２透光層１５の表面に犠牲層８１と異なる保護膜を形成しておき、犠牲層８１を除去した後、保護膜を除去する方法を採用してもよい。かかる方法によれば、犠牲層８１を基板本体１９、第１透光層１４および第２透光層１５と同様、酸化シリコンによって構成することができる。また、本実施形態では、第８実施形態をベースに第１レンズ部５１の変形例を説明したが、かかる態様は、上記の他の実施形態に適用してもよい。

［第１０実施形態］
図１７は、本発明の第１０実施形態に係る液晶装置１の説明図である。図１７では、液晶装置１の断面を拡大して模式的に示してある。図１８および図１９は、図１７に示す液晶装置１の製造方法を示す工程断面図である。図１８および図１９には、液晶装置１の製造工程のうち、図１７に示す第１レンズ部５１の形成工程を模式的に示してある。

本実施形態においても、第９実施形態と同様、基板本体１９からなる透光性の第１部材と、基板本体１９に空隙Ｓを介して画素電極９ａの側で対向する第１透光層１４からなる透光性の第２部材とを設け、第１部材の第２部材と対向する面、および第２部材の第１部材と対向する面の一方に凸曲面からなる複数の第１レンズ面５１０が設けられている。本実施形態において、第１レンズ面５１０は、第１透光層１４の基板本体１９と対向するに設けられている。

本実施形態においては、図１８および図１９を参照して後述する方法によって第１レンズ部５１を構成する。従って、基板本体１９の第１透光層１４側の一方面１９ｓには、表示領域１０ａを含む領域に凹部１９１が設けられており、基板本体１９の一方面１９ｓと第１透光層１４とは、凹部１９１を外側で囲む外周領域で接している。従って、凹部１９１によって空隙Ｓが構成されている。また、複数の第１レンズ面５１０は、凹部１９１の底部１９２に設けられている。

ここで、第１透光層１４には、表示領域１０ａの外側で空隙Ｓと平面視で重なる複数の貫通穴１４５が設けられており、第２透光層１５の一部は、貫通穴１４５および空隙Ｓを貫通して基板本体１９と接するまで突出した突出部１５５になっている。この状態で、貫通穴１４５は、第２透光層１５の突出部１５５によって塞がれている。従って、空隙Ｓは気密空間となっており、空隙Ｓの内部は、空気等の気体が充満した雰囲気、または真空雰囲気になっている。なお、空隙Ｓは気密空間でなくてもよい。

本実施形態では、第１レンズ部５１を形成するにあたっては、まず、図１８に示す工程ＳＴ２１では、基板本体１９の一方面１９ｓにエッチングマスクを設けた状態で、エッチングマスクの開口部を介して基板本体１９にエッチングを行い、凹部１９１を形成する。

次に、工程ＳＴ２２において、凹部１９１を埋めるように犠牲層８１を成膜した後、工程ＳＴ２３において、犠牲層８１の表面をＣＭＰ法等により平坦化し、犠牲層８１の表面８１１と基板本体１９の凹部１９１の外側の面とを連続した平面とする。犠牲層８１は、石英や酸化シリコンとのエッチング選択比が高ければ材質に制約がない。本実施形態において、犠牲層８１は、シリコンである。

次に、工程ＳＴ２４において、犠牲層８１の表面にエッチングマスクを形成した状態で、エッチングマスクの開口部から等方性エッチングを行い、犠牲層８１の表面に凹曲面８１５を形成する。

次に、図１９に示す工程ＳＴ２５において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第１透光層１４とする。その結果、第１透光層１４には、犠牲層８１の凹曲面８１５によって凸曲面からなる第１レンズ面５１０が形成される。

次に、工程ＳＴ２６において、第１透光層１４の表面にエッチングマスクを設けた状態でエッチングマスクの開口部から第１透光層１４にエッチングを行い、凹部１９１と重なる領域のうち、表示領域１０ａの外側に貫通穴１４５を形成する。次に、工程ＳＴ２７において、貫通穴１４５からエッチングを行い、犠牲層８１を除去する。その結果、基板本体１９と第１透光層１４との間に空隙Ｓが形成されるので、空隙Ｓと第１レンズ面５１０とが界面を構成する第１レンズ部５１が構成される。

次に、工程ＳＴ２８において、酸化シリコン膜を形成した後、表面を平坦化し、第２透光層１５とする。その際、第２透光層１５の一部は貫通穴１４５を介して空隙Ｓの内部にも形成される。その結果、第２透光層１５の一部によって、貫通穴１４５および空隙Ｓを貫通して基板本体１９に接する突出部１５５が形成される。その後、第２透光層１５の画素電極９ａ側の面にスイッチング素子３０や画素電極９ａ等を順次に形成すれば、図１７に示す液晶装置１の第１基板１０を製造することができる。

なお、基板本体１９と犠牲層８１との間、犠牲層８１と第１透光層１４との間、第１透光層１４と第２透光層１５との間、および第２透光層１５の表面に犠牲層８１と異なる保護膜を形成しておき、犠牲層８１を除去した後、保護膜を除去する方法を採用してもよい。かかる方法によれば、犠牲層８１を基板本体１９、第１透光層１４および第２透光層１５と同様、酸化シリコンによって構成することができる。また、本実施形態では、第８実施形態をベースに第１レンズ部５１の変形例を説明したが、かかる態様は、上記の他の実施形態に適用してもよい。

［他の実施形態］
第１実施形態等では、第１レンズ部５１を構成するにあたって、基板本体１９に第１レンズ面５１０を形成したが、透光性基板１１の基板本体１９と対向する面に第１レンズ面５１０を形成してもよい。第１実施形態等では、第２レンズ面５２０を基板本体１９に向けて凹んだ凹曲面としたが、第２レンズ面５２０を画素電極９ａの側に突出した凸曲面としてもよく、この場合、第２レンズ部５２が正のパワーを有するように、界面を構成する媒質の屈折率を設定する。また、第１実施形態等では、第３レンズ面５３０を画素電極９ａの側に突出した凸曲面としたが、第３レンズ面５３０を基板本体１９に向けて凹んだ凹曲面としてもよく、この場合、第３レンズ部５３が正のパワーを有するように、界面を構成する媒質の屈折率を設定する。

第２実施形態等では、第２レンズ部５２に対して光の出射側の１箇所に光学補償部材７０を設けたが、例えば、１つの液晶装置１に、図６に示す光学補償部材７０と、図１０に示す光学補償部材７０とを設ける等、１つの液晶装置１の複数個所に光学補償部材７０を設けてもよい。

上記実施形態では、防塵用の第１透光性基板６１および第２透光性基板６２が設けられている場合を例示したが、第１透光性基板６１および第２透光性基板６２の一方あるいは双方が設けられていない液晶装置１に本発明を適用してもよい。上記実施形態では、ＶＡモードの液晶装置に本発明を適用したが、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＯＣＢモードの液晶装置に本発明を適用してもよい。また、上記の実施形態において、レンズ部を構成するにあたっては、下地に凹曲面を形成し、下地より屈折率の大きなレンズ層によって凹曲面を覆ったが、下地に凸曲面を形成し、下地より屈折率の小さなレンズ層によって凸曲面を覆うことによって、レンズ部を構成してもよい。

［電子機器への搭載例］
図２０は、本発明を適用した液晶装置１を用いた投射型表示装置の概略構成図である。図２０を参照して説明するように、投射型表示装置２１０では、互いに異なる波長域の光が供給される赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ）が用いられているが、いずれのライトバルブにも、本発明を適用した液晶装置１が用いられる。その際、液晶装置１に対し、第１偏光板１１０および第２偏光板１２０がクロスニコルに配置される。

投射型表示装置２１０は、前方に設けられたスクリーン２１１に映像を投射する前方投影型のプロジェクターである。投射型表示装置２１０は、光源部２１２と、ダイクロイックミラー２１３、２１４と、３つのライトバルブ（赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ））と、投射光学系２１８と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム２１９と、リレー系２３０とを備えている。

光源部２１２は、例えば、赤色光、緑色光および青色光を含む光源光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー２１３は、光源部２１２からの赤色光ＬＲを透過させるとともに緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー２１４は、ダイクロイックミラー２１３で反射された緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのうち青色光ＬＢを透過させるとともに緑色光ＬＧを反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー２１３、２１４は、光源部２１２から出射された光を赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する色分離光学系を構成する。ダイクロイックミラー２１３と光源部２１２との間には、インテグレーター２２１および偏光変換素子２２２が光源部２１２から順に配置されている。インテグレーター２２１は、光源部２１２から照射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子２２２は、光源部２１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する直線偏光に変換する。

赤色用ライトバルブ１（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２１３を透過して反射ミラー２２３で反射した赤色光ＬＲの照明光を画像信号に応じて変調し、赤色光ＬＲの変調光をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。

緑色用ライトバルブ１（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射した後にダイクロイックミラー２１４で反射した緑色光ＬＧの照明光を、画像信号に応じて緑色光ＬＧを変調し、緑色光ＬＧの変調光をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。

青色用ライトバルブ１（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射し、ダイクロイックミラー２１４を透過した後でリレー系２３０を経た青色光ＬＢの照明光を画像信号に応じて変調し、青色光ＬＢの変調光をクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて出射する。

リレー系２３０は、リレーマイクロレンズ２２４ａ、２２４ｂと反射ミラー２２５ａ、２２５ｂとを備えている。リレーマイクロレンズ２２４ａ、２２４ｂは、青色光ＬＢの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。リレーマイクロレンズ２２４ａは、ダイクロイックミラー２１４と反射ミラー２２５ａとの間に配置されている。

リレーマイクロレンズ２２４ｂは、反射ミラー２２５ａ、２２５ｂの間に配置されている。反射ミラー２２５ａは、ダイクロイックミラー２１４を透過してリレーマイクロレンズ２２４ａから出射した青色光ＬＢをリレーマイクロレンズ２２４ｂに向けて反射するように配置されている。反射ミラー２２５ｂは、リレーマイクロレンズ２２４ｂから出射した青色光ＬＢを青色用ライトバルブ１（Ｂ）に向けて反射するように配置されている。

クロスダイクロイックプリズム２１９は、２つのダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜２１９ａは青色光ＬＢを反射して緑色光ＬＧを透過する。ダイクロイック膜２１９ｂは赤色光ＬＲを反射して緑色光ＬＧを透過する。

従って、クロスダイクロイックプリズム２１９は、赤色用ライトバルブ１（Ｒ）、緑色用ライトバルブ１（Ｇ）、および青色用ライトバルブ１（Ｂ）の各々で変調された赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを合成し、投射光学系２１８に向けて出射するように構成されている。投射光学系２１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム２１９で合成された光をスクリーン２１１に投射するように構成されている。

［他の電子機器］
本発明を適用した液晶装置１は、投射型表示装置において、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源、レーザー光源等を用い、かかる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。

また、液晶装置１は、投射画像を観察する側から投射する前方投射型プロジェクターに限らず、投射画像を観察する側とは反対の側から投射する後方投射型プロジェクターに用いてもよい。

また、液晶装置１を適用可能な電子機器は、投射型表示装置２１０に限定されない。液晶装置１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）、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用いてもよい。

１…液晶装置、１（Ｒ）…赤色用ライトバルブ、１（Ｇ）…緑色用ライトバルブ、１（Ｂ）…青色用ライトバルブ、３ａ…走査線、５ａ…容量線、６ａ…データ線、８ａ、２７ａ…遮光層、９ａ…画素電極、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１１…透光性基板、１２、４７…レンズ層、１３…透光層、１４…第１透光層、１５…第２透光層、１８…遮光部、１９、２９…基板本体、２０…第２基板、２１…対向電極、３０…スイッチング素子、３１ａ…半導体層、４６…層間絶縁層、５０…液晶層、５０ａ…液晶分子、５１…第１レンズ部、５２…第２レンズ部、５３…第３レンズ部、６１…第１透光性基板、６２…第２透光性基板、７０…光学補償部材、７１…無機膜、７６…傾斜面、１００…液晶パネル、１１０…第１偏光板、１２０…第２偏光板、１８０…透光領域、２１０…投射型表示装置、２１２…光源部、２１８…投射光学系、５１０…第１レンズ面、５２０…第２レンズ面、５３０…第３レンズ面、Ｐ…配向方向、Ｓ…空隙。

Claims (10)

1. 光の入射側に配置された第１基板と、
   前記第１基板の光の出射側に配置された第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液晶層と、
   を備え、
   前記第１基板は、基板本体と、前記基板本体と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記基板本体と前記画素電極との間に設けられた格子状の遮光部と、前記基板本体と前記遮光部との間に空隙および前記空隙と界面を構成するレンズ面を有する第１レンズ部と、前記遮光部と前記画素電極との間に設けられた第２レンズ部と、前記遮光部と前記第１レンズ部との間に設けられた第３レンズ部と、を有することを特徴とする液晶装置。
2. 光の入射側に配置された第１基板と、
   前記第１基板の光の出射側に配置された第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液晶層と、
   を備え、
   前記第１基板は、基板本体と、前記基板本体と前記液晶層との間に設けられた画素電極と、前記基板本体と前記画素電極との間に設けられた格子状の遮光部と、前記基板本体と前記遮光部との間に空隙および前記空隙と界面を構成するレンズ面を有する第１レンズ部と、前記遮光部と前記画素電極との間の層に設けられた第２レンズ部と、を有し、
   前記第２レンズ部より前記出射側に光学補償部を備えることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１に記載の液晶装置において、
   前記第２レンズ部より前記出射側に光学補償部を有することを特徴とする液晶装置。
4. 請求項２または３に記載の液晶装置において、
   前記光学補償部は、前記第２基板より前記出射側に設けられることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項２または３に記載の液晶装置において、
   前記光学補償部は、前記第２基板に設けられた対向電極と、前記第２基板の基板本体との間に設けられることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項２または３に記載の液晶装置において、
   前記光学補償部は、前記第２レンズ部と前記画素電極との間に設けられることを特徴とする液晶装置。
7. 請求項２または３に記載の液晶装置において、
   前記光学補償部は、前記画素電極に対応して設けられた斜面に沿って設けられることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項２から７までの何れか一項または３に記載の液晶装置において、
   前記光学補償部は、負の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部、正の一軸性屈折率異方性を有する光学補償部、および第１基板の基板本体の一方面に対して一軸性または二軸性の屈折率楕円体が傾斜した光学補償部のいずれかであることを特徴とする液晶装置。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
10. 請求項９に記載の電子機器において、
    前記液晶装置に入射する照明光を出射する光源部と、前記液晶装置から出射された変調光を投射する投射光学系と、を有することを特徴とする電子機器。

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