JP6318946B2

JP6318946B2 - マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器

Info

Publication number: JP6318946B2
Application number: JP2014150480A
Authority: JP
Inventors: 小澤　宣彦; 宣彦小澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: JP2016024414A

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器に関する。

素子基板と対向基板との間に、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、液晶装置に入射する光のうち遮光部で遮光されてしまう光を集光して画素の開口部内に入射させることにより、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、正の屈折力を有する入射側の第１のレンズと、正の屈折力を有する射出側の第２のレンズとで構成される。第１のレンズは基板の入射面側を曲面状に加工して形成され、第２のレンズは基板の射出面側に成膜した酸化シリコン層をＶ字状の溝で分断することで中央部に平面を有する形状に形成されている。このような第１のレンズと第２のレンズとを備えたマイクロレンズアレイ基板により、ＴＦＴ基板側に設けられた遮光層を避けつつ画素の開口部内に略平行光を照射することが可能であるとされている。

特開２０１３−２４６２１０号公報

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では、入射側の第１のレンズが曲面状であるため、入射する平行光は、第１のレンズにより中心に向けて集光（屈折）されるので、入射面の法線方向に対して傾いた斜め光となって第２のレンズに入射する。射出側の第２のレンズは中央部に集光作用のない平面を有しているため、平行光が入射すれば平行光のままで射出されるが、第１のレンズにより斜め光となって第２のレンズに入射するため、斜め光のまま第２のレンズから画素の開口部内へ射出される。そのため、マイクロレンズアレイ基板に平行光が入射しても、液晶層を透過する光に斜め光が多くなり、コントラストが低下してしまうおそれがある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、第１の面に凹部が設けられた基板と、前記基板の前記第１の面に前記凹部を埋め込むように設けられた、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有する第１のレンズ層と、前記第１のレンズ層の前記基板とは反対側に設けられ、前記凹部と平面視で重なるように配置された凸部を有する第２のレンズ層と、前記第２のレンズ層を覆うように設けられた、前記第２のレンズ層の屈折率とは異なる屈折率を有する平坦化層と、を備え、前記凹部は、中央部に平坦部を有していることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、基板の第１の面に設けられた凹部を第１のレンズ層の材料で埋め込むことにより１段目のマイクロレンズが構成され、凸部を有する第２のレンズ層を平坦化層で覆うことにより２段目のマイクロレンズが構成される。凹部が中央部に平坦部を有しているので、１段目のマイクロレンズの中央部は集光作用を有していない。そのため、基板側から１段目のマイクロレンズの中央部に入射する平行光は、集光（屈折）されることなく平行光のまま２段目のマイクロレンズに入射する。これにより、凹部が曲面状である場合、すなわち、１段目のマイクロレンズの中央部が集光作用を有している場合と比べて、２段目のマイクロレンズに入射する斜め光を少なく抑えるとともに斜め光の角度のばらつきを小さく抑えることができる。この結果、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光を少なく抑えるとともに、斜め光の角度のばらつきを小さく抑えることができる。

［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、前記凸部は、中央部に平坦部を有していることが好ましい。

本適用例の構成によれば、凸部が中央部に平坦部を有しているので、２段目のマイクロレンズの中央部は集光作用を有していない。そのため、１段目のマイクロレンズから２段目のマイクロレンズの中央部に入射する平行光は、集光（屈折）されることなく平行光のまま２段目のマイクロレンズから射出される。したがって、凸部が曲面状である場合、すなわち、２段目のマイクロレンズの中央部が集光作用を有している場合と比べて、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光をより少なく抑えるとともに、斜め光の角度のばらつきをより小さく抑えることができる。

［適用例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、前記凸部は、曲面で構成されていてもよい。

本適用例の構成によれば、凸部が曲面で構成されているので、２段目のマイクロレンズの中央部は集光作用を有している。そのため、２段目のマイクロレンズの中央部に入射する斜め光を屈折させ、斜め光の角度を小さくして平行光に近付けることが可能となる。

［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、前記凸部における中央部の曲率半径は周縁部の曲率半径よりも大きいことが好ましい。

本適用例の構成によれば、凸部における中央部の曲率半径は周縁部の曲率半径よりも大きいので、２段目のマイクロレンズの中央部に入射する平行光が屈折する角度は周縁部よりも小さくなる。したがって、２段目のマイクロレンズの中央部が集光作用を有していても、斜め光を少なく抑えるとともに角度のばらつきを小さく抑えることができる。

［適用例５］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記凹部は、周縁部に傾斜面を有していることが好ましい。

本適用例の構成によれば、凹部の周縁部が傾斜面となっているため、周縁部が曲面で構成されている場合と比べて、１段目のマイクロレンズの周縁部に入射する光の過度の屈折が抑えられるとともに光が屈折する角度が周縁部において略同一となる。これにより、１段目のマイクロレンズから射出される光の角度のばらつきを小さく抑えることができる。

［適用例６］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のレンズ層と前記第２のレンズ層との間に中間層を備えていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、１段目のマイクロレンズと２段目のマイクロレンズとの間に中間層を備えているので、１段目のマイクロレンズと２段目のマイクロレンズとの距離（光路長）を中間層の層厚で容易に調節できる。

［適用例７］本適用例に係る電気光学装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、前記第１の基板に配置された複数の遮光層で構成され、画素に対応する開口部を有する遮光部と、を備え、前記第１の基板または前記第２の基板に、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。

本適用例の構成によれば、電気光学装置は、光の利用効率を向上させつつ平行光や角度のばらつきが少ない光を射出できるマイクロレンズアレイ基板を第１の基板または第２の基板に備えている。これにより、明るくてコントラストが良好な画像を表示できる電気光学装置を提供することができる。

［適用例８］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、明るくてコントラストが良好な画像を表示できる電子機器を提供することができる。

第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図。第１の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図。第１の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の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２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を第１の実施形態と比較して示す模式断面図。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の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター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辺に沿った方向を第１の方向としてのＸ方向とし、この第１辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿った方向を第２の方向としての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における上方に向かう方向をＺ方向とする。なお、本明細書では、液晶装置１の対向基板３０側表面の法線方向（Ｚ方向）から見ることを「平面視」という。

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

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

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

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

液晶層４０を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加し、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラスト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、１段目のマイクロレンズＭＬ１および２段目のマイクロレンズＭＬ２の２段のマイクロレンズを備えている。マイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２は、ともに正の屈折力を有している。

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、中間層１４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側の面を、第１の面としての面１１ａとする。基板１１は、面１１ａに形成された複数の凹部１２を有している。

各凹部１２は、画素Ｐに対応して設けられている。凹部１２は、その中央部に配置された平坦部１２ａと、周縁部に配置された傾斜面１２ｃと、平坦部１２ａと傾斜面１２ｃとの間に配置された曲面部１２ｂとを有している。平坦部１２ａと曲面部１２ｂと傾斜面１２ｃとは、連続して形成されている。

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とは異なる光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よりも光屈折率の高い無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などが挙げられる。

レンズ層１３を形成する材料で凹部１２を埋め込むことにより、凸形状のマイクロレンズＭＬ１が構成される。したがって、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。

中間層１４は、レンズ層１３を覆うように形成されている。中間層１４は、光透過性を有し、例えば、基板１１とほぼ同じ光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。中間層１４は、マイクロレンズＭＬ１からマイクロレンズＭＬ２までの距離（光路長）を所望の値に合わせる機能を有する。中間層１４の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬ１の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。

レンズ層１５は、中間層１４を覆うように形成されている。レンズ層１５は、液晶層４０側に形成された複数の凸部１６を有している。各凸部１６は、画素Ｐに対応して設けられており、各凹部１２と平面視で重なるように配置されている。凸部１６の断面形状は、略台形状である。凸部１６は、その中央部に平坦部１６ａを有している。凸部１６の略台形状の角部は曲面であってもよい。レンズ層１５は、例えば、レンズ層１３と同程度の光屈折率を有し、レンズ層１３と同様の材料で形成されている。

平坦化層１７は、凸部１６同士の間を埋めてレンズ層１５を覆うように、凸部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よりも低い光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でレンズ層１５の凸部１６を覆うことにより、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（光路長）を所望の値に合わせる機能を有する。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マイクロレンズＭＬ１の中央部（平坦部１２ａ）に入射した平行光の光Ｌ１は、直進してマイクロレンズＭＬ２の中央部（平坦部１６ａ）に入射し、平行光のまま画素Ｐの開口部Ｔ内を透過し素子基板２０側に射出される。

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全体が曲面部で構成されている場合は、マイクロレンズＭＬ１の中央部に光Ｌ１のような平行光が入射しても、マイクロレンズＭＬ１の中心に向けて集光（屈折）されて斜め光となり、マイクロレンズＭＬ２に入射する。そのため、マイクロレンズアレイ基板に入射する光が平行光であっても、液晶層４０に入射する平行光はマイクロレンズアレイ基板１０よりも少なくなる。

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

マイクロレンズＭＬ１の端部（傾斜面１２ｃ）に入射した平行光の光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。しかしながら、光Ｌ２は、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差（正の屈折力）により、破線で示す光路よりもマイクロレンズ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との間の光屈折率の差（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。

なお、マイクロレンズＭＬ１の傾斜面１２ｃに入射する光は、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全体が曲面部で構成されている場合と比べて、入射する光の過度の屈折が抑えられるとともに、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきが抑えられる。

マイクロレンズＭＬ１の端部（傾斜面１２ｃ）に、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斜め光の光Ｌ３は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層３２で遮光されてしまうが、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差により、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との間の光屈折率の差により、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。なお、マイクロレンズＭＬ１の曲面部１２ｂに入射する平行光や斜め光も、光Ｌ２，Ｌ３と同様にマイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折する。

上述したように、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。

そして、マイクロレンズＭＬ１全体が曲面部で構成される場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１の中央部（平坦部１２ａ）に入射する平行光を、そのまま直進させてマイクロレンズＭＬ２の中央部（平坦部１６ａ）を透過させるので、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過する平行光を多くすることができる。また、マイクロレンズＭＬ１の傾斜面１２ｃでは入射する光の過度の屈折と屈折角度のばらつきが抑えられる。この結果、液晶層４０を透過する光の、液晶分子の配向方向に対する角度のばらつきを小さくできるので、液晶装置１に表示される画像のコントラストを向上させることができる。

このように、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０を備えた液晶装置１では、光の利用効率の向上とコントラストの向上とを両立させることができる。したがって、液晶装置１をプロジェクターの液晶ライトバルブとして用いる場合に、投写レンズに入射する光のケラレを抑制でき、プロジェクターにおける光の利用効率やコントラストの向上を図ることができる。

なお、中間層１４がレンズ層１３やレンズ層１５よりも光屈折率が低い材料で構成されている場合、レンズ層１３と中間層１４との界面、および、中間層１４とレンズ層１５との界面においても光の屈折は起きる。しかしながら、これらの界面における光の屈折は、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２による光の屈折と比べてわずかであり、無視できるものとする。

＜マイクロレンズアレイ基板＞
続いて、第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の形状および配置について、図４を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。

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

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

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

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

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

複数のマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の各々と複数のマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の各々とは、複数の画素Ｐの各々に対応して、同じ配置ピッチで配列されている。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）とマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）とは、平面視で互いに重なるとともに画素Ｐの開口部Ｔと重なるように配置されている。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）は、画素Ｐに内接する大きさである。

Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２同士の境界は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分およびＹ方向に延在する部分と平面視で重なる領域に配置されている。また、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の４隅の角部は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分とが交差する部分と平面視で重なる領域に、画素Ｐの角部（頂点）よりも内側（開口部Ｔ側）に配置されている。

Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）同士は、互いに接続されている。Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）が互いに接続されているため、より多くの光がマイクロレンズＭＬ１に入射するので、マイクロレンズＭＬ２に入射する光をより多くすることができる。

対角線に沿った方向（Ｗ方向）において隣り合うマイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）同士は、互いに離間されている。対角線に沿った方向におけるマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の径（長さ）は、同じであってもよいし、いずれか一方が他方より大きくてもよい。

凹部１２の仮想的な外形は円形状であり、例えば、画素Ｐの内接円よりも大きく外接円よりも小さい。凹部１２は、中央部に配置された平坦部１２ａと、平坦部１２ａの周囲に配置された曲面部１２ｂと、曲面部１２ｂの周囲に配置された傾斜面１２ｃとを有している。凹部１２の仮想的な外形の設計上の中心は、画素Ｐの平面的な中心と一致している。平坦部１２ａおよび曲面部１２ｂは、凹部１２の仮想的な外形（円形）の同心円状に形成されている。凸部１６の平面形状は、４隅の角部が丸い略矩形状である。凸部１６は、中央部に配置された平坦部１６ａを有している。平坦部１６ａの平面形状は、４隅の角部が丸い略矩形状である。

マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａは、凹部１２の底部であり（図７（ｃ）参照）、平面視で画素Ｐの開口部Ｔ内に配置されている。マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａは、凸部１６の上底部であり（図７（ｃ）参照）、平面視で画素Ｐの開口部Ｔ内に配置されている。換言すれば、遮光部Ｓの内縁は、平坦部１２ａおよび平坦部１６ａの外縁よりも外側に配置されている。これにより、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の中央部（平坦部１２ａ，１６ａに入射する平行光（図３に示す光Ｌ１）が、屈折することなくそのまま液晶層４０（図３参照）中を直進して射出されても、遮光部Ｓで遮光されることなく各画素Ｐの開口部Ｔ内を透過することができる。

＜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５、図６、および図７は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図５、図６、および図７の各図は、図４のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図に相当し、図３に示す断面図とは上下方向（Ｚ方向）が反転している。

まず、図５（ａ）に示すように、石英などからなる光透過性を有する基板１１の面１１ａに、例えば、ＳｉＯ₂などの酸化膜からなる制御膜７０を形成する。制御膜７０は、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基板１１と異なっており、凹部１２を形成する際の深さ方向（Ｚ方向）のエッチングレートに対して幅方向（図４に示すＷ方向、Ｘ方向、およびＹ方向）のエッチングレートを調整する機能を有する。

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

次に、図５（ｂ）に示すように、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。開口部７２ａは、形成される凹部１２における平坦部１２ａと同様に平面視で略円形であり、その径は平坦部１２ａの径と略同一に設定される。換言すれば、マスク層７２の開口部７２ａによって、形成される凹部１２における平坦部１２ａの形状と径とが決まる。

次に、図５（ｃ）に示すように、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。等方性エッチングには、制御膜７０のエッチングレートの方が基板１１のエッチングレートよりも大きくなるようなエッチング液（例えば、フッ酸溶液）を用いる。等方性エッチングにより、開口部７２ａから制御膜７０と基板１１とがエッチングされ、制御膜７０に開口部７０ａが形成されるとともに、基板１１に凹部１２が形成される。

次に、図５（ｄ）に示すように、等方性エッチングの進行に伴って凹部１２が拡大され、凹部１２のうち平面視でマスク層７２の開口部７２ａに対応する部分が略平坦な面となる。これにより、凹部１２の中央部に平坦部１２ａが形成される。また、平坦部１２ａの周囲を囲むように曲面部１２ｂと傾斜面１２ｃとが形成される。

ここで、基板１１とマスク層７２との間に制御膜７０が設けられていない場合は、図５（ｄ）に破線で示すように、曲面部１２ｂが基板１１の面１１ａに到達するまで形成されることとなる。本実施形態では、基板１１とマスク層７２との間に制御膜７０が設けられており、等方性エッチングにおける制御膜７０の単位時間当たりのエッチング量は基板１１の単位時間当たりのエッチング量よりも多い。

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

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

本工程では、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、Ｗ方向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Ｗ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（図４参照）。

Ｗ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。本実施形態では、隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の面１１ａが残っている状態で等方性エッチングを終了するので、等方性エッチングが終了するまでマスク層７２を支持することができる。これにより、凹部１２の平面形状は、４隅の角部が丸くなった略矩形状となる（図４参照）。

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

次に、図６（ａ）に示すように、基板１１からマスク層７２を除去した後、基板１１の面１１ａ側を覆い凹部１２を埋め込むように、光透過性を有し、基板１１よりも高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。レンズ材料層１３ａで凹部１２を埋め込むことによりマイクロレンズＭＬ１が構成される。レンズ材料層１３ａは凹部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。

続いて、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の表面の凹凸が形成された部分（図６（ａ）に示す２点鎖線より上方の部分）を研磨して除去することにより、レンズ材料層１３ａの表面が平坦化される。平坦化処理の結果、図６（ｂ）に示すように、表面が平坦化されたレンズ層１３が得られる。

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

本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１の構成によれば、凹部１２の中央部に平坦部１２ａを設けることで、凹部１２の深さが浅くなるので、マイクロレンズアレイ基板１０の製造工程におけるエッチング、ＣＶＤ、ＣＭＰ処理などの工数や、レンズ材料層１３ａの使用量を低減することができる。また、堆積したレンズ材料層１３ａの膜厚がより均一になり表面の凹凸形状が小さくなるので、レンズ材料層１３ａの表面の平坦性を向上させることができる。

次に、図６（ｃ）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と同程度の光屈折率を有する無機材料を堆積して中間層１４を形成する。そして、中間層１４の表面を覆うように、光透過性を有し、基板１１よりも高い光屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ材料層１５ａを形成する。中間層１４およびレンズ材料層１５ａは、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。

次に、図６（ｄ）に示すように、レンズ材料層１５ａ上に、レジスト層７４を形成する。レジスト層７４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７４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。そして、凸部１６が形成される位置に対応して遮光部が設けられたマスク層７６を介して、レジスト層７４を露光して現像する。

レジスト層７４を露光して現像することにより、図７（ａ）に示すように、レジスト層７４のうち、マスク層７６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、後の工程で凸部１６が形成される位置に対応して凸状部７５が残留する。残留した凸状部７５同士は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＷ方向において互いに離間される。

本工程では、レジスト層７４を露光する際に、例えば下方側ほど露光量が少なくなるような露光条件の設定により、残留する凸状部７５の断面形状が略台形状となるようにする。凸状部７５の略台形状の上底と斜辺との角部は、丸く形成されていてもよい。凸状部７５の平面形状は、例えば、４隅の角部が丸く形成された略矩形状である。凸状部７５の４隅の角部を丸く形成する方法は、レジスト層７４を露光する際のマスクにおいて４隅の角部を丸くしてもよいし、露光条件の設定で４隅の角部を丸く形成するようにしてもよい。

次に、図７（ｂ）に示すように、凸状部７５とレンズ材料層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７５が徐々に除去され、凸状部７５の除去に伴ってレンズ材料層１５ａの露出する部分がエッチングされる。この結果、レンズ材料層１５ａに凸状部７５の形状が転写されて、凸部１６を有するレンズ層１５が形成される。凸部１６の略台形状の上底部分は平坦な面であり、この上底部分が平坦部１６ａとなる。

本工程では、異方性エッチングにおける凸状部７５のエッチングレートとレンズ材料層１５ａのエッチングレートとが略同一となるエッチング条件とすることで、凸部１６が凸状部７５と略同一の形状となる。なお、図７（ｂ）に示すように、基板１１の面１１ａに対して凸部１６の略台形状の斜辺の角度が凸状部７５の略台形状の斜辺の角度よりも小さくなるようなエッチング条件を設定してもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、レンズ層１５を覆うように、光透過性を有し、基板１１と同程度の光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。

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。

（第２の実施形態）
＜電気光学装置＞
第２の実施形態に係る液晶装置は、第１の実施形態に対して、マイクロレンズアレイ基板が備えるマイクロレンズＭＬ２が平坦部を有しておらず曲面で構成されている点が異なる。図８は、第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。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８に示すように、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、素子基板２０と対向基板３０Ａと液晶層４０とを備えている。第２の実施形態に係る対向基板３０Ａは、マイクロレンズアレイ基板１０Ａと、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを備えている。マイクロレンズアレイ基板１０Ａは、基板１１と、レンズ層１３と、中間層１４と、第２のレンズ層としてのレンズ層１８と、平坦化層１７と、を備えている。

レンズ層１８は、中間層１４を覆うように形成されている。レンズ層１８は、例えば、レンズ層１３と同程度の光屈折率を有し、レンズ層１３と同様の材料で形成されている。レンズ層１８は、液晶層４０側に形成された複数の凸部１９を有している。各凸部１９は、画素Ｐに対応して設けられており、各凹部１２と平面視で重なるように配置されている。平坦化層１７でレンズ層１８の凸部１９を覆うことにより、凸形状のマイクロレンズＭＬ２が構成される。

凸部１９は、曲面で構成されている。より具体的には、凸部１９の断面形状は略楕円球面状である。そのため、マイクロレンズＭＬ２は、中央部においても集光作用を有しているので、光Ｌ１のようにマイクロレンズＭＬ２の中央部に入射する平行光は、マイクロレンズＭＬ２の中心に向けて集光（屈折）される。しかしながら、凸部１９の中央部の曲率半径は周縁部の曲率半径よりも大きいので、マイクロレンズＭＬ２の中央部に入射する光が屈折する角度は周縁部よりも小さく抑えられる。したがって、凸部１９の断面形状が、凸部１９全体の曲率半径が同一である球面状である場合と比べて、斜め光を少なく抑えるとともに角度のばらつきを小さく抑えることができる。

マイクロレンズＭＬ１の端部（傾斜面１２ｃ）に入射する平行光の光Ｌ２や斜め光の光Ｌ３は、第１の実施形態と同様に、マイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折しマイクロレンズＭＬ２の中心側へ屈折するので、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過させることができる。

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、光Ｌ４のように外側（マイクロレンズＭＬ１の中心から遠ざかる側）に向かってマイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａに入射した斜め光は、マイクロレンズＭＬ１の中心側へわずかに屈折する。そして、仮にマイクロレンズＭＬ２をそのまま直進した場合、破線で示すように画素Ｐの外側（隣の画素Ｐ側）に向かい遮光層２６で遮光されてしまうが、マイクロレンズＭＬ２の中心側へ屈折するので、画素Ｐの開口部Ｔ内を透過させることができる。

＜マイクロレンズアレイ基板＞
第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの、光Ｌ４のような斜め光に対する作用について、図９を参照し、第１の実施形態と比較して説明する。図９は、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を第１の実施形態と比較して示す模式断面図である。詳しくは、図９（ａ）は第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の模式断面図であり、図３における１つの画素Ｐの部分拡大図に相当する。図９（ｂ）は第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの模式断面図であり、図８における１つの画素Ｐの部分拡大図に相当する。

図９（ａ），（ｂ）に示すマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の光軸Ａｘは、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平面的な中心とマイクロレンズＭＬ２（凸部１６，１９）の平面的な中心とを結ぶ直線である。マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の光軸Ａｘは、法線方向に平行であるものとする。

また、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの法線をＶ１とする。そして、図９（ａ）におけるマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａの法線をＶ２とし、図９（ｂ）におけるマイクロレンズＭＬ２（凸部１９）の光が入射する位置における接平面の法線をＶ３とする。法線Ｖ１および法線Ｖ２は光軸Ａｘに平行であり、法線Ｖ３は光軸Ａｘに対して角度を有している。図９（ａ），（ｂ）において、光Ｌ４のような斜め光が法線Ｖ１よりも光軸Ａｘ側から外側（光軸Ａｘから遠ざかる側）に向かってマイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａに入射する場合を考える。

図９（ａ）に示す第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の光屈折率が基板１１の光屈折率よりも大きいため、法線１に対する屈折角が入射角よりも小さくなるので、平坦部１２ａに入射した光Ｌ４は、光軸Ａｘ側へ屈折してマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａに入射する。そうすると、平坦化層１７の光屈折率がレンズ層１５の光屈折率よりも小さいため、法線Ｖ２に対する屈折角が入射角よりも大きくなるので、光Ｌ４は、破線で示すそのまま直進した場合よりも、さらに画素Ｐの外側（隣の画素Ｐ側）に屈折され遮光層２６（図８参照）で遮光されてしまう。

図９（ｂ）に示す第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａでは、光Ｌ４はマイクロレンズＭＬ１で図９（ａ）と同様に屈折して、マイクロレンズＭＬ２に入射する。第２の実施形態では、マイクロレンズＭＬ２（凸部１９）が曲面で構成されているため、光Ｌ４は入射する位置における接平面の法線Ｖ３に対して外側からマイクロレンズＭＬ２に入射する。

そうすると、平坦化層１７の光屈折率がレンズ層１８の光屈折率よりも小さいため、法線Ｖ３に対する屈折角が入射角よりも大きくなるので、光Ｌ４は、破線で示すそのまま直進した場合よりも、画素Ｐの内側に屈折される。このように、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、画素Ｐの外側（隣の画素Ｐ側）に向かい遮光層３２で遮光されてしまう光Ｌ４を、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａでは画素Ｐの開口部Ｔ内に導くことができる。

第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０は、入射する光が光Ｌ１のような平行光を多く含む場合に適しており、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａは、入射する光が光Ｌ４のような斜め光を多く含む場合に適している。したがって、光源の構成や特性などに応じて、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０または第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａのいずれか好適な方を選択することができる。

＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの製造方法を説明する。図１０および図１１は、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図１０および図１１の各図は、図４のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図に相当し、図８に示す断面図とは上下方向（Ｚ方向）が反転している。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。

第２の実施形態では、図６（ａ）に示す工程で表面が平坦化されたレンズ層１３が得られた後、図１０（ａ）に示すように、レンズ層１３上に中間層１４、レンズ材料層１８ａ、およびレジスト層７４を形成する。そして、凸部１９が形成される位置に対応して遮光部が設けられたマスク層７６を介して、レジスト層７４を露光して現像する。なお、レンズ材料層１８ａは、レンズ材料層１５ａと同じ材料を用いることができるが、レンズ材料層１８ａの層厚とレジスト層７４の層厚とが略同一となるようにする。

レジスト層７４を露光して現像することにより、図１０（ｂ）に示すように、レジスト層７４のうち、マスク層７６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、後の工程で凸部１９が形成される位置に対応する凸状部７５が残留する。凸状部７５の断面形状は、例えば、矩形状である。

次に、レジスト層７４のうち残留した凸状部７５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。溶融した凸状部７５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１０（ｃ）に示すように、レンズ材料層１８ａ上に残留した凸状部７５から略楕円球面状の凸状部７７が形成される。凸状部７７の底部側（レンズ材料層１８ａ側）は平面視で４隅の角部が丸い略矩形状であるが、凸状部７７の略楕円球面状の先端側（上方）は平面視で略同心円状に形成される。

次に、図１１（ａ）に示すように、凸状部７７とレンズ材料層１８ａ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、凸状部７７が徐々に除去され、凸状部７７の除去に伴ってレンズ材料層１８ａの露出する部分がエッチングされる。この結果、レンズ材料層１８ａに凸状部７７の形状が転写されて、凸部１８ｂが形成される。本工程では、異方性エッチングにおける凸状部７７の材料（レジスト）のエッチングレートとレンズ材料層１８ａのエッチングレートとが略同一となるエッチング条件とすることで、凸状部７７と凸部１８ｂとを略同一の形状とすることができる。

次に、図１１（ｂ）に示すように、凸部１８ｂ（レンズ材料層１８ａ）と同じ材料を、例えばＣＶＤ法を用いて、中間層１４と凸部１８ｂとを覆うように堆積させる。これにより、凸部１８ｂに対応する凸部１９を有するレンズ層１８が形成される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、レンズ層１８を覆うように、平坦化層１７を形成して、平坦化層１７に対して平坦化処理を施す。凸部１９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１０Ａが完成する。

（第３の実施形態）
＜電子機器＞
次に、第３の実施形態に係る電子機器について図１２を参照して説明する。図１２は、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。

図１２に示すように、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター（投写型表示装置）１００は、偏光照明装置１１０と、２つのダイクロイックミラー１０４，１０５と、３つの反射ミラー１０６，１０７，１０８と、５つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５と、３つの液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３と、クロスダイクロイックプリズム１１６と、投写レンズ１１７とを備えている。

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

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

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

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

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

液晶ライトバルブ１２１は、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、上記実施形態に係る液晶装置１または液晶装置１Ａが適用されたものである。

第３の実施形態に係るプロジェクター１００の構成によれば、複数の画素Ｐが高精細に配置されていても、明るい表示と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、明るくてコントラストが良好な画像を表示できるプロジェクター１００を提供することができる。

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

（変形例１）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａは、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの平面形状が円形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部１２の平坦部１２ａの平面形状が略矩形状であってもよい。マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの平面形状が略矩形状であると、画素Ｐの開口部Ｔの輪郭が略矩形である場合に、開口部Ｔの輪郭に沿って平坦部１２ａを配置できるので、入射する平行光がマイクロレンズＭＬ１をそのまま直進する領域を広くすることができる。また、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、マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａが略矩形状であるので、入射する平行光がマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２をそのまま直進する領域を広くすることが可能となる。なお、平坦部１２ａの平面形状を略矩形状とする場合は、図５（ｂ）に示すマスク層７２に開口部７２ａを形成する工程において、開口部７２ａの平面形状を矩形にすればよい。

（変形例２）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａは、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の曲面部１２ｂの周囲にテーパー状の傾斜面１２ｃを備える構成を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部１２が傾斜面１２ｃを備えておらず、曲面部１２ｂが平坦部１２ａの周囲から周縁部まで形成された構成であってもよい。しかしながら、凹部１２の周縁部が曲面であると、入射する光が大きく屈折されたり全反射されたりしてしまう場合があるため、凹部１２が傾斜面１２ｃを有する構成の方が好ましい。

（変形例３）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａの製造方法は、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）を形成する工程において、制御膜７０を設けることで等方性エッチングにおける幅方向と深さ方向とのエッチングレートの差を制御することにより凹部１２を形成する構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、基板１１上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凹部１２の基となる形状を形成し、レジスト層と基板１１とに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、基板１１に凹部１２の形状を転写して形成することができる。なお、この場合、制御膜７０は不要となる。

（変形例４）
上述した液晶装置１，１Ａでは、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａを対向基板３０，３０Ａに備えていたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａを素子基板２０に備えた構成としてもよい。

（変形例５）
上述した液晶装置１，１Ａを適用可能な電子機器は、プロジェクター１００に限定されない。液晶装置１，１Ａ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。

１，１Ａ…液晶装置（電気光学装置）、１０，１０Ａ…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板、１１ａ…面（第１の面）、１２…凹部、１２ａ…平坦部、１２ｃ…傾斜面、１３…レンズ層（第１のレンズ層）、１４…中間層、１５，１８…レンズ層（第２のレンズ層）、１６，１９…凸部、１６ａ…平坦部、１７…平坦化層、２０…素子基板（第１の基板）、２２，２６，３２…遮光層（遮光部）、３０，３０Ａ…対向基板（第２の基板）、４０…液晶層（電気光学層）、１００…プロジェクター（電子機器）、ＭＬ１…マイクロレンズ、ＭＬ２…マイクロレンズ、Ｐ…画素、Ｓ…遮光部、Ｔ…開口部。

Claims

第１の面に凹部が設けられた基板と、
前記基板の前記第１の面に前記凹部を埋め込むように設けられた、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有する第１のレンズ層と、
前記第１のレンズ層の前記基板とは反対側に設けられ、前記凹部と平面視で重なるように配置された凸部を有する第２のレンズ層と、
前記第２のレンズ層を覆うように設けられた、前記第２のレンズ層の屈折率とは異なる屈折率を有する平坦化層と、を備え、
前記凹部の中央部は平坦部を有し、
前記凸部の中央部は平坦部を有さず、曲面により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。
請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記凸部における中央部の曲率半径は周縁部の曲率半径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。
請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記凹部は、周縁部に傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第１のレンズ層と前記第２のレンズ層との間に中間層を備えていることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、
前記第１の基板に配置された複数の遮光層で構成され、画素に対応する開口部を有する遮光部と、を備え、
前記第１の基板または前記第２の基板に、請求項１から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備えていることを特徴とする電気光学装置。
請求項５に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。