(57)【要約】【課題】光の利用効率を向上できるマイクロレンズアレイ基板およびこれを備えた電気光学装置、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、一面１１ａに複数の凹部１２が形成された光透過性を有する基板１１と、基板１１の一面１１ａにおける複数の凹部１２のうち隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃに形成された遮光層１４と、基板１１の一面１１ａに複数の凹部１２を埋め込むように形成され、光透過性を有し、基板１１とは異なる屈折率を有するレンズ層１３と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の凹部が形成された光透過性を有する基板と、
前記基板の前記一面における前記複数の凹部のうち隣り合う凹部同士の間の領域に形成された第１遮光層と、
前記基板の前記一面に前記複数の凹部を埋め込むように形成され、光透過性を有し、前記基板とは異なる屈折率を有するレンズ層と、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。
【請求項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１遮光層は光反射性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３】
請求項２に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記基板の前記一面とは反対側の面に、前記第１遮光層と対向配置された反射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。
【請求項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、
前記基板における隣り合う前記凹部同士の間の領域は曲面であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項５】
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であって、
前記レンズ層は着色材料を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記レンズ層は、前記凹部毎に分断されており、前記凹部毎に複数の異なる色の着色材料を個別に含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項７】
請求項１から６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８】
素子基板と、
前記素子基板と対向配置され、請求項１から６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た対向基板と、
前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学物質と、を備え、
前記素子基板は、
複数の画素の各々に設けられたスイッチング素子と、
平面視で、前記スイッチング素子と重なるように設けられた第２遮光層と、
を備え、
前記第１遮光層の開口部は、前記第２遮光層の開口部よりも大きいことを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
請求項７または８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
素子基板と対向基板との間に電気光学物質（例えば、液晶など）を備えた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などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。
【０００３】
液晶装置では、基板上の画素の領域外に画素を駆動するＴＦＴ素子や配線などが設けられ、これらと平面的に重なるように遮光層が設けられる。そのため、画素の開口率は１００％とはならず、液晶装置に入射する光の一部は利用されない。そこで、液晶装置の素子基板および対向基板の少なくとも一方にマイクロレンズアレイ基板を備えることにより、入射した光をマイクロレンズで集光して光の利用効率を高める構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板は、表面にマイクロレンズを構成する凹曲面部（凹部）が設けられた第１透明基板と、第１透明基板の表面側に設けられ曲面を覆う樹脂層（レンズ層）と、樹脂層上に設けられた第２透明基板とを備え、第２透明基板の表面における凹曲面部同士の境界領域に遮光膜（遮光層）が設けられている。
【０００５】
この構成によれば、凹曲面部同士の境界領域における第１透明基板と遮光膜との間に、樹脂層と第２透明基板とが存在する。そのため、第１透明基板側から凹曲面部同士の境界領域に法線方向から入射する光だけでなく斜め方向から入射する光も遮光膜で遮光しようとすると、遮光膜の面積を大きくする必要がある。しかしながら、遮光膜の面積を大きくすると開口率が低下し、マイクロレンズによって集光された光の一部も遮光膜で遮光されてしまうことになり、光の利用効率が低下してしまう。
【０００６】
これに対して、第２透明基板の表面に凹部を設け、凹部の内部に遮光部材（遮光層）を設けることにより、第１透明基板と遮光部材との間の距離を小さくするマイクロレンズアレイ基板の構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のマイクロレンズアレイ基板の構成によれば、第１透明基板と遮光部材との間の距離を小さくすることで、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板の構成に比べて、遮光部材の面積を小さくすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３１０１２号公報
【特許文献２】特開２００７−２４８５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載のマイクロレンズアレイ基板の構成において第２透明基板表面の凹部を深くしても、第２透明基板の厚さがゼロとはならず、第１透明基板と遮光部材との間には、樹脂層と第２透明基板の残厚とが存在する。そのため、第１透明基板と遮光部材との間の距離をさらに小さくし、より小さな面積の遮光部材（遮光層）でも斜めに入射する光を遮光でき、画素の開口率の低下を抑えて光の利用効率を向上できるマイクロレンズアレイ基板が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
［適用例１］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、一面に複数の凹部が形成された光透過性を有する基板と、前記基板の前記一面における前記複数の凹部のうち隣り合う凹部同士の間の領域に形成された第１遮光層と、前記基板の前記一面に前記複数の凹部を埋め込むように形成され、光透過性を有し、前記基板とは異なる屈折率を有するレンズ層と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例の構成によれば、基板の一面における複数の凹部のうち隣り合う凹部同士の間の領域に第１遮光層が形成され、複数の凹部を埋め込むように形成されたレンズ層によりマイクロレンズが構成されている。すなわち、第１遮光層は、隣り合うマイクロレンズ同士の間の領域に形成されている。そのため、マイクロレンズ同士の間の領域に入射する光は、法線方向から入射する光だけでなく斜め方向から入射する光も、第１遮光層により遮光される。また、マイクロレンズに入射した光は、第１遮光層により遮光されることなく利用される。したがって、遮光層がレンズ層の上方に設けられた従来のマイクロレンズアレイ基板と比べて、斜め方向から入射する光を遮光しつつ画素の開口率の低下が抑えられるので、光の利用効率を向上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。
【００１２】
［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１遮光層は光反射性を有していることが好ましい。
【００１３】
本適用例の構成によれば、第１遮光層が光反射性を有しているので、第１遮光層に入射する光は反射される。したがって、第１遮光層が光を吸収する場合に比べて、第１遮光層の発熱が抑えられるので、マイクロレンズアレイ基板を液晶装置に用いる場合、第１遮光層の発熱による液晶層の劣化などの影響を抑えることができる。また、マイクロレンズ同士の間の領域へ入射した光を第１遮光層で反射して利用することが可能となる。
【００１４】
［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、前記基板の前記一面とは反対側の面に、前記第１遮光層と対向配置された反射層を備えていることが好ましい。
【００１５】
本適用例の構成によれば、マイクロレンズ（凹部）が形成された基板の一面とは反対側の面に、第１遮光層と対向配置された反射層を備えているので、マイクロレンズ同士の間の領域に入射して第１遮光層で反射された光を反射層でさらに反射させて、その反射光の一部をマイクロレンズに入射させることが可能となる。これにより、光の利用効率をより向上することができる。
【００１６】
［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、前記基板における隣り合う前記凹部同士の間の領域は曲面であることが好ましい。
【００１７】
本適用例の構成によれば、第１遮光層が形成される基板の凹部同士の間の領域は曲面である。その曲面をマイクロレンズが構成される凹部に対して凸状の曲面とすると、基板の反対側の面に対向配置された反射層に対しては凹面となる。したがって、マイクロレンズ同士の間の領域に入射した光を集光して反射層に反射させて利用することができる。これにより、光の利用効率をさらに向上することができる。
【００１８】
［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、前記レンズ層は着色材料を含むことが好ましい。
【００１９】
本適用例の構成によれば、レンズ層が着色材料を含んでいるので、マイクロレンズアレイ基板にカラーフィルター基板の機能を持たせることができる。そのため、本適用例のマイクロレンズアレイ基板を液晶装置に用いる場合、マイクロレンズアレイ基板とカラーフィルター基板とを個別に備える液晶装置に比べて、部品点数を削減でき、液晶装置の組み立て工数を低減できる。これにより、液晶装置の生産性を向上し、製品コストを低減することができる。
【００２０】
［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、前記レンズ層は、前記凹部毎に分断されており、前記凹部毎に複数の異なる色の着色材料を個別に含むことが好ましい。
【００２１】
本適用例の構成によれば、レンズ層が凹部毎に分断されており、凹部毎に複数の異なる色の着色材料を個別に含むので、マイクロレンズアレイ基板にカラー表示が可能なカラーフィルター基板の機能を持たせることができる。また、マイクロレンズがカラーフィルターを兼ねるので、マイクロレンズとカラーフィルターとの相対的な位置精度が向上する。さらに、マイクロレンズ同士の間の領域に斜め方向から入射する光が第１遮光層により遮光されるので、混色を避けることができる。これにより、液晶装置の表示品質を向上させることができる。
【００２２】
［適用例７］本適用例に係る電気光学装置は、上記適用例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。
【００２３】
本適用例の構成によれば、品質および生産性に優れたマイクロレンズアレイ基板を備えているので、品質が高く明るい電気光学装置を提供することができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例に係る電気光学装置は、素子基板と、前記素子基板と対向配置され、上記適用例のマイクロレンズアレイ基板を備えた対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学物質と、を備え、前記素子基板は、複数の画素の各々に設けられたスイッチング素子と、平面視で、前記スイッチング素子と重なるように設けられた第２遮光層と、を備え、前記第１遮光層の開口部は、前記第２遮光層の開口部よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
本適用例の構成によれば、隣り合うマイクロレンズ同士の間の領域に形成された第１遮光層の開口部は、スイッチング素子を遮光する第２遮光層の開口部よりも大きい。そのため、対向基板側から第１遮光層の開口部内に入射する光のうち、そのまま直進した場合に第２遮光層の開口部によって遮光されてしまう光も、マイクロレンズＭＬで集光されて利用される。したがって、電気光学装置における実質的な開口率を、第２遮光層の開口部による素子基板の開口率よりも大きくすることができる。
【００２６】
［適用例９］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。
【００２７】
本適用例の構成によれば、品質が高く明るい電気光学装置を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略図。
【図５】第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板と従来のマイクロレンズアレイ基板とを比較して説明する図。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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示す概略断面図。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略図。
【図１２】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。
【図１３】第４の実施形態に係る電子機器の一例としてのプロジェクターの構成を示す概略図。
【図１４】第５の実施形態に係る電子機器（直視型の表示装置）の一例としてのスマートフォンの構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（第１の実施形態）
＜電気光学装置＞
ここでは、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、後述する投射型表示装置（プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）や、スマートフォンなどの直視型の表示装置として好適に用いることができるものである。
【００３２】
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。
【００３３】
図１および図３に示すように、第１の実施形態に係る液晶装置１は、対向配置された素子基板２０および対向基板３０と、素子基板２０と対向基板３０との間に配置された液晶層４０とを有する。図１に示すように、素子基板２０は対向基板３０よりも一回り大きく、両基板は、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。
【００３４】
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。
【００３５】
額縁状に配置されたシール材４２の内側には、額縁状の周縁部を有する第２遮光層としての遮光層２２が設けられている。遮光層２２は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。遮光層２２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、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。遮光層２２は、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐ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（図４参照）。
【００３６】
素子基板２０の１辺部のシール材４２の外側には、１辺部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１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４２の内側には、検査回路５３が設けられている。さらに、これらの２辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４２の内側には、走査線駆動回路５２が設けられている。
【００３７】
検査回路５３が設けられた１辺部のシール材４２の内側には、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。
【００３８】
以下の説明では、データ線駆動回路５１が設けられた１辺部に沿った方向を第１方向としてのＸ方向とし、この１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向を第２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。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の表面１１ｂ（図３参照）の法線方向（Ｚ方向）から見ることを「平面視」という。
【００３９】
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（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）とが設けられている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図３に示すように、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。
【００４５】
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（図４参照）。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。遮光層２２，２６に囲まれた領域（開口部２２ａ，２６ａ内）は、光が透過する領域となる。
【００４６】
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。図示を省略するが、ＴＦＴ２４は、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。
【００４７】
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２（図２参照）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。
【００４８】
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によって生ず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。
【００４９】
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。
【００５０】
なお、ＴＦＴ２４、ＴＦＴ２４に電気信号を供給する電極や走査線２およびデータ線３などの配線（図示しない）は、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なる領域に設けられている。ＴＦＴ２４は、例えば、遮光層２２および遮光層２６の格子の交点、すなわち画素Ｐの４隅に設けられている。なお、これらの電極や配線などが遮光層２２および遮光層２６を兼ねる構成であってもよい。
【００５１】
対向基板３０は、マイクロレンズアレイ基板１０と、光路長調整層３１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１０は、凹部１２の開口部側が素子基板２０に対向するように配置されている。
【００５２】
マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１と、レンズ層１３と、第１遮光層としての遮光層１４と、を備えている。基板１１は、表面１１ｂとは反対側の面である液晶層４０側の一面１１ａに形成された複数の凹部１２を有している。各凹部１２は、各画素Ｐに対応して設けられている。凹部１２は、その底部に向かって先細りとなる曲面状に形成されている。凹部１２同士は互いに離れて形成されている。基板１１は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。
【００５３】
遮光層１４は、隣り合う凹部１２同士の間における基板１１の一面１１ａ上に、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なるように形成されている。遮光層１４に囲まれた領域（開口部１４ａ内）は、光が透過する領域となる。遮光層１４の開口部１４ａは、遮光層２２，２６の開口部２２ａ，２６ａよりも一回り大きい。遮光層１４は、遮光層２２，２６と同様に、例えば、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｃｒ（クロム）などの遮光性を有する材料で構成されている。
【００５４】
レンズ層１３は、基板１１の一面１１ａ側に、遮光層１４を覆うとともに凹部１２を埋め込むように形成されている。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。より具体的には、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。
【００５５】
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、凸状のマイクロレンズＭＬが構成される。各マイクロレンズＭＬは、各画素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ＭＬによりマイクロレンズアレイＭＬＡが構成される。
【００５６】
光路長調整層３１は、マイクロレンズアレイ基板１０を覆うように設けられている。光路長調整層３１は、光透過性を有し、例えば、基板１１とほぼ同じ屈折率を有する無機材料からなる。光路長調整層３１は、マイクロレンズアレイ基板１０の表面を平坦化するとともに、マイクロレンズＭＬの焦点距離を所望の値に合わせる機能を有する。したがって、光路長調整層３１の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。
【００５７】
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。配向膜３５は、共通電極３４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。
【００５８】
液晶装置１では、光は、マイクロレンズＭＬを備える対向基板３０（基板１１の表面１１ｂ）側から入射し、マイクロレンズＭＬによって集光される。例えば、基板１１の表面１１ｂ側から凸状のマイクロレンズＭＬに入射する光のうち、画素Ｐの平面的な中心を通過する光軸に沿って入射した入射光Ｌ１は、マイクロレンズＭＬをそのまま直進し、液晶層４０を通過して素子基板２０側に射出される。
【００５９】
入射光Ｌ１よりも外側の平面視で遮光層２２と重なる領域からマイクロレンズＭＬの周縁部に入射した入射光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２２，２６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、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折する。
【００６０】
液晶装置１では、このように直進した場合に遮光層２２，２６で遮光されてしまう入射光Ｌ２も、マイクロレンズＭＬの集光作用により液晶層４０を通過させて遮光層２２，２６の開口部２２ａ，２６ａ内に入射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。
【００６１】
＜マイクロレンズアレイ基板＞
続いて、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０について、さらに、図４および図５を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略図である。図５は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板と従来のマイクロレンズアレイ基板とを比較して説明する図である。なお、図４（ａ）はマイクロレンズアレイ基板の概略平面図である。図４（ｂ）および図５（ａ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であるが、図３とは上下方向が反転している。
【００６２】
図４（ａ）では、平面視におけるマイクロレンズアレイ基板１０の遮光層１４と、素子基板２０の遮光層２２，２６との位置関係がわかるように、マイクロレンズアレイ基板１０上に、輪郭を破線で示し領域に斜線を施した遮光層２２，２６を重ねて表示している。図４（ａ）において、Ａ−Ａ’線は、Ｘ方向に沿って、画素Ｐの領域の平面的な中心位置を結んだ線である。
【００６３】
図４（ａ）に示すように、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おり、略矩形状の開口部２２ａ，２６ａを有している。画素Ｐ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。
【００６４】
遮光層１４は、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なるように格子状に形成されている。マイクロレンズＭＬ（凹部１２）は、遮光層１４によって格子状に区画され、画素Ｐの配列に対応して、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。凹部１２は、その底部に向かって同心円状に先細りとなる曲面状に形成されている。したがって、凹部１２の底部の位置は、画素Ｐの領域の平面的な中心位置とほぼ一致する。
【００６５】
遮光層１４の開口部１４ａ、すなわち、マイクロレンズアレイ基板１０の画素Ｐの開口部は、遮光層２２，２６の開口部２２ａ，２６ａよりも大きい。そのため、基板１１の法線方向（Ｚ方向）から入射してそのまま直進した場合に開口部２２ａ，２６ａによって遮光されてしまう光のうち、開口部１４ａ内に入射する光はマイクロレンズＭＬで集光されて利用される。したがって、液晶装置１における実質的な開口率を、開口部２２ａ，２６ａによる素子基板２０の開口率よりも大きくすることができる。
【００６６】
図４（ｂ）に示すように、複数の凹部１２は、基板１１の一面１１ａ側に、互いに離れて設けられている。遮光層１４は、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける基板１１の一面１１ａ上に設けられている。レンズ層１３は、基板１１の一面１１ａ側に複数の凹部１２に亘って設けられており、遮光層１４を覆うとともに凹部１２を埋め込むように形成されている。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、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、基板１１の表面１１ｂの法線方向からマイクロレンズＭＬ（凹部１２）に入射する入射光Ｌ１，Ｌ２は、上述した通り、マイクロレンズＭＬで集光されて素子基板２０（図３参照）側へ向かう。一方、基板１１の表面１１ｂの法線方向から凹部１２同士の間の領域１１ｃに入射する入射光Ｌ３は、遮光層１４で遮光されてレンズ層１３には入射しない。また、法線方向に対して斜め方向から凹部１２同士の間の領域１１ｃに入射する入射光Ｌ４も、遮光層１４で遮光されてレンズ層１３には入射しない。
【００６８】
図５（ｂ）は、従来のマイクロレンズアレイ基板の構成の一例として、マイクロレンズアレイ基板６０を示す図である。マイクロレンズアレイ基板６０は、遮光層１４の代わりに、レンズ層１３上に設けられた遮光層６１を備えている。マイクロレンズアレイ基板１０では基板１１上に遮光層１４が設けられているのに対して、マイクロレンズアレイ基板６０では、間にレンズ層１３が介在するため、基板１１と遮光層６１との間が離れている。遮光層６１のＸ方向における幅は、遮光層１４のＸ方向における幅よりも大きい。
【００６９】
図５（ｂ）に示すように、従来のマイクロレンズアレイ基板６０では、基板１１の表面１１ｂの法線方向からマイクロレンズＭＬ（凹部１２）に入射する入射光Ｌ１，Ｌ２は、マイクロレンズＭＬで集光されて素子基板２０側へ向かう。一方、基板１１の表面１１ｂの法線方向から凹部１２同士の間の領域１１ｃに入射する入射光Ｌ３は、レンズ層１３に入射するが遮光層６１で遮光される。しかしながら、法線方向に対して斜め方向から凹部１２同士の間の領域１１ｃに入射する入射光Ｌ４は、レンズ層１３に入射し、遮光層６１で遮光されることなく素子基板２０側へ向かってしまう。
【００７０】
そこで、入射光Ｌ４を遮光するため、遮光層６１よりも幅が広い遮光層６２（図５（ｂ）に点線で示す）を設けることとする。そうすると、入射光Ｌ４は遮光層６２により遮光されるが、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の外周側に入射する入射光Ｌ２も遮光層６２により遮光されてしまう。この結果、液晶装置の開口率が低下してしまうこととなる。
【００７１】
これに対して、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、このような法線方向に対して斜め方向から入射する入射光Ｌ４も遮光層１４で遮光できるため、従来のマイクロレンズアレイ基板よりも、画素Ｐの開口率を向上させることができる。したがって、マイクロレンズアレイ基板１０では、画素Ｐの開口率の低下を抑えて光の利用効率を向上させることができる。
【００７２】
なお、遮光層６１は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の遮光層１４と同様に、遮光する際入射光を吸収して発熱する。ここで、遮光層１４のＸ方向における幅は、遮光層６１のＸ方向における幅よりも小さいので、遮光層１４の発熱量は遮光層６１の発熱量よりも大きい。また、マイクロレンズアレイ基板を備えた液晶装置において、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、遮光層１４が遮光層６１よりも液晶層４０から離れた位置に配置されているので、従来のマイクロレンズアレイ基板６０と比べて、液晶層４０が発熱による劣化などの影響を受けにくい。したがって、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、従来のマイクロレンズアレイ基板６０を備えた液晶装置に比べて、信頼性を向上させることができる。
【００７３】
＜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の製造方法について、図６および図７を参照して説明する。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６および図７の各図は、図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図に相当する。
【００７４】
なお、図示しないが、マイクロレンズアレイ基板１０の製造工程では、マイクロレンズアレイ基板１０を複数枚取りできる大型の基板（マザー基板）で加工が行われ、最終的にそのマザー基板を切断して個片化することにより、複数のマイクロレンズアレイ基板１０が得られる。したがって、以下に説明する各工程では個片化する前のマザー基板の状態で加工が行われるが、ここでは、マザー基板の中の個別のマイクロレンズアレイ基板１０に対する加工について説明する。
【００７５】
まず、図６（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の一面１１ａに、例えば、多結晶シリコンなどでマスク層７１を形成する。そして、例えば、上層にレジスト層を設けてフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、マスク層７１に開口部７１ａを形成する。開口部７１ａは、上述した画素Ｐの領域の平面的な中心位置に対応する位置に形成する。図６（ａ）は、マスク層７１がパターニングされた後の状態を示している。
【００７６】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク層７１の開口部７１ａを介して基板１１に、等方性エッチング処理を施すことにより、基板１１に凹部１２を形成する。等方性エッチング処理として、例えば、フッ酸溶液などのエッチング液を用いたウエットエッチングが用いられる。このエッチング処理により、基板１１の一面１１ａ側から開口部７１ａを中心として等方的にエッチングされる。
【００７７】
図６（ｂ）に示すように、ここでのエッチング処理は、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおいて、基板１１の一面１１ａが残っている状態で停止する。これにより、断面視で略半球状の領域が除去されて、凹部１２が形成される。凹部１２は、平面視で、開口部７１ａを中心とする同心円状に形成される。続いて、図６（ｃ）に示すように、基板１１からマスク層７１を除去する。
【００７８】
次に、図６（ｄ）に示すように、基板１１の一面１１ａ側に、遮光膜（遮光層）１４を形成する。遮光層１４は、例えば、スパッタリング法により、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒなどを用いて、凹部１２と、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける基板１１の一面１１ａとを覆うように形成する。
【００７９】
次に、図７（ａ）に示すように、遮光層１４上にレジスト層７２を形成する。そして、レジスト層７２をパターニングし、レジスト層７２のうち、平面視で凹部１２と重なる領域を除去して開口部７２ａを形成する。図７（ａ）は、レジスト層７２がパターニングされた後の状態を示している。
【００８０】
次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト層７２の開口部７２ａを介して、遮光層１４にドライエッチングなどの異方性エッチング処理を施す。このエッチング処理により、遮光層１４のうちの凹部１２を覆う部分が除去され、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける基板１１の一面１１ａ上の部分が残る。この結果、平面視で凹部１２と重なる開口部１４ａを有する遮光層１４が形成される。
【００８１】
次に、図７（ｃ）に示すように、基板の一面１１ａ側にレンズ層１３を形成する。レンズ層１３は、光透過性を有し、基板１１よりも光屈折率の高い無機材料を用いて、遮光層１４を覆い凹部１２を埋め込むように形成する。レンズ層１３は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。レンズ層１３の上面には、凹部１２と凹部１２同士の間の領域１１ｃ（一面１１ａ）との段差が反映される。
【００８２】
次に、レンズ層１３に対して平坦化処理を施す。この工程では、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理などを用いて、レンズ層１３の上面を研磨することにより、レンズ層１３を平坦化する。なお、平坦化工程における平坦化処理の方法としては、ＣＭＰ処理に限定されるものではなく、エッチバック法を用いてもよい。
【００８３】
ここでは、凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける一面１１ａ上に、レンズ層１３が所定の層厚で残るように、図７（ｃ）に２点鎖線で示す範囲までレンズ層１３を研磨する。なお、レンズ層１３の所定の層厚は、光路長調整層３１の層厚と合わせて、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。この結果、レンズ層１３の上面が平坦化されて、図４（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ基板１０が完成する。
【００８４】
この後マイクロレンズアレイ基板１０を備えた対向基板３０を製造する場合は、マイクロレンズアレイ基板１０上に、光路長調整層３１と、共通電極３４と、配向膜３５とを順に形成すればよい。
【００８５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態以降は、第１の実施形態に対して、マイクロレンズアレイ基板の構成が異なるが、他の構成はほぼ同じである。したがって、以下ではマイクロレンズアレイ基板の構成および製造方法について、第１の実施形態に対する相違点を説明する。
【００８６】
＜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の構成を、図８を参照して説明する。図８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示す概略断面図である。詳しくは、図８（ａ），（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ部を拡大して示す図である。
【００８７】
図８（ａ）に示すように、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａは、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０に対して、第１遮光層としての遮光層１５が光反射性を有し、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおいて基板１１が曲面１１ｄを有し、遮光層１５に対向配置された反射層１６を備えている点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。なお、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。
【００８８】
図８（ａ）に示すように、基板１１は、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃに、図８（ａ）における上方に向かって凸状の曲面１１ｄを有している。基板１１の表面１１ｂ側から見ると、マイクロレンズアレイＭＬ（凹部１２）が凸状であるのに対して、曲面１１ｄは凹状である。
【００８９】
遮光層１５は、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける曲面１１ｄ上に設けられている。遮光層１５は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）などの反射性を有する金属材料で構成されている。遮光層１５は、曲面１１ｄ上に形成されているので、基板１１の表面１１ｂ側から見ると凹状の表面を有している。したがって、遮光層１５は、表面１１ｂから入射する入射光に対して凹面鏡として機能し、基板１１の表面１１ｂから入射する光を集光して、反射層１６側（表面１１ｂ側）へ反射する。
【００９０】
遮光層１５は、光反射性を有しているので、入射光を吸収するのではなく反射する。したがって、遮光層１５では、第１の実施形態の遮光層１４のように入射光を吸収する場合に比べて、入射光を吸収することによる発熱が抑えられる。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０Ａを液晶装置１に用いることで、発熱による液晶層４０の劣化などの影響をより抑えることができる。また、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）同士の間の領域１１ｃへ入射した光を遮光層１５で反射することで、第１の実施形態の遮光層１４では遮光されて利用されない光を反射して利用することが可能となる。
【００９１】
反射層１６は、基板１１の表面１１ｂ上に、遮光層１５と対向するように設けられている。反射層１６は、遮光層１５と同様に、Ａｌなどの反射性を有する金属材料で形成されている。反射層１６は、基板１１の表面１１ｂ側から入射する光を反射するとともに、遮光層１５で反射された光を再度レンズ層１３側へ反射する。遮光層１５のＸ方向における幅をＤ１とし、反射層１６のＸ方向における幅をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２である。
【００９２】
図８（ｂ）に示すように、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、基板１１の表面１１ｂの法線方向から反射層１６が設けられた領域に入射する入射光（図示しない）は、反射層１６で反射される。ここで、遮光層１５のＸ方向における幅Ｄ１は、反射層１６のＸ方向における幅Ｄ２よりも大きいので、遮光層１５のうち平面視で反射層１６と重ならない領域に入射する入射光Ｌ５は、反射層１６で反射されることなく遮光層１５に入射して、遮光層１５で反射される。このとき、凹面鏡である遮光層１５で集光され反射された反射光Ｌ６は、反射層１６で再び反射されて、遮光層１５で反射されることなくレンズ層１３に入射する。
【００９３】
このように、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、本来遮光される入射光を遮光層１５が反射し、遮光層１５が反射した光を反射層１６で再度反射してレンズ層１３に入射させ利用することができる。これにより、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０よりも光の利用効率を向上させることができる。
【００９４】
また、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、遮光層１５が入射光を反射することで発熱が抑えられるので、液晶装置１において発熱による液晶層４０の劣化などの影響をより抑えることができる。これにより、第１の実施形態よりも液晶装置１の信頼性品質を向上させることができる。
【００９５】
なお、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａの構成は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０にも適用することができる。すなわち、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０が、光反射性を有する遮光層１４を備えた構成とすることができる。このような構成にすれば、遮光層１４が入射光を反射するため、入射光を吸収する場合と比べて発熱が抑えられるので、液晶装置１において発熱による液晶層４０の劣化などの影響を抑えることができる。
【００９６】
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
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に対して、曲面１１ｄを形成する工程と、遮光層１５および反射層１６を形成する工程と、を含む点が異なるが、その他の工程はほぼ同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素および工程については説明を省略する。
【００９７】
図９および図１０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９および図１０の各図は、図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図に相当する。
【００９８】
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では、図６（ｃ）に示す凹部１２を形成した基板１１からマスク層７１を除去する工程の後に、図９（ａ）に示すように、基板１１の一面１１ａ側に、多結晶シリコン層７３を形成する。多結晶シリコン層７３は、多結晶シリコンを用いて、凹部１２と、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける基板１１の一面１１ａとを覆うように形成する。多結晶シリコン層７３の表面には、基板１１の一面１１ａ側の形状が反映され、凹部１２と領域１１ｃにおける一面１１ａとの角部７３ａが形成される。
【００９９】
次に、図９（ｂ）に示すように、多結晶シリコン層７３に等方性エッチング処理を施し、角部７３ａの形状を緩和する。等方性エッチング処理として、例えば、フッ酸と硝酸を混合したフッ硝酸を酢酸で希釈したエッチング液を用いたウエットエッチングを用いることができる。ここでは、フッ酸に対して硝酸の配合比が高いエッチング液を用いて、基板１１が露出しない範囲でエッチング処理を施す。このように硝酸の配合比を高くすることで、多結晶シリコン層７３表面の角部７３ａを丸めることができる。
【０１００】
次に、図９（ｃ）に示すように、多結晶シリコン層７３側から異方性エッチング処理を施して、多結晶シリコン層７３を除去するとともに、基板１１の表面をエッチングする。異方性エッチング処理として、例えば、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6、ＣＨＦ3、ＣＦx等のＣＦ系ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。このエッチング処理により、多結晶シリコン層７３の表面の角部７３ａが丸められた形状が基板１１に転写され、基板１１の一面１１ａと凹部１２との角部が丸められて、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃに曲面１１ｄが形成される。
【０１０１】
次に、図９（ｄ）に示すように、基板１１の凹部１２および曲面１１ｄが形成された側を覆うように、遮光層１５を形成する。また、基板１１の表面１１ｂを覆うように、反射層１６を形成する。遮光層１５および反射層１６は、例えば、スパッタリング法により、Ａｌを用いて形成する。遮光層１５および反射層１６は、どちらか一方を先に形成してもよいし、双方を一緒に形成してもよい。
【０１０２】
次に、図１０（ａ）に示すように、遮光層１５上にレジスト層７４を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト層７４をパターニングし、レジスト層７４のうち、平面視で凹部１２と重なる領域を除去して開口部７４ａを形成する。同様に、反射層１６上にレジスト層７５を形成し、レジスト層７５のうち平面視で凹部１２と重なる領域を除去して開口部７５ａを形成する。開口部７５ａは、開口部７４ａよりも大きく形成する。
【０１０３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、レジスト層７４の開口部７４ａとレジスト層７５の開口部７５ａとを介して、遮光層１５と反射層１６とにドライエッチングなどの異方性エッチング処理を施す。このエッチング処理により、遮光層１５のうちの凹部１２を覆う部分が除去され、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける曲面１１ｄ上の部分が残る。この結果、曲面１１ｄ上に遮光層１５が形成される。同様に、基板１１の表面１１ｂにおける遮光層１５と対向する位置に、反射層１６が形成される。
【０１０４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、遮光層１５を覆い凹部１２を埋め込むようにレンズ層１３を形成する。そして、レンズ層１３に対して平坦化処理を施す。第１の実施形態と同様にして、凹部１２同士の間の領域１１ｃにおける曲面１１ｄ上に、レンズ層１３が所定の層厚で残るように２点鎖線で示す範囲までレンズ層１３を研磨する。これにより、レンズ層１３の上面が平坦化されて、図８（ａ）に示すマイクロレンズアレイ基板１０Ａが完成する。
【０１０５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成および製造方法について説明する。
【０１０６】
＜マイクロレンズアレイ基板＞
図１１は、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略図である。詳しくは、図１１（ａ）はマイクロレンズアレイ基板の概略平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。
【０１０７】
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂは、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０に対して、レンズ部１７が着色材料を含む点が異なっているが、その他の構成はほぼ同じである。なお、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。
【０１０８】
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、遮光層１４で区画された凹部１２毎に、レンズ部１７が分断（離間）されて形成されている。すなわち、各マイクロレンズＭＬは互いに分断（離間）されている。なお、レンズ部１７は、上記実施形態におけるレンズ層１３と同様に集光機能を有するが、互いに分断（離間）されているため、レンズ部１７と表記する。
【０１０９】
レンズ部１７は、光透過性を有し基板１１よりも光屈折率の高い樹脂材料などで構成され、凹部１２毎に複数の異なる色の着色材料を個別に含んでいる。すなわち、レンズ部１７は、着色材料を含むカラーフィルター材で構成されている。そのため、マイクロレンズＭＬはカラーフィルターの機能を有しており、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂはカラーフィルター基板の機能を兼ね備えている。
【０１１０】
図１１（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂでは、例えば、レンズ部１７として、レンズ部１７（Ｒ）とレンズ部１７（Ｇ）とレンズ部１７（Ｂ）とレンズ部１７（Ｗ）とを有している。レンズ部１７（Ｒ）は赤色（Ｒ）の着色材料を、レンズ部１７（Ｇ）は緑色（Ｇ）の着色材料を、レンズ部１７（Ｂ）は青色（Ｂ）の着色材料を、それぞれ含んでいる。また、レンズ部１７（Ｗ）は、着色材料を含んでおらず、白色（Ｗ）光を透過する。
【０１１１】
マイクロレンズアレイ基板１０ＢのマイクロレンズアレイＭＬＡは、これらの異なる色のレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）に対応して、マイクロレンズＭＬ（Ｒ），ＭＬ（Ｇ），ＭＬ（Ｂ），ＭＬ（Ｗ）を有している。なお、以下では、対応する色を区別しない場合には、それぞれ単にレンズ部１７、マイクロレンズＭＬと記す。
【０１１２】
マイクロレンズアレイ基板１０Ｂを備えた液晶装置１では、各画素ＰにマイクロレンズＭＬ（Ｒ），ＭＬ（Ｇ），ＭＬ（Ｂ），ＭＬ（Ｗ）が対応し、これらＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの異なる色を透過する画素Ｐにより、画像を形成する際の一つの単位である画素群が構成される。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂを備えた液晶装置１は、フルカラー表示が可能である。なお、白色（Ｗ）を含むことで、表示される画像を明るくすることができる。
【０１１３】
図１１（ｂ）に示すように、基板１１の一面１１ａ側には、レンズ部１７と遮光層１４を覆うように保護層１８が形成されている。保護層１８は、レンズ部１７を保護するとともに、レンズ部１７と遮光層１４との段差を緩和してマイクロレンズアレイ基板１０Ｂの表面を平坦化する機能を有する。保護層１８は、例えば、基板１１とほぼ同じ屈折率を有する無機材料や樹脂などからなる。保護層１８の代わりに、基板１１の一面１１ａ側に、光透過性を有する基板を接着剤層で接合する構成としてもよい。
【０１１４】
第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂは、レンズ部１７が着色材料を含むカラーフィルター材で構成されているので、マイクロレンズＭＬがカラーフィルターとしても機能する。そのため、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂを備える液晶装置１では、マイクロレンズアレイ基板とカラーフィルター基板とを個別に備える液晶装置に比べて、マイクロレンズＭＬとカラーフィルターとの相対的な位置精度が向上する。これにより、液晶装置１の表示品質を向上させることができる。
【０１１５】
そして、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂがカラーフィルター基板の機能を兼ね備えていることで、マイクロレンズアレイ基板とカラーフィルター基板とを個別に備える液晶装置に比べて、部品点数を削減でき、液晶装置１の組み立て工数を低減できる。これにより、液晶装置１の生産性を向上し、製品コストを低減することができる。
【０１１６】
また、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、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０と同様に、法線方向に対して斜め方向から入射する入射光も遮光層１４で遮光できる。そのため、従来のカラーフィルター基板の機能を兼ね備えたマイクロレンズアレイ基板よりも、画素Ｐの開口率の低下を抑えて光の利用効率を向上させることができる。
【０１１７】
さらに、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂは、マイクロレンズＭＬ（カラーフィルター）同士の間の領域１１ｃに斜め方向から入射する光Ｌ４（図５（ａ）参照）を遮光層１４により遮光できるので、隣り合うマイクロレンズＭＬ（カラーフィルター）間で色光の混色や干渉を避けることができる。これにより、従来のカラーフィルター基板の機能を兼ね備えたマイクロレンズアレイ基板よりも、液晶装置１の表示品質を向上させることができる。
【０１１８】
なお、第３の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂの構成は、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａにも適用することができる。すなわち、第２の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａが、レンズ層として、カラーフィルター材で構成されたレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）を備えた構成とすることができる。このような構成にすれば、遮光層１５で反射されて遮光される入射光のうちの一部を、反射層１６で再度反射してレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）に入射させ利用することができるので、光の利用効率をより向上させることができる。
【０１１９】
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
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に対して、レンズ層を形成する工程が異なるが、その他の工程はほぼ同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素および工程については説明を省略する。図１２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１２の各図は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図に相当する。
【０１２０】
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では、図７（ｂ）に示す遮光層１４を形成する工程の後に、図１２（ａ）に示すように、凹部１２にレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）のそれぞれの材料を個別に充填する。
【０１２１】
レンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）の材料としては、基板１１よりも高い屈折率を有する樹脂材料（例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などや、それらの前駆体）を所定の溶媒に溶解または分散させた液状体にそれぞれの色の染料や顔料などの着色材料を配合したカラーフィルター材を用いる。このようなカラーフィルター材を、例えばインクジェット法などの液滴吐出法により、凹部１２に滴下して充填する。なお、レンズ部１７（Ｗ）には、着色材料を含まない透明な樹脂を用いる。
【０１２２】
レンズ部１７の材料（カラーフィルター材）を液滴の状態で凹部１２に滴下した後、熱処理や紫外線照射などにより乾燥させ固化させる。レンズ部１７の材料は、固化すると体積が減少するので、例えば、凹部１２に滴下された状態で基板１１の一面１１ａから盛り上がる程度に充填する。凹部１２に充填する際は、レンズ部１７の材料を複数回に分けて充填することが好ましい。
【０１２３】
なお、この工程では、隣り合う凹部１２同士の間の領域１１ｃに遮光層１４が設けられているので、遮光層１４をバンクとして、滴下された液滴が凹部１２から外に濡れ広がることを抑えることができる。この工程の前に、遮光層１４の表面に撥液性を付与する処理を施すこととしてもよい。
【０１２４】
図１２（ｂ）に示すように、凹部１２に充填したレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）のそれぞれの材料が乾燥して固化することにより、各レンズ部１７が形成される。続いて、図１２（ｃ）に示すように、基板１１の一面１１ａ側にレンズ部１７と遮光層１４を覆うように保護層１８を形成する。これにより、図１１（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ基板１０Ｂが完成する。
【０１２５】
なお、上述のマイクロレンズアレイ基板の製造方法では、凹部１２へのレンズ部１７（Ｒ），１７（Ｇ），１７（Ｂ），１７（Ｗ）の材料の充填に液滴吐出法を用いたが、他の方法を用いてもよい。例えば、レンズ部１７の材料を色毎に塗布し、マスクを用いた露光によりパターニングする方法を用いることができる。また、一部の色のみ液滴吐出法で形成し、残りの色はパターニングで形成しても良い。
【０１２６】
（第４の実施形態）
＜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１３を参照して説明する。図１３は、第４の実施形態に係る電子機器の一例としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。
【０１２７】
図１３に示すように、第４の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター（投射型表示装置）１００は、偏光照明装置１１０と、光分離素子としての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、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１１６と、投射レンズ１１７とを備えている。
【０１２８】
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。図示を省略するが、ランプユニット１０１は、発光管とリフレクターとを有している。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Ｌに沿って配置されている。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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、投射光学系である投射レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１３３】
液晶ライトバルブ１２１は、上述した第１の実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０または第２の実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０Ａを有する液晶装置１が適用されたものである。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。
【０１３４】
第４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、入射した色光を効率よく利用可能なマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａを有する液晶装置１を備えているので、品質が高く明るいプロジェクター１００を提供することができる。
【０１３５】
なお、マイクロレンズアレイ基板１０またはマイクロレンズアレイ基板１０Ａを有する液晶装置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）、直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などにも好適に用いることができる。
【０１３６】
（第５の実施形態）
＜電子機器＞
次に、第５の実施形態に係る電子機器について図１４を参照して説明する。図１４は、第５の実施形態に係る電子機器（直視型の表示装置）の一例としてのスマートフォンの構成を示す概略図である。
【０１３７】
図１４に示すように、第５の実施形態に係る電子機器（直視型の表示装置）としてのスマートフォン２００は、携帯電話機能と、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）機能とを兼ね備えた携帯端末装置である。また、通常の音声通話などの通信機能だけでなく、ネットワーク機能や、スケジュール・個人情報の管理などの電子手帳としての機能も備えている。
【０１３８】
スマートフォン２００は、操作部兼表示部２０１に、上述した第３の実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０Ｂを有する液晶装置１を備えている。操作部兼表示部２０１には、例えば、アイコン２０２が表示される。スマートフォン２００では、アイコン２０２にタッチするなどの操作により種々の機能を動作させて、操作部兼表示部２０１に表示を行うことができる。
【０１３９】
第５の実施形態に係るスマートフォン２００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、入射光を効率よく利用可能なマイクロレンズアレイ基板１０Ｂを有する液晶装置１を備えているので、品質が高く明るいスマートフォン２００を提供することができる。
【０１４０】
なお、マイクロレンズアレイ基板１０Ｂを有する液晶装置１を適用可能な電子機器は、スマートフォン２００に限定されない。液晶装置１は、例えば、ディスプレイ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、モバイルコンピューター、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カーナビゲーション装置、オーディオ機器などの直視型の表示装置にも好適に用いることができる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
（変形例１）
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、遮光層１５が形成された曲面１１ｄは、基板１１の表面１１ｂ側から見て凹状の曲面であったが、本発明はこのような形態に限定されない。遮光層１５が形成された曲面１１ｄが、基板１１の表面１１ｂ側から見て凸状の曲面である構成としてもよい。
【０１４３】
図示は省略するが、曲面１１ｄが基板１１の表面１１ｂ側から見て凸状の曲面であると、遮光層１５は表面１１ｂから入射する入射光に対して凸面鏡として機能する。すなわち、遮光層１５は表面１１ｂから入射する光を拡散して反射する。そうすると、遮光層１５で反射された光のうち反射層１６で反射されて利用される光は減少するが、マイクロレンズアレイ基板１０Ａを有する液晶装置１を適用したプロジェクター１００において、遮光層１５で反射された光をランプユニット１０１のリフレクターで液晶装置側へ反射させることで、光の利用効率を向上させることができる。
【０１４４】
このような表面１１ｂ側から見て凸状の曲面形状は、基板１１に凹部１２を形成する工程において、マスク層７１に、凹部１２を形成するための開口部７１ａよりも小さい開口部を設け、その開口部を介して等方性エッチングを施すことにより形成できる。
【０１４５】
（変形例２）
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、レンズ部１７が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の着色材料を含む構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、レンズ部１７が上述の４色以外の色の着色材料を含む構成であってもよいし、すべてのレンズ部１７がいずれか一つの色の着色材料を含む構成であってもよい。このような構成にすれば、カラー表示の色調を変化させることや、光源をより幅広く選択可能にすることができる。
【０１４６】
（変形例３）
上記の実施形態では、レンズ層１３，１７を基板１１よりも光屈折率の高い材料で形成していたが、本発明はこのような形態に限定されない。レンズ層１３，１７を、基板１１よりも光屈折率の低い材料で形成してもよい。
【０１４７】
（変形例４）
上記の実施形態では、液晶装置１において、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａ，１０Ｂを対向基板３０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，１０Ｂを素子基板２０に備えた構成としてもよい。また、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａ，１０Ｂを素子基板２０および対向基板３０の双方に備えた構成としてもよい。
【０１４８】
（変形例５）
上記の実施形態では、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）が略半球状などの曲面形状を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。マイクロレンズＭＬ（凹部１２）が断面視で、例えばＶ字状など他の形状を有していてもよい。
【０１４９】
（変形例６）
上記の実施形態では、マイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）がマトリックス状に配列された構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。マイクロレンズＭＬの配列は、画素Ｐの配列に対応して、例えば、ハニカム状の配列など異なる配列であってもよい。
【０１５０】
（変形例７）
第３の実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０Ｂを適用可能な電気光学装置は、液晶装置１に限定されない。電気光学装置は、カラーフィルター基板を備え白色で発光する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置にも適用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
１…液晶装置（電気光学装置）、１０，１０Ａ，１０Ｂ…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板、１１ａ…一面、１１ｂ…表面（反対側の面）、１１ｃ…領域（凹部同士の間の領域）、１２…凹部、１３…レンズ層、１４，１５…遮光層（第１遮光層）、１４ａ…開口部、１６…反射層、１７…レンズ部（レンズ層）、２０…素子基板、２２…遮光層（第２遮光層）、２２ａ…開口部、２４…ＴＦＴ（スイッチング素子）、３０…対向基板、４０…液晶層（電気光学物質）、１００…プロジェクター（電子機器）、２００…スマートフォン（電子機器）、ＭＬ…マイクロレンズ、ＭＬＡ…マイクロレンズアレイ、Ｐ…画素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014102268.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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