(57)【要約】【課題】高い光の利用効率と優れた表示品質とを実現可能な液晶装置、電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置１００は、第１基板としての素子基板１０は、画素ごとに、画素電極１５と、画素電極１５のスイッチング制御に係るトランジスターと、該トランジスターが設けられた配線層としてのＴＦＴ層１４よりも光の入射側に設けられた第１マイクロレンズＭＬ１と、ＴＦＴ層１４と液晶層５０との間に設けられた第２マイクロレンズＭＬ２と、を有し、液晶層５０の位相差を補償する光学補償板６１を備えた。【選択図】図５
2018066924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層を備え、前記第１基板側から前記液晶層に向かって光が入射する液晶装置であって、
前記第１基板は、画素ごとに、
画素電極と、
前記画素電極のスイッチング制御に係るトランジスターと、
前記トランジスターが設けられた配線層よりも光の入射側に設けられた第１マイクロレンズと、
前記配線層と前記液晶層との間に設けられた第２マイクロレンズと、を有し、
前記液晶層の位相差を補償する光学補償板を備えた、液晶装置。
【請求項２】
第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層を備え、前記第１基板側から前記液晶層に向かって光が入射する液晶装置であって、
前記第１基板は、画素ごとに、
画素電極と、
前記画素電極のスイッチング制御に係るトランジスターと、
前記トランジスターが設けられた配線層よりも光の入射側に設けられた第１マイクロレンズと、を有し、
前記第２基板は、前記画素ごとに、前記第１マイクロレンズに対応して設けられた第２マイクロレンズ、を有し、
前記液晶層の位相差を補償する光学補償板を備えた、液晶装置。
【請求項３】
前記光学補償板は、前記第２基板の光の出射側に設けられている、請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記光学補償板が設けられた第３基板を有し、
前記第３基板は、前記第２基板の光の出射側に設けられている、請求項１に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記光学補償板は、前記第２基板の前記液晶層側に設けられている、請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記光学補償板は、前記第１基板の前記液晶層側に設けられている、請求項１または２に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記光学補償板は、Ａプレート、Ｃプレート、Ｏプレートの中から選ばれた少なくとも１種である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記光学補償板の遅相軸は、前記液晶層における液晶分子のプレチルトの方向と反対方向に傾斜している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶装置を備えた、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素にマイクロレンズを備えた液晶装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば画像を拡大して投影するプロジェクターのライトバルブとして用いられる液晶装置が知られている。このような液晶装置では、光源から出射される光を有効利用して、明るい表示を実現するため、光が入射する側の基板において、画素ごとに入射光を集光させるマイクロレンズを備える構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液晶表示パネルの入光面側に、入射光を液晶画素部に収束させる第１のマイクロレンズアレイを配置し、液晶表示パネルの出光面側に液晶画素部を透過した光を平行光に変換する第２のマイクロレンズアレイを配置し、上記出光面を凸形状の曲面とし、第２のマイクロレンズからの出射光を投写レンズ手段に向けて収束させる液晶表示装置が開示されている。
特許文献１の液晶表示装置によれば、投写レンズ手段の口径が小さくても、液晶表示パネルからの光は、その多くが投写レンズ手段を透過することになる、つまり光の利用効率が向上するとしている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、複数の画素のそれぞれに対応して入射光が入射される第１光学要素を含む第１基板と、第１光学要素を介して入射した入射光を複数の画素のそれぞれに対応して出射させる第２光学要素を含む第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟まれた液晶層と、を備えた液晶表示装置が開示されている。
特許文献２には、第１光学要素としてマイクロレンズが挙げられ、第２光学要素としてマイクロプリズムが挙げられている。これによれば、第１基板に設けられたマイクロレンズにより集光された入射光を、第２基板に設けられたマイクロプリズムにより入射光の光軸に沿った方向に変換できることから、入射光の利用効率が改善されるとしている。また、第１基板側に入射光を集光させる第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズによって集光させた光を平行光に変換する第２のマイクロレンズを設ける場合に比べて、液晶表示装置の小型化を実現できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０７１０４５号公報
【特許文献２】特開２００９−６３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２では、表示におけるコントラストが低下するおそれがあった。具体的には、液晶表示装置からの出射光は、液晶画素部（画素）の液晶層を光軸に沿って透過する光と、光軸に対して斜めに透過する光とを含んでいる。液晶層は、所定の方向に配向した液晶分子により構成されている。液晶層は液晶分子とその配向とに起因する屈折率異方性（複屈折性）を有していることから、液晶層を光軸に沿って透過する光と、光軸に対して斜めに透過する光との間で位相差が生じる。さらに、入射光の有効利用を図るためにマイクロレンズの集光能力を上げると、光軸に沿って透過する光よりも光軸に対して斜めに透過する光のほうが増え、位相差が顕著になるという問題があった。したがって、この位相差により、例えば黒表示を行ったときに光漏れが生じてコントラストが低下するおそれがあった。
【０００７】
また、上記特許文献２では、第２基板には、画素電極を区画するように格子状に設けられたブラックマトリクス層（遮光層）と、ブラックマトリクス層の下層に設けられた画素スイッチング素子とが設けられている。したがって、入射光を有効利用するためには、第１基板のマイクロレンズによって集光された光を、第２基板のブラックマトリックス層によって区画された領域に効率よく導く必要があった。すなわち、コントラストの低下を抑制しつつ、入射光の利用効率をさらに改善したいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例］本適用例に係る液晶装置は、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層を備え、前記第１基板側から前記液晶層に向かって光が入射する液晶装置であって、前記第１基板は、画素ごとに、画素電極と、前記画素電極のスイッチング制御に係るトランジスターと、前記トランジスターが設けられた配線層よりも光の入射側に設けられた第１マイクロレンズと、前記配線層と前記液晶層との間に設けられた第２マイクロレンズと、を有し、前記液晶層の位相差を補償する光学補償板を備えた。
【００１０】
本適用例によれば、光が入射する第１基板側に第１マイクロレンズ及び第２マイクロレンズが設けられていることから、光軸上において第１マイクロレンズに対して第２マイクロレンズを位置精度よく配置することができ、２つのマイクロレンズの位置ずれに伴う光利用率の低下を抑えることができる。言い換えれば、高い光利用率を実現できる。
また、配線層よりも光の入射側に第１マイクロレンズを配置し、配線層と液晶層との間に第２マイクロレンズを配置したので、光を効率よく液晶層に入射させることができる。例えば、光軸に対して＋θ（又は−θ）の角度を持って第１マイクロレンズに入射した光は、第１マイクロレンズにおける光の入射点に接する平面（境界面）に対して垂直な法線に対する角度に応じて＋θ＋α（又は−θ−α）の角度に屈折される。よって、配線層に入射してロスとなる光の量が軽減される。また、第１マイクロレンズによって＋θ＋α（又は−θ−α）の角度に屈折された光を、第２マイクロレンズにより光軸に対してほぼ元の＋θ（又は−θ）の角度を持った光に変換することが可能となる。
したがって、第２マイクロレンズが無い場合に比べて、光軸に対して液晶層を斜めに透過する光の角度を小さくすることができる。また、液晶層を斜めに透過する光に起因する位相差は光学補償板によって補償されることから、光学補償板が無い場合に比べて、上記位相差に起因するコントラストの低下が抑制され、入射光の利用効率を改善しつつ、優れた表示品質を有する液晶装置を提供することができる。
【００１１】
［適用例］本適用例に係る他の液晶装置は、第１基板と第２基板との間に挟持された液晶層を備え、前記第１基板側から前記液晶層に向かって光が入射する液晶装置であって、前記第１基板は、画素ごとに、画素電極と、前記画素電極のスイッチング制御に係るトランジスターと、前記トランジスターが設けられた配線層よりも光の入射側に設けられた第１マイクロレンズと、を有し、前記第２基板は、前記画素ごとに、前記第１マイクロレンズに対応して設けられた第２マイクロレンズを有し、前記液晶層の位相差を補償する光学補償板を備えた。
【００１２】
本適用例によれば、第１基板において、配線層よりも光の入射側に第１マイクロレンズを配置し、第２基板に第２マイクロレンズを配置したので、マイクロレンズによる光の集光又は発散に起因する輝度ムラを改善できる構成とすることができる。
また、第１マイクロレンズによって集光された光が液晶層を斜めに透過することに起因する位相差は光学補償板によって補償されることから、光学補償板が無い場合に比べて、上記位相差に起因するコントラストの低下が抑制される。すなわち、入射光の利用効率を改善しつつ、優れた表示品質を有する液晶装置を提供することができる。
【００１３】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記光学補償板は、前記第２基板の光の出射側に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１基板や第２基板の構成に係らず、光学補償板として様々な形態を採ることができる。例えば、１軸延伸や２軸延伸させたフィルムや、無機材料を用いて成膜された屈折率異方体を光学補償板として採用することができる。あるいは、これらを組み合わせて光学補償板としてもよい。
【００１４】
上記適用例に記載の液晶装置は、前記光学補償板が設けられた第３基板を有し、前記第３基板は、前記第２基板の光の出射側に設けられているとしてもよい。
この構成によれば、液晶装置を例えばライトバルブとして用いることにより、第３基板を防塵基板として機能させつつ、上記位相差によるコントラストの低下を改善することができる。
【００１５】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記光学補償板は、前記第２基板の前記液晶層側に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第２基板に光学補償板を組み込むことで、液晶層を透過した直後の光の位相差を補償することができ、且つ小型な液晶装置を実現できる。
【００１６】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記光学補償板は、前記第１基板の前記液晶層側に設けられているとしてもよい。
この構成によれば、液晶層の光の入射側に光学補償板を配置したとしても、液晶層を透過した後の光の位相差を補償することができ、且つ小型な液晶装置を実現できる。
【００１７】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記光学補償板は、Ａプレート、Ｃプレート、Ｏプレートの中から選ばれた少なくとも１種である。
この構成によれば、液晶層における複屈折に応じて、Ａプレート、Ｃプレート、Ｏプレートの中から少なくとも１種を選んで、位相差を適正に補償することができる。
【００１８】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記光学補償板の遅相軸は、前記液晶層における液晶分子のプレチルトの方向と反対方向に傾斜していることが好ましい。
この構成によれば、液晶層を斜めに透過する光に起因する位相差に加えて、液晶分子のプレチルトに係る位相差を補償することができる。
【００１９】
［適用例］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、入射した光の利用効率と、液晶層を透過する光の位相差によるコントラストの低下とが改善され、優れた表示品質を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図。
【図２】図１のＨ−Ｈ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図３】第１実施形態の液晶装置の電気的な構成を示す回路図。
【図４】第１実施形態の液晶装置における画素の配置を示す概略平面図。
【図５】第１実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図６】画素におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図。
【図７】光学補償板としてのＣプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図。
【図８】光学補償板としてのＯプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図。
【図９】第２実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１０】第３実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１１】第４実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１２】第５実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１３】第６実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１４】第７実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図。
【図１５】第８実施形態の電子機器の一例としての投射型表示装置の構成を示す概略図。
【図１６】光学補償板としてのＡプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、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、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２２】
（第１実施形態）
＜液晶装置＞
まず、本実施形態の液晶装置の概要について、図１〜図４を参照して説明する。図１は液晶装置の構成を示す概略平面図、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図、図３は液晶装置の電気的な構成を示す回路図、図４は液晶装置における画素の配置を示す概略平面図である。本実施形態の液晶装置は、後述する投射型表示装置（液晶プロジェクター）における光変調手段（液晶ライトバルブ）として好適に用いられるものである。
【００２３】
図１及び図２に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、互いに対向配置された素子基板１０及び対向基板２０と、これら一対の基板によって挟持された液晶層５０とを有する。素子基板１０の基材１０ｓ及び対向基板２０の基材２０ｓは、透光性を有する例えば石英基板やガラス基板などが用いられている。なお、素子基板１０が本発明における第１基板に相当するものであり、対向基板２０が本発明における第２基板に相当するものである。また、本明細書における透光性とは、可視光領域の波長の光を少なくとも８５％以上透過可能な性質を言う。
【００２４】
素子基板１０は、対向基板２０よりも一回り大きい。素子基板１０と対向基板２０とは、対向基板２０の外縁部に沿って額縁状に配置されたシール材４０を介して貼り合わされ、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて、液晶層５０が構成されている。シール材４０は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材４０には、一対の基板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。
【００２５】
シール材４０の内側には、複数の画素Ｐがマトリックス状に配列した表示領域Ｅ１が設けられている。また、対向基板２０には、シール材４０と表示領域Ｅ１との間に表示領域Ｅ１を取り囲む見切り部２１が設けられている。見切り部２１は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで構成されている。なお、表示領域Ｅ１は、表示に寄与する複数の画素Ｐに加えて、複数の画素Ｐを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。
【００２６】
素子基板１０には、複数の外部接続端子１０４が配列した端子部が設けられている。素子基板１０の上記端子部に沿った第１の辺部とシール材４０との間にデータ線駆動回路１０１が設けられている。また、第１の辺部に対向する第２の辺部に沿ったシール材４０と表示領域Ｅとの間に検査回路１０３が設けられている。さらに、第１の辺部と直交し互いに対向する第３の辺部及び第４の辺部に沿ったシール材４０と表示領域Ｅ１との間に走査線駆動回路１０２が設けられている。第２の辺部のシール材４０と検査回路１０３との間には、２つの走査線駆動回路１０２を繋ぐ複数の配線１０５が設けられている。
【００２７】
これらデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０２に繋がる配線は、第１の辺部に沿って配置された複数の外部接続端子１０４に接続されている。以降、第１の辺部に沿った方向をＸ方向とし、第３の辺部及び第４の辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。また、本明細書では、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向から素子基板１０や対向基板２０を見ることを「平面視」あるいは「平面的」という。
【００２８】
図２に示すように、素子基板１０は、基材１０ｓ、並びに基材１０ｓの液晶層５０側の面に形成された画素電極１５、画素電極１５を覆う配向膜１８、画素電極１５のスイッチング制御に係るトランジスターとしての薄膜トランジスター（ＴＦＴ；Thin  Film  Transistor）３０などを有している。画素電極１５やＴＦＴ３０は、画素Ｐの構成要素である。
【００２９】
対向基板２０は、基材２０ｓ、並びに基材２０ｓの液晶層５０側の面に順に積層された見切り部２１、平坦化層２２、共通電極２３、及び配向膜２４などを有している。
【００３０】
見切り部２１は、図１に示すように表示領域Ｅ１を取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路１０２、検査回路１０３と重なる位置に設けられている。これにより対向基板２０側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮り、周辺回路が光によって誤動作することを防止する役割を有している。また、不必要な迷光が表示領域Ｅ１に入射しないように遮光して、表示領域Ｅ１の表示における高いコントラストを確保している。
【００３１】
平坦化層２２は、例えばシリコン酸化物などの無機材料からなり、透光性を有して見切り部２１を覆うように設けられている。このような平坦化層２２は、例えばプラズマＣＶＤ法などを用いて形成されたシリコン酸化膜であり、平坦化層２２上に形成される共通電極２３の表面凹凸を緩和可能な程度の膜厚を有している。
【００３２】
共通電極２３は、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）やＩＺＯ（Indium  Zinc  Oxide）などの透明導電膜からなり、平坦化層２２を覆うと共に、図１に示すように対向基板２０の四隅に設けられた上下導通部１０６により素子基板１０側の配線に電気的に接続されている。
【００３３】
画素電極１５を覆う配向膜１８及び共通電極２３を覆う配向膜２４は、液晶装置１００の光学設計に基づいて設定されており、シリコン酸化物などの無機材料の斜め蒸着膜（無機配向膜）が採用され、液晶層５０における配向処理は、１軸の略垂直配向（ＶＡ；Vertical  Alignment）となっている。配向膜１８，２４は、無機配向膜の他にポリイミドなどの有機配向膜を採用してもよい。
【００３４】
このような液晶装置１００は透過型であって、画素Ｐが非駆動時に明表示となるノーマリーホワイトモードや、非駆動時に暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と出射側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。
【００３５】
次に、図３を参照して、液晶装置１００の電気的な構成について説明する。液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅ１において互いに絶縁されて直交する複数の走査線３及び複数のデータ線６と、容量線７とを有する。
【００３６】
走査線３とデータ線６とで区分された領域には、画素電極１５と、ＴＦＴ３０と、保持容量３１とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。
【００３７】
走査線３はＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続され、データ線６はＴＦＴ３０の第１ソース・ドレイン領域に電気的に接続され、画素電極１５はＴＦＴ３０の第２ソース・ドレイン領域に電気的に接続されている。
【００３８】
データ線６は、データ線駆動回路１０１（図１参照）に接続されている。画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎは、データ線駆動回路１０１からデータ線６を経由して各画素Ｐに供給される。走査線３は、走査線駆動回路１０２（図１参照）に接続されている。走査信号ＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣｍは、走査線駆動回路１０２から走査線３を経由して各画素Ｐに供給される。
【００３９】
データ線駆動回路１０１から供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次でデータ線６に供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線６同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路１０２は、走査線３に対して、走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００４０】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号ＳＣ１〜ＳＣｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６から供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極１５に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極１５を介して液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極１５と共通電極２３との間で一定期間保持される。
【００４１】
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と共通電極２３との間に形成される液晶容量と並列に保持容量３１が接続されている。
【００４２】
なお、図１に示した検査回路１０３には、データ線６が接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図３の等価回路では省略している。
【００４３】
また、画素Ｐの画素回路の駆動に係るデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０２を含む周辺回路は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線６に供給するサンプリング回路、データ線６に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
【００４４】
次に、液晶装置１００における画素Ｐの構成について、図４を参照して説明する。図４に示すように、液晶装置１００における画素Ｐは、例えば平面視で略四角形の開口領域を有する。開口領域は、Ｘ方向とＹ方向とに延在し格子状に設けられた遮光性の非開口領域により囲まれている。
【００４５】
Ｘ方向に延在する非開口領域には、図３に示した走査線３が設けられている。走査線３は遮光性の導電部材が用いられており、走査線３によって非開口領域の一部が構成されている。
【００４６】
同じく、Ｙ方向に延在する非開口領域には、図３に示したデータ線６や容量線７が設けられている。データ線６や容量線７も遮光性の導電部材が用いられており、これらによって非開口領域の一部が構成されている。
【００４７】
ＴＦＴ３０や保持容量３１は、非開口領域の交差部と重なるように設けられている。画素Ｐの構造については後述するが、交差部にＴＦＴ３０や保持容量３１を設ける関係上、非開口領域の交差部におけるＸ方向及びＹ方向の幅は、Ｘ方向やＹ方向に延在する非開口領域の幅に比べて広くなっている。遮光性を有する非開口領域の交差部にＴＦＴ３０を設けることにより、ＴＦＴ３０に入射する光を遮光すると共に、開口領域における開口率を確保している。
【００４８】
画素電極１５は平面視で略正方形であり、画素電極１５の外縁が非開口領域と重なるようにして開口領域に設けられている。
【００４９】
本実施形態の液晶装置１００は、透過型であって、素子基板１０側から光が入射することを前提とした画素Ｐの構成となっている。また、入射光を有効利用するために、素子基板１０には、画素Ｐごとにマイクロレンズが設けられている。さらに、液晶装置１００は、光が液晶層５０を透過することで生ずる位相差を補償する光学補償板を有している。以降、マイクロレンズや光学補償板を備えた画素Ｐの構造について説明する。
【００５０】
＜画素の構造＞
図５は第１実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図、図６は画素におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図である。なお、図５は表示領域Ｅ１における画素Ｐの構造を模式的に示す図であって、矢印で示した方向に光が入射する。
【００５１】
図５に示すように、液晶装置１００において、素子基板１０は、光の入射側に凸状のレンズ面１０ａを有する第１マイクロレンズＭＬ１と、光の出射側に凸状のレンズ面１７ａを有する第２マイクロレンズＭＬ２とを有している。第１マイクロレンズＭＬ１は素子基板１０の基材１０ｓと接している。言い換えれば、基材１０ｓと第１マイクロレンズＭＬ１との境界がレンズ面１０ａとなっている。
【００５２】
第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との間には、第１マイクロレンズＭＬ１側から、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５、第２透光層１６が設けられている。第２マイクロレンズＭＬ２と液晶層５０との間には第３透光層１７が設けられている。第２マイクロレンズＭＬ２と第３透光層１７との境界がレンズ面１７ａとなっている。
【００５３】
ＴＦＴ層１４は、図４にて説明した画素Ｐの開口領域を囲む非開口領域を規定するところの第１遮光部１２と第２遮光部１３とを有している。第１遮光部１２と第２遮光部１３とは、光の入射方向に離間して設けられている。第１遮光部１２及び第２遮光部１３は、素子基板１０においてＴＦＴ３０に接続される走査線３、データ線６、容量線７などの配線などが形成される配線層を示すものであって、図５では図示していないが、第１遮光部１２と第２遮光部１３との間にＴＦＴ３０が形成されている。よって、ＴＦＴ３０は、少なくとも第１遮光部１２によって遮光される。ＴＦＴ層１４は、本発明におけるトランジスターが設けられた配線層の一例である。
【００５４】
素子基板１０に対して液晶層５０を挟んで共通電極２３を有する対向基板２０が配置されている。対向基板２０の光の出射側には、対向基板２０から離間した位置に光学補償板６１が設けられている。
【００５５】
ＴＦＴ層１４を挟んで配置された第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２とを有する素子基板１０の製造方法としては、例えば、次のような方法を挙げることができる。素子基板１０の製造方法の一例は、石英などからなる基材１０ｓの光の入射側と反対側の面を等方エッチングしてレンズ面１０ａを形成する第１工程と、基材１０ｓよりも屈折率が大きいレンズ材料を用いてレンズ面１０ａを埋めてレンズ材料層を形成する第２工程と、レンズ材料層の表面の凹凸を平坦化してレンズ層（第１マイクロレンズＭＬ１）を形成する第３工程と、平坦化されたレンズ層（第１マイクロレンズＭＬ１）に第１透光層１１を形成する第４工程と、第１透光層１１にＴＦＴ層１４を形成する第５工程と、画素電極１５を形成する第６工程と、を有する。また、画素電極１５に積層して第２透光層１６を形成する第７工程と、第２透光層１６よりも屈折率が大きいレンズ材料を用いて第２透光層１６にレンズ材料層を形成する第８工程と、レンズ材料層に第２マイクロレンズＭＬ２の大きさに対応させてパターニングしたレジスト層を形成する第９工程と、レジスト層に加熱処理を施してレジスト層に曲面を形成する第１０工程と、レンズ材料層とレジスト層とをドライエッチングしてレンズ層（第２マイクロレンズＭＬ２）を形成する第１１工程と、レンズ層（第２マイクロレンズＭＬ２）よりも屈折率が小さい透光性材料を用いてレンズ層（第２マイクロレンズＭＬ２）を覆う透光性材料層を形成する第１２工程と、透光性材料層の表面の凹凸を平坦化して第３透光層１７を形成する第１３工程とを有する。
【００５６】
より詳しくは、第１工程は、石英などからなる基材１０ｓの一方の面に、例えば、ＳｉＯ2などの酸化膜からなる制御膜を形成する。制御膜は、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基材１０ｓと異なっており、レンズ面１０ａを形成する際の深さ方向のエッチングレートに対して幅方向（Ｘ方向及びＹ方向）のエッチングレートを調整する機能を有する。
【００５７】
次に、制御膜上にマスク層を形成する。そして、マスク層をパターニングして、マスク層に開口部を形成する。この開口部の平面的な中心の位置が、レンズ面１０ａにおける平面的な中心となる。続いて、マスク層の開口部を介して、制御膜で覆われた基材１０ｓに等方性エッチングを施す。これにより、開口部を介して基材１０ｓが等方エッチングされて略半球面状のレンズ面１０ａが形成される。
【００５８】
基材１０ｓよりも屈折率が大きいレンズ材料としては、酸窒化シリコン（ＳｉＯ2−ｘＮｘ）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などを挙げることができる。酸窒化シリコンは、酸素に対する窒素の含有割合を調整することによって屈折率を変化させることができる。ちなみにＳｉＯ2の屈折率は、およそ１．４６であり、ＳｉＯＮの屈折率はおよそ１．６４であり、Ａｌ2Ｏ3の屈折率はおよそ１．７７である。レンズ材料層の形成方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法などが挙げられる（第２工程、第８工程）。
【００５９】
レンズ材料層や透光性材料層の平坦化処理方法としては、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）処理やエッチング処理を挙げることができる（第３工程、第１３工程）。
【００６０】
基材１０ｓの屈折率と同等程度の屈折率を有する第１透光層１１、第２透光層１６、第３透光層１７の形成方法としては、例えばＳｉＯ2などの酸化物をプラズマＣＶＤ法などにより堆積させて成膜する方法が挙げられる（第４工程、第７工程、第１２工程）。
【００６１】
第５工程では、公知の方法を用いてＴＦＴ３０やＴＦＴ３０に繋がる配線などを形成する。本実施形態では、ＴＦＴ３０の半導体層は、高温ポリシリコンを用いて形成され、半導体層に不純物イオンを注入することでＬＤＤ（Lightly  doped  drain）構造の半導体層を有するＴＦＴ３０を形成している。半導体層と配線との間には、ＳｉＯ2などの酸化物からなる層間絶縁膜が形成される。
【００６２】
第６工程では、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）やＩＺＯ（Indium  Zinc  Oxide）などの金属酸化物を用いてスパッタ法などで成膜された透明導電膜をパターニングして画素電極１５を形成する。
【００６３】
第１０工程では、第９工程でパターニングされたレジスト層に加熱処理を施して軟化（溶融）させ、表面張力によってレジスト層を曲面状に変形させてから冷却して硬化させる。第１１工程で曲面状に変形したレジスト層とその下層のレンズ材料層とをドライエッチングすることで、該曲面がエッチング転写されたレンズ材料層、すなわちレンズ層を形成する。
【００６４】
第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、第２透光層１６、第２マイクロレンズＭＬ２、第３透光層１７のそれぞれの光軸Ｌ上における長さと、屈折率とは、例えば、以下の表１に示す通りである。
なお、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面１０ａの長さをｄ１とし、他の部分の長さをｄ２とする。第１透光層１１の長さをｄ３、ＴＦＴ層１４の長さをｄ４、第２透光層１６の長さをｄ５とする。第２マイクロレンズＭＬ２のレンズ面１７ａの長さをｄ７とし、他の部分の長さをｄ６とする。第３透光層１７の長さをｄ８とする。
【００６５】
【表１】
2018066924.tif 000003
【００６６】
このような画素Ｐの構造によれば、図５に示すように、光軸Ｌに沿って入射した光軸Ｌに平行な光（素子基板１０に対する入射角度が０度）は、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光（収束）方向に屈折されて、ＴＦＴ層１４の開口領域を透過し、第２マイクロレンズＭＬ２に入射して第２マイクロレンズＭＬ２により集光方向に屈折した光をほぼ元の角度の光に屈折されて液晶層５０に入射される。より詳しくは、光軸Ｌに平行な光は、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面１０ａにおける入射点に接する平面（境界面）に対して垂直な法線に対する角度と、基材１０ｓと第１マイクロレンズＭＬ１の屈折率に応じて０＋α（又は０−α）の角度に屈折される。したがって、ＴＦＴ層１４（第１遮光部１２、第２遮光部１３）に入射してロスとなる光の量が軽減される。また、０＋α（又は０−α）の角度に屈折された光は、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズ面１７ａにおける入射点に接する平面（境界面）に対して垂直な法線に対する角度と、第２マイクロレンズＭＬ２と第３透光層１７の屈折率に応じた角度に屈折される。尚、第２マイクロレンズＭＬ２により光軸Ｌに対してほぼ平行な角度の光に屈折されるように第２マイクロレンズＭＬ２の曲率と屈折率が調整されている。
【００６７】
一方で、光軸Ｌに対して斜め方向から入射した光（素子基板１０に対する入射角度が±θ度）は、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光されて、ＴＦＴ層１４の開口領域を透過し、第２マイクロレンズＭＬ２に入射して、光軸Ｌに対しておおよそ元の角度の光に屈折されて液晶層５０に入射する。より詳しくは、光軸Ｌに対して＋θ（又は−θ）の角度を持った光は、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面１０ａにおける入射点に接する平面（境界面）に対して垂直な法線に対する角度と、基材１０ｓと第１マイクロレンズＭＬ１の屈折率に応じて＋θ＋α（又は−θ−α）の角度に屈折される。したがって、ＴＦＴ層１４（第１遮光部１２、第２遮光部１３）に入射してロスとなる光の量が軽減される。また、第１マイクロレンズＭＬ１により＋θ＋α（又は−θ−α）の角度に屈折された光は、第２マイクロレンズＭＬ２のレンズ面１７ａにおける入射点に接する平面（境界面）に対して垂直な法線に対する角度と、第２マイクロレンズＭＬ２と第３透光層１７の屈折率に応じて、光軸Ｌに対してほぼ元の＋θ（又は−θ）の角度を持った光に屈折される。尚、第２マイクロレンズＭＬ２の曲率及び屈折率を調整することで、屈折後の光をより光軸Ｌに平行な状態に近づけることが可能である。
【００６８】
ＴＦＴ層１４の開口領域を透過させる光の入射角度範囲（０±θ度）は、第１マイクロレンズＭＬ１の集光能力に依存する。集光能力は、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面１０ａの曲率と屈折率とに依存する。なお、屈折率は光の波長によっても変化する。本実施形態では、素子基板１０に対する入射角度範囲が例えば０±１８度となるように、第１マイクロレンズＭＬ１が形成されている。また、第１マイクロレンズＭＬ１に入射した入射角度が０±１８度の光が、第２マイクロレンズＭＬ２によりほぼ元の角度の０±１８度の光に変換可能となるように第２マイクロレンズＭＬ２が形成されている。
【００６９】
図６に示すように、画素Ｐは、非開口領域で囲まれた開口領域を有する。本実施形態において非開口領域を含めた画素Ｐの平面形状は正方形である。したがって、画素Ｐの対角線の交点が画素Ｐの中心Ｐｃとなっている。画素Ｐに入射する光の光軸Ｌは、中心Ｐｃを通る。第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２の平面的な中心と画素Ｐの中心Ｐｃとが合致するように、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２が素子基板１０に作り込まれる。また、Ｘ方向及びＹ方向に隣り合う画素Ｐにおいて、第１マイクロレンズＭＬ１は互いに接するように形成される。隣り合う第１マイクロレンズＭＬ１の接した部分は平面視で直線であって、非開口領域内に位置している。隣り合う第１マイクロレンズＭＬ１が接していない部分は平面視で曲線であって、同じく非開口領域に位置している。つまり、隣り合う第１マイクロレンズＭＬ１が接していない部分で構成される領域は、第１マイクロレンズＭＬ１が無い領域であって、非開口領域の交差部に位置している。すなわち、第１マイクロレンズＭＬ１が無い領域に入射した光は、非開口領域に入射して遮光される。なお、第２マイクロレンズＭＬ２と開口領域及び非開口領域を有する画素Ｐとの平面的な位置関係もまた、第１マイクロレンズＭＬ１と同じである。
【００７０】
本実施形態では、画素Ｐの平面形状を正方形としたが、これに限定されるものではない。また、開口領域の平面的な形状も必ずしも点対称となるとは限らない。したがって、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２の平面的な中心は、入射する光を有効利用する観点から、画素Ｐの開口領域における面積的な重心に位置していることが好ましい。
【００７１】
前述したように表示領域Ｅ１には複数の画素ＰがＸ方向とＹ方向とにマトリックス状に配置されている（図１参照）。したがって、第１マイクロレンズＭＬ１及び第２マイクロレンズＭＬ２もまた表示領域Ｅ１においてＸ方向とＹ方向とにマトリックス状に配置されている。このように、マトリックス状に配置された第１マイクロレンズＭＬ１は第１マイクロレンズアレイと呼ばれる。同じく、マトリックス状に配置された第２マイクロレンズＭＬ２は第２マイクロレンズアレイと呼ばれる。光学補償板６１は、このようなマイクロレンズアレイに対応して少なくとも表示領域Ｅ１に亘って設けられる。
【００７２】
本実施形態における液晶層５０は、前述したように１軸の略垂直配向処理された負の誘電異方性（屈折率異方性）を有する液晶分子によって構成されている。本実施形態の無機配向膜による略垂直配向処理では、配向膜面の法線方向に対して３度〜５度程度のプレチルト角を有して液晶分子が配向している。液晶装置１００には、１軸の略垂直配向処理の方向と４５度の角度で交わる偏光軸（透過軸または吸収軸）を有する一対の偏光素子が組み合わされる。一対の偏光素子のうち一方の偏光素子を透過した光（直線偏光）は、図５に示すように、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光され、第２マイクロレンズＭＬ２によって元の角度の光に変換されるものの、液晶層５０を透過する光は、光軸Ｌに対して斜めに透過する光を含むことになる。
【００７３】
液晶分子で構成された液晶層５０を光軸Ｌに対して斜めに透過する光は、光軸Ｌに沿って透過する光に対して偏光軸がずれる、つまり位相差が生じて直線偏光が楕円偏光となる。このように液晶層５０を透過する光が楕円偏光を含むことにより、液晶層５０に対して電界が印加されていない例えば黒表示では、光漏れとなることから表示におけるコントラストの低下を招く。そこで、本実施形態では、液晶層５０を透過した光の複屈折による位相差を補償する光学補償板６１が設けられている。
【００７４】
＜光学補償板＞
本実施形態の光学補償板６１について、図７及び図８を参照して説明する。図７は光学補償板としてのＣプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図、図８は光学補償板としてのＯプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図である。
【００７５】
光学補償板６１としては、例えば、図７に示すようなＣプレートを採用することができる。図７に示すＣプレート（屈折率楕円体）は、光学軸（ｘ，ｙ，ｚ）の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を満たす、負のＣプレートと呼ばれるものである。負の誘電異方性を示す液晶分子は光学的に正のＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を満たす）に等しいとされていることから、位相差を補償する光学補償板６１としては、負のＣプレートを用いることが好ましい。なお、図７における負のＣプレートの光学軸（ｘ，ｙ，ｚ）は、本明細書におけるＸ方向、Ｙ方向、及びＸ方向とＹ方向とに直交するＺ方向に対応させて表示している。
【００７６】
液晶分子は前述したように１軸方向にプレチルト角を有して略垂直配向していることから、このプレチルト角に係る位相差を補償する観点から、負のＣプレートを用いた光学補償板６１は、屈折率ｎｚの遅相軸をＸ方向及びＹ方向で規定される配向面に対して、液晶分子がプレチルトにより傾斜した方向（本発明におけるプレチルトの方向）と反対方向にプレチルト角に対応する角度で傾斜させて配置することが好ましい。光（直線偏光）が液晶層５０を光軸Ｌに対して斜めに透過することに起因する位相差に加えて、液晶分子のプレチルトに係る位相差を補償することでさらに広い視野角特性が実現される。
【００７７】
光学補償板６１としては、例えば、図８に示すようなＯプレートを採用してもよい。図８に示すＯプレート（屈折率楕円体）は、光学軸（１，２，３）の屈折率ｎ1，ｎ2，ｎ3が、ｎ1≠ｎ2＜ｎ3の関係を満たすものであり、最も大きな屈折率ｎ3の遅相軸が傾斜しているものである。したがって、Ｏプレートは、略垂直配向における液晶分子のプレチルトに係る位相差を補償する観点から、屈折率ｎ3の遅相軸をＸ方向及びＹ方向で規定される配向面に対して液晶分子がプレチルトにより傾斜した方向と反対方向にプレチルト角に対応する角度で傾斜させた配置とすることができる。尚、ＯプレートはＣプレートに比べて正面位相差の値が大きいことから、当該配置により過補償になる場合は、適宜、光学補償の効果が大きくなるように配置を変えればよい。
【００７８】
また、光学補償板６１としては、液晶層５０の位相差に応じて、ＣプレートとＯプレートとを組み合わせて用いてもよい。
【００７９】
このようなＣプレートやＯプレートは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着することで屈折率異方性を持たせた柱状結晶の集合体として形成することができる。斜め蒸着における蒸着方向と蒸着角度とを制御することで、柱状結晶における遅相軸の方向と角度とを規定することができる。
【００８０】
上記第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）素子基板１０は、画素Ｐごとに、入射した光を集光してＴＦＴ層１４の開口領域を透過させる第１マイクロレンズＭＬ１と、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光された光をほぼ元の角度の光に変換して液晶層５０に入射させる第２マイクロレンズＭＬ２とを有している。第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２とは、光軸Ｌに対して位置精度よく配置されているので、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２との位置ずれによる光の利用効率の低下を防ぎ、光の高い利用効率を実現できる。また、第２マイクロレンズＭＬ２が無い場合に比べて、液晶層５０を斜めに透過する光の角度が小さくなる。さらに、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差は、対向基板２０の光の出射側に設けられた光学補償板６１によって補償される。すなわち、入射光の利用効率と、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差によるコントラストの低下とが改善され、優れた表示品質が実現された液晶装置１００を提供することができる。
【００８１】
（２）液晶層５０において、液晶分子は配向膜面に対して３度〜５度程度のプレチルト角を有して１軸方向に略垂直配向している。光学補償板６１は、Ｃプレート、Ｏプレートあるいはこれらを組み合わせた構成であって、光学補償板６１の遅相軸は液晶分子がプレチルトにより傾斜した方向と反対方向にプレチルト角に応じた角度で傾斜しているので、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差に加えて、液晶分子のプレチルトに係る位相差も補償される。したがって、このような位相差によるコントラストの低下を広い視野角範囲に亘って抑制できる。言い換えれば、視野角特性が改善された液晶装置１００を提供できる。
【００８２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の液晶装置について、図９を参照して説明する。図９は第２実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第２実施形態の液晶装置は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して、光学補償板６１の配置形態を異ならせたものである。したがって、液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８３】
図９に示すように、本実施形態の液晶装置２００は、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。光が入射する側の素子基板１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５、第２透光層１６、第２マイクロレンズＭＬ２、第３透光層１７を有している。対向基板２０は基材２０ｓと、基材２０ｓの液晶層５０側に共通電極２３とを有している。また、液晶装置２００は、対向基板２０の光の出射側に光学補償板６１が設けられた透光性の第３基板７０を有している。
【００８４】
第３基板７０は、液晶装置２００を後述する投射型表示装置の光変調手段として用いた場合、対向基板２０の表面に付着した異物が投射された表示に映り込むことを防止するための防塵基板として機能するものである。言い換えれば、防塵基板として機能する第３基板７０に光学補償板６１を設けたものである。なお、防塵基板は素子基板１０の光の入射側にも配置される。
【００８５】
第３基板７０は、光学補償板６１が対向基板２０の基材２０ｓに密着するように配置されていてもよいし、光学補償板６１と基材２０ｓとの間に隙間を有して対向するように配置されていてもよい。また、上記隙間を透光性の接着樹脂で埋めた状態としてもよい。
【００８６】
上記第２実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）及び（２）に加えて、以下の効果が得られる。
（３）光学補償板６１は防塵基板として機能する第３基板７０に設けられているので、光学補償板６１の支持体を別途用意する必要がなく、簡素な構成とすることができる。
【００８７】
（第３実施形態）
次に第３実施形態の液晶装置について、図１０を参照して説明する。図１０は第３実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第３実施形態の液晶装置は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して、光学補償板の配置形態を異ならせたものである。したがって、液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１０に示すように、本実施形態の液晶装置３００は、素子基板１０と対向基板３２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。光が入射する側の素子基板１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５、第２透光層１６、第２マイクロレンズＭＬ２、第３透光層１７を有している。対向基板３２０は、基材２０ｓと、共通電極２３と、共通電極２３と液晶層５０との間に設けられた光学補償板６３とを有している。つまり、液晶装置３００は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して光学補償板６３が対向基板３２０に組み込まれた構成となっている。
【００８９】
光学補償板６３は、前述したように、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着することで屈折率異方性を持たせた柱状結晶の集合体として形成することができる。図１０では図示を省略しているが、光学補償板６３と液晶層５０との間には配向膜２４が存在する（図２参照）。配向膜２４は無機配向膜であることから、共通電極２３に配向膜２４を形成する工程で、光学補償板６３と配向膜２４とを形成することが可能である。
【００９０】
上記第３実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）と同様な効果に加えて、光学補償板６３を形成するための専用の製造装置を導入せずとも配向膜２４を形成する製造装置を利用可能であり、光学補償板６３を対向基板３２０に組み込むことによって、より小型な液晶装置３００を提供することができる。
【００９１】
（第４実施形態）
次に第４実施形態の液晶装置について、図１１を参照して説明する。図１１は第４実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第４実施形態の液晶装置は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して、光学補償板の配置形態を異ならせたものである。したがって、液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９２】
図１１に示すように、本実施形態の液晶装置４００は、素子基板４１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。光が入射する側の素子基板４１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５、第２透光層１６、第２マイクロレンズＭＬ２、第３透光層１７、光学補償板６４を有している。対向基板２０は、基材２０ｓと、基材２０ｓの液晶層５０側に共通電極２３とを有している。つまり、液晶装置４００は、上記第１実施形態の液晶装置１００に対して光学補償板６４が素子基板４１０に組み込まれた構成となっている。
【００９３】
光学補償板６４は、上記第３実施形態の光学補償板６３と同様に、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着することで屈折率異方性を持たせた柱状結晶の集合体として形成することができる。図１１では図示を省略しているが、光学補償板６４と液晶層５０との間には配向膜１８が存在する（図２参照）。配向膜１８もまた対向基板２０側の配向膜２４と同様に無機配向膜であることから、画素電極１５に配向膜１８を形成する工程で、光学補償板６４と配向膜１８とを形成することが可能である。
【００９４】
上記第４実施形態によれば、上記第１実施形態の効果（１）と同様な効果に加えて、光学補償板６４を形成するための専用の製造装置を導入せずとも配向膜１８を形成する製造装置を利用可能であり、光学補償板６４を素子基板４１０に組み込むことによって、より小型な液晶装置４００を提供することができる。
【００９５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の液晶装置について、図１２を参照して説明する。図１２は第５実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第５実施形態の液晶装置は、上記第２実施形態の液晶装置２００に対して素子基板１０及び対向基板２０の構成を異ならせたものである。したがって、液晶装置２００と同じ構成には、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９６】
本実施形態の液晶装置５００は、素子基板５１０と対向基板５２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。また、対向基板５２０の光の出射側に光学補償板６２が設けられた第３基板７０が配置されている。
【００９７】
光が入射する側の素子基板５１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５を有している。対向基板５２０は、同じく画素Ｐごとに、光の入射側から、共通電極２３、第２透光層２５、第２マイクロレンズＭＬ２、基材２０ｓを有している。つまり、上記第２実施形態の液晶装置２００に対して、本実施形態の液晶装置５００は、ＴＦＴ層１４と液晶層５０とを挟んで、第１マイクロレンズＭＬ１と第２マイクロレンズＭＬ２とが配置された構成となっている。
【００９８】
このような素子基板５１０の製造方法の一例としては、石英などからなる基材１０ｓの光の入射側と反対側の面を等方エッチングしてレンズ面１０ａを形成する第１工程と、基材１０ｓよりも屈折率が大きいレンズ材料を用いてレンズ面１０ａを埋めてレンズ材料層を形成する第２工程と、レンズ材料層の表面の凹凸を平坦化してレンズ層（第１マイクロレンズＭＬ１）を形成する第３工程と、平坦化されたレンズ層（第１マイクロレンズＭＬ１）に第１透光層１１を形成する第４工程と、第１透光層１１にＴＦＴ層１４を形成する第５工程と、画素電極１５を形成する第６工程と、を有する。つまり、第１工程〜第６工程は、上記第１実施形態の素子基板１０の製造方法の一例における第１工程〜第６工程と同じ方法を採用することができる。
【００９９】
一方で、対向基板５２０の製造方法の一例としては、石英などからなる基材２０ｓの光の入射側の面を等方エッチングしてレンズ面２０ａを形成するＡ工程と、基材２０ｓよりも屈折率が大きいレンズ材料を用いてレンズ面２０ａを埋めてレンズ材料層を形成するＢ工程と、レンズ材料層の表面の凹凸を平坦化してレンズ層（第２マイクロレンズＭＬ２）を形成するＣ工程と、平坦化されたレンズ層（第２マイクロレンズＭＬ２）に第２透光層２５を形成するＤ工程と、第２透光層２５に共通電極２３を形成するＥ工程と、を有する。つまり、対向基板５２０の製造方法の一例における、Ａ〜Ｄ工程は、素子基板５１０の製造方法の一例における第１〜第４工程と同じ方法を適用することができる。
【０１００】
第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５を含む配線層、液晶層５０、第２透光層２５、第２マイクロレンズＭＬ２のそれぞれの光軸Ｌ上における長さと、屈折率とは、例えば、以下の表２に示す通りである。
なお、第１マイクロレンズＭＬ１のレンズ面１０ａの長さをｄ１１とし、他の部分の長さをｄ１２とする。第１透光層１１の長さをｄ１３、ＴＦＴ層１４の長さをｄ１４、画素電極１５を含む配線層の長さをｄ１５、液晶層５０の長さ（厚み）をｄ１６、共通電極２３を含む第２透光層２５の長さをｄ１７とする。第２マイクロレンズＭＬ２のレンズ面２０ａの長さをｄ１９とし、他の部分の長さをｄ１８とする。画素電極１５を含む配線層の屈折率は、ＴＦＴ層１４と画素電極１５との間の層間絶縁膜の屈折率である。ｄ１７に相当する部分の屈折率は、第２透光層２５だけの屈折率である。
【０１０１】
【表２】
2018066924.tif 000004
【０１０２】
このような液晶装置５００の画素Ｐの構造によれば、素子基板５１０に入射した光は、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光され、ＴＦＴ層１４の開口領域を透過し画素電極１５を介して液晶層５０に入射する。液晶層５０を透過した光は、共通電極２３と第２透光層２５とを介して第２マイクロレンズＭＬ２に入射してほぼ光軸Ｌに沿った略平行光を含む光として対向基板５２０に入射する。対向基板５２０に入射した光は光学補償板６２を透過して位相差が補償され第３基板７０から出射される。
【０１０３】
上記第２実施形態の液晶装置２００に対して、光軸Ｌ上でＴＦＴ層１４に近い位置に液晶層５０が配置されるため、第１マイクロレンズＭＬ１で集光された光が液晶層５０に入射すると、液晶層５０を斜めに透過する光が増えることになる。光学補償板６２はこのような液晶層５０を斜めに透過する光を考慮して位相差を補償するためのリターデーションの値が調整される。
【０１０４】
上記第５実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）素子基板５１０に入射した光は、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光されＴＦＴ層１４の開口領域を透過して液晶層５０に入射する。液晶層５０を透過した光は第２マイクロレンズＭＬ２によってほぼ元の角度の光に変換される。したがって、画素Ｐ内における集光状態に起因する輝度ムラが改善される。また、第１マイクロレンズＭＬ１によって集光された光が液晶層５０を斜めに透過することに起因する位相差は光学補償板６２によって補償されることから、光学補償板６２が無い場合に比べて、上記位相差に起因するコントラストの低下が抑制される。すなわち、入射光の利用効率を改善しつつ、優れた表示品質を有する液晶装置５００を提供することができる。
【０１０５】
（２）光学補償板６２は防塵基板として機能する第３基板７０に設けられているので、光学補償板６２の支持体を別途用意する必要がなく、簡素な構成とすることができる。
【０１０６】
なお、上記第５実施形態の液晶装置５００では、上記第１実施形態の液晶装置１００に比べて、画素電極１５が液晶層５０に近い位置に配置されるため、低電圧駆動が可能である。
【０１０７】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態の液晶装置について、図１３を参照して説明する。図１３は第６実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第６実施形態の液晶装置は、上記第５実施形態の液晶装置５００に対して光学補償板の配置形態を異ならせたものである。したがって、液晶装置５００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図１３に示すように、本実施形態の液晶装置６００は、素子基板６１０と対向基板６２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。
【０１０９】
光が入射する側の素子基板６１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５を有している。対向基板６２０は、同じく画素Ｐごとに、光の入射側から、光学補償板６３、共通電極２３、第２透光層２５、第２マイクロレンズＭＬ２、基材２０ｓを有している。つまり、上記第５実施形態の液晶装置５００に対して、本実施形態の液晶装置６００は、液晶層５０と共通電極２３との間に光学補償板６３が配置された構成となっている。言い換えれば、光学補償板６３が対向基板６２０に組み込まれた構成となっている。
【０１１０】
光学補償板６３は、上記第３実施形態で説明したように、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着することで屈折率異方性を持たせた柱状結晶の集合体として形成することができる。図１３では図示を省略しているが、光学補償板６３と液晶層５０との間には配向膜２４が存在する。配向膜２４は無機配向膜であることから、共通電極２３に配向膜２４を形成する工程で、光学補償板６３と配向膜２４とを形成することが可能である。
【０１１１】
上記第６実施形態によれば、上記第５実施形態の効果（１）と同様な効果に加えて、光学補償板６３を形成するための専用の製造装置を導入せずとも配向膜２４を形成する製造装置を利用可能であり、光学補償板６３を対向基板６２０に組み込むことによって、より小型な液晶装置６００を提供することができる。
【０１１２】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態の液晶装置について、図１４を参照して説明する。図１４は第７実施形態の液晶装置における画素の構造を示す概略断面図である。第７実施形態の液晶装置は、上記第５実施形態の液晶装置５００に対して光学補償板の配置形態を異ならせたものである。したがって、液晶装置５００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１３】
図１４に示すように、本実施形態の液晶装置７００は、素子基板７１０と対向基板７２０との間に液晶層５０が挟持されたものである。
【０１１４】
光が入射する側の素子基板７１０は、画素Ｐごとに、光の入射側から、基材１０ｓ、第１マイクロレンズＭＬ１、第１透光層１１、ＴＦＴ層１４、画素電極１５、光学補償板６４を有している。対向基板７２０は、同じく画素Ｐごとに、光の入射側から、共通電極２３、第２透光層２５、第２マイクロレンズＭＬ２、基材２０ｓを有している。つまり、上記第５実施形態の液晶装置５００に対して、本実施形態の液晶装置７００は、液晶層５０と画素電極１５との間に光学補償板６４が配置された構成となっている。言い換えれば、光学補償板６４が素子基板７１０に組み込まれた構成となっている。
【０１１５】
光学補償板６４は、上記第６実施形態の光学補償板６３と同様に、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を斜め蒸着することで屈折率異方性を持たせた柱状結晶の集合体として形成することができる。図１４では図示を省略しているが、光学補償板６４と液晶層５０との間には配向膜１８が存在する。配向膜１８もまた対向基板７２０側の配向膜２４と同様に無機配向膜であることから、画素電極１５に配向膜１８を形成する工程で、光学補償板６４と配向膜１８とを形成することが可能である。
【０１１６】
上記第７実施形態によれば、上記第５実施形態の効果（１）と同様な効果に加えて、光学補償板６４を形成するための専用の製造装置を導入せずとも配向膜１８を形成する製造装置を利用可能であり、光学補償板６４を素子基板７１０に組み込むことによって、より小型な液晶装置７００を提供することができる。
【０１１７】
本発明の液晶装置の実施形態として、第１実施形態〜第７実施形態について説明したが、第１実施形態〜第７実施形態に共通する本発明の技術的な思想は、入射する光が確実に画素ＰのＴＦＴ層１４における開口領域を透過するように、素子基板側に第１マイクロレンズＭＬ１を設けることである。また、第１マイクロレンズＭＬ１の集光能力を上げると、光軸Ｌに対して液晶層５０を斜めに透過する光が増え、液晶層５０の光の複屈折による位相差の影響を受け易くなるので、当該位相差を補償する光学補償板を設けることである。
【０１１８】
（第８実施形態）
＜電子機器＞
次に、上記実施形態の液晶装置が適用された電子機器の一例としての投射型表示装置について、図１５を参照して説明する。図１５は投射型表示装置の構成を示す概略図である。
【０１１９】
図１５に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置１０００は、システム光軸Ｌに沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、を備えている。また、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、を備えている。さらに、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投射レンズ１２０７と、を備えている。
【０１２０】
偏光照明装置１１００は、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１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【０１２１】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００から出射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１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【０１２２】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【０１２３】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６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１２１０，１２２０，１２３０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１２０６に向けて出射される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に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１２０７によってスクリーン１３００上に投射され、画像が拡大されて表示される。
【０１２４】
液晶ライトバルブ１２１０は、上記第１実施形態の液晶装置１００（図１参照）が適用されたものである。液晶装置１００の色光の入射側と出射側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を置いて配置されている。なお、出射側の偏光素子と対向基板２０との間に光学補償板６１が設けられている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。
【０１２５】
このような投射型表示装置１０００によれば、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、上記第１実施形態の液晶装置１００が用いられているので、入射光としての色光が有効利用され、液晶層５０の光の複屈折による位相差が光学補償板６１によって補償されている。したがって、明るい表示が可能であると共に、高いコントラストが実現され、見栄えのよい表示の投射状態を実現可能な投射型表示装置１０００を提供することができる。
【０１２６】
なお、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０には、上記第１実施形態の液晶装置１００だけでなく、上記第２実施形態の液晶装置２００、上記第３実施形態の液晶装置３００、上記第４実施形態の液晶装置４００、上記第５実施形態の液晶装置５００、上記第６実施形態の液晶装置６００、上記第７実施形態の液晶装置７００のいずれも適用可能である。
【０１２７】
また、これらの上記実施形態の液晶装置１００〜７００を適用可能な電子機器は、上記第８実施形態の投射型表示装置１０００に限定されず、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の表示部として好適に用いることができる。
【０１２８】
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う液晶装置及び該液晶装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１２９】
（変形例１）光学補償板は、Ｃプレート、Ｏプレート、あるいはこれらを組み合わせたものに限定されない。図１６は光学補償板としてのＡプレート（屈折率楕円体）の一例を示す図である。図１６に示すように、Ａプレートは、屈折率楕円体における光学軸（ｘ，ｙ，ｚ）の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を満たすものである。Ａプレートにおける遅相軸は、屈折率が最も大きい光学軸ｘである。Ａプレートの具体的な例としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＰＣ（ポリ塩化ビフェニール）などの高分子フィルムを１軸方向に延伸し高分子の配向状態を制御した位相差フィルムが挙げられる。
例えば、液晶層５０における液晶分子の配向状態がＴＮ（Twisted  Nematic）型の水平配向状態である場合、Ａプレートを用いることが考えられる。つまり、液晶層５０における液晶分子の配向状態は、略垂直配向（ＶＡ）に限らず、ＴＮ型、ＩＰＳ（In  Plain  Switching）型、ＯＣＢ（Optically  Compensated  Bend）型などが考えられ、光学補償板は、液晶層５０の光の複屈折の状態を考慮して、Ａプレート、Ｃプレート、Ｏプレートのうちから少なくとも１種を選んで用いる構成とすればよい。
【０１３０】
（変形例２）上記実施形態の液晶装置において、光学補償板は１つに限定されない。例えば、第１実施形態または第２実施形態と、第３実施形態あるいは第４実施形態の光学補償板の配置を組み合わせて、複数の光学補償板を持つ構成としてもよい。あるいは、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせて、液晶層５０を挟んで一対の光学補償板６３，６４を有する構成としてもよい。なお、各光学補償板におけるリターデーションの値は、液晶層５０の光の複屈折による位相差を補償可能なリターデーションの値を光学補償板の数に応じて振り分けた値とすればよい。第５実施形態〜第７実施形態についても同様に組み合わせが可能である。
【０１３１】
（変形例３）上記実施形態の液晶装置において、第１マイクロレンズＭＬ１は、レンズ面１０ａが略半球面状であることに限定されない。例えば、第１マイクロレンズＭＬ１の平面的な中心を含む頂部は、平坦な面で構成されていてもよい。第１マイクロレンズＭＬ１の頂部に入射する光は、光軸Ｌに沿った光を多く含むため、第１マイクロレンズＭＬ１の頂部を平坦な面で構成することで、液晶層５０を透過する光のうち光軸Ｌに沿って透過する光を増やすことができる。言い換えれば、液晶層５０を斜めに透過する光の位相差に起因するコントラストの低下を抑制可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…第１基板としての素子基板、１４…トランジスターが設けられた配線層としてのＴＦＴ層、１５…画素電極、３０…トランジスターとしてのＴＦＴ、２０…第２基板としての対向基板、５０…液晶層、６１…光学補償板、７０…第３基板、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投射型表示装置、Ｐ…画素。
【図１】
2018066924.tif 000005
【図２】
2018066924.tif 000006
【図３】
2018066924.tif 000007
【図４】
2018066924.tif 000008
【図５】
2018066924.tif 000009
【図６】
2018066924.tif 000010
【図７】
2018066924.tif 000011
【図８】
2018066924.tif 000012
【図９】
2018066924.tif 000013
【図１０】
2018066924.tif 000014
【図１１】
2018066924.tif 000015
【図１２】
2018066924.tif 000016
【図１３】
2018066924.tif 000017
【図１４】
2018066924.tif 000018
【図１５】
2018066924.tif 000019
【図１６】
2018066924.tif 000020