(57)【要約】      （修正有）【課題】凸曲面からなるレンズ面を形成した場合でも、レンズ層のボイドやクラックの発生を抑制することのできるレンズアレイ基板、電気光学装置、電子機器およびレンズアレイ基板の製造方法を提供する。【解決手段】透光性基板２９とは反対側に突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面５２１と、第１レンズ面５２１を構成する媒質と異なる屈折率を有し、第１レンズ面５２１を透光性基板２９とは反対側から覆う第１レンズ層５１を有し、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１の外径Ｄ１で割ったアスペクト比は、０．３以下である。第１レンズ面５２１の外径Ｄ１は、第１レンズ面５２１のピッチＰより小さいことが好ましい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板の一方面側で前記透光性基板とは反対側に突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面と、
前記第１レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有し、前記第１レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆う第１レンズ層と、
を有し、
前記第１レンズ面の突出高さを前記第１レンズ面の外径で割ったアスペクト比が０．３以下であることを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイ基板において、
前記第１レンズ面の外径は、前記第１レンズ面のピッチより小さいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズアレイ基板において、
前記第１レンズ層は、前記第１レンズ面を構成する媒質より屈折率が小さいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
前記第１レンズ面は、前記透光性基板の一方面側に形成された第２レンズ層に形成されており、
前記第１レンズ層は、前記第２レンズ層より屈折率が小さいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のレンズアレイ基板において、
前記透光性基板の一方面側で前記複数の第１レンズ面の各々に重なる凹曲面からなる複数の第２レンズ面と、
前記第２レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有し、前記第２レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆う第３レンズ層と、
を有することを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズアレイ基板において、
前記第２レンズ面の外径は、前記第１レンズ面の外径より大きいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項７】
請求項５に記載のレンズアレイ基板において、
前記第３レンズ層は、前記第２レンズ面を構成する媒質より屈折率が大きいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項８】
請求項７に記載のレンズアレイ基板において、
前記第２レンズ面は、前記透光性基板の一方面に形成されており、
前記第３レンズ層は、前記透光性基板より屈折率が大きいことを特徴とするレンズアレイ基板。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載のレンズアレイ基板を備えた電気光学装置であって、
前記レンズアレイ基板に対向する基板と、
前記基板と前記レンズアレイ基板との間に配置された電気光学層と、
前記基板および前記レンズアレイ基板のうちの一方に形成され、前記複数の第１レンズ面の各々と重なる複数の画素電極と、
前記基板および前記レンズアレイ基板のうちの他方に形成された共通電極と、
を有することを特徴とする電気光学装置。
【請求項１０】
請求項９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。
【請求項１１】
透光性基板の一方面側に、前記透光性基板とは反対側に突出した凸曲面からなる複数のレンズ面を形成するレンズ面形成工程と、
前記レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有するレンズ層を気相堆積法により前記レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆うように形成するレンズ層形成工程と、
を有することを特徴とするレンズアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズが形成されたレンズアレイ基板、該レンズアレイ基板を備えた電気光学装置、および該電気光学装置を備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターのライトバルブ等として用いられる電気光学装置（液晶装置）では、表示領域に複数の画素がマトリクス状に配置されており、かかる画素では、配線等によって囲まれた透光領域（画素開口領域）に到達した光のみが表示に寄与する。そこで、レンズアレイ基板を対向基板として用いて電気光学装置を構成することにより、光源からの光を透光領域に効率よく導く構成が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、図１１に示すように、透光性基板２９ｘの一方面２９ｙ側に透光性基板２９ｘとは反対側に突出した凸曲面からなる複数のレンズ面５２１ｘを形成した後、レンズ面５２１ｘを覆うようにレンズ層５１ｘをプラズマＣＶＤ法等により形成してレンズ３１ｘを構成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２４２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１１に示すように、レンズ層５１ｘを形成する際、カバレッジの影響で、凸曲面からなるレンズ面５２１ｘの間に形成された凹部５８ｘ内にボイド５９ｘ（空乏）が発生するという問題点がある。すなわち、レンズ層５１ｘをプラズマＣＶＤ法等により形成する際、矢印Ｃで示すように、斜め方向から進行してきた成膜粒子が隣りのレンズ面５２１ｘに遮られると、成膜粒子が凹部５８ｘ内に到達できず、ボイド５９ｘが発生する。また、レンズ層５１ｘを形成した以降、応力の影響で、ボイド５９ｘを起点にしてレンズ層５１ｘにクラックが発生することもある。かかるボイド５９ｘやクラックは、入射した光に回折や散乱を発生させてしまい、光を透光領域に導くことができなくなる。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、凸曲面からなるレンズ面を形成した場合でも、レンズ層のボイドやクラックの発生を抑制することのできるレンズアレイ基板、電気光学装置、電子機器およびレンズアレイ基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のレンズアレイ基板は、透光性基板と、前記透光性基板の一方面側で前記透光性基板とは反対側に突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面と、前記第１レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有し、前記第１レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆う第１レンズ層と、を有し、前記第１レンズ面の突出高さを前記第１レンズ面の外径で割ったアスペクト比が０．３以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るレンズアレイ基板では、凸曲面からなる複数の第１レンズ面を第１レンズ層で覆うにあたって、第１レンズ面の突出高さを第１レンズ面の外径で割ったアスペクト比を０．３以下にしてある。このため、第１レンズ層をＣＶＤ法等により成膜した際、斜め方向から進行してきた成膜粒子が隣りの第１レンズ面に遮られるという事態が発生しにくい。従って、第１レンズ面（凸曲面）の間に形成される凹部においても、第１レンズ層が適正に形成されるので、第１レンズ層にボイド（空乏）が発生しにくい。また、ボイドに起因するクラックも発生しにくい。それ故、ボイドに起因する光の回折や散乱が発生しにくいので、光を適正に導くことができる。
【０００８】
本発明において、前記第１レンズ面の外径は、前記第１レンズ面のピッチより小さい態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１レンズ面（凸曲面）の間に形成される凹部の開口が広くなる。従って、第１レンズ面（凸曲面）の間に形成される凹部においても、第１レンズ層が適正に形成されるので、第１レンズ層にボイドがより発生しにくい。また、ボイドに起因するクラックも発生しにくい。
【０００９】
本発明において、前記第１レンズ層は、前記第１レンズ面を構成する媒質より屈折率が小さい態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１レンズ面が正のパワーを有することになる。この場合、例えば、前記第１レンズ面は、前記透光性基板の一方面側に形成された第２レンズ層に形成されており、前記第１レンズ層は、前記第２レンズ層より屈折率が小さい態様を採用することができる。
【００１０】
本発明において、前記透光性基板の一方面側で前記複数の第１レンズ面の各々に重なる凹曲面からなる複数の第２レンズ面と、前記第２レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有し、前記第２レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆う第３レンズ層と、を有する態様を採用してもよい。かかる態様によれば、第１レンズ面のアスペクト比に制限がある場合でも、第１レンズ面のパワーと第２レンズ面とのパワーを合成することができるので、適正な光学特性を得ることができる。
【００１１】
本発明において、前記第２レンズ面の外径は、前記第１レンズ面の外径より大きい態様を採用することができる。凹曲面からなる第２レンズ面の場合には、第３レンズ層のカバレッジが隣りの第２レンズ面の影響を受けにくいので、第２レンズ面の外径を大きくして隣り合う第２レンズ面同士の距離を狭めることができる。
【００１２】
本発明において、前記第３レンズ層は、前記第２レンズ面を構成する媒質より屈折率が大きい態様を採用することができる。かかる態様によれば、第２レンズ面が正のパワーを有することになる。この場合、前記第２レンズ面は、例えば、前記透光性基板の一方面に形成されており、前記第３レンズ層は、前記透光性基板より屈折率が大きい態様を採用することができる。
【００１３】
本発明を適用したレンズアレイ基板は電気光学装置に用いることができる。この場合、電気光学装置は、前記レンズアレイ基板に対向する基板と、前記基板と前記レンズアレイ基板との間に配置された電気光学層と、前記基板および前記レンズアレイ基板のうちの一方に形成され、前記複数の第１レンズ面の各々と重なる複数の画素電極と、前記基板および前記レンズアレイ基板のうちの他方に形成された共通電極と、を有する。
【００１４】
本発明を適用した電気光学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、投射型表示装置には、電気光学装置に供給される光を出射する光源部と、電気光学装置によって変調された光を投射する投射光学系と、が設けられる。
【００１５】
本発明に係るレンズアレイ基板の製造方法は、透光性基板の一方面側に、前記透光性基板とは反対側に突出した凸曲面からなる複数のレンズ面を形成するレンズ面形成工程と、前記レンズ面を構成する媒質と異なる屈折率を有するレンズ層を気相堆積法により前記レンズ面を前記透光性基板とは反対側から覆うように形成するレンズ層形成工程と、を有することを特徴とする。本発明に係るレンズアレイ基板の製造方法では、凸曲面からなる複数のレンズ面をレンズ層で覆うにあたって、レンズ面の突出高さを第１レンズ面の外径で割ったアスペクト比を０．３以下にしてある。このため、第１レンズ層をＣＶＤ法等により成膜した際、斜め方向から進行してきた成膜粒子が隣りの第１レンズ面に遮られるという事態が発生しにくい。従って、第１レンズ面（凸曲面）の間に形成される凹部においても、第１レンズ層が適正に形成されるので、第１レンズ層にボイド（空乏）が発生しにくい。また、ボイドに起因するクラックも発生しにくい。それ故、ボイドに起因する光の回折や散乱が発生しにくいので、光を適正に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気光学装置の説明図である。
【図２】図１に示す電気光学装置の断面図である。
【図３】図１に示す電気光学装置の一部を拡大して示す説明図である。
【図４】図３に示す第１レンズ面の平面的な構成を示す説明図である。
【図５】図３に示すレンズアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】図３に示す第１レンズ層を形成する様子を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る電気光学装置の一部を拡大して示す説明図である。
【図８】図７に示す第２レンズ面の平面的な構成を示す説明図である。
【図９】図７に示すレンズアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。図である。
【図１０】本発明を適用した電気光学装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図である。
【図１１】従来技術において、第１レンズ層を形成する様子を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１８】
［実施の形態１］
（電気光学装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気光学装置１００の説明図であり、電気光学装置１００を各構成要素と共に対向基板２０の側から見た平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、電気光学装置１００は、透光性の素子基板１０と透光性の対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、素子基板１０と対向基板２０とが対向している。シール材１０７は対向基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、素子基板１０と対向基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域には、液晶層からなる電気光学層８０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。
【００２０】
素子基板１０および対向基板２０はいずれも四角形であり、電気光学装置１００の略中央には、表示領域１０ａが四角形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略四角形に設けられ、シール材１０７の内周縁と表示領域１０ａの外周縁との間には、矩形枠状の周辺領域１０ｂが設けられている。
【００２１】
素子基板１０の対向基板２０側の面において、表示領域１０ａの外側には、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板（図示せず）が接続されており、素子基板１０には、フレキシブル配線基板を介して各種電位や各種信号が入力される。
【００２２】
図１および図２に示すように、素子基板１０の対向基板２０側の面において、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等からなる透光性の画素電極９ａ、および画素電極９ａに電気的に接続する画素トランジスター（図示せず）がマトリクス状に形成されており、画素電極９ａに対して対向基板２０側には配向膜１６が形成されている。また、素子基板１０において、画素電極９ａは周辺領域１０ｂにも形成されており、複数の画素電極９ａのうち、周辺領域１０ｂに形成された画素電極９ａは、画像の表示に直接寄与しないダミー画素電極９ｂである。
【００２３】
対向基板２０において素子基板１０と対向する面側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の共通電極２１が形成されており、共通電極２１に対して素子基板１０側には配向膜２６が形成されている。本形態において、共通電極２１は、対向基板２０の略全面に形成されている。
【００２４】
配向膜１６、２６は、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の斜方蒸着膜からなる。本形態において、配向膜１６、２６は、ＳｉＯx（ｘ＜２）、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）であり、電気光学層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を傾斜配向させ、電気光学装置１００をＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶装置として動作させる。
【００２５】
素子基板１０には、シール材１０７より外側において対向基板２０の角部分と重なる領域に、素子基板１０と対向基板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、対向基板２０の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、素子基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、素子基板１０の側から共通電位が印加されている。
【００２６】
本形態の電気光学装置１００において、画素電極９ａおよび共通電極２１が透光性導電膜により形成されており、電気光学装置１００は、透過型液晶装置として構成されている。かかる電気光学装置１００では、素子基板１０および対向基板２０のうち、一方側の基板から入射した光が他方側の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本形態では、矢印Ｌで示すように、対向基板２０から入射した光が素子基板１０を透過して出射される間に電気光学層８０によって画素毎に変調され、画像を表示する。
【００２７】
対向基板２０には、共通電極２１に対して素子基板１０とは反対側には、金属または金属化合物からなる遮光性の金属層１０８が形成されている。金属層１０８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１０８ａとして形成されている。金属層１０８は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域に遮光層（ブラックマトリクス）として形成されることもある。
【００２８】
（レンズアレイ基板３０の構成）
図３は、図１に示す電気光学装置１００の一部を拡大して示す説明図である。図３に示すように、素子基板１０は、透光性基板１９を有しているとともに、透光性基板１９の対向基板２０側の面には複数の層間絶縁膜１８が積層されている。また、素子基板１０では、透光性基板１９と層間絶縁膜１８との間や、層間絶縁膜１８の間等を利用して、隣り合う画素電極９ａの間と重なる領域に沿って延在する配線１７や、画素トランジスター１４が形成されており、配線１７や画素トランジスター１４は光を透過しない。
【００２９】
このため、素子基板１０では、配線１７や画素トランジスター１４と平面視で重なる領域や、隣り合う画素電極９ａに挟また領域と平面視で重なる領域は、光を透過しない遮光領域１５ｂになっている。これに対して、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、配線１７や画素トランジスター１４と平面視で重ならない領域は光を透過する開口領域１５ａ（透光領域）になっている。従って、開口領域１５ａを透過した光のみが画像の表示に寄与し、遮光領域１５ｂに向かう光は、画像の表示に寄与しない。
【００３０】
そこで、本形態では、対向基板２０は、複数の画素電極９ａの各々に対して重なる複数の第１レンズ３１が形成されたレンズアレイ基板３０として構成されており、レンズアレイ基板３０は、光源からの光のうち、開口領域１５ａから外れた位置に向かおうとする光を開口領域１５ａに導く。なお、第１レンズ３１は、図２に示すダミー画素電極９ｂに対しても平面視で重なるように形成されている。
【００３１】
かかるレンズアレイ基板３０（対向基板２０）を構成するにあたって、透光性基板２９の一方の基板面２９１の側（一方面側）には、以下に説明する第２レンズ層５２、第１レンズ層５１、および透光性の保護層５５が順に積層されている。本形態において、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面５２６には、複数の画素電極９ａの各々と重なる位置に、透光性基板２９とは反対側に向けて突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面５２１が形成されている。第１レンズ層５１は、第１レンズ面５２１を透光性基板２９とは反対側で覆っており、第１レンズ層５１の透光性基板２９とは反対側の面５１６は平坦面になっている。
【００３２】
第１レンズ面５２１を構成する媒質（第２レンズ層５２）と第１レンズ層５１とは屈折率が相違しており、第１レンズ面５２１は第１レンズ３１を構成している。本形態において、第２レンズ層５２の屈折率は、第１レンズ層５１の屈折率より大きい。例えば、第２レンズ層５２は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなり、屈折率が１．５４〜１．７０である。第１レンズ層５１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）からなり、屈折率が１．４８である。それ故、第１レンズ３１は、光源からの光を収束させるパワーを有している。なお、第２レンズ層５２としては、シリコン窒化膜（屈折率＝２．０）等を用いることもできる。本形態において、第１レンズ層５１および第２レンズ層５２は、第１レンズ３１から素子基板１０までの光路長を適正化する厚さに形成されている。第１レンズ層５１の透光性基板２９とは反対側の面５１６には、透光性の保護層５５が形成されており、かかる保護層５５の透光性基板２９とは反対側の面に透光性の共通電極２１（透光性電極）が形成されている。また、共通電極２１の透光性基板２９とは反対側の面には配向膜２６が形成されている。保護層５５の屈折率は、第１レンズ層５１の屈折率と共通電極２１の屈折率との間である。保護層５５は、例えば、アルミニウム酸化膜（屈折率＝１．６７）からなり、共通電極２１は、ＩＴＯ膜（屈折率＝１．９１）からなる。
【００３３】
（第１レンズ面５２１の詳細構成）
図４は、図３に示す第１レンズ面５２１の平面的な構成を示す説明図である。図３に示すように、本形態の対向基板２０（レンズアレイ基板３０）において、第１レンズ面５２１の突出高さをＨ１とし、第１レンズ面５２１の外径をＤ１としたとき、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１の外径Ｄ１で割ったアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）は０．３以下に設定されている。
【００３４】
また、第１レンズ面５２１のピッチ（画素電極９ａのピッチ）をＰとしたとき、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１は、第１レンズ面５２１のピッチＰより小さい。このため、図４に示すように、第１レンズ面５２１（第１レンズ３１）は、隣り合う第１レンズ面５２１同士が間隙Ｇ１をもって配列されており、隣り合う第１レンズ面５２１同士の間隙Ｇ１は、以下の式で表される。本形態において、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１は、例えば３μｍから７μｍであり、間隙Ｇ１は、０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上に設定されている。
Ｇ１＝Ｐ−Ｄ１
【００３５】
本形態では、第１レンズ面５２１のＸ方向の外径をＤ１ｘとし、Ｙ方向の外径をＤ１ｙとしたとき、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１のＸ方向の外径Ｄ１ｘで割ったアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１ｘ）、および第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１のＹ方向の外径Ｄ１ｙで割ったアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１ｙ）のいずれもが０．３以下に設定されている。
【００３６】
また、第１レンズ面５２１のＸ方向のピッチをＰｘとし、Ｙ方向のピッチをＰｙとしたとき、第１レンズ面５２１のＸ方向の外径Ｄ１ｘは、第１レンズ面５２１のＸ方向のピッチＰｘより小さく、第１レンズ面５２１のＹ方向の外径Ｄ１ｙは、第１レンズ面５２１のＹ方向のピッチＰｘより小さい。本形態では、第１レンズ面５２１のＸ方向の外径Ｄ１ｘとＹ方向の外径Ｄ１ｙとが等しく、第１レンズ面５２１のＸ方向のピッチＰｘとＹ方向のピッチＰｙとが等しい場合を例示してある。
【００３７】
（レンズアレイ基板３０の製造方法）
図５は、図３に示すレンズアレイ基板３０の製造方法を示す工程断面図である。なお、図５では、図３等とは逆に透光性基板２９の一方の基板面２９１を図面に向かって上向きに表してある。レンズアレイ基板３０を製造するには、レンズアレイ基板３０より大型の石英基板からなるマザー基板を用い、以下の工程を行った後、マザー基板を切断して複数のレンズアレイ基板３０を得る。但し、以下の説明では、単品サイズの透光性基板２９とマザー基板とを区別せずに「透光性基板２９」として説明する。
【００３８】
まず、図５に示す第２レンズ層形成工程ＳＴ１１において、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により、透光性基板２９の一方の基板面２９１に第２レンズ層５２を形成する。本形態において、第２レンズ層５２はシリコン酸窒化膜からなる。
【００３９】
次に、図５に示す第１レンズ面形成工程ＳＴ１２において、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面５２６に、透光性基板２９とは反対側に向けて突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面５２１を形成する。かかる第１レンズ面５２１を形成するにあたっては、本形態では、凸部形成工程ＳＴ１２ａにおいて、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面に、透光性基板２９とは反対側に向けて突出した半球状の凸部６２を形成する。次に、エッチング工程ＳＴ１２ｂにおいて、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasmas：誘導結合型プラズマ）装置等を用いたドライエッチング等により、凸部６２および第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面５２６をエッチングする。その結果、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面に、透光性基板２９とは反対側に向けて突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面５２１が形成される。
【００４０】
凸部６２を形成するにあたっては、例えば、図５に示す第２レンズ層形成工程ＳＴ１１の後、フォトリソグラフィ技術を用いて、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面５２６の所定位置にレジスト６１を形成した後、レジスト６１に対して加熱によるリフロー処理を行い、レジスト６１を略半球状に変形させる。また、上記のリフロー法以外にも、ポジ型の感光性樹脂を塗布した後、グレースケールマスクなどを用いて感光性樹脂を露光し、その後現像してもよい。グレースケールマスクとしては、例えば、露光時に用いる露光装置の解像限界以下のグリッドサイズ内に微小な孔を形成し、孔のサイズを変えることにより光の透過率を制御する種類のものを用いる。その際、光の透過率を中央部から外周部に向けて高くなるように予め設計しておけば、半球状の凸部６２を形成することができる。また、開口部の径が段階的に変化する複数のフォトマスクを用いた多重露光法によって、半球状の凸部６２を形成してもよい。
【００４１】
次に、図５に示す第１レンズ層形成工程ＳＴ１３において、プラズマＣＶＤ法等の気相堆積法により、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面に第１レンズ層５１に形成する。その際、第１レンズ層５１の透光性基板２９とは反対側の面５１６には、第１レンズ面５２１に起因する凸部が形成される。従って、図５に示す平坦化工程ＳＴ１４において、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等を利用して第１レンズ層５１の面５１６を平坦化し、平坦面とする。本形態において、第１レンズ層５１は、シリコン酸化膜からなる。
【００４２】
その後、アルミニウム酸化膜からなる保護層５５、ＩＴＯ膜からなる共通電極２１および配向膜２６を順に形成した後、透光性基板２９を切断し、単品サイズのレンズアレイ基板３０を得る。そして、レンズアレイ基板３０を対向基板２０として用いて電気光学装置１００を製造する。
【００４３】
（本形態の作用および効果）
図６は、図３に示す第１レンズ層５１を形成する様子を模式的に示す説明図である。本形態では、図３を参照して説明したように、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１の外径Ｄ１で割ったアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）が０．３以下に設定されている。また、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１は、第１レンズ面５２１のピッチＰより小さい。このため、隣り合う第１レンズ面５２１（第１レンズ３１）の間に形成される凹部５８は大きく開口している。従って、図５を参照して説明した第１レンズ層形成工程ＳＴ１３において、第１レンズ層５１をプラズマＣＶＤ法等の気相堆積法により形成する際、図６に示すように、矢印Ｃで示すように、斜め方向から進行してきた成膜粒子であっても、隣り合う第１レンズ面５２１によって挟まれた凹部５８の全体に到達する。それ故、表１を参照して評価結果を後述するように、凹部５８の内部においても第１レンズ層５１が適正に形成されるので、第１レンズ層５１にボイド（空乏）が発生しにくい。また、ボイドに起因するクラックも発生しにくい。それ故、ボイドに起因する光の回折や散乱が発生しにくいので、光を適正に導くことができる。
【００４４】
（評価結果）
表１を参照して、第１レンズ面５２１のピッチＰ、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）を変化させた場合におけるボイドの発生有無を評価し、その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2018163281.tif 000003
【００４６】
表１に示す評価では、ピッチＰが７．５μｍおよび４．０μｍの場合において、突出高さＨ１を１．２５μｍ〜２．５μｍに変化させるとともに、外径Ｄ１を３．０μｍ〜６．４μｍに変化させて、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）を０．２９〜０．６１に変化させた場合における第１レンズ層５１でのボイドの発生の有無を評価した。表１に示すように、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）が０．３以下である場合、第１レンズ層５１にボイドが発生しないことが確認された。また、上記条件の他にも種々検討を行ったところ、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）が０．３以下である場合、第１レンズ層５１にボイドが発生しにくく、さらに、第１レンズ３１の間隙Ｇ１が０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上である場合に第１レンズ層５１にボイドがより発生しにくいことが確認された。
【００４７】
ここで、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）の下限や、間隙Ｇ１の上限は、第１レンズ３１に求められる光学特性や画素サイズ等から設定されるべきものであり、アスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）の下限は、例えば０．１であり、間隙Ｇ１の上限は、例えば３μｍである。
【００４８】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る電気光学装置１００の一部を拡大して示す説明図である。図８は、図７に示す第２レンズ面２９５の平面的な構成を示す説明図である。図９は、図７に示すレンズアレイ基板３０の製造方法を示す工程断面図である。なおなお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４９】
図７に示すように、本形態の電気光学装置１００において、透光性基板２９の一方の基板面２９１の側には、複数の画素電極９ａの各々と重なる位置に、複数の第２レンズ面２９５が形成されており、第２レンズ面２９５は、透光性基板２９とは反対側から第３レンズ層５３で覆われている。第３レンズ層５３の透光性基板２９とは反対側の面５３６は平坦面になっている。第２レンズ面２９５を構成する媒質と第３レンズ層５３とは異なる屈折率を有している。このため、第２レンズ面２９５は第２レンズ３２を構成している。本形態において、第３レンズ層５３は、第２レンズ面２９５を構成する媒質より屈折率が大である。従って、第２レンズ面２９５（第２レンズ３２）は正のパワーを有している。
【００５０】
本形態では、透光性基板２９の一方の基板面２９１に凹曲面からなる第２レンズ面２９５が形成されている。本形態において、透光性基板２９は石英基板（シリコン酸化物、ＳｉＯ２）からなり、屈折率が１．４８であるのに対して、第３レンズ層５３は、シリコン酸窒化膜（屈折率＝１．５４〜１．７０）からなる。従って、第３レンズ層５３は、透光性基板２９より屈折率が大きい。
【００５１】
また、第３レンズ層５３に対して透光性基板２９とは反対側には、光路長調整層５４、第２レンズ層５２、第１レンズ層５１、および透光性の保護層５５が順に積層されている。本形態では、実施の形態１と同様、第２レンズ層５２の透光性基板２９とは反対側の面５２６には、透光性基板２９とは反対側に向けて突出した凸曲面からなる複数の第１レンズ面５２１が形成されており、第１レンズ面５２１は、透光性基板２９とは反対側から第１レンズ層５１で覆われている。従って、複数の画素電極９ａの各々と重なる位置には、複数の第１レンズ３１および複数の第２レンズ３２が形成されている。光路長調整層５４は、シリコン酸化膜からなり、屈折率が１．４８である。光路長調整層５４は、第１レンズ３１から素子基板１０までの光路長を調節している。
【００５２】
このように構成した対向基板２０（レンズアレイ基板３０）において、第１レンズ面５２１の突出高さＨ１を第１レンズ面５２１の外径Ｄ１で割ったアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）は０．３以下に設定されている。また、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１は、第１レンズ面５２１のピッチＰより小さい。
【００５３】
これに対して、第２レンズ面２９５は、図８に示すように、隣り合う第２レンズ面２９５同士が繋がっており、第２レンズ面２９５の外径は、第２レンズ面２９５のピッチ（第１レンズ面５２１のピッチＰ）と等しい。従って、第２レンズ面２９５の外径は、第１レンズ面５２１の外径Ｄ１より大きい。
【００５４】
かかる構成によれば、光源からの光Ｌのうち、開口領域１５ａから外れた位置に向かおうとする光を第２レンズ３２および第１レンズ３１によって開口領域１５ａに導く。このため、第１レンズ面５２１に上記の制約がある場合でも、光源からの光Ｌを開口領域１５ａに効率よく導くことができる。
【００５５】
本形態のレンズアレイ基板３０の製造方法では、図９に示す凹部形成工程ＳＴ１において、透光性基板２９の基板面２９１に凹曲面からなる第２レンズ面２９５を形成する。より具体的には、マスク形成工程ＳＴ１ａにおいて、透光性基板２９の基板面２９１の所定位置にエッチングマスク６６を形成した後、エッチング工程ＳＴ１ｂにおいて、エッチングマスク６６の開口部６６０から透光性基板２９の基板面２９１に、ふっ酸を含むエッチング液等を利用して等方性エッチングを行う。その結果、エッチングマスク６６の開口部６６０を中心とする略半球状の凹曲面からなる第２レンズ面２９５が形成される。その後、エッチングマスク６６を除去する。
【００５６】
次に、図９に示す第３レンズ層形成工程ＳＴ２において、プラズマＣＶＤ法等により、第３レンズ層５３を形成する。その結果、第２レンズ面２９５によって第２レンズ３２が形成される。その際、第３レンズ層５３の透光性基板２９とは反対側の面５３６には、第２レンズ面２９５に起因する凹部が形成されるので、図９に示す平坦化工程ＳＴ３において、ＣＭＰ処理等を利用して第３レンズ層５３の面５３６を平坦化する。
【００５７】
次に、図９に示す成膜工程ＳＴ４において、光路長調整層５４および第２レンズ層５２を順に形成する。その後、図５を参照して説明した各工程を行い、第１レンズ３１を形成する。
【００５８】
［実施の形態３］
上記実施の形態１、２では、対向基板２０（レンズアレイ基板３０）に形成された全ての第１レンズ面５２１にアスペクト比等の限定を行ったが、複数の画素電極９ａのうち、ダミー画素電極９ｂと重なる第１レンズ面５２１に対してのみ、アスペクト比等の限定を行ってもよい。かかる態様によれば、ダミー画素電極９ｂと重なる第１レンズ面５２１に挟まれた凹部５８にボイドが発生しにくいので、ダミー画素電極９ｂに向けて光が入り込んだ際でも、ボイドの界面で散乱した光が表示領域１０ａに進入してコントラストを低下させるという事態が発生しにくい。
【００５９】
［他の電気光学装置への適用例］
上記実施の形態では、電気光学装置として液晶装置に用いるレンズアレイ基板３０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、有機エレクトロルミネッセンス表示用パネル、プラズマディスプレイパネル、ＦＥＤ（Field Emission Display）パネル、ＳＥＤ（Surface-Conduction Electron-Emitter Display）パネル、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示パネル、電気泳動表示パネル等に用いるレンズアレイ基板３０に本発明を適用してもよい。
【００６０】
［電子機器への搭載例］
上述した実施形態に係る電気光学装置１００を用いた電子機器について説明する。図１０は、本発明を適用した電気光学装置１００を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図であり、図１０に示す投射型表示装置２１００は、電気光学装置１００を用いた電子機器の一例である。投射型表示装置２１００において、電気光学装置１００がライトバルブとして用いられ、装置を大きくすることなく高精細で明るい表示が可能である。この図に示されるように、投射型表示装置２１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源を有するランプユニット２１０２（光源部）が設けられている。ランプユニット２１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー２１０６および２枚のダイクロイックミラー２１０８によってＲ（赤）色、Ｇ（緑）色、Ｂ（青）色の３原色に分離される。分離された投射光は、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。なお、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ２１２２、リレーレンズ２１２３および出射レンズ２１２４を有するリレーレンズ系２１２１を介して導かれる。
【００６１】
投射型表示装置２１００において、電気光学装置１００を含む液晶装置が、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対応して３組設けられている。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した電気光学装置１００と同様であり、各々が投射型表示装置２１００内の上位回路と接続される。Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれの原色成分の階調レベルを指定する画像信号がそれぞれ外部上位回路から供給されて、投射型表示装置２１００内の上位回路で処理され、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００が各々、駆動される。ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム２１１２に３方向から入射する。そして、ダイクロイックプリズム２１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に反射し、Ｇ色の光は透過する。したがって、各原色の画像が合成された後、スクリーン２１２０には、投射レンズ群２１１４（投射光学系）によってカラー画像が投射される。
【００６２】
（他の投射型表示装置）
なお、投射型表示装置については、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源等を用い、かかるＬＥＤ光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００６３】
（他の電子機器）
本発明を適用した電気光学装置１００を備えた電子機器は、上記実施形態の投射型表示装置２１００に限定されない。例えば、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ等の電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
９ａ…画素電極、９ｂ…ダミー画素電極、１０…素子基板、１０ａ…表示領域、１０ｂ…周辺領域、１４…画素トランジスター、１５ａ…開口領域、１５ｂ…遮光領域、２９…透光性基板、２０…対向基板、２１…共通電極、３０…レンズアレイ基板、３１…第１レンズ、３２…第２レンズ、５１…第１レンズ層、５２…第２レンズ層、５３…第３レンズ層、５４…光路長調整層、５５…保護層、６１…レジスト、６２…凸部、６６…エッチングマスク、８０…電気光学層、１００…電気光学装置、１００Ｂ、１００Ｇ、１００Ｒ…ライトバルブ、２９５…第２レンズ面、５２１…第１レンズ面、６６０…開口部、２１００…投射型表示装置、２１０２…ランプユニット（光源部）、２１０６…ミラー、２１０８…ダイクロイックミラー、２１１２…ダイクロイックプリズム、２１１４…投射レンズ群、２１２０…スクリーン、２１２１…リレーレンズ系、２１２２…入射レンズ、２１２３…リレーレンズ、２１２４…出射レンズ（投射光学系）、Ｄ１…外径、Ｇ１…間隙、Ｈ１…突出高さ、Ｌ…光、Ｐ…ピッチ、ＳＴ１…凹部形成工程、ＳＴ２…第３レンズ層形成工程、ＳＴ４…成膜工程、ＳＴ１１…第２レンズ層形成工程、ＳＴ１２…第１レンズ面形成工程、ＳＴ１３…第１レンズ層形成工程、ＳＴ１ａ…マスク形成工程、ＳＴ１ｂ、ＳＴ１２ｂ…エッチング工程、ＳＴ１２ａ…凸部形成工程。
【図１】
2018163281.tif 000004
【図２】
2018163281.tif 000005
【図３】
2018163281.tif 000006
【図４】
2018163281.tif 000007
【図５】
2018163281.tif 000008
【図６】
2018163281.tif 000009
【図７】
2018163281.tif 000010
【図８】
2018163281.tif 000011
【図９】
2018163281.tif 000012
【図１０】
2018163281.tif 000013
【図１１】
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