(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス基板に形成されるマイクロレンズの高屈折率膜へのダメージを抑制することができる液晶表示素子及びその製造方法、並びに投射型液晶表示装置を提供すること。【解決手段】アクティブマトリクス基板６０の形成工程において、透明基板６１ａ上に複数のマイクロレンズ６１Ｍを有するマイクロレンズアレイ６１を形成する工程と、マイクロレンズアレイ６１上に酸化膜６２を形成する工程と、酸化膜６２の上方に、複数のＴＦＴ素子６５を有するＴＦＴアレイを形成する工程とを設けた。【選択図】図３
2011118324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス基板を形成するアクティブマトリクス基板形成工程を有し、
前記アクティブマトリクス基板形成工程は、
透明基板上に複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを形成する第１工程と、
前記マイクロレンズアレイ上に酸化膜を形成する第２工程と、
前記酸化膜の上方に、複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイを形成する第３工程と、
画素開口を画定するように選択的に遮光膜を形成する第４工程と、を有する液晶表示素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程において、各前記マイクロレンズを、隣接するマイクロレンズと所定間隔をあけて２次元に配置した請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項３】
前記隣接するマイクロレンズ間の間隔を、前記隣接するマイクロレンズ間の前記遮光膜の幅のうち最も狭い間隔以下とした請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、画素間の間隔をｐとし、前記画素開口の重心位置から当該画素開口の縁までの距離のうち最も長い距離をＬとした場合に、前記マイクロレンズの有効半径ｒが、Ｌ≦ｒ≦ｐ／√２となるように前記マイクロレンズを形成した請求項２又は３に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５】
液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板を形成する対向基板形成工程を有し、
前記対向基板形成工程は、前記マイクロレンズと互いに焦点位置となるようにそれぞれ配置される複数の第２のマイクロレンズを形成する工程を有する
請求項２〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程は、
前記透明基板上に各前記マイクロレンズのレンズ面形状を形成する工程と、
前記透明基板上であって、隣接する前記レンズ面形状の境界領域に、隣接する前記マイクロレンズを離隔させるための分離層領域を形成する工程と、
前記分離層領域間にレンズ材を充填する工程と、を有する
請求項２〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
液晶層と、
アクティブマトリクス基板と、
前記液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板とを備え、
前記アクティブマトリクス基板は、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイ上に形成された酸化膜と、
前記酸化膜の上方に形成された複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイと、
光が通過可能な２次元に配置された複数の画素開口を画定する遮光膜と、
を有する液晶表示素子。
【請求項８】
各前記マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズと間隔をあけて２次元に配置された請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記隣接するマイクロレンズ間の間隔を、前記隣接するマイクロレンズ間の前記遮光膜の幅のうち最も狭い間隔以下とした請求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
画素間の間隔をｐとし、前記画素開口の重心位置から当該画素開口の縁までの距離のうち最も長い距離をＬとした場合に、前記マイクロレンズの有効半径ｒが、Ｌ≦ｒ≦ｐ／√２となるように前記マイクロレンズを形成した請求項８又は９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記対向基板は、前記複数の画素開口に対応して複数の第２のマイクロレンズを２次元に配列した第２のマイクロレンズアレイを有し、
前記アクティブマトリクス基板の前記マイクロレンズと前記対向基板の前記第２マイクロレンズとは、互いが他方のマイクロレンズの焦点位置となるように配置された請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
光を発する光源と、
前記光源から出射された光を光学的に変調する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子によって変調された光を投射する投射レンズと、を備え、
前記液晶表示素子は、
液晶層と、
アクティブマトリクス基板と、
前記液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、を備え、
前記アクティブマトリクス基板は、
透明基板と、
前記透明基板上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイ上に形成された酸化膜と、
前記酸化膜の上方に形成された複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイと、
光が通過可能な２次元に配置された複数の画素開口を画定する遮光膜と、
を有する投射型液晶表示装置。
【請求項１３】
各前記マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズと間隔をあけて２次元に配置された請求項１２に記載の投射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズが形成された液晶表示素子及びその製造方法、並びに液晶表示素子を備えた投射型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子を搭載した投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）の開発が盛んに行われている。投射型液晶表示装置には、機能、形態からパーソナルコンピュータ用途などのデータプロジェクタ、ホームシアター用途などのフロントプロジェクタ、リアプロジェクタテレビジョン用途などのリアプロジェクタ等がある。
【０００３】
投射型液晶表示装置は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３色のサブピクセルを各ドットに設けた液晶表示素子を１枚使った単板式と、モノクロの液晶表示素子をＲ、Ｇ、Ｂの光路ごとに１枚使った３板式とに大別される。また、投射型液晶表示装置は、その中枢となる液晶表示素子が透過型か反射型かに応じて、透過型プロジェクタと反射型プロジェクタとに分けられる。
【０００４】
投射型液晶表示装置においては、高輝度化、高画質化、高精細化、低価格化等に対する要求が高く、特に、投射光量の向上要求が高い。
【０００５】
投射光量は、投射画像の視認性の度合いを示すものであり、かかる投射光量を決定づける要素の１つに液晶表示素子がある。液晶表示素子は、光源から出射される光を画像信号に応じて空間的に変調し、その変調された画像を出射する役割をもつ。液晶表示素子により変調された光は、投射レンズによってスクリーンや壁などの投射面に投射され、その投射面上に画像を形成する。
【０００６】
また、液晶表示素子は、各画素を駆動するために薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ素子」という）などが基板上に作り込まれる。そのため、隣接する画素間にはブラックマトリクスと呼ばれる光の遮蔽領域が設けられている。したがって、その開口率は決して１００％とはならない。
【０００７】
そこで、従来、液晶表示素子における開口率を上げるために、光入射側に配置された基板上に各ドット（１ピクセルまたは１サブピクセル）に対応して光軸方向にマイクロレンズを配置し、液晶表示素子の実効開口率を上げる工夫がなされている。ここで、液晶表示素子における“実効開口率”とは、液晶表示素子に入射する全光束に対する、液晶表示素子から出射される全光束の割合をいう。なお、投射型液晶表示装置においては、通常、液晶表示素子による光の損失のみならず、後段の投射レンズによる光のケラレを考慮したものを、液晶表示素子の実効開口率という。
【０００８】
このように光入射側に配置された基板上にマイクロレンズを配置することによりブラックマトリクスの遮光による光損失は小さくなる。しかし、その一方で、集光によって出射光の拡散が大きくなり、後段の投射レンズでの光のケラレや、Ｆナンバーの小さい投射レンズを使用することによるコストアップ、結像性能の低下などが発生してしまう。
【０００９】
そこで、入射側に配置されたマイクロレンズの後段にさらにマイクロレンズを設けて、
かかる課題を抑制する液晶表示素子が開発されてきている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、光入射側に配置されたマイクロレンズで拡散した光を平行光化するマイクロレンズを光出射側に備えた液晶表示素子が開示されている。光出射側にもマイクロレンズを設けることにより、光入射側のマイクロレンズでの集光による出射光の発散をキャンセルして、出射光の発散を小さくし、実効開口率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】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】
【００１２】
上述のように光出射側と光出射側とにそれぞれマイクロレンズを備えた液晶表示素子では、光出射側に位置するアクティブマトリクス基板において、マイクロレンズの形成位置がＴＦＴ素子よりも前のものと後のものがある。すなわち、マイクロレンズを形成した後にＴＦＴ素子を形成するもの（図２２参照）と、ＴＦＴ素子を形成した後に第２マイクロレンズを形成するもの（図２３参照）とがある。
【００１３】
しかし、透明基板上にマイクロレンズとＴＦＴ素子を順次形成した液晶表示素子では、ＴＦＴ素子を形成する工程における高温アニール処理時に、マイクロレンズの高屈折率膜がダメージを受け、この高屈折率膜にクラックや膜剥がれが発生していた。
【００１４】
そこで、本発明は、アクティブマトリクス基板に形成されるマイクロレンズの高屈折率膜へのダメージを抑制することができる液晶表示素子及びその製造方法、並びに投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、アクティブマトリクス基板を形成するアクティブマトリクス基板形成工程を有し、前記アクティブマトリクス基板形成工程は、透明基板上に複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを形成する第１工程と、前記マイクロレンズアレイ上に酸化膜を形成する第２工程と、前記酸化膜の上方に、複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイを形成する第３工程と、画素開口を画定するように選択的に遮光膜を形成する第４工程と、を有する液晶表示素子の製造方法とした。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記第１工程において、各前記マイクロレンズを、隣接するマイクロレンズと所定間隔をあけて２次元に配置したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記隣接するマイクロレンズ間の間隔を、前記隣接するマイクロレンズ間の前記遮光膜の幅のうち最も狭い間隔以下としたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記第１工程において、画素間の間隔をｐとし、前記画素開口の重心位置から当該画素開口の縁までの距離のうち最も長い距離をＬとした場合に、前記マイクロレンズの有効半径ｒが、Ｌ≦ｒ≦ｐ／√２となるように前記マイクロレンズを形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法において、液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板を形成する対向基板形成工程を有し、前記対向基板形成工程は、前記マイクロレンズと互いに焦点位置となるようにそれぞれ配置される複数の第２のマイクロレンズを形成する工程を有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法において、前記第１工程は、前記透明基板上に各前記マイクロレンズのレンズ面形状を形成する工程と、前記透明基板上であって、隣接する前記レンズ面形状の境界領域に、隣接する前記マイクロレンズを離隔させるための分離層領域を形成する工程と、前記分離層領域間にレンズ材を充填する工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に係る発明は、液晶層と、アクティブマトリクス基板と、前記液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板とを備え、前記アクティブマトリクス基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイ上に形成された酸化膜と、前記酸化膜の上方に形成された複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイと、光が通過可能な２次元に配置された複数の画素開口を画定する遮光膜と、を有する液晶表示素子とした。
【００２２】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の液晶表示素子において、各前記マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズと間隔をあけて２次元に配置されたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に係る発明は、請求項８に記載の液晶表示素子において、前記隣接するマイクロレンズ間の間隔を、前記隣接するマイクロレンズ間の前記遮光膜の幅のうち最も狭い間隔以下としたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０に係る発明は、請求項８又は９に記載の液晶表示素子において、画素間の間隔をｐとし、前記画素開口の重心位置から当該画素開口の縁までの距離のうち最も長い距離をＬとした場合に、前記マイクロレンズの有効半径ｒが、Ｌ≦ｒ≦ｐ／√２となるように前記マイクロレンズを形成したことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１に係る発明は、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示素子において、前記対向基板は、前記複数の画素開口に対応して複数の第２マイクロレンズを２次元に配列した第２のマイクロレンズアレイを有し、前記アクティブマトリクス基板の前記マイクロレンズと前記対向基板の前記第２マイクロレンズとは、互いが他方のマイクロレンズの焦点位置となるように配置されたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に係る発明は、光を発する光源と、前記光源から出射された光を光学的に変調する液晶表示素子と、前記液晶表示素子によって変調された光を投射する投射レンズと、を備え、前記液晶表示素子は、液晶層と、アクティブマトリクス基板と、前記液晶層を介して前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、を備え、前記アクティブマトリクス基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイ上に形成された酸化膜と、前記酸化膜の上方に形成された複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイと、光が通過可能な２次元に配置された複数の画素開口を画定する遮光膜と、を有する投射型液晶表示装置とした。
【００２７】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載の投射型液晶表示装置において、各前記マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズと間隔をあけて２次元に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、アクティブマトリクス基板に形成されるマイクロレンズの高屈折率膜上に酸化膜を形成しているので、マイクロレンズの高屈折率膜のダメージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型液晶表示装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の概略構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の概略構成の一例を示す図である。
【図５】第１マイクロレンズのみを用いた従来の液晶表示素子の出射光角度分布の模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の出射光角度分布の模式図である。
【図７】従来の液晶表示素子の構成での高温アニール処理時のＴＤＳ（水素）の結果を示す図である。
【図８】ＣＶＤ成膜時のアンモニアの要否と高温アニール後のダメージとの関係を示す図である。
【図９】第２マイクロレンズの高屈折率膜のダメージを示す図である。
【図１０】第２マイクロレンズの高屈折率膜のダメージを示す図である。
【図１１】第２マイクロレンズの高屈折率膜のダメージを示す図である。
【図１２】第１マイクロレンズによる集光スポットの光量分布を示す図である。
【図１３】第２マイクロレンズの有効サイズ、画素ピッチ及び画素開口の関係を示す図である。
【図１４】第２マイクロレンズの有効サイズ、画素ピッチ及び画素開口の関係を示す図である。
【図１５】第２マイクロレンズの有効サイズ、画素ピッチ及び画素開口の関係を示す図である。
【図１６】第２マイクロレンズの有効サイズ、画素ピッチ及び画素開口の関係を示す図である。
【図１７Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｃ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｄ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｅ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｆ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｇ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１７Ｈ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造工程を示す図である。
【図１８Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図１８Ｃ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図１９】ボイドを起点として発生するクラックを示す図ある。
【図２０Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｃ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｄ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｅ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｆ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｇ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２０Ｈ】本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の他の製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す図である。
【図２２】従来の液晶表示素子の構成を示す図である。
【図２３】従来の液晶表示素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本実施形態に係る投射型液晶表示装置は、光を発する光源と、この光源から出射された光を光学的に変調する液晶表示素子と、この液晶表示素子によって変調された光を投射する投射レンズとを備えている。
【００３１】
液晶表示素子は、液晶層と、アクティブマトリクス基板と、液晶層を介してアクティブマトリクス基板に対向する対向基板とを備えている。
【００３２】
アクティブマトリクス基板には、透明基板と、透明基板上に形成された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの上方に形成された複数のＴＦＴ素子を有するＴＦＴアレイとが設けられている。また、アクティブマトリクス基板には、光が通過可能な２次元に配置された複数の画素開口を画定する遮光膜が設けられている。
【００３３】
さらに、マイクロレンズアレイは、低屈折率膜（低屈折率層）と高屈折率膜（例えば、
ＳｉＯＮ膜やＳＩＮ膜）とにより形成され、高屈折率膜上には、酸化膜が形成されている。酸化膜としては、例えば、ＳｉＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜，ＴｉＯ2膜，ＺｒＯ2膜，ＨｆＯ2膜，Ｔａ2Ｏ5膜，ＲｕＯ2膜，ＩｒＯ2膜等が挙げられる。
【００３４】
このようにマイクロレンズアレイの高屈折率膜上に酸化膜を形成することにより、ＴＦＴ素子のゲート酸化膜を形成するためのアニール処理によるマイクロレンズの高屈折率膜へのダメージの発生を抑制できる。
【００３５】
さらに、各マイクロレンズは、隣接するマイクロレンズと間隔をあけて２次元に配置されており、マイクロレンズの高屈折率膜へのダメージの発生をより抑制することができる。
【００３６】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法、及び液晶表示素子を備えた投射型液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
説明は以下の順序で行う。
１．投射型液晶表示装置の全体構成
２．液晶表示素子の構成
３．第２マイクロレンズのダメージの抑制対策
４．液晶表示素子の製造方法
５．液晶表示素子の製造方法の変形例
６．その他の実施形態
【００３８】
〔１．投射型液晶表示装置の全体構成〕
図１は、本発明の一実施の形態に係る投射型液晶表示装置の全体構成の一例を示している。この図に示した投射型液晶表示装置は、透過型の液晶表示素子を３枚用いてカラー画像表示を行ういわゆる３板方式の投射型液晶表示装置である。図示するように、本実施形態に係る投射型液晶表示装置１は、光を発する光源１１と、一対の第１及び第２フライアイレンズ１２，１３と、これらのフライアイレンズ１２，１３の間に設けられ、光路（光軸１０）を第２フライアイレンズ１３側に略９０度曲げるように配置された全反射ミラー１４とを備えている。
【００３９】
光源１１は、カラー画像表示に必要とされる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発するようになっている。この光源１１は、白色光を発する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光を反射する凹面鏡とを含んで構成されている。発光体としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプまたはキセノンランプ等が使用される。凹面鏡は、例えば回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状となっている。
【００４０】
第１及び第２フライアイレンズ１２，１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ１２Ｍ，１３Ｍが２次元的に配列されている。第１及び第２フライアイレンズ１２，１３は、光の照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光を複数の小光束に分割する機能を有している。従って、光源１１から発せられた白色光は、第１及び第２フライアイレンズ１２，１３を透過することにより、複数の小光束に分割される。
【００４１】
この投射型液晶表示装置１は、また、第２フライアイレンズ１３の光出射側に、ＰＳ合成素子１５と、コンデンサレンズ１６と、ダイクロイックミラー１７とを順番に備えている。
【００４２】
第１及び第２フライアイレンズ１２，１３を透過した光は、ＰＳ合成素子１５に入射する。ＰＳ合成素子１５には、第２フライアイレンズ１３における隣り合うマイクロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板１５Ａが設けられている。ＰＳ合成素子１５は、入射した光を第１偏光光（Ｐ偏光成分）及び第２偏光光（Ｓ偏光成分）に分離し、一方の偏光光（例えばＰ偏光成分）を、その偏光方向を保ったままＰＳ合成素子１５から出射し、他方の偏光光（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長板１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に変換して出射する。これにより、分離された２つの偏光光の偏光方向が特定の方向（例えばＰ偏光）に揃えられる。
【００４３】
ＰＳ合成素子１５を出射した光は、コンデンサレンズ１６を透過した後、ダイクロイックミラー１７に入射する。ダイクロイックミラー１７は、入射した光を、赤色光ＬＲと、その他の色光とに分離する。
【００４４】
この投射型液晶表示装置１は、また、ダイクロイックミラー１７によって分離された赤色光ＬＲの光路に沿って、全反射ミラー１８と、フィールドレンズ２４Ｒと、液晶表示素子２５Ｒとを順番に備えている。全反射ミラー１８は、ダイクロイックミラー１７によって分離された赤色光ＬＲを、液晶表示素子２５Ｒに向けて反射する。全反射ミラー１８によって反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ２４Ｒを介して液晶表示素子２５Ｒに入射する。液晶表示素子２５Ｒに入射した赤色光ＬＲは、液晶表示素子２５Ｒにおいて、画像信号に応じて空間的に変調された後、後述するクロスプリズム２６の入射面２６Ｒに入射する。
【００４５】
投射型液晶表示装置１は、さらに、ダイクロイックミラー１７によって分離された他の色光の光路に沿って、ダイクロイックミラー１９を備えている。ダイクロイックミラー１９は、入射した光を、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。この投射型液晶表示装置１は、また、ダイクロイックミラー１９によって分離された緑色光ＬＧの光路に沿って、フィールドレンズ２４Ｇと、液晶表示素子２５Ｇとを順番に備えている。緑色光ＬＧは、フィールドレンズ２４Ｇを介して液晶表示素子２５Ｇに入射する。液晶表示素子２５Ｇに入射した緑色光ＬＧは、液晶表示素子２５Ｇにおいて、画像信号に応じて空間的に変調された後、後述するクロスプリズム２６の入射面２６Ｇに入射する。
【００４６】
この投射型液晶表示装置１は、さらに、ダイクロイックミラー１９によって分離された青色光ＬＢの光路に沿って、リレーレンズ２０と、全反射ミラー２１と、リレーレンズ２２と、全反射ミラー２３と、フィールドレンズ２４Ｂと、液晶表示素子２５Ｂとを順番に備えている。全反射ミラー２１は、リレーレンズ２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミラー２３に向けて反射する。全反射ミラー２３は、リレーレンズ２２を介して入射した青色光ＬＢを液晶表示素子２５Ｂに向けて反射する。液晶表示素子２５Ｂは、フィールドレンズ２４Ｂを介して入射した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調した後、後述するクロスプリズム２６の入射面２６Ｂに入射する。
【００４７】
なお、液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂのそれぞれの入射面には、第１及び第２フライアイレンズ１２，１３によって分割された複数の小光束が拡大された状態で重畳され、全体的に均一な照明がなされる。第１及び第２フライアイレンズ１２，１３によって分割された各小光束は、コンデンサレンズ１６の焦点距離と第２フライアイレンズ１３に設けられたマイクロレンズ１３Ｍの焦点距離とで決まる拡大率で拡大される。
【００４８】
また、図示しないが、フィールドレンズ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂのそれぞれの光出射面側に、液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂのそれぞれに偏光を入射するための入射偏光板、また、クロスプリズム２６の光入射面２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂのそれぞれに液晶表示素子で変調された光を制御する出射偏光板を有している。
【００４９】
この投射型液晶表示装置１は、また、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置に、３つの色光ＬＲ、ＬＧ，ＬＢを合成するクロスプリズム２６を備えている。この投射型液晶表示装置１は、また、クロスプリズム２６から出射された合成光を、スクリーン２８に向けて投射するための投射レンズ２７を備えており、クロスプリズム２６の出射光が、投射レンズ２７によってスクリーン２８の前面側または背面側に投射されることにより、スクリーン２８上に画像を形成する。なお、クロスプリズム２６は、３つの入射面２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂと、一つの出射面２６Ｔとを有している。入射面２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂには、それぞれ液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂから出射された赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢがそれぞれ入射するようになっている。そして、クロスプリズム２６は、入射面２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｇに入射した３つの色光を合成して出射面２６Ｔから出射する。
【００５０】
〔２．液晶表示素子の構成〕
図２及び図３は、液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの構成例を示している。なお、図３は、図２に示すＡ部分の拡大図である。液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは、それぞれ変調対象となる光の成分が異なるのみで、その機能、構成は実質的に同じである。以下では、各色用の液晶表示素子２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの構成をまとめて説明する。
【００５１】
図２に示すように、液晶表示素子２５（２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ）は、光入射側より、防塵ガラス３９Ａ、対向基板４０、液晶層５０、アクティブマトリクス基板６０、防塵ガラス３９Ｂを備えている。
【００５２】
対向基板４０は、図３に示すように、光入射側から順に、第１マイクロレンズアレイ４１（第２のマイクロレンズアレイ）、カバー層４２、透明電極から形成される対向電極４３、配向膜４４から形成される。対向電極４３は、後述する画素電極６７との間で電位を発生させるためのものである。
【００５３】
第１マイクロレンズアレイ４１は、光入射面側に順次形成される低屈折率の光学物質層４１ａと高屈折率の光学物質層４１ｂとにより構成され、後述する各画素電極６７に対応して２次元的に設けられた複数の第１マイクロレンズ４１Ｍ（第２のマイクロレンズ）を有している。各第１マイクロレンズ４１Ｍは、全体として正の屈折力（パワー）を有している。図３に示す例では、各第１マイクロレンズ４１Ｍのレンズ面は球面形状で構成され、光入射側（光源側）に凸形状となっている。このような面形状で正のパワーを持たせるために、低屈折率の光学物質層４１ａと高屈折率の光学物質層４１ｂは、その屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２とすると、「ｎ２＞ｎ１」の関係を満たすように構成されている。なお、ｎ２とｎ１の相対的な屈折率差は、例えば０．２〜０．３程度で、より高い値が確保されていることが望ましい。また、光学物質層４１ａ，４１ｂは、例えばウレタン系やアクリル系の樹脂などにより形成される。
【００５４】
この第１マイクロレンズ４１ＭのＦナンバーは、後段の投射レンズ２７のＦナンバー以上の大きさに設定される。従って、液晶表示素子２５に入射した光のうち、第１マイクロレンズ４１Ｍによって集光され後述する画素開口７０に入射した光のほとんどが画像表示に利用可能な有効な光となる。
【００５５】
アクティブマトリクス基板６０は、第２マイクロレンズアレイ６１、酸化膜６２、層間絶縁膜６３、裏面遮光膜６４、ＴＦＴ素子６５、表面遮光膜６６、透明電極からなる画素電極６７、配向膜６８などが順次形成されて構成される。裏面遮光膜６４及び表面遮光膜６６により実質的なブラックマトリクスが形成される。このブラックマトリクスによって囲まれ、入射光が透過可能な開口領域が、１画素（ドット）分の画素開口７０となる。また、ブラックマトリクス内には、隣接する画素電極６７に対して、画像信号に応じて選択的に電圧を印加するためのＴＦＴ素子６５が形成される。
【００５６】
第２マイクロレンズアレイ６１は、低屈折率の光学物質層である透明基板６１ａと、高屈折率膜６１ｂとにより構成され、各画素電極６７に対応して２次元的に設けられた複数の第２マイクロレンズ６１Ｍを有している。各第２マイクロレンズ６１Ｍは、全体として正の屈折力（パワー）を有している。図３の例では、各第２マイクロレンズ６１Ｍのレンズ面は球面形状で構成され、光出射側（光源側と反対側）に凸形状となっている。このような面形状で正のパワーを持たせるために、透明基板６１ａと高屈折率膜６１ｂは、その屈折率をそれぞれｎ３，ｎ４とすると、「ｎ４＞ｎ３」の関係を満たすように構成されている。なお、ｎ３とｎ４の相対的な屈折率差は、例えば０．２〜０．３程度で、より高い値が確保されていることが望ましい。また、透明基板６１ａ及び高屈折率膜６１ｂは、例えばウレタン系やアクリル系の樹脂などにより形成される。
【００５７】
このように、本実施形態に係る液晶表示素子２５では、１ドットにつき光軸方向に２つのマイクロレンズ、すなわち、第１マイクロレンズ４１Ｍと第２マイクロレンズ６１Ｍが配置されるように構成されている。
【００５８】
そして、第１マイクロレンズ４１Ｍ及び第２マイクロレンズ６１Ｍを、互いが他方のマイクロレンズの焦点位置となるように配置している。すなわち、第１マイクロレンズ４１Ｍの焦点位置を、第２マイクロレンズ６１Ｍの主点位置Ｈ２（図４参照）に一致させ、かつ第２マイクロレンズ６１Ｍの焦点位置を、第１マイクロレンズ４１Ｍの主点位置Ｈ１（図４参照）に一致させている。すなわち、第１マイクロレンズ４１Ｍ及び第２マイクロレンズ６１Ｍを、互いが他方のマイクロレンズの焦点位置となるように配置している。
【００５９】
このようにすることで、出射光の発散を解消することができ、照明光の入射発散角β（図１参照）を大きくすることができ、光利用効率を上げることもできる。しかも、第１マイクロレンズ４１ＭのＦナンバーを投射レンズ２７のＦナンバーの大きさまで小さく設定することができる。従って、第１マイクロレンズ４１Ｍでは、投射レンズ２７のケラレを考慮して焦点距離を長くする必要がなくなり、ブラックマトリクスでの光のケラレを小さくすることができる。さらに、第２マイクロレンズ６１Ｍが光出射側に配置しているため、Ｆナンバーを大きくしやすくなり、製造バラツキを抑えることができる。
【００６０】
ここで、図５は第１マイクロレンズ４１Ｍのみを用いた従来の液晶表示素子の出射光角度分布を示し、図６は本実施形態に係る液晶表示素子２５の出射光角度分布を示す。なお、図５及び図６はシミュレーション結果であり、本シミュレーションは照明発散角１２°、画素ピッチ８．４μm（開口率５５％）条件で行っている。
【００６１】
図５及び図６に示すように、本実施形態に係る投射型液晶表示装置１の方が従来の投射型液晶表示装置に比べて、総合的に光の発散が小さくなっていることがわかる。この条件で、投射レンズのＦナンバーを１．７とした場合、本実施形態に係る投射型液晶表示装置１の方が投射光量が１０％高くなる結果が得られた。このように、出射光の発散角度が小さくなるため、従来の投射光量を維持したまま、投射レンズ２７のＦナンバーを従来よりも大きくすることも可能となり、そのようにすることで投射レンズ２７のコスト削減も可能となる。例えば、上記の例の場合、本実施形態の液晶表示素子２５を使用すると、従来の投射光量を維持したまま、投射レンズ２７のＦナンバーを１．７から２．０にすることができる。
【００６２】
第１マイクロレンズ４１Ｍは、集光機能を有した集光用レンズを形成し、液晶表示素子２５へ入射する照明光が画素開口７０を通過する割合を向上させる。また、第２マイクロレンズ６１Ｍは、フィールド機能を有したフィールドレンズを形成している。第１マイクロレンズ４１Ｍの焦点位置は、画素開口７０付近にある方が、開口効率が良くなるようにも思われるが、入射光についてすべての角度成分を考慮すると、画素開口７０が焦点位置に完全に一致している場合が最も開口効率が良くなることにはならない。すべての角度成分を考慮すると、光のビームウェストの位置に画素開口７０を配置することが望ましい。
【００６３】
第１及び第２マイクロレンズ４１Ｍ，６１Ｍは、正のパワーを持ち、所定の光学特性を満たすように構成されていれば良く、図示した形状に限定されない。例えば、球面、非球面、またはフレネル面のいずれか１つ若しくは２以上を組み合わせて構成されるようにしてもよい。
【００６４】
〔３．第２マイクロレンズ６１Ｍのダメージの抑制対策〕
投射型液晶表示装置１用のＴＦＴ素子６５は高温ポリシリコンで形成され、そのゲート酸化膜形成のプロセス温度が６００℃〜１０００℃になる。そのため、第２マイクロレンズ６１Ｍは高温プロセスに耐えるシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）や窒化シリコン膜（ＳＩＮ）などの無機材料の高屈折率膜を用いて形成される。
【００６５】
上述したように、アクティブマトリクス基板において、第２マイクロレンズ上にＴＦＴ素子を形成する場合、ＴＦＴ素子のゲート酸化膜形成工程で行われる高温アニール処理によって熱ストレスにより無機材料の高屈折率膜が大きく膨張する。そのため、アクティブマトリクス基板のマイクロレンズの高屈折率膜に膜剥がれやクラックなどのダメージが発生する。
【００６６】
この膨張の度合いはプロセス温度に比例して大きくなるが、アクティブマトリクス基板のマイクロレンズのクラックや膜剥がれを解消するために、ＴＦＴ素子形成時のプロセス温度を下げると、良好なゲート酸化膜とＴＦＴ特性が得られなくなる。
【００６７】
そこで、本実施形態に係る液晶表示素子２５では、アクティブマトリクス基板６０において、以下の構成とすることにより、第２マイクロレンズ６１Ｍのダメージを抑制するようにしている。
（Ａ）第２マイクロレンズ６１Ｍ上に酸化膜６２（図３参照）を形成する。
（Ｂ）第２マイクロレンズ６１Ｍ間を間隔ｄ（図３参照）をあけて形成する。
【００６８】
まず、上記（Ａ）について説明する。本発明者らは、従来の液晶表示素子の構成（図２２参照）に対して、そのＴＦＴ素子のゲート酸化膜を形成するための高温アニール処理時の水素に関するＴＤＳ(Thermal Deposition Spectroscopy：昇温脱離ガス分析)を行った。図７にＴＤＳ結果を示す。同図に示すように、アニール温度５００℃付近から水素（Ｈ）の脱離が確認された。
【００６９】
また、図８に示すように、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）や窒化シリコン膜（ＳＩＮ）などの高屈折率膜のＣＶＤ成膜条件には水素（Ｈ）を有するアンモニア（ＮＨ3）が含まれ、一方、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの低屈折率膜のＣＶＤ成膜条件にはアンモニアは含まれない。
【００７０】
以上の結果から、高温アニール処理による膜ダメージは水素（Ｈ）の脱離が原因と推定される。そこで、高屈折率膜上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの酸化膜を成膜し、その後ＴＦＴ素子のゲート酸化膜をするための高温アニール処理を行う実験を試みた。その結果、高温アニール処理による膜ダメージが低減されることが分かった。特に、高屈折率膜上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を膜中内部の圧縮応力を高めることにより、より効果を上げることができることが分かった。
【００７１】
また、高屈折率膜の分断加工を行って上記（Ｂ）の構成とする場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を成膜しても、図９に示すように、ＣＶＤ成膜時に発生するボイドからクラックが発生することがある。そのため、ボイドを可及的に低減することが望ましく、よって、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）はＨＤＰ（High Density Plasma）等のＣＶＤ装置を使用するのが望ましい。
【００７２】
次に、上記（Ｂ）について説明する。液晶表示素子は、ウェハ上に複数形成され、その後分割される。従来の液晶表示素子（図Ａ参照）では、図１０（ａ）に示すように、第２マイクロレンズの高屈折率膜をウェハ全面に形成しており、図１０（ｂ）に示すように高屈折率膜にクラックが生じていた。
【００７３】
そこで、本発明者らは、図１１（ａ）に示すように、液晶表示素子毎に、第２マイクロレンズの高屈折率膜を分割した後に、ＴＦＴ素子を形成する実験を行った。しかし、図１１（ｂ）に示すように、高屈折率膜におけるクラックの発生は、高屈折率膜をウェハ全面に形成する場合と大きな変化はなかった。
【００７４】
次に、本発明者らは、第２マイクロレンズ間を間隔をあけて形成した後に、ＴＦＴ素子を形成する実験を行った。すなわち、図３に示すように、高屈折率膜を所定幅ｄの溝（以下、「分割溝」ともいう）で分断して、ＴＦＴ素子を形成した。その結果、高屈折率膜におけるクラックの発生が大きく低減することが分かった。これは、分断溝をマイクロレンズ同士の境界に形成することにより、マイクロレンズ材料が高温の熱ストレスで膨張・変形しても、その影響は１画素範囲内に留まるためであると考えられる。
【００７５】
一方、分断幅ｄが太くなると、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効サイズが不足して、液晶表示素子２５を透過する光の量が減少し、実効開口率が低下してしまう。
【００７６】
図１２は、アクティブマトリクス基板６０側での第１マイクロレンズ４１Ｍによる集光スポットの光量分布を示す図である。同図において、画素９０のサイズは実線矩形枠で、画素開口７０は点線枠で、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効サイズは実線円枠でそれぞれ示されている。なお、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効領域は、矩形枠内となる。
【００７７】
ここで、画素９０は、図１３に示すように、隣接して配置されることから、次のことがいえる。
（１）第２マイクロレンズ６１Ｍの分断幅ｄが太いほど、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効領域が減少し、その分だけ画素９０を透過する光量の損失が発生する。
（２）第２マイクロレンズ６１Ｍの分断幅ｄが太いほど、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効径が減少し、画素開口７０を通過する領域が小さくなり、その分だけ画素９０を透過する光量の損失が発生する。
【００７８】
従って、上記（１），（２）による光量損失を最小にするために、第２マイクロレンズ６１Ｍ間の分断幅ｄ及び第２マイクロレンズ６１Ｍの有効半径ｒを効果的に設定する必要がある。
【００７９】
まず、第２マイクロレンズ６１Ｍ間の分断幅ｄの設定について説明する。隣接する画素開口７０間の縦・横間隔｛ｄ１，ｄ２，・・・｝（図１４参照）の中で最小値をｄｍｉｎとすると、光量損失を抑えるための第２マイクロレンズ６１Ｍの分断幅ｄの条件は
０≦ｄ≦ｄｍｉｎ 
となる。
【００８０】
このように、第２マイクロレンズ６１Ｍの分断幅ｄは隣接する画素開口７０間の最小間隔以下に設定する。すなわち、第２マイクロレンズ６１Ｍ間の間隔を、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍ間の遮光膜６４，６６の幅のうち最も狭い間隔以下としている。これにより、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効領域の減少を可及的に抑制することができ、光量損失を最小限に抑えることができる。
【００８１】
次に、第２マイクロレンズ６１Ｍ間の有効半径ｒの設定について説明する。図１５に示すように、画素ピッチをp、画素開口７０の重心位置から画素開口７０の縁までの各距離｛Ｌ１，Ｌ２，・・・｝の中で最大値をＬｍａｘとすると、光量損失を抑える第２マイクロレンズ６１Ｍの有効半径ｒの条件は、
Ｌｍａｘ≦ｒ≦p／√２
となる。
【００８２】
すなわち第２マイクロレンズ６１Ｍの有効半径ｒは画素開口７０の形状全体をカバーできる最小サイズ以上に形成されなければならないが、画素ピッチｐで決まる対角半径ｐ／√２を越えることはない。このように画素開口７０のサイズ以上の第２マイクロレンズ６１Ｍを形成することにより、透過率を高めることができる。
【００８３】
上記の２つの条件を満たす第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を、図１６に示す。同図において、画素開口７０は点線枠で、第２マイクロレンズ６１Ｍの有効サイズは実線枠でそれぞれ示されている。
【００８４】
図１６に示すように、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍは互いに分断されており、また、円を矩形に切取った形状となり、四隅のみが有効半径ｒに相当する半径を持っている。かかる構成により、分断幅ｄと有効半径ｒは第２マイクロレンズ６１Ｍのサイズが画素開口７０の形状全体をカバーできる条件を満足するので、第２マイクロレンズ６１Ｍの面積不足による透過光量損失を最小に抑えられる。
【００８５】
〔４．液晶表示素子の製造方法〕
次に、液晶表示素子２５の製造方法について、図面を参照して説明する。液晶表示素子２５は、アクティブマトリクス基板６０を形成する工程と、対向基板４０を形成する工程と、アクティブマトリクス基板６０上に液晶層５０を介して対向基板４０に積層する工程とを有する。なお、対向基板４０を形成する工程には、第２マイクロレンズ６１Ｍと互いに焦点位置となるようにそれぞれ配置される第１マイクロレンズ４１Ｍ（第２のマイクロレンズ）を形成する工程を有している。
【００８６】
本実施形態の液晶表示素子２５の製造方法では、特にアクティブマトリクス基板６０を形成するアクティブマトリクス基板形成工程に特徴を有している。すなわち、アクティブマトリクス基板形成工程は、透明基板６０上に複数の第２マイクロレンズ６１Ｍを有する第２マイクロレンズアレイ６１を形成する第１工程と、第２マイクロレンズアレイ６１上に酸化膜６２を形成する第２工程と、酸化膜６２の上方に、複数のＴＦＴ素子６５を有するＴＦＴアレイを形成する第３工程と、画素開口７０を画定するように選択的に裏面遮光膜６４及び表面遮光膜６６などの遮光膜を形成する第４工程とを有している。アクティブマトリクス基板形成工程について、以下に具体的に説明する。
【００８７】
まず、図１７Ａに示すように、石英ガラス基板などの透明基板６１ａを用意し、第２マイクロレンズ６１Ｍを形成するためのレジストパターン８０を形成する。
【００８８】
次に、図１７Ｂに示すように、レジストパターン８０によって形成された穴から薬液による等方性エッチングを行って、第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を形成する。なお、薬液として、例えば、無機酸、フッ化物、アルカリ金属水酸化物のいずれかを含むガラスエッチング液を用いることができる。そして、図１７Ｃに示すように、不要なレジストパターン８０をアッシング装置により除去する。
【００８９】
次に、図１７Ｄに示すように、第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を形成した透明基板６１ａ上に、高屈折率膜６１ｂを形成する。高屈折率膜６１ｂは、例えば、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）や窒化シリコン膜（ＳＩＮ）などを用いることができる。また、高屈折率膜６１ｂは、例えば、プラズマＣＶＤ法により４００℃程度の低温で成膜する。
【００９０】
その後、図１７Ｅに示すように、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法によって表面研磨を行って平坦化する。さらに、続けてＣＭＰ法によって表面研磨を行い、図１７Ｆに示すように、画素９０毎に高屈折率膜６１ｂを分断する。これにより、各第２マイクロレンズ６１Ｍは、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍが所定間隔をあけて配置されるようにする。なお、ＣＭＰ法に替えてエッチバック法を用いるようにしてもよい。
【００９１】
次に、図１７Ｇに示すように、第２マイクロレンズ６１Ｍ上に酸化膜６２を成膜する。酸化膜６２として、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）が用いられる。
【００９２】
その後、図１７Ｈに示すように、裏面遮光膜６４、ＴＦＴ素子６５、表面遮光膜６６、画素電極６７、配向膜６８などを順次積層していく。なお、図示しないが層間絶縁膜６３や各種配線なども形成する。ＴＦＴ素子６５の図示しないゲート酸化膜を形成する際には、６００℃〜１０００℃のアニール処理を行う。
【００９３】
このように、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板６０の製造方法では、透明基板６１ａ上に複数の第２マイクロレンズ６１Ｍを有する第２マイクロレンズアレイ６１を形成し、さらに、この第２マイクロレンズアレイ６１上に酸化膜６２を形成している。従って、その後、複数のＴＦＴ素子６５を有するＴＦＴアレイをアニール処理により形成した場合であっても、第２マイクロレンズ６１Ｍへのダメージを低減することができる。さらに、各第２マイクロレンズ６１Ｍは、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍが所定間隔をあけて配置されているため、高屈折率膜６１ｂが膨張した場合であっても、高屈折率膜６１ｂへかかるストレスを抑制することができる。そのため、さらに、第２マイクロレンズ６１Ｍへのダメージを低減することができる。
【００９４】
なお、上述においては、ＣＭＰ法によって表面研磨を行って、画素毎に高屈折率膜６１ｂを分断するようにしたが、分断方法はこれに限られない。
【００９５】
例えば、図１７Ｅに示すように、ＣＭＰ法によって高屈折率膜６１ｂを平坦化した後、図１８Ａに示すように、高屈折率膜６１ｂを画素毎に分断するために、レジストパターン８１を形成する。そして、図１８Ｂに示すように、レジストパターン８１によって形成された穴から薬液による異方性エッチングを行って、第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を形成し、不要なレジストパターン８１をアッシング装置により除去する。
【００９６】
次に、図１８Ｃに示すように、第２マイクロレンズ６１Ｍを形成した透明基板６１ａ上に、酸化膜６２を形成する。その後は、図１７Ｈと同様に、層間絶縁膜６３〜配向膜６８まで順次形成していき、アクティブマトリクス基板６０を形成する。
【００９７】
〔５．液晶表示素子の製造方法の変形例〕
次に、液晶表示素子２５の製造方法の変形例について説明する。すなわち、先の実施形態においては、第２マイクロレンズ６１Ｍ間に間隔ｄ（図３参照）を形成することにより、後工程の高温アニール処理による膜ダメージを回避する例を説明した。
【００９８】
しかし、高屈折率膜６１ｂを分断することにより、確かに高温アニール処理におけるストレス増加は緩和されるものの、分断時に発生した溝に、例えばCVD法による層間絶縁膜６３を成膜する際に、その成膜カバレッジの影響でボイド（Void）が発生し、そのボイドを起点にクラックが発生する虞があることが知られている。図１９はボイドを起点としてクラックが発生した状態を示す説明図である。
【００９９】
そこで、ボイドの発生を防止するために、本変形例では、液晶表示素子２５の製造工程におけるアクティブマトリクス基板形成工程のうち、第２マイクロレンズアレイ６１を形成する第１工程を異ならせている。
【０１００】
すなわち、変形例における第１工程は、透明基板６１ａ上に各第２マイクロレンズ６１Ｍのレンズ面形状を形成する工程と、透明基板６１ａ上であって、隣接する前記レンズ面形状の境界領域に、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍを離隔させるための分離層領域を形成する工程と、この分離層領域間にレンズ材を充填する工程とを有している。
【０１０１】
特に、分離層領域を形成する工程に特徴があり、レンズ材であるシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）や窒化シリコン膜（ＳＩＮ）などからなる高屈折率膜６１ｂの上に成膜する酸化膜６２と同質のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を用いて、分離層領域を柱状に形成している。以下、変形例に係る液晶表示素子２５の製造方法について、図１７A〜図１７C及び図２０A〜図２０Hを参照しながら具体的に説明する。
【０１０２】
なお、以下の説明では、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)やエッチングなどで平坦化を行っても反射率が高く視認性が変化し難いアライメントマーク９１（図２０Ｈ参照）を同時に作り込むようにしている。しかし、アライメントマーク９１は、従来のような方法形成してもよく、ここでは、複数の柱状の分離層領域を形成し、これら分離層領域間にレンズ材を充填して第２マイクロレンズアレイ６１が形成できればよい。
【０１０３】
本変形例における前段の工程は上述の実施形態で説明した方法と同じであり、まず、図１７Ａに示すように、石英ガラス基板などの透明基板６１ａを用意し、第２マイクロレンズ６１Ｍを形成するためのレジストパターン８０を形成する。
【０１０４】
次に、図１７Ｂに示すように、レジストパターン８０によって形成された穴から薬液による等方性エッチングを行って、第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を形成する。なお、薬液として、例えば、無機酸、フッ化物、アルカリ金属水酸化物のいずれかを含むガラスエッチング液を用いることができる。そして、図１７Ｃに示すように、不要なレジストパターン８０をアッシング装置により除去する。
【０１０５】
次に、図２０Ａに示すように、第２マイクロレンズ６１Ｍの形状を形成した透明基板６１ａ上にＰＤＡＳ（リンドープアモルファスシリコン）膜９２を、例えばＣＶＤ法により成膜する。このＰＤＡＳ膜９２は、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）を材料とする反射率を高くしたアライメントマーク９１（図２０Ｈ参照）を形成するためのもので、透明基板６１ａ上に直接ＷＳｉ膜９３を成膜するよりも剥離し難くしている。
【０１０６】
次いで、図２０Ｂに示すように、成膜したＰＤＡＳ膜９２の上に、アライメントマーク９１となるＷＳｉ膜９３を、例えばスパッタ成膜法、あるいはタングステンソースガスを利用したＣＶＤ法により成膜する。このＷＳｉ膜９３はエッチングストッパとしても機能する。
【０１０７】
その後、図２０Ｃに示すように、後工程でレンズ材となる高屈折率膜６１ｂの上に形成される酸化膜６２と同質（シリコン酸化膜）のＰ−ＳｉＯ膜９４を、所定の厚さで成膜する。Ｐ−ＳｉＯ膜９４はプラズマＣＶＤ法によりプラズマ気相成長させて所定の厚さに成膜する。
【０１０８】
そして、隣接するレンズ面形状の境界領域に、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍを離隔させるための分離層領域を形成するために、Ｐ−ＳｉＯ膜９４上に図示しないマスクを設けて異方性ドライエッチングにより柱状分断部９５を形成する。こうして、図２０Ｄに示すように、レンズ面形状の各境界領域に柱状分断部９５がそれぞれ立設されて分離層領域を構成する。このとき、ＷＳｉ膜９３がエッチングストッパとして機能し、Ｐ−ＳｉＯ膜９４のみがエッチングされ、レンズ形状が損なわれることがない。
【０１０９】
その後、図２０Ｅに示すように、アライメントマーク９１を形成する位置にマスク９６をして、露出してるＰＤＡＳ膜９２及びＷＳｉ膜９３をエッチングなどにより除去する。
【０１１０】
次に、柱状分断部９５からなる分離層領域間にレンズ材であるシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）や窒化シリコン膜（ＳＩＮ）などを充填し、図２０Ｆに示すように、透明基板６１ａ上に高屈折率膜６１ｂを形成する。なお、高屈折率膜６１ｂは、例えば、プラズマＣＶＤ法により４００℃程度の低温で成膜することができる。
【０１１１】
その後、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法による表面研磨、あるいはエッチバックによって、柱状分断部９５及び高屈折率膜６１ｂを平坦化する。こうして、図２０Ｇに示すように、画素９０毎に高屈折率膜６１ｂが柱状分断部９５によって分断される。このように、本変形例によっても、各第２マイクロレンズ６１Ｍは隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍが所定間隔をあけて配置されることになる。
【０１１２】
そして、図２０Ｈに示すように、第２マイクロレンズ６１Ｍ上にＳｉＯ2からなる酸化膜６２を成膜する。酸化膜６２と柱状分断部９５とが同材料であるため、図示するように両者が一体化する。しかも、従来のように、複数の第２マイクロレンズ６１Ｍの応力緩和を目的とした、アスペクト比の高い分断用の溝への成膜ではなく、図２０Ｇに示したような平坦化された状態で酸化膜６２を形成するため、ボイドの発生を防止することができる。
【０１１３】
その後の工程は、上述の実施形態で説明した方法と同じである。すなわち、図１７Ｈに示すように、裏面遮光膜６４、ＴＦＴ素子６５、表面遮光膜６６、画素電極６７、配向膜６８などを順次積層していく。このとき、図示しないが層間絶縁膜６３や各種配線なども形成する。なお、ＴＦＴ素子６５の図示しないゲート酸化膜を形成する際には、６００℃〜１０００℃のアニール処理を行う。
【０１１４】
このように、変形例に係る液晶表示素子２５の製造方法によるアクティブマトリクス基板６０の製造方法では、透明基板６１ａ上に各第２マイクロレンズ６１Ｍのレンズ面形状を形成し、さらに、透明基板６１ａ上であって、隣接する前記レンズ面形状の境界領域に、隣接する第２マイクロレンズ６１Ｍを離隔させるための柱状分断部９５（分離層領域）を形成し、その後、この分離層領域間にレンズ材を充填するようにしている。
【０１１５】
従って、上述した実施形態同様に、その後のアニール処理による第２マイクロレンズ６１Ｍへのダメージを低減することができるとともに、ボイドの発生が防止できることにより、高屈折率膜６１ｂの膜ストレスにおける基板クラックを効果的に防止することができる。
【０１１６】
また、上述した変形例では、アクティブマトリクス基板６０の製造プロセスにおいて、柱状分断部９５を形成する際のエッチングストッパとして機能するメタル膜であるＷＳｉ膜９３を用いて、後工程に必要なアライメントマーク９１も平行して形成している。しかも、このアライメントマーク９１は、従来のような溝を形成して段差を利用するものではなく、高い反射率を利用するものであるため、ＣＭＰやエッチングなどで平坦化を行っても、マーク機能が低下することはない。
【０１１７】
〔６．その他の実施形態〕
上述の実施形態では最も一般的な液晶表示素子を３枚使用する投射型液晶表示装置の例を挙げたが、単板式のカラー表示型の投射型液晶表示装置でも同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
単板式のカラー表示型の投射型液晶表示装置１では、液晶表示素子１２５は、入射する赤色、緑色及び青色の各色の光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを入射して、画像信号に応じて光学的に変調して、後段の投射レンズに向けて出射する。異なる角度で入射した各色の光は、液晶表示素子１２５内に設けられた第１マイクロレンズアレイ１４１Ｍ（図２１参照）により各色の画素に振り分け、液晶により各画素を通る光の透過率をコントロールすることでカラー表示を実現している（基本原理は、特開平４−６０５３８号公報を参照。）。
【０１１９】
かかる液晶表示素子１２５は、図２１に示すように、各画素単位でＲ，Ｇ，Ｂ毎の画素開口１７０Ｒ，１７０Ｇ、１７０ＢやＴＦＴ素子が形成される点などを除き、上記液晶表示素子２５と同様の構成をしている。なお、液晶表示素子２５と同様の構成については、
同一符号を付し、具体的な説明は省略する。
【０１２０】
このように液晶表示素子１２５は、液晶表示素子２５と同様の構成とすることで、第２マイクロレンズ６１Ｍにより照明光の発散がキャンセルされ、液晶表示素子２５と同様の効果を得る上に、赤色光ＬＲや青色光ＬＢの発散も小さくすることができ、投射光量が大きく、かつホワイトバランスのとれた投射型液晶表示装置を実現することができる。
【０１２１】
また、第２マイクロレンズ１６１Ｍにて赤色光ＬＲの主光線と青色光ＬＢの主光線とが緑色光ＬＧの主光線と平行になる。例えば、照明光の発散角度がＨ方向±３°でＶ方向±７°、それぞれの主光線の角度が青：８°、緑：０°、赤：−８°、投射レンズ１２７のＦナンバー：１．７の場合をシミュレーション計算すると、投射光量に及ぼす効果は従来の第１マイクロレンズアレイのみの構成に比べ、青、赤：１．２１６倍、緑：１．０３３倍となる。このとき、緑色光ＬＧは総合的に光の発散が小さくなっており、青色光ＬＢや赤色光ＬＲでは主光線角度が第２マイクロレンズ１６１Ｍで補正されるため、さらにその効果が大きい。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１，  投射型液晶表示装置
１１  光源
１２  第１フライアイレンズ
１３  第２フライアイレンズ
１４，１８，２１，２３  全反射ミラー
１５  ＰＳ合成素子
１６  コンデンサレンズ
１７，１９  ダイクロイックミラー
２０，２２  リレーレンズ
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ  フィールドレンズ
２５（２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ），１２５  液晶表示素子
２６  クロスプリズム
２７  投射レンズ
２８  スクリーン
４０  対向基板
４１  第１マイクロレンズアレイ
４１Ｍ  第１マイクロレンズ
５０  液晶層
６０  画素電極基板
６１  第２マイクロレンズアレイ
６１ａ  透明基板
６１ｂ  高屈折率膜
６１Ｍ  第２マイクロレンズ
６２  酸化膜
７０  画素開口
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図２０Ｈ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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