(57)【要約】【課題】明るくて品質が高くコスト競争力がある電気光学装置、電気光学装置の製造方法、および電子機器を提供する。【解決手段】液晶装置１は、素子基板２０および対向基板３０と液晶層４０と、素子基板２０および対向基板３０の少なくとも一方に設けられた複数のマイクロレンズＭＬとを備え、素子基板２０は、一対の第１境界線Ｈ１と一対の第２境界線Ｈ２と一対の第３境界線Ｈ３とで区画された六角形の外形を有しハニカム状に配列された複数の画素Ｐと、一対の第１境界線Ｈ１と一対の第２境界線Ｈ２と一対の第３境界線Ｈ３とに平面視で重なるように配置された遮光層２２，２６，３２とを有し、複数のマイクロレンズＭＬは、複数の画素Ｐに対応して配置され、第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、および第３境界線Ｈ３を挟んで隣り合うマイクロレンズＭＬ同士は互いに接しており、交点Ｃを挟んで隣り合うマイクロレンズＭＬ同士は互いに離間されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、
前記第１の基板は、
第１方向に沿った一対の第１境界線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿った一対の第２境界線と、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に沿った一対の第３境界線と、で区画された六角形の外形を有し、ハニカム状に配列された複数の画素と、
前記一対の第１境界線と前記一対の第２境界線と前記一対の第３境界線とに平面視で重なるように配置された遮光層と、を有し、
前記複数のマイクロレンズは、前記複数の画素に対応して配置され、
前記第１境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士、前記第２境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士、および前記第３境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士は互いに接しており、
前記第１境界線、前記第２境界線、および前記第３境界線の交点を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士は互いに離間されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気光学装置であって、
前記マイクロレンズのレンズ径は、前記画素の対角線の長さの９０％以上かつ９５％以下であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気光学装置であって、
前記画素の外形は、正六角形であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれ一項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５】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、
前記第１の基板は、
第１方向に沿った一対の第１境界線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿った一対の第２境界線と、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に沿った一対の第３境界線と、で区画された六角形の外形を有し、ハニカム状に配列された複数の画素と、
前記一対の第１境界線と前記一対の第２境界線と前記一対の第３境界線とに平面視で重なるように配置された遮光層と、を有する電気光学装置の製造方法であって、
基板上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層に前記複数の画素に対応するように複数の開口部を形成する工程と、
前記複数の開口部を介して前記基板に等方性エッチングを施すことにより、前記複数の画素に対応するように複数の凹部を形成する工程と、
前記複数の凹部を埋め込むようにレンズ層を形成する工程と、を含み、
前記複数の凹部を形成する工程において、
前記第１境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士、前記第２境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士、および前記第３境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士が互いに接し、
前記第１境界線、前記第２境界線、および前記第３境界線の交点を挟んで隣り合う前記凹部同士が互いに離間されるように前記複数の凹部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、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、より明るい表示を得るため、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、基板上の画素の開口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、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および特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の液晶装置の構成によれば、四角形の平面形状を有する画素に対して、角部が丸みを帯びた四角形の平面形状を有するマイクロレンズが配置されている。このようなマイクロレンズの形状は、マスク層の開口部を介して基板にエッチングを施し、平面形状が円形の凹部を行列方向において隣り合う凹部同士が互いにつながるまで拡大することにより形成される。
【０００５】
また、特許文献２に記載の液晶装置の構成によれば、六角形（非正六角形）の平面形状を有しハニカム上に配列された画素に対して、楕円形の平面形状を有するマイクロレンズが画素の外縁に内接するように配置されている。特許文献１の構成、および特許文献２の構成のいずれにおいても、画素の境界に遮光層が設けられており、入射光のうち遮光層で遮光される光がマイクロレンズで集光されることにより光の利用効率を図っている。光の利用効率をより向上させるためには、画素の境界において遮光層で遮光される光のより多くをマイクロレンズで集光して画素の開口部内に入射させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９４５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶装置の構成では、四角形の画素の角部においてマイクロレンズが配置されない領域が生じる。そして、画素の境界において隣り合う凹部同士が互いにつながった部分で、マイクロレンズの断面の角度が緩やかになってしまうため、入射光を大きく屈折させることができず、遮光層で遮光されてしまう光の量が多くなってしまうおそれがある。遮光層に当たる光の量が多くなると、遮光層が発熱し液晶装置の温度が上昇して寿命の劣化を招くおそれがある。また、基板にエッチングを施して四角形の画素に対して円形の凹部を形成する工程で、マスク層は４か所の角部で保持されるが、凹部が拡大されることによりマスク層を保持する部分が小さくなって、マスク層が基板から浮いて剥がれてしまい、歩留まりが低下するおそれがある。さらに、画素の角部において画素の開口領域内におけるマイクロレンズの断面の角度が大きくなることで、画素の開口領域内に入射する光が大きく屈折されて、液晶層に入射する光の角度が液晶の配向方向に対して大きく傾斜してしまい、コントラストの低下を招くおそれがある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の液晶装置の構成では、六角形（非正六角形）の画素に対して内接するようにマイクロレンズが設けられているので、四角形の画素の場合よりは小さくなるものの、画素の角部にマイクロレンズが配置されない領域が生じることにより、光の利用効率が十分向上されないおそれがある。
【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］本適用例に係る電気光学装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、前記第１の基板は、第１方向に沿った一対の第１境界線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿った一対の第２境界線と、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に沿った一対の第３境界線と、で区画された六角形の外形を有し、ハニカム状に配列された複数の画素と、前記一対の第１境界線と前記一対の第２境界線と前記一対の第３境界線とに平面視で重なるように配置された遮光層と、を有し、前記複数のマイクロレンズは、前記複数の画素に対応して配置され、前記第１境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士、前記第２境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士、および前記第３境界線を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士は互いに接しており、前記第１境界線、前記第２境界線、および前記第３境界線の交点を挟んで隣り合う前記マイクロレンズ同士は互いに離間されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例の構成によれば、一対の第１境界線と一対の第２境界線と一対の第３境界線とで構成される六角形の画素に対して、第１境界線を挟んで隣り合うマイクロレンズ同士、第２境界線を挟んで隣り合うマイクロレンズ同士、および第３境界線を挟んで隣り合うマイクロレンズ同士が互いに接するように設けられている。そのため、画素の形状が四角形である場合と比べて、角部においてマイクロレンズが配置されない領域をより小さくでき、第１境界線、第２境界線、および第３境界線において入射光をより大きく屈折させることができるので、遮光層で遮光されてしまう光の量を少なくできる。したがって、より明るい表示を得ることができるとともに、遮光層の発熱による電気光学装置の温度上昇が抑えられるので、電気光学装置の寿命が劣化するリスクを低減できる。また、第１境界線、第２境界線、および第３境界線の交点を挟んで隣り合うマイクロレンズ同士が互いに離間されているため、基板にエッチングを施してマイクロレンズの凹部を形成する工程でマスク層が６か所の角部で保持されるので、四角形の画素の場合と比べて、マスク層が基板から浮いて剥がれてしまうことによる歩留まりの低下が抑えられる。さらに、四角形の画素の場合と比べて、マイクロレンズの周縁部を画素の角部により近付けて配置できるため、遮光層で遮光されずに画素の開口部内に入射する光の屈折角が抑えられ、液晶の配向方向に対する光の傾斜が抑えられるので、コントラストの向上を図ることができる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記マイクロレンズのレンズ径は、前記画素の対角線の長さの９０％以上かつ９５％以下であることが好ましい。
【００１３】
マイクロレンズのレンズ径が画素の対角線の長さに対して大きいほど、角部においてマイクロレンズが配置されない領域を小さくできるので、光の利用効率を高めることが可能となる。一方で、画素の角部においてマイクロレンズが設けられない領域が小さくなり過ぎると、基板にエッチングを施してマイクロレンズの凹部を形成する工程でマスク層が基板から浮いて剥がれてしまうリスクは大きくなる。本適用例の構成によれば、マイクロレンズのレンズ径が画素の対角線の長さの９０％以上かつ９５％以下であるので、光の利用効率を高めつつ、画素の角部においてマイクロレンズが設けられない領域を確保してマスク層が基板から浮いて剥がれてしまうリスクを小さく抑えることができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記画素の外形は、正六角形であることが好ましい。
【００１５】
本適用例の構成によれば、画素の外形が正六角形であるので、非正六角形である場合と比べて、６か所の角部においてマイクロレンズが配置されない領域を同じ平面形状とし、マイクロレンズの断面の角度を同じにできる。これにより、各角部において屈折されて入射する光の量や屈折角度をより均一にできるので、画素の領域内におけるコントラストのムラや明るさのムラを抑えることができる。
【００１６】
［適用例４］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。
【００１７】
本適用例の構成によれば、明るくて品質が高くコスト競争力がある光学ユニットを備えた電子機器を提供することができる。
【００１８】
［適用例５］本適用例に係る電気光学装置の製造方法は、第１の基板と、前記第１の基板に対向配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気光学層と、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に設けられた複数のマイクロレンズと、を備え、前記第１の基板は、第１方向に沿った一対の第１境界線と、前記第１方向と交差する第２方向に沿った一対の第２境界線と、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に沿った一対の第３境界線と、で区画された六角形の外形を有し、ハニカム状に配列された複数の画素と、前記一対の第１境界線と前記一対の第２境界線と前記一対の第３境界線とに平面視で重なるように配置された遮光層と、を有する電気光学装置の製造方法であって、基板上にマスク層を形成する工程と、前記マスク層に前記複数の画素に対応するように複数の開口部を形成する工程と、前記複数の開口部を介して前記基板に等方性エッチングを施すことにより、前記複数の画素に対応するように複数の凹部を形成する工程と、前記複数の凹部を埋め込むようにレンズ層を形成する工程と、を含み、前記複数の凹部を形成する工程において、前記第１境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士、前記第２境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士、および前記第３境界線を挟んで隣り合う前記凹部同士が互いに接し、前記第１境界線、前記第２境界線、および前記第３境界線の交点を挟んで隣り合う前記凹部同士が互いに離間されるように前記複数の凹部を形成することを特徴とする。
【００１９】
本適用例の製造方法によれば、画素の形状が四角形である場合と比べて、角部においてマイクロレンズの凹部が配置されない領域をより小さく形成できるため、第１境界線、第２境界線、および第３境界線において入射光をより大きく屈折させることができるので、遮光層で遮光されてしまう光の量を少なくできる。したがって、より明るい表示を得ることができるとともに、遮光層の発熱による電気光学装置の温度上昇が抑えられるので、電気光学装置の寿命が劣化するリスクを低減できる。また、基板にエッチングを施して凹部を形成する工程において、第１境界線、第２境界線、および第３境界線の交点を挟んで隣り合う凹部同士が互いに離間されるように形成するため、マスク層が６か所の角部で保持されるので、四角形の画素の場合と比べて、マスク層が基板から浮いて剥がれてしまうことによる歩留まりの低下が抑えられる。さらに、四角形の画素の場合と比べて、マイクロレンズの周縁部を画素の角部により近付けて配置できるため、遮光層で遮光されずに画素の開口部内に入射する光の屈折角が抑えられ、液晶の配向方向に対する光の傾斜が抑えられるので、コントラストの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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画素およびマイクロレンズの配置を示す概略平面図。
【図４】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５】第１の実施形態に係る液晶装置の画素と遮光層および各種電極との位置関係を示す概略平面図。
【図６】第１の実施形態に係る液晶装置の画素と遮光層および各種電極との位置関係を示す概略平面図。
【図７】第１の実施形態に係る素子基板の構成を示す概略断面図。
【図８】第１の実施形態に係る液晶装置の画素とマイクロレンズとの位置関係を示す模式図。
【図９】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１０】第２の実施形態に係る液晶装置の画素およびマイクロレンズの配置を示す概略平面図。
【図１１】第２の実施形態に係る液晶装置の画素とマイクロレンズとの位置関係を示す模式図。
【図１２】第２の実施形態に係るマイクロレンズと従来のマイクロレンズとを比較する部分断面図。
【図１３】第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図。
【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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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）として好適に用いることができるものである。
【００２４】
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画素およびマイクロレンズの配置を示す概略平面図である。図４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４は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【００２５】
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、第１の基板としての素子基板２０と、素子基板２０に対向配置された第２の基板としての対向基板３０と、素子基板２０と対向基板３０との間に配置された電気光学層としての液晶層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。
【００２６】
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。
【００２７】
額縁状に配置されたシール材４２の内側には、光が透過しない遮光領域Ｓが設けられている。遮光領域Ｓには、素子基板２０が備える遮光層２２，２６、および対向基板３０が備える遮光層３２の少なくともいずれかが配置されている。遮光層２２，２６，３２は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物、ポリシリコンなどからなる。遮光領域Ｓは、シール材４２の内側に額縁状の周縁部を有している。額縁状の遮光領域Ｓ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、正六角形状を有し、ハニカム状に配列されている。遮光領域Ｓ（遮光層２２，２６，３２）は、表示領域Ｅ内にも設けられている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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Ｙ方向とする。Ｙ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の紙面の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の表面の法線方向（Ｚ方向）から見ることを「平面視」という。
【００３１】
図２に示すように、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐには、それぞれ、画素電極２８と、画素電極２８をスイッチング制御するためのＴＦＴ２４とが設けられている。ＴＦＴ２４のソースには、画像信号が供給されるデータ線３が電気的に接続されている。また、ＴＦＴ２４のゲートには、ゲート電極２４ｇ（図５参照）が電気的に接続されている。走査線２およびゲート電極２４ｇには、所定のタイミングで、パルス的に走査信号Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｍが、この順に線順次で供給される。
【００３２】
画素電極２８は、ＴＦＴ２４のドレインに電気的に接続されている。画素電極２８には、スイッチング素子であるＴＦＴ２４を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線３から供給される画像信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎが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４参照）との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。
【００３３】
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、画素電極２８と共通電極３４との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量５が付加される。この蓄積容量５は、固定電位側容量電極として機能する容量電極５ａを含み、容量電極５ａは走査線２と並んで設けられている。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４参照）に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００３４】
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。
【００３５】
図３に示すように、液晶装置１では、画素Ｐの平面形状は正六角形である。複数の画素Ｐは、いわゆるハニカム状に、互いに接するように配列されている。なお、正六角形とは、六辺の長さがすべて等しく六つの内角がすべて１２０°の多角形である。本実施形態では、画素Ｐの平面形状は正六角形のみでなく、製造上のばらつきなどにより六辺の長さあるいは六つの内角が互いに異なる六角形も含むものとする。
【００３６】
各画素Ｐは、第１方向に沿った一対の第１境界線Ｈ１と、第１方向と交差する第２方向に沿った一対の第２境界線Ｈ２と、第１方向および第２方向と交差する第３方向に沿った一対の第３境界線Ｈ３とで区画されている。すなわち、一対の第１境界線Ｈ１と一対の第２境界線Ｈ２と一対の第３境界線Ｈ３とを六辺として、正六角形の画素Ｐの領域が構成されている。第１方向は、Ｘ方向と平行な方向である。第２方向と第３方向とは、それぞれ第１方向に対して１２０°の角度で交差している。
【００３７】
液晶装置１は、対向基板３０が備えるマイクロレンズアレイ基板１０（図４参照）に設けられた複数のマイクロレンズＭＬを備えている。各マイクロレンズＭＬは、画素Ｐに対応して配置されている。マイクロレンズＭＬは、平面視で円形であり、正六角形の画素Ｐの各辺に内接するように配置されている。したがって、第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、または第３境界線Ｈ３を挟んで隣り合うマイクロレンズＭＬ同士は互いに接している。
【００３８】
第１境界線Ｈ１と第２境界線Ｈ２と第３境界線Ｈ３とが接する点を交点Ｃとする。正六角形の画素Ｐの六つの角部は、交点Ｃに位置している。円形のマイクロレンズＭＬは、正六角形の画素Ｐの角部よりも内側に位置している。したがって、交点Ｃを挟んで隣り合うマイクロレンズＭＬ同士は互いに離間されている。このように複数の画素Ｐに対応する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。
【００３９】
遮光領域Ｓは、第１境界線Ｈ１と第２境界線Ｈ２と第３境界線Ｈ３とに平面視で重なるように配置されている。すなわち、遮光領域Ｓは、正六角形の画素Ｐの六辺と重なるように配置されている。画素Ｐの領域のうち、遮光領域Ｓは光が透過しない領域であり、遮光領域Ｓの内側の開口領域Ｔが光が透過する領域となっている。
【００４０】
遮光領域Ｓは、遮光層２２と遮光層２６と遮光層３２とで構成される。換言すれば、遮光領域Ｓには、遮光層２２、遮光層２６、および遮光層３２の少なくとも一つが配置されている。遮光層２２、遮光層２６、および遮光層３２により、ＴＦＴ２４の半導体層２４ａ（図５参照）への光の入射が抑えられるので、ＴＦＴ２４における光リーク電流の増大や光による誤動作を抑えることができる。遮光層２２、遮光層２６、および遮光層３２の構成については後述する。
【００４１】
図４に示すように、素子基板２０は、基板２１上に、遮光層２２と、絶縁層２３と、ＴＦＴ２４と、絶縁層２５と、遮光層２６と、絶縁層２７と、画素電極２８と、配向膜２９とが積層された積層構造を備えている。
【００４２】
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。基板２１は、シリコン基板であってもよい。遮光層２２は、ＴＦＴ２４に対して基板２１側に配置された遮光層であり、例えば走査線２で構成される。遮光層２２は、平面視で遮光領域Ｓ（図３参照）と重なるように配置される。
【００４３】
絶縁層２３は、ＳｉＯ2などの無機材料からなり、基板２１と遮光層２２とを覆うように設けられている。ＴＦＴ２４は、絶縁層２３上に設けられている。絶縁層２５は、無機材料からなり、絶縁層２３とＴＦＴ２４とを覆うように設けられている。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。
【００４４】
絶縁層２５上には、遮光層２６が設けられている。遮光層２６は、ＴＦＴ２４に対して液晶層４０側に配置された遮光層であり、データ線３や容量配線４など（図６参照）で構成される。遮光層２６は、平面視で遮光領域Ｓと重なるように配置される。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。なお、ＴＦＴ２４を含むこれらの積層構造の詳細については後述する。
【００４５】
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、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。
【００４６】
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３６と、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを備えている。マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１とレンズ層１３とを備えている。マイクロレンズアレイ基板１０は、レンズ層１３側が素子基板２０に対向するように配置されている。
【００４７】
基板１１は、素子基板２０に対向する側の面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、液晶層４０側から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の断面形状は、例えば略球面状であるが、底部に略平坦な部分を含む形状や、周縁部にテーパー状の部分を含む形状などであってもよい。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。
【００４８】
レンズ層１３は、基板１１の凹部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とは異なる光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、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。
【００４９】
基板１１の凹部１２を埋め込むレンズ層１３により、各画素Ｐに対応して凸状のマイクロレンズＭＬが構成される。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。レンズ層１３のレンズ材料として用いる無機材料は、樹脂よりも光や高温に対する耐性が優れるので、マイクロレンズＭＬの信頼性の向上を図ることができる。
【００５０】
光路長調整層３６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３６は、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３６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から遮光層３２や遮光層２６までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。
【００５１】
遮光層３２は、平面視で遮光領域Ｓと重なるように配置されている。保護層３３は、光路長調整層３６と遮光層３２とを覆うように設けられている。共通電極３４は、保護層３３を覆うように設けられている。共通電極３４は、複数の画素Ｐに跨って形成されている。共通電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜３５は、共通電極３４を覆うように設けられている。
【００５２】
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。液晶層４０は、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。
【００５３】
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）側から入射し、マイクロレンズＭＬによって屈折され集光される。例えば、基板１１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の領域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。
【００５４】
入射光Ｌ１よりも外側の平面視で遮光層３２（または遮光層２６）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３２（または遮光層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の領域の平面的な中心側へ屈折する。液晶装置１では、このように直進した場合に遮光層３２（または遮光層２６）で遮光されてしまう入射光Ｌ２も、マイクロレンズＭＬの集光作用により画素Ｐの開口領域Ｔ内（図３参照）に入射させて液晶層４０を通過させることができる。この結果、素子基板２０側から射出される光の量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。
【００５５】
＜遮光層および各種電極の構成＞
次に、第１の実施形態に係る液晶装置１における遮光層および各種電極の構成を、図５、図６、および図７を参照して説明する。図５および図６は、第１の実施形態に係る液晶装置の画素と各種電極との位置関係を示す概略平面図である。詳しくは、図５は、下層側の電極や配線などを示す概略平面図である。図６（ａ）は上層側の電極や配線などを示す概略平面図であり、図６（ｂ）は遮光層３２の構成を示す概略平面図である。また、図７は、第１の実施形態に係る素子基板の構成を示す概略断面図である。詳しくは、図７は、図６（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【００５６】
図５には、画素Ｐに対する画素電極２８の位置関係と、素子基板２０の下層側に設けられた遮光層や各種電極が示されている。なお、素子基板２０の下層側とは、後述する層間絶縁層２５ｂ（図７参照）よりも下側を指す。図５に２点鎖線で示すように、画素電極２８は、画素Ｐと同様に正六角形の平面形状を有している。画素電極２８は、第１境界線Ｈ１と、第２境界線Ｈ２と、第３境界線Ｈ３とで構成される画素Ｐの外形よりも小さく、かつ、画素Ｐの開口領域Ｔよりも大きく形成されている。
【００５７】
画素電極２８に対して、第１境界線Ｈ１、第３境界線Ｈ３、第１境界線Ｈ１、および第２境界線Ｈ２の連続する４辺に沿って、走査線２が設けられている。走査線２は、例えば導電性のポリシリコン膜などからなる。また、走査線２は、ＴＦＴ２４の半導体層２４ａのうちチャネル領域２４ｃ（図７参照）に対向するゲート電極２４ｇにコンタクトホールＣＨ１を介して電気的に接続されている。すなわち、ゲート電極２４ｇは、走査線２の一部となっている。
【００５８】
図５には、層間絶縁層２５ｂの上層に形成されたデータ線３を破線で示している。データ線３は、画素電極２８に対して、第２境界線Ｈ２と第３境界線Ｈ３との連続する２辺に沿って設けられている。データ線３は、例えばアルミニウム膜などを含む積層構造からなる。走査線２とデータ線３とが交差する交点Ｃには、画素電極２８をスイッチング制御するＴＦＴ２４が配置されている。
【００５９】
図７に示すように、走査線２は、基板２１上に設けられている。走査線２が、ＴＦＴ２４の下層側に配置される遮光層２２の役割を果たす。走査線２上には、下地絶縁膜としての絶縁層２３が設けられている。絶縁層２３上には、ＴＦＴ２４が設けられている。絶縁層２３は、走査線２とＴＦＴ２４とを層間絶縁する機能を有する。
【００６０】
ＴＦＴ２４は、半導体層２４ａと、ゲート絶縁膜２４ｂと、ゲート電極２４ｇとを備えている。ＴＦＴ２４は、例えば、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有している。半導体層２４ａは、例えば、単結晶シリコン膜やポリシリコン膜などで構成される。半導体層２４ａは、チャネル領域２４ｃと、低濃度ソース領域２４ｅと、低濃度ドレイン領域２４ｆと、高濃度ソース領域２４ｓと、高濃度ドレイン領域２４ｄとを有している。
【００６１】
ゲート絶縁膜２４ｂは、半導体層２４ａを覆うように設けられている。ゲート電極２４ｇは、ゲート絶縁膜２４ｂを介してチャネル領域２４ｃと対向するように配置されている。上述した通り、ゲート電極２４ｇは走査線２の一部である。
【００６２】
絶縁層２３とゲート絶縁膜２４ｂとゲート電極２４ｇと走査線２とを覆うように、層間絶縁層２５ａが設けられている。層間絶縁層２５ａは、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ2などの無機材料からなる。層間絶縁層２５ａ上には、下部容量電極５ｂと誘電体膜６と容量電極５ａとが設けられている。
【００６３】
下部容量電極５ｂは、その一部が平面視で半導体層２４ａの高濃度ドレイン領域２４ｄ側の端部と重なるように配置されている。また、平面視で下部容量電極５ｂおよび半導体層２４ａの高濃度ドレイン領域２４ｄ側の端部と重なるように、層間絶縁層２５ａとゲート絶縁膜２４ｂとを貫通するコンタクトホールＣＨ２が設けられている。下部容量電極５ｂは、ＴＦＴ２４の高濃度ドレイン領域２４ｄにコンタクトホールＣＨ２を介して電気的に接続されている。
【００６４】
下部容量電極５ｂは、例えば導電性のポリシリコン膜などからなる。下部容量電極５ｂは、画素電位側容量電極としての機能のほか、画素電極２８とＴＦＴ２４（半導体層２４ａ）の高濃度ドレイン領域２４ｄとを中継接続する機能を有する。
【００６５】
層間絶縁層２５ａと下部容量電極５ｂとを覆うように、誘電体膜６が設けられている。誘電体膜６は、例えば、ＳｉＯ2からなる下層誘電体膜６ｂと、ＳｉＮからなる上層誘電体膜６ａとの２層で構成されている。上層誘電体膜６ａは、例えば、下部容量電極５ｂより少し大きなサイズにパターニングされ、遮光領域Ｓ内に収まるように形成されている。蓄積容量５を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜６は薄い方が好ましい。
【００６６】
誘電体膜６上には、平面視で下部容量電極５ｂと重なるように容量電極５ａが設けられている。容量電極５ａと誘電体膜６と下部容量電極５ｂとで蓄積容量５が構成される。容量電極５ａは、容量配線４に電気的に接続されており、蓄積容量５の固定電位側容量電極として機能する。また、容量電極５ａおよび下部容量電極５ｂは、ＴＦＴ２４（半導体層２４ａ）の高濃度ドレイン領域２４ｄに上方から入射する光を遮る機能を有している。
【００６７】
誘電体膜６と蓄積容量５とを覆うように、層間絶縁層２５ｂが設けられている。層間絶縁層２５ｂは、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ2などの無機材料からなる。層間絶縁層２５ｂ上には、データ線３と容量配線用中継電極３ａと中継電極３ｂとが設けられている。データ線３と容量配線用中継電極３ａと中継電極３ｂとは、例えば、同一の導電膜として形成され、パターニングすることにより互いに分断されている。
【００６８】
データ線３は、平面視でその一部がＴＦＴ２４（半導体層２４ａ）の高濃度ソース領域２４ｓと重なるように配置されている。また、平面視でデータ線３および半導体層２４ａの高濃度ソース領域２４ｓ側の端部と重なるように、層間絶縁層２５ａとゲート絶縁膜２４ｂとを貫通するコンタクトホールＣＨ３が設けられている。データ線３はコンタクトホールＣＨ３を介して半導体層２４ａの高濃度ソース領域２４ｓに電気的に接続されている。
【００６９】
容量配線用中継電極３ａは、平面視で容量電極５ａと重なるように配置されている。また、平面視で容量配線用中継電極３ａおよび容量電極５ａと重なるように、層間絶縁層２５ｂを貫通するコンタクトホールＣＨ４が設けられている。容量配線用中継電極３ａは、コンタクトホールＣＨ４を介して容量電極５ａに電気的に接続されている。
【００７０】
データ線３と容量配線用中継電極３ａと中継電極３ｂとを覆うように、層間絶縁層２５ｃが設けられている。層間絶縁層２５ｃは、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ2などの無機材料からなる。層間絶縁層２５ａと層間絶縁層２５ｂと層間絶縁層２５ｃとが、図４に示す絶縁層２５に相当する。
【００７１】
層間絶縁層２５ｃ上には、容量配線４と中継電極４ａと中継電極４ｂとが設けられている。容量配線４と中継電極４ａと中継電極４ｂとは、例えば、同一の導電膜として形成され、中継電極４ａは容量配線４と平面的に連続しており、中継電極４ｂはパターニングすることにより容量配線４および中継電極４ａから分断されている。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、容量配線４は、第２境界線Ｈ２と第３境界線Ｈ３との連続する２辺に沿って、平面視でデータ線３と重なるように配置されている。容量配線４と連続する中継電極４ａは、平面視で容量配線用中継電極３ａと重なるように配置されている。そして、中継電極４ｂは、平面視で中継電極３ｂと重なるように配置されている。
【００７３】
容量配線４およびデータ線３と、蓄積容量５を構成する容量電極５ａおよび下部容量電極５ｂとが、図４に示す遮光層２６の役割を担う。また、第１境界線Ｈ１に沿う走査線２と、第２境界線Ｈ２および第３境界線Ｈ３に沿う容量配線４とにより、遮光領域Ｓ（図３参照）が規定され、画素Ｐの開口領域Ｔが規定される。
【００７４】
図７に示すように、中継電極４ａは、層間絶縁層２５ｃを貫通するコンタクトホールＣＨ６を介して容量配線用中継電極３ａに電気的に接続されている。中継電極４ｂは、層間絶縁層２５ｃおよび層間絶縁層２５ｂを貫通するコンタクトホールＣＨ５を介して下部容量電極５ｂに電気的に接続されている。中継電極４ｂは、下部容量電極５ｂと画素電極２８との間の電気的接続を中継する機能を有する。容量配線４は、定電位源と電気的に接続されることで、固定電位とされている。
【００７５】
容量配線４と中継電極４ａと中継電極４ｂとを覆うように、絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７は、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ2などの無機材料からなる。絶縁層２７上には画素電極２８が設けられており、絶縁層２７を貫通するコンタクトホールＣＨ７を介して、画素電極２８と中継電極４ｂとが電気的に接続されている。これにより、画素電極２８とＴＦＴ２４（半導体層２４ａ）の高濃度ドレイン領域２４ｄとの間が電気的に接続される。
【００７６】
絶縁層２７の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理などにより研磨することで平坦化されており、その下層に存在するＴＦＴ２４や遮光層および各種電極などによる段差に起因する液晶層４０の配向不良の低減が図られている。
【００７７】
図６（ｂ）に示すように、対向基板３０に設けられた遮光層３２は、例えば略三角形の平面形状を有している。遮光層３２は、第１境界線Ｈ１と第２境界線Ｈ２と第３境界線Ｈ３とが接する交点Ｃに配置されている。すなわち、遮光層３２は、平面視で走査線２、データ線３、および容量配線４と重なるとともに、ＴＦＴ２４と重なるように配置されている。なお、遮光層３２は、遮光領域Ｓの全域と重なるように、第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、および第３境界線Ｈ３に沿って配置されていてもよい。
【００７８】
＜マイクロレンズ＞
次に、第１の実施形態に係る液晶装置１における画素Ｐとマイクロレンズとの組み合わせによる作用効果を、図８を参照して説明する。図８は、第１の実施形態に係る液晶装置の画素とマイクロレンズとの位置関係を示す模式図である。詳しくは、図８（ａ）は第１の実施形態に係る液晶装置の画素Ｐとマイクロレンズとの構成を示す図であり、図８（ｂ）は従来の液晶装置の画素Ｐとマイクロレンズとの一例を比較して示す図である。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）では第１方向が図の縦方向となるように、図３を右に９０°回転させた図となっている。
【００７９】
図８（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る液晶装置１では、平面形状が円形のマイクロレンズＭＬが正六角形の画素Ｐの各辺に内接するように配置されている。正六角形の画素Ｐの対角線の長さをＤ１とする。また、マイクロレンズＭＬのレンズ径、すなわち、マイクロレンズＭＬの円形の直径をＲ１とする。マイクロレンズＭＬのレンズ径Ｒ１は、正六角形の画素Ｐの六辺のうち第１境界線Ｈ１に平行で互いに対向する２辺の距離Ｇと等しい。このとき、レンズ径Ｒ１は、対角線の長さＤ１の８６．６％（√３／２）となる。また、マイクロレンズＭＬの平面積は、画素Ｐの面積の９０．７％（√３×π／６）となる。
【００８０】
なお、本実施形態では、画素Ｐの対向する２辺の距離Ｇ（マイクロレンズＭＬのレンズ径Ｒ１）は、例えば、１０μｍ程度である。遮光領域Ｓの幅は、例えば、第１境界線Ｈ１を挟んで隣り合う画素Ｐに跨る幅が２μｍ程度、１つの画素Ｐの領域と重なる幅が１μｍ程度である。画素Ｐの開口率、すなわち、画素Ｐの領域に対する開口領域Ｔの比率は、例えば、７０％〜９０％程度の範囲で設定される。
【００８１】
一方、図８（ｂ）に示すように、従来の液晶装置における画素Ｐを正方形とし、画素Ｐの大きさを第１の実施形態に係るマイクロレンズＭＬが画素Ｐの４辺に内接する大きさとする。すなわち、正方形の画素Ｐの第１境界線Ｈ１に平行で互いに対向する２辺の距離Ｇは、第１の実施形態に係るマイクロレンズＭＬのレンズ径Ｒ１と等しいものとする。そして、正方形の画素Ｐの対角線の長さをＥ１とする。このとき、レンズ径Ｒ１は、対角線の長さＥ１の７０．７％（√２／２）となる。また、マイクロレンズＭＬの平面積は、画素Ｐの面積の７８．５％（π／４）となる。
【００８２】
したがって、マイクロレンズＭＬのレンズ径Ｒ１が同一である場合、画素Ｐの形状を正六角形とすることで、画素Ｐの形状が正方形である場合と比べて、画素Ｐの面積に対してマイクロレンズＭＬが占める面積の比率を大きくできる。そして、画素Ｐの形状を正六角形とすることで、画素Ｐの形状が正方形である場合と比べて、マイクロレンズＭＬの外縁と画素Ｐの角部（交点Ｃ）との距離が小さくなる。
【００８３】
すなわち、画素Ｐの形状を正六角形とすることで、画素Ｐの形状が正方形である場合と比べて、マイクロレンズＭＬの外形がより画素Ｐの外形に沿った形状となるので、画素Ｐに入射する光のうち画素Ｐの外周に沿って配置された遮光領域Ｓで遮光される光をより多く集光して、画素Ｐの開口領域Ｔ内に入射させることができる。これにより、第１の実施形態に係る液晶装置１では、従来の液晶装置よりも光の利用効率が向上するので、より明るい表示を得ることができる。
【００８４】
一方、図８（ｂ）に示すように画素Ｐの形状が正方形である従来の液晶装置では、マイクロレンズＭＬの外縁との距離が大きくなる画素Ｐの角部（交点Ｃ）周辺においては、画素Ｐに入射する光がマイクロレンズＭＬで集光されないので、そのまま遮光領域Ｓに入射する光の量が多くなる。そうすると、遮光領域Ｓに配置された遮光層２２，２６，３２（図３参照）に光が照射されることで、遮光層２２，２６，３２が発熱して液晶装置の温度が上昇する。
【００８５】
液晶装置の温度上昇は液晶装置の寿命低下を招くこととなり、液晶装置の温度上昇を抑えるため冷却機構の大型化とそれに伴う消費電力の増大とを招くこととなる。第１の実施形態に係る液晶装置１では、従来の液晶装置と比べて、遮光領域Ｓに入射する光をより多くマイクロレンズＭＬで集光することにより、遮光層２２，２６，３２に照射される光の量を低減できるので、液晶装置の温度上昇が抑えられ、液晶装置の長寿命化や冷却機構の簡素化による低消費電力化を図ることができる。
【００８６】
また、図８（ｂ）に示すように画素Ｐの形状が正方形である従来の液晶装置において、マイクロレンズＭＬの集光力を高めるため、例えば、凹部１２を深くして基板１１の表面に対する角度を大きくすることや基板１１とレンズ層１３との屈折率差をより大きくすることなどにより、入射する光をより大きく曲げるようにすると、液晶層４０（図４参照）の配向方向に対する入射光の角度が大きく傾斜する。
【００８７】
そうすると、液晶装置のコントラストの低下や、画素Ｐの領域内における光の強さのばらつきを招くこととなる。また、画素Ｐの領域内の一部分に光が集中することで、液晶層４０などの耐光性劣化が生じ易くなり、液晶装置の信頼性低下を招くおそれがある。第１の実施形態に係る液晶装置１の構成によれば、このような従来の液晶装置で生じるリスクを小さく抑えることができる。
【００８８】
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、第１の実施形態に係る液晶装置１が備えるマイクロレンズアレイ基板１０の製造方法について、図９を参照して説明する。図９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。図９の各図は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面に相当する。また、図９の各図は、図４におけるＺ方向の上下が反転した図となっている。
【００８９】
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。
【００９０】
まず、図９（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の表面に、マスク層７１を形成する。続いて、図９（ｂ）に示すように、マスク層７１に複数の開口部７１ａを形成する。開口部７１ａは、後の工程で得られるマイクロレンズＭＬ（凹部１２）の平面的な中心位置、すなわち、画素Ｐの領域（図３参照）の平面的な中心位置に対応して設けられる。これにより、開口部７１ａ内に基板１１の表面が露出する。
【００９１】
次に、図９（ｃ）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は、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を用いることができる。
【００９２】
この工程では、等方性エッチング処理を施す時間の経過に伴って、平面視で開口部７１ａを中心とする同心円状に広がるように凹部１２が形成される。本実施形態では、図３に示すように、第１境界線Ｈ１を挟んで隣り合う凹部１２同士、第２境界線Ｈ２を挟んで隣り合う凹部１２同士、および第３境界線Ｈ３を挟んで隣り合う凹部１２同士が互いに接したところで、等方性エッチング処理を停止する。このとき、交点Ｃを挟んで隣り合う凹部１２同士は互いに離間された状態である。
【００９３】
なお、図９（ｃ）に示す断面では、隣り合う凹部１２同士が互いに接しており、エッチング処理工程でマスク層７１を保持することが困難に見えるが、図示しない交点Ｃを通る断面では、互いに離間されて隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の上面が残っているので、マスク層７１が浮かないように保持することができる。
【００９４】
この等方性エッチング処理により、基板１１の表面側から複数の開口部７１ａのそれぞれを中心として等方的にエッチングされ、断面視で略半球状の領域が除去されて、複数の凹部１２が形成される。なお、凹部１２の断面形状は、底部に略平坦な部分や、周縁部にテーパー状の部分を含む形状などであってもよい。等方性エッチング処理が終了したら、基板１１からマスク層７１を除去する。
【００９５】
次に、図９（ｄ）に示すように、基板１１の表面側に複数の凹部１２を埋め込むように、レンズ材料１３ａを配置してレンズ層１３を形成する。レンズ層１３を形成するためのレンズ材料１３ａには、光透過性を有し、基板１１よりも高い屈折率を有する無機材料である酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）などが用いられる。レンズ層１３は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などを用いて形成できる。基板１１の表面側に形成されたレンズ層１３の上面は、凹部１２と凹部１２同士の境界部や凹部１２が形成されていない部分との段差が反映された凹凸形状となる。
【００９６】
次に、図９（ｅ）に示すように、レンズ層１３に対して平坦化処理を施す。平坦化処理の方法としては、例えば、ＣＭＰ処理などが用いられるが、エッチバック法を用いてもよい。これにより、レンズ層１３の上面が平坦化されて、複数のマイクロレンズＭＬが構成される。以上の工程により、マイクロレンズアレイＭＬＡを備えたマイクロレンズアレイ基板１０が完成する。
【００９７】
（第２の実施形態）
＜電気光学装置＞
次に、第２の実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置を説明する。第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、第１の実施形態に係る液晶装置１に対して、画素Ｐに対するマイクロレンズＭＬのレンズ径の大きさが異なるが、他の構成はほぼ同じである。ここでは、第１の実施形態と異なるマイクロレンズＭＬの構成について説明する。
【００９８】
図１０は、第２の実施形態に係る液晶装置の画素およびマイクロレンズの配置を示す概略平面図である。図１１は、第２の実施形態に係る液晶装置の画素とマイクロレンズとの位置関係を示す模式図である。詳しくは、図１１（ａ）は第２の実施形態に係る液晶装置の画素Ｐとマイクロレンズとの構成を示す図であり、図１１（ｂ）は従来の液晶装置の画素Ｐとマイクロレンズとの一例を比較して示す図である。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）では第１方向が図の縦方向となるように、図１０を右に９０°回転させた図となっている。図１２は、第２の実施形態に係るマイクロレンズと従来のマイクロレンズとを比較する部分断面図である。第１の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９９】
第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、第１実施形態と同様の正六角形の画素Ｐを備えている。図１０には、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａが備えるマイクロレンズＭＬ（凹部１４）の実際の形状を実線で示し、仮想的な形状を２点鎖線で示している。図１０に実線および２点鎖線で示すように、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａでは、正六角形の画素Ｐに対してマイクロレンズＭＬ（凹部１４）は内接円よりも大きく外接円よりも小さい。したがって、図１０に実線で示すように、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）の外縁と画素Ｐの角部（交点Ｃ）との距離は、第１の実施形態よりも小さくなっている。
【０１００】
第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、および第３境界線Ｈ３においては、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）の外縁は、仮想的には隣り合う画素Ｐの領域にはみ出している。第２の実施形態に係るマイクロレンズＭＬでは、図９（ｃ）に示す凹部を形成する工程で、第１境界線Ｈ１を挟んで隣り合う凹部１４同士、第２境界線Ｈ２を挟んで隣り合う凹部１４同士、および第３境界線Ｈ３を挟んで隣り合う凹部１４同士が互いに接した後もエッチング処理が継続される。そして、凹部１４が拡大されて、交点Ｃを挟んで隣り合う凹部１４同士が接する前に（隣り合う凹部１４同士が離間されている状態で）エッチング処理が停止される。
【０１０１】
その結果、第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、および第３境界線Ｈ３を挟んで隣り合う凹部１４同士は、第１境界線Ｈ１、第２境界線Ｈ２、および第３境界線Ｈ３を境界部として共有するように互いに接した状態で形成される。第２の実施形態では、交点Ｃを挟んで隣り合う凹部１４同士が離間された距離が第１の実施形態よりも小さくなるが、隣り合う凹部１４同士の間に基板１１の上面が残っているので、エッチング処理工程においてマスク層７１が浮かないように保持することができる。
【０１０２】
＜マイクロレンズ＞
図１１（ａ）には、第２の実施形態に係るマイクロレンズＭＬ（凹部１４）の形状を、隣り合う画素Ｐの領域にはみ出した仮想的な部分も含め実線で示している。マイクロレンズＭＬ（凹部１４）のレンズ径Ｒ２は、対角線の長さＤ１の９０％以上かつ９５％以下の範囲で設定されることが好ましい。
【０１０３】
マイクロレンズＭＬ（凹部１４）のレンズ径Ｒ２を対角線の長さＤ１の９０％以上とすることで、第１の実施形態と比べて、画素Ｐの面積に対するマイクロレンズＭＬの平面積の比率をより大きくできるので、遮光領域Ｓで遮光される光のより多くを集光して開口領域Ｔ内に入射させることができる。これにより、第１の実施形態と比べて、光の利用効率が向上するのでより明るい表示を得ることができる。そして、この結果、遮光領域Ｓにおいて遮光層２２，２６，３２に照射される光の量をより低減できるので、液晶装置１Ａの温度上昇をより小さく抑えることができる。
【０１０４】
また、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）のレンズ径Ｒ２を対角線の長さＤ１の９５％以下とすることで、エッチング処理工程において交点Ｃを挟んで互いに離間されて隣り合う凹部１４同士の間に基板１１の上面が残されるので、マイクロレンズＭＬの平面積をより大きくしても、エッチング処理工程においてマスク層７１が浮かないように保持することができる。なお、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）のレンズ径Ｒ２が対角線の長さＤ１の９５％を超えると、エッチング処理工程においてマスク層７１が浮いてしまうリスクが増大する。
【０１０５】
一方、図１１（ｂ）に示すように、従来の液晶装置における正方形の画素Ｐにおいて、画素Ｐの対角線の長さＥ１に対するマイクロレンズＭＬ（凹部１５）のレンズ径Ｒ３の比率を、第２の実施形態の液晶装置１Ａと同じ９０％以上かつ９５％以下に設定する場合を考える。正方形の画素Ｐの対向する２辺の距離Ｇは、第２の実施形態の液晶装置１Ａと同じであるものとする。
【０１０６】
図１１（ｂ）に示す従来の液晶装置では、正方形の画素Ｐの対角線の長さＥ１が正六角形の画素Ｐの対角線の長さＤ１よりも大きいので、マイクロレンズＭＬ（凹部１５）のレンズ径Ｒ３は第２の実施形態のマイクロレンズＭＬ（凹部１４）のレンズ径Ｒ２よりも大きくなる。また、レンズ径Ｒ３が大きくなると、略球面状に形成される凹部１５の深さは、第２の実施形態の凹部１４の深さよりも大きく（深く）なる。
【０１０７】
図１２には、図１１（ａ）におけるマイクロレンズＭＬ（凹部１４）のＦ−Ｆ’線に沿った第１境界線Ｈ１の中央部の部分断面と、図１１（ｂ）におけるマイクロレンズＭＬ（凹部１５）のＦ−Ｆ’線に沿った第１境界線Ｈ１の中央部の部分断面とを比較して示している。Ｆ−Ｆ’線に沿った方向は、第１方向（Ｘ方向）と交差するＹ方向に沿った方向であり、図１２の上方がＺ方向となる。
【０１０８】
図１２において、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）およびマイクロレンズＭＬ（凹部１５）の実際の形状を実線で示し、仮想的な部分を２点鎖線で示している。凹部１４，１５は、２点鎖線で示すように第１の実施形態の凹部１２よりも大きな径で形成される。その結果、実線で示すように第１境界線Ｈ１を挟んで隣り合う画素Ｐ同士で凹部１４，１５同士が互いに接続された形状となる。また、図示はしないが、画素Ｐの角部においては、凹部１４，１５の外縁が角部よりも内側に配置されるので、図１２に２点鎖線で示す部分も含んで形成される。
【０１０９】
マイクロレンズＭＬ（凹部１４，１５）の断面が曲面の場合、凹部１４，１５の底部から上方に向かって基板１１の表面に近付くほど基板１１の表面に対する角度が大きくなる（基板１１の表面の法線方向に対する角度は小さくなる）。したがって、Ｆ−Ｆ’線に沿った断面においては、凹部１４，１５の径が大きいほど第１境界線Ｈ１における基板１１の表面に対する角度は小さくなる（基板１１の表面の法線方向に対する角度は大きくなる）。
【０１１０】
図１２に示すように、第１境界線Ｈ１の付近において、基板１１（図４参照）の表面の法線方向であるＺ方向に対するマイクロレンズＭＬ（凹部１５）の角度θ２は、Ｚ方向に対するマイクロレンズＭＬ（凹部１４）の角度θ１よりも大きく緩やかな曲面となる。したがって、第１境界線Ｈ１の付近におけるマイクロレンズＭＬ（凹部１５）の集光力は、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）の集光力よりも小さくなる。
【０１１１】
また、図１１（ａ）に示すように、正六角形の画素Ｐの外縁とマイクロレンズＭＬ（凹部１４）の外縁（仮想的な部分も含む）との距離は、画素Ｐの角部と辺部とにおいて大きな差はない。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、正方形の画素Ｐの外縁とマイクロレンズＭＬ（凹部１５）の外縁（仮想的な部分も含む）との距離は、画素Ｐの角部と辺部とにおいて大きく異なる。
【０１１２】
そのため、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）では画素Ｐの角部と辺部とにおける角度θ１の差は小さいが、マイクロレンズＭＬ（凹部１５）では画素Ｐの角部と辺部とにおける角度θ２の差は大きくなる。すなわち、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）では画素Ｐの角部と辺部とで光が屈折する角度の差が小さいが、マイクロレンズＭＬ（凹部１５）では画素Ｐの角部と辺部とで光が屈折する角度の差が大きくなる。したがって、マイクロレンズＭＬ（凹部１５）では、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）と比べて、正方形の画素Ｐの開口領域Ｔ内に入射する光の角度のばらつきが大きくなる。
【０１１３】
画素Ｐの開口領域Ｔ内に入射する光の角度のばらつきが大きくなると、例えば、赤色（Ｒ）の色光を透過させる画素Ｐと、緑色（Ｇ）の色光を透過させる画素Ｐと、青色（Ｂ）の色光を透過させる画素Ｐとでカラー表示を行う場合、色収差が大きくなってしまう。この結果、色光によって明るさが異なってしまい、ホワイトバランスを取るため暗い色光に対して明るい色光の明るさのレベルを下げると、表示全体が暗くなってしまうこととなる。なお、これは、同一の画素Ｐに対して時分割でＲ，Ｇ，Ｂの各色光を透過させる場合も同様である。
【０１１４】
これに対して、第２の実施形態のように、正六角形の画素Ｐに内接円よりも大きく外接円よりも小さいマイクロレンズＭＬ（凹部１４）を組み合わせることにより、正方形の画素ＰにマイクロレンズＭＬ（凹部１５）を組み合わせる場合と比べて、より多くの光を集光できる。そして、画素Ｐの開口領域Ｔ内に入射する光の角度のばらつきが抑えられるため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を透過させてカラー表示を行う場合にも、色収差が小さく抑えられるので、ホワイトバランスが取りやすくなり、より明るい表示を得ることができる。
【０１１５】
さらに、凹部１４，１５を形成するエッチング処理工程において、正方形の画素Ｐではマスク層７１を４か所の角部で保持するのに対して、正六角形の画素Ｐではマスク層７１を６か所の角部で保持できるので、エッチング処理工程においてマスク層７１が浮いてしまうリスクをより小さく抑えることができる。
【０１１６】
図１２に戻って、マイクロレンズＭＬ（凹部１５）の深さＫ２は、マイクロレンズＭＬ（凹部１４）の深さＫ１よりも大きい（深い）。そのため、図９（ｄ）に示すレンズ材料１３ａを配置してレンズ層１３を形成する工程において、凹部１４と比べて凹部１５では、凹部１５を埋めるためにより多くのレンズ材料１３ａを必要とし、形成されるレンズ層１３の表面の凹凸もより大きくなる。その結果、レンズ層１３の上面を平坦化するＣＭＰ処理における研磨量も多くなる。さらに、凹部１５が深いことにより、基板１１における凹部１５が形成された部分と凹部１５が形成されていない部分との厚さの差が大きくなるので、応力による基板１１の反りや衝撃による基板１１の割れが生じるおそれがある。
【０１１７】
これに対して、第２の実施形態では、正方形の画素ＰにマイクロレンズＭＬ（凹部１５）を組み合わせる場合と比べて、凹部１４の深さを小さく（浅く）できるので、レンズ層１３の表面の凹凸が小さく抑えられ、ＣＭＰ処理における研磨量を少なくできる。これにより、ＣＭＰ処理の工数を低減できるとともに、ＣＭＰ処理に伴う廃棄物の量を低減できる。また、凹部１４の深さを小さく（浅く）できることにより、基板１１の反りや基板１１の割れを抑えることができる。
【０１１８】
（第３の実施形態）
＜電子機器＞
次に、第３の実施形態に係る電子機器について図１３を参照して説明する。図１３は、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。
【０１１９】
図１３に示すように、第３の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター（投射型表示装置）１００は、偏光照明装置１１０と、２つのダイクロイックミラー１０４，１０５と、３つの反射ミラー１０６，１０７，１０８と、５つのリレーレンズ１１１，１１２，１１３，１１４，１１５と、３つの液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３と、クロスダイクロイックプリズム１１６と、投射レンズ１１７とを備えている。
【０１２０】
偏光照明装置１１０は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とを備えている。ランプユニット１０１と、インテグレーターレンズ１０２と、偏光変換素子１０３とは、システム光軸Ｌｘに沿って配置されている。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
液晶ライトバルブ１２１は、上述した各実施形態の液晶装置１，１Ａのいずれか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。
【０１２６】
第３の実施形態に係るプロジェクター１００の構成によれば、複数の画素Ｐが高精細に配置されていても、入射した色光を効率よく利用できる液晶装置１，１Ａ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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
（変形例１）
上記の実施形態では、画素Ｐの平面形状が正六角形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。画素Ｐの平面形状は、例えば、左右対称または上下対称な六角形であってもよい。画素Ｐの平面形状がこのような非正六角形であっても、平面形状を楕円のマイクロレンズＭＬを組み合わせることで、同様の効果が得られる。しかしながら、画素Ｐの平面形状が正六角形である方が、６か所の角部においてマイクロレンズＭＬが配置されない領域を同じ平面形状とし、マイクロレンズＭＬの断面の角度を同じにできる。これにより、各角部において屈折されて入射する光の量や屈折角度をより均一にできるので、画素Ｐの領域内におけるコントラストのムラや明るさのムラを抑えることができる。また、画素Ｐの平面形状が正六角形である方が、素子基板２０と対向基板３０とを貼り合せる際の組みずれが生じた場合に、画素ＰとマイクロレンズＭＬとの位置が相対的にずれることに起因する表示ムラをより小さく抑えることができる。
【０１２９】
（変形例２）
上記の実施形態では、正六角形の画素Ｐの第１境界線Ｈ１（第１方向）がＸ方向に平行となるように配列されていたが、本発明はこのような形態に限定されない。正六角形の画素Ｐの第１境界線Ｈ１（第１方向）がＹ方向に平行となるように、すなわち、正六角形の画素Ｐが９０°回転した方向となるように配列された構成であってもよい。
【０１３０】
（変形例３）
上記の実施形態では、マイクロレンズアレイ基板１０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。
【０１３１】
（変形例４）
上記の実施形態では、レンズ層１３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を、基板１１よりも光屈折率の低い材料で形成してもよい。
【０１３２】
（変形例５）
上記の実施形態に係る液晶装置１，１Ａを適用可能な電子機器は、プロジェクター１００に限定されない。液晶装置１，１Ａは、例えば、投射型の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）、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、ＰＯＳなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１、１Ａ…液晶装置（電気光学装置）、１１…基板、１２，１４，１５…凹部、１３…レンズ層、２０…素子基板（第１の基板）、２２，２６，３２…遮光層、３０…対向基板（第２の基板）、４０…液晶層（電気光学層）、７１…マスク層、７１ａ…開口部、１００…プロジェクター（電子機器）、Ｃ…交点、Ｈ１…第１境界線、Ｈ２…第２境界線、Ｈ３…第３境界線、ＭＬ…マイクロレンズ、Ｐ…画素。
【図１】
2015049412.tif 000003
【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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