(57)【要約】【課題】入射した光が回折することを抑制できるマイクロレンズアレイ基板、及びそのようなマイクロレンズアレイ基板を備える電気光学装置を提供する。また、そのような電気光学装置を備える電子機器を提供する。【解決手段】本発明のマイクロレンズアレイ基板の一つの態様は、一面に複数の凹部が形成された基板と、複数のマイクロレンズを備え基板に積層されたレンズ層と、を備え、マイクロレンズは、凹部に埋め込まれ、マイクロレンズのレンズ曲面は、凹部の内壁面によって形成され、レンズ曲面の形状は、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せることを特徴とする。【選択図】図３
2015197580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の凹部が形成された基板と、
複数のマイクロレンズを備え前記基板に積層されたレンズ層と、
を備え、
前記マイクロレンズは、前記凹部に埋め込まれ、
前記マイクロレンズのレンズ曲面は、前記凹部の内壁面によって形成され、
前記レンズ曲面の形状は、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる
ことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項２】
前記レンズ曲面の形状は、非球面式における６次以下の次数を有する項の和で表せる、
請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板。
【請求項３】
前記レンズ層は、前記複数のマイクロレンズに対向する複数の第２マイクロレンズを備
える、請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ基板。
【請求項４】
複数の信号線と複数の走査線とを備える素子基板と、
前記素子基板と対向して設けられた対向基板と、
前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された電気光学層と、
を備え、
前記対向基板は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載されたマイクロレンズア
レイ基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項５】
前記複数の信号線と前記複数の走査線とによって複数の画素が規定され、
前記画素のピッチは、１０μｍ未満である、請求項４に記載の電気光学装置。
【請求項６】
前記電気光学層は、液晶層である、請求項４または５に記載の電気光学装置。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機
器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズ基板を備える液晶パネルが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、基板に凹部を形成し、凹部に樹脂からなる接着剤を充填することによ
ってマイクロレンズを形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６９７９０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、上記のようなマイクロレンズでは、凹部が形成された基板面とマイクロレンズ
との境界が角張った形状となり、その境界に入射した光を回折させてしまう場合があった
。そのため、このようなマイクロレンズを用いた液晶パネル（液晶装置）においては、回
折による斜め光が生じ、光の利用効率やコントラスト比が低下してしまう場合があった。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、入射した光が回折
することを抑制できるマイクロレンズアレイ基板、及びそのようなマイクロレンズアレイ
基板を備える電気光学装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態
様は、そのような電気光学装置を備える電子機器を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の一つの態様は、一面に複数の凹部が形成された基
板と、複数のマイクロレンズを備え前記基板に積層されたレンズ層と、を備え、前記マイ
クロレンズは、前記凹部に埋め込まれ、前記マイクロレンズのレンズ曲面は、前記凹部の
内壁面によって形成され、前記レンズ曲面の形状は、非球面式における１０次以下の次数
を有する項の和で表せることを特徴とする。
【０００７】
本発明のマイクロレンズアレイ基板の一つの態様によれば、マイクロレンズのレンズ曲
面の形状が、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる。これにより、
基板の一面とマイクロレンズのレンズ曲面との境界が滑らかとなり、入射した光が回折す
ることを抑制できる。したがって、本発明のマイクロレンズアレイ基板の一つの態様によ
れば、入射した光が回折することを抑制できるマイクロレンズアレイ基板が得られる。
【０００８】
前記レンズ曲面の形状は、非球面式における６次以下の次数を有する項の和で表せる構
成としてもよい。
この構成によれば、入射した光が回折することをより抑制できる。
【０００９】
前記レンズ層は、前記複数のマイクロレンズに対向する複数の第２マイクロレンズを備
える構成としてもよい。
この構成によれば、光の利用効率を向上できる。
【００１０】
本発明の電気光学装置の一つの態様は、複数の信号線と複数の走査線とを備える素子基
板と、前記素子基板と対向して設けられた対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との
間に挟持された電気光学層と、を備え、前記対向基板は、上記マイクロレンズアレイ基板
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電気光学装置の一つの態様によれば、上記マイクロレンズアレイ基板を備える
ため、光の利用効率及びコントラスト比を向上できる電気光学装置が得られる。
【００１２】
前記複数の信号線と前記複数の走査線とによって複数の画素が規定され、前記画素のピ
ッチは、１０μｍ未満である構成としてもよい。
この構成によれば、得られる回折抑制効果がより大きい。
【００１３】
前記電気光学層は、液晶層である構成としてもよい。
この構成によれば、光の利用効率及びコントラスト比を向上できる液晶装置が得られる
。
【００１４】
本発明の電子機器の一つの態様は、上記の電気光学装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、光の利用効率及びコントラスト比を向上できる電子機器が得られる
。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の液晶装置を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態の配線層を示す平面図である。
【図３】第１実施形態のマイクロレンズアレイ基板を示す断面図である。
【図４】第１実施形態のマイクロレンズのレンズ曲面について説明するための説明図である。
【図５】第１実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法の手順を示す断面図である。
【図６】第２実施形態の液晶装置を模式的に示す断面図である。
【図７】第２実施形態の配線層を示す平面図である。
【図８】プロジェクターの実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図９】回折ロスについての検証結果を示すグラフである。
【図１０】実施例のレンズ曲面の形状を示す図である。
【図１１】実施例のレンズ曲面の形状を示す部分拡大図である。
【図１２】実施例の結果を示すグラフである。
【図１３】比較例のマイクロレンズアレイ基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板、電気
光学装置及び電子機器について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的
思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりや
すくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１７】
＜電気光学装置＞
以下の説明においては、電気光学装置の実施形態の一例として、液晶装置を例示して説
明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の液晶装置（電気光学装置）１０を模式的に示す断面図である。図
２は、配線層７０を示す平面図である。図３は、マイクロレンズアレイ基板２０を示す断
面図である。図１は、図２におけるI−I線の位置における液晶装置１０の断面を示してい
る。図３は、図２におけるIII−III線の位置におけるマイクロレンズアレイ基板２０の断
面を示している。図３は、図１とは上下が反転した図となっている。
【００１９】
なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各
構成の位置関係を説明する。この際、素子基板１２と対向基板１１とが積層される方向（
図１参照）をＺ軸方向、信号線７１が延びる方向（図２参照）をＸ軸方向、走査線７２が
延びる方向（図２参照）をＹ軸方向とする。Ｚ軸方向については、液晶装置１０に入射す
る光が進む向きを＋Ｚの向きとする。すなわち、図１における対向基板１１から素子基板
１２に向かう向きを＋Ｚの向きとする。
また、図２における画素Ｐ１の対角線と平行な方向をＷ軸方向とする。Ｗ軸方向は、Ｚ
軸方向と直交し、かつ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と４５°で交わる方向である。
【００２０】
本実施形態の液晶装置１０は、図１に示すように、素子基板１２と、対向基板１１と、
液晶層（電気光学層）６０と、を備える。液晶装置１０は、本実施形態においては、例え
ば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の透過型液晶装置である。
【００２１】
［素子基板］
素子基板１２は、支持基板２５と、配線層７０と、複数の画素電極５１と、を備える。
支持基板２５は、例えば、ＳｉＯ２を形成材料とするガラス板である。
配線層７０は、支持基板２５の液晶層６０側（−Ｚ側）に設けられている。配線層７０
は、図２に示すように、複数の信号線７１と、複数の走査線７２と、図示しないスイッチ
ング素子と、を備える。
【００２２】
複数の信号線７１は、互いにＹ軸方向に間隔を空けて平行に配列されている。複数の走
査線７２は、信号線７１と直交するように設けられ、互いに信号線７１の延びる方向（Ｘ
軸方向）に間隔を空けて平行に配列されている。複数の信号線７１と複数の走査線７２と
によって、複数の画素Ｐ１が規定される。
【００２３】
配線層７０には、画素Ｐ１ごとに透過部７３が形成されている。透過部７３は、配線層
７０における光が透過する部分であり、図２においては、信号線７１と走査線７２とで囲
まれる平面視（ＸＹ面視）正方形状の領域として規定されている。すなわち、透過部７３
における信号線７１の延在方向（Ｘ軸方向）の長さＷ１４と、透過部７３における走査線
７２の延在方向（Ｙ軸方向）の長さＷ１３とは、等しい。
なお、透過部７３は、実際には、平面視において信号線７１と走査線７２とで囲まれる
領域から、図示しないスイッチング素子等を除いた部分である。
【００２４】
本実施形態において画素Ｐ１は、隣り合う信号線７１の幅方向（Ｙ軸方向）の中心線Ｃ
１同士の間で、かつ、隣り合う走査線７２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心線Ｃ２同士の間の
領域として規定される。
本実施形態において画素Ｐ１の平面視（ＸＹ面視）形状は、正方形状である。すなわち
、隣り合う信号線７１同士の距離Ｗ１１と、隣り合う走査線７２同士の距離Ｗ１２とは、
等しい。距離Ｗ１１は、画素Ｐ１のＹ軸方向の長さであり、距離Ｗ１２は、画素Ｐ１のＸ
軸方向の長さである。距離Ｗ１１，Ｗ１２は、画素Ｐ１のピッチに等しい。以下の説明に
おいては、画素Ｐ１のピッチを画素ピッチ（ピッチ）Ｗ１１として説明する場合がある。
【００２５】
複数のスイッチング素子は、例えば、薄膜のトランジスターにより構成され、個々の画
素Ｐ１に対応して設けられている。スイッチング素子は、走査線７２から入力される走査
信号によってオン／オフが制御される。スイッチング素子がオン状態となると、信号線７
１から供給される画像信号が、画素電極５１を介して画素Ｐ１に書き込まれる。
【００２６】
画素電極５１は、図１に示すように、配線層７０の液晶層６０側（−Ｚ側）の面に、画
素Ｐ１ごとに設けられている。画素電極５１は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：
Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の光透過率の高い導電材料を用いて形成された透
明電極である。画素電極５１の液晶層６０側（−Ｚ側）の面には、図示しない垂直配向膜
が設けられている。
【００２７】
［対向基板］
対向基板１１は、素子基板１２と対向して設けられている。対向基板１１は、マイクロ
レンズアレイ基板２０と、光路長調整層３０と、遮光層４０と、対向電極５０と、を備え
る。
マイクロレンズアレイ基板２０は、図３に示すように、支持基板（基板）２１と、レン
ズ層２２と、を備える。
支持基板２１は、例えば、ガラス基板である。支持基板２１の液晶層６０側（＋Ｚ側）
の射出側面（一面）２１ａには、複数の凹部２１ｃが画素Ｐ１ごとに形成されている。本
実施形態においては、隣り合う凹部２１ｃは一部が重なり合うようにして形成されている
。
支持基板２１の液晶層６０側（＋Ｚ側）には、レンズ層２２が設けられている。
【００２８】
レンズ層２２は、複数のマイクロレンズ２３と、平坦化層２４と、を備える。
マイクロレンズ２３は、支持基板２１側（−Ｚ側）が凸状となっている平凸レンズであ
る。マイクロレンズ２３は、支持基板２１よりも屈折率が大きく、かつ、支持基板２１よ
りも高い光透過率を有する材料によって形成されている。マイクロレンズ２３の形成材料
としては、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を選択できる。
【００２９】
マイクロレンズ２３は、支持基板２１の射出側面２１ａに形成された凹部２１ｃに埋め
込まれている。すなわち、マイクロレンズ２３は、図２において２点鎖線で示すように、
液晶装置１０の各画素Ｐ１に対応するように配置されている。各マイクロレンズ２３は、
隣り合うマイクロレンズ２３と一部が重なり合って形成されている。これにより、マイク
ロレンズ２３の平面視（ＸＹ面視）形状は、円形状から、隣り合うマイクロレンズ２３と
重なる部分を除いた形状となる。マイクロレンズ２３の直径Ｄ１（Ｗ軸方向の長さ）は、
画素Ｐ１の一辺の長さＷ１１，Ｗ１２よりも大きい。
【００３０】
本実施形態においては、隣り合うマイクロレンズ２３は、互いに一部が重なり合って形
成されている。そのため、マイクロレンズ２３の外縁は、隣り合うマイクロレンズ２３の
外縁と接続されている外縁部分２３ｃと、支持基板２１の射出側面２１ａと接続されてい
る外縁部分２３ｂとを有している。
外縁部分２３ｃは、図１に示すように、隣り合うマイクロレンズ２３の外縁部分２３ｃ
と滑らかに接続され、丸みを帯びた頂部を形成している。
外縁部分２３ｂは、図３に示すように、支持基板２１の射出側面２１ａと滑らかに接続
されている。
【００３１】
マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａは、凹部２１ｃの内壁面によって形成されてい
る。レンズ曲面２３ａの形状については、後段において詳細に説明する。
【００３２】
なお、本明細書において、「レンズ曲面」とは、各マイクロレンズが離間して形成され
ていたと仮定した場合におけるマイクロレンズのレンズ曲面を意味する。すなわち、本実
施形態においてレンズ曲面２３ａとは、隣り合うマイクロレンズ２３が重なり合うことで
形成された外縁部分２３ｃにおける曲面を含まない。
また、同様に本明細書において、「凹部の内壁面」とは、各凹部が離間して形成されて
いたと仮定した場合における凹部の内壁面の形状を意味する。
【００３３】
平坦化層２４は、図１に示すように、マイクロレンズ２３の液晶層６０側（＋Ｚ側）に
設けられている。平坦化層２４における光路長調整層３０と接する側の面（−Ｚ側の面）
は、平坦な面となっている。平坦化層２４は、マイクロレンズ２３と同様の形成材料によ
って形成される。
【００３４】
光路長調整層３０は、マイクロレンズアレイ基板２０の液晶層６０側（＋Ｚ側）に設け
られている。光路長調整層３０は、光透過性を有し、例えば、支持基板２１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３０は、マイクロレンズ２３から遮光層４
０までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。したがって、光路長調整層３０の層厚
（Ｚ軸方向長さ）は、光の波長に応じたマイクロレンズ２３の焦点距離などの光学条件に
基づいて適宜設定される。
光路長調整層３０の液晶層６０側（＋Ｚ側）には、遮光層４０が設けられている。
【００３５】
遮光層４０は、遮光体４１と、保護層４３と、を備える。
遮光体４１は、例えば、遮光性を有する金属等から形成される層状部材である。遮光体
４１には、画素Ｐ１ごとに厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部４２が形成されている
。開口部４２の平面視（ＸＹ面視）における外形は、マイクロレンズ２３によって集光さ
れた光が通過できる範囲内において、特に限定されず、例えば、円形状であっても、矩形
状であっても、多角形状であってもよい。
【００３６】
保護層４３は、遮光体４１の液晶層６０側（＋Ｚ側）に、遮光体４１を覆うように設け
られた透光性を有する層である。保護層４３は、遮光層４０の対向電極５０と接する側（
＋Ｚ側）の面を平坦化するために設けられる。保護層４３形成材料は、例えば、支持基板
２１と同じである。すなわち、保護層４３の形成材料は、例えば、ＳｉＯ２である。なお
、保護層４３は、設けられていなくてもよい。
遮光層４０の液晶層６０側（＋Ｚ側）には、対向電極５０が形成されている。
【００３７】
対向電極５０は、画素電極５１と同様にして、例えば、ＩＴＯ等で形成された透明電極
である。対向電極５０の液晶層６０側（＋Ｚ側）の面には、図示しない垂直配向膜が設け
られている。対向電極５０の屈折率は、例えば、マイクロレンズ２３の屈折率、及び保護
層４３（遮光層４０）の屈折率よりも大きい。
【００３８】
［液晶層］
液晶層６０は、素子基板１２と対向基板１１とに挟持されて設けられている。液晶層６
０は、図示しない液晶によって構成されている。液晶は、例えば、負の誘電率異方性を有
する垂直配向型の液晶である。液晶は、例えば、１種または数種類のネガ型ネマティック
液晶を混合したものである。
【００３９】
本実施形態の液晶装置１０においては、支持基板２１の入射側面２１ｂから対向基板１
１に光が入射され、対向基板１１に入射された光は、液晶層６０を介して、素子基板１２
から射出される。
【００４０】
次に、マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａの形状について詳細に説明する。
図４は、マイクロレンズ２３の拡大断面図（ＺＷ断面図）である。図４においては、マ
イクロレンズ２３の光軸と一致し、マイクロレンズ２３の頂点を原点ＯとするＺｃ軸と、
Ｚｃ軸と直交するマイクロレンズ２３の半径方向と平行で、かつ、マイクロレンズ２３の
頂点を原点Ｏとするｒ軸とを規定して説明する。Ｚｃ軸は、Ｚ軸方向と平行である。図４
では、ｒ軸の一つとして、Ｗ軸方向と平行な軸を示している。図４は、図１とはＺ軸方向
における上下が反転した図となっている。
【００４１】
ｒ軸の値は、マイクロレンズ２３の光軸（Ｚｃ軸）からの距離を示している。Ｚｃ軸の
値は、マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａの位置を示している。以下の説明において
は、ｒ軸の値を半径ｒと称し、Ｚｃ軸の値を曲面位置Ｚｃと称する。半径ｒの最大値は、
Ｄ１／２である。
【００４２】
曲面位置Ｚｃは、マイクロレンズ２３の最大厚みＺｃｍａｘから、半径ｒの位置におけ
るマイクロレンズ２３の厚みを引いた値を示している。すなわち、曲面位置Ｚｃの値が小
さいほど、マイクロレンズ２３の厚みは大きくなり、曲面位置Ｚｃの値が０となる位置、
すなわち、原点Ｏにおいて、マイクロレンズ２３の厚みは最大となる。
【００４３】
マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａの形状、すなわち、曲面位置Ｚｃは、半径ｒを
変数として、以下の式（１）で表せる。
【００４４】
【数１】
2015197580.tif 000003
【００４５】
式（１）は、非球面式における１０次以下の次数を有する項のみからなる式である。す
なわち、本実施形態において、マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａは、非球面式にお
ける１０次以下の次数を有する項の和で表せる。
【００４６】
式（１）において、ｃは頂点（原点Ｏ）での曲率、ｋはコーニック係数（円錐係数）、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ４次，６次，８次，１０次のデフォーメーション係数（非球面
係数）である。
【００４７】
コーニック係数ｋは、非球面の度合いを示す係数であり、レンズ曲面の種類はコーニッ
ク係数によって変化する。具体的には、レンズ曲面は、ｋ＜−１で双曲面、ｋ＝−１で放
物面、−１＜ｋ＜０で長軸が光軸と一致する楕円面、ｋ＝０で球面、ｋ＞０で長軸が光軸
と直交する楕円面となる。本実施形態においては、マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３
ａは、非球面であるため、コーニック係数ｋは０以外の値となる。
【００４８】
ここで、本明細書において、レンズ曲面２３ａの形状が非球面式における１０次以下の
次数を有する項の和で「表せる」とは、実際のレンズ曲面２３ａの形状が図４に示すＺｃ
１の曲線であり、式（１）から求められる曲線がＺｃ２である場合に、以下の式（２）を
満たすことを意味する。
｜Ｚｃ２−Ｚｃ１｜／Ｚｃｍａｘ≦０．０１  ・・・（２）
すなわち、レンズ曲面２３ａの形状が非球面式における１０次以下の次数を有する項の
和で「表せる」とは、マイクロレンズ２３の最大厚みＺｃｍａｘに対する、Ｚｃ２とＺｃ
１との差ΔＺｃの割合が１％以下となることを意味する。
【００４９】
なお、上述したように、本実施形態においてマイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａは
、凹部２１ｃの内壁面によって形成されるため、レンズ曲面２３ａと同様に、凹部２１ｃ
の内壁面も式（１）で表せる。
【００５０】
次に、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板２０の製造方法について説明する。
図５（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板２０の製造方法の手順
を示す断面図である。図５（Ａ）〜（Ｆ）は、図４と同様に、図１とはＺ軸方向における
上下が反転した図となっている。
【００５１】
まず、図５（Ａ）に示すように、石英などからなる光透過性を有する支持基板２１の射
出側面２１ａに、例えば、多結晶シリコンなどで、マスク層８０を形成する。マスク層８
０は、例えば、化学気相成膜法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）、スパッタリング法などを用いて形成できる。
【００５２】
次に、例えば、スピンコート法によりマスク層８０上にレジストを塗布してレジスト層
８１を形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりレジスト層８１をパターニングし
て、レジスト層８１に開口部８１ａを形成する。
【００５３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、レジスト層８１をエッチング用マスクとしてマスク層
８０にドライエッチング処理を施す（開口部形成工程）。これにより、マスク層８０の開
口部８１ａと重なる領域に開口部８０ａが形成される。ドライエッチング処理が終了した
後、マスク層８０からレジスト層８１を除去する。
【００５４】
次に、図５（Ｂ）に示す状態から、マスク層８０を介して支持基板２１に、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などの等方性エッチング処理を
施す。このエッチング処理により、支持基板２１が射出側面２１ａ側（＋Ｚ側）から開口
部８０ａ中心として等方的にエッチングされる。その結果、図５（Ｃ）に示すように、支
持基板２１に、開口部８０ａに対応して凹部８２が形成される。ここで、図示は省略する
が、隣り合う凹部８２は、一部において重なるように形成される。
エッチング処理が終了した後、支持基板２１からマスク層８０を除去する。
【００５５】
次に、図５（Ｄ）に示すように、凹部８２が形成された支持基板２１の射出側面２１ａ
側に、さらにエッチング処理を施す。エッチングの方法としては、例えば、アルゴンを用
いてエッチバックする方法や、フッ酸系薬液でウエットエッチングする方法を選択できる
。この工程により、支持基板２１の射出側面２１ａと凹部８２との境界が滑らかになり、
上述した式（１）により表すことができる内壁面を有する凹部２１ｃが形成される。
また、図示は省略するが、この工程により、隣り合う凹部２１ｃ同士が重なる部分には
、上述した図１に示す丸みを帯びた頂部が形成される。
【００５６】
次に、図５（Ｅ）に示すように、支持基板２１の射出側面２１ａ側（＋Ｚ側）の全領域
を覆い、かつ、凹部２１ｃを埋め込むように透光層８３を形成する。透光層８３は、光透
過性を有し、支持基板２１よりも高い屈折率を有する無機材料からなる。
【００５７】
透光層８３は、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。透光層８３は支持基板
２１の射出側面２１ａに堆積するように形成されるため、透光層８３の表面は支持基板２
１の凹部２１ｃに起因する凹凸が反映された凹凸形状となる。
この工程により、凹部２１ｃに埋め込まれたマイクロレンズ２３が形成される。
【００５８】
次に、図５（Ｅ）に示す透光層８３に対して平坦化処理を施す。平坦化処理では、例え
ば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理など
を用いて、透光層８３の上層の凹凸が形成された部分、すなわち、図６（Ｅ）に示す２点
鎖線より上方の部分を研磨して除去することにより、透光層８３の上面（＋Ｚ側の面）が
平坦化される。
【００５９】
透光層８３に平坦化処理を施した結果、図５（Ｆ）に示すように、透光層８３の上面が
平坦化されて、平坦化層２４が形成される。これにより、複数のマイクロレンズ２３と、
平坦化層２４とを備えるレンズ層２２が形成される。
以上の工程により、マイクロレンズアレイ基板２０が製造される。
【００６０】
本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ基板２０に入射する光が回折されることを
抑制できる。以下、詳細に説明する。
【００６１】
図１３は、比較例のマイクロレンズアレイ基板８６を示す断面図（ＺＷ断面図）である
。
比較例のマイクロレンズアレイ基板８６は、例えば、図５に示した製造方法の手順のう
ち、図５（Ｄ）において示した２回目のエッチング処理を除いた製造方法によって製造さ
れたマイクロレンズアレイ基板である。
【００６２】
比較例のマイクロレンズアレイ基板８６は、図１３に示すように、支持基板８４と、レ
ンズ層８５と、を備える。
支持基板８４は、レンズ層８５側（＋Ｚ側）の射出側面８４ａに複数の凹部８２が形成
されている。
レンズ層８５は、複数のマイクロレンズ８７と、平坦化層２４と、を備える。
マイクロレンズ８７は、凹部８２に埋め込まれており、マイクロレンズ８７のレンズ曲
面８７ａは、凹部８２の内壁面によって形成されている。
【００６３】
比較例のマイクロレンズアレイ基板８６のマイクロレンズ８７では、マイクロレンズ８
７の外縁部分８７ｂと射出側面８４ａとの境界が角張って形成される。そのため、複数の
マイクロレンズ８７ごとに存在する外縁部分８７ｂと射出側面８４ａとの境界が回折格子
として機能し、マイクロレンズアレイ基板８６に入射した光を回折させてしまう場合があ
った。これにより、マイクロレンズアレイ基板８６に入射する光の一部が斜め光となり、
液晶装置の光利用効率及びコントラスト比を低下させてしまうという問題があった。
【００６４】
この問題に対して、本実施形態によれば、マイクロレンズ２３のレンズ曲面２３ａの形
状は、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる。これにより、マイク
ロレンズ２３の外縁部分２３ｂと支持基板２１の射出側面２１ａとの境界が滑らかとなり
、マイクロレンズアレイ基板２０に入射した光が回折されることを抑制できる。したがっ
て、本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ基板２０から射出される斜め光を低減で
き、光の利用効率及びコントラスト比が低下することを抑制できる液晶装置が得られる。
【００６５】
また、画素ピッチが小さくなると、マイクロレンズの外縁部分と支持基板の射出側面と
の境界同士の間隔も小さくなる。そのため、複数の境界がより回折素子として機能しやす
くなり、マイクロレンズアレイ基板に入射する光はより回折しやすくなる。
したがって、本実施形態によれば、画素Ｐ１の画素ピッチＷ１１が小さくなる程、本実
施形態のマイクロレンズアレイ基板２０による回折抑制効果を大きく得ることができる。
具体的には、画素Ｐ１の画素ピッチＷ１１が１０μｍ未満となる場合に、本実施形態のマ
イクロレンズアレイ基板２０による回折抑制効果をより大きく得ることができる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、以下の構成、及び製造方法を採用することもできる。
【００６７】
上記説明した式（１）は、非球面式における１０次以下の次数を有する項のみからなる
式としたが、これに限られない。本実施形態においてレンズ曲面２３ａを表す式は、非球
面式における８次以下の次数を有する項のみからなる式であっても、非球面式における６
次以下の次数を有する項のみからなる式であっても、６次より小さい次数を有する項のみ
からなる式であってもよい。非球面式における８次以下の次数を有する項のみからなる式
とは、すなわち、デフォーメーション係数Ｄ＝０となる式である。非球面式における６次
以下の次数を有する項のみからなる式とは、すなわち、デフォーメーション係数Ｃ＝０、
デフォーメーション係数Ｄ＝０となる式である。
レンズ曲面２３ａの形状が、非球面式における、より低次の項の和のみで表せる程、マ
イクロレンズアレイ基板２０に入射する光が回折することを抑制できる。
【００６８】
また、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ基板２０の製造方法は上述した製造方
法に限られず、いかなる方法を用いてもよい。
【００６９】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態に対して、マイクロレンズ２３に対向する第２マイクロ
レンズが設けられている点において異なる。
なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号
を付す等により、説明を省略する場合がある。
【００７０】
図６は、本実施形態の液晶装置（電気光学装置）１１０を模式的に示す断面図である。
図７は、配線層１７０を示す平面図である。図６は、図７におけるVI−VI線の位置におけ
る液晶装置１１０の断面を示している。
本実施形態の液晶装置１１０は、図６に示すように、素子基板１１２と、対向基板１１
１と、液晶層６０と、を備える。液晶装置１１０は、第１実施形態と同様に、例えば、Ｖ
Ａ方式の透過型液晶装置である。
【００７１】
［素子基板］
素子基板１１２は、支持基板２５と、配線層１７０と、複数の画素電極１５１と、を備
える。配線層１７０は、図７に示すように、複数の信号線１７１と、複数の走査線１７２
と、図示しないスイッチング素子と、を備える。
信号線１７１と走査線１７２とは、第１実施形態の信号線７１と走査線７２と同様であ
る。第１実施形態と同様に、信号線１７１と走査線１７２とによって複数の画素Ｐ２が規
定される。配線層１７０には、画素Ｐ２ごとに透過部１７３が形成されている。透過部１
７３は、第１実施形態の透過部７３と同様である。画素電極１５１は、第１実施形態の画
素電極５１と同様である。
【００７２】
［対向基板］
対向基板１１１は、素子基板１１２と対向して設けられている。対向基板１１１は、マ
イクロレンズアレイ基板１２０と、遮光層１４０と、対向電極５０と、を備える。
マイクロレンズアレイ基板１２０は、入射側支持基板（基板）１２１と、レンズ層１２
２と、射出側支持基板１２３と、を備える。入射側支持基板１２１は、第１実施形態の支
持基板２１と同様である。
【００７３】
レンズ層１２２は、複数の入射側マイクロレンズ（マイクロレンズ）１２４と、平坦化
層１２６と、射出側マイクロレンズ（第２マイクロレンズ）１２５と、を備える。
入射側マイクロレンズ１２４及び射出側マイクロレンズ１２５は、図７において２点鎖
線で示すように、液晶装置１１０の各画素Ｐ２に対応するように配置されている。入射側
マイクロレンズ１２４と射出側マイクロレンズ１２５とは、平面視（ＸＹ面視）において
重なるように設けられている。
【００７４】
入射側マイクロレンズ１２４は、互いに離間して、独立に設けられている。入射側マイ
クロレンズ１２４は、図６に示すように、入射側支持基板１２１側（−Ｚ側）が凸状とな
っている平凸レンズである。入射側マイクロレンズ１２４の形成材料は、第１実施形態の
マイクロレンズ２３と同様である。入射側マイクロレンズ１２４は、入射側支持基板１２
１の液晶層６０側（＋Ｚ側）の射出側面（一面）１２１ａに形成された複数の凹部１２１
ｃに埋め込まれている。入射側マイクロレンズ１２４のレンズ曲面１２４ａは、凹部１２
１ｃの内壁面によって形成されている。
【００７５】
入射側マイクロレンズ１２４のレンズ曲面１２４ａの形状は、非球面式における１０次
以下の次数を有する項の和で表せる。本実施形態においては、各入射側マイクロレンズ１
２４は互いに離間して設けられているため、レンズ曲面１２４ａは、入射側マイクロレン
ズ１２４における実際のレンズ曲面と同じである。
【００７６】
平坦化層１２６は、入射側マイクロレンズ１２４の液晶層６０側（＋Ｚ側）に設けられ
、入射側マイクロレンズ１２４と射出側マイクロレンズ１２５との間に挟持されている。
平坦化層１２６は、第１実施形態の平坦化層２４と同様である。
【００７７】
射出側マイクロレンズ１２５は、入射側マイクロレンズ１２４に対向して設けられてい
る。射出側マイクロレンズ１２５は、入射側マイクロレンズ１２４と同様に、互いに離間
して設けられている。射出側マイクロレンズ１２５は、液晶層６０側（＋Ｚ側）、すなわ
ち、入射側マイクロレンズ１２４と逆側が凸状となっている平凸レンズである。これによ
り、入射側マイクロレンズ１２４と射出側マイクロレンズ１２５とで、両凸レンズが形成
されている。
【００７８】
射出側マイクロレンズ１２５は、射出側支持基板１２３の射出側面１２３ａに形成され
た凹部１２３ｃに埋め込まれている。射出側マイクロレンズ１２５のレンズ曲面１２５ａ
は、凹部１２３ｃの内壁面によって形成されている。本実施形態においては、射出側マイ
クロレンズ１２５のレンズ曲面１２５ａの形状は、図１３に示した比較例のマイクロレン
ズ８７のレンズ曲面８７ａと同様である。
【００７９】
射出側支持基板１２３は、図６に示すように、射出側マイクロレンズ１２５の液晶層６
０側（＋Ｚ側）に設けられている。射出側支持基板１２３の形成材料は、例えば、入射側
支持基板１２１と同様である。射出側支持基板１２３は、第１実施形態における光路長調
整層３０と同様の機能を有する。
【００８０】
遮光層１４０は、遮光体１４１と、保護層１４３と、を備える。
遮光体１４１には、画素Ｐ２ごとに厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部１４２が形
成されている。遮光体１４１、開口部１４２、及び保護層１４３は、第１実施形態の遮光
体４１、開口部４２、及び保護層４３と同様である。
【００８１】
次に、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板１２０の製造方法の一例について説明す
る。
まず、図５に示した製造方法によって入射側支持基板１２１と入射側マイクロレンズ１
２４とを形成する。ここで、平坦化された後の透光層における射出側面１２１ａからの厚
みは、射出側マイクロレンズ１２５の厚みと平坦化層１２６とを合わせた厚みより大きく
なるように形成する。
【００８２】
次に、平坦化された面に、射出側マイクロレンズ１２５のレンズ曲面１２５ａの形状と
同様の形状のマスクを形成し、平坦化された面を異方性ドライエッチングによりエッチバ
ックする。これにより、透光層にマスクの形状が転写され、射出側マイクロレンズ１２５
が形成される。射出側マイクロレンズ１２５が形成されなかった透光層は、平坦化層１２
６となる。
【００８３】
次に、射出側マイクロレンズ１２５を覆うようにして、光透過性を有する無機材料を積
層し、射出側支持基板１２３を形成する。
以上により、マイクロレンズアレイ基板１２０が製造される。
【００８４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、マイクロレンズアレイ基板１２０に入射
する光が回折されることを抑制できる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、レンズ層１２２が、入射側マイクロレンズ１２４と射出側
マイクロレンズ１２５とを備えることにより、両凸レンズを形成している。これにより、
マイクロレンズアレイ基板１２０に入射する光の収差をより低減することができるため、
入射側マイクロレンズ１２４の縁部近傍に入射した光も好適に集光することができる。し
たがって、本実施形態によれば、光の利用効率を向上できる。
【００８６】
なお、本実施形態においては、以下の構成、及び製造方法を採用することもできる。
【００８７】
上記説明した実施形態においては、入射側マイクロレンズ１２４のレンズ曲面１２４ａ
の形状のみが、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる形状であるも
のとしたが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、入射側マイクロレンズ
１２４のレンズ曲面１２４ａの形状及び射出側マイクロレンズ１２５のレンズ曲面１２５
ａの形状が、共に非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる形状であっ
てもよい。
【００８８】
また、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ基板１２０の製造方法として、上
記説明した製造方法以外の方法を用いてもよい。本実施形態においては、例えば、図５に
示した製造方法によって２つのマイクロレンズアレイ基板を製造し、それぞれの平坦化層
を貼り合わせることによって、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板１２０製造しても
よい。
【００８９】
＜電子機器＞
以下の説明においては、電子機器の実施形態の一例として、プロジェクターを例示して
説明する。
図８は、本実施形態のプロジェクター１００の構成を示す概略構成図である。
本実施形態のプロジェクター１００は、第１実施形態の液晶装置１０を光変調装置１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして用いた投写型画像表示装置である。
【００９０】
本実施形態のプロジェクター１００は、図８に示すように、光源装置１０１Ｒ，１０１
Ｇ，１０１Ｂと、光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、合成光学系１０３と、投写レン
ズ１０４と、を備える。
【００９１】
光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、それぞれが赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），
青色光（Ｂ）を射出する。光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、照明光を光変調装
置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに向かって照射する。
【００９２】
光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、各光源装置１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから
の光を画像信号に応じてそれぞれ変調し、各色に対応した画像光を形成する。
光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、上記説明した第１実施形態の液晶装置１０であ
り、各々は、各色に対応した照明光を画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお
、各光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの入射側及び射出側には、図示しない偏光板が配
置されており、特定の方向の直線偏光（例えば、Ｓ偏光）の光のみを通過させるようにな
っている。
【００９３】
合成光学系１０３は、各光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂからの画像光を合成する。
合成光学系１０３は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置１０Ｒ，
１０Ｇ，１０Ｂからの画像光が入射する。合成光学系１０３は、各色に対応した画像光を
合成し、この合成された画像光を投写レンズ１０４に向かって射出する。
【００９４】
投写レンズ１０４は、投写レンズ群からなり、合成光学系１０３により合成された画像
光をスクリーンＳＣＲに向かって拡大投写する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、
拡大されたカラー映像（画像）が表示される。
【００９５】
本実施形態のプロジェクター１００によれば、上記説明した第１実施形態の液晶装置１
０を光変調装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして備えるため、コントラスト比を向上できる
プロジェクターが得られる。
【００９６】
なお、本発明の電子機器の実施形態としては、上記説明したプロジェクターに限られず
、例えば、モバイル型のパーソナルコンピューターや、携帯電話、液晶テレビ、ビューフ
ァインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ペ
ージャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、Ｐ
ＯＳ（Ｐｏｉｎｔ  Ｏｆ  Ｓａｌｅ）端末、タッチパネルを備えた装置等であってもよい
。
【実施例】
【００９７】
まず、画素ピッチを変えた場合における回折による光の損失の変化について検証を行っ
た。検証は、液晶装置を備えたプロジェクターを用いて行った。液晶装置は、マイクロレ
ンズを備えないものを用いた。
【００９８】
液晶装置における画素ピッチを、１２μｍ、１０μｍ、８μｍ、６μｍとしたそれぞれ
の場合について、プロジェクターの投射レンズのＦ値（Ｆｎｏ．）を変化させ、プロジェ
クターから投射される光の光量を測定した。画素を規定するＢＭ（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒ
ｉｘ）、すなわち、信号線及び走査線の幅は、２μｍで一定とした。結果を図９に示す。
図９における縦軸は、ＢＭが設けられていない場合の投射光の光量を１とした場合の相対
光量を示しており、横軸は、投射レンズのＦｎｏ．を示している。
【００９９】
図９からＦｎｏ．を大きくするほど、すなわち、投射レンズの絞りを大きくするほど、
回折ロスによってプロジェクターから投射される光の光量は低下することが確かめられた
。また、画素ピッチが小さくなる程、Ｆｎｏ．が大きくなるにつれて、回折ロスが大きく
なっていくことが確かめられた。特に、１０μｍ、１２μｍのときでは、Ｆｎｏ．が３の
ときでも回折ロスが１０％未満であるのに対して、画素ピッチが８μｍ、６μｍのときで
は、Ｆｎｏ．が２．１以上で、回折ロスが１０％以上となっていることが確かめられた。
【０１００】
以上により、画素ピッチが小さくなるほど、光の回折ロスは大きくなることが確かめら
れた。これは、マイクロレンズを備えた液晶装置を用いた場合であっても同様と考えられ
る。そのため、本発明は、画素ピッチが小さくなるほど有用であることが確かめられた。
また、画素ピッチが１０μｍ未満である場合において、本発明が特に有用であることが確
かめられた。
【０１０１】
次に、第１実施形態のマイクロレンズアレイ基板の実施例として、実施例１から実施例
３と比較例とを用いて、光の回折抑制効果について検証を行った。検証はシミュレーショ
ンにより行った。
【０１０２】
実施例１は、レンズ曲面の形状が、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和
で表せるマイクロレンズを用いたマイクロレンズアレイ基板とした。
実施例２は、レンズ曲面の形状が、非球面式における８次以下の次数を有する項の和で
表せるマイクロレンズを用いたマイクロレンズアレイ基板とした。
実施例３は、レンズ曲面の形状が、非球面式における６次以下の次数を有する項の和で
表せるマイクロレンズを用いたマイクロレンズアレイ基板とした。
比較例は、図１３に示したマイクロレンズ８７と同様のレンズ曲面を有するマイクロレ
ンズを用いたマイクロレンズアレイ基板とした。
【０１０３】
実施例１から実施例３及び比較例のレンズ曲面の形状を図１０及び図１１に示す。図１
０は、マイクロレンズの光軸から片側半分の全体を示す図である。図１１は、マイクロレ
ンズと射出側面との境界を拡大して示した図である。図１０，１１において、縦軸は、マ
イクロレンズの曲面位置Ｚｃ（μｍ）を示しており、横軸は、マイクロレンズの半径ｒ（
μｍ）を示している。
図１０及び図１１から、実施例１から実施例３では、マイクロレンズの外縁部が滑らか
になっていることが確かめられた。
【０１０４】
それぞれのマイクロレンズアレイ基板から射出される光のうち、回折されずに直進した
光である０次光の強度と、回折された光である１次光の強度とをシミュレーションによっ
て求め、０次光の強度に対する１次光の強度の比を算出した。結果を図１２に示す。図１
２において、縦軸は、０次光の強度に対する１次光の強度の比を示している。
【０１０５】
図１２より、比較例では、０次光の強度に対する１次光の強度の比が約７．５となるの
に対して、実施例１から実施例３では、いずれにおいても、０次光の強度に対する１次光
の強度の比が約２．０以下となっていることが分かった。すなわち、実施例１から実施例
３では、比較例に対して、０次光に対する１次光の強度を１／３以下に低減できることが
確かめられた。これにより、非球面式における１０次以下の次数を有する項の和で表せる
レンズ曲面を有するマイクロレンズを用いることで、入射する光が回折することを抑制で
きることが確かめられた。
【０１０６】
また、実施例１、実施例２、実施例３の順で、０次光の強度に対する１次光の強度の比
が小さくなっていることが分かった。これにより、非球面式における、より低次の項の和
のみで表せるレンズ曲面を有するマイクロレンズである程、回折抑制効果が高いことが確
かめられた。特に、非球面式における６次以下の次数を有する項の和でレンズ曲面を表せ
る実施例３においては、マイクロレンズアレイ基板から射出される０次光の強度と１次光
の強度とが同程度になるまで光の回折を抑制できることが確かめられた。
【０１０７】
以上により、本発明の有用性を確認できた。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，１１０…液晶装置（電気光学装置）、１１，１１１…対向基板、１２，１１２…
素子基板、２０，１２０…マイクロレンズアレイ基板、２１…支持基板（基板）、２１ａ
，１２１ａ…射出側面（一面）、２１ｃ，１２１ｃ…凹部、２２，１２２…レンズ層、２
３…マイクロレンズ、２３ａ，１２４ａ…レンズ曲面、６０…液晶層（電気光学層）、７
１，１７１…信号線、７２，１７２…走査線、１２１…入射側支持基板（基板）、１２４
…入射側マイクロレンズ（マイクロレンズ）、１２５…射出側マイクロレンズ（第２マイ
クロレンズ）、Ｐ１，Ｐ２…画素、Ｗ１１…画素ピッチ（ピッチ）
【図１】
2015197580.tif 000004
【図２】
2015197580.tif 000005
【図３】
2015197580.tif 000006
【図４】
2015197580.tif 000007
【図５】
2015197580.tif 000008
【図６】
2015197580.tif 000009
【図７】
2015197580.tif 000010
【図８】
2015197580.tif 000011
【図９】
2015197580.tif 000012
【図１０】
2015197580.tif 000013
【図１１】
2015197580.tif 000014
【図１２】
2015197580.tif 000015
【図１３】
2015197580.tif 000016