(57)【要約】【課題】入射光の入射角度の分布に起因する明るさのむらを低減可能なマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ基板、マイクロレンズアレイ基板の製造方法、該マイクロレンズアレイ基板を備えた液晶装置、電子機器を提供すること。【解決手段】マイクロレンズアレイ基板１０Ａは、基板本体１１上において複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズＭＬ１を有し、マイクロレンズＭＬ１は、入射光が入射する側の基板本体１１の表面に対して対向する平坦部１２ａと、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って配置され入射光を画素の中心に向かって集光させる第１のレンズ部１２ｂと、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿って配置され入射光を画素に対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部１２ｃと、を含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板において複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板であって、
前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズは、入射光が入射する側の前記基板の表面に対して対向する平坦部と、前記平坦部の周囲に位置し、前記入射光を前記画素の中心に向かって集光させる第１のレンズ部と、前記入射光を前記画素に対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部と、を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項２】
前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのそれぞれは、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板。
【請求項３】
前記画素が配列する領域のうち、前記領域の角部を含む第１の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含む第１のマイクロレンズが配置され、前記領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部とを含む第２のマイクロレンズが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板。
【請求項４】
前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板。
【請求項５】
基板において複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、
前記基板の一方の表面を覆うマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をパターニングして開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記開口部を通じて、前記基板を等方性エッチングしてレンズ面を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、
前記基板の一方の表面を覆うと共に前記レンズ面を埋めるレンズ層前駆体を形成する工程と、
前記レンズ層前駆体の表面を平坦化してレンズ層を形成する工程と、
前記レンズ層を覆う光路長調整層を形成する工程と、を含み、
前記マスクパターンを形成する工程では、円弧部と直線部とからなる前記開口部を形成することを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項６】
前記マスクパターンを形成する工程では、前記画素が配列する領域のうち、前記領域の角部を含む第１の領域に前記円弧部と前記直線部とからなる第１の開口部を形成し、前記領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に円形の第２の開口部を形成することを特徴とする請求項５に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
【請求項７】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を備え、前記一対の基板のうちの一方の基板は複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有する液晶装置であって、
前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズは、入射光が入射する側の前記一方の基板の表面に対して対向する平坦部と、前記平坦部の周囲に位置し、前記入射光を前記画素の中心に向かって集光させる第１のレンズ部と、前記入射光を前記画素に対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部と、を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのそれぞれは、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記画素が配列する表示領域のうち、前記表示領域の角部を含む第１の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含む第１のマイクロレンズが配置され、前記表示領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部とを含む第２のマイクロレンズが配置されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
【請求項１０】
前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、
前記画素が明表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが平行となるように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１１】
前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、
前記画素が暗表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが直交するように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１２】
前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、
前記画素が明表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが平行となり、前記画素が暗表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが直交するように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１３】
前記画素は遮光膜によって区画された画素開口部を有し、平面視で前記画素開口部の重心と、前記円弧部の半径で規定される中心とが合致していることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１４】
前記平坦部の前記直線部は、平面視で前記画素開口部の重心を通ることを特徴とする請求項１３に記載の液晶装置。
【請求項１５】
請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の液晶装置を備えた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、マイクロレンズアレイ基板の製造方法、マイクロレンズアレイ基板を備えた液晶装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置として、プロジェクター（投写型表示装置）のライトバルブ（光変調手段）に適用される透過型の液晶装置が知られている。このような透過型の液晶装置では、光源から発する光を有効に利用して明るい表示を可能とするために、画素の光の入射側に集光手段としてマイクロレンズ（ＭＬ）を備える構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、１つの画素電極または複数の色光に対応づけられた一群の画素電極ごとに対向配置されると共に、それぞれが曲率の異なる複数のレンズ面または分割されたレンズ面を有する複数のマイクロレンズと、画素電極に印加される画像信号に応じて、入射した色光を変調する光変調手段とを備えた液晶表示素子が開示されている。
特許文献１の液晶表示素子によれば、１つの画素電極または複数の色光に対応づけられた一群の画素電極ごと、つまり実質的な表示用の画素ごとに１つのマイクロレンズを配置する場合に比べて、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）の薄型化を図ることができるとしている。これにより、ＭＬＡが受ける熱ストレスを軽減して、液晶表示素子における液晶層のギャップむらを低減し、高品位な画像表示を行うことができるとしている。
【０００４】
また、特許文献２には、初期配向状態において液晶分子が基板面に対して９０度未満のプレチルト角を有して配向するＶＡ（Vertical  Alignment；垂直配向）方式であって、プレチルトの方位角が実質的に揃っており、基板法線方向から入射する光を液晶分子のプレチルトの方位角側に傾斜させる光軸偏向手段を備えた液晶装置が開示されている。また、光軸偏向手段として、基板法線に対して非対称な集光レンズ構造（マイクロレンズ）が挙げられている。
特許文献２の液晶装置によれば、初期配向状態における透過率の低下あるいは光漏れを抑制して、従来よりも高いコントラストを実現できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９３９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の液晶表示素子や上記特許文献２の液晶装置をライトバルブ（光変調手段）として用いる場合、光源からの光をマイクロレンズに対して一定の方向から入射させることが光の利用効率などから好ましい。しかしながら、実際には、画素ごとのマイクロレンズに入射する光の角度を一定とすることは難しく、複数の画素が配置された表示領域において入射光の入射角度の分布が存在する。特に、光源とライトバルブ（光変調手段）とを結ぶ光軸から離れた表示領域の角部では、表示領域の中央部に比べて入射光の入射角度が大きくなっていることがある。そうすると、上記特許文献１や上記特許文献２に示されたマイクロレンズを有していても、表示領域において明るさのむらが目立つおそれがあるという課題があった。なお、明るさのむらは、明表示における光の透過率のむらや、暗表示におけるコントラストのむらと言い換えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、基板において複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板であって、前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズは、入射光が入射する側の前記基板の表面に対して対向する平坦部と、前記平坦部の周囲に位置し、前記入射光を前記画素の中心に向かって集光させる第１のレンズ部と、前記入射光を前記画素に対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、基板の表面に入射する入射光が入射角度の分布を有していても、第２のレンズ部を入射角度の分布に対応させて配置することで、入射角度の分布に起因する明るさのむらを低減することが可能なマイクロレンズアレイ基板を提供することができる。
【００１０】
上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのそれぞれは、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含むことが好ましい。
この構成によれば、すべてのマイクロレンズを利用して、明るさのむらを低減することができる。
【００１１】
上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記画素が配列する領域のうち、前記領域の角部を含む第１の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含む第１のマイクロレンズが配置され、前記領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部とを含む第２のマイクロレンズが配置されているとしてもよい。
この構成によれば、入射光の入射角度が第２の領域に比べて大きくなり易い角部を含む第１の領域に、平坦部と、第１のレンズ部と、第２のレンズ部とを含むマイクロレンズが配置されるので、角部における明るさのむらを効果的に低減できる。また、第２の領域には、集光性を重視した第２のマイクロレンズが配置されるので、すべての画素に第１のマイクロレンズを配置する場合に比べて、明るさを向上させることができる。
【００１２】
上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板において、前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含むことを特徴とする。
この構成によれば、平坦部の直線部に接する第２のレンズ部は、平面視で直線部と交差する方向に入射光を屈折させる。したがって、明るさのむらが生じている第１の方向と、直線部の延在方向とが平行となるように第２のレンズ部を配置すれば、第１の方向における明るさのむらを低減することができる。
【００１３】
［適用例］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、基板において複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ基板の製造方法であって、前記基板の一方の表面を覆うマスク層を形成する工程と、前記マスク層をパターニングして開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、前記開口部を通じて、前記基板を等方性エッチングしてレンズ面を形成する工程と、前記マスクパターンを除去する工程と、前記基板の一方の表面を覆うと共に前記レンズ面を埋めるレンズ層前駆体を形成する工程と、前記レンズ層前駆体の表面を平坦化してレンズ層を形成する工程と、前記レンズ層を覆う光路長調整層を形成する工程と、を含み、前記マスクパターンを形成する工程では、円弧部と直線部とからなる前記開口部を形成することを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、マスクパターンにおける開口部が、円弧部と直線部とにより構成されている。したがって、基板に等方性エッチングを施すと、基板の厚み方向において開口部に対応した領域に平坦なレンズ面がエッチング形成され、開口部の円弧部や直線部を境界として曲面からなるレンズ面がエッチング形成される。当該レンズ面をレンズ層で埋めることによって、基板の一方の表面に対して平坦なレンズ面を有する平坦部と、円弧部に沿って延在する曲面を有する第１のレンズ部と、直線部に沿って延在する曲面を有する第２のレンズ部とを備えたマイクロレンズを形成することができる。平坦部に入射した入射光はほぼ直進する。第１のレンズ部に入射した入射光は一点に集光される。第２のレンズ部に入射した入射光は直線部と交差する方向に屈折される。したがって、明るさのむらが生じている第１の方向と、直線部の延在方向とが平行となるように開口部を有するマスクパターンを形成して第２のレンズ部をエッチング形成すれば、第１の方向における明るさのむらを低減することが可能なマイクロレンズアレイ基板を製造することができる。
【００１５】
上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、前記マスクパターンを形成する工程では、前記画素が配列する領域のうち、前記領域の角部を含む第１の領域に前記円弧部と前記直線部とからなる第１の開口部を形成し、前記領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に円形の第２の開口部を形成することを特徴とする。
この方法によれば、入射光の入射角度が他の部分よりも大きくなり易い角部を含めた第１の領域に、平坦部と、第１のレンズ部と、第２のレンズ部とを含むマイクロレンズを形成するので、角部における明るさのむらを効果的に低減できる。
【００１６】
［適用例］本適用例に係る液晶装置は、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を備え、前記一対の基板のうちの一方の基板は複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズを有する液晶装置であって、前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズは、入射光が入射する側の前記一方の基板の表面に対して対向する平坦部と、前記平坦部の周囲に位置し、前記入射光を前記画素の中心に向かって集光させる第１のレンズ部と、前記入射光を前記画素に対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、一方の基板の表面に入射する入射光が入射角度の分布を有していても、第２のレンズ部を入射角度の分布に対応させて配置することで、入射角度の分布に起因する明るさのむらを低減することが可能な液晶装置を提供することができる。
【００１８】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記複数の画素ごとに配置されたマイクロレンズのそれぞれは、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含むことが好ましい。
この構成によれば、すべてのマイクロレンズを利用し、表示領域の全体に亘って明るさのむらを低減することが可能な液晶装置を提供できる。
【００１９】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記画素が配列する表示領域のうち、前記表示領域の角部を含む第１の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部と、前記第２のレンズ部とを含む第１のマイクロレンズが配置され、前記表示領域のうち前記第１の領域以外の第２の領域に、前記平坦部と、前記第１のレンズ部とを含む第２のマイクロレンズが配置されているとしてもよい。
この構成によれば、入射光の入射角度が第２の領域に比べて大きくなり易い角部を含む第１の領域に、平坦部と、第１のレンズ部と、第２のレンズ部とを含むマイクロレンズが配置されるので、角部における明るさのむらを効果的に低減可能な液晶装置を提供できる。
【００２０】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、前記画素が明表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが平行となるように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする。
この構成によれば、明表示における明るさのむらを低減可能な液晶装置を提供できる。
【００２１】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、前記画素が暗表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが直交するように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする。
この構成によれば、暗表示における明るさのむら、すなわちコントラストのむらを低減可能な液晶装置を提供できる。
【００２２】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記平坦部は、前記第１のレンズ部との境界となる円弧部と、前記第２のレンズ部との境界となる直線部とを含み、前記画素が明表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが平行となり、前記画素が暗表示のときの前記液晶層における液晶分子の長軸方向と、前記直線部とが直交するように前記マイクロレンズが配置されていると共に、前記液晶層における液晶分子の配向が制御されていることを特徴とする。
この構成によれば、明表示における明るさのむらと、暗表示におけるコントラストのむらとを低減可能な液晶装置を提供することができる。
【００２３】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記画素は遮光膜によって区画された画素開口部を有し、平面視で前記画素開口部の重心と、前記円弧部の半径で規定される中心とが合致していることが好ましい。
この構成によれば、マイクロレンズによって集光された入射光が効率的に画素開口部を透過する液晶装置を提供することができる。
【００２４】
上記適用例に記載の液晶装置において、前記平坦部の前記直線部は、平面視で前記画素開口部の重心を通ることが好ましい。
この構成によれば、平坦部の円弧部に沿って延在する第１のレンズ部が形成される領域を最大化することができるので、マイクロレンズによる集光能力を最大化できる。つまり、明るさのむらを低減可能であると共に、より明るい表示が可能な液晶装置を提供することができる。
【００２５】
［適用例］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
明るさのむらが低減され、優れた表示品質を有する液晶装置を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１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】図１のＡ−Ａ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図。
【図４】（ａ）は液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図、（ｂ）は液晶分子の配向処理における方位角を示す概略平面図。
【図５】（ａ）は液晶パネルに対する光の集光状態を示す模式図、（ｂ）は表示領域の角部における光の入射方向を示す概略平面図、（ｃ）は入射光と液晶分子の配向との関係を示す概略断面図。
【図６】（ａ）はマイクロレンズを示す概略平面図、（ｂ）は明表示の明るさを重視したマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図、（ｃ）はマイクロレンズアレイ基板を含む液晶パネルを示す概略断面図。
【図７】（ａ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’線で切ったマイクロレンズアレイ基板の構造を示す概略断面図、（ｂ）はマイクロレンズを示す斜視図。
【図８】（ａ）はマイクロレンズの集光機能を説明する概略平面図、（ｂ）は画素におけるマイクロレンズと画素開口部との位置関係を示す概略平面図。
【図９】（ａ）は暗表示のコントラストを重視したマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図、（ｂ）は暗表示のコントラストを重視したマイクロレンズアレイ基板を備えた液晶パネルの概略断面図。
【図１０】マイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は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１２】（ｅ）〜（ｈ）は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１３】マスクパターンを示す概略平面図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態の液晶装置における電極の配置、液晶分子の配向処理方法及び駆動方法について説明するための概略図。
【図１５】（ａ）は第２実施形態の液晶装置における暗表示のときの液晶分子の配向とマイクロレンズの配置との関係を示す概略平面図、（ｂ）は第２実施形態の液晶装置における明表示のときの液晶分子の配向とマイクロレンズの配置との関係を示す概略平面図。
【図１６】電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図。
【図１７】（ａ）は変形例１のマイクロレンズアレイ基板１０Ｄを示す概略平面図、（ｂ）はマイクロレンズＭＬ２の構成を示す概略平面図。
【図１８】（ａ）は変形例２のマイクロレンズＭＬ３の構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線で切った変形例２のマイクロレンズアレイ基板１０Ｅの概略断面図。
【図１９】変形例３のマイクロレンズアレイ基板１０Ｆの構造を示す概略断面図。
【図２０】変形例４の画素開口部の例を示す概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２８】
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。
【００２９】
（第１実施形態）
＜液晶装置＞
本実施形態の液晶装置として、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、後述する投写型表示装置（液晶プロジェクター）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。
【００３０】
まず、本実施形態の液晶装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図、図２は第１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は図１のＡ−Ａ’線に沿った液晶装置の構造を示す概略断面図、図４（ａ）は液晶層における液晶分子の配向状態を示す概略断面図、図４（ｂ）は液晶分子の配向処理における方位角を示す概略平面図である。
【００３１】
図１及び図３に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、対向配置された素子基板２０及び対向基板３０と、素子基板２０と対向基板３０との間に配置された液晶層４０とを有している。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、対向基板３０の外縁に沿って額縁状に配置されたシール材４２を介して貼り合わされている。
【００３２】
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。
【００３３】
額縁状に配置されたシール材４２の内側には、マトリックス状に配列した複数の画素Ｐを含む表示領域Ｅが設けられている。また、シール材４２と表示領域Ｅとの間に表示領域Ｅを取り囲んで見切り部１４が設けられている。見切り部１４は、後述する遮光性の金属あるいは金属化合物などからなる第１遮光層２２、第２遮光層２６、遮光膜３２によって規定されている。なお、表示領域Ｅは、表示に寄与する複数の画素Ｐに加えて、複数の画素Ｐを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。また、詳しくは後述するが、表示領域Ｅにおいて複数の画素Ｐのそれぞれに対応して配置された集光手段としてのマイクロレンズＭＬ１と遮光膜３２とが対向基板３０に設けられている（図３参照）。
【００３４】
素子基板２０には、複数の外部接続端子５４が配列した端子部が設けられている。素子基板２０の該端子部に沿った第１の辺部とシール材４２との間にデータ線駆動回路５１が設けられている。また、第１の辺部に対向する第２の辺部に沿ったシール材４２と表示領域Ｅとの間に検査回路５３が設けられている。さらに、第１の辺部と直交し互いに対向する第３及び第４の辺部に沿ったシール材４２と表示領域Ｅとの間に走査線駆動回路５２が設けられている。第２の辺部のシール材４２と検査回路５３との間に、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。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。
【００３５】
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、第１の辺部に沿って配列した複数の外部接続端子５４に接続されている。以降、第１の辺部に沿った方向をＸ方向とし、第３の辺部に沿った方向をＹ方向として説明する。図１のＡ−Ａ’線に沿った方向はＸ方向である。また、Ｘ方向及びＹ方向と直交し、素子基板２０から対向基板３０に向かう方向をＺ方向とする。本明細書では、Ｚ方向に沿って対向基板３０の表面１１ｂ（図３参照）から見ることを「平面視」という。
【００３６】
次に図２を参照して、液晶装置１００の電気的な構成について説明する。液晶装置１００は、少なくとも表示領域Ｅにおいて互いに絶縁されて直交する信号配線としての複数の走査線２及び複数のデータ線３と、走査線２に沿って平行に配置された容量線４とを有する。走査線２が延在する方向がＸ方向であり、データ線３が延在する方向がＹ方向である。
【００３７】
走査線２、データ線３及び容量線４と、これらの信号線類により区分された領域に、画素電極２８と、ＴＦＴ２４と、蓄積容量５とが設けられ、これらが画素Ｐの画素回路を構成している。
【００３８】
走査線２はＴＦＴ２４のゲートに電気的に接続され、データ線３はＴＦＴ２４のソースに電気的に接続されている。画素電極２８はＴＦＴ２４のドレインに電気的に接続されている。
【００３９】
データ線３はデータ線駆動回路５１（図１参照）に接続されており、データ線駆動回路５１から供給される画像信号Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを画素Ｐに供給する。走査線２は走査線駆動回路５２（図１参照）に接続されており、走査線駆動回路５２から供給される走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍを画素Ｐに供給する。
【００４０】
データ線駆動回路５１からデータ線３に供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、この順に線順次で供給してもよく、互いに隣り合う複数のデータ線３同士に対してグループごとに供給してもよい。走査線駆動回路５２は、走査線２に対して、走査信号Ｇ１〜Ｇｍを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
【００４１】
液晶装置１００は、スイッチング素子であるＴＦＴ２４が走査信号Ｇ１〜Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線３から供給される画像信号Ｄ１〜Ｄｎが所定のタイミングで画素電極２８に書き込まれる構成となっている。そして、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Ｄ１〜Ｄｎは、画素電極２８と液晶層４０を介して対向配置された共通電極３４（図３参照）との間で一定期間保持される。画像信号Ｄ１〜Ｄｎの周波数は例えば６０Ｈｚである。
【００４２】
保持された画像信号Ｄ１〜Ｄｎがリークするのを防止するため、画素電極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が接続されている。蓄積容量５は、ＴＦＴ２４のドレインと容量線４との間に設けられている。
【００４３】
なお、図１に示した検査回路５３には、データ線３が接続されており、液晶装置１００の製造過程において、上記画像信号を検出することで液晶装置１００の動作欠陥などを確認できる構成となっているが、図２の等価回路では図示を省略している。
【００４４】
本実施形態における画素回路を駆動制御する周辺回路は、データ線駆動回路５１、走査線駆動回路５２、検査回路５３を含んでいる。また、周辺回路は、上記画像信号をサンプリングしてデータ線３に供給するサンプリング回路、データ線３に所定電圧レベルのプリチャージ信号を上記画像信号に先行して供給するプリチャージ回路を含むものとしてもよい。
【００４５】
次に、図３を参照して、液晶装置１００の構造について説明する。図３に示すように、素子基板２０は、透光性の基板本体２１と、基板本体２１上に設けられた、第１遮光層２２と、絶縁膜２３と、ＴＦＴ２４と、第１層間絶縁膜２５と、第２遮光層２６と、第２層間絶縁膜２７と、画素電極２８と、配向膜２９とを備えている。基板本体２１は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料が用いられている。
【００４６】
第１遮光層２２及び第２遮光層２６は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）などの金属のうちの少なくとも１つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、ナイトライド、あるいはこれらが積層されたものを用いることができ、遮光性と導電性とを兼ね備えている。
第１遮光層２２は、上層の第２遮光層２６に平面視で重なるように格子状に形成されており、素子基板２０の厚さ方向（Ｚ方向）において、ＴＦＴ２４を間に挟むように配置されている。第１遮光層２２及び第２遮光層２６により、ＴＦＴ２４への光の入射が抑制される。第１遮光層２２及び第２遮光層２６に囲まれた領域（開口部２２ａ，２６ａ内）は、光が素子基板２０を透過する開口領域（画素開口部）となる。
【００４７】
絶縁膜２３は、基板本体２１と第１遮光層２２とを覆うように設けられている。絶縁膜２３は、例えば、ＳｉＯ2などの無機材料からなる。ＴＦＴ２４は、絶縁膜２３上に設けられている。図示を省略するが、ＴＦＴ２４は、半導体層、ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極を有している。
【００４８】
ゲート電極は、素子基板２０において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に第１層間絶縁膜２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して対向配置されている。
第１遮光層２２は、その一部が走査線２（図２参照）として機能するようにパターニングされている。ゲート電極は、ゲート絶縁膜と絶縁膜２３を貫通するコンタクトホールを介して下層側に配置された走査線２に電気的に接続されている。
【００４９】
第１層間絶縁膜２５は、絶縁膜２３とＴＦＴ２４とを覆うように設けられている。第１層間絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ2などの無機材料からなる。第１層間絶縁膜２５は、ＴＦＴ２４の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。第１層間絶縁膜２５により、ＴＦＴ２４に起因する表面の凹凸が緩和される。
第１層間絶縁膜２５上には、第２遮光層２６が設けられている。第２遮光層２６は、ＴＦＴ２４に電気的に接続される、例えば、データ線３や容量線４、あるいは蓄積容量５の電極のいずれかとして機能するようにパターニングされている。そして、第１層間絶縁膜２５と第２遮光層２６とを覆うように、無機材料からなる第２層間絶縁膜２７が設けられている。
【００５０】
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り、第２層間絶縁膜２７上に、画素Ｐに対応して設けられている。画素電極２８は、第１遮光層２２の開口部２２ａ及び第２遮光層２６の開口部２６ａに平面視で重なる領域に配置されている。また、画素電極２８の外縁は、平面視で第２遮光層２６と重なるように配置されている。
【００５１】
画素電極２８を覆う配向膜２９は、正の誘電異方性を有する液晶（液晶分子）を略水平配向させることが可能な例えばポリイミドなどの有機樹脂材料や、負の誘電異方性を有する液晶（液晶分子）を略垂直配向させることが可能な例えば酸化シリコンなどの無機材料を用いることができる。
【００５２】
液晶層４０を構成する液晶は、画素電極２８と共通電極３４との間に印加される電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化することにより、液晶層４０に入射する光を変調し、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１００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。本実施形態では、対向基板３０側から光が入射して液晶層４０を透過し、素子基板２０側から射出されることを前提に、液晶装置１００が構成されている。
【００５３】
対向基板３０は、マイクロレンズアレイ基板１０と、遮光膜３２と、遮光膜３２を覆う平坦化層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、透光性の基板本体１１と、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して配置されたマイクロレンズＭＬ１を含むレンズ層１３と、光路長調整層３１とを含んでいる。なお、マイクロレンズアレイ基板１０は、光路長調整層３１を含まなくてもよい。あるいは、遮光膜３２、平坦化層３３、共通電極３４を含む構成としてもよい。また、遮光膜３２をレンズ層１３と光路長調整層３１との間に配置してもよい。これによれば、平坦化層３３を無くすことが可能となる。
【００５４】
基板本体１１は、表面１１ｂとは反対側の液晶層４０側の表面１１ａ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の底部は平坦な状態に形成され、マイクロレンズＭＬ１におけるレンズ面のうち平坦部１２ａを構成するものである。以降、凹部１２をレンズ面１２と呼ぶこともある。基板本体１１は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料が用いられている。また、基板本体１１の表面１１ａは、本発明における基板の一方の表面に相当するものである。
【００５５】
レンズ層１３は、基板本体１１の表面１１ａ側に、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して形成された複数の凹部１２を埋めてなる複数のマイクロレンズＭＬ１を含んでいる。レンズ層１３は、光透過性を有し、基板本体１１よりも屈折率ｎが高い無機のレンズ材料からなる。例えば、基板本体１１の屈折率ｎがおよそ１．４６の石英基板であるとすると、レンズ層１３を構成するレンズ材料としては、ＳｉＯＮ（屈折率ｎ＝１．５０〜１．７０）、Ａｌ2Ｏ3（屈折率ｎ＝１．７６）などが挙げられる。なお、屈折率ｎは、基板本体１１やレンズ層１３を透過する光の波長に依存する。
【００５６】
レンズ層１３の詳しい形成方法については後述するが、基板本体１１の一方の表面１１ａを選択的にエッチングして凹部１２を形成し、上述したレンズ材料で凹部１２を埋めることにより、平坦部１２ａを有するマイクロレンズＭＬ１が形成される。また、複数のマイクロレンズＭＬ１によりマイクロレンズアレイＭＬＡが構成される。
【００５７】
レンズ層１３の表面１３ａを覆って光路長調整層３１が設けられている。光路長調整層３１は、光透過性を有し、例えば、基板本体１１とほぼ同じ屈折率ｎを有する無機材料からなる。光路長調整層３１は、マイクロレンズアレイ基板１０の液晶層４０に面する側の表面を平坦化すると共に、マイクロレンズＭＬ１によって集光された光が所望の位置で焦点を結ぶように設けられている。したがって、光路長調整層３１の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬ１の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。
【００５８】
レンズ層１３のマイクロレンズＭＬ１と反対側を覆う光路長調整層３１の平坦な表面に遮光膜３２が設けられている。遮光膜３２は、複数のマイクロレンズＭＬ１が設けられた表示領域Ｅを囲む周辺領域に設けられて見切り部１４を構成している。
【００５９】
遮光膜３２は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｃｒ（クロム）などの遮光性を有する材料、あるいはこれらの材料の中から選ばれた少なくとも２つの材料の積層体で構成することができる。図３では、詳細な図示を省略しているが、本実施形態では、遮光膜３２は、光路長調整層３１の表面側から順に積層されたＡｌ（アルミニウム）とＴｉＮ（窒化チタン）の二層構造となっている。
【００６０】
平坦化層３３を覆って共通電極３４が設けられている。共通電極３４は、複数の画素Ｐに跨って形成され、液晶層４０を挟んで画素電極２８と対向する対向電極である。共通電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）やＩＺＯ（Indium  Zinc  Oxide）などの透明導電膜が用いられる。共通電極３４は、液晶層４０を挟んで複数の画素電極２８と対向して配置されるので、画素Ｐごとに所望の光学特性を実現するためには、共通電極３４の表面が平坦であることが好ましい。なお、共通電極３４は、対向基板３０の角部に設けられた上下導通部５６を介して、素子基板２０の外部接続端子５４に繋がる配線と電気的に接続されている（図１参照）。
【００６１】
共通電極３４を覆って配向膜３５が設けられている。配向膜３５は、素子基板２０側の配向膜２９と同様に、例えばポリイミドなどの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料を用いて形成される。前述したように、配向膜２９，３５の材料選択や配向処理の方法は、液晶装置１００の光学設計に基づく液晶の選定や表示モードによる。
【００６２】
液晶装置１００では、光は、マイクロレンズＭＬ１を備える対向基板３０（基板本体１１の表面１１ｂ）側から入射し、マイクロレンズＭＬ１によって画素Ｐごとに集光される。例えば、基板本体１１の表面１１ｂ側からマイクロレンズＭＬ１に入射する光のうち、画素Ｐ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ＭＬ１の平坦部１２ａ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。
【００６３】
入射光Ｌ１よりも外側でマイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの周囲に入射した入射光Ｌ２は、基板本体１１とレンズ層１３との屈折率ｎの差により、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折する。入射光Ｌ２が仮にそのまま直進すると、液晶層４０や素子基板２０を通過することで、わずかに屈折し、第２遮光層２６（あるいは第１遮光層２２）に入射して遮光されてしまうおそれがある。
【００６４】
液晶装置１００では、このように第２遮光層２６（あるいは第１遮光層２２）で遮光されてしまうおそれがある入射光Ｌ２も、マイクロレンズＭＬ１の集光作用により液晶層４０を通過させて第２遮光層２６の開口部２６ａ（あるいは第１遮光層２２の開口部２２ａ）内に入射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。なお、本実施形態では、対向基板３０側から光が入射するので、マイクロレンズＭＬ１を対向基板３０側に設けたが、素子基板２０側から光を入射させ、マイクロレンズＭＬ１を素子基板２０側に設ける構成としてもよい。
【００６５】
次に、液晶装置１００における液晶分子の配向状態について、図４を参照して説明する。なお、図４では、液晶分子の配向状態を説明するにあたり、素子基板２０におけるＴＦＴ２４などの電気的な構成や、対向基板３０におけるマイクロレンズＭＬ１などの構成については図示を省略している。
【００６６】
本実施形態の液晶装置１００における液晶層４０は、例えばＶＡ（Vertical  Alignment；垂直配向）方式と呼ばれる液晶分子の配向方式が採用されている。具体的には、図４（ａ）に示すように、液晶装置１００における画素電極２８の表面には、酸化シリコンを気相成長法の一例である真空蒸着法により斜め蒸着して得られた配向膜２９が形成されている。斜め蒸着により基板面には酸化シリコンの結晶体が蒸着方向に向かって柱状に成長する。この柱状結晶体をカラム２９ａと呼ぶ。配向膜２９はこのようなカラム２９ａの集合体である。同様に、液晶装置１００における共通電極３４の表面を覆う配向膜３５もカラム３５ａの集合体である。
【００６７】
このような配向膜２９，３５の表面において、負の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣは、基板面の法線に対しておよそ３度〜５度のプレチルト角（傾斜角）θｐを有して略垂直配向している。また、液晶分子ＬＣを傾斜させるプレチルトの方向すなわち傾斜方向は、配向膜２９，３５における斜め蒸着の平面的な蒸着方向と同じである。
具体的には、図４（ｂ）に示すように、表示領域Ｅにおいて液晶分子ＬＣのプレチルトの傾斜方向は、Ｙ方向となす方位角θａが４５度となるように設定されている。破線で示した矢印方向が素子基板２０に対する斜め蒸着の方向であり、右上から左下に向かう方向である。一方、実線で示した矢印方向が対向基板３０に対する斜め蒸着の方向であり、左下から右上に向かう方向である。このような表示領域Ｅにおける液晶分子ＬＣのプレチルトの傾斜方向は、液晶装置１００の光学設計条件に基づいて適宜設定される。
【００６８】
次に、図４（ａ）を参照して液晶装置１００の電気的な駆動について説明する。
対向配置された素子基板２０及び対向基板３０ならびにこれら一対の基板間に挟持された液晶層４０を含めたものを液晶パネル１１０と呼ぶ。液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側と射出側とにそれぞれ配置された偏光素子８１，８２を有して用いられる。また、偏光素子８１，８２は、偏光素子８１，８２のうちの一方の透過軸または吸収軸がＸ方向またはＹ方向に対して平行となるように、且つ互いの透過軸または吸収軸が直交するように液晶パネル１１０に対してそれぞれ配置されている。
【００６９】
本実施形態では、表示領域Ｅにおいて偏光素子８１，８２の透過軸または吸収軸に対して液晶分子ＬＣのプレチルトの方位角θａが４５度で交差するように略垂直配向処理が施されている。したがって、図４（ａ）に示すように画素電極２８と共通電極３４との間に駆動電圧を印加して液晶層４０を駆動すると、液晶分子ＬＣがプレチルトの傾斜方向に倒れることにより、高い透過率が得られる光学的な配置となっている。
液晶層４０の駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）を繰り返すと、液晶分子ＬＣはプレチルトの傾斜方向に倒れたり、初期の配向状態に戻ったりする挙動を繰り返す。このような液晶分子ＬＣの挙動が起る略垂直配向処理を１軸の略垂直配向処理という。
【００７０】
なお、液晶装置１００は、液晶パネル１１０の光の入射側または射出側に位相差板などの光学補償素子を備える構成としてもよい。
【００７１】
次に、図５を参照して液晶パネル１１０に入射する入射光の角度分布について説明する。図５（ａ）は液晶パネルに対する光の集光状態を示す模式図、図５（ｂ）は表示領域の角部における光の入射方向を示す概略平面図、図５（ｃ）は入射光と液晶分子の配向との関係を示す概略断面図である。
【００７２】
本実施形態の液晶装置１００は、後述する投写型表示装置（液晶プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として用いられる。投写型表示装置には、光源から発せられる光を有効に利用するため、光源から発する光を所定の範囲に集光させる例えばインテグレーターレンズ１１０２などの集光手段が設けられる（図１６参照）。図５（ａ）に四角形で示した領域Ａ１は、例えばインテグレーターレンズ１１０２などの集光手段に光源から入射する光の範囲を示すものである。領域Ａ１の面積に対して液晶パネル１１０における見切り部１４で囲まれた表示領域Ｅの面積は小さい。領域Ａ１で受けた光を表示領域Ｅに向けて集光させることで単位面積当たりの光束の密度を上げて明るい表示を可能としている。その一方で、図５（ｂ）に示すように、表示領域Ｅの面積が領域Ａ１の面積よりも小さいことから、表示領域Ｅの角部に入射する入射光Ｌの入射角度は、表示領域Ｅの中央部に入射する入射光Ｌの入射角度よりも大きくなる。つまり、表示領域Ｅに入射する入射光Ｌは、入射角度の分布を有している。
そして、前述したように、液晶パネル１１０は、１軸の略垂直配向処理が施されている。したがって、例えば、図５（ｃ）に示すように液晶層４０に駆動電圧が印加されていない状態では、液晶分子ＬＣは、素子基板２０と対向基板３０との間でプレチルトが与えられて略垂直配向している。それゆえに、液晶分子ＬＣに対して入射光Ｌは、必ずしも一定の方向から入射しない。液晶分子ＬＣの長軸方向における屈折率ｎ//（平行）と長軸方向に直交する短軸方向の屈折率ｎ⊥（垂直）との違いから、液晶分子ＬＣの長軸方向から入射した入射光Ｌは液晶層４０を伝搬し難くなる。液晶分子ＬＣの長軸方向と交差する短軸方向から入射した入射光Ｌは液晶層４０を伝搬し易い。つまり、表示領域Ｅにおいて、入射光Ｌの入射角度の分布に起因する明るさのむらが生ずるおそれがある。そこで、発明者は、このような明るさのむらを低減するマイクロレンズＭＬ１を開発した。
【００７３】
＜マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ基板＞
以降、本実施形態におけるマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ基板について、図６〜図９を参照して説明する。図６（ａ）はマイクロレンズを示す概略平面図、図６（ｂ）は明表示の明るさを重視したマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図、図６（ｃ）はマイクロレンズアレイ基板を含む液晶パネルを示す概略断面図である。
なお、図６（ｂ）はマイクロレンズアレイ基板において画素ごとに配置されたマイクロレンズのうち角部に位置するマイクロレンズを取り上げて表記している。また、マイクロレンズアレイ基板を示す符号１０の後にアルファベットＡ〜Ｆを付記して、この後に説明する異なる実施形態のマイクロレンズアレイ基板を区別することとする。総称する場合は、マイクロレンズアレイ基板１０とする。
【００７４】
図６（ａ）に示すように、本実施形態のマイクロレンズＭＬ１は、平面視で正方形の画素Ｐごとに配置され、平面視で半円形の平坦部１２ａと、平坦部１２ａを囲む位置に設けられた第１のレンズ部１２ｂ及び第２のレンズ部１２ｃと、第１のレンズ部１２ｂ及び第２のレンズ部１２ｃに接する第３のレンズ部１２ｄとを有している。
【００７５】
マイクロレンズＭＬ１の半円形の平坦部１２ａは、第１のレンズ部１２ｂとの境界である円弧部１２ａｂと、画素Ｐの対角線ＤＬと重なり、第２のレンズ部１２ｃとの境界である直線部１２ａｃとにより構成されている。なお、対角線ＤＬは画素Ｐにおいて左下の角部から右上の角部に至る仮想の直線である。第１のレンズ部１２ｂは、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って延在する曲面状のレンズ面を有するものであり、以降、当該レンズ面をレンズ面１２ｂと呼ぶこともある。第２のレンズ部１２ｃは、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿って延在する曲面状のレンズ面を有するものであり、以降、当該レンズ面をレンズ面１２ｃと呼ぶこともある。第２のレンズ部１２ｃは平面視で四角形である。第３のレンズ部１２ｄは、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂと直線部１２ａｃとの接点を中心として扇状に展開した曲面状のレンズ面を有するものであり、以降、当該レンズ面をレンズ面１２ｄと呼ぶこともある。
【００７６】
画素Ｐの４つの角部のうち、第１のレンズ部１２ｂと接する１つの角部と、対角方向に位置し、第１のレンズ部１２ｂ及び第３のレンズ部１２ｄと接する２つの角部とには、隣り合う画素Ｐとの連結部１２ｆが存在する。第２のレンズ部１２ｃと接する残りの角部には連結部１２ｅが存在する。連結部１２ｅの平面積は、連結部１２ｆの平面積よりも大きい。
【００７７】
また、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂは、平面視で画素Ｐの中心を基準として半径Ｒ１で描かれた半円である。つまり、平坦部１２ａの直線部１２ａｃは平面視で画素Ｐの中心を通る直線である。対角線ＤＬ上において円弧部１２ａｂと連結部１２ｆの端部との間の長さＲ２と、平面視で四角形の第２のレンズ部１２ｃの短辺の長さＲ３とは同じである。平面視で四角形の第２のレンズ部１２ｃの長辺の長さＲ４は、円弧部１２ａｂにおける半径Ｒ１の２倍の長さである。
【００７８】
このようなマイクロレンズＭＬ１は、図６（ｂ）に示すように、表示領域Ｅにおいて画素Ｐごとに配置される。また、液晶分子ＬＣの長軸方向と、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向とが平行となるように配置される。言い換えれば、マイクロレンズアレイ基板１０Ａは、液晶分子ＬＣの長軸方向と、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向とが平行となるように配置された複数のマイクロレンズＭＬ１を有している。
このときの液晶分子ＬＣは、図６（ｃ）に示すように、素子基板２０と対向基板３０との間において液晶層４０に駆動電圧が印加され、前述した方位角θａで規定される傾斜方向に傾斜した状態となっている。図６（ｂ）において、前述した偏光素子８１，８２は、偏光素子８１，８２のうちの一方の透過軸または吸収軸がＸ方向またはＹ方向に対して平行となるように、且つ互いの透過軸または吸収軸が直交するように液晶パネル１１０Ａに対してそれぞれ配置されている。したがって、図６（ｃ）に示す液晶パネル１１０Ａは、駆動電圧が印加されないときに画素Ｐが暗表示（黒表示）となるノーマリーブラックモードとなり、液晶層４０に駆動電圧を印加して液晶分子ＬＣを略垂直配向状態から傾斜させることで、明表示（白表示）となる。
【００７９】
つまり、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ基板１０Ａを備えた液晶パネル１１０は、明表示（白表示）のときに、傾斜した液晶分子ＬＣの長軸方向と、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向とが平行となる。
【００８０】
図７（ａ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’線で切ったマイクロレンズアレイ基板の構造を示す概略断面図、図７（ｂ）はマイクロレンズを示す斜視図である。なお、図７（ｂ）はレンズ層のうちマイクロレンズが形成された部分だけを取り出して表した斜視図である。
図７（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ基板１０Ａは、基板本体１１と、基板本体１１の表面１１ａに設けられた凹状のレンズ面１２をレンズ層１３で埋めて形成されたマイクロレンズＭＬ１とを有する。レンズ面１２は、半径Ｒ１で規定される平坦部１２ａと、平坦部１２ａとの境界である円弧部１２ａｂに接する半径Ｒ２で規定される曲面状のレンズ面１２ｂと、平坦部１２ａとの境界である直線部１２ａｃに接する半径Ｒ３で規定される曲面状のレンズ面１２ｃとにより構成されている。基板本体１１の表面１１ａから平坦部１２ａまでの基板本体１１の厚み方向（つまりＺ方向）における長さはＤ１である。長さＤ１は、基板本体１１におけるレンズ面１２の高さ、あるいは深さに相当する。本実施形態のマイクロレンズＭＬ１は、平坦部１２ａを有することで、例えばＲ１にＲ２とＲ３とを加えた長さを直径とする半円球状のレンズ面を有するマイクロレンズと比べて、集光機能を維持しつつレンズ面１２の高さを小さくすることができる。なお、隣り合うマイクロレンズＭＬ１の間の連結部１２ｅ，１２ｆは、基板本体１１の表面１１ａの一部をなすものである。
【００８１】
図７（ｂ）に示すように、第１のレンズ部１２ｂは、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って半周するように配置されている。第２のレンズ部１２ｃは、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿ってまっすぐに配置されている。したがって、第２のレンズ部１２ｃは、シリンドリカルな形状となっている。第３のレンズ部１２ｄは、第１のレンズ部１２ｂと第２のレンズ部１２ｃとの間を埋めるように配置されている。
【００８２】
次に、図８を参照してマイクロレンズＭＬ１の集光機能について説明する。図８（ａ）はマイクロレンズの集光機能を説明する概略平面図、図８（ｂ）は画素におけるマイクロレンズと画素開口部との位置関係を示す概略平面図である。
図８（ａ）に示すように、例えば画素Ｐに対して対向基板３０側からＺ方向に沿って入射した入射光は、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａではＺ方向に沿って直進する。第１のレンズ部１２ｂに入射した入射光は、矢印で示すように、画素Ｐの中心に向かって集光される。一方で、第２のレンズ部１２ｃに入射した入射光は、矢印で示すように、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに対して直交する方向に屈折され、一点には集光されない。第３のレンズ部１２ｄに入射した入射光は、平坦部１２ａの側に集光される。
【００８３】
図８（ｂ）に示すように、マイクロレンズＭＬ１が配置された画素Ｐは、素子基板２０側に設けられたＸ方向及びＹ方向のうち少なくとも一方の方向に延在する第１遮光層２２と第２遮光層２６とによって区画されている。つまり、第１遮光層２２の開口部２２ａと第２遮光層２６の開口部２６ａとによって画素開口部ＯＰが規定されている。画素Ｐの角部においては、連結部１２ｅ，１２ｆと第１遮光層２２及び第２遮光層２６とが重なり合うように配置されているので、画素Ｐの中央側に張り出した部分が存在するが、平面視における画素開口部ＯＰの形状は、ほぼ正方形である。本実施形態のマイクロレンズＭＬ１の配置によれば、画素Ｐのそれぞれにおいて、マイクロレンズＭＬ１に入射した入射光は、当該画素開口部ＯＰ内に集光される。
【００８４】
本実施形態では、このような集光機能を有するマイクロレンズＭＬ１は、図６（ｂ）に示すように、明表示（白表示）のときの液晶分子ＬＣの長軸方向と、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向とが平行となるように、画素Ｐごとに配置される。前述したように、表示領域Ｅの角部では、入射光Ｌの入射角度が大きくなり、液晶分子ＬＣの長軸方向と短軸方向とでは光の伝搬の仕方が異なることから、液晶分子ＬＣの傾斜方向に沿った表示領域Ｅの左下の角部と、右上の角部とで透過率の差が生じ易い。本実施形態のマイクロレンズＭＬ１とその配置によれば、表示領域Ｅの左下の角部と、右上の角部との間の透過率の差を低減できる。具体的には、右上の角部では、他の部分よりも入射角度が大きな入射光Ｌの割合が増えるが、第２のレンズ部１２ｃに入射した入射光Ｌが液晶分子ＬＣの長軸方向と交差する方向に屈折されるので、透過率が低下し難い。左下の角部でも同様に、透過率が低下し難い状態となる。
なお、明表示（白表示）における液晶分子ＬＣの傾斜方向に対して直交する方向に沿った表示領域Ｅの左上の角部と、右下の角部とでは、入射光Ｌの入射角度が大きくなっても、第２のレンズ部１２ｃに入射した入射光Ｌは、傾斜した液晶分子ＬＣの長軸方向に交差する方向に屈折されるので、透過率の差が生じ難い。すなわち、明表示（白表示）において液晶分子ＬＣが傾斜した傾斜方向における透過率の差、つまり明るさのむらが低減される。
【００８５】
次に、マイクロレンズＭＬ１の他の配置の仕方について、図９を参照して説明する。図９（ａ）は暗表示のコントラストを重視したマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図、図９（ｂ）は暗表示のコントラストを重視したマイクロレンズアレイ基板を備えた液晶パネルの概略断面図である。
【００８６】
上述した図６（ｂ）では、明表示（白表示）における明るさのむらを改善することを重視して、マイクロレンズＭＬ１を配置した。これに対して、図９（ａ）に示すマイクロレンズアレイ基板１０ＢにおけるマイクロレンズＭＬ１の配置は、暗表示（黒表示）における明るさのむら、すなわち、コントラストのむらを改善することを重視した配置となっている。具体的には、液晶パネル１１０Ｂは、前述した液晶パネル１１０Ａと同様に、１軸の略垂直配向処理が施され、偏光素子８１，８２を配置して用いられることから、光学設計がノーマリーブラックモードとなっている。液晶層４０に対して駆動電圧が印加されないとき、あるいは液晶層４０の閾値電圧（Ｖｔｈ）よりも低い電圧が印加されているとき、液晶分子ＬＣは、図９（ｂ）に示すように、素子基板２０あるいは対向基板３０に対して所定のプレチルトを有して略垂直配向した暗表示（黒表示）状態となっている。
【００８７】
図９（ａ）に示すように、液晶分子ＬＣが暗表示（黒表示）状態にあるとき、マイクロレンズＭＬ１は、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向と、液晶分子ＬＣのプレチルトの方向とが直交するように、画素Ｐごとに配置されている。
前述したように、表示領域Ｅの角部では、中央部に比べて入射角度が大きい入射光Ｌの割合が増える。とりわけ、左下の角部では、液晶分子ＬＣのプレチルトに起因して右上の角部に比べて光漏れが生じ易い。図９（ａ）に示したマイクロレンズＭＬ１の配置によれば、第２のレンズ部１２ｃに入射した入射光Ｌは、液晶分子ＬＣのプレチルトの傾斜方向に屈折される。したがって、入射光Ｌが液晶層４０をより透過し難くなり、暗表示（黒表示）における透過率がより低下するので、液晶分子ＬＣのプレチルトに起因するコントラストのむら、とりわけ、左下の角部と右上の角部とにおけるコントラストの差が低減される。
【００８８】
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法について、図１０〜図１３を参照して説明する。図１０はマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート、図１１（ａ）〜（ｄ）及び図１２（ｅ）〜（ｈ）は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１３はマスクパターンを示す概略平面図である。なお、図１１及び図１２の概略断面図は、図１３のマスクパターンにおける左上から右下に至る対角線に沿って切ったときの断面図に相当するものである。
【００８９】
図１０に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、マスクパターン形成工程（ステップＳ１）と、エッチング工程（ステップＳ２）と、マスクパターン除去工程（ステップＳ３）と、レンズ層堆積工程（ステップＳ４）と、レンズ層研磨工程（ステップＳ５）と、光路長調整層形成工程（ステップＳ６）と、を備えている。なお、レンズ層研磨工程は、本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法におけるレンズ層前駆体を平坦化する工程に相当するものである。
【００９０】
図１０のマスクパターン形成工程（ステップＳ１）では、まず、図１１（ａ）に示すように、例えば、石英からなる光透過性を有する基板本体１１の表面１１ａに、例えば、多結晶シリコンなどからなるマスク層７１を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク層７１をパターニングし、図１１（ｂ）に示すようにマスク層７１を貫通する開口部７２を形成する。図１３は開口部７２が形成されたマスクパターンを示すものである。図１３に示すように、開口部７２は、マイクロレンズＭＬ１における平坦部１２ａに相当する半円形であり、円弧部７２ａと直線部７２ｂとからなる。直線部７２ｂは、画素Ｐの対角線上に位置している。そして、ステップＳ２へ進む。
【００９１】
図１０のエッチング工程（ステップＳ２）では、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、マスク層７１の開口部７２を通じて基板本体１１に等方性エッチング処理を施すことにより、基板本体１１にレンズ面（凹部）１２を形成する。等方性エッチング処理として、例えば、フッ酸溶液などのエッチング液を用いたウェットエッチングが用いられる。この等方性エッチング処理により、開口部７２を通じて基板本体１１の厚み方向にエッチングが進むとともに、図１３に示す開口部７２の円弧部７２ａと直線部７２ｂとを境にして外側に向かって基板本体１１が等方性エッチングされる。具体的には、図１１（ｄ）に示すように、基板本体１１の厚み方向にエッチングが進んで、平坦部１２ａが形成される。また、図１３に示す開口部７２の円弧部７２ａを境にして放射状にエッチングが進行して、図１１（ｄ）に示すレンズ面１２ｂが形成される。また、図１３に示す開口部７２の直線部７２ｂを境にして直線部７２ｂの延在方向と直交する方向にエッチングが進行して、図１１（ｄ）に示すレンズ面１２ｃが形成される。また、図１３の開口部７２における円弧部７２ａと直線部７２ｂとの交点を中心にして放射状にエッチングが進行して、レンズ面１２ｄ（図６（ａ）または図７（ｂ）参照）が形成される。なお、等方性エッチングを続けてゆくと、連結部１２ｅ，１２ｆが必要以上にエッチングされ、マスク層７１を支持できなくなる。したがって、等方性エッチングは、連結部１２ｅ，１２ｆを残した状態でストップさせる必要がある。そして、ステップＳ３へ進む。
【００９２】
図１０のマスクパターン除去工程（ステップＳ３）では、図１２（ｅ）に示すように、マスク層７１を選択的にエッチングして除去する。これにより、基板本体１１には、複数のレンズ面１２と、隣り合うレンズ面１２の間に連結部１２ｅ，１２ｆが形成される。そして、ステップＳ４へ進む。
【００９３】
図１０のレンズ層堆積工程（ステップＳ４）では、基板本体１１の一方の表面１１ａ側にレンズ層前駆体１３ｐを形成する。レンズ層前駆体１３ｐは、光透過性を有し、基板本体１１よりも屈折率ｎが大きい無機のレンズ材料を用いて、レンズ面（凹部）１２を埋め込むように形成する。本実施形態では、石英からなる基板本体１１に対して、レンズ材料としてＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）を用い、例えばＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法を用いて層厚が例えばおよそ１０μｍのレンズ層前駆体１３ｐを形成した。レンズ層前駆体１３ｐの上面には、複数のレンズ面（凹部）１２に対応した凹凸が生ずる。そして、ステップＳ５へ進む。
【００９４】
図１０のレンズ層研磨工程（ステップＳ５）では、レンズ層前駆体１３ｐに対して平坦化処理を施す。この工程では、例えば、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）処理などを用いて、レンズ層前駆体１３ｐの上面を研磨することにより平坦化する。なお、平坦化処理の方法としては、ＣＭＰ処理に限定されるものではなく、エッチバック法を用いてもよい。
ここでは、レンズ面（凹部）１２以外の表面１１ａを覆うレンズ層前駆体１３ｐの層厚がおよそ３μｍとなるように、図１２（ｆ）に２点鎖線で示す範囲までレンズ層前駆体１３ｐを研磨する。図１２（ｇ）は平坦化処理後のレンズ層１３の状態を示すものである。これにより、レンズ面（凹部）１２にレンズ材料が充填されてなるマイクロレンズＭＬ１が形成されると共に、マイクロレンズＭＬ１に対して反対側のレンズ層１３の表面１３ａが平坦化される。なお、レンズ層１３の上記層厚は、この後に形成される光路長調整層３１の層厚と合わせて、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬ１における第１のレンズ部１２ｂの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。そして、ステップＳ６へ進む。
【００９５】
図１０の光路長調整層形成工程（ステップＳ６）では、図１２（ｈ）に示すように、レンズ層１３の表面１３ａを覆う光路長調整層３１を形成する。光路長調整層３１は、例えば、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2（酸化シリコン）を厚膜形成する。この時点での光路長調整層３１の層厚は、例えばおよそ２μｍ〜２０μｍである。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０ができあがる。
【００９６】
上記の製造方法により製造されたマイクロレンズアレイ基板１０に対して、さらに、遮光膜３２、平坦化層３３、共通電極３４、配向膜３５を形成することで、対向基板３０ができあがる（図３参照）。
【００９７】
上記第１実施形態における効果は、以下の通りである。
（１）マイクロレンズアレイ基板１０は、複数の画素Ｐごとに配置されたマイクロレンズＭＬ１を有し、それぞれのマイクロレンズＭＬ１は、入射光Ｌをそのまま透過させる平面視で半円形の平坦部１２ａと、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って配置され入射光Ｌを画素Ｐの中心に向かって集光させる第１のレンズ部１２ｂと、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿って配置され入射光Ｌを画素Ｐに対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部１２ｃとを含んで構成されている。したがって、平面視で円形の平坦部と当該平坦部に沿って配置され画素Ｐの中心に向かって入射光Ｌを集光させるレンズ部を含むマイクロレンズに比べて、表示領域Ｅに入射する入射光Ｌの入射角度の分布に起因する明るさのむらの発生状態に対応してシリンドリカルな第２のレンズ部１２ｃの延在方向を規定することで、当該明るさのむらを低減できる。
（２）マイクロレンズアレイ基板１０の製造方法は、基板本体１１にレンズ面（凹部）１２をエッチング形成するためのマスクパターンを形成する工程（ステップＳ１）において、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの平面形状に対応した半円形の開口部７２をマスク層７１に形成する。エッチング工程（ステップＳ２）で開口部７２を通じて基板本体１１に等方性エッチング処理を施せば、平坦部１２ａと、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿った曲面状のレンズ面１２ｂと、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿った曲面状のレンズ面１２ｃとを含むレンズ面（凹部）１２を形成することができる。当該レンズ面（凹部）１２をレンズ材料で埋めて平坦化することにより、入射光Ｌをそのまま透過させる平面視で半円形の平坦部１２ａと、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って配置され入射光Ｌを画素Ｐの中心に向かって集光させる第１のレンズ部１２ｂと、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿って配置され入射光Ｌを画素Ｐに対して特定の方向に屈折させる第２のレンズ部１２ｃとを含んで構成されるマイクロレンズＭＬ１を形成することができる。
（３）マスクパターンの半円形の開口部７２の直線部７２ｂは、画素Ｐの中心且つ重心を通る対角線上に位置している。開口部７２を通じて基板本体１１を等方性エッチングすることから、直線部７２ｂが対角線上にない場合に比べて、画素Ｐに対して平面視で第１のレンズ部１２ｂが形成される領域を最大化することが可能である。つまり、平坦部１２ａ以外に入射した入射光Ｌの集光効率を高めたマイクロレンズアレイ基板１０を製造することができる。
（４）マイクロレンズアレイ基板１０を光の入射側である対向基板３０に備えた液晶装置１００（液晶パネル１１０）は、液晶層４０における液晶分子ＬＣの配向処理方法として、１軸の略垂直配向処理方式が採用されている。液晶分子ＬＣの傾斜方向と、マイクロレンズＭＬ１のシリンドリカルな第２のレンズ部１２ｃの延在方向とが平行となるように、マイクロレンズＭＬ１を画素Ｐごとに配置すれば、明表示（白表示）のときの液晶分子ＬＣの傾斜方向における明るさのむらが低減された、ノーマリーブラックモードの液晶装置１００（液晶パネル１１０Ａ）を提供できる。また、液晶分子ＬＣの傾斜方向と、マイクロレンズＭＬ１のシリンドリカルな第２のレンズ部１２ｃの延在方向とが直交するように、マイクロレンズＭＬ１を画素Ｐごとに配置すれば、暗表示（黒表示）のときの液晶分子ＬＣの傾斜方向におけるコントラストのむらが低減された、ノーマリーブラックモードの液晶装置１００（液晶パネル１１０Ｂ）を提供できる。
【００９８】
（第２実施形態）
＜液晶装置＞
次に、第２実施形態の液晶装置について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態の液晶装置における電極の配置、液晶分子の配向処理方法及び駆動方法について説明するための概略図である。図１５（ａ）は第２実施形態の液晶装置における暗表示のときの液晶分子の配向とマイクロレンズの配置との関係を示す概略平面図、図１５（ｂ）は第２実施形態の液晶装置における明表示のときの液晶分子の配向とマイクロレンズの配置との関係を示す概略平面図である。
第２実施形態の液晶装置は、第１実施形態の液晶装置１００に対して、液晶層の駆動方式としてＩＰＳ（In  Plane  Switching）方式が採用されている点が異なっている。マイクロレンズアレイ基板１０におけるマイクロレンズＭＬ１の構成は基本的に同じである。したがって、第１実施形態の液晶装置１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９９】
本実施形態の液晶装置は、前述した液晶装置１００と同様にアクティブ駆動型の液晶装置であって、図１４（ｃ）に示すように、素子基板２０と対向基板３０との間に正の誘電異方性の液晶分子ＬＣからなる液晶層４５が挟持された液晶パネル１１５を有している。液晶層４５に面する素子基板２０の側には、画素Ｐごとに所定の間隔をおいて配置された第１電極２８ａと第２電極２８ｂとを有している。液晶層４５に面する対向基板３０の側に電極は設けられていない。第１電極２８ａと第２電極２８ｂとを指して、一対の電極２８ａ，２８ｂと呼ぶ。
【０１００】
素子基板２０及び対向基板３０の液晶層４５に面する側にはそれぞれ、例えばポリイミド樹脂を用いた配向膜（図示省略）が形成されている。それぞれの配向膜にはラビングなどの配向処理が施されている。配向処理は、図１４（ａ）に示すように、Ｙ方向となす方位角θａが例えば４５度となるように、素子基板２０側においては、破線で示したように右上から左下に向かう方向にラビングされている。対向基板３０側においては、実線で示したように左下から右上に向かう方向にラビングされている。液晶分子ＬＣは、液晶層４５に対して駆動電圧が印加されない状態あるいは閾値電圧以下の電圧が印加された状態では、ラビングされた方向に液晶分子ＬＣの長軸が沿うように、配向膜面に対して若干のプレチルトを有しているもののほぼ平行に配向する。
【０１０１】
ＩＰＳ方式では、画素Ｐに設けられる一対の電極２８ａ，２８ｂのそれぞれは櫛歯状であって、上記のような液晶分子ＬＣの初期配向状態に対して、例えば図１４（ａ）に示すように、液晶分子ＬＣの長軸方向に一対の電極２８ａ，２８ｂを延在させる。
【０１０２】
このように配置された一対の電極２８ａ，２８ｂに駆動電圧を印加すると、一対の電極２８ａ，２８ｂの延在方向と交差する方向に電界が発生する。正の誘電異方性を有する液晶分子ＬＣは、図１４（ｂ）に示すように、電界の発生方向に長軸が合致するように配向する。そうすると、図１４（ｃ）に示すように、液晶分子ＬＣは、対向基板３０側では初期の配向状態が維持され、素子基板２０側では一対の電極２８ａ，２８ｂ間に生ずる電界の方向に配向するので、液晶層４５において液晶分子ＬＣは対向基板３０側から素子基板２０側に向かってツイストした状態となる。
【０１０３】
このようなＩＰＳ方式の液晶パネル１１５において、光学設計がノーマリーブラックモードとなるように、液晶パネル１１５を挟んで一対の偏光素子８１，８２（図示省略）を配置する。そして、図１５（ａ）に示すように、対向基板３０側のマイクロレンズアレイ基板１０Ｃにおいて、初期配向状態における液晶分子ＬＣの長軸方向に対して、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向が直交するようにマイクロレンズＭＬ１を配置する。これによれば、マイクロレンズＭＬ１は、入射光Ｌを特定の方向に屈折させるシリンドリカルな第２のレンズ部１２ｃを備えているので、液晶分子ＬＣの長軸方向における入射光Ｌの入射角度の分布に起因するコントラストのむらが低減された暗表示（黒表示）が実現される。
【０１０４】
また、図１５（ｂ）に示すように、一対の電極２８ａ，２８ｂに駆動電圧を印加して上述したように液晶分子ＬＣをツイストさせれば、液晶分子ＬＣの長軸方向における入射光Ｌの入射角度の分布に起因する明るさのむらが低減された明表示（白表示）が実現される。つまり、液晶分子ＬＣの配向制御方法としてＩＰＳ方式を採用すれば、暗表示（黒表示）のときのコントラストのむらと、明表示（白表示）のときの明るさのむらと、を同時に改善することが可能となる。
【０１０５】
ＩＰＳ方式の液晶パネル１１５において、光学設計がノーマリーホワイトモードの場合には、初期配向状態における液晶分子ＬＣの長軸方向に対して、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向が平行となるようにマイクロレンズＭＬ１を配置する。これによって、明表示（白表示）のときの明るさのむらが改善される。また、一対の電極２８ａ，２８ｂに駆動電圧を印加して上述したように液晶分子ＬＣをツイストさせれば、液晶分子ＬＣの長軸方向における入射光Ｌの入射角度の分布に起因するコントラストのむらが低減された暗表示（黒表示）が実現される。
【０１０６】
上記第２実施形態によれば、ＩＰＳ方式の液晶パネル１１５に、マイクロレンズアレイ基板１０Ｃを適用すれば、暗表示（黒表示）のときのコントラストのむらと、明表示（白表示）のときの明るさのむらと、が同時に改善された液晶装置を提供することができる。
【０１０７】
なお、第２実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０Ｃを適用して、暗表示（黒表示）のときのコントラストのむらと、明表示（白表示）のときの明るさのむらと、を同時に改善可能な液晶装置の方式は、ＩＰＳ方式に限らない。例えばＦＦＳ（Fringe  Field  Switching）方式を採用しても同様な効果が得られる。
【０１０８】
ＩＰＳ方式の液晶パネル１１５における一対の電極２８ａ，２８ｂの配置は、上述したように初期配向状態の液晶分子ＬＣの長軸方向に沿った方向に限られるわけではない。例えば、Ｙ方向に沿って一対の電極２８ａ，２８ｂを配置し、初期配向状態における液晶分子ＬＣの長軸方向と一対の電極２８ａ，２８ｂとがなす角度をθａ（４５度）とする。このように配置された一対の電極２８ａ，２８ｂに対して駆動電圧を印加すると、液晶分子ＬＣは一対の電極２８ａ，２８ｂ間に生ずる電界の方向に旋回するので、液晶分子ＬＣの長軸方向がＸ方向に沿うことになる。したがって、ノーマリーブラックモードにおいて、暗表示（黒表示）のときのコントラストむらを改善する場合には、前述したように、初期配向状態における液晶分子ＬＣの長軸方向に対して、平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向が直交するようにマイクロレンズＭＬ１を配置する。これに対して、明表示（白表示）のときの明るさを改善する場合には、駆動電圧が印加されてツイストした液晶分子ＬＣの長軸方向に対して平坦部１２ａの直線部１２ａｃの延在方向が平行となるようにマイクロレンズＭＬ１を配置する。つまり、明表示（白表示）に対応させると、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの直線部１２ａｃはＸ方向に延在することになる。言い換えれば、ＩＰＳ方式においてもＶＡ方式と同様に、暗表示（黒表示）を重視する場合と、明表示（白表示）を重視する場合とで、マイクロレンズＭＬ１の配置が異なるケースもある。
【０１０９】
（第３実施形態）
＜電子機器＞
次に、第３実施形態である電子機器として投写型表示装置を例に挙げて、図１６を参照して説明する。図１６は電子機器としての投写型表示装置の構成を示す概略図である。
【０１１０】
図１６に示すように、本実施形態の電子機器としての投写型表示装置１０００は、システム光軸Ｌ０に沿って配置された偏光照明装置１１００と、光分離素子としての２つのダイクロイックミラー１１０４，１１０５と、３つの反射ミラー１１０６，１１０７，１１０８と、５つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３，１２０４，１２０５と、３つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０と、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１２０６と、投写レンズ１２０７とを備えている。
【０１１１】
偏光照明装置１１００は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット１１０１と、インテグレーターレンズ１１０２と、偏光変換素子１１０３とから概略構成されている。
【０１１２】
ダイクロイックミラー１１０４は、偏光照明装置１１００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１１０５は、ダイクロイックミラー１１０４を透過した緑色光（Ｇ）を反射させ、青色光（Ｂ）を透過させる。
【０１１３】
ダイクロイックミラー１１０４で反射した赤色光（Ｒ）は、反射ミラー１１０６で反射した後にリレーレンズ１２０５を経由して液晶ライトバルブ１２１０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５で反射した緑色光（Ｇ）は、リレーレンズ１２０４を経由して液晶ライトバルブ１２２０に入射する。
ダイクロイックミラー１１０５を透過した青色光（Ｂ）は、３つのリレーレンズ１２０１，１２０２，１２０３と２つの反射ミラー１１０７，１１０８とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ１２３０に入射する。
【０１１４】
液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０は、クロスダイクロイックプリズム１２０６の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０に入射した色光は、映像情報（映像信号）に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム１２０６に向けて射出される。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ１２０７によってスクリーン１３００上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【０１１５】
液晶ライトバルブ１２１０は、上述した第１実施形態の液晶装置１００が適用されたものである。液晶装置１００の色光の入射側と射出側とにクロスニコルに配置された一対の偏光素子が隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２０，１２３０も同様である。
【０１１６】
このような投写型表示装置１０００によれば、液晶ライトバルブ１２１０，１２２０，１２３０として、上記液晶装置１００が用いられているので、液晶分子ＬＣの配向制御と入射光Ｌの入射角度の分布とに起因する明るさのむらが改善され、優れた表示品質を有する投写型表示装置１０００を提供することができる。
【０１１７】
なお、上記第１実施形態のＶＡ方式の液晶装置１００や上記第２実施形態のＩＰＳ方式の液晶装置が適用可能な電子機器は、上記投写型表示装置１０００に限定されない。例えば、投写型の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。
【０１１８】
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うマイクロレンズアレイ基板及び液晶装置ならびに該液晶装置を適用する電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１１９】
（変形例１）上記マイクロレンズアレイ基板１０において、マイクロレンズＭＬ１は、表示領域Ｅのすべての画素Ｐに対応して配置されることに限定されない。図１７（ａ）は変形例１のマイクロレンズアレイ基板１０Ｄを示す概略平面図、図１７（ｂ）はマイクロレンズＭＬ２の構成を示す概略平面図である。上記第１実施形態の液晶装置１００あるいは上記第２実施形態の液晶装置において、例えば、図１７（ａ）に示すように、表示領域ＥをＸ方向とＹ方向とにそれぞれ３分割して９つの領域に分ける。表示領域Ｅの角部を含む第１の領域の画素Ｐには、マイクロレンズＭＬ１を配置する。そして、表示領域Ｅのうち上記第１の領域以外の第２の領域の画素Ｐには、図１７（ｂ）に示すように、円形の平坦部１５ａと、平坦部１５ａを囲んで配置された曲面状のレンズ面を有する第１のレンズ部１５ｂと、連結部１５ｃとを有するマイクロレンズＭＬ２を配置してもよい。平坦部１５ａの中心は、画素Ｐの対角線ＤＬ上における中心ＣＣと合致している。第１のレンズ部１５ｂは、中心ＣＣに向かって入射光を集光させる。このように、マイクロレンズＭＬ１は、表示領域Ｅに入射する入射光Ｌの入射角度の分布と、液晶分子ＬＣの配向制御の状態とに対応して、表示領域Ｅにおいて部分的に配置することでも、その効果を奏する。
変形例１では、マイクロレンズＭＬ１が本発明の第１のマイクロレンズに相当し、マイクロレンズＭＬ２が本発明の第２のマイクロレンズに相当するものである。したがって、マイクロレンズＭＬ１とマイクロレンズＭＬ２とを備える変形例１のマイクロレンズアレイ基板１０Ｄの製造方法としては、マスクパターン形成工程で、マイクロレンズＭＬ１に対応した第１の開口部である半円形の開口部７２と、マイクロレンズＭＬ２に対応した円形の第２の開口部とをマスク層７１に形成する。
【０１２０】
（変形例２）上記マイクロレンズアレイ基板１０において、平坦部１２ａの形状は半円形であることに限定されない。図１８（ａ）は変形例２のマイクロレンズＭＬ３の構成を示す概略平面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＣ−Ｃ’線で切った変形例２のマイクロレンズアレイ基板１０Ｅの概略断面図である。変形例２のマイクロレンズＭＬ３は、図１８（ａ）に示すように、円弧部１６ａｂ及び直線部１６ａｃを含む平坦部１６ａと、円弧部１６ａｂに沿って延在する第１のレンズ部１６ｂと、直線部１６ａｃに沿って延在する第２のレンズ部１６ｃと、第１のレンズ部１６ｂと第２のレンズ部１６ｃとに接する第３のレンズ部１６ｄとを含んで構成されている。隣り合うマイクロレンズＭＬ３との間には、連結部１６ｅ、連結部１６ｆが存在している。平坦部１６ａの直線部１６ａｃは、画素Ｐの対角線ＤＬ上には位置しておらず、平面視で四角形の第２のレンズ部１６ｃの短辺の長さＲ１３は、上記第１実施形態の第２のレンズ部１２ｃの短辺の長さＲ３よりも短くなっている。平面視で四角形の第２のレンズ部１６ｃの長辺の長さＲ１４は、平坦部１６ａの円弧部１６ａｂの半径Ｒ１０よりも小さくなっている。なお、平面視で平坦部１６ａの円弧部１６ａｂの半径Ｒ１０で規定される中心は、画素Ｐの中心（画素開口部ＯＰの中心且つ重心）と合致している。
図１８（ｂ）に示すように、変形例２のマイクロレンズアレイ基板１０Ｅは、上記第１実施形態のマイクロレンズＭＬ１を備えたマイクロレンズアレイ基板１０に対して、マイクロレンズＭＬ３の平坦部１６ａの長さＲ１１が長くなっている。つまり、第１のレンズ部１６ｂ及び第２のレンズ部１６ｃの曲率半径であるＲ１２（Ｒ１３）の長さが第１実施形態に比べて小さくなっている。したがって、マイクロレンズＭＬ３の高さＤ２は、マイクロレンズＭＬ１の高さＤ１に比べて低くなる。それゆえに、画素Ｐにおける入射光Ｌの集光効率をそれほど低下させずに、マイクロレンズアレイ基板１０Ｅの製造において、レンズ面１６を形成するための等方性エッチングの時間を短縮可能であるとともに、レンズ層１３を形成するためのレンズ層前駆体１３ｐの層厚を小さくすることができる。つまり、工数的、材料的に効率よくマイクロレンズアレイ基板１０Ｅを製造することができる。また、第１実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０の連結部１２ｅに対して連結部１６ｅの大きさが小さくなり、第１のレンズ部１６ｂによる集光性能が向上している。
言い換えれば、本発明では、平坦部の円弧部の半径で規定される中心が、画素開口部ＯＰの重心と合致していれば、平坦部の直線部は、画素Ｐの中心を通る対角線ＤＬ上に位置していなくてもよく、平坦部の平面視における形状が半円形よりも大きい、あるいは小さい形状であってもよい。なお、平坦部は、対向基板３０の基板本体１１を等方性エッチングすることで形成され、画素開口部ＯＰは、素子基板２０の基板本体２１に形成される第１遮光層２２の開口部２２ａや第２遮光層２６の開口部２６ａによって規定されている。したがって、実際にマイクロレンズアレイ基板１０を含む液晶装置１００を製造する際には、平坦部、第１遮光層２２、第２遮光層２６の形成における位置精度の影響を受けるので、平坦部の円弧部の半径で規定される中心と、画素開口部の重心とを完全に合致させることは難しい。それゆえに、液晶装置１００の製造上における公差を考慮した位置精度の範囲内であれば、平坦部の円弧部の半径で規定される中心と、画素開口部の重心とが合致しているものとする。
【０１２１】
（変形例３）上記マイクロレンズアレイ基板１０において、マイクロレンズＭＬ１の第１のレンズ部１２ｂ及び第２のレンズ部１２ｃは、曲面状のレンズ面のみで構成されることに限定されない。図１９は変形例３のマイクロレンズアレイ基板１０Ｆの構造を示す概略断面図である。なお、図１９は、第１実施形態における図７（ａ）に対応する概略断面図である。変形例３のマイクロレンズアレイ基板１０Ｆは、マイクロレンズＭＬ４の高さＤ１を規定する平坦部１２ａと、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂに沿って延在する第１のレンズ部１２ｂと、平坦部１２ａの直線部１２ａｃに沿って延在する第２のレンズ部１２ｃとを含んで構成されている。第１のレンズ部１２ｂは曲面状のレンズ面１２ｂと斜面１２ｇとを含むものである。同様に、第２のレンズ部１２ｃは、曲面状のレンズ面１２ｃと斜面１２ｈとを含むものである。
画素Ｐの対角線上における平坦部１２ａの長さはＲ１であり、第１のレンズ部１２ｂの長さはＲ２であり、第２のレンズ部１２ｃの長さはＲ３であって、第１実施形態と同じである。つまり、入射光を集光あるいは屈折させるレンズ部の基板本体１１の表面１１ａとの間に斜面１２ｇ，１２ｈが存在していてもよい。当該レンズ部が曲面のみで構成される場合に比べて、入射光の集光効率を向上させることができる。
【０１２２】
（変形例４）上記マイクロレンズアレイ基板１０では、図８に示すように、画素開口部ＯＰの平面形状が略正方形であることから、画素開口部ＯＰの中心に、半径Ｒ１で規定される円弧部１２ａｂの中心が位置していた。ところが、画素開口部ＯＰの平面形状は、第１遮光層２２や第２遮光層２６の形状や配置によって必ずしも略正方形（点対称な形状）とならないことがある。その場合、マイクロレンズＭＬ１の第１のレンズ部１２ｂによって集光された入射光が、第１遮光層２２や第２遮光層２６に入射して集光効率が低下することを抑制するため、平坦部１２ａの円弧部１２ａｂの中心が非対称な画素開口部ＯＰの重心に位置するようにマイクロレンズＭＬ１を配置することが好ましい。
図２０は変形例４の画素開口部の例を示す概略平面図である。例えば、図２０に示すように、第１遮光層２２の開口部２２ａと第２遮光層２６の開口部２６ａとにより規定される画素開口部ＯＰが点対称な略正方形ではなく、図面上において画素Ｐの中心ＣＣより下側の開口部分が上側に比べて狭くなっている場合がある。このときの画素開口部ＯＰの重心は、画素開口部ＯＰを面積が互いに等しくなるように上下に分割する第１の直線９１と、第１の直線９１と直交し、且つ画素Ｐの中心ＣＣを通る第２の直線９２との交点ＧＣである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板本体、１２…レンズ面、１２ａ…平坦部、１２ａｂ…平坦部の円弧部、１２ａｃ…平坦部の直線部、１２ｂ…第１のレンズ部、１２ｃ…第２のレンズ部、１３…レンズ層、１３ａ…レンズ層の表面、１３ｐ…レンズ層前駆体、１４…見切り部、２０…素子基板、２８…画素電極、３０…対向基板、３１…光路長調整層、３２…遮光膜、３３…平坦化層、３４…共通電極、４０…液晶層、７２…マスクパターンの開口部、７２ａ…開口部の円弧部、７２ｂ…開口部の直線部、１００…液晶装置、１０００…電子機器としての投写型表示装置、Ｅ…表示領域、Ｌ…入射光、ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４…マイクロレンズ、ＯＰ…画素開口部、Ｐ…画素。
【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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