(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１の面側に配置され、前記基板の方向に突出し中央部に第１の平坦部を有する第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズの前記基板とは反対側に前記第１のマイクロレンズに対応するように配置され、前記基板の方向とは反対側に突出し中央部に第２の平坦部を有する第２のマイクロレンズと、を備え、
前記基板側からの平面視で、前記第１のマイクロレンズの領域は前記第２のマイクロレンズの領域を包含し、前記第２のマイクロレンズの領域は前記第１の平坦部の領域を包含してい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】
請求項１に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第２のマイクロレンズの径は、前記第１のマイクロレンズの径以下、かつ、前記第１の平坦部の径以上であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第２のマイクロレンズの厚さは、前記第１のマイクロレンズの厚さよりも薄いことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズは格子状に配置されており、
前記第１のマイクロレンズは、前記基板の前記第１の面に設けられた凹部を埋めるように配置された、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有するレンズ層で構成され、
前記第１のマイクロレンズの径は、前記格子において互いに対角位置にある格子点同士を結ぶ直線の長さの９５％以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第１の平坦部の径は、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズの配置ピッチ以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第１のマイクロレンズは、周縁部に第１の傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板であって、
前記第２のマイクロレンズは、周縁部に第２の傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
【請求項８】
画素毎に設けられたスイッチング素子と、前記画素の開口部を有し前記スイッチング素子と平面視で重なるように設けられた遮光部と、を備えた第１の基板と、
請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第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、を備え、
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズは、前記画素と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電気光学装置であって、
前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズの配置ピッチは、前記画素の配置ピッチと同じであり、
前記第２の平坦部の径は、前記配置ピッチと前記遮光部の最大幅との差以上、かつ、前記配置ピッチと前記遮光部の最小幅との差以下であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【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、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、例えば、液晶などの電気光学物質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を挙げることができる。液晶装置では、スイッチング素子や配線などが配置された領域に遮光部が設けられ、入射する光の一部は遮光部で遮光されて利用されない。そこで、少なくとも一方の基板にマイクロレンズを備え、液晶装置に入射する光のうち遮光部で遮光されてしまう光を集光して画素の開口部内に入射させることにより、光の利用効率の向上を図る構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板は、正の屈折力を有する入射側の第１のレンズと、正の屈折力を有する射出側の第２のレンズとで構成される。第１のレンズは基板の入射面側を曲面状に加工して形成され、第２のレンズは基板の射出面側に成膜した酸化シリコン層をＶ字状の溝で分断することで中央部に平坦部を有する形状に形成されている。このような第１のレンズと第２のレンズとを備えたマイクロレンズアレイ基板により、ＴＦＴ基板側に設けられた遮光層を避けつつ画素の開口部内に略平行光を照射することが可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４６２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板では、入射側の第１のレンズが曲面状であるため、入射する光が平行光であっても、第１のレンズにより中心側に向けて屈折されることにより、入射面の法線方向に対して傾いた斜め光が生じてしまう。また、画素の開口部内における位相の深さ（Δｎｄ／λ）のばらつきが大きくなるため、入射光が回折することによる斜め光も生じてしまう。マイクロレンズアレイ基板から射出される光にこのような斜め光が多くなると、遮光部で遮光される光が多くなって光の利用効率が低下してしまうおそれや、液晶層の配向方向に対して斜めに透過する光が多くなってコントラスト比が低下してしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、基板と、前記基板の第１の面側に配置され、中央部に第１の平坦部を有する第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズの前記基板とは反対側に前記第１のマイクロレンズに対応するように配置され、中央部に第２の平坦部を有する第２のマイクロレンズと、を備え、前記基板側からの平面視で、前記第１のマイクロレンズの領域は前記第２のマイクロレンズの領域を包含し、前記第２のマイクロレンズの領域は前記第１の平坦部の領域を包含していることを特徴とする。
【０００８】
本適用例の構成によれば、基板側から順に第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとが設けられており、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズとは、ともに集光作用を持たない第１の平坦部および第２の平坦部を中央部に有している。第２のマイクロレンズの領域が第１のマイクロレンズの領域に包含されているため、第２のマイクロレンズには、基板側から入射して第１のマイクロレンズを透過した光のみが入射する。そして、第１の平坦部の領域が第２のマイクロレンズの領域に包含されているため、第１の平坦部を透過した平行光がすべて第２のマイクロレンズに入射する。したがって、第１のマイクロレンズの全体が曲面状であり（換言すれば、平坦部を有しておらず）入射する平行光が屈折される場合と比べて、第２のマイクロレンズに入射する斜め光を抑えることができる。ここで、第１の平坦部を有する第１のマイクロレンズの厚さの平均値は、第１のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて薄くなるが、発明者の分析結果からマイクロレンズの厚さの平均値が薄い方が回折により生じる斜め光が少ないことが分かっている。したがって、第１のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、回折により生じる斜め光を抑えることができる。この結果、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光を少なくするとともに、斜め光の角度のばらつきを抑えることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第２のマイクロレンズの径は、前記第１のマイクロレンズの径以下、かつ、前記第１の平坦部の径以上であることが好ましい。
【００１０】
本適用例の構成によれば、第２のマイクロレンズの径は、第１のマイクロレンズの径以下、かつ、第１の平坦部の径以上である。したがって、第２のマイクロレンズの領域は第１のマイクロレンズの領域に包含され、第１の平坦部の領域は第２のマイクロレンズの領域に包含される。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第２のマイクロレンズの厚さは、前記第１のマイクロレンズの厚さよりも薄いことが好ましい。
【００１２】
本適用例の構成によれば、第２のマイクロレンズの厚さが第１のマイクロレンズの厚さよりも薄いので、第２のマイクロレンズにおいて回折により生じる斜め光を、第１のマイクロレンズにおいて回折により生じる斜め光よりも少なくすることができる。これにより、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光をより少なくすることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズは格子状に配置されており、前記第１のマイクロレンズは、前記基板の前記第１の面に設けられた凹部を埋めるように配置された、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有するレンズ層で構成され、前記第１のマイクロレンズの径は、前記格子において互いに対角位置にある格子点同士を結ぶ直線の長さの９５％以下であることが好ましい。
【００１４】
本適用例の構成によれば、第１のマイクロレンズは基板の第１の面に設けられた凹部を埋めるように配置されたレンズ層で構成され、第１のマイクロレンズの径は第１のマイクロレンズが格子状に配置された単位格子における対角線の長さの９５％以下である。したがって、基板の第１の面側にマスク層の開口部からエッチングを施して凹部を形成する工程において、エッチングが終了した時点で、対角線方向において互いに隣り合う凹部同士の間に基板の第１の面が残留する。そのため、エッチングが終了するまでマスク層を基板の第１の面で支持できるので、凹部を形成する工程におけるマスク層の浮きや剥がれを抑止することができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第１の平坦部の径は、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズの前記配置ピッチ以下であることが好ましい。
【００１６】
本適用例の構成によれば、第１の平坦部の径は、第１のマイクロレンズの配置ピッチ以下である。集光作用を持たない第１の平坦部の領域が大きいほど、第１のマイクロレンズを透過する平行光が多くなる。しかしながら、第１のマイクロレンズの領域内で第１の平坦部の領域が大きくなると、集光作用を有する領域が相対的に小さくなる。そうすると、第１のマイクロレンズの周縁部に入射して中心側へ屈折される光が少なくなり、その結果、光の利用効率の低下を招くこととなる。第１の平坦部の径を第１のマイクロレンズの配置ピッチ以下とすることで、平行光がそのまま透過する領域を大きくしつつ、周縁部における光が屈折される領域を確保することができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第１のマイクロレンズは、周縁部に第１の傾斜面を有していることが好ましい。
【００１８】
本適用例の構成によれば、第１のマイクロレンズは、周縁部に第１の傾斜面を有している。そのため、第１のマイクロレンズの周縁部に入射する光は、略同一の角度で屈折される。これにより、第１のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、入射光の過度の屈折を抑えるとともに、屈折角度のばらつきを抑えることができる。また、周縁部に第１の傾斜面を有することで、第１のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、第１のマイクロレンズの厚さの平均値が小さくなるので、回折により生じる斜め光を抑えることができる。この結果、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光をさらに少なくするとともに、斜め光の角度のばらつきをより小さくすることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第２のマイクロレンズは、周縁部に第２の傾斜面を有していることが好ましい。
【００２０】
本適用例の構成によれば、第２のマイクロレンズが周縁部に第２の傾斜面を有しているので、第２のマイクロレンズにおいても、入射光の過度の屈折を抑え、屈折角度のばらつきを小さくするとともに、回折により生じる斜め光を少なくすることができる。
【００２１】
［適用例８］本適用例に係る電気光学装置は、画素毎に設けられたスイッチング素子と、前記画素の開口部を有し前記スイッチング素子と平面視で重なるように設けられた遮光部と、を備えた第１の基板と、上記に記載のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第１の基板と対向するように配置された第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、を備え、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズは、前記画素と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例の構成によれば、電気光学装置は、入射する光を集光するとともに斜め光が少なく角度のばらつきが少ない光を射出できるマイクロレンズアレイ基板を第２の基板に備えている。これにより、入射光のうち遮光部で遮光されることなく画素の開口部を透過する光の量を多くできるので、光の利用効率が向上する。また、電気光学層を透過する斜め光を少なくし光の角度のばらつきが抑えられるので、コントラスト比が向上する。この結果、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できる電気光学装置を提供することができる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記第１のマイクロレンズおよび前記第２のマイクロレンズの前記配置ピッチは、前記画素の配置ピッチと同じであり、前記第２の平坦部の径は、前記配置ピッチと前記遮光部の最大幅との差以上、かつ、前記配置ピッチと前記遮光部の最小幅との差以下であることが好ましい。
【００２４】
本適用例の構成によれば、第２の平坦部の径が、画素の配置ピッチと遮光部の最大幅との差以上、かつ、画素の配置ピッチと遮光部の最小幅との差以下である。すなわち、第２の平坦部の径は、画素の開口部の最小幅以上、かつ、画素の開口部の最大幅以下である。したがって、第２のマイクロレンズにおいて入射する平行光をそのまま透過させる第２の平坦部の領域を画素の開口部内で最大化するとともに、第２の平坦部と遮光部との重なりを最小化することができる。これにより、より明るくてコントラスト比がより良好な画像を表示できる電気光学装置を提供することができる。
【００２５】
［適用例１０］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。
【００２６】
本適用例の構成によれば、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できる電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。
【図５】第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す模式断面図。
【図６】マイクロレンズにより発生する回折光のシミュレーション結果を示す図。
【図７】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８】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１１】第２の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。
【図１２】第２の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。
【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。
【図１４】変形例１に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。
【図１５】変形例２に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（第１の実施形態）
＜電気光学装置＞
第１の実施形態では、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、後述する投写型表示装置（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。
【００３１】
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構成を示す概略断面図である。なお、図３は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であり、詳しくは図４のＡ−Ａ’線に沿った断面に相当する。
【００３２】
図１および図３に示すように、本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、シール材４２と、電気光学層としての液晶層４０とを備えている。図１に示すように、素子基板２０は対向基板３０よりも大きく、両基板は、対向基板３０の縁部に沿って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。
【００３３】
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。
【００３４】
額縁状に配置されたシール材４２の内側には、素子基板２０に設けられた遮光層２２，２６と、対向基板３０に設けられた遮光層３２とが配置されている。遮光層２２，２６，３２は、額縁状の周縁部を有し、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで形成されている。額縁状の遮光層２２，２６，３２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、例えば、略矩形状を有し、格子状（マトリックス状）に配列されている。
【００３５】
表示領域Ｅは、液晶装置１において、実質的に表示に寄与する領域である。素子基板２０に設けられた遮光層２２，２６は、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐの開口領域を平面的に区画するように、例えば格子状に設けられている。なお、液晶装置１は、表示領域Ｅの周囲を囲むように設けられた、実質的に表示に寄与しないダミー領域を備えていてもよい。
【００３６】
素子基板２０の第１辺に沿って形成されたシール材４２の表示領域Ｅと反対側には、第１辺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、その第１辺に対向する他の第２辺に沿ったシール材４２の表示領域Ｅ側には、検査回路５３が設けられている。さらに、これらの２辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿ったシール材４２の内側には、走査線駆動回路５２が設けられている。
【００３７】
検査回路５３が設けられた第２辺のシール材４２の表示領域Ｅ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。
【００３８】
以下の説明では、データ線駆動回路５１が設けられた第１辺に沿った方向を第１の方向としてのＸ方向とし、この第１辺と直交し互いに対向する他の２辺に沿った方向を第２の方向としてのＹ方向とする。Ｘ方向は、図１のＡ−Ａ’線に沿った方向である。遮光層２２，２６は、Ｘ方向とＹ方向とに沿った格子状に設けられている。画素Ｐの開口領域は、遮光層２２，２６によって区画され、Ｘ方向とＹ方向とに沿った格子状に配列されている。
【００３９】
また、Ｘ方向およびＹ方向と直交し図１における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側表面の法線方向（Ｚ方向）から見ることを「平面視」という。
【００４０】
図２に示すように、表示領域Ｅには、走査線２とデータ線３とが互いに交差するように形成され、走査線２とデータ線３との交差に対応して画素Ｐが設けられている。画素Ｐのそれぞれには、画素電極２８と、スイッチング素子としてのＴＦＴ２４とが設けられている。
【００４１】
ＴＦＴ２４のソース電極（図示しない）は、データ線駆動回路５１から延在するデータ線３に電気的に接続されている。データ線３には、データ線駆動回路５１（図１参照）から画像信号（データ信号）Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎが線順次で供給される。ＴＦＴ２４のゲート電極（図示しない）は、走査線駆動回路５２から延在する走査線２の一部である。走査線２には、走査線駆動回路５２から走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍが線順次で供給される。ＴＦＴ２４のドレイン電極（図示しない）は、画素電極２８に電気的に接続されている。
【００４２】
画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎは、ＴＦＴ２４を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線３を介して画素電極２８に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３参照）との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。
【００４３】
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、走査線２に沿って形成された容量線４と画素電極２８との間に蓄積容量５が形成され、液晶容量と並列に配置されている。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３参照）に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００４４】
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比をもつ光が射出される。
【００４５】
図３に示すように、第１の実施形態に係る対向基板３０は、マイクロレンズアレイ基板１０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。第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０は、１段目のマイクロレンズＭＬ１および２段目のマイクロレンズＭＬ２の２段のマイクロレンズを備えている。マイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２は、ともに正の屈折力を有している。
【００４６】
マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１と、レンズ層１３と、中間層１４と、レンズ層１５と、平坦化層１７と、を備えている。基板１１は、例えば、ガラスや石英などの光透過性を有する無機材料からなる。基板１１の液晶層４０側の面を、第１の面としての面１１ａとする。基板１１は、面１１ａに形成された複数の凹部１２を有している。
【００４７】
各凹部１２は、画素Ｐに対応して設けられている。凹部１２は、中央部に配置された第１の平坦部としての平坦部１２ａと、その周囲に配置された曲面部１２ｂと、周縁部に配置された第１の傾斜面としての傾斜面１２ｃとを有している。平坦部１２ａと曲面部１２ｂと傾斜面１２ｃとは、連続して形成されている。
【００４８】
レンズ層１３は、凹部１２を埋めて基板１１の面１１ａを覆うように、凹部１２の深さよりも厚く形成されている。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。本実施形態では、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ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3などが挙げられる。
【００４９】
レンズ層１３を形成する材料で凹部１２を埋め込むことにより、光が入射する側に向かって凸形状のマイクロレンズＭＬ１が構成される。各マイクロレンズＭＬ１は、画素Ｐに対応して設けられている。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ＭＬＡ１が構成される。レンズ層１３の表面は、基板１１の面１１ａに略平行で平坦な面となっている。
【００５０】
中間層１４は、レンズ層１３を覆うように形成されている。中間層１４は、光透過性を有し、例えば、基板１１とほぼ同じ光屈折率を有する無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯ2などが挙げられる。中間層１４は、マイクロレンズＭＬ１からマイクロレンズＭＬ２までの距離（光路長）を所望の値に合わせる機能を有する。中間層１４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。
【００５１】
レンズ層１５は、中間層１４を覆うように形成されている。レンズ層１５は、液晶層４０側に形成された複数の凸部１６を有している。各凸部１６は、画素Ｐに対応して設けられており、各凹部１２と平面視で重なるように配置されている。凸部１６は、中央部に配置された第２の平坦部としての平坦部１６ａと、その周囲に配置された曲面部１６ｂ（図５参照）と、周縁部に配置された第２の傾斜面としての傾斜面１６ｃ（図５参照）とを有している。平坦部１６ａと曲面部１６ｂと傾斜面１６ｃとは、連続して形成されている。レンズ層１５は、例えば、レンズ層１３と同程度の光屈折率を有し、レンズ層１３と同様の材料で形成されている。
【００５２】
平坦化層１７は、凸部１６同士の間を埋めてレンズ層１５を覆うように、凸部１６の高さよりも厚く形成されている。平坦化層１７は、光透過性を有し、例えば、レンズ層１５よりも低く基板１１とほぼ同じ光屈折率を有する無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯ2などが挙げられる。平坦化層１７でレンズ層１５の凸部１６を覆うことにより、光が射出される側に向かって凸形状のマイクロレンズＭＬ２が構成される。各マイクロレンズＭＬ２は、画素Ｐに対応して設けられている。また、複数のマイクロレンズＭＬ２によりマイクロレンズアレイＭＬＡ２が構成される。
【００５３】
平坦化層１７は、マイクロレンズＭＬ２から遮光層２６までの距離（光路長）を所望の値に合わせる機能を有する。平坦化層１７の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズＭＬ２の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。平坦化層１７の表面は、略平坦な面となっている。
【００５４】
遮光層３２は、マイクロレンズアレイ基板１０（平坦化層１７）上に設けられている。遮光層３２は、マイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２が配置された表示領域Ｅ（図１参照）の周囲を囲むように設けられている。遮光層３２は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層３２は、表示領域Ｅ内に、素子基板２０の遮光層２２および遮光層２６に平面視で重なるように設けられていてもよい。この場合、遮光層３２は、格子状、島状、またはストライプ状などに形成されていてもよいが、平面視で遮光層２２および遮光層２６よりも狭い範囲に配置されていることが好ましい。
【００５５】
マイクロレンズアレイ基板１０（平坦化層１７）と遮光層３２とを覆うように、保護層３３が設けられている。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。なお、保護層３３は共通電極３４の液晶層４０側の表面が平坦となるように遮光層３２を覆うものであるが、保護層３３を設けることなく導電性の遮光層３２を直接覆うように共通電極３４を形成してもよい。配向膜３５は、共通電極３４を覆うように設けられている。
【００５６】
素子基板２０は、基板２１と、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とを備えている。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。
【００５７】
遮光層２２は、基板２１上に設けられている。遮光層２２は、上層の遮光層２６に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光層２２および遮光層２６は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層２２および遮光層２６は、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。遮光層２２は、ＴＦＴ２４の少なくともチャネル領域と平面視で重なっている。
【００５８】
遮光層２２および遮光層２６が設けられていることにより、ＴＦＴ２４への光の入射が抑制されるので、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と遮光層２６とで遮光部Ｓが構成される。遮光層２２に囲まれた領域（開口部２２ａ内）、および、遮光層２６に囲まれた領域（開口部２６ａ内）は、平面視で互いに重なっており、画素Ｐの領域のうち光が透過する開口部Ｔとなる。
【００５９】
絶縁層２３は、基板２１と遮光層２２とを覆うように設けられている。絶縁層２３は、例えば、ＳｉＯ2などの無機材料からなる。
【００６０】
ＴＦＴ２４は、絶縁層２３上に設けられており、遮光層２２および遮光層２６と平面視で重なる領域に配置されている。ＴＦＴ２４は、画素電極２８を駆動するスイッチング素子である。ＴＦＴ２４は、図示しない半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、又は、チャネル領域とドレイン領域との界面にはＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域が形成されていてもよい。
【００６１】
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絶縁層２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってＴＦＴ２４をオン／オフ制御している。
【００６２】
絶縁層２５は、絶縁層２３とＴＦＴ２４とを覆うように設けられている。絶縁層２５は、例えば、ＳｉＯ2などの無機材料からなる。絶縁層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。絶縁層２５により、ＴＦＴ２４によって生じる表面の凹凸が緩和される。絶縁層２５上には、遮光層２６が設けられている。そして、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。
【００６３】
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、遮光層２２の開口部２２ａおよび遮光層２６の開口部２６ａに平面視で重なる領域に配置されている。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。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。
【００６４】
なお、図示を省略するが、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なる領域には、ＴＦＴ２４に電気信号を供給するための電極、配線、中継電極や、蓄積容量５（図２参照）を構成する容量電極などが設けられている。遮光層２２や遮光層２６がこれらの電極、配線、中継電極、容量電極などを含む構成であってもよい。
【００６５】
第１の実施形態に係る液晶装置１では、例えば、光源などから発せられた光は、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２を備える対向基板３０（基板１１）側から入射する。なお、以下では、対向基板３０（基板１１）の表面の法線方向を単に「法線方向」という。「法線方向」は、図３のＺ方向に沿った方向であり、素子基板２０（基板２１）の法線方向と略同一の方向である。本明細書では、法線方向に平行な光を「平行光」といい、法線方向に対して傾いた（角度を持った）光を「斜め光」という。
【００６６】
入射する光のうち、法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬ１の中央部（平坦部１２ａ）に入射した平行光の光Ｌ１は、屈折せずに直進してマイクロレンズＭＬ２の中央部（平坦部１６ａ）に入射する。そして、光Ｌ１は、屈折せずに平行光のままマイクロレンズＭＬ２から射出され、液晶層４０を透過して画素Ｐの開口部Ｔ内を通過し素子基板２０側に射出される。
【００６７】
これに対して、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板のように、１段目のマイクロレンズ全体が曲面部で構成されている場合は、１段目のマイクロレンズの中央部に光Ｌ１のような平行光が入射しても、マイクロレンズの中心に向けて集光（屈折）され斜め光となって２段目のマイクロレンズに入射する。そのため、マイクロレンズアレイ基板に入射する光が平行光であっても、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０と比べて、液晶層に入射する斜め光が多くなる。
【００６８】
マイクロレンズＭＬ１の周縁部（曲面部１２ｂ）に入射した平行光の光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２６で遮光されてしまう。しかしながら、光Ｌ２は、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差（正の屈折力）により、破線で示す光路よりもマイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折してマイクロレンズＭＬ２に入射する。そして、マイクロレンズＭＬ２に入射した光Ｌ２は、レンズ層１５と平坦化層１７との間の光屈折率の差（正の屈折力）により、マイクロレンズＭＬ２の中心側へさらに屈折し、画素Ｐの開口部Ｔ内を通過して素子基板２０側に射出される。
【００６９】
マイクロレンズＭＬ１の周縁部（傾斜面１２ｃ）に入射した平行光の光Ｌ３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、マイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折してマイクロレンズＭＬ２に入射する。そして、マイクロレンズＭＬ２に入射した光Ｌ３は、レンズ層１５と平坦化層１７との間の光屈折率の差により、マイクロレンズＭＬ２の中心側へさらに屈折し、画素Ｐの開口部Ｔ内を通過して素子基板２０側に射出される。
【００７０】
なお、マイクロレンズＭＬ１の傾斜面１２ｃに入射する光は、入射角度が略同一であれば略同一の角度でマイクロレンズＭＬ１の中心側へ屈折される。したがって、マイクロレンズＭＬ１全体が曲面部で構成されている場合と比べて、入射する光の過度の屈折が抑えられるとともに、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきが抑えられる。
【００７１】
上述したように、液晶装置１では、そのまま直進した場合に遮光層３２や遮光層２６で遮光されてしまう光Ｌ２，Ｌ３を、２段のマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の作用により、画素Ｐの開口部Ｔの中心側へ屈折させて開口部Ｔ内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。
【００７２】
そして、マイクロレンズＭＬ１全体が曲面部で構成される場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１の中央部（平坦部１２ａ）に入射する平行光を、そのまま直進させてマイクロレンズＭＬ２の中央部（平坦部１６ａ）を透過させるので、画素Ｐの開口部Ｔ内を通過する平行光を多くすることができる。また、マイクロレンズＭＬ１の傾斜面１２ｃでは入射する光の過度の屈折と屈折角度のばらつきとが抑えられる。この結果、液晶層４０を透過する光の、液晶分子の配向方向に対する角度のばらつきを小さくできるので、液晶装置１に表示される画像のコントラスト比を向上させることができる。
【００７３】
このように、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０を備えた液晶装置１では、光の利用効率の向上とコントラスト比の向上とを両立させることができる。また、液晶装置１をプロジェクターの液晶ライトバルブとして用いる場合には、斜め光が抑えられることにより投写レンズに入射する光のケラレを抑制でき、プロジェクターにおける光の利用効率やコントラスト比の向上を図ることができる。
【００７４】
なお、中間層１４がレンズ層１３やレンズ層１５よりも光屈折率が低い材料で構成されている場合、レンズ層１３と中間層１４との界面、および、中間層１４とレンズ層１５との界面においても光の屈折は起きる。しかしながら、これらの界面における光の屈折は、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２による光の屈折と比べてわずかであり、無視できるものとする。
【００７５】
＜マイクロレンズアレイ基板＞
続いて、第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の形状および配置について、図４を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。図５は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す模式断面図である。詳しくは、図５は、図４のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【００７６】
図４および図５には、１つの画素Ｐを示している。画素Ｐは、略矩形の平面形状を有している。図４には、画素Ｐの平面形状が正方形である場合の例を示している。このような形状を有する複数の画素Ｐは、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合う画素Ｐ同士が互いに接するように、所定の配置ピッチＬＰで格子状に配列されている。したがって、画素Ｐの１辺の長さはＬＰである。
【００７７】
格子状に配列された画素Ｐにおいて互いに対角位置にある格子点（頂点）同士を結ぶ直線、すなわち対角線に沿った方向をＷ方向とする。Ｗ方向は、Ｘ方向およびＹ方向で構成される平面において、Ｘ方向およびＹ方向と交差する方向である。なお、図４のＢ−Ｂ’線は、Ｗ方向に沿った線である。画素Ｐの対角線の長さ（以下では、対角線長という）をＬＤとする。画素Ｐの平面形状が正方形である場合、ＬＤ＝√２ＬＰとなる。
【００７８】
遮光部Ｓは、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合う画素Ｐ同士の境界に沿うように、Ｘ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分とが交差する格子状に設けられている。遮光部Ｓは、遮光層２２と遮光層２６とで構成される。図４に示す例において、遮光部Ｓは、Ｘ方向に同じ幅ＬＢで延在し、Ｙ方向にも同じ幅ＬＢで延在するものとする。
【００７９】
遮光部Ｓは、複数の画素Ｐの各々に対応する開口部Ｔを有している。開口部Ｔは、平面視で開口部２２ａと開口部２６ａとが重なる領域であり、略矩形状の輪郭を有している。各画素Ｐの領域のうち、遮光部Ｓと平面視で重なる領域は光を透過しない非開口領域であり、開口部Ｔと平面視で重なる領域は光が透過する開口領域である。ＴＦＴ２４（図３参照）は、遮光部Ｓと平面視で重なる領域に配置されている。図４に示す例において、開口部Ｔの幅はＬＰ−ＬＢとなる。
【００８０】
マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）とマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）とは、画素Ｐに対応して、同じ配置ピッチＬＰで配列されている。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）とマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）とは、平面視で互いに重なるとともに画素Ｐの開口部Ｔと重なるように配置されている。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）は、ともに画素Ｐに内接する大きさである。
【００８１】
Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２同士の境界は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分およびＹ方向に延在する部分と平面視で重なる領域に配置されている。Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）同士は、互いに接続されている。そのため、より多くの光がマイクロレンズＭＬ１に入射するので、マイクロレンズＭＬ２に入射する光をより多くすることができる。対角線に沿った方向（Ｗ方向）において隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）同士は、互いに離間されている。
【００８２】
マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平面形状は、４隅が丸い略矩形状であるが、仮想的には画素Ｐの外接円よりも小さく内接円よりも大きい円形状である。マイクロレンズＭＬ１の径（凹部１２の仮想的な円の直径）をＬ２とすると、径Ｌ２は、対角線長ＬＤの９５％以下であり、かつ、配置ピッチＬＰよりも大きいことが望ましい。なお、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ１同士は互いに接続されているので、マイクロレンズＭＬ１のＸ方向およびＹ方向における幅は、配置ピッチＬＰと等しい。
【００８３】
マイクロレンズＭＬ１の径Ｌ２が大きいほど、遮光部Ｓで遮光される光のより多くを開口部Ｔ内に入射させることができる。したがって、径Ｌ２は、画素Ｐの内接円の径となる配置ピッチＬＰよりも大きいことが好ましい。しかしながら、径Ｌ２が画素Ｐの外接円の径となる対角線長ＬＤ以上であると、後述する凹部１２を形成するエッチング処理工程においてマスク層７２（図７（ｄ）参照）の浮きが発生し易くなる。したがって、径Ｌ２は、対角線長ＬＤよりも小さいこと、より具体的には、対角線長ＬＤの９５％以下であることが望ましい。
【００８４】
凹部１２は、中央部に配置された平坦部１２ａと、平坦部１２ａの周囲に配置された曲面部１２ｂ（図５参照）と、曲面部１２ｂの周囲に配置された傾斜面１２ｃ（図５参照）とを有している。平坦部１２ａおよび曲面部１２ｂは、凹部１２の仮想的な外形（円形）の同心円状に形成されている。平坦部１２ａの径（円の直径）をＬ１とすると、径Ｌ１は、開口部Ｔの最大幅よりも大きく、かつ、配置ピッチＬＰ以下であることが望ましい。図４に示す例では、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分およびＹ方向に延在する部分の幅がともにＬＢであり、開口部Ｔの最大幅（＝最小幅）がＬＰ−ＬＢであるので、ＬＰ≧Ｌ１＞（ＬＰ−ＬＢ）となる。
【００８５】
平坦部１２ａでは入射する平行光が屈折せずにそのまま透過するため、平坦部１２ａの領域をできるだけ大きくすることが好ましい。しかしながら、上述したようにマイクロレンズＭＬ１の径Ｌ２を対角線長ＬＤの９５％以下とする場合、平坦部１２ａの領域が大き過ぎると、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の曲面部１２ｂおよび傾斜面１２ｃの領域が相対的に小さくなる。そうすると、マイクロレンズＭＬ１の周縁部に入射して開口部Ｔの中心側へ屈折される光が少なくなり、その結果、遮光部Ｓで遮光される光が多くなってしまう。平坦部１２ａの径Ｌ１を、開口部Ｔの最大幅よりも大きく、かつ、配置ピッチＬＰ以下とすることで、平行光がそのまま透過する領域を大きくしつつ、周縁部における光が屈折される領域を確保することができる。
【００８６】
マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平面形状は、４隅が丸い略矩形状であるが、仮想的には円形状であってもよい。マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の領域は、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の領域に包含され、かつ、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの領域を包含する。マイクロレンズＭＬ２の径（凸部１６の仮想的な外形が円である場合は直径、または矩形である場合は対角線方向の長さ）をＬ３とすると、径Ｌ３は、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の径Ｌ２以下であり、かつ、平坦部１２ａの径Ｌ１以上である。
【００８７】
マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の領域がマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の領域に包含されていることにより、マイクロレンズＭＬ２には、マイクロレンズＭＬ１を透過した光のみが入射する。また、マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の領域がマイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの領域を包含することにより、平坦部１２ａを透過した平行光がすべてマイクロレンズＭＬ２に入射する。なお、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ２同士は互いに接続されているので、マイクロレンズＭＬ２のＸ方向およびＹ方向における幅は、配置ピッチＬＰと等しい。
【００８８】
凸部１６は、中央部に配置された平坦部１６ａと、平坦部１６ａの周囲に配置された曲面部１６ｂ（図５参照）と、曲面部１６ｂの周囲に配置された傾斜面１６ｃ（図５参照）とを有している。平坦部１６ａおよび曲面部１６ｂは、略円形の同心円状に形成されている。平坦部１６ａの径（円の直径）をＬ４とすると、径Ｌ４は、開口部Ｔの最大幅（配置ピッチＬＰと遮光部Ｓの最小幅との差）以下、かつ、開口部Ｔの最小幅（配置ピッチＬＰと遮光部Ｓの最大幅との差）以上であることが望ましい。
【００８９】
平坦部１６ａでは平坦部１２ａを透過して入射する平行光が屈折せずにそのまま透過するため、平坦部１６ａと遮光部Ｓとの重なりを避けつつ、平坦部１６ａと開口部Ｔとが重なる領域を最大化することが望ましい。図４に示す例では、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分およびＹ方向に延在する部分の幅がともにＬＢであり、開口部Ｔの最大幅（＝最小幅）がＬＰ−ＬＢであるので、Ｌ４＝ＬＰ−ＬＢであることが望ましい。
【００９０】
図５に示すように、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の断面形状は、角部が丸く形成された略台形状である。平坦部１２ａは凹部１２の底部であり、平坦部１６ａは凸部１６の上底部である。凹部１２の深さ、すなわち、マイクロレンズＭＬ１の厚さをＥ１とし、凸部１６の高さ、すなわち、マイクロレンズＭＬ２の厚さをＥ２とすると、マイクロレンズＭＬ２の厚さＥ２はマイクロレンズＭＬ１の厚さＥ１よりも小さい。
【００９１】
なお、上述した厚さＥ１，Ｅ２、径Ｌ２，Ｌ３、平坦部１２ａ，１６ａの径Ｌ１，Ｌ４、傾斜面１２ｃ，１６ｃの角度、レンズ層１３，１５の光屈折率、中間層１４および平坦化層１７の層厚などは、光源の種類や特性、遮光部Ｓの形状などに応じて、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２に要求される光学特性に基づき適宜設定される。
【００９２】
図５に、本実施形態に対する比較例として、径Ｌ２で曲面状（半球面状）に形成された凹部９２を２点鎖線で示す。凹部９２の深さをＥ３とすると、平坦部１２ａを有する凹部１２の深さ（マイクロレンズＭＬ１の厚さ）Ｅ１は、凹部９２の深さＥ３よりも小さい。図５に示す例では、凹部９２が半球面状でＥ３＝Ｌ２／２であるが、Ｅ３＜Ｌ２／２であったとしても凹部９２が曲面状であれば、凹部１２の深さＥ１はＥ３よりも小さくなる。同様に、平坦部１６ａを有する凸部１６の高さ（マイクロレンズＭＬ２の厚さ）Ｅ２も、径Ｌ３で曲面状に形成された場合の凸部の高さと比べて小さくなる。
【００９３】
上述したように、曲面状の凹部９２で構成されるマイクロレンズでは、入射する平行光は凹部９２の平面的な中心を通る光軸に向けて集光（屈折）される。そのため、曲面状の凹部９２で構成されるマイクロレンズでは、入射する平行光がそのまま直進する平坦部１２ａを有するマイクロレンズＭＬ１と比べて、マイクロレンズで屈折されて射出される斜め光が多くなる。
【００９４】
ところで、マイクロレンズは、液晶装置に入射する光のうち遮光されてしまう光を屈折させて画素Ｐの開口部Ｔ内を通過させることにより、液晶装置における光の利用効率を高める役割を果たす。しかしながら、マイクロレンズによる集光の度合いが強いと、屈折により斜め光が多く発生するが、その結果、斜め光が遮光層で遮光されてしまったり、開口部Ｔ内を通過しても投写レンズで蹴られてしまったりすることで、所望の光の利用効率が得られない場合がある。
【００９５】
また、斜め光はマイクロレンズに入射する光の回折によっても発生し、回折光が多いほど斜め光が多く発生する。図６は、マイクロレンズにより発生する回折光のシミュレーション結果を示す図である。図６には、１段のマイクロレンズによるシミュレーション結果を示している。
【００９６】
図６において、横軸は、位相の深さ（Δｎｄ／λ）である。Δｎは基板とレンズ層との光屈折率の差であり、ｄはマイクロレンズの厚さ（凹部の深さ）であり、λは光の波長である。位相の深さ（Δｎｄ／λ）は、ある厚さｄのマイクロレンズを透過した光と、マイクロレンズを透過していない光との位相差を示す数値であり、この値が１であれば同位相であり、この値が０．５であれば逆位相であることを示している。縦軸は、回折光の強度であり、マイクロレンズから法線方向に射出される光（０次光）を基準とする、１次回折光ＤＬ１、２次回折光ＤＬ２、および３次回折光ＤＬ３の相対強度を示している。
【００９７】
図６に示すように、１次回折光ＤＬ１、２次回折光ＤＬ２、および３次回折光ＤＬ３の相対強度は、位相差に応じて変化するが、位相の深さ（Δｎｄ／λ）が大きくなるほど、すなわち、マイクロレンズの厚さ（凹部の深さ）ｄが大きくなるほど大きくなる傾向がある。換言すれば、マイクロレンズの厚さ（凹部の深さ）ｄが大きいほど、回折光が多く発生することとなり、回折に起因する斜め光が多くなる。
【００９８】
なお、図示を省略するが、図６に示す例とは径が異なるマイクロレンズにより発生する回折光のシミュレーション結果においても、マイクロレンズの厚さ（凹部の深さ）ｄが大きいほど回折光が多く発生する結果が得られている。また、径が異なるマイクロレンズ同士では、径が大きくなるとマイクロレンズの厚さ（凹部の深さ）ｄも大きくなるため、径が大きいほど回折光が多く発生する。したがって、回折による斜め光を低減するためには、マイクロレンズの厚さｄをできるだけ小さくすることが望ましい。
【００９９】
図５に戻って、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１では、２点鎖線で示す曲面状の凹部９２で構成されるマイクロレンズと比べて、平坦部１２ａを有する凹部１２の深さＥ１が凹部９２の深さＥ３よりも小さいので、回折に起因する斜め光を少なくすることができる。また、マイクロレンズＭＬ１では、凹部１２が傾斜面１２ｃを有していることで、傾斜面１２ｃがなく曲面部１２ｂが基板１１の面１１ａまで連続している場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の領域内における平均の厚さ（深さ）を小さくできるので、回折に起因する斜め光をさらに抑えることができる。
【０１００】
そして、マイクロレンズＭＬ２についても、マイクロレンズＭＬ１と同様に、凸部１６が平坦部１６ａと傾斜面１６ｃとを有しているので、回折に起因する斜め光を少なくすることができる。また、マイクロレンズＭＬ２の厚さ（凸部１６の高さ）Ｅ２がマイクロレンズＭＬ１の厚さ（凹部１２の深さ）Ｅ１よりも小さいので、マイクロレンズＭＬ２ではマイクロレンズＭＬ１よりも回折に起因する斜め光を抑えることができる。
【０１０１】
このように、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２がともに平坦部１２ａ，１６ａを有することで厚さＥ１，Ｅ２が小さく抑えられているので、入射する平行光に対して回折により生じる斜め光を少なくすることができる。そして、先に述べたように、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２がともに平坦部１２ａ，１６ａを有することで、中央部に入射する平行光をそのまま透過させることができるので、屈折により生じる斜め光も少なくすることができる。
【０１０２】
したがって、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板のようにマイクロレンズＭＬ１全体が曲面部で構成されている場合と比べて、屈折により生じる斜め光と回折により生じる斜め光とが少なくなるので、液晶装置１における光の利用効率をより向上させることができる。そして、中央部に入射する平行光をそのまま透過させるとともに光の角度のばらつきが抑えられるので、液晶装置１のコントラスト比を向上させることができる。
【０１０３】
＜マイクロレンズアレイ基板の製造方法＞
次に、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の製造方法を説明する。図７、図８、図９、および図１０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。詳しくは、図７、図８、図９、および図１０の各図は、図４のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図に相当し、図３および図５に示す断面図とは上下方向（Ｚ方向）が反転している。
【０１０４】
まず、図７（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の面１１ａに、例えば、ＳｉＯ2などの酸化膜からなる制御膜７０を形成する。制御膜７０は、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基板１１と異なっており、凹部１２を形成する際の深さ方向（Ｚ方向）のエッチングレートに対して幅方向（図４に示すＷ方向、Ｘ方向、およびＹ方向）のエッチングレートを調整する機能を有する。
【０１０５】
制御膜７０を形成した後、所定の温度で制御膜７０のアニールを行う。制御膜７０のエッチングレートは、アニール時の温度により変化する。したがって、アニール時の温度を適宜設定することにより、制御膜７０のエッチングレートを調整することができる。
【０１０６】
次に、図７（ｂ）に示すように、制御膜７０上にマスク層７２を形成する。そして、マスク層７２をパターニングして、マスク層７２に開口部７２ａを形成する。開口部７２ａは、形成される凹部１２における平坦部１２ａと同様に平面視で略円形であり、その径は平坦部１２ａの径Ｌ１と略同一に設定される。換言すれば、マスク層７２の開口部７２ａの形状および径によって、形成される凹部１２における平坦部１２ａの形状および径Ｌ１が決まる（図７（ｃ）参照）。
【０１０７】
次に、図７（ｃ）に示すように、マスク層７２の開口部７２ａを介して、制御膜７０で覆われた基板１１に等方性エッチングを施す。等方性エッチングには、制御膜７０のエッチングレートの方が基板１１のエッチングレートよりも大きくなるようなエッチング液（例えば、フッ酸溶液）を用いる。等方性エッチングにより、開口部７２ａから制御膜７０と基板１１とがエッチングされ、制御膜７０に開口部７０ａが形成されるとともに、基板１１に凹部１２が形成される。凹部１２の中央部（底部）におけるマスク層７２の開口部７２ａと平面視で重なる部分が平坦部１２ａとなる。
【０１０８】
次に、図７（ｄ）に示すように、等方性エッチングの進行に伴って凹部１２が拡大され、平坦部１２ａの周囲を囲むように曲面部１２ｂと傾斜面１２ｃとが形成される。ここで、基板１１とマスク層７２との間に制御膜７０が設けられていない場合は、図７（ｄ）に破線で示すように、曲面部１２ｂが基板１１の面１１ａに到達するまで形成されることとなる。本実施形態では、基板１１とマスク層７２との間に制御膜７０が設けられており、等方性エッチングにおける制御膜７０の単位時間当たりのエッチング量は基板１１の単位時間当たりのエッチング量よりも多い。
【０１０９】
したがって、制御膜７０の開口部７０ａの拡大量は凹部１２の深さ方向の拡大量よりも多くなるので、開口部７０ａの拡大に伴って、凹部１２の幅方向も拡大することとなる。そのため、基板１１の幅方向における単位時間当たりのエッチング量は、深さ方向における単位時間当たりのエッチング量よりも多くなる。これにより、曲面部１２ｂの周囲を囲むようにテーパー状の傾斜面１２ｃが形成される。
【０１１０】
上述したように、平坦部１２ａの形状および径Ｌ１は、マスク層７２の開口部７２ａの形状および径により制御することができる。また、凹部１２の径Ｌ２、傾斜面１２ｃの角度、凹部１２の深さＥ１は、基板１１の深さ方向のエッチングレートに対する幅方向のエッチングレートとエッチング時間とにより制御され、このエッチングレートの差は制御膜７０のアニール時の温度設定により調整できる。
【０１１１】
本工程では、Ｘ方向およびＹ方向において隣り合う凹部１２同士が互いに接続されるとともに、Ｗ方向において隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の面１１ａが残された状態、より具体的には、凹部１２の径Ｌ２が対角線長ＬＤの９５％以下の状態（図４参照）で等方性エッチングを終了する。
【０１１２】
Ｗ方向において隣り合う凹部１２同士が互いに接続されるまで等方性エッチングを行うと、マスク層７２が基板１１から浮いて剥がれてしまうおそれがある。本実施形態では、凹部１２の径Ｌ２が対角線長ＬＤの９５％以下であり、隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の面１１ａが残っている状態で等方性エッチングを終了するので、等方性エッチングが終了するまでマスク層７２を支持することができる。これにより、凹部１２の平面形状は、４隅の角部が丸くなった略矩形状となる（図４参照）。
【０１１３】
形成される凹部１２の仮想的な平面形状はマスク層７２の開口部７２ａの平面形状が拡大された円形状であるが、Ｘ方向およびＹ方向に隣り合う凹部１２同士が接続されるため、凹部１２の平面形状は４隅の角部が丸く形成された略矩形状となる。
【０１１４】
次に、図８（ａ）に示すように、基板１１からマスク層７２を除去した後、基板１１の面１１ａ側を覆い凹部１２を埋め込むように、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を堆積してレンズ材料層１３ａを形成する。レンズ材料層１３ａは、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。レンズ材料層１３ａで凹部１２を埋め込むことによりマイクロレンズＭＬ１が構成される。レンズ材料層１３ａは凹部１２を埋め込むように形成されるため、レンズ材料層１３ａの表面は基板１１の凹部１２に起因する凹凸が反映された凹凸形状となる。
【０１１５】
続いて、レンズ材料層１３ａ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、レンズ材料層１３ａの表面の凹凸が形成された部分（図８（ａ）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、レンズ材料層１３ａの表面が平坦化される。平坦化処理の結果、図８（ｂ）に示すように、表面が平坦化されたレンズ層１３が得られる。
【０１１６】
なお、図示を省略するが、従来のエッチングにより曲面状の凹部が形成されたマイクロレンズでは、マスク層に本実施形態よりも小さな開口部を形成し、その開口部を介して基板に等方性エッチング処理を施すことにより、基板が略球面状にエッチングされて曲面状の凹部が形成される。このとき、形成される凹部の径が本実施形態の凹部１２の最大径（Ｗ方向における径）と同じである場合、曲面状の凹部の深さは本実施形態の凹部１２の深さよりも大きく（深く）なる。
【０１１７】
特に、画素Ｐの配置ピッチが大きくなると、凹部の径および深さも画素Ｐの配置ピッチに対応して大きくなる。そのため、本実施形態と比べて、基板のエッチング量および凹部を埋めるためのレンズ層の材料の堆積量が多くなりレンズ層の表面の段差も大きくなるので、ＣＭＰ処理工程における研磨量も多くなり、その結果、これらの工程における工数の増大を招くこととなる。
【０１１８】
本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１の構成によれば、凹部１２の中央部に平坦部１２ａを設けることで、凹部１２の深さが浅くなるので、マイクロレンズアレイ基板１０の製造工程におけるエッチング、ＣＶＤ、ＣＭＰ処理などの工数や、レンズ材料層１３ａの使用量を低減することができる。また、堆積したレンズ材料層１３ａの膜厚がより均一になり表面の凹凸形状が小さくなるので、レンズ材料層１３ａの表面の平坦性を向上させることができる。
【０１１９】
次に、図８（ｃ）に示すように、レンズ層１３を覆うように、光透過性を有し、基板１１と同程度の光屈折率を有する無機材料を堆積して中間層１４を形成する。そして、中間層１４の表面を覆うように、光透過性を有し、基板１１よりも高い光屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ材料層１５ａを形成する。中間層１４およびレンズ材料層１５ａは、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【０１２０】
次に、図８（ｄ）に示すように、レンズ材料層１５ａ上に、レジスト層７４を形成する。レジスト層７４は、例えば、露光部分が現像により除去されるポジ型の感光性レジストで形成する。レジスト層７４は、例えば、スピンコート法やロールコート法などで形成することができる。そして、凸部１６が形成される位置に対応して遮光部が設けられたマスク層７６を介して、レジスト層７４を露光して現像する。
【０１２１】
レジスト層７４を露光して現像することにより、図９（ａ）に示すように、レジスト層７４のうち、マスク層７６の遮光部と重なる領域以外の領域が露光されて除去され、後の工程で凸部１６が形成される位置に対応して凸状部７５が残留する。残留した凸状部７５同士は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＷ方向において互いに離間される。
【０１２２】
次に、レジスト層７４のうち残留した凸状部７５に、リフロー処理などの加熱処理を施すことにより軟化（溶融）させる。溶融した凸状部７５は、流動状態となり、表面張力の作用で表面が曲面状に変形する。これにより、図９（ｂ）に示すように、レンズ材料層１５ａ上に残留した凸状部７５の断面形状が略楕円球面状となる。変形後の凸状部７５の底部側（レンズ材料層１５ａ側）は平面視で４隅の角部が丸い略矩形状であるが、凸状部７５の略楕円球面状の頂部側（上方）は平面視で略同心円状となる。
【０１２３】
ここでは、加熱処理の温度が高いほど溶融した凸状部７５の流動性が大きくなるので、凸状部７５の断面（略楕円球面状）がより扁平となり、加熱処理の温度が低いほど凸状部７５の流動性が小さくなるので断面（略楕円球面状）がより盛り上がった曲面状となる。この凸状部７５の形状が、後の工程で形成される凸部１６の形状の基となる。したがって、レジスト層７４を露光する際のマスク層７６（図８（ｄ）参照）における遮光部の大きさと、加熱処理の温度の設定とにより凸状部７５の形状を制御することにより、凸部１６の径Ｌ３、平坦部１６ａの径Ｌ４、凸部１６の高さＥ２を調整できる。
【０１２４】
次に、図９（ｃ）に示すように、凸状部７５とレンズ材料層１５ａとに上方側から、例えば、ドライエッチングなどの異方性エッチングを施す。これにより、凸状部７５が徐々に除去され、凸状部７５の除去に伴ってレンズ材料層１５ａの露出する部分がエッチングされる。この結果、レンズ材料層１５ａに凸状部７５の形状が転写されて、凸部１５ｂが形成される。
【０１２５】
この異方性エッチングにおいて、凸状部７５の材料（レジスト）のエッチングレートとレンズ材料層１５ａのエッチングレートとが略同一となるエッチング条件とすれば、凸状部７５と凸部１５ｂとは略同一の形状となる。本実施形態では、異方性エッチングの進行に合わせて幅方向におけるエッチング量を調整することにより、凸部１５ｂの中間層１４側に傾斜面１５ｃを形成する。なお、傾斜面１５ｃは、テーパー状であることが好ましいが、凸部１５ｂの頂部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する曲面であってもよい。
【０１２６】
次に、図１０（ａ）に示すように、例えばＣＶＤ法を用いて、中間層１４と凸部１５ｂとを覆うように、凸部１５ｂ（レンズ材料層１５ａ）と同じ材料をさらに堆積させる。これにより、凸部１５ｂに対応する凸部１６を有するレンズ層１５が形成される。凸部１６は、凸部１５ｂが拡大された略相似形状となる。したがって、凸部１６には、傾斜面１５ｃに対応する位置に傾斜面１６ｃが形成される。
【０１２７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ＣＭＰ処理などを用いて、凸部１６の頂部を研磨して除去することにより、凸部１６の頂部に平坦部１６ａが形成され、平坦部１６ａと傾斜面１６ｃとの間が曲面部１６ｂとなる。図５に示す凸部１６の径Ｌ３および厚さＥ２は、基となる凸状部７５の形状と凸部１５ｂ上に堆積するレンズ材料の厚さとで制御できる。平坦部１６ａの径Ｌ４は、基となる凸状部７５の形状と凸部１６の研磨量とにより制御できる。傾斜面１６ｃの角度は、基となる凸状部７５の形状と異方性エッチングにおける幅方向のエッチング量の調整とで制御できる。
【０１２８】
なお、レジスト層７４を露光する際に、例えば下方側ほど露光量が少なくなるような露光条件の設定により、残留する凸状部７５の断面形状が略台形状となるようにしてもよい。また、マスク層７６の遮光部を大きくすることで凸状部７５を凸部１６とほぼ同じ大きさに形成し、異方性エッチングにおけるレンズ材料層１５ａのエッチング量を調整して凸部１６を形成することにより、図１０（ａ）に示すレンズ材料をさらに堆積させる工程を省略するようにしてもよい。
【０１２９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、レンズ層１５を覆い凸部１６同士の間を埋めるように、平坦化層１７を形成して、平坦化層１７の表面に平坦化処理を施す。凸部１６を平坦化層１７で覆うことにより、マイクロレンズＭＬ２が構成される。以上により、マイクロレンズアレイ基板１０が完成する。
【０１３０】
マイクロレンズアレイ基板１０が完成した後、公知の技術を用いて、マイクロレンズアレイ基板１０上に、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを順に形成して対向基板３０を得る。また、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とを順に公知の方法を用いて形成することにより、素子基板２０を得る。
【０１３１】
続いて、素子基板２０と対向基板３０とを位置決めし、素子基板２０と対向基板３０との間に熱硬化性または光硬化性の接着剤をシール材４２（図１参照）として配置して硬化させて貼り合せる。そして、素子基板２０と対向基板３０とシール材４２とで構成される空間に液晶を封入して挟持することにより、液晶装置１が完成する。素子基板２０と対向基板３０とを貼り合せる前にシール材４２で囲まれた領域に液晶を配置することとしてもよい。
【０１３２】
（第２の実施形態）
＜電気光学装置＞
第２の実施形態に係る液晶装置は、第１の実施形態に対して、遮光部Ｓの平面形状が異なる点以外はほぼ同様の構成を有している。例えば、ＴＦＴ２４（図示しない）の平面形状や配置が異なる場合に、ＴＦＴ２４を確実に遮光できるように、遮光部Ｓの平面形状もＴＦＴ２４の平面形状や配置に対応した形状に設定される。図１１および図１２は、第２の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。図１１および図１２には、それぞれ平面形状が異なる遮光部Ｓの例を示している。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。
【０１３３】
図１１に示すように、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａでは、遮光部Ｓが画素Ｐの４つの角部の位置に開口部Ｔ側に張り出した部分を有しており、開口部Ｔは略矩形の４つの角部が内側に窪んだ平面形状を有している。この遮光部Ｓの張り出した部分には、例えば、ＴＦＴ２４の一部や図示しない中継電極や容量電極などが配置されている。遮光部Ｓをこのような形状とすることで、遮光部Ｓの領域を小さくして開口率を高めても、ＴＦＴ２４を確実に遮光することができる。
【０１３４】
遮光部Ｓの最小幅をＬＢ１とし、遮光部Ｓの張り出した部分における最大幅をＬＢ２とする。ここでは、遮光部Ｓの最小幅ＬＢ１および最大幅ＬＢ２がＸ方向およびＹ方向において同一であるとする。開口部Ｔの最大幅はＬＰ−ＬＢ１となり、開口部Ｔの最小幅はＬＰ−ＬＢ２となる。
【０１３５】
第２の実施形態では、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの径Ｌ１を、ＬＰ≧Ｌ１＞（ＬＰ−ＬＢ１）とする。これにより、平坦部１２ａと開口部Ｔとが重なる領域を大きくしつつ、マイクロレンズＭＬ１の周縁部に入射する光を屈折させる曲面部１２ｂおよび傾斜面１２ｃの領域（図５参照）を確保できる。また、マイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａの径Ｌ４を、（ＬＰ−ＬＢ１）≧Ｌ４≧（ＬＰ−ＬＢ２）とする。これにより、平坦部１６ａと遮光部Ｓとの重なりを避けつつ、平坦部１６ａと開口部Ｔとが重なる領域を大きくすることができる。
【０１３６】
上記以外のマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、図１１には、遮光部Ｓの張り出した部分がＸ方向に沿った中心線およびＹ方向に沿った中心線の双方に対して線対称な形状である場合を示しているが、図１２に示すように、遮光部Ｓの張り出した部分がＸ方向に沿った中心線およびＹ方向に沿った中心線の少なくとも一方に対して非線対称な形状である場合もある。
【０１３７】
図１２に示す液晶装置１Ｂでは、遮光部Ｓは画素Ｐの４つの角部のうち２つの角部において内側に張り出した部分を有しており、開口部Ｔは略矩形の２つの角が内側に窪んだ平面形状を有している。遮光部Ｓの最小幅はＬＢ１であり、遮光部Ｓの張り出した部分のＸ方向における幅はＬＢ２でＹ方向における幅はＬＢ３である。幅ＬＢ３は幅ＬＢ２よりも大きいので、遮光部Ｓの最大幅はＬＢ３である。
【０１３８】
このような場合、平坦部１６ａの径Ｌ４を、（ＬＰ−ＬＢ１）≧Ｌ４≧（ＬＰ−ＬＢ３）とすると、Ｌ４＝ＬＰ−ＬＢ３となった場合に平坦部１６ａの領域が開口部Ｔに対して小さくなり過ぎてしまう。そこで、例えば、平坦部１６ａの径Ｌ４を（ＬＰ−ＬＢ１）≧Ｌ４≧（ＬＰ−ＬＢ２）とし、平坦部１６ａと遮光部Ｓとの重なりを小さくしつつ、平坦部１６ａと開口部Ｔとが重なる領域を大きくできるよう適宜設定する。
【０１３９】
第２の実施形態に係る液晶装置１Ａ，１Ｂのように、遮光部Ｓおよび開口部Ｔの平面形状が非線対称である構成においても、第１の実施形態と同様に、屈折により生じる斜め光と回折により生じる斜め光とが抑えられるので、光の利用効率を向上させるとともにコントラスト比を向上させることができる。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
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（投写型表示装置）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、投写レンズ１１７とを備えている。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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、投写光学系である投写レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投写され、画像が拡大されて表示される。
【０１４７】
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。液晶ライトバルブ１２１，１２２，１２３は、上記実施形態に係る液晶装置１、液晶装置１Ａ、液晶装置１Ｂのいずれかが適用されたものである。
【０１４８】
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、明るい表示と優れた表示品質とを得ることができる液晶装置１を備えているので、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できるプロジェクター１００を提供することができる。
【０１４９】
なお、上述した液晶装置１，１Ａ，１Ｂ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，１Ｂは、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のビデオカメラ、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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（変形例１）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａおよびマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）の平坦部１６ａの平面形状がともに円形であったが、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ＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２の平坦部の平面形状が略矩形状であってもよい。図１４は、変形例１に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。上記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。
【０１５２】
図１４に示すように、変形例１に係る液晶装置６は、マイクロレンズＭＬ１（凹部６２）とマイクロレンズＭＬ２（凸部６６）とを備えており、その他は第１の実施形態に係る液晶装置１と同様の構成を有している。マイクロレンズＭＬ１（凹部６２）は中央部に平坦部６２ａを有し、マイクロレンズＭＬ２（凸部６６）は中央部に平坦部６６ａを有している。変形例１に係る凹部６２および凸部６６では、平坦部６２ａおよび平坦部６６ａの平面形状がともに略矩形状であり、この点が第１の実施形態に係る凹部１２および凸部１６と異なっている。平坦部６２ａおよび平坦部６６ａの平面形状は、例えば、４つの角部が丸く形成された略矩形状である。なお、マイクロレンズＭＬ１（凹部６２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部６６）の断面形状は、図５に示すマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２と略同一である。
【０１５３】
マイクロレンズＭＬ１の平坦部６２ａおよびマイクロレンズＭＬ２の平坦部６６ａの平面形状が略矩形状であると、画素Ｐの開口部Ｔの輪郭が略矩形である場合に、開口部Ｔの輪郭に沿って平坦部６２ａおよび平坦部６６ａを配置できる。そのため、平坦部が円形の場合よりも、入射する平行光がマイクロレンズＭＬ１およびマイクロレンズＭＬ２をそのまま直進する領域が広くなるので、液晶層４０（図３参照）を透過する平行光をより多くし斜め光をより少なくすることができる。
【０１５４】
変形例１においても、マイクロレンズＭＬ１の径（凹部６２の対角線方向の長さ）Ｌ２は、対角線長ＬＤの９５％以下であり、かつ、配置ピッチＬＰよりも大きいことが望ましい。平坦部６２ａのＸ方向およびＹ方向における幅をＬ１ａとすると、幅Ｌ１ａは、配置ピッチＬＰ以下、かつ開口部Ｔの最大幅よりも大きいことが望ましく、図１４に示す例ではＬＰ≧Ｌ１ａ＞（ＬＰ−ＬＢ）となる。平坦部６２ａの径（対角線方向の長さ）をＬ１ｂとすると、ＬＴ≧Ｌ１ｂ＞Ｌ１ａであることが望ましい。ここで、ＬＴは、開口部Ｔにおける対角線方向の長さである。
【０１５５】
マイクロレンズＭＬ２（凸部６６）の領域は、マイクロレンズＭＬ１（凹部６２）の領域に包含され、かつ、マイクロレンズＭＬ１の平坦部６２ａの領域を包含する。すなわち、マイクロレンズＭＬ２の径（対角線方向の長さ）Ｌ３は、マイクロレンズＭＬ１の径Ｌ２以下であり、かつ、平坦部６２ａの径Ｌ１ｂ以上である。平坦部６６ａのＸ方向およびＹ方向における幅をＬ４ａとすると、幅Ｌ４ａは開口部Ｔの最大幅以下、かつ開口部Ｔの最小幅以上であることが望ましく、図１４に示す例ではＬ４ａ＝ＬＰ−ＬＢとなる。平坦部６６ａの径（対角線方向の長さ）をＬ４ｂとすると、Ｌ１ｂ＞Ｌ４ｂ＞Ｌ４ａであることが望ましい。
【０１５６】
平坦部６２ａの平面形状を略矩形状とする場合は、図７（ｂ）に示すマスク層７２に開口部７２ａを形成する工程において、開口部７２ａの平面形状を矩形にすればよい。また、平坦部６６ａの平面形状を略矩形状とする場合は、図８（ｄ）に示すレジスト層７４を露光する際のマスク層７６における遮光部の大きさ、図９（ｂ）に示す加熱処理の温度、図９（ｃ）に示す異方性エッチングを施す際のエッチング条件などを適宜調整すればよい。
【０１５７】
なお、変形例１のマイクロレンズＭＬ１（凹部６２）およびマイクロレンズＭＬ２（凸部６６）を、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａ，１Ｂに適用してもよい。また、平坦部１２ａを有するマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）と平坦部６６ａを有するマイクロレンズＭＬ２（凸部６６）とを組み合わせた構成や、平坦部６２ａを有するマイクロレンズＭＬ１（凹部６２）と平坦部１６ａを有するマイクロレンズＭＬ２（凸部１６）とを組み合わせた構成としてもよい。
【０１５８】
（変形例２）
上記の実施形態に係る液晶装置の構成では、画素Ｐの外形が正方形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、画素Ｐの外形が長方形であってもよい。図１５は、変形例２に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。上記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。
【０１５９】
図１５には、３つの画素（サブ画素）Ｐを示している。変形例２に係る液晶装置８は、赤色（Ｒ）を透過するサブ画素Ｐ（Ｒ）と、緑色（Ｇ）を透過するサブ画素Ｐ（Ｇ）と、青色（Ｂ）を透過するサブ画素Ｐ（Ｂ）とを有している。液晶装置８では、サブ画素Ｐ（Ｒ），Ｐ（Ｇ），Ｐ（Ｂ）により、画像を形成する際の一つの単位である画素Ｑが構成される。液晶装置８は、それぞれの画素Ｑにおいてサブ画素Ｐ（Ｒ），Ｐ（Ｇ），Ｐ（Ｂ）のそれぞれの輝度を適宜変えることで、種々の色の表示を行うことができる。以下では、色を区別しない場合には、単にサブ画素Ｐという。
【０１６０】
サブ画素Ｐは、長方形の平面形状を有しており、格子状に配列されている。サブ画素Ｐは、Ｘ方向に所定の配置ピッチＬＰｘで配列され、Ｙ方向に所定の配置ピッチＬＰｙで配列されている。したがって、サブ画素ＰのＸ方向に沿った１辺の長さはＬＰｘであり、サブ画素ＰのＹ方向に沿った１辺の長さはＬＰｙである。サブ画素Ｐの対角線長をＬＤとし、開口部Ｔにおける対角線方向の長さをＬＴとする。
【０１６１】
液晶装置８は、マイクロレンズＭＬ１（凹部８２）とマイクロレンズＭＬ２（凸部８６）とを備えている。マイクロレンズＭＬ１（凹部８２）は中央部に平坦部８２ａを有し、マイクロレンズＭＬ２（凸部８６）は中央部に平坦部８６ａを有している。凹部８２、平坦部８２ａ、凸部８６、および平坦部８６ａの平面形状は、例えば、４つの角部が丸く形成された略矩形状であるが、楕円形状（凹部８２および凸部８６は仮想的な外形が楕円形状）であってもよい。
【０１６２】
変形例２においても、マイクロレンズＭＬ１の径（凹部８２の対角線方向の長さ）Ｌ２は、対角線長ＬＤの９５％以下であり、かつ、配置ピッチＬＰよりも大きいことが望ましい。マイクロレンズＭＬ１（凹部８２）のＸ方向における幅は配置ピッチＬＰｘと等しく、Ｙ方向における幅は配置ピッチＬＰｙと等しい。平坦部８２ａのＸ方向における幅をＬ１ｘとすると、ＬＰｘ≧Ｌ１ｘ＞（ＬＰｘ−ＬＢ）であり、Ｙ方向における幅をＬ１ｙとすると、ＬＰｙ≧Ｌ１ｙ＞（ＬＰｙ−ＬＢ）であることが望ましい。平坦部８２ａの径（対角線方向の長さ）をＬ１ｄとすると、ＬＴ≧Ｌ１ｄであることが望ましい。
【０１６３】
マイクロレンズＭＬ２（凸部８６）の領域は、マイクロレンズＭＬ１（凹部８２）の領域に包含され、かつ、マイクロレンズＭＬ１の平坦部８２ａの領域を包含する。すなわち、マイクロレンズＭＬ２の径（対角線方向の長さ）Ｌ３は、マイクロレンズＭＬ１の径Ｌ２以下であり、かつ、平坦部８２ａの径Ｌ１ｄ以上である。マイクロレンズＭＬ２（凸部８６）のＸ方向における幅は配置ピッチＬＰｘと等しく、Ｙ方向における幅は配置ピッチＬＰｙと等しい。
【０１６４】
平坦部８６ａのＸ方向における幅をＬ４ｘとすると、幅Ｌ４ｘは開口部ＴのＸ方向における最大幅以下、かつ最小幅以上であることが望ましく、平坦部８６ａのＹ方向における幅をＬ４ｙとすると、幅Ｌ４ｙは開口部ＴのＹ方向における最大幅以下、かつ最小幅以上であることが望ましい。平坦部８６ａの径（対角線方向の長さ）をＬ４ｄとすると、Ｌ１ｄ＞Ｌ４ｄであることが望ましい。
【０１６５】
このようなサブ画素Ｐ（Ｒ），Ｐ（Ｇ），Ｐ（Ｂ）で構成される画素Ｑを備えた液晶装置８は、直視型のディスプレイに好適に用いることができ、例えば、携帯電話やスマートフォンなどの電子機器の表示部として好適に用いることができる。
【０１６６】
（変形例３）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２），ＭＬ２（凸部１６）の周縁部にテーパー状の傾斜面１２ｃ，１６ｃを備える構成を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部１２，凸部１６が傾斜面１２ｃ，１６ｃを有しておらず、曲面部１２ｂ，１６ｂが平坦部１２ａ，１６ａの周囲から周縁部まで形成された構成であってもよい。しかしながら、凹部１２，凸部１６の周縁部が曲面であると、入射する光が大きく屈折されたり全反射されたりしてしまう場合がある。また、傾斜面１２ｃ，１６ｃを有している場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の領域内における平均の厚さが大きくなるので、回折に起因する斜め光が多くなるおそれがある。したがって、凹部１２，凸部１６が傾斜面１２ｃ，１６ｃを有する構成の方が好ましい。
【０１６７】
（変形例４）
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記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に限定されない。例えば、凹部１２を形成する方法は、基板１１上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凹部１２の基となる形状を形成し、レジスト層と基板１１とに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、その形状を転写して凹部１２を形成してもよい。同様に、凸部１６を形成する方法も、レンズ材料層１５ａ上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凸部１６の基となる形状を形成し、レジスト層とレンズ材料層１５ａとに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、その形状を転写して凸部１６を形成してもよい。
【０１６８】
（変形例５）
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズＭＬ１は光が入射する側に向かって凸形状であり、マイクロレンズＭＬ２は光が射出される側に向かって凸形状であったが、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ＭＬ１，ＭＬ２がともに光が入射する側に向かって凸形状の構成であってもよいし、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２がともに光が射出される側に向かって凸形状の構成であってもよい。
【０１６９】
（変形例６）
上述した液晶装置１，１Ａ，１Ｂ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。
【符号の説明】
【０１７０】
１，１Ａ，１Ｂ，６，８…液晶装置（電気光学装置）、１０…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板、１１ａ…面（第１の面）、１２…凹部、１２ａ…平坦部（第１の平坦部）、１２ｃ…傾斜面（第１の傾斜面）、１３…レンズ層、１６ａ…平坦部（第２の平坦部）、１６ｃ…傾斜面（第２の傾斜面）、２０…素子基板（第１の基板）、２４…ＴＦＴ（スイッチング素子）、３０…対向基板（第２の基板）、４０…液晶層（電気光学層）、１００…プロジェクター（電子機器）、ＬＰ，ＬＰｘ，ＬＰｙ…配置ピッチ、ＭＬ１…マイクロレンズ（第１のマイクロレンズ）、ＭＬ２…マイクロレンズ（第２のマイクロレンズ）、Ｐ…画素、Ｓ…遮光部、Ｔ…開口部。
【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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