JP2015203744A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を向上させて明るい表示と良好なコントラストとを得ることが可能な電気光学装置および電子機器を提供する。【解決手段】素子基板２０と、素子基板２０に対向するように配置された対向基板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、素子基板２０および対向基板３０に配置された複数の遮光層２２，２６，３２で構成され、複数の画素Ｐの各々に対応する開口部Ｔを有する遮光部Ｓと、素子基板２０および対向基板３０の少なくとも一方に複数の画素Ｐの各々に対応して配置された複数のマイクロレンズＭＬ１とを備え、複数のマイクロレンズＭＬ１の各々は中央部に平坦部１２ａを有し、平坦部１２ａの周縁は開口部Ｔ内に配置されていることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。

素子基板と対向基板との間に電気光学物質（例えば、液晶など）を備えた電気光学装置が知られている。電気光学装置として、例えば、プロジェクターの液晶ライトバルブとして用いられる液晶装置などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。そこで、例えば、液晶装置の素子基板および対向基板の少なくとも一方にマイクロレンズアレイを備え、液晶装置に入射する光のうち遮光層で遮光されてしまう光をマイクロレンズで集光して画素の開口部内に入射させることにより、液晶装置における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）。

特許文献１に記載の液晶装置のマイクロレンズアレイは、石英などからなる基板の表面に設けられた複数の曲面状の凹部が、基板と異なる屈折率を有するレンズ層（樹脂材料）で埋め込まれて形成される。各々のマイクロレンズは、曲面で構成された凸状部を有し、入射する光を各画素の開口部（開口領域）内に向けて集光する。そして、各画素の開口部が一つの線に対して非対称な形状を有している場合に、各マイクロレンズの中心が各画素の開口部の重心と一致するように配置することによって、入射する光のうち、開口部へ向かう光を増大させ、遮光部（非開口領域）へ向かう光を低減させるようにしている。

特開２００９−６９５７０号公報

ところで、凸状部が曲面で構成されたマイクロレンズでは、マイクロレンズの全領域に入射する光がマイクロレンズの焦点に向けて集光される。そのため、マイクロレンズに入射する光が平行光であっても、マイクロレンズを通過して液晶層に入射する光の液晶の配向方向に対する角度のばらつきが大きくなり、液晶装置のコントラストが低下してしまうおそれがある。また、集光された光は焦点を通過した後拡散されるため、液晶装置から射出される光が拡散してしまい、結果として光の利用効率の低下を招くおそれがある。これに対して、マイクロレンズの中央部に平坦部を設けると、平坦部に入射する入射光（平行光）はそのまま直進して液晶層に入射するため、液晶層を通過する光の角度のばらつきや、液晶装置から射出される光の拡散が抑えられる。また、マイクロレンズの中央部に平坦部を設けること、すなわち、基板の表面に形成する凹部に平坦部を設けることで、曲面状の凹部を形成する場合と比べて凹部の深さを浅くできるので、凹部の形成や凹部の埋め込みに要する製造負荷を低減することが可能となる。

一方、このような中央部に平坦部を有するマイクロレンズでは、平坦部に入射する光がそのまま直進するため、画素の開口部とマイクロレンズの平坦部との位置関係によっては、直進する光が遮光部で遮られたり開口部内での照度の分布が偏ったりする場合がある。このような場合、液晶装置における光の利用効率の低下や、表示される画像の明るさのばらつきが生じるおそれがある。特に、各画素の開口部が一つの線に対して非対称な形状を有している場合には、上述の課題が生じ易くなるため、画素の開口部に対してマイクロレンズの平坦部を好適な位置に配置することが望ましい。しかしながら、特許文献１には、中央部に平坦部を有するマイクロレンズの構成について、何ら開示も示唆もされていない。本発明は、マイクロレンズの中央部に平坦部を設ける構成において、画素の開口部の形状に関わらずマイクロレンズ（平坦部）を好適な位置に配置することにより、電気光学装置における光の利用効率やコントラストを向上させることを目的とする。

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。

［適用例１］本適用例に係る電気光学装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向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、前記第１の基板および前記第２の基板に配置された複数の遮光層で構成され、複数の画素の各々に対応する開口部を有する遮光部と、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に前記複数の画素の各々に対応して配置された複数のマイクロレンズと、を備え、前記複数のマイクロレンズの各々は、中央部に平坦部を有し、前記平坦部の周縁は前記開口部内に配置されていることを特徴とする。

本適用例の構成によれば、複数の画素の各々に対応して配置された複数のマイクロレンズの各々は中央部に平坦部を有し、平坦部の周縁は開口部内に配置されている。すなわち、集光機能を有していない平坦部の全領域が開口部内に配置されている。そのため、マイクロレンズが配置された基板の表面の法線方向に沿ってマイクロレンズに入射する光のうち、平坦部に入射する光は屈折せずにそのままマイクロレンズを通過して画素の開口部に入射するので、電気光学層に入射する光の角度のばらつきが抑えられるとともに、電気光学装置から射出される光の拡散が抑えられる。また、平坦部の全領域が開口部内に配置されているため、平坦部に入射してマイクロレンズを通過した光は、遮光部に遮られることなく電気光学層に入射して電気光学装置から射出される。これにより、電気光学装置における光の利用効率やコントラストの向上を図ることができる。

［適用例２］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記遮光部は、第１の方向に延在する部分と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する部分と、を有し、前記開口部は、前記第１の方向および前記第２の方向の少なくとも一方の方向に沿った直線に対して非対称な平面形状を有しており、前記複数のマイクロレンズの各々は、前記平坦部の中心が前記開口部の設計上の重心と重なるように配置されていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、開口部は、第１の方向および第２の方向の少なくとも一方の方向に沿った直線に対して非対称な平面形状を有している。したがって、平坦部の中心が画素の中心（画素の対角同士を結ぶ対角線の交点）と一致するようにマイクロレンズを配置した場合、開口部内における平坦部の位置が偏ることで、開口部内での照度の分布に偏りが生じるおそれがある。ここで、本適用例の構成によれば、マイクロレンズは、平坦部の中心が開口部の設計上の重心と重なるように配置される。そのため、開口部内における平坦部の位置の偏りを緩和できる。これにより、開口部内における照度の分布の偏りが抑えられるので、電気光学装置により表示される画像の明るさをより均一にできる。

［適用例３］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記複数のマイクロレンズの各々は、前記平坦部を囲むように配置された曲面部を有し、前記第１の方向および前記第２の方向における前記平坦部の径と前記開口部の径との差が６μｍ±０．５μｍ以内であることが好ましい。

本適用例の構成によれば、複数のマイクロレンズの各々は、平坦部を囲むように配置された曲面部を有している。したがって、マイクロレンズに入射する光のうち平坦部の周囲で曲面部に入射する光は、開口部内に向けて集光される。ここで、マイクロレンズ全体の面積が同じであるとすれば、平坦部の径（幅）と開口部の径（幅）との差が大きいほど、開口部の面積に対する平坦部の面積が小さくなるので、マイクロレンズにおける曲面部の面積は相対的に大きくなる。そうすると、直進する光の量が少なくなり開口部内に向けて集光される光の量が多くなるため、電気光学層に入射する光の角度のばらつきが大きくなるとともに、拡散される光の量が多くなる。一方、平坦部の径（幅）と開口部の径（幅）との差が小さいほど平坦部の面積が大きくなるので、マイクロレンズにおける曲面部の面積は相対的に小さくなる。曲面部の面積が小さくなると、開口部内に向けて集光される光の量が少なくなるため、遮光部で遮られる光の量が多くなるので、光の利用効率が低下する。ここで、本適用例の構成によれば、平坦部の径（幅）と開口部の径（幅）との差を６μｍ±０．５μｍ以内としているので、マイクロレンズにおける平坦部の面積と曲面部の面積とを好適な範囲に設定することができる。また、一方の基板にマイクレンズが設けられ、他方の基板に遮光部が設けられている場合に、平坦部の径（幅）と開口部の径（幅）との差を６μｍ±０．５μｍ以内とすることで、一方の基板と他方の基板との相対的な位置ずれが生じた場合でも、平坦部の全領域を開口部内に配置することができる。

［適用例４］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記平坦部は、平面視で略矩形状であることが好ましい。

本適用例の構成によれば、平坦部が略矩形状であるので、画素の形状も略矩形状であれば、マイクレンズにおける平坦部の外側の曲面部を含む部分の幅は、画素の交差する２辺に沿った方向（第１の方向および第２の方向）において略同一となる。一方、平坦部が略円形状など矩形以外の形状である場合、画素の形状が略矩形状であると、画素の交差する２辺に沿った方向において、平坦部の外側の曲面部を含む部分の幅のばらつきが大きくなる。したがって、平坦部を略矩形状とすることで、平坦部が円形状など矩形以外の形状である場合と比べて、画素の略矩形状の外形に沿って平坦部の外側の部分をより均一に配置できるので、電気光学装置における光の利用効率やコントラストのより一層の向上を図ることができる。

［適用例５］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記マイクロレンズの外縁が前記遮光部と平面視で重なるように配置されていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、マイクロレンズの外縁が遮光部と平面視で重なるように配置されている。そのため、平坦部の中心が開口部の設計上の重心と重なるようにマイクロレンズを配置することで、隣り合うマイクロレンズ同士の境界が、隣り合う画素同士の境界からずれても、マイクロレンズ同士の境界が開口部内に配置されることはない。これにより、一つの画素の開口部内に、隣り合う画素のマイクロレンズが入り込むように配置されることを抑止できる。

［適用例６］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。

本適用例の構成によれば、明るい表示と優れたコントラストとを有する電子機器を提供することができる。

本実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図。 本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。 本実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。 本実施形態に係る液晶装置の遮光部と画素の開口部とを示す概略平面図。 本実施形態に係るマイクロレンズの構成を示す概略平面図。 本実施形態に係るマイクロレンズの構成を示す概略断面図。 本実施形態に係る液晶装置の画素の開口部とマイクロレンズとの位置関係を示す概略平面図。 本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。 本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。 本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。 変形例１に係るマイクロレンズの構成を示す概略平面図。 変形例１に係るマイクロレンズの構成を示す概略断面図。

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。

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。

＜電気光学装置＞
ここでは、電気光学装置として、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投写型表示装置（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。

まず、本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、図３、および図４を参照して説明する。図１は、本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、本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、本実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。詳しくは、図３は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。図４は、本実施形態に係る液晶装置の遮光部と画素の開口部とを示す概略平面図である。

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。

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。

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、マトリックス状に配列されている。

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。

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。

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。

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によって格子状に区画され、Ｘ方向とＹ方向とに沿ったマトリックス状に配列されている。

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。

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。

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。

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。

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。

液晶層４０を構成する液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素Ｐの単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加し、全体として液晶装置１からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が射出される。

図３に示すように、本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、光路長調整層３１と、遮光層３２と、保護層３３と、共通電極３４と、配向膜３５とを備えている。

マイクロレンズアレイ基板１０は、基板１１と、レンズ層１３とを備えている。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側の面を上面１１ａとする。基板１１は、上面１１ａに形成された複数の凹部１２を有している。各凹部１２は、画素Ｐに対応して設けられている。凹部１２は、その中央部に配置された平坦部１２ａを有している。凹部１２の形状の詳細については後述する。

レンズ層１３は、基板１１の上面１１ａ側を覆うように設けられている。レンズ層１３は、凹部１２の深さよりも厚く形成されており、複数の凹部１２を埋め込むように形成されている。レンズ層１３は、光透過性を有し、基板１１とは異なる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。

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、凸形状のマイクロレンズＭＬ１が構成される。したがって、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ＭＬＡが構成される。マイクロレンズアレイ基板１０の表面、すなわちレンズ層１３の表面は、略平坦な面となっている。

光路長調整層３１は、マイクロレンズアレイ基板１０を覆うように設けられている。光路長調整層３１は、光透過性を有し、例えば、基板１１とほぼ同じ屈折率を有する無機材料からなる。光路長調整層３１は、マイクロレンズＭＬ１から遮光層２６までの距離を所望の値に合わせる機能を有する。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。

遮光層３２は、光路長調整層３１上に設けられている。遮光層３２は、マイクロレンズＭＬ１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るとともに、表示領域Ｅ内にも設けられている。遮光層３２は、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、例えば格子状に形成されており、光が透過する開口部３２ａを有している。開口部３２ａは、例えば、後述する遮光層２２の開口部２２ａおよび遮光層２６の開口部２６ａよりも大きい。なお、遮光層３２は、島状またはストライプ状に形成されていてもよい。また、遮光層３２が表示領域Ｅ内に設けられていない構成としてもよい。

光路長調整層３１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。

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。

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、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。

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光が透過する領域となる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本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を備える対向基板３０（マイクロレンズアレイ基板１０）側から入射する。基板１１側から上面１１ａの法線方向に沿ってマイクロレンズＭＬ１に入射する光のうち、平坦部１２ａに入射した入射光Ｌ１は、マイクロレンズＭＬ１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。

入射光Ｌ１よりも外側の平面視で遮光層２６と重なる領域からマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの外側（図６（ａ）に示す曲面部１２ｂおよび周縁部１２ｃ）に入射した入射光Ｌ２は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層２６で遮光されてしまうが、基板１１とレンズ層１３との間の光屈折率の差により、画素Ｐの平面的な中心側へ屈折する。液晶装置１では、このように直進した場合に遮光層２６で遮光されてしまう入射光Ｌ２も、マイクロレンズＭＬ１の作用により遮光層２６の開口部２６ａ内に入射させて液晶層４０を通過させることができる。この結果、素子基板２０側から射出される光の量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。

ここで、特許文献１に記載の液晶装置のように、凸状部が曲面で構成されたマイクロレンズでは、入射する光がマイクロレンズの焦点に向けて集光される。そのため、光が基板の面の法線方向に沿ってマイクロレンズに入射しても、マイクロレンズを通過して液晶層に入射する光の液晶の配向方向に対する角度のばらつきが大きくなり、液晶装置のコントラストが低下してしまうおそれがある。また、集光された光は焦点を通過した後拡散されるため、液晶装置から射出される光が拡散してしまい、結果として光の利用効率の低下を招くおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る液晶装置１は、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の中央部に平坦部１２ａを有しており、平坦部１２ａに入射する光Ｌ１はそのまま直進して液晶層４０に入射するため、液晶層４０を通過する光の角度のばらつきが抑えられる。これにより、液晶層４０の液晶分子の配向方向に対する、光の角度のばらつきが小さく抑えられるので、液晶装置１のコントラストが向上する。また、液晶装置１から射出される光の拡散が抑えられるので、例えば、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、明るい表示と良好なコントラストとを得ることができる。

図４に斜線を付して示すように、液晶装置１の表示領域Ｅには、遮光部Ｓが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と遮光層３２とで構成される。換言すれば、遮光領域Ｓには、遮光層２２、遮光層２６、および遮光層３２の少なくとも一つが配置されている。ＴＦＴ２４は、遮光部Ｓと平面視で重なる領域に配置されている。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と開口部３２ａとが重なる領域である。

遮光部Ｓは、Ｘ方向に延在する部分とＹ方向に延在する部分とを有している。本実施形態では、遮光部Ｓは、Ｙ方向に延在する部分に開口部Ｔ側に張り出した部分（幅が広い部分）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、図示しない中継電極や容量電極などが配置されている。開口部Ｔは、Ｙ方向に沿った直線に対して線対称で、Ｘ方向に沿った直線に対して非線対称な平面形状を有している。

Ｙ方向に沿って開口部Ｔを面積が互いに等しい２つの領域に分割する直線をＶＬとする。直線ＶＬは、開口部ＴのＸ方向における中央部を通り、Ｙ方向に平行な直線である。また、Ｘ方向に沿って開口部Ｔを面積が互いに等しい２つの領域（後述する部分Ｔａ，Ｔｂ）に分割する直線をＨＬとする。直線ＨＬは、Ｘ方向に平行な直線であるが、開口部ＴのＹ方向における中央部は通らない。開口部Ｔのうち、直線ＨＬによって分割された＋Ｙ方向側の部分をＴａとし、−Ｙ方向側の部分をＴｂとする。

画素Ｐの各々は、略矩形の平面形状を有し、所定の配置ピッチＰｗ（例えば、１０μｍ）でマトリックス状に配列されている。図４には、互いに隣り合う４つの画素Ｐが図示されている。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。換言すれば、画素Ｐの開口部Ｔは、遮光部Ｓを構成する複数の遮光層２２，２６，３２で規定されている。

Ｘ方向およびＹ方向において隣り合う画素Ｐ同士は、互いに接するように配列されている。Ｘ方向において隣り合う画素Ｐ同士の境界は、遮光部ＳのＹ方向に延在する部分の幅方向（Ｘ方向）における中央部に位置している。Ｙ方向において隣り合う画素Ｐ同士の境界は、遮光部ＳのＸ方向に延在する部分の幅方向（Ｙ方向）における中央部に位置している。

画素Ｐの対角同士を結ぶ２つの対角線を、それぞれＤＬａ，ＤＬｂとする。対角線ＤＬａと対角線ＤＬｂとの交点が、画素Ｐの中心Ｐｃである。上述した直線ＶＬは、画素Ｐの中心Ｐｃを通る。なお、対角線ＤＬｂ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。

複数のマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の各々は、複数の画素Ｐの各々に対応して、同じ配置ピッチＰｗで配列されている。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の各々は、略矩形の平面形状を有している。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の外形は、画素Ｐに内接する大きさである。マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の４隅の角部は、丸く形成されていることが好ましい。すなわち、対角線ＤＬａ，ＤＬｂ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）同士が互いに離間されていることが好ましい。

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）同士は互いに接続されており、その境界は遮光部ＳのＸ方向に延在する部分または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。また、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の４隅の角部は、遮光部Ｓの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部分に配置されている。すなわち、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の外縁は、遮光部Ｓと平面視で重なるように配置されている。

Ｘ方向においては、互いに隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士の境界は、互いに隣り合う画素Ｐ同士の境界とほぼ同じ位置に配置されている。一方、Ｙ方向においては、互いに隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士の境界は、互いに隣り合う画素Ｐ同士の境界とは異なる位置に配置されている。本実施形態では、Ｙ方向においては、互いに隣り合うマイクロレンズＭＬ１（凹部１２）同士の境界は、互いに隣り合う画素Ｐ同士の境界に対して、＋Ｙ方向に距離Ｇだけずれた位置に配置されている。

マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の各々の中央部には、平坦部１２ａが配置されている。平坦部１２ａは、略矩形の平面形状を有している。平坦部１２ａの周縁は、開口部Ｔ内に配置されている。すなわち、平坦部１２ａの全領域が開口部Ｔ内に配置されている。なお、平坦部１２ａの周縁とは、平坦部１２ａの周囲に配置された曲面部１２ｂ（図５参照）との境界を指す。

平坦部１２ａの中心Ｌｃは、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の中心と同じ位置にある。そして、平坦部１２ａの中心Ｌｃは、開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと平面視で重なるように配置されている。開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃは、開口部Ｔ上に一様に質量を分布させた場合における質量中心であり、本実施形態では、開口部Ｔを面積が互いに等しい２つの部分Ｔａ，Ｔｂに分割するＸ方向に沿った直線ＨＬと、画素Ｐの中心Ｐｃを通るＹ方向に沿った直線ＶＬとの交点として定めることができる。より具体的には、本実施形態では、重心Ｔｃは画素Ｐの中心Ｐｃから距離Ｇだけ＋Ｙ方向に沿ってずれた位置とする。

＜マイクロレンズ＞
続いて、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１の構成および作用について、図５、図６、および図７を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るマイクロレンズの構成を示す概略平面図である。図６は、本実施形態に係るマイクロレンズの構成を示す概略断面図である。図７は、本実施形態に係る液晶装置の画素の開口部とマイクロレンズとの位置関係を示す概略平面図である。

図５に示すように、本実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１は、凸形状を構成する凹部１２の中央部に配置された平坦部１２ａと、平坦部１２ａを囲むように配置された曲面部１２ｂと、曲面部１２ｂを囲むように配置された周縁部１２ｃとを有している。平坦部１２ａと曲面部１２ｂと周縁部１２ｃとは、連続して形成されている。

上述した通り、平坦部１２ａは略矩形の平面形状を有している。画素Ｐ（図４参照）が正方形である場合、平坦部１２ａも略正方形である。平坦部１２ａの４隅の角部は、図５に示すように丸く形成されていてもよい。曲面部１２ｂおよび周縁部１２ｃは、略矩形の平面形状を有し、それぞれの４隅の角部は丸く形成されている。曲面部１２ｂおよび周縁部１２ｃは、それぞれの４隅の角部を除き、Ｘ方向およびＹ方向においてほぼ同じ幅を有している。

図６（ａ）は図５のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図であり、図６（ｂ）は図５のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。なお、図５のＢ−Ｂ’線は平坦部１２ａの中心Ｌｃを通るＷ方向に沿った直線であり、図５のＣ−Ｃ’線は平坦部１２ａの中心Ｌｃを通るＸ方向に沿った直線である。図６（ａ），（ｂ）は、図３と上下方向（Ｚ方向）が反転している。したがって、図示はしないが、光は図６（ａ），（ｂ）の下方側から上方側に向かってマイクロレンズＭＬ１に入射する。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、平坦部１２ａは、凹部１２の底部であり、基板１１の上面１１ａに略平行で略平坦な面となっている。平坦部１２ａは、集光機能を有していない。したがって、上面１１ａの法線方向に沿って平坦部１２ａに入射する光は、そのまま直進する。曲面部１２ｂは、平坦部１２ａに連続して設けられており、円弧状の断面形状を有している。曲面部１２ｂは、集光機能を有している。上面１１ａの法線方向に沿って曲面部１２ｂに入射する光は、平坦部１２ａの中心Ｌｃ側へ集光される。

周縁部１２ｃは、曲面部１２ｂに連続して設けられている。図６（ａ）に示すＷ方向においては、周縁部１２ｃは上面１１ａに接続されており、隣り合う凹部１２同士の周縁部１２ｃは離間されている。図６（ｂ）に示すＸ方向においては、隣り合う凹部１２同士の周縁部１２ｃは互いに接続されている。周縁部１２ｃは、上面１１ａから曲面部１２ｂに向かって傾斜する傾斜面、いわゆるテーパー状の面となっている。したがって、周縁部１２ｃは集光機能を有していない。上面１１ａの法線方向に沿って周縁部１２ｃに入射する光は、略同一の角度で平坦部１２ａの中心Ｌｃ側へ屈折される。なお、周縁部１２ｃの傾斜角度は、基板１１の屈折率とレンズ層１３の屈折率との差に基づいて適宜設定される。

図６（ａ）に、曲面部１２ｂを上面１１ａ側へ延長した仮想曲面１２ｄを２点鎖線で示す。仮想曲面１２ｄは、一般的な等方性エッチングにより形成される略球面状の曲面である。仮想曲面１２ｄの端部における接線と上面１１ａとがなす角度は、例えば、９０°に近い角度になる。また、従来の凸状部が曲面で構成されたマイクロレンズにおいても、その端部における接線と上面とがなす角度は９０°に近い角度となる。マイクロレンズの端部（周縁部）における接線と上面とがなす角度が大きくなると、入射する光が大きく屈折されて、隣り合う画素Ｐの開口部Ｔ内に入射してしまう場合や、入射する光が基板とレンズ層との界面で全反射されてしまう場合がある。

本実施形態では、曲面部１２ｂの周囲にテーパー状の周縁部１２ｃが設けられているので、マイクロレンズの端部が略球面状の曲面（仮想曲面１２ｄ）である場合と比べて、マイクロレンズＭＬ１の端部（周縁部１２ｃ）と上面１１ａとがなす角度を小さくできる。そのため、周縁部１２ｃに入射する光の過度の屈折が抑えられ、周縁部１２ｃで屈折する光の角度と曲面部１２ｂで屈折する光の角度との差を小さくできる。

図７（ａ）は、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの中心Ｌｃが開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと平面視で重なるように配置された本実施形態の概略平面図である。図７（ｂ）は、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの中心Ｌｃが開口部Ｔの中心Ｐｃと平面視で重なるように配置された場合を比較して示す概略平面図である。

図７（ａ）に示すように、マイクロレンズＭＬ１では、平坦部１２ａの全領域が開口部Ｔ内に配置されている。上述したように、平坦部１２ａに入射する光はそのまま直進するが、平坦部１２ａの全領域が開口部Ｔ内に配置されているので、平坦部１２ａに入射する光はそのまま直進しても遮光部Ｓで遮光されることはない。また、平坦部１２ａに入射する光はそのまま直進するため、液晶層４０（図３参照）に入射する光の角度のばらつきが抑えられ、液晶層４０から射出される光の拡散が抑えられる。

曲面部１２ｂは、平坦部１２ａの外側に、少なくともその内縁が開口部Ｔ内に位置するように設けられている。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、曲面部１２ｂの全領域が開口部Ｔ内に配置されているが、曲面部１２ｂが開口部Ｔと遮光部Ｓとに跨るように配置されていてもよい。曲面部１２ｂが遮光部Ｓと平面視で重なっていても、曲面部１２ｂに入射する光は平坦部１２ａの中心Ｌｃ側へ集光されるので、そのまま直進すれば遮光部Ｓで遮光される光を、曲面部１２ｂの集光機能により開口部Ｔ内に入射させることができる。

周縁部１２ｃは、曲面部１２ｂの外側に、開口部Ｔと遮光部Ｓとに跨るように配置されている。周縁部１２ｃに入射する光は平坦部１２ａの中心Ｌｃ側へ屈折されるので、そのまま直進すれば遮光部Ｓで遮光される光を、開口部Ｔ内に入射させることができる。また、周縁部１２ｃに入射する光は略同一の角度で屈折されるので、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきが抑えられる。

特許文献１に記載の液晶装置のように、凸状部が曲面で構成されたマイクロレンズでは、マイクロレンズの全領域に入射する光がマイクロレンズの焦点に向けて集光されるため、画素Ｐの開口部Ｔ内における照度の分布がマイクロレンズの中央部に偏ることとなる。また、マイクロレンズに入射する光が基板面の法線方向に沿った平行光であっても、マイクロレンズを通過して液晶層に入射する光の液晶の配向方向に対する角度のばらつきが大きくなり、液晶装置のコントラストが低下してしまうおそれがある。そして、集光された光は焦点を通過した後拡散されるため、液晶装置から射出される光が拡散してしまい、結果として光の利用効率の低下を招くおそれがある。

本実施形態のように平坦部１２ａとテーパー状の周縁部１２ｃとを有するマイクロレンズＭＬ１では、従来の曲面状のマイクロレンズと比べて、画素Ｐの開口部Ｔ内における照度の分布の偏りが緩和されより均一となる。また、マイクロレンズＭＬ１を通過して液晶層４０に入射する光の液晶の配向方向に対する角度のばらつきが小さく抑えられるので、液晶装置１のコントラストが向上する。そして、液晶層４０から射出される光の拡散が抑えられるので、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、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の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、画素Ｐの開口部Ｔの重心Ｔｃは、画素Ｐの中心Ｐｃから距離Ｇだけ＋Ｙ方向に沿ってずれた位置にある。そして、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの中心Ｌｃは、開口部Ｔの重心Ｔｃと平面視で重なるように配置されている。換言すれば、マイクロレンズＭＬ１（平坦部１２ａ、曲面部１２ｂ、周縁部１２ｃ）は、画素Ｐの中心Ｐｃから距離Ｇだけ＋Ｙ方向に沿ってずれるように配置されている。

なお、マイクロレンズＭＬ１の外縁は、遮光部Ｓと平面視で重なるように配置されている（図４参照）。そのため、平坦部１２ａの中心Ｌｃが開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと重なるように配置することで、隣り合うマイクロレンズＭＬ１同士の境界が、隣り合う画素Ｐ同士の境界から距離Ｇだけずれていても、マイクロレンズＭＬ１の境界が開口部Ｔ内に配置されることはない。すなわち、一つの画素Ｐの開口部Ｔ内に、隣り合う画素ＰのマイクロレンズＭＬ１が入り込むように配置されることはない。

ところで、図７（ｂ）に示すように、マイクロレンズＭＬ１（平坦部１２ａ）の中心Ｌｃが開口部Ｔの中心Ｐｃと平面視で重なるように配置された場合を想定してみる。この場合、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａ、曲面部１２ｂ、および周縁部１２ｃのそれぞれの全領域のうち、開口部Ｔが直線ＨＬによって分割された＋Ｙ方向側の部分Ｔａと平面視で重なる部分と、−Ｙ方向側の部分Ｔｂと平面視で重なる部分とでは面積が異なる。

したがって、マイクロレンズＭＬ１を通過して画素Ｐの開口部Ｔに入射する光のうち、平坦部１２ａから直進して入射する光、曲面部１２ｂで集光されて入射する光、および周縁部１２ｃで屈折されて入射する光のそれぞれの量が、面積が互いに等しい部分Ｔａと部分Ｔｂとで異なることとなる。換言すれば、画素Ｐの開口部Ｔ内における平坦部１２ａ、曲面部１２ｂ、および周縁部１２ｃの位置に偏りが生じることで、画素Ｐの開口部Ｔ内における照度の分布に偏りが生じてしまう。

これに対して、図７（ａ）に示す液晶装置１の構成によれば、マイクロレンズＭＬ１の平坦部１２ａの中心Ｌｃが開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと重なるように配置される。そのため、平坦部１２ａ、曲面部１２ｂ、および周縁部１２ｃのそれぞれにおいて、部分Ｔａと平面視で重なる部分と、部分Ｔｂと平面視で重なる部分との面積が等しくなるので、開口部Ｔ内における平坦部１２ａ、曲面部１２ｂ、および周縁部１２ｃの位置の偏りが抑えられる。これにより、画素Ｐの開口部Ｔ内における照度の分布の偏りが抑えられるので、電気光学装置により表示される画像の明るさをより均一にできる。

ここで、図７（ａ）に示すように、開口部ＴのＹ方向における径（幅）をＦ２とする。また、開口部ＴのＸ方向における幅が広い部分Ｔａ側の径も同じＦ２とする。そして、平坦部１２ａは略正方形であるものとし、そのＸ方向及びＹ方向における径（幅）をＦ１とする。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向における平坦部１２ａの径Ｆ１と開口部Ｔの径Ｆ２との差は、６μｍ±０．５μｍ以内である。

マイクロレンズＭＬ１全体の面積が同じである場合、平坦部１２ａの径Ｆ１と開口部Ｔの径Ｆ２との差が大きいほど、開口部Ｔの面積に対する平坦部１２ａの面積が小さくなるので、マイクロレンズＭＬ１における曲面部１２ｂの面積は相対的に大きくなる。そうすると、開口部Ｔ内に直進して入射する光の量が少なくなり開口部Ｔ内に向けて集光されて入射する光の量が多くなるため、液晶層４０に入射する光の角度のばらつきが大きくなる。

一方、平坦部１２ａの径Ｆ１と開口部Ｔの径Ｆ２との差が小さいほど平坦部１２ａの面積が大きくなるので、マイクロレンズＭＬ１における曲面部１２ｂの面積は相対的に小さくなる。そうすると、開口部Ｔ内に直進して入射する光の量は多くなるものの、曲面部１２ｂで開口部Ｔ内に向けて集光される光の量が少なくなるため、遮光部Ｓで遮られてしまう光の量が多くなるので、光の利用効率が低下する。

液晶装置１の構成によれば、平坦部１２ａの径Ｆ１と開口部Ｔの径Ｆ２との差を６μｍ±０．５μｍ以内としているので、マイクロレンズＭＬ１における平坦部１２ａの面積と曲面部１２ｂの面積とを好適な範囲に設定することができる。また、平坦部１２ａの径Ｆ１と開口部Ｔの径Ｆ２との差を６μｍ±０．５μｍ以内とすることで、万が一対向基板３０と素子基板２０との相互の組ずれが生じた場合でも、平坦部１２ａの全領域を開口部Ｔ内に配置することができる。

＜電気光学装置の製造方法＞
次に、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０の製造方法を含む液晶装置１の製造方法を説明する。図８および図９は、本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８および図９の各図は、図５のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図に相当する。

まず、図８（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の上面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（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。

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。

次に、図８（ｂ）に示すように、制御膜７０上にマスク層７１を形成する。続いて、図８（ｃ）に示すように、マスク層７１をパターニングして、マスク層７１に開口部７２を形成する。開口部７２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矩形であり、その形状および大きさは平坦部１２ａの形状および大きさと略同一に設定される。換言すれば、マスク層７１の開口部７２の形状および大きさによって、形成される凹部１２における平坦部１２ａの形状および大きさが決まる。

また、開口部７２は、開口部７２の平面的な中心が、画素Ｐの開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと平面視で重なるように配置される。すなわち、開口部７２の平面的な中心が、画素Ｐの中心Ｐｃに対して距離Ｇだけ＋Ｙ方向にずれた位置に配置される。この開口部７２の平面的な中心の位置が、形成される凹部１２における平坦部１２ａの中心Ｌｃとなる。

次に、図８（ｄ）に示すように、マスク層７１の開口部７２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７２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。

次に、図９（ａ）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、凹部１２のうち平面視でマスク層７１の開口部７２に対応する部分が略平坦な面となる。これにより、凹部１２の中央部に平坦部１２ａが形成される。また、平坦部１２ａの周囲を囲むように曲面部１２ｂが形成される。

ここで、基板１１とマスク層７１との間に制御膜７０が設けられていない場合は、図９（ａ）に破線で示すように、曲面部１２ｂが基板１１の上面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７１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。

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周縁部１２ｃが形成される。

上述したように、凹部１２における平坦部１２ａの形状および大きさは、マスク層７１の開口部７２の形状および大きさにより制御することができる。また、凹部１２における曲面部１２ｂおよび周縁部１２ｃのそれぞれの大きさは、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。

本工程では、図９（ａ）に示すように、隣り合う凹部１２同士が互いに離間されている状態で等方性エッチングを終了する。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７１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、隣り合う凹部１２同士の間に基板１１の上面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７１を支持することができる。形成された凹部１２の外形（平面形状）は、マスク層７１の開口部７２の平面形状が拡大された形状、すなわち、略矩形となり、４隅の角部は丸く形成される。

次に、図９（ｂ）に示すように、基板１１からマスク層７１を除去した後、基板１１の上面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層１３を形成する。レンズ層１３は、例えばＣＶＤ法を用いて形成することができる。レンズ層１３は凹部１２を埋め込むように形成されるため、レンズ層１３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。

続いて、レンズ層１３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、レンズ層１３の上層の凹凸が形成された部分（図９（ｂ）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、レンズ層１３の上面が平坦化される。

レンズ層１３に平坦化処理を施した結果、図９（ｃ）に示すように、レンズ層１３の上面が平坦化されて、マイクロレンズアレイ基板１０が完成する。マイクロレンズアレイ基板１０において、凹部１２にレンズ層１３の材料が埋め込まれてマイクロレンズＭＬ１が構成される。

なお、図示を省略するが、従来の凸状部が曲面で構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。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使用量が多くなるので、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。

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工数や材料の使用量を低減することができる。また、堆積したレンズ層１３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、レンズ層１３の表面の平坦性を向上させることができる。

以降の工程は、詳細な図示を省略し、図３を参照して説明する。次に、公知の技術を用いて、マイクロレンズアレイ基板１０上に、光路長調整層３１と、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とを順に形成して素子基板２０を得る。

次に、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、素子基板２０と対向基板３０とを接合する。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とを接合する前にシール材４２で囲まれた領域に液晶を配置することとしてもよい。

なお、上述の製造方法では、図８（ｃ）に示す工程において、マスク層７１に形成する開口部７２の平面的な中心が画素Ｐの開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと平面視で重なるように配置することとしたが、開口部７２の平面的な中心が画素Ｐの中心Ｐｃと平面視で重なるように配置することとしてもよい。マスク層７１に形成する開口部７２の平面的な中心が画素Ｐの中心Ｐｃと平面視で重なるように配置する場合は、この方法で製造されたマイクロレンズアレイ基板１０を含む対向基板３０を素子基板２０に接合する際に、素子基板２０（画素Ｐ）に対して対向基板３０（マイクロレンズＭＬ１）を距離Ｇだけ＋Ｙ方向にずれた位置に配置すればよい。これにより、完成した液晶装置１において、マイクロレンズＭＬ１（凹部１２）の平坦部１２ａの中心Ｌｃを画素Ｐの開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと平面視で重なる位置に配置することができる。

＜電子機器＞
次に、本実施形態に係る電子機器について図１０を参照して説明する。図１０は、本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。

図１０に示すように、本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。

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。

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。

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。

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。

クロスダイクロイックプリズム１１６は、４つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投写レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１は、上述した実施形態のマイクロレンズＭＬ１を備える液晶装置１が適用されたものである。液晶ライトバルブ１２１は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ１２２，１２３も同様である。

本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、明るい表示と良好なコントラストとを得ることができる液晶装置１を備えているので、品質が高く明るいプロジェクター１００を提供することができる。

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。

（変形例１）
上記の実施形態に係るマイクロレンズＭＬ１は、凹部１２の中央部に略矩形状の平坦部１２ａを有する構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズが凹部の中央部に略円形状の平坦部を有する構成であってもよい。図１１は、変形例１に係るマイクロレンズの構成を示す概略平面図である。図１２は、変形例１に係るマイクロレンズの構成を示す概略断面図である。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。

図１１に示すように、変形例１に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａは、凹部１４で構成されるマイクロレンズＭＬ２を備えている。凹部１４は、中央部に配置された平坦部１４ａと、平坦部１４ａの周囲に配置された曲面部１４ｂと、曲面部１４ｂの周囲に配置された周縁部１４ｃとを有している。マイクロレンズＭＬ２（凹部１４）の外形は略矩形であるが、凹部１４（周縁部１４ｃ）の仮想的な外形１４ｄは、円形状であり、例えば、画素Ｐ（図７（ａ）参照）の内接円よりも大きく外接円よりも小さい。

平坦部１４ａは略円形であり、平坦部１４ａ、曲面部１４ｂ、および周縁部１４ｃの外形となる仮想的な外形１４ｄは、平坦部１４ａの平面的な中心Ｌｃを中心として同心円状に形成されている。マイクロレンズＭＬ２（平坦部１４ａ）の中心Ｌｃは、画素Ｐの開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと重なるように配置されている。マイクロレンズＭＬ２では、平坦部１４ａおよび曲面部１４ｂの外形が略円形であるのに対して周縁部１４ｃ（凹部１４）の外形が略矩形であるため、周縁部１４ｃの幅がＸ方向およびＹ方向においてその中央部から離れるにしたがって大きくなる。したがって、マイクロレンズＭＬ１の周縁部１２ｃと比べて、周縁部１４ｃの幅のばらつきが大きくなる。

図１２（ａ）は図１１のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図であり、図１２（ｂ）は図１１のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。凹部１４の仮想的な外形が円形であるため、図１２（ｂ）に破線で示す凹部１４のＸ方向における仮想的な断面形状は、図１２（ａ）に示す凹部１４のＷ方向における断面形状と同じとなる。したがって、図６（ｂ）に示すマイクロレンズＭＬの周縁部１２ｃの幅と比べて、Ｘ方向（およびＹ方向）における周縁部１４ｃの幅が小さくなる。なお、マイクロレンズＭＬ２は、図８（ｃ）に示す工程において、マスク層７１に開口部７２を形成する際に、開口部７２の平面形状を略円形とすることで形成できる。

図１１に示すように、変形例１に係るマイクロレンズＭＬ２においても、平坦部１４ａの全領域が画素Ｐの開口部Ｔ内に配置され、マイクロレンズＭＬ２（平坦部１４ａ）の中心Ｌｃが開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと重なるように配置されることで、液晶装置における光の利用効率やコントラストの向上を図ることができる。しかしながら、マイクロレンズＭＬ２では周縁部１４ｃの幅のばらつきが大きくなるため、略矩形の平坦部１２ａを有するマイクロレンズＭＬ１の方が好ましい。

（変形例２）
上記の実施形態および変形例１に係るマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２は、凹部１２，１４の外縁側にテーパー状の周縁部１２ｃ，１４ｃを有する構成であったが、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において、外縁側にテーパー状の周縁部１２ｃ，１４ｃを有しておらず、曲面部１２ｂ，１４ｂが基板１１の上面１１ａに接続された構成であってもよい。このような構成であっても、平坦部１２ａ，１４ａの全領域が開口部Ｔ内に配置され、平坦部１２ａ，１４ａの中心Ｌｃが開口部Ｔの設計上の重心Ｔｃと重なるように配置されることで、液晶装置における光の利用効率やコントラストの向上を図ることができる。しかしながら、マイクロレンズの端部（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ため、周縁部１２ｃ，１４ｃを有するマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２の方が好ましい。

（変形例３）
上記の実施形態および変形例１に係るマイクロレンズアレイ基板１０，１０Ａの製造方法は、マスク層７１の開口部７２の形状および大きさと、制御膜７０を設けることで等方性エッチングを施す工程において幅方向と深さ方向とのエッチングレートの差を制御することとにより凹部１２，１４を形成する構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、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１２，１４の元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、基板１１に凹部１２，１４の形状を転写して形成することができる。なお、この場合、制御膜７０は不要となる。

（変形例４）
上述した液晶装置１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（または１０Ａ）を素子基板２０に備えた構成としてもよい。また、マイクロレンズアレイ基板１０（または１０Ａ）を素子基板２０および対向基板３０の双方に備えた構成としてもよい。

（変形例５）
上記の実施形態に係る液晶装置１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。

１…液晶装置（電気光学装置）、１２，１４…凹部、１２ａ，１４ａ…平坦部、１２ｂ，１４ｂ…曲面部、１２ｃ，１４ｃ…周縁部、２０…素子基板（第１の基板）、２２…遮光層（遮光部）、２６…遮光層（遮光部）、３０…対向基板（第２の基板）、３２…遮光層（遮光部）、４０…液晶層（電気光学層）、１００…プロジェクター（電子機器）、ＭＬ１，ＭＬ２…マイクロレンズ、Ｐ…画素、Ｓ…遮光部、Ｔ…開口部。

Claims (6)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板に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、
   前記第１の基板および前記第２の基板に配置された複数の遮光層で構成され、複数の画素の各々に対応する開口部を有する遮光部と、
   前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に前記複数の画素の各々に対応して配置された複数のマイクロレンズと、を備え、
   前記複数のマイクロレンズの各々は、中央部に平坦部を有し、
   前記平坦部の周縁は前記開口部内に配置されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置であって、
   前記遮光部は、第１の方向に延在する部分と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する部分と、を有し、
   前記開口部は、前記第１の方向および前記第２の方向の少なくとも一方の方向に沿った直線に対して非対称な平面形状を有しており、
   前記複数のマイクロレンズの各々は、前記平坦部の中心が前記開口部の設計上の重心と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。
3. 請求項２に記載の電気光学装置であって、
   前記複数のマイクロレンズの各々は、前記平坦部を囲むように配置された曲面部を有し、
   前記第１の方向および前記第２の方向における前記平坦部の径と前記開口部の径との差が６μｍ±０．５μｍ以内であることを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電気光学装置であって、
   前記平坦部は、平面視で略矩形状であることを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電気光学装置であって、
   前記マイクロレンズの外縁が前記遮光部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。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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