JP6175761B2 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ基板、およびこれを備えた電気光学装置、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基板を備えることにより、液晶装置に入射した光を集光し、液晶装置の実質的な開口率の向上を図る構成が知られている。マイクロレンズアレイ基板は、表面に複数の凹部が形成された石英などからなる基板と、基板を覆い凹部を埋め込むように形成され基材と異なる屈折率を有するレンズ層とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のマイクロレンズアレイ基板では、石英などからなる基板上にマスク層（多結晶シリコン膜）を成膜し、マイクロレンズ（凹部）を形成しようとする部分に対応してマスク層に開口を形成する。そして、マスク層の開口を介して基板にウエットエッチングを施すことにより、略球面状の凹部が形成される。マスク層の各開口は略均一な大きさで形成されるため、マイクロレンズアレイ基板には略均一な形状の凹部が形成される。

特開平９−１０１４０１号公報

ところで、このようなマイクロレンズアレイ基板を備える液晶装置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、スクリーンに投射される画像の照度が均一にならず、中央部よりも外縁側が暗くなるという課題がある。この原因として、液晶ライトバルブに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで異なるために、投射レンズに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで異なってしまい、投射レンズのケラレに差が生じてしまう場合が考えられる。また、液晶ライトバルブに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで均一であったとしても、液晶ライトバルブを透過した光の投射レンズへの飲み込みの位置依存性により照度に差が生じてしまう場合が考えられる。そのため、スクリーンに投射される画像の照度を中央部と外縁側とで、より均一にすることが可能なマイクロレンズアレイ基板が求められている。

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］本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ基板であって、第１マイクロレンズの集光効率は、前記第１マイクロレンズよりも外縁側に位置する第２マイクロレンズの集光効率よりも小さいことを特徴とする。

本適用例の構成によれば、第１マイクロレンズの集光効率は、第１マイクロレンズの外縁側に位置する第２マイクロレンズの集光効率よりも小さい。ここで、マイクロレンズの集光効率が小さいとは、例えば、マイクロレンズアレイ基板をプロジェクターの液晶ライトバルブ（液晶装置）に用いる場合に、マイクロレンズに入射する光を屈折させてマイクロレンズの中央部に集光させる度合いが小さいことを意味する。そのため、例えば、マイクロレンズアレイ基板をプロジェクターの液晶ライトバルブに用いる場合に、第１マイクロレンズで集光されＴＦＴなどの駆動素子を遮光する遮光層で遮光されることなく透過する光の量は、第２マイクロレンズよりも少なくなる。これにより、マイクロレンズアレイ基板の内側を透過する光の量が外縁側を透過する光の量よりも少なくなるので、スクリーンに投射される画像の照度を、内側が外縁側よりも高い従来の構成に比べて、内側と外縁側とでより均一にすることができる。

［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１マイクロレンズの曲率は、前記第２マイクロレンズの曲率よりも小さいことが好ましい。

本適用例の構成によれば、第１マイクロレンズの曲率は第２マイクロレンズの曲率よりも小さい。すなわち、断面視したときの第１マイクロレンズの凹部の曲がり具合は、第２マイクロレンズの凹部の曲がり具合よりも緩いので、内側に位置する第１マイクロレンズの集光効率は、外縁側に位置する第２マイクロレンズの集光効率よりも小さくなる。

［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１マイクロレンズの径は、前記第２マイクロレンズの径よりも小さいことが好ましい。

本適用例の構成によれば、第１マイクロレンズの径は、第２マイクロレンズの径よりも小さいので、マイクロレンズアレイ基板上の同じ面積に入射する入射光に対して第１マイクロレンズが集光可能な有効面積は、第２マイクロレンズが集光可能な有効面積よりも小さくなる。したがって、内側に位置する第１マイクロレンズの集光効率は、外縁側に位置する第２マイクロレンズの集光効率よりも小さくなる。

［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マイクロレンズの周縁部の前記一面に対する傾斜角度は、前記第２マイクロレンズの周縁部の前記一面に対する傾斜角度よりも小さいことが好ましい。

本適用例の構成によれば、第１マイクロレンズの周縁部の一面に対する傾斜角度が第２マイクロレンズの周縁部の一面に対する傾斜角度よりも小さいので、第１マイクロレンズの周縁部で屈折した光は第２マイクロレンズの周縁部で屈折した光よりも、マイクロレンズの中央部から離れた位置に集光される。したがって、内側に位置する第１マイクロレンズの集光効率は、外縁側に位置する第２マイクロレンズの集光効率よりも小さくなる。

［適用例５］本適用例に係る電気光学装置は、スイッチング素子と前記スイッチング素子を遮光する遮光層とを有する素子基板と、前記素子基板に対向配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記素子基板および前記対向基板の少なくとも一方に、上記のマイクロレンズアレイ基板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、電気光学装置は、内側を透過する光の量が外縁側を透過する光の量よりも少なくなるマイクロレンズアレイ基板を備えているので、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、スクリーンに投射される画像の照度を内側と外縁側とで、より均一にすることができる。

［適用例６］上記適用例に係る電気光学装置であって、表示領域と前記表示領域を囲む非表示領域とを有し、前記マイクロレンズアレイ基板は、前記表示領域に対応して配置された前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズと、前記非表示領域に対応して配置された第３マイクロレンズと、を有し、前記第３マイクロレンズの形状は、前記第２マイクロレンズの形状と同じであることが好ましい。

本適用例の構成によれば、表示に寄与する表示領域の周囲を囲む非表示領域に第３マイクロレンズが設けられている。この第３マイクロレンズの形状が表示領域の外縁側に位置する第２マイクロレンズの形状と同じであるので、マイクロレンズアレイ基板の表示領域の外縁部およびその周囲において平坦性が向上するため液晶層の層厚をより均一にでき、入射光の屈折などの光学条件を同じにできるので、電気光学装置の画像品質を向上させることができる。

［適用例７］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記対向基板に、前記マイクロレンズアレイ基板を備え、前記素子基板に、互いに同じ集光効率を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ基板を備えていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、上記のマイクロレンズアレイ基板を対向基板に備えているので、対向基板側から入射する光に対して内側における集光効率が外縁側における集光効率よりも小さい。そのため、対向基板から液晶層に入射する光のうち内側では外縁側に比べて光軸の傾き度合いが小さくなるので、電気光学装置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、スクリーンに投射される画像のコントラストを内側と外縁側とでより均一にすることができる。

［適用例８］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記素子基板には、前記マイクロレンズアレイ基板を備え、前記対向基板には、互いに同じ集光効率を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ基板を備えていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、中央部も外縁側も互いに同じ集光効率を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ基板を対向基板に備えている。そのため、対向基板側から入射する光に対する集光効率を内側も外縁側も同様に大きくすれば、対向基板から液晶層を透過して素子基板に入射する光に対して遮光層で遮光される光の量を、内側も外縁側と同様に少なくできる。これにより、遮光層で吸収される光の量を内側と外縁側とで少なくできるので、光を吸収することによる遮光層の発熱を抑えることができる。

［適用例９］上記適用例に係る電気光学装置であって、前記対向基板に、前記マイクロレンズアレイ基板と、互いに同じ集光効率を有するマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ基板と、を備えていることが好ましい。

本適用例の構成によれば、対向基板に双方のマイクロレンズアレイ基板を備え、素子基板にはマイクロレンズアレイ基板を備えていない。素子基板にマイクロレンズアレイ基板を備える構成の場合、マイクロレンズアレイ基板上にスイッチング素子を形成する工程で、マイクロレンズアレイ基板が高温に晒されることによりマイクロレンズにクラックが発生して歩留りが低下する場合がある。これに対して、対向基板に双方のマイクロレンズアレイ基板を備えることで、このようなマイクロレンズのクラックの発生による歩留り低下を抑えることができる。

［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。

本適用例の構成によれば、スクリーンに投射される画像の照度を中央部と外縁側とでより均一にすることが可能な電子機器を提供できる。

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。 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。 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。 第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の効果を説明する模式図。 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。 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。 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。 第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。 第３の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図。 第４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。 変形例に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略断面図。 変形例に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略平面図。 変形例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。

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。

（第１の実施形態）
＜電気光学装置＞
ここでは、電気光学装置として、薄膜トランジスター（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクター）の光変調素子（液晶ライトバルブ）として好適に用いることができるものである。

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。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１および図３に示すように、第１の実施形態に係る液晶装置１は、対向配置された素子基板２０および対向基板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とを有する。図１に示すように、素子基板２０は対向基板３０よりも一回り大きく、両基板は、額縁状に配置されたシール材４２を介して接合されている。

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、額縁状の周縁部を有する遮光層２２（２６、３２）が設けられている。遮光層２２（２６、３２）は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。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。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。遮光層２２（２６、３２）は、表示領域Ｅにおいて、複数の画素Ｐ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。

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に配列された複数の画素Ｐのうち、表示領域Ｅの中央部に位置する画素Ｐを画素Ｐ１とする。また、Ａ−Ａ’線方向において表示領域Ｅの最も外縁側に位置する画素Ｐを画素Ｐ３とし、Ａ−Ａ’線方向において画素Ｐ１と画素Ｐ３との中間に位置する画素Ｐを画素Ｐ２とする。

素子基板２０の１辺部のシール材４２の外側には、１辺部に沿ってデータ線駆動回路５１および複数の外部接続端子５４が設けられている。また、その１辺部に対向する他の１辺部に沿ったシール材４２の内側には、検査回路５３が設けられている。さらに、これらの２辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿ったシール材４２の内側には、走査線駆動回路５２が設けられている。

検査回路５３が設けられた１辺部のシール材４２の内側には、２つの走査線駆動回路５２を繋ぐ複数の配線５５が設けられている。これらデータ線駆動回路５１、走査線駆動回路５２に繋がる配線は、複数の外部接続端子５４に接続されている。また、対向基板３０の角部には、素子基板２０と対向基板３０との間で電気的導通をとるための上下導通部５６が設けられている。なお、検査回路５３の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路５１と表示領域Ｅとの間のシール材４２の内側に沿った位置に設けてもよい。

以下の説明では、データ線駆動回路５１が設けられた１辺部に沿った方向を第１方向としてのＸ方向とし、この１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部に沿った方向を第２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。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の表面１１ｂ（図３参照）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（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）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、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、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（図３参照）。遮光層２２，２６は、例えば、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で構成されている。

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。遮光層２２，２６に囲まれた領域（開口部２２ａ，２６ａ内）は、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。図示を省略するが、ＴＦＴ２４は、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。

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２（図２参照）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によって生ず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。

なお、ＴＦＴ２４や、ＴＦＴ２４に電気信号を供給する電極や走査線２およびデータ線３などの配線（図示しない）は、平面視で遮光層２２および遮光層２６に重なる領域に設けられている。ＴＦＴ２４は、例えば、遮光層２２および遮光層２６の格子の交点、すなわち画素Ｐの４隅に設けられている。なお、これらの電極や配線などが遮光層２２および遮光層２６を兼ねる構成であってもよい。

対向基板３０は、マイクロレンズアレイ基板１０と、パス層（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、凹部１２（凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の開口部側が素子基板２０に対向するように配置されている。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材料からなる。

基板１１は、液晶層４０側の一面１１ａに形成された複数の凹部１２（凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を有している。基板１１の一面１１ａのＡ−Ａ’線方向における内側（中央部）に位置する凹部１２ａは、画素Ｐ１に対応して設けられている。また、最も外縁側に位置する凹部１２ｃは画素Ｐ３に対応して設けられており、凹部１２ａと凹部１２ｃとの中間に位置する凹部１２ｂは画素Ｐ２に対応して設けられている。

なお、図３では凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ以外の凹部１２の図示を省略しているが、基板１１には、図１に示す画素Ｐのそれぞれに対応して凹部１２が設けられている。以下では、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに共通する説明においては、単に凹部１２と記す。

凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、その底部に向かって先細りとなる曲面状に形成されているが球面状（半球形状）ではなく、互いに相似形状ではない。しかしながら、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状は、図３に示す断面視でそれぞれ半円形に近似することができる。凹部１２ａの形状を半円形に近似したときの曲率半径は、凹部１２ｂの形状を半円形に近似したときの曲率半径よりも大きい。また、凹部１２ｂの形状を半円形に近似したときの曲率半径は、凹部１２ｃの形状を半円形に近似したときの曲率半径よりも大きい。

したがって、凹部１２ａの曲率は凹部１２ｂの曲率よりも小さく、凹部１２ｂの曲率は凹部１２ｃの曲率よりも小さい。すなわち、半円形に近似したときの凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの曲面の曲がり具合は、凹部１２ａが最も緩く、凹部１２ｂ、凹部１２ｃの順にきつくなる。なお、このような凹部１２の形成方法については、後述するマイクロレンズアレイ基板の製造方法で説明する。

レンズ層１３は、基板１１の一面１１ａ側に、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。より具体的には、レンズ層１３は、基板１１よりも光屈折率の高い無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などが挙げられる。

レンズ層１３で凹部１２を埋め込むことにより、凸状のマイクロレンズＭＬが構成される。凹部１２ａに対応して第１マイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬ１が構成され、凹部１２ｃに対応して第２マイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬ３が構成され、凹部１２ｂに対応してマイクロレンズＭＬ２が構成される。

マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３は、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にそれぞれ対応する。これらの複数のマイクロレンズＭＬにより、マイクロレンズアレイＭＬＡが構成される。なお、以下では、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３についても共通する説明においては、単にマイクロレンズＭＬと記す。

パス層（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。パス層（光路長調整層）３１は、例えば、基板１１とほぼ同じ屈折率を有する無機材料からなる。パス層（光路長調整層）３１は、マイクロレンズアレイ基板１０の表面を平坦化するとともに、マイクロレンズＭＬの焦点距離を所望の値に合わせる機能を有する。したがって、パス層（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ＭＬ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、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格子状に形成されている。遮光層３２は、遮光層２２，２６と同じ材料で構成されている。遮光層３２に囲まれた領域（開口部３２ａ内）は、光が透過する領域となる。保護層３３は、パス層（光路長調整層）３１と遮光層３２とを覆うように設けられている。

共通電極３４は、保護層３３を覆うように設けられている。共通電極３４は、複数の画素Ｐに跨って形成されている。共通電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電膜からなる。配向膜３５は、共通電極３４を覆うように設けられている。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、保護層３３は共通電極３４の液晶層４０に面する表面が平坦となるように、遮光層３２を覆うものであって、必須な構成要素ではなく、例えば、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。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。

第１の実施形態に係る液晶装置１では、光は、マイクロレンズアレイ基板１０を備える対向基板３０（基板１１）側から入射し、マイクロレンズＭＬによって集光される。例えば、基板１１側から凸状のマイクロレンズＭＬ２に入射する光のうち、画素Ｐ２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ＭＬ２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３２と重なる領域からマイクロレンズＭＬ２の周縁部に入射した入射光Ｌ２は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層３２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Ｐ２の平面的な中心側へ屈折する。液晶装置１では、このように直進した場合に遮光層３２で遮光されてしまう入射光Ｌ２も、各マイクロレンズＭＬの集光作用により遮光層３２の開口部３２ａ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。

上述したように、半円形に近似したときの凹部１２の曲率は、外縁側から中央部に向かって凹部１２ｃ、凹部１２ｂ、凹部１２ａの順に小さくなるので、曲面の曲がり具合は凹部１２ｃ、凹部１２ｂ、凹部１２ａの順に緩くなる。したがって、マイクロレンズＭＬの集光効率は、Ａ−Ａ’線方向における外縁側から中央部に向かって、マイクロレンズＭＬ３、マイクロレンズＭＬ２、マイクロレンズＭＬ１の順に小さくなる。

ここで、このような構成を有するマイクロレンズアレイ基板１０を備えた液晶装置１を、後述するプロジェクター１００（図１０参照）の液晶ライトバルブとして用いる場合に得られる効果を、図４を参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の効果を説明する模式図である。

図４（ａ）は、マイクロレンズの曲率と、図１０に示すプロジェクター１００からスクリーン１３０に投射されたときの画像の明るさとの関係を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、プロジェクター１００から画像が投射されたスクリーン１３０を正面から見た図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示すスクリーン１３０のＢ−Ｂ’線方向おける照度分布を模式的に示す図である。なお、スクリーン１３０のＢ−Ｂ’線方向は、液晶装置１のＡ−Ａ’線方向に相当する。

図４（ａ）に示すように、マイクロレンズＭＬ１は、マイクロレンズＭＬ３よりも、曲率が小さく集光効率が小さい。マイクロレンズＭＬの集光効率が小さい（または大きい）とは、マイクロレンズＭＬに入射する光を屈折させてマイクロレンズＭＬの中央部に集光させる度合いが小さい（または大きい）ことを意味する。

例えば、曲率が大きく集光効率が大きいマイクロレンズＭＬ３は、曲率が小さく集光効率が小さいマイクロレンズＭＬ１よりも、マイクロレンズＭＬ３の周縁部に入射した入射光Ｌ２をより大きく屈折させてマイクロレンズＭＬ３の中央部に集光させることができる。

そのため、図３において、集光効率が大きいマイクロレンズＭＬほど、マイクロレンズＭＬに入射する光の量に対して、ＴＦＴ２４などを遮光する遮光層２２，２６，３２で遮光されることなく液晶層４０を通過して素子基板２０側に射出される光の量の度合いが大きくなる。この結果、図４（ａ）に示すように、曲率が大きく集光効率が大きいマイクロレンズＭＬ３の方が、曲率が小さく集光効率が小さいマイクロレンズＭＬ１よりも、スクリーン１３０に投射されたときの画像は明るくなる。

マイクロレンズアレイ基板１０では、中央部から外縁側に向かってマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の順に集光効率が大きくなるので、画素Ｐの明るさは、中央部から外縁側に向かって画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の順に明るくなる。換言すれば、マイクロレンズアレイ基板１０では、外縁側から中央部に向かって、マイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に集光効率が小さくなり、画素Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１の順に暗くなる。

なお、マイクロレンズアレイ基板１０には、図１に示す画素Ｐのそれぞれに対応してマイクロレンズＭＬが設けられている。マイクロレンズアレイ基板１０における各マイクロレンズＭＬの集光効率は、液晶装置１における表示領域Ｅの中央部に位置する画素Ｐ１に対応するマイクロレンズＭＬ１からＡ−Ａ’線方向（Ｘ方向）において最も外縁側に位置する画素Ｐ３に向かって、順次大きくなるように設定されている。すなわち、マイクロレンズアレイ基板１０では、中央部から外縁側に向かって、各マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の曲率が連続的に大きくなるように、マイクロレンズＭＬ（凹部１２）の形状が異なっている。

また、マイクロレンズアレイ基板１０における各マイクロレンズＭＬの集光効率は、Ｙ方向においても、Ｘ方向およびＹ方向と交差する対角方向においても、中央部に位置する画素Ｐ１から各方向において最も外縁側に位置する画素Ｐに向かって、連続的に大きくなるように設定されている。換言すれば、マイクロレンズアレイ基板１０における各マイクロレンズＭＬの集光効率は、Ｘ方向、Ｙ方向、および対角方向の各方向において、外縁側から中央部に向かって連続的に小さくなる。

図４（ｂ）において、スクリーン１３０の垂直方向（図４（ｂ）の上下方向）における中央部を通り、スクリーン１３０の水平方向（図４（ｂ）の左右方向）に沿ったＢ−Ｂ’線方向は、液晶装置１におけるＡ−Ａ’線方向（図１参照）に対応している。

図４（ｃ）において、Ｓ１は、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を液晶ライトバルブとして用いたプロジェクター１００で投射した場合の照度分布である。Ｓ２は、従来のマイクロレンズアレイ基板を備えた液晶装置を液晶ライトバルブとして用いたプロジェクターで投射した場合の照度分布である。ここでいう従来のマイクロレンズアレイ基板とは、例えば、各マイクロレンズＭＬの集光効率が、マイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズＭＬ３と同じ集光効率で均一であるものを指す。

Ｓ２に示す従来のマイクロレンズアレイ基板では、Ｂ−Ｂ’線方向おける中央部が最も照度が高く、中央部からスクリーン１３０の外縁側（左右両側）に向かうにしたがって照度が徐々に低くなっている。すなわち、マイクロレンズＭＬの集光効率が均一であっても、スクリーン１３０に投射される画像の照度は均一にならず、中央部から外縁側に向かって徐々に暗くなっている。図示を省略するが、スクリーン１３０の垂直方向においても、水平方向ほどではないものの、同様に中央部から外縁側に向かって徐々に暗くなる傾向がみられる。

この原因として、液晶ライトバルブに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで異なるために、投射レンズに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで異なってしまい、投射レンズのケラレに差が生じてしまう場合が考えられる。

また、液晶ライトバルブに入射する光の入射角度が中央部と外縁側とで均一であったとしても、液晶ライトバルブを透過した光の投射レンズへの飲み込みの位置依存性により照度に差が生じてしまう場合が考えられる。この結果、従来のマイクロレンズアレイ基板を備えた液晶ライトバルブでは、スクリーン１３０に投射される画像が中央部で明るく外縁側で暗くなって照度のムラが生じ、画像の品質が低下してしまうという課題があった。

また、Ｓ３は、従来のマイクロレンズアレイ基板として、各マイクロレンズＭＬに、マイクロレンズアレイ基板１０において最も集光効率が小さいマイクロレンズＭＬ１を適用した場合の照度分布である。Ｓ３に示すように、すべてのマイクロレンズＭＬの集光効率が小さくなると、Ｓ２に示す場合に比べて、中央部から外縁側に向かって全体的に照度が低下してしまい、スクリーン１３０に投射される画像全体が暗くなってしまう。

これに対して、Ｓ１に示す第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬの集光効率が小さくなるため、外縁側の画素Ｐ３に比べて中央部の画素Ｐ１の明るさが抑えられる。したがって、Ｓ１に示す第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０による照度は、Ｓ２に示す従来のマイクロレンズアレイ基板と比較して、外縁側では同じとなるが中央部では低くなる。これにより、外縁側と中央部との照度のムラを抑えることができる。

第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、Ｘ方向だけでなく、Ｙ方向と、Ｘ方向およびＹ方向と交差する対角方向とにおいても、中央部の照度が従来のマイクロレンズアレイ基板よりも低くなる。したがって、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０では、従来のマイクロレンズアレイ基板に比べて、外縁側の照度を低下させることなくより均一な照度分布が得られる。この結果、中央部と外縁側との照度のムラが緩和されるので、スクリーン１３０に投射される画像の品質を向上させることができる。

なお、各マイクロレンズＭＬの集光効率が外縁側から中央部に向かって連続的に小さくなるので、スクリーン１３０に投射される画像において、隣り合うマイクロレンズＭＬ同士の集光効率の差に起因する照度の違いを目立ちにくくすることができる。

ところで、上述したように、マイクロレンズＭＬの集光効率が小さいほどマイクロレンズＭＬに入射する光を屈折させてマイクロレンズＭＬの中央部に集光させる度合いは小さくなる。したがって、入射光がマイクロレンズＭＬで屈折した光の光軸の、基板１１の表面１１ｂ（図３参照）の法線方向に対する傾きは、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に小さくなる。

液晶層４０内では液晶分子がほぼ同じ方向に揃って配列されているので、液晶層４０を通過する光の光軸のばらつきが少ないほど、コントラストは良くなる。マイクロレンズアレイ基板１０では、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に、屈折した光の光軸の傾き度合いが小さくなるので、液晶装置１におけるコントラストは、外縁側から中央部に向かって良くなる。この結果、スクリーン１３０に投射される画像において、中央部におけるコントラストを向上することができる。

なお、第１の実施形態に係る液晶装置１では、マイクロレンズアレイ基板１０を対向基板３０に備える構成を前提として説明したが、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。

＜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の製造方法について、図５、図６、および図７を参照して説明する。図５、図６、および図７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５、図６、および図７の各図は、図１のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。なお、以下では、Ａ−Ａ’線に沿った方向（Ｘ方向）を幅方向ともいう。

なお、図示しないが、マイクロレンズアレイ基板１０の製造工程では、マイクロレンズアレイ基板１０を複数枚取りできる大型の基板（マザー基板）で加工が行われ、最終的にそのマザー基板を切断して個片化することにより、複数のマイクロレンズアレイ基板１０が得られる。したがって、以下に説明する各工程では個片化する前のマザー基板の状態で加工が行われるが、ここでは、マザー基板の中の個別のマイクロレンズアレイ基板１０に対する加工について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、石英などからなる光透過性を有する基板１１の一面１１ａに、制御膜７１を形成する。制御膜７１は、例えば、ＳｉＯ₂などの酸化膜からなる。制御膜７１は、基板１１に形成される凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状として所望の形状が得られるように、幅方向（Ｘ方向）におけるエッチングの度合いを制御するためのものである。

制御膜７１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よりも大きくなるように形成する。まず、基板１１の一面１１ａに制御膜７１となる酸化膜を形成した後、所定の温度でアニールを行う。制御膜７１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７１のエッチングレートを調整することができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、制御膜７１上にマスク層７２を積層して形成する。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，７２ｂ，７２ｃを形成する。ここで、開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３）を形成する位置に対向して設けられる。開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃの平面形状は、例えば円形である。

開口部７２ａはＡ−Ａ’線に沿った方向における中央部に設けられ、開口部７２ｃは最も外縁側に設けられ、開口部７２ｂは開口部７２ａと開口部７２ｃとの間に設けられる。開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃの開口径は、開口部７２ａが最も大きく、開口部７２ｂ、開口部７２ｃの順に小さくなる。

次に、図５（ｃ）に示すように、マスク層７２を介して制御膜７１にドライエッチングを施す。これにより、制御膜７１に、開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃに対応して、開口部７１ａ，７１ｂ，７１ｃが形成される。そして、開口部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ内に基板１１の一面１１ａが露出する。開口部７１ａ，７１ｂ，７１ｃの開口径は、それぞれ開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃの開口径と同じとなる。

次に、図５（ｄ）に示すように、マスク層７２の開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃを介して等方性エッチングを施すことにより、基板１１に凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成する。等方性エッチング処理として、制御膜７１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、フッ酸溶液などを用いたウエットエッチングが用いられる。

このエッチング処理により、制御膜７１が開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃを中心としてエッチングされるとともに、基板１１が一面１１ａ側から開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃを中心としてエッチングされる。これにより、基板１１に、平面視で開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃを中心とする同心円状に、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。

図６（ａ）に開口部７２ｃを介して形成される凹部１２ｃの形状を示し、図６（ｂ）に開口部７２ａを介して形成される凹部１２ａの形状を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、凹部１２ｃは基板１１に開口部７２ｃを中心として形成され、凹部１２ａは基板１１に開口部７２ａを中心として形成される。図６（ａ），（ｂ）には、制御膜７１が設けられていない場合に、等方性エッチングにより形成される凹部１２ａ，１２ｃの形状を２点鎖線で示す。

図６（ａ）に２点鎖線で示すように、制御膜７１が設けられていない場合、凹部１２ｃの形状は理想的には半球状（断面視では半円状）となる。ここで、本実施形態では、基板１１の一面１１ａとマスク層７２との間には、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基板１１よりも大きい制御膜７１が設けられている。そのため、制御膜７１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くなる。

したがって、マスク層７２の開口部７２ｃを介してエッチングされる制御膜７１の開口部７１ｃの拡大量は、凹部１２ｃの深さ方向の拡大量よりも多くなる。そうすると、開口部７１ｃの拡大に伴って凹部１２ｃの幅方向（Ｘ方向）も拡大することとなり、凹部１２ｃの開口部は、２点鎖線で示す制御膜７１が設けられていない場合に形成される凹部１２ｃの開口部よりも大きくなる。

図６（ｂ）に示すように、マスク層７２の開口部７２ａの開口径は開口部７２ｃよりも大きいので、２点鎖線で示す制御膜７１が設けられていない場合でも、図６（ａ）に示す場合に比べて、幅方向（Ｘ方向）におけるエッチング量がより多くなる。したがって、凹部１２ａの開口部は、凹部１２ｃの開口部よりも大きくなる。

さらに、マスク層７２の開口部７２ａの開口径が大きいため、図６（ａ）に示す場合に比べて、制御膜７１がより多くエッチングされるので、制御膜７１が設けられていない場合に対する凹部１２ａの開口部の増大量はより多くなる。その結果、凹部１２ａの形状を半円形に近似したときの曲率半径は、凹部１２ｃの形状を半円形に近似したときの曲率半径よりも大きくなる。

なお、図示を省略するが、マスク層７２の開口部７２ｂを介して形成される凹部１２ｂの開口径は、凹部１２ａの開口径よりも小さく、凹部１２ｃの開口径よりも大きくなる。したがって、凹部１２ｂの形状を半円形に近似したときの曲率半径は、凹部１２ａの形状を半円形に近似したときの曲率半径よりも小さく、凹部１２ｃの形状を半円形に近似したときの曲率半径よりも大きくなる。

また、図６（ｂ）では凹部１２ａの開口部の両側に制御膜７１を示しているが、凹部１２ａと隣り合う凹部１２ｂとが互いに接するまでエッチングを施すと、凹部１２ａと凹部１２ｂとの間の制御膜７１は除去されることとなる。

上述したように、制御膜７１のエッチングレートはアニール時の温度設定により調整できるので、マスク層７２の開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃの開口径と制御膜７１のエッチングレートとを適宜設定することにより、形成される凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの曲率半径を調整することができる。

次に、図７（ａ）に示すように、基板１１の一面１１ａ側から制御膜７１とマスク層７２とを除去する。続いて、図７（ｂ）に示すように、基板１１に形成された凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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からなるレンズ層１３を形成する。

レンズ層１３は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。これにより、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応して、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３が構成される。レンズ層１３の表面には、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる段差が反映される。

次に、図７（ｃ）に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理などを用いて、レンズ層１３の表面の平坦化処理を行う。レンズ層１３の平坦化処理後の残厚、すなわちレンズ層１３の層厚は、形成されるマイクロレンズＭＬの焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。これにより、マイクロレンズアレイＭＬＡを備えたマイクロレンズアレイ基板１０が完成する。

（第２の実施形態）
＜液晶装置＞
第２の実施形態に係る液晶装置は、第１の実施形態に係る液晶装置に対して、素子基板および対向基板の双方にマイクロレンズアレイ基板を備えている点が異なるが、他の構成はほぼ同じである。なお、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。

第２の実施形態に係る液晶装置の構成を説明する。図８は、第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。詳しくは、図８は、図１のＡ−Ａ’線（Ｘ方向）に沿った概略断面図に相当する。

図８に示すように、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、第１の実施形態に係る液晶装置１と同様に対向基板３０にマイクロレンズアレイ基板１０を備え、さらに素子基板２０にもマイクロレンズアレイ基板６０を備えている。

素子基板２０は、マイクロレンズアレイ基板６０と、パス層（光路長調整層）６４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。パス層（光路長調整層）６４は、対向基板３０側のパス層（光路長調整層）３１と同様の構成を有する。

マイクロレンズアレイ基板６０は、基板６１とレンズ層６３とを備えている。基板６１は基板１１と同じ材料で構成され、レンズ層６３はレンズ層１３と同じ材料で構成されている。基板６１には、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれに対しても、同じ形状の凹部６２が設けられている。すなわち、マイクロレンズアレイ基板６０のマイクロレンズＭＬは、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれにおいても同じ曲率で同じ集光効率を有している。

対向基板３０は、第１の実施形態に係る液晶装置１と同様に、マイクロレンズアレイ基板１０と、パス層（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とを備える構成である。

第２の実施形態に係る液晶装置１Ａは、対向基板３０にマイクロレンズアレイ基板１０を備えているので、中央部と外縁側との照度のムラを緩和して、スクリーン１３０に投射される画像の品質を向上させることができる。

さらに、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａでは、素子基板２０にもマイクロレンズアレイ基板６０を備えているので、対向基板３０側から入射しマイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズＭＬで屈折した光が、マイクロレンズアレイ基板６０のマイクロレンズＭＬで再び屈折する。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズＭＬで集光された光の光軸をマイクロレンズアレイ基板６０のマイクロレンズＭＬで揃えて投射レンズ１１７（図１０参照）側へ射出することができる。

なお、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａでは、マイクロレンズアレイ基板１０を対向基板３０に備える構成を前提として説明したが、マイクロレンズアレイ基板１０を素子基板２０に備え、マイクロレンズアレイ基板６０を対向基板３０に備える構成としてもよい。

このような構成にすれば、対向基板３０側から入射する光は、中央部から外縁側までの各マイクロレンズＭＬにより、マイクロレンズＭＬの中央部に均一に集光される。したがって、マイクロレンズアレイ基板６０が集光効率の大きいマイクロレンズＭＬを備えていれば、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれにおいても、入射光がマイクロレンズＭＬの中央部に良好に集光されるので、遮光層２２，２６，３２に吸収される光の量が少なくなる。これにより、遮光層２２，２６，３２が光を吸収することによる発熱を抑えることができる。

また、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａにおいて、素子基板２０および対向基板３０の双方に、マイクロレンズアレイ基板１０を備える構成としてもよい。

（第３の実施形態）
＜液晶装置＞
第３の実施形態に係る液晶装置は、第１の実施形態に係る液晶装置に対して、対向基板に２つのマイクロレンズアレイ基板を備えている点が異なるが、他の構成はほぼ同じである。なお、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。

第３の実施形態に係る液晶装置では、第１の実施形態に対して、対向基板に２つのマイクロレンズアレイ基板を備えており、対向基板の構成が異なっている。ここでは、第３の実施形態に係る対向基板の構成を主体に説明する。図９は、第３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。図９は、図１のＡ−Ａ’線（Ｘ方向）に沿った概略断面図に相当するが、素子基板の図示を省略している。

図９に示すように、第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂは、対向基板３０Ａを備えている。対向基板３０Ａは、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０と、マイクロレンズアレイ基板８０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８０は、基板８１とレンズ層１３とを備えている。基板８１は基板１１と同じ材料で構成されている。基板８１には、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれに対しても、同じ形状の凹部８２が設けられている。したがって、マイクロレンズアレイ基板８０のマイクロレンズＭＬは、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれにおいても同じ集光効率を有している。

レンズ層１３は、基板１１と基板８１との間に挟持されて、基板８１に設けられた凹部８２を埋め込むように設けられている。対向基板３０Ａでは、レンズ層１３は、基板１１の凹部１２に埋め込まれた部分１４と、基板８１の凹部８２に埋め込まれた部分１５と、部分１４と部分１５との間に挟まれた部分１６とを有している。

レンズ層１３のうち、部分１４はマイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズアレイＭＬとして機能し、部分１５はマイクロレンズアレイ基板８０のマイクロレンズアレイＭＬとして機能する。そして、部分１６は対向する２つのマイクロレンズアレイＭＬ同士の間の光路長を調整する機能を有する。

液晶装置１Ｂでは、対向基板３０（基板１１）の表面１１ｂ側から入射しマイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズＭＬで屈折した光が、マイクロレンズアレイ基板８０のマイクロレンズＭＬで再び屈折する。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０のマイクロレンズＭＬで集光された光の光軸をマイクロレンズアレイ基板８０のマイクロレンズＭＬで揃えて液晶層４０に入射させることができる。

また、第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂは、第２の実施形態に係る液晶装置１Ａに対して、第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０を含む２つのマイクロレンズアレイ基板を備えている点は同じであるが、素子基板２０にマイクロレンズアレイ基板を備えていない点が異なっている。

第２の実施形態に係る液晶装置１Ａのように、素子基板２０にマイクロレンズアレイ基板６０を備える構成の場合、液晶装置の製造工程において、マイクロレンズアレイ基板６０上にＴＦＴ２４や配線などを形成することとなり、これらの形成工程において、マイクロレンズアレイ基板６０が高温や温度変化に晒される。そうすると、基板６１とレンズ層６３との熱膨張係数の違いやレンズ層６３の組成変化などに起因して、レンズ層６３に応力がかかりクラックが入る場合がある。

これに対して、第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂでは、素子基板２０にマイクロレンズアレイ基板を備えていないので、液晶装置の製造工程において、ＴＦＴ２４や配線などを形成する工程におけるレンズ層のクラック発生のリスクを回避することができる。

なお、第３の実施形態に係る液晶装置１Ｂでは、対向基板３０における光の入射側から順に、マイクロレンズアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板８０とを備える構成であったが、マイクロレンズアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ基板８０との位置関係が上記と反対となる構成としてもよい。また、マイクロレンズアレイ基板８０の代わりに、もう一つのマイクロレンズアレイ基板１０を備える構成としてもよい。

（第４の実施形態）
＜電子機器＞
次に、第４の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、第４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。

図１０に示すように、第４の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター（投射型表示装置）１００は、偏光照明装置１１０と、光分離素子としての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、光合成素子としてのクロスダイクロイックプリズム１１６と、投射レンズ１１７とを備えている。

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Ｌ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射レンズ１１７によってスクリーン１３０上に投射され、画像が拡大されて表示される。

液晶ライトバルブ１２１は、上述した各実施形態のマイクロレンズアレイ基板１０を有する液晶装置１，１Ａ，１Ｂ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。

第４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、スクリーン１３０に投射される画像の中央部から外縁側まで、より均一な照度分布が得られるマイクロレンズアレイ基板１０を有する液晶装置１，１Ａ，１Ｂ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及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）
上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０は、レンズ層１３の凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの曲率を異ならせることで、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の集光効率を異ならせる構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。図１１は、変形例に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略断面図である。図１１（ａ）に示す変形例１に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ａのように、マイクロレンズＭＬの径（凹部１２の開口径）を異ならせることで、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の集光効率を異ならせる構成であってもよい。

図１１（ａ）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において、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、略球面状（略半球形状）に形成されており互いに相似形状である。マイクロレンズＭＬ１の径をＤ１とし、マイクロレンズＭＬ２の径をＤ２とし、マイクロレンズＭＬ３の径をＤ３とすると、径Ｄ１＜径Ｄ２＜径Ｄ３となっている。

したがって、マイクロレンズアレイ基板１０Ａ上の同じ面積に入射する入射光に対してマイクロレンズＭＬが集光可能な有効面積は、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に小さくなる。したがって、マイクロレンズＭＬの集光効率は、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に小さくなる。

（変形例２）
また、図１１（ｂ）に示す変形例２に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂのように、基板１１の一面１１ａに対するマイクロレンズＭＬの周縁部の傾斜角度を異ならせることで、マイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３の集光効率を異ならせる構成であってもよい。

図１１（ｂ）に示すように、変形例２に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｂにおいて、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、断面視で略Ｖ字状に形成されている。基板１１の一面１１ａに対するマイクロレンズＭＬ１（凹部１２ａ）の周縁部の傾斜角度をθ１とし、マイクロレンズＭＬ２（凹部１２ｂ）の周縁部の傾斜角度をθ２とし、マイクロレンズＭＬ３（凹部１２ｃ）の周縁部の傾斜角度をθ３とすると、θ１＜θ２＜θ３となっている。

マイクロレンズＭＬの周縁部で屈折する光は、周縁部の傾斜角度θが大きいほどマイクロレンズＭＬの中央部に近い位置に集光され、周縁部の傾斜角度θが小さいほどマイクロレンズＭＬの中央部から離れた位置に集光される。したがって、同じ方向から入射する入射光に対する集光効率は、外縁側から中央部に向かってマイクロレンズＭＬ３，ＭＬ２，ＭＬ１の順に小さくなる。

（変形例３）
また、図１２（ａ）に示す変形例３に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｃのように、表示領域Ｅの周囲を囲む非表示領域Ｆを有し、非表示領域Ｆに配列された第３マイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬＦを備えた構成であってもよい。図１２は、変形例に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略平面図である。

図１２（ａ）に示すように、変形例３に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｃは、表示領域Ｅの周囲を囲む非表示領域Ｆを有している。非表示領域Ｆは、液晶装置の表示には実質的に寄与しない領域であって、表示領域Ｅ内の画素電極２８と同様に駆動されるダミー画素電極を有している。このようなダミー画素電極は、例えば、表示領域Ｅ内の外縁部における駆動波形の乱れなどによる画像品質の低下を抑えるために設けられる。例えば、ダミー画素電極に黒色のベタ状の画像を表示する画像信号を与え、表示領域Ｅの周囲を黒く縁取ることで、表示領域Ｅの周辺からの光漏れが抑えられる。ダミー画素電極をＴＦＴと絶縁することにより、電気的にフローティング状態とする場合もある。

変形例３に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｃでは、このような非表示領域Ｆに、第３マイクロレンズとしてのマイクロレンズＭＬＦ（ダミーマイクロレンズ）を備えている。マイクロレンズＭＬＦの形状は、表示領域Ｅの外縁側に位置するマイクロレンズＭＬ３の形状と同じである。すなわち、マイクロレンズＭＬＦを構成する凹部（図示は省略）の形状は、マイクロレンズＭＬ３を構成する凹部１２ｃの形状と同じである。これにより、マイクロレンズアレイ基板１０Ｃの表示領域Ｅの外縁部およびその周囲において平坦性が向上するため液晶層４０の層厚をより均一にでき、入射光の屈折などの光学条件を同じにできるので、液晶装置１の画像品質を向上させることができる。

（変形例４）
上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板１０は、各マイクロレンズＭＬの集光効率が、液晶装置１における表示領域Ｅの中央部に位置する画素Ｐ１に対応するマイクロレンズＭＬ１からＸ方向、Ｙ方向、Ｘ方向およびＹ方向の対角方向のそれぞれにおいて、最も外縁側に位置する画素Ｐに向かって連続的に大きくなるように設定されている構成であったが、本発明はこのような形態に限定されない。図１２（ｂ）に示す変形例４に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｄのように、表示領域Ｅが中央部から外縁側に向かって複数の領域に区分けされ、領域ごとに集光効率を異ならせる構成であってもよい。

図１２（ｂ）に示すように、変形例４に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｄは、表示領域Ｅ内の中央部に位置する領域Ｒ１と、領域Ｒ１の周囲を囲む領域Ｒ２と、領域Ｒ２の周囲を囲む表示領域Ｅ内で最も外縁側に位置する領域Ｒ３と、を有している。そして、領域Ｒ１内には複数のマイクロレンズＭＬ１が配列され、領域Ｒ２内には複数のマイクロレンズＭＬ２が配列され、領域Ｒ３内には複数のマイクロレンズＭＬ３が配列されている。

変形例４に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｄにおける各マイクロレンズＭＬの集光効率は、Ｘ方向、Ｙ方向、および対角方向の各方向において、外縁側から中央部に向かって領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３毎に段階的に小さくなる。したがって、変形例４に係るマイクロレンズアレイ基板１０Ｄにおいても、従来のマイクロレンズアレイ基板に比べて、中央部と外縁側との照度のムラを緩和することができる。

なお、図１２（ｂ）では、中央部から外縁側に向かって、マイクロレンズＭＬの集光効率が同じ領域として、領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の３つの領域に区分けしているが、４つ以上の領域に区分けしてもよく、より多くの領域に区分けすることが好ましい。区分けする領域の数を多くするほど、隣り合う領域同士でマイクロレンズＭＬの集光効率の差に起因する照度の違いを目立ちにくくすることができる。

（変形例５）
上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、図５（ｄ）に示すように、マスク層７２の開口部７２ａ，７２ｂ，７２ｃを介して制御膜７１および基板１１に等方性エッチングを施すことにより、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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。マイクロレンズアレイ基板の製造方法は、図１３に示すように、レジスト層に形成した凹部を基板１１に転写することで、基板１１に凹部を形成する構成であってもよい。

図１３は、変形例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。変形例５に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法では、図１３（ａ）に示すように、基板１１上にレジスト層７３を形成する。続いて、図１３（ｂ）に示すように、レジスト層７３に、基板１１に形成する凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状に対応させて光の透過率を変化させたマスク７４を用いて、レジスト層７３の露光を行う。

マスク７４は、例えば、ＨＥＢＳマスクなどのグレイスケールマスクであり、光透過領域７４ａ，７４ｂ，７４ｃのそれぞれにおいて、平面的な中心位置から外周に向かって略同心円状に光の透過率を異ならせることで階調が得られる。また、略同心円状の光の透過率の同じ領域の大きさは、マスク７４の中央部に位置する光透過領域７４ａで最も大きく、外縁側に向かって光透過領域７４ｂ，７４ｃの順に小さくなる。このようなマスク７４を介してレーザー光Ｌの照射を行うことにより、マスク７４の光透過領域７４ａ，７４ｂ，７４ｃに対応して、レジスト層７３に露光領域７３ａ，７３ｂ，７３ｃが形成される。

なお、レジスト層７３の露光には、凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状に対応させて段階的に光透過領域の面積を異ならせた複数のマスクにより多段露光を用いることとしてもよい。また、クロムマスクに凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状に対応させて微小開口面積分布を持たせた面積階調マスクを用いることとしてもよい。

次に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト層７３に現像処理を施して露光領域７３ａ，７３ｂ，７３ｃを除去することにより、レジスト層７３に凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの基となる凹部７５ａ，７５ｂ，７５ｃが形成される。

次に、図１３（ｄ）に示すように、凹部７５ａ，７５ｂ，７５ｃが形成されたレジスト層７３から基板１１まで、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、レジスト層７３に形成された凹部７５ａ，７５ｂ，７５ｃが基板１１に転写され、基板１１に凹部１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。

（変形例６）
上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板を備える電気光学装置は、液晶装置１に限定されない。上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板は、例えば、イメージセンサーやインテグラルレンズなどにも好適に用いることができる。また、上記実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）を備えたＤＬＰ（Digital Light Processing）にも好適に用いることができる。

１…液晶装置（電気光学装置）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，６０，８０…マイクロレンズアレイ基板、１１…基板、１１ａ…一面、１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）…凹部、１３…レンズ層、２０…素子基板、２２…遮光層、２４…ＴＦＴ（スイッチング素子）、３０…対向基板、４０…液晶層、１００…プロジェクター（電子機器）、Ｅ…表示領域、Ｆ…非表示領域、ＭＬ…マイクロレンズ、ＭＬ１…マイクロレンズ（第１マイクロレンズ）、ＭＬ２…マイクロレンズ、ＭＬ３…マイクロレンズ（第２マイクロレンズ）、ＭＬＦ…マイクロレンズ（第３マイクロレンズ）、Ｐ…画素。

Claims (4)

1. スイッチング素子を有する素子基板と、
   前記素子基板に対向した対向基板と、
   前記素子基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
   前記素子基板と前記対向基板とにおいて、光入射側に配置された一方の基板は、
   第１マイクロレンズと、
   前記第１マイクロレンズよりも外縁側に配置された第２マイクロレンズと、を有し、
   前記第１マイクロレンズの曲率が前記第２マイクロレンズの曲率よりも小さいことにより、前記第１マイクロレンズにより集光された光は、前記第２マイクロレンズにより集光された光に比べて、遮光層で遮光される光の量が多い、
   ことを特徴とする電気光学装置。
2. 前記第１マイクロレンズにおける周縁部の前記基板の面に対する傾斜角度は、前記第２マイクロレンズにおける周縁部の前記面に対する傾斜角度よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 互いに同じ集光効率の複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを備えた ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気光学装置。
4. 請求項１から３の何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。