マイクロレンズアレイ板及びその製造方法、並びに電気光学装置及び電子機器
【課題】 電気光学装置において、良好な特性で表示させると共に、構造的安定性を有する。
【解決手段】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、一方の表面に対向配置された第２透明基板とを備える。第１及び第２透明基板の間には、レンズ面を内壁の一部とすると共に第２透明基板におけるレンズ面に対向する対向表面を内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間が形成されている。密閉空間内は減圧状態とされており、減圧層となっている。
【解決手段】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、一方の表面に対向配置された第２透明基板とを備える。第１及び第２透明基板の間には、レンズ面を内壁の一部とすると共に第２透明基板におけるレンズ面に対向する対向表面を内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間が形成されている。密閉空間内は減圧状態とされており、減圧層となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置に好適に用いられるマイクロレンズアレイ板及びその製造方法の技術分野に関する。本発明は更に、該マイクロレンズアレイ板を備えた電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置等の電気光学装置では、その画像表示領域内に、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と称す）等の各種電子素子が作り込まれる。このため、電気光学装置に平行光を入射した場合、そのままでは、全光量のうち各画素の開口率に応じた光量しか利用できない。
【０００３】
そこで従来は、各画素に対応するマイクロレンズを含んでなるマイクロレンズアレイを対向基板に作り込んだり、マイクロレンズアレイ板を対向基板に貼り付けたりしている。係るマイクロレンズによって、そのままでは各画素における開口領域を除いた非開口領域に向かって進行する筈の光を、画素単位で集光して、電気光学物質層を透過する際には、各画素の開口領域内に導かれるようにしている。この結果、電気光学装置において明るい表示が可能となる。
【０００４】
この種のマイクロレンズアレイ板は、複数のマイクロレンズの各レンズ面が形成された透明基板にカバーガラスを接着材で貼り合わせて製造される。その際用いられる接着剤は、例えば特許文献１等に記載されているように、一般に透明基板とは屈折率の異なる材料からなり、透明基板のレンズ面による窪みに埋め込まれてマイクロレンズを機能させるという側面を有している。そのような接着剤は、樹脂で構成されることがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、樹脂材料は、硬化時の膨張又は収縮により破壊されるおそれがあることから、その厚みが一定値以下に制限されるという問題がある。また、樹脂特有の劣化や収縮等によって、カバーガラスが剥がれる等のおそれがある。加えて、通常用いられる樹脂製の接着剤は屈折率が１．４程度であり、透明基板（例えば、屈折率１．４６の石英基板）に対する低屈折率層として用いるには屈折率が十分低いとは言い難く、更なる低屈折率化、或いは、より屈折率の低い材料の探索が必要とされている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、良好な表示が可能であり、構造的安定性を有するマイクロレンズアレイ板、及びその製造方法、並びに該マイクロレンズアレイ板を備えた電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えている。
【０００９】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板によれば、各マイクロレンズのレンズ面と第２透明基板との間に減圧層が形成されている。レンズ面は、第１透明基板と減圧層との屈折率差に応じてマイクロレンズとしての屈折作用を示す。第２透明基板は、例えば、マイクロレンズの耐熱或いは防塵等の目的で第１透明基板の最外面に付設されるカバーガラス等であってよい。
【００１０】
ここで減圧層は、第１透明基板と第２透明基板との間の、内圧が大気圧以下の空間からなり、具体的には密閉空間内の大気を減圧することで形成されている。即ち、ここでいう「減圧」は、大気圧よりも低圧にすることを意味し、「減圧状態」は、「真空」の物理的又はＪＩＳ（日本工業規格）における定義「大気圧より低い圧力の気体で満たされている特定の空間の状態」と同義である。また、減圧層内の気体は、必ずしも空気だけとは限らず、その他の各種ガス、或いはそれらの少なくとも一つと空気との混合ガス等であってもよい。
【００１１】
このような減圧層の屈折率は、大気の屈折率（1.006）や真空の屈折率（1）からわかるように、殆ど１となる。即ち、減圧層は、一般に低屈折媒質として用いられる樹脂（屈折率1.4程度）と比べても格段に屈折率が低く、第１透明基板に対する低屈折率層として機能する。しかも、石英（屈折率1.46）等からなる第１透明基板に対する屈折率差をかなり大きくできるため、マイクロレンズの集光能を向上させることが可能となる。尚、この場合のレンズ面は、屈折率の値の大小から、減圧層に対して凸とされる。
【００１２】
また、減圧層は真空度が高いことから、上記樹脂等の他の媒質や大気と比べて殆ど膨張せず、膨張しようとする際の内圧増加によって基板同士が剥がれるのが防止される。通常の低屈折率層は、レンズ面上の凹凸に埋め込まれており、基板同士を接着する接着剤でもあるので、膨張によって層自体が破壊されることがあるが、減圧層であれば、このように物理的に破壊されることはない。
【００１３】
尚、第１透明基板、第２透明基板、及び減圧層等の各構成要素の厚みや屈折率は、実験的、経験的、理論的に、或いはシミュレーション等によって、実際に用いられるマイクロレンズのサイズ及びマイクロレンズとして要求される性能や装置仕様等に応じて、個別具体的に設定すればよい。
【００１４】
以上説明したように、本発明の第１マイクロレンズアレイ板によれば、第１透明基板と共にマイクロレンズを構成する低屈折率層を減圧層としたので、極めて低い屈折率により第１透明基板との屈折率差を大きく確保でき、集光性能が向上する。同時に、低屈折率層を樹脂等で構成した場合に生じる劣化や熱膨張等を、殆ど或いは実践上全く問題とせずに済む。従って、このマイクロレンズアレイ板を適用する電気光学装置において明るい表示を可能ならしめると共に、構造安定性を向上させ、製造不良を低減することに寄与する。
【００１５】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の一態様では、前記減圧層の内圧は１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下である。
【００１６】
この態様によれば、減圧層の真空度が比較的高く規定される。そのため、減圧層の内圧は、ガス流体としての圧力レベルより更に低圧の分子流レベルの圧力になり、膨張に対する悪影響が、より一層排除される。内圧が１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下であるというのは、雰囲気中の水分を除外して試料等の変質を防止するなどの実用上、気体原子又は分子が殆ど存在しないとみなすことができる状態の指標となる値である。
【００１７】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記減圧層は、空気を含む。
【００１８】
この態様によれば、減圧層は減圧空気を含んでなる。言い換えると、大気を所定の真空度まで減圧することにより構成できるので、このようなマイクロレンズアレイ板は比較的容易に製造可能である。
【００１９】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記減圧層は、不活性ガスを含む。
【００２０】
この態様によれば、減圧層には、例えばアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが含まれているため、減圧層の内壁を構成する第１及び第２透明基板の化学的劣化を一層防止可能である。
【００２１】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを周縁部において接着する接着層を更に備え、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とは共に前記対向表面に接しており、前記第１透明基板における前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面及び前記第２透明基板における前記対向表面の反対側に位置する他方の表面に作用する外圧と前記減圧層の内圧との圧力差によって、前記第１透明基板と前記第２透明基板とが密着されている。
【００２２】
この態様によれば、減圧層は、２つの基板の周縁を接着剤で貼り合わせてできた空間部に形成されている。このように接着剤を用いるのは、マイクロレンズアレイ板の内外で圧力差があまり大きくない場合や確実に密閉したい場合に好適である。尚、接着剤は基板の周縁部にのみ使うため、上述した低屈折率層及び接着剤として機能する樹脂が引き起こすような弊害は少ない。
【００２３】
また、この場合の減圧層は、第１透明基板と第２透明基板とが、外表面に受ける外圧（即ち、大気圧）と内壁面に受ける減圧層による内圧との差圧によって密着しているために、より密閉性が保障されている。尚、減圧層が外圧によって押しつぶされないように、２つの基板同士は、周縁部だけでなくレンズ面の頂上部でも接している。即ち、減圧層は、複数のマイクロレンズが支柱のように支えているため、構造的にも安定である。
【００２４】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面が前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内に配置されており、該密封空間内の内圧が大気圧と同等以上となるように大気及び不活性ガスの少なくとも一方を含んでなる気体媒質層とを備えている。
【００２５】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板によれば、第１マイクロレンズアレイ板の減圧層に代えて、２つの基板間の空間部内を大気又は不活性ガス或いはその両方で満たしてなる気体媒質層が形成されている。気体媒質層の内圧は、上記の減圧層とは異なり、大気圧以上とする。
【００２６】
このような場合も、気体媒質層を構成する大気や不活性ガスは、化学的反応性に乏しく、例えば１程度にまで屈折率を低く設定可能であるために、集光性能を向上させることが可能である。また、材質劣化を殆ど或いは実践上全く問題とせずに済み、このマイクロレンズアレイ板、延いてはこれを適用した電気光学装置における構造安定性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第１及び第２マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記第１透明基板のうち前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面に、前記第１透明基板よりも屈折率が高い高屈折率層が設けられている。
【００２８】
この態様によれば、第１又は第２マイクロレンズアレイから射出される光は、第２透明基板、減圧層又は気体媒質層、第１透明基板をこの順に透過する。ここで、第１透明基板における光の出射側に、更に高屈折率層が配置される。光学設計上、また構成の簡素化等の観点からは、この高屈折率層は第１透明基板と接することが望ましいが、第１透明基板に他の光学媒質を介して設けられていても構わない。そのような場合であっても、以下に説明するような光学的関係性を満足させることが可能だからである。
【００２９】
高屈折率層は、第１透明基板よりも屈折率が高いことから、第１透明基板側と高屈折率層との界面では、光の出射角度は入射角度よりも浅くなる。このとき、個々のマイクロレンズで集束された光束は、照射される面積がレンズからの距離に応じて小さくなるが、その距離に対する照射面積の減少度合いが低減する。
【００３０】
即ち、この場合は、各マイクロレンズに対する入射光は、屈折の第１段階としてレンズ面で一旦絞られ、第２段階として第１透明基板の位置で絞り具合を緩めるように（端的には、殆ど平行光となるように）第１段階とは反対方向に曲げられる。そして、照射面積を殆ど第２段階における大きさとしたまま、各画素の開口領域に照射されることになる。
【００３１】
これは、マイクロレンズアレイ板からの出射光の照射面積が、距離の変化に対して鈍感になることを意味している。そのため、この出射光は、比較的緩やかに絞られた状態で各画素の開口領域に照射されることになる。即ち、出射光の開口領域に対する照射マージンは、第１透明基板並びに高屈折率層等の更に出射側に付設される構成要素の厚みが多少変わっても、概ね良好に確保される。
【００３２】
そのため、これらの構成要素の厚みが多少ばらついたとしても、個々のマイクロレンズから開口領域に導かれ、実際に表示に寄与する光の量は殆ど減少しないで済む。例えば、基板の厚みは、一般に研磨処理により調整されるが、その際に、マイクロレンズアレイ板毎に厚みがばらつくことがある。そのような場合でも、本態様によれば、マイクロレンズから開口領域に導かれる光量は、マイクロレンズアレイ板間で比較的均等になる。よって、本発明のマイクロレンズアレイ板を適用する電気光学装置においては、このマイクロレンズアレイ板を含めた電気光学装置の投影透過率における製造ばらつきが抑えられたものとなる。
【００３３】
このように基板の厚みに対するマージンが大きくなることから、装置性能からみた製造ばらつきが低減され、しかも電気光学装置における投影透過率を維持すること可能なマイクロレンズアレイ板が比較的容易に製造可能となる。また、このような構成をとることで、マイクロレンズアレイ板から電気光学物質（例えば液晶等）へ入射する光の入射角度が比較的浅くなるので、電気光学物質における実質的な変調度が改善され、電気光学装置におけるコントラスト比を向上させることも可能となる。
【００３４】
尚、本発明のマイクロレンズは、光を第１透明基板側から入射させても、第２透明基板側から入射させても使用できる。そこで、以上と同様のことが、第１透明基板側から光を入射する場合にも言える。但し、その場合は、一般に第２透明基板は減圧層よりも屈折率が高いことから、特段の配慮をせずとも、このような構造をとることが考えられる。
【００３５】
本発明の第１及び第２マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記対向表面には、前記所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成されている。
【００３６】
この態様によれば、第１又は第２のマイクロレンズアレイ板は、減圧層を介して２つのレンズが向き合った構造となる。このような構造では、２つのレンズ間の距離（即ち、レンズ間の媒質の厚み）の製造上の自由度がレンズ性能に大きく影響するが、この場合は、レンズ間の媒質を樹脂で構成する場合のように、膨張による悪影響を回避するために厚みを一定値以下に制限する必要がなく、設計自由度を確保して良好なレンズ性能を実現することが可能である。
【００３７】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２マイクロレンズアレイ板（但し、その各種態様を含む）と、該第１又は第２マイクロレンズ板に対向配置された他の基板と、該他の基板上に形成されており前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、前記他の基板上に形成されており前記画素電極を駆動するための配線及び電子素子とを備えている。
【００３８】
本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明のマイクロレンズアレイ板を備えるので、明るい表示が可能であり、しかも生産性に優れ、構造安定性を維持することが可能となる。尚、このような電気光学装置は、島状の画素電極或いはストライプ状電極等の表示用電極に、走査線、データ線等の配線やＴＦＴ等の電子素子が接続されてなるアクティブマトリクス駆動型液晶装置等の電気光学装置として構築される。
【００３９】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を具備する。
【００４０】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備して構成されているので、明るく、優れた表示品質が維持されており、しかも生産性に優れ、構造的安定が維持されたプロジェクタ、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【００４１】
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えたマイクロレンズアレイ板を製造するマイクロレンズアレイ板の製造方法であって、前記マイクロレンズアレイ板の組み立て用の密閉容器を減圧し、前記密閉容器内を所定の減圧雰囲気とする減圧工程と、前記減圧工程の後に、前記密閉容器内で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とが共に前記対向表面に接するように密着させ、前記マイクロレンズアレイ板を組み立てると同時に、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に前記減圧層を形成する減圧層形成工程とを含んでいる。
【００４２】
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法によれば、減圧雰囲気内で基板の組み立て（即ち、第１透明基板と第２透明基板とを組み合わせる工程）を行う。その際、両基板の周縁部を打ち合わせると、その間に本発明の密閉空間が形成される。この密閉空間内部は、作業雰囲気と同じ減圧状態にあるので、この空間は自ずと減圧層となる。よって、例えば、基板の組み立て後に、基板間の空間を減圧するよりも速く、しかも確実に所望の真空度まで減圧された減圧層を形成することが可能である。
【００４３】
また、ここでは、第１透明基板におけるレンズ面の頂上部を、第２透明基板の対向表面に接するようにして基板の組み立てを行う。そのため、レンズ面によって減圧層内部が支えられるため、マイクロレンズアレイ板を減圧雰囲気から大気中に取り出した後に、減圧層が潰れされるおそれを回避することができる。
【００４４】
尚、基板の組み立てにおいては、第１透明基板と第２透明基板との接触部分を接着剤で接着固定するようにしてもよいし、単に密着させるだけであってもよい。前者によれば、確実に基板同士の剥がれ等を防止できる。後者は、上述したように、大気中に取り出した後の、第１及び第２透明基板の外表面と内部との圧力差を利用して形状を維持する方式であり、この方式で製造すれば、簡便な組み立てが可能であると共に、接着剤である樹脂の劣化や膨張・収縮を考慮せずに済む。
【００４５】
本発明のこのような作用及び他の利得は、次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４７】
（１：第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ板、及び、それを具備する電気光学装置について図１から図１２を参照して説明する。
【００４８】
（１−１：マイクロレンズアレイ板）
先ず、本実施形態に係るマイクロレンズ板について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の概略構成を表している。図２は、そのうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して表している。図３は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の部分断面を拡大して表している。
【００４９】
図１において、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２０は、カバーガラス２００で覆われた、例えば石英板等からなる透明板部材２１０を備える。透明板部材２１０には、多数の凸状のレンズ面２１０’がマトリクス状に形成されている。ここで、カバーガラス２００は、レンズ面２１０’に接するように配置されている。また、カバーガラス２００と透明板部材２１０とで構成される間隙は密閉されており、その内部は減圧状態の空間である減圧層２２０となっている。これらによって、マトリクス状に平面配列されたマイクロレンズ５００が構築されている。
【００５０】
このように本実施形態では、透明板部材２１０から、本発明に係る「第１透明基板」の一例が構成されており、減圧層２２０から、本発明に係る「減圧層」の一例が構成されている。また、カバーガラス２００から、本発明に係る「第２透明基板」の一例が構成されている。
【００５１】
図２及び図３に示すように、各マイクロレンズ５００の曲面は、相互に屈折率が異なる透明板部材２１０と減圧層２２０とにより概ね規定されている。そして、各マイクロレンズ５００は、図３中で上側に突出した凸レンズとして構築されている。マイクロレンズアレイ板２０は、その使用時には、各マイクロレンズ５００が、後述する液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように配置される。そして、各マイクロレンズ５００に入射する入射光Ｌ（図３参照）は、マイクロレンズ５００の屈折作用により、電気光学装置における各画素の開口領域内に向けて集光される。
【００５２】
本実施形態に係る減圧層２２０は、内圧が大気圧以下の空間からなる。その内部には、空気に限らず各種ガス、或いはそれらの混合ガス等が含まれていてもよい。単に減圧空気のみ含む場合は、大気を所定の真空度まで減圧することにより構成できるので、このようなマイクロレンズアレイ板は比較的容易に製造可能である。その他、減圧層２２０内に、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを封入する場合は、減圧層２２０の物理的、化学的な安定性をより向上させることができる。
【００５３】
このような減圧層２２０の屈折率は、大気や真空の屈折率からして、１に近い、かなり低い値をとることができる。即ち、減圧層２２０は、透明板部材２１０に対する低屈折率層として機能する。この屈折率の高低により、各マイクロレンズ５００は、カバーガラス２００側、又は、透明板部材２１０側からの入射光を集束させる凸レンズとして作用する。しかも、この場合には、石英（屈折率1.46）等からなる透明板部材２２０に対する屈折率差をかなり大きくできるため、構成されたマイクロレンズ５００の集光性能を向上させることが可能である。
【００５４】
また、通常の場合は、レンズ面に接する低屈折率層には、基板同士を接着する接着剤としても機能する樹脂材が用いられるが、そのような場合は樹脂の性質上、例えば熱硬化時等における膨張や劣化による品質不良が生じることがある。これに対し、減圧層２２０では、このような物理的、化学的な変化は殆ど生じないので、マイクロレンズアレイ板２０の構造安定性を向上させることができる。
【００５５】
図３に示したように、マイクロレンズアレイ板２０は、減圧層２２０の存在により、外表面に大気圧（図３中に、太い矢印で示す）が実効的に働いて、両面を押さえつけることから、自然と図示した形態をとることができる。但し、ここでは、確実に減圧層２２０を封止するために、透明板部材２１０とカバーガラス２００との周縁部は、接着層２３０で接着固定されている。
【００５６】
尚、このようなカバーガラス２００、減圧層２２０、及び透明板部材２１０等の厚みや屈折率は、実験的、経験的、理論的に、或いはシミュレーション等によって、実際に用いられるマイクロレンズのサイズ及びマイクロレンズとして要求される性能や装置仕様等に応じて、個別具体的に設定すればよい。
【００５７】
（１−２：マイクロレンズアレイ板の変形例）
マイクロレンズアレイ板２０は、例えば、以下のような変形形態をとることができる。ここに、図４から図６は、マイクロレンズアレイ板２０の変形例の構成を表している。
【００５８】
図４に示したように、本発明のマイクレンズアレイ板は、透明板部材２１１とカバーガラス２０１とが接着層を介して張り合わせられずに、密着されるだけで構成されてよい。減圧層２２１が十分減圧されていれば、大気圧下のマイクロレンズアレイ板は、前述した圧力差によって図示の構造を維持することができる。また、完全に樹脂材を排除して構成できることから、樹脂特有の劣化や膨張による製造不良等の不都合が生じるおそれを回避することができる。
【００５９】
図５に示したように、カバーガラス２０２は、透明板部材２１２に対して周縁部でのみ接する構成としてもよい。両者の周縁部は、接着層２３１で接合されている。この場合、透明板部材２１２とカバーガラス２０２との距離（即ち、減圧層２２２の厚み）を調整することができ、光学的な設計自由度を拡げることができる。
【００６０】
図６に示したように、透明板部材２１３とカバーガラス２０３の双方にレンズ面を形成し、減圧層２２３を介して２つのレンズが向き合った構造としてもよい。両者の周縁部は、接着層２３２で接合されている。こうした構成のマイクロレンズアレイ板も、実施形態と同様に作用するが、構造上、２つのレンズ間の距離（即ち、減圧層２２３の厚み）の製造上の自由度がレンズ性能に大きく影響する。この場合は、レンズ間の媒質を樹脂で構成する場合のように、膨張による悪影響を回避するために厚みを一定値以下に制限する必要がなく、設計自由度を確保して良好なレンズ性能を実現することができる。
【００６１】
（１−３：電気光学装置）
次に、本実施形態に係る電気光学装置について、図７及び図８を参照して説明する。ここでは、本発明の電気光学装置の一例として、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置について説明する。
【００６２】
図７は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に、対向基板として用いられる上述のマイクロレンズアレイ板側から見た平面図であり、図８は、図７のＨ−Ｈ’断面図である。
【００６３】
図７及び図８において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００６４】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなる。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。こうした構成は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適しているが、当該電気光学装置が大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は液晶層５０中に含まれていてもよい。
【００６５】
マイクロレンズアレイ板２０上における、シール材５２の内側には、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が設けられている。但し、このような額縁遮光膜の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられていてもよい。
【００６６】
ＴＦＴアレイ基板１０上における、画像表示領域１０ａの周辺領域には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４及び外部回路接続端子１０２が設けられており、これらは複数の配線１０５によって相互に接続されている。その他、ＴＦＴアレイ基板１０には、画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行してデータ線に供給するプリチャージ回路、或いは製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査する検査回路等を形成してもよい。また、マイクロレンズアレイ板２０には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。
【００６７】
図７において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、マイクロレンズアレイ板２０上には、前述したカバーガラス２００、透明板部材２１０及びマイクロレンズ５００の他、対向電極２１が形成され、最上層部分（図７では、マイクロレンズアレイ板２０の下側表面）に配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００６８】
次に、この電気光学装置の回路構成と動作について、図９を参照して説明する。図９は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を表している。
【００６９】
図９において、画像表示領域１０ａにマトリクス状に配列した複数の画素には夫々、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されている。そして、ＴＦＴ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続されている。画素列に対応して複数配列されたデータ線６ａには、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎが夫々供給される。画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎは、この順に線順次に供給されても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給されてもよい。
【００７０】
ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、水平走査に応じて走査線３ａに走査信号Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｍを線順次に供給するように構成されている。即ち、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｍの入力タイミングに応じてＴＦＴ３０が開閉する。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、ＴＦＴ３０を所定タイミングで開閉させることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎが書き込まれ、対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、画素電極９ａと対向電極２１との間の電位レベルに応じて分子集合の配向や秩序が変化して光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。
【００７１】
次に、この電気光学装置の画像表示領域１０ａの具体的な構成について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、ＴＦＴアレイ基板１０上の平面構成を表している。図１１は、図１０のＡ−Ａ’断面図である。尚、図１１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００７２】
図１０において、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置された各画素の開口領域には、夫々画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられている。また、画素の非開口領域は、データ線６ａや走査線３ａ、容量線３００等の、画素電極９ａの縦横の境界に沿って延在する配線によって規定されている。また、半導体層１ａにおけるチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００７３】
図１０及び図１１において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、上述した画素部の各回路要素が、導電膜としてパターン化され、積層されている。各回路要素は、下から順に、下側遮光膜１１ａを含む第１層、ゲート電極３ａ等を含む第２層、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、画素電極９ａ等を含む第５層からなる。また、第１層−第２層間には下地絶縁膜１２、第２層−第３層間には第１層間絶縁膜４１、第３層−第４層間には第２層間絶縁膜４２、第４層−第５層間には第３層間絶縁膜４３が夫々設けられ、前述の各要素間が短絡することを防止している。
【００７４】
ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の下層側には、下側遮光膜１１ａが格子状に設けられている。下側遮光膜１１ａは、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうち少なくとも一つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。
【００７５】
ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。尚、高濃度ソース領域１ｄは、コンタクトホール８１により、データ線６ａに接続され、高濃度ドレイン領域１ｅは、コンタクトホール８３により、蓄積容量７０の中継層７１に接続されている。
【００７６】
ＴＦＴ３０の上層には、蓄積容量７０が設けられている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての中継層７１と、固定電位側容量電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。容量線３００は、定電位源と電気的に接続されて固定電位とされる。容量線３００は、平面的に見て、走査線３ａに沿ってストライプ状に形成され、ＴＦＴ３０に重なる個所では図１０中上下に突出している。このような容量線３００は、例えば金属を含む遮光性の導電膜からなり、固定電位側容量電極としての機能の他、ＴＦＴ３０の上側において入射光からＴＦＴ３０を遮光する遮光膜としての機能を併せ持つ。そして、図１０中、格子状に形成された下側遮光膜１１ａと、縦方向に延在するデータ線６ａと横方向に延在する容量線３００とが交差してなす格子状の遮光膜により、各画素の開口領域が規定されている。
【００７７】
データ線６ａは、コンタクトホール８１を介して、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。尚、上述した中継層７１と同一膜からなる中継層を形成して、当該中継層及び２つのコンタクトホールを介してデータ線６ａと高濃度ソース領域１ｄとを電気的に接続してもよい。
【００７８】
画素電極９ａは、中継層７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。画素電極９ａの上層側には、ラビング処理等の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。配向膜１６は、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
【００７９】
他方、マイクロレンズアレイ板２０には、その全面に対向電極２１が設けられており、その上層に、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド膜などの透明な有機膜からなる。マイクロレンズアレイ板２０には、各画素の非開口領域に対応して格子状又はストライプ状の遮光膜２４０を設けるようにしてもよい。この遮光膜２４０によって開口領域が規定され、マイクロレンズ５００と開口領域とが確実に向き合うように位置合わせするのが容易となる。そして、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置された、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間には液晶が封入され、液晶層５０が形成される。
【００８０】
ここで図１２を参照して、電気光学装置におけるマイクロレンズアレイ板２０の集光機能について説明する。図１２は、マイクロレンズアレイ板２０における各マイクロレンズ５００により入射光が集光される様子を表している。尚、図１２では、各マイクロレンズ５００は、そのレンズ中心が、各画素中心に一致するように配置されている。
【００８１】
図１２において、マイクロレンズアレイ板２０は、上方から入射される入射光を各画素の複数の画素電極９ａに夫々集光する、マトリクス状に配置された複数のマイクロレンズ５００を備える。そして、透明板部材２１０の上に（図中下側に）、開口領域を規定する遮光膜２４０、対向電極２１及び配向膜２２が形成されている。対向電極２１は、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。配向膜２２は、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
【００８２】
このような構成の電気光学装置では、駆動時に、マイクロレンズアレイ板２０側から入射される入射光は、複数のマイクロレンズ５００により、夫々対応する画素の画素電極９ａ上に集光される。そのため、マイクロレンズ５００が無い場合と比べ、各画素における実効開口率が高められている。
【００８３】
ここでは、マイクロレンズ５００に接する低屈折率層として屈折率が極めて低い減圧層２２０を設けるようにしたので、マイクロレンズ５００の集光性能が向上し、明るい表示が可能である。また、樹脂等の接着剤層ではなく、気体を含む減圧空間を光学媒質として利用することから、樹脂等における劣化や熱膨張等のおそれが殆どなく、製造不良を低減することが可能である。
【００８４】
尚、このような電気光学装置においては、マイクロレンズアレイ板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００８５】
（１−４：マイクロレンズアレイ板の製造方法）
次に、本実施形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、マイクロレンズアレイ板２０の製造工程を順に表している。図１４（ａ）、（ｂ）は、そのうちの組立工程を表している。
【００８６】
レンズ面２１０’が一面上に形成された透明板部材２１０は、例えば通常知られた方法で製造することができる。ここでは、その一例を示し、引き続いて、その後に続く工程を説明してゆく。
【００８７】
図１３（ａ）の工程において、例えば石英基板等の透明の原板２１０ａ上に、感光性と熱変形性とを有するフォトレジスト層６０１を形成する。続いて、原板２１０ａのうち、エッチングすべき領域をポジ像として有するマスクをレジスト層６０１に重なるように位置合わせにし、当該マスクを介して紫外線を照射してフォトレジスト層６０１の露光を行う。更に、露光後のフォトレジスト層６０１を現像して露光された部分を除去する。その結果、マイクロレンズ５００が形成される部分にフォトレジスト層６０１が残る。
【００８８】
次に図１３（ｂ）の工程において、加熱を行う。その結果、フォトレジスト層６０１は軟化し、フォトレジスト層６０１の角の部分が丸められる。
【００８９】
次に図１３（ｃ）の工程において、フォトレジスト層６０１が凸面としてマトリクス状に配列された上面に対して、図中上方から指向性の高いドライエッチングを行う。これにより、フォトレジストの凸面を原板２００ａに転写して、複数のマイクロレンズ５００がマイクロレンズアレイとして表面に形成された透明板部材２１０を完成させる。
【００９０】
次に図１３（ｄ）の工程において、透明板部材２１０とガラス板２００ａとを組み立てる“組立工程”を行う。そのために、ここでは先ず、図１４（ａ）に示したように、組み立て作業用のチャンバ７００内をコック７０２に通ずる真空ポンプ等によって脱気し、例えば１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）程度の減圧雰囲気とする。尚、このときに、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスのタンクに接続された、コック７１を開放し、チャンバ７００内に所定分圧で供給し、不活性雰囲気としておいてもよい。次に、図１４（ｂ）に示したように、このチャンバ７００内でマイクロレンズアレイ板を組み立てる。
【００９１】
具体的には、透明板部材２１０の周縁部に光硬化性或いは熱硬化性の接着剤を塗布して、例えば石英板、ネオセラム等からなるガラス板２００ａを押し付けて接着する。ここでは、ガラス板２００ａは、透明板部材２１０の周縁部だけでなくレンズ面２１０’の頂上部にも接するように配置される。その後、紫外線照射或いは熱照射によって接着剤を硬化させ、接着層２３０を完成させる。
【００９２】
このとき、透明板部材２１０とガラス板２００ａとの間に密閉空間が形成される。密閉空間内部は、作業雰囲気と同じ減圧状態にあるので、この空間は、自ずと減圧層２２０となる。ここでは、レンズ面２１０’によって減圧層２２０内部が支えられるため、組み立て後のマイクロレンズアレイ板をチャンバ７００内から大気中に取り出した後に、減圧層２２０が潰れされるおそれは回避される。このように本実施形態の製造方法は、組立工程で同時に減圧層２２０を形成してしまうことができ、容易性の見地から大変優れている。
【００９３】
次に図１３（ｅ）の工程において、ガラス板２００ａをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）処理等によって、その表面の研磨除去を行うことで、所定膜厚を有するカバーガラス２００を完成させる。尚、当初から、所定膜厚のカバーガラス２００を貼り付けることも可能である。こうして、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板２０が完成される。
【００９４】
上述した本実施形態の製造方法の中では特に、チャンバ７００内の雰囲気がそのまま減圧層２２０を構成することになるので、屈折率や層内の活性度等の観点からは、その雰囲気の圧力や成分等の制御が重要となる。
【００９５】
その他、透明板部材２１０とガラス板２００ａとを接着剤２３０で接着固定するようにしたが、図４の変形例のように単に密着させるだけであってもよい。また、図１２に示したように、格子状或いはストライプ状遮光膜２４０や保護膜２４１を、透明板部材２１０上に形成するようにしてもよい。これらは、スパッタリング、パターニング等により形成することができる。その後は、このような保護膜２４１上に、ＩＴＯ膜等からなる対向電極２１がスパッタリング等で形成され、更に配向膜２２が形成される。この際、保護膜２４１を省略して、遮光膜２４０上に対向電極２１を直接形成することも可能である。
【００９６】
加えて、このようにレンズ面２１０’を図１３（ａ）〜（ｃ）に示した工程の如くドライエッチングにより形成する方法の以外にも、例えば、透明な原板にウエットエッチングで各マイクロレンズの非球面のレンズ表面となる凹部を形成し、この内部を原板よりも高屈折率の透明媒質で埋める工程を含む製造方法によっても、上述した本実施形態におけるマイクロレンズ基板２０を製造することは可能である。或いは、２Ｐ法（フォトポリマー法）を用いて、透明基板に非球面のレンズ表面を形成する工程を含む製造方法によっても、上述した本実施形態におけるマイクロレンズ基板２０を製造することは可能である。いずれの製造方法によっても、所定のレンズ表面の形状等が形成される限りにおいて、同様のレンズ効率を得ることが可能となる。
【００９７】
以上説明したように本実施形態の製造方法によれば、図１から図３を参照して説明したマイクロレンズ５００がアレイ状に形成されたマイクロレンズアレイ板２０を比較的効率良く、容易に製造できる。
【００９８】
（２：第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るマイクロレンズアレイ板、及び、それを具備する電気光学装置について図１５及び図１６を参照して説明する。尚、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ板及び電気光学装置は、高屈折率層２５０を除けば、第１実施形態と殆ど同様に構成されているため、以下では、同様の構成要素については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。
【００９９】
（２−１：マイクロレンズアレイ板）
本実施形態に係るマイクロレンズ板について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の部分断面を拡大して表している。
【０１００】
図１５において、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２１は、透明板部材２１０のうちレンズ面２１０’の反対側の表面に、透明板部材２１０よりも屈折率が高い高屈折率層２５０が設けられている。例えば、透明板部材２１０を石英基板（屈折率1.46）とした場合に、高屈折率層２５０には、屈折率１．５７〜１．６０程度の一般的な樹脂材料、或いは屈折率１．６０〜２．０程度のガラス材料を用いればよい。尚、そのような高屈折率のガラス材料としては、例えば、バリウム（Ｂａ）及びランタン（Ｌａ）の少なくとも一方が添加されたガラスが知られている。
【０１０１】
ここでは、この屈折率の関係から、各マイクロレンズ５１０からの射出光は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面において、入射角度よりも出射角度のほうが小さくなる。
【０１０２】
マイクロレンズアレイ板２１にカバーガラス２００側から入射した光Ｌ１は、先ずマイクロレンズ５１０にて集束する方向に所定角度だけ曲げられ、光Ｌ２として透明板部材２１０内を直進する。その際の屈折角は、減圧層２２０と透明板部材２１０との屈折率差に応じて決まる。ここでは、屈折率差が大きいために、入射光Ｌ１は比較的大きな角度で曲げられる。これに対し、光Ｌ２は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面において、より浅い角度で射出するように曲げられ、光Ｌ３として高屈折率層２５０内を直進する。即ち、光Ｌ３は、高屈折率層２５０が透明板部材２１０と同じ屈折率である場合に入射する光Ｌ０と比べて、多少集束の度合いが緩まる。
【０１０３】
各マイクロレンズ５１０に集束された光束は、その照射面積がマイクロレンズ５１０からの距離に応じて次第に小さくなるが、ここでは、上述した高屈折率層２５０における２回目の屈折により、その距離に対する照射面積の減少度合いが低減する。即ち、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ板２１では、マイクロレンズ５１０にて集束された光束は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面における照射面積を維持しながら、電気光学装置に向けて出射される。そのため、開口領域Ｄに対する照射面のマージンは、マイクロレンズアレイ板２１の各部の厚みや各マイクロレンズ５００からの画素電極９ａまでの距離等が多少変わっても、概ね良好に確保される。
【０１０４】
このようにマイクロレンズアレイ板２１では、第１実施形態のマイクロレンズアレイ板２０の作用及び効果に加えて、射出光の照射面積は光軸上の光学条件の変化に対して鈍感になるために、個々のマイクロレンズ５００から開口領域Ｄに導かれ、実際に表示に寄与する光の量は殆ど減少しないで済む。また、高屈折率層２５０等の厚み誤差に対しても、開口領域Ｄへの入射光量が殆ど変化しないので、比較的容易に製造することができる。
（２−２：電気光学装置）
次に、図１６を参照して、本実施形態の電気光学装置におけるマイクロレンズアレイ板２１の集光機能について説明する。図１６は、マイクロレンズアレイ板２１における各マイクロレンズ５１０により入射光が集光される様子を表している。
【０１０５】
図１６において、前述のように透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面での２度目の屈折により、透明板部材２１０からの出射光の照射面の大きさがマイクロレンズアレイ板２０毎にばらつくことは、実践上殆ど或いは全くない。そのため、電気光学装置としての投影透過率も、マイクロレンズアレイ板２１によらず、概ねばらつかずに良好に維持することが可能である。通常であれば、電気光学装置における投影透過率を向上させるためには、マイクロレンズにおける球面収差を無くそうとしてレンズ面を非球面に設計する等の工夫がなされるが、本実施形態によれば、それらとは全く別の設計方法（開口領域に対し、できるだけ平行光を照射する）に基づいてこの目的を達することができる。
【０１０６】
また、この電気光学装置では、上記２度目の屈折により、マイクロレンズアレイ板２１から液晶層５０へ入射する光の入射角度が比較的浅くなるので、液晶による実質的な変調度が改善され、コントラスト比が向上する。その他の作用効果は、第１実施形態と同様である。
【０１０７】
以上、第１及び第２実施形態では、マイクロレンズに対する低屈折率層として、減圧層を設ける場合について説明したが、本発明の第２のマイクロレンズアレイ板の実施態様として、減圧層の代わりに、減圧されていない又は加圧された気体媒質層を設けることもできる。この気体媒質層は、例えば、大気やアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスのいずれか、或いはその混合ガスを含んでなる。即ち、この実施形態と第１及び第２実施形態との違いは、層内の圧力が大気圧以上か、それより小さいかによる。
【０１０８】
この場合も、マイクロレンズアレイ板は、例えば図３、図５、図６及び図１５に示したように構成することができる。また、そのようなマイクロレンズアレイ板は、例えば大気中で透明板部材とカバーガラスとを組み立て、内部に大気が封入された密閉空間を形成する、更に密閉空間内に不活性ガスを混入する、或いは第１実施形態で上述したように密閉空間を減圧し、その減圧された空間に不活性ガスを封入するなどの方法で製造することができる。但し、このような場合でも、気体媒質層を構成する大気や不活性ガスは、化学的反応性に乏しく、屈折率を例えば１程度に低く設定することができる。その結果、集光性能及び構造安定性を向上させることが可能である。
【０１０９】
また、上記各実施形態では、第２透明基板側から光を入射する場合についてのみ説明したが、本発明のマイクロレンズアレイ板は、逆に第１透明基板側から光を入射するようにしても実施形態と同様に使用できる。
【０１１０】
また、本実施形態では、電気光学装置の対向基板としてマイクロレンズアレイ板２０を用いているが、マイクロレンズアレイ板２０をＴＦＴアレイ基板として利用し、その上に回路を構築することも可能である。尚、本発明のマイクロレンズアレイ板は、図１に示した構造をＴＦＴアレイ基板ないしは対向基板に作り込むことも、ＴＦＴアレイ基板ないしは対向基板に貼り付けるタイプのマイクロレンズアレイ板として構築することもできる。
【０１１１】
（３：電子機器）
次に、以上詳細に説明した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の具体例として、複板式カラープロジェクタの実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図１７は、複板式カラープロジェクタの図式的断面図である。
【０１１２】
図１７において、本実施形態における複板式カラープロジェクタの一例たる、液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された電気光学装置を含む液晶モジュールを３個用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。
【０１１３】
液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【０１１４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うマイクロレンズアレイ板やその製造方法、該マイクロレンズアレイ板を具備する電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイ板に係る実施形態の概略斜視図である。
【図２】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態のうち、４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図３】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の部分拡大断面図である。
【図４】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図５】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図６】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の電気光学装置に係る実施形態おけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図８】図７のＨ−Ｈ’断面図である。
【図９】電気光学装置に係る実施形態における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路を示すブロック図である。
【図１０】電気光学装置に係る実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】電気光学装置に係る実施形態において、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板の各マイクロレンズにより入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。
【図１３】マイクロレンズアレイ板の製造方法を表す工程図である。
【図１４】図１３（ｄ）に示した工程の詳細を表す工程図である。
【図１５】マイクロレンズアレイ板に係る他の実施形態の部分拡大断面図である。
【図１６】他の実施形態のマイクロレンズアレイ板を搭載した電気光学装置に係る実施形態において、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板の各マイクロレンズにより入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の電子機器の実施形態である複板式カラープロジェクタの一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…マイクロレンズアレイ板、２１…対向電極、５０…液晶層、２００…カバーガラス、２１０…透明板部材、２１０’…レンズ面、２２０…減圧層、２３０…接着層、２５０…高屈折率層、５００…マイクロレンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置に好適に用いられるマイクロレンズアレイ板及びその製造方法の技術分野に関する。本発明は更に、該マイクロレンズアレイ板を備えた電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置等の電気光学装置では、その画像表示領域内に、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と称す）等の各種電子素子が作り込まれる。このため、電気光学装置に平行光を入射した場合、そのままでは、全光量のうち各画素の開口率に応じた光量しか利用できない。
【０００３】
そこで従来は、各画素に対応するマイクロレンズを含んでなるマイクロレンズアレイを対向基板に作り込んだり、マイクロレンズアレイ板を対向基板に貼り付けたりしている。係るマイクロレンズによって、そのままでは各画素における開口領域を除いた非開口領域に向かって進行する筈の光を、画素単位で集光して、電気光学物質層を透過する際には、各画素の開口領域内に導かれるようにしている。この結果、電気光学装置において明るい表示が可能となる。
【０００４】
この種のマイクロレンズアレイ板は、複数のマイクロレンズの各レンズ面が形成された透明基板にカバーガラスを接着材で貼り合わせて製造される。その際用いられる接着剤は、例えば特許文献１等に記載されているように、一般に透明基板とは屈折率の異なる材料からなり、透明基板のレンズ面による窪みに埋め込まれてマイクロレンズを機能させるという側面を有している。そのような接着剤は、樹脂で構成されることがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、樹脂材料は、硬化時の膨張又は収縮により破壊されるおそれがあることから、その厚みが一定値以下に制限されるという問題がある。また、樹脂特有の劣化や収縮等によって、カバーガラスが剥がれる等のおそれがある。加えて、通常用いられる樹脂製の接着剤は屈折率が１．４程度であり、透明基板（例えば、屈折率１．４６の石英基板）に対する低屈折率層として用いるには屈折率が十分低いとは言い難く、更なる低屈折率化、或いは、より屈折率の低い材料の探索が必要とされている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、良好な表示が可能であり、構造的安定性を有するマイクロレンズアレイ板、及びその製造方法、並びに該マイクロレンズアレイ板を備えた電気光学装置、及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えている。
【０００９】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板によれば、各マイクロレンズのレンズ面と第２透明基板との間に減圧層が形成されている。レンズ面は、第１透明基板と減圧層との屈折率差に応じてマイクロレンズとしての屈折作用を示す。第２透明基板は、例えば、マイクロレンズの耐熱或いは防塵等の目的で第１透明基板の最外面に付設されるカバーガラス等であってよい。
【００１０】
ここで減圧層は、第１透明基板と第２透明基板との間の、内圧が大気圧以下の空間からなり、具体的には密閉空間内の大気を減圧することで形成されている。即ち、ここでいう「減圧」は、大気圧よりも低圧にすることを意味し、「減圧状態」は、「真空」の物理的又はＪＩＳ（日本工業規格）における定義「大気圧より低い圧力の気体で満たされている特定の空間の状態」と同義である。また、減圧層内の気体は、必ずしも空気だけとは限らず、その他の各種ガス、或いはそれらの少なくとも一つと空気との混合ガス等であってもよい。
【００１１】
このような減圧層の屈折率は、大気の屈折率（1.006）や真空の屈折率（1）からわかるように、殆ど１となる。即ち、減圧層は、一般に低屈折媒質として用いられる樹脂（屈折率1.4程度）と比べても格段に屈折率が低く、第１透明基板に対する低屈折率層として機能する。しかも、石英（屈折率1.46）等からなる第１透明基板に対する屈折率差をかなり大きくできるため、マイクロレンズの集光能を向上させることが可能となる。尚、この場合のレンズ面は、屈折率の値の大小から、減圧層に対して凸とされる。
【００１２】
また、減圧層は真空度が高いことから、上記樹脂等の他の媒質や大気と比べて殆ど膨張せず、膨張しようとする際の内圧増加によって基板同士が剥がれるのが防止される。通常の低屈折率層は、レンズ面上の凹凸に埋め込まれており、基板同士を接着する接着剤でもあるので、膨張によって層自体が破壊されることがあるが、減圧層であれば、このように物理的に破壊されることはない。
【００１３】
尚、第１透明基板、第２透明基板、及び減圧層等の各構成要素の厚みや屈折率は、実験的、経験的、理論的に、或いはシミュレーション等によって、実際に用いられるマイクロレンズのサイズ及びマイクロレンズとして要求される性能や装置仕様等に応じて、個別具体的に設定すればよい。
【００１４】
以上説明したように、本発明の第１マイクロレンズアレイ板によれば、第１透明基板と共にマイクロレンズを構成する低屈折率層を減圧層としたので、極めて低い屈折率により第１透明基板との屈折率差を大きく確保でき、集光性能が向上する。同時に、低屈折率層を樹脂等で構成した場合に生じる劣化や熱膨張等を、殆ど或いは実践上全く問題とせずに済む。従って、このマイクロレンズアレイ板を適用する電気光学装置において明るい表示を可能ならしめると共に、構造安定性を向上させ、製造不良を低減することに寄与する。
【００１５】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の一態様では、前記減圧層の内圧は１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下である。
【００１６】
この態様によれば、減圧層の真空度が比較的高く規定される。そのため、減圧層の内圧は、ガス流体としての圧力レベルより更に低圧の分子流レベルの圧力になり、膨張に対する悪影響が、より一層排除される。内圧が１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下であるというのは、雰囲気中の水分を除外して試料等の変質を防止するなどの実用上、気体原子又は分子が殆ど存在しないとみなすことができる状態の指標となる値である。
【００１７】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記減圧層は、空気を含む。
【００１８】
この態様によれば、減圧層は減圧空気を含んでなる。言い換えると、大気を所定の真空度まで減圧することにより構成できるので、このようなマイクロレンズアレイ板は比較的容易に製造可能である。
【００１９】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記減圧層は、不活性ガスを含む。
【００２０】
この態様によれば、減圧層には、例えばアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが含まれているため、減圧層の内壁を構成する第１及び第２透明基板の化学的劣化を一層防止可能である。
【００２１】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを周縁部において接着する接着層を更に備え、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とは共に前記対向表面に接しており、前記第１透明基板における前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面及び前記第２透明基板における前記対向表面の反対側に位置する他方の表面に作用する外圧と前記減圧層の内圧との圧力差によって、前記第１透明基板と前記第２透明基板とが密着されている。
【００２２】
この態様によれば、減圧層は、２つの基板の周縁を接着剤で貼り合わせてできた空間部に形成されている。このように接着剤を用いるのは、マイクロレンズアレイ板の内外で圧力差があまり大きくない場合や確実に密閉したい場合に好適である。尚、接着剤は基板の周縁部にのみ使うため、上述した低屈折率層及び接着剤として機能する樹脂が引き起こすような弊害は少ない。
【００２３】
また、この場合の減圧層は、第１透明基板と第２透明基板とが、外表面に受ける外圧（即ち、大気圧）と内壁面に受ける減圧層による内圧との差圧によって密着しているために、より密閉性が保障されている。尚、減圧層が外圧によって押しつぶされないように、２つの基板同士は、周縁部だけでなくレンズ面の頂上部でも接している。即ち、減圧層は、複数のマイクロレンズが支柱のように支えているため、構造的にも安定である。
【００２４】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面が前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内に配置されており、該密封空間内の内圧が大気圧と同等以上となるように大気及び不活性ガスの少なくとも一方を含んでなる気体媒質層とを備えている。
【００２５】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板によれば、第１マイクロレンズアレイ板の減圧層に代えて、２つの基板間の空間部内を大気又は不活性ガス或いはその両方で満たしてなる気体媒質層が形成されている。気体媒質層の内圧は、上記の減圧層とは異なり、大気圧以上とする。
【００２６】
このような場合も、気体媒質層を構成する大気や不活性ガスは、化学的反応性に乏しく、例えば１程度にまで屈折率を低く設定可能であるために、集光性能を向上させることが可能である。また、材質劣化を殆ど或いは実践上全く問題とせずに済み、このマイクロレンズアレイ板、延いてはこれを適用した電気光学装置における構造安定性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第１及び第２マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記第１透明基板のうち前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面に、前記第１透明基板よりも屈折率が高い高屈折率層が設けられている。
【００２８】
この態様によれば、第１又は第２マイクロレンズアレイから射出される光は、第２透明基板、減圧層又は気体媒質層、第１透明基板をこの順に透過する。ここで、第１透明基板における光の出射側に、更に高屈折率層が配置される。光学設計上、また構成の簡素化等の観点からは、この高屈折率層は第１透明基板と接することが望ましいが、第１透明基板に他の光学媒質を介して設けられていても構わない。そのような場合であっても、以下に説明するような光学的関係性を満足させることが可能だからである。
【００２９】
高屈折率層は、第１透明基板よりも屈折率が高いことから、第１透明基板側と高屈折率層との界面では、光の出射角度は入射角度よりも浅くなる。このとき、個々のマイクロレンズで集束された光束は、照射される面積がレンズからの距離に応じて小さくなるが、その距離に対する照射面積の減少度合いが低減する。
【００３０】
即ち、この場合は、各マイクロレンズに対する入射光は、屈折の第１段階としてレンズ面で一旦絞られ、第２段階として第１透明基板の位置で絞り具合を緩めるように（端的には、殆ど平行光となるように）第１段階とは反対方向に曲げられる。そして、照射面積を殆ど第２段階における大きさとしたまま、各画素の開口領域に照射されることになる。
【００３１】
これは、マイクロレンズアレイ板からの出射光の照射面積が、距離の変化に対して鈍感になることを意味している。そのため、この出射光は、比較的緩やかに絞られた状態で各画素の開口領域に照射されることになる。即ち、出射光の開口領域に対する照射マージンは、第１透明基板並びに高屈折率層等の更に出射側に付設される構成要素の厚みが多少変わっても、概ね良好に確保される。
【００３２】
そのため、これらの構成要素の厚みが多少ばらついたとしても、個々のマイクロレンズから開口領域に導かれ、実際に表示に寄与する光の量は殆ど減少しないで済む。例えば、基板の厚みは、一般に研磨処理により調整されるが、その際に、マイクロレンズアレイ板毎に厚みがばらつくことがある。そのような場合でも、本態様によれば、マイクロレンズから開口領域に導かれる光量は、マイクロレンズアレイ板間で比較的均等になる。よって、本発明のマイクロレンズアレイ板を適用する電気光学装置においては、このマイクロレンズアレイ板を含めた電気光学装置の投影透過率における製造ばらつきが抑えられたものとなる。
【００３３】
このように基板の厚みに対するマージンが大きくなることから、装置性能からみた製造ばらつきが低減され、しかも電気光学装置における投影透過率を維持すること可能なマイクロレンズアレイ板が比較的容易に製造可能となる。また、このような構成をとることで、マイクロレンズアレイ板から電気光学物質（例えば液晶等）へ入射する光の入射角度が比較的浅くなるので、電気光学物質における実質的な変調度が改善され、電気光学装置におけるコントラスト比を向上させることも可能となる。
【００３４】
尚、本発明のマイクロレンズは、光を第１透明基板側から入射させても、第２透明基板側から入射させても使用できる。そこで、以上と同様のことが、第１透明基板側から光を入射する場合にも言える。但し、その場合は、一般に第２透明基板は減圧層よりも屈折率が高いことから、特段の配慮をせずとも、このような構造をとることが考えられる。
【００３５】
本発明の第１及び第２マイクロレンズアレイ板の他の態様によれば、前記対向表面には、前記所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成されている。
【００３６】
この態様によれば、第１又は第２のマイクロレンズアレイ板は、減圧層を介して２つのレンズが向き合った構造となる。このような構造では、２つのレンズ間の距離（即ち、レンズ間の媒質の厚み）の製造上の自由度がレンズ性能に大きく影響するが、この場合は、レンズ間の媒質を樹脂で構成する場合のように、膨張による悪影響を回避するために厚みを一定値以下に制限する必要がなく、設計自由度を確保して良好なレンズ性能を実現することが可能である。
【００３７】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２マイクロレンズアレイ板（但し、その各種態様を含む）と、該第１又は第２マイクロレンズ板に対向配置された他の基板と、該他の基板上に形成されており前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、前記他の基板上に形成されており前記画素電極を駆動するための配線及び電子素子とを備えている。
【００３８】
本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明のマイクロレンズアレイ板を備えるので、明るい表示が可能であり、しかも生産性に優れ、構造安定性を維持することが可能となる。尚、このような電気光学装置は、島状の画素電極或いはストライプ状電極等の表示用電極に、走査線、データ線等の配線やＴＦＴ等の電子素子が接続されてなるアクティブマトリクス駆動型液晶装置等の電気光学装置として構築される。
【００３９】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を具備する。
【００４０】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備して構成されているので、明るく、優れた表示品質が維持されており、しかも生産性に優れ、構造的安定が維持されたプロジェクタ、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【００４１】
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法は上記課題を解決するために、一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えたマイクロレンズアレイ板を製造するマイクロレンズアレイ板の製造方法であって、前記マイクロレンズアレイ板の組み立て用の密閉容器を減圧し、前記密閉容器内を所定の減圧雰囲気とする減圧工程と、前記減圧工程の後に、前記密閉容器内で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とが共に前記対向表面に接するように密着させ、前記マイクロレンズアレイ板を組み立てると同時に、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に前記減圧層を形成する減圧層形成工程とを含んでいる。
【００４２】
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法によれば、減圧雰囲気内で基板の組み立て（即ち、第１透明基板と第２透明基板とを組み合わせる工程）を行う。その際、両基板の周縁部を打ち合わせると、その間に本発明の密閉空間が形成される。この密閉空間内部は、作業雰囲気と同じ減圧状態にあるので、この空間は自ずと減圧層となる。よって、例えば、基板の組み立て後に、基板間の空間を減圧するよりも速く、しかも確実に所望の真空度まで減圧された減圧層を形成することが可能である。
【００４３】
また、ここでは、第１透明基板におけるレンズ面の頂上部を、第２透明基板の対向表面に接するようにして基板の組み立てを行う。そのため、レンズ面によって減圧層内部が支えられるため、マイクロレンズアレイ板を減圧雰囲気から大気中に取り出した後に、減圧層が潰れされるおそれを回避することができる。
【００４４】
尚、基板の組み立てにおいては、第１透明基板と第２透明基板との接触部分を接着剤で接着固定するようにしてもよいし、単に密着させるだけであってもよい。前者によれば、確実に基板同士の剥がれ等を防止できる。後者は、上述したように、大気中に取り出した後の、第１及び第２透明基板の外表面と内部との圧力差を利用して形状を維持する方式であり、この方式で製造すれば、簡便な組み立てが可能であると共に、接着剤である樹脂の劣化や膨張・収縮を考慮せずに済む。
【００４５】
本発明のこのような作用及び他の利得は、次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４７】
（１：第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ板、及び、それを具備する電気光学装置について図１から図１２を参照して説明する。
【００４８】
（１−１：マイクロレンズアレイ板）
先ず、本実施形態に係るマイクロレンズ板について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の概略構成を表している。図２は、そのうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して表している。図３は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の部分断面を拡大して表している。
【００４９】
図１において、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２０は、カバーガラス２００で覆われた、例えば石英板等からなる透明板部材２１０を備える。透明板部材２１０には、多数の凸状のレンズ面２１０’がマトリクス状に形成されている。ここで、カバーガラス２００は、レンズ面２１０’に接するように配置されている。また、カバーガラス２００と透明板部材２１０とで構成される間隙は密閉されており、その内部は減圧状態の空間である減圧層２２０となっている。これらによって、マトリクス状に平面配列されたマイクロレンズ５００が構築されている。
【００５０】
このように本実施形態では、透明板部材２１０から、本発明に係る「第１透明基板」の一例が構成されており、減圧層２２０から、本発明に係る「減圧層」の一例が構成されている。また、カバーガラス２００から、本発明に係る「第２透明基板」の一例が構成されている。
【００５１】
図２及び図３に示すように、各マイクロレンズ５００の曲面は、相互に屈折率が異なる透明板部材２１０と減圧層２２０とにより概ね規定されている。そして、各マイクロレンズ５００は、図３中で上側に突出した凸レンズとして構築されている。マイクロレンズアレイ板２０は、その使用時には、各マイクロレンズ５００が、後述する液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように配置される。そして、各マイクロレンズ５００に入射する入射光Ｌ（図３参照）は、マイクロレンズ５００の屈折作用により、電気光学装置における各画素の開口領域内に向けて集光される。
【００５２】
本実施形態に係る減圧層２２０は、内圧が大気圧以下の空間からなる。その内部には、空気に限らず各種ガス、或いはそれらの混合ガス等が含まれていてもよい。単に減圧空気のみ含む場合は、大気を所定の真空度まで減圧することにより構成できるので、このようなマイクロレンズアレイ板は比較的容易に製造可能である。その他、減圧層２２０内に、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを封入する場合は、減圧層２２０の物理的、化学的な安定性をより向上させることができる。
【００５３】
このような減圧層２２０の屈折率は、大気や真空の屈折率からして、１に近い、かなり低い値をとることができる。即ち、減圧層２２０は、透明板部材２１０に対する低屈折率層として機能する。この屈折率の高低により、各マイクロレンズ５００は、カバーガラス２００側、又は、透明板部材２１０側からの入射光を集束させる凸レンズとして作用する。しかも、この場合には、石英（屈折率1.46）等からなる透明板部材２２０に対する屈折率差をかなり大きくできるため、構成されたマイクロレンズ５００の集光性能を向上させることが可能である。
【００５４】
また、通常の場合は、レンズ面に接する低屈折率層には、基板同士を接着する接着剤としても機能する樹脂材が用いられるが、そのような場合は樹脂の性質上、例えば熱硬化時等における膨張や劣化による品質不良が生じることがある。これに対し、減圧層２２０では、このような物理的、化学的な変化は殆ど生じないので、マイクロレンズアレイ板２０の構造安定性を向上させることができる。
【００５５】
図３に示したように、マイクロレンズアレイ板２０は、減圧層２２０の存在により、外表面に大気圧（図３中に、太い矢印で示す）が実効的に働いて、両面を押さえつけることから、自然と図示した形態をとることができる。但し、ここでは、確実に減圧層２２０を封止するために、透明板部材２１０とカバーガラス２００との周縁部は、接着層２３０で接着固定されている。
【００５６】
尚、このようなカバーガラス２００、減圧層２２０、及び透明板部材２１０等の厚みや屈折率は、実験的、経験的、理論的に、或いはシミュレーション等によって、実際に用いられるマイクロレンズのサイズ及びマイクロレンズとして要求される性能や装置仕様等に応じて、個別具体的に設定すればよい。
【００５７】
（１−２：マイクロレンズアレイ板の変形例）
マイクロレンズアレイ板２０は、例えば、以下のような変形形態をとることができる。ここに、図４から図６は、マイクロレンズアレイ板２０の変形例の構成を表している。
【００５８】
図４に示したように、本発明のマイクレンズアレイ板は、透明板部材２１１とカバーガラス２０１とが接着層を介して張り合わせられずに、密着されるだけで構成されてよい。減圧層２２１が十分減圧されていれば、大気圧下のマイクロレンズアレイ板は、前述した圧力差によって図示の構造を維持することができる。また、完全に樹脂材を排除して構成できることから、樹脂特有の劣化や膨張による製造不良等の不都合が生じるおそれを回避することができる。
【００５９】
図５に示したように、カバーガラス２０２は、透明板部材２１２に対して周縁部でのみ接する構成としてもよい。両者の周縁部は、接着層２３１で接合されている。この場合、透明板部材２１２とカバーガラス２０２との距離（即ち、減圧層２２２の厚み）を調整することができ、光学的な設計自由度を拡げることができる。
【００６０】
図６に示したように、透明板部材２１３とカバーガラス２０３の双方にレンズ面を形成し、減圧層２２３を介して２つのレンズが向き合った構造としてもよい。両者の周縁部は、接着層２３２で接合されている。こうした構成のマイクロレンズアレイ板も、実施形態と同様に作用するが、構造上、２つのレンズ間の距離（即ち、減圧層２２３の厚み）の製造上の自由度がレンズ性能に大きく影響する。この場合は、レンズ間の媒質を樹脂で構成する場合のように、膨張による悪影響を回避するために厚みを一定値以下に制限する必要がなく、設計自由度を確保して良好なレンズ性能を実現することができる。
【００６１】
（１−３：電気光学装置）
次に、本実施形態に係る電気光学装置について、図７及び図８を参照して説明する。ここでは、本発明の電気光学装置の一例として、駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置について説明する。
【００６２】
図７は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に、対向基板として用いられる上述のマイクロレンズアレイ板側から見た平面図であり、図８は、図７のＨ−Ｈ’断面図である。
【００６３】
図７及び図８において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００６４】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなる。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。こうした構成は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適しているが、当該電気光学装置が大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は液晶層５０中に含まれていてもよい。
【００６５】
マイクロレンズアレイ板２０上における、シール材５２の内側には、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が設けられている。但し、このような額縁遮光膜の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられていてもよい。
【００６６】
ＴＦＴアレイ基板１０上における、画像表示領域１０ａの周辺領域には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４及び外部回路接続端子１０２が設けられており、これらは複数の配線１０５によって相互に接続されている。その他、ＴＦＴアレイ基板１０には、画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行してデータ線に供給するプリチャージ回路、或いは製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査する検査回路等を形成してもよい。また、マイクロレンズアレイ板２０には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。
【００６７】
図７において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、マイクロレンズアレイ板２０上には、前述したカバーガラス２００、透明板部材２１０及びマイクロレンズ５００の他、対向電極２１が形成され、最上層部分（図７では、マイクロレンズアレイ板２０の下側表面）に配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００６８】
次に、この電気光学装置の回路構成と動作について、図９を参照して説明する。図９は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を表している。
【００６９】
図９において、画像表示領域１０ａにマトリクス状に配列した複数の画素には夫々、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されている。そして、ＴＦＴ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続されている。画素列に対応して複数配列されたデータ線６ａには、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎが夫々供給される。画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎは、この順に線順次に供給されても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給されてもよい。
【００７０】
ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、水平走査に応じて走査線３ａに走査信号Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｍを線順次に供給するように構成されている。即ち、走査信号Ｇ１、Ｇ２、…Ｇｍの入力タイミングに応じてＴＦＴ３０が開閉する。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、ＴＦＴ３０を所定タイミングで開閉させることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎが書き込まれ、対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、画素電極９ａと対向電極２１との間の電位レベルに応じて分子集合の配向や秩序が変化して光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。
【００７１】
次に、この電気光学装置の画像表示領域１０ａの具体的な構成について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、ＴＦＴアレイ基板１０上の平面構成を表している。図１１は、図１０のＡ−Ａ’断面図である。尚、図１１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００７２】
図１０において、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置された各画素の開口領域には、夫々画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられている。また、画素の非開口領域は、データ線６ａや走査線３ａ、容量線３００等の、画素電極９ａの縦横の境界に沿って延在する配線によって規定されている。また、半導体層１ａにおけるチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００７３】
図１０及び図１１において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、上述した画素部の各回路要素が、導電膜としてパターン化され、積層されている。各回路要素は、下から順に、下側遮光膜１１ａを含む第１層、ゲート電極３ａ等を含む第２層、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、画素電極９ａ等を含む第５層からなる。また、第１層−第２層間には下地絶縁膜１２、第２層−第３層間には第１層間絶縁膜４１、第３層−第４層間には第２層間絶縁膜４２、第４層−第５層間には第３層間絶縁膜４３が夫々設けられ、前述の各要素間が短絡することを防止している。
【００７４】
ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなる。ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の下層側には、下側遮光膜１１ａが格子状に設けられている。下側遮光膜１１ａは、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうち少なくとも一つを含む金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。
【００７５】
ＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。尚、高濃度ソース領域１ｄは、コンタクトホール８１により、データ線６ａに接続され、高濃度ドレイン領域１ｅは、コンタクトホール８３により、蓄積容量７０の中継層７１に接続されている。
【００７６】
ＴＦＴ３０の上層には、蓄積容量７０が設けられている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての中継層７１と、固定電位側容量電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。容量線３００は、定電位源と電気的に接続されて固定電位とされる。容量線３００は、平面的に見て、走査線３ａに沿ってストライプ状に形成され、ＴＦＴ３０に重なる個所では図１０中上下に突出している。このような容量線３００は、例えば金属を含む遮光性の導電膜からなり、固定電位側容量電極としての機能の他、ＴＦＴ３０の上側において入射光からＴＦＴ３０を遮光する遮光膜としての機能を併せ持つ。そして、図１０中、格子状に形成された下側遮光膜１１ａと、縦方向に延在するデータ線６ａと横方向に延在する容量線３００とが交差してなす格子状の遮光膜により、各画素の開口領域が規定されている。
【００７７】
データ線６ａは、コンタクトホール８１を介して、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。尚、上述した中継層７１と同一膜からなる中継層を形成して、当該中継層及び２つのコンタクトホールを介してデータ線６ａと高濃度ソース領域１ｄとを電気的に接続してもよい。
【００７８】
画素電極９ａは、中継層７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。画素電極９ａの上層側には、ラビング処理等の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。配向膜１６は、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
【００７９】
他方、マイクロレンズアレイ板２０には、その全面に対向電極２１が設けられており、その上層に、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド膜などの透明な有機膜からなる。マイクロレンズアレイ板２０には、各画素の非開口領域に対応して格子状又はストライプ状の遮光膜２４０を設けるようにしてもよい。この遮光膜２４０によって開口領域が規定され、マイクロレンズ５００と開口領域とが確実に向き合うように位置合わせするのが容易となる。そして、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置された、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間には液晶が封入され、液晶層５０が形成される。
【００８０】
ここで図１２を参照して、電気光学装置におけるマイクロレンズアレイ板２０の集光機能について説明する。図１２は、マイクロレンズアレイ板２０における各マイクロレンズ５００により入射光が集光される様子を表している。尚、図１２では、各マイクロレンズ５００は、そのレンズ中心が、各画素中心に一致するように配置されている。
【００８１】
図１２において、マイクロレンズアレイ板２０は、上方から入射される入射光を各画素の複数の画素電極９ａに夫々集光する、マトリクス状に配置された複数のマイクロレンズ５００を備える。そして、透明板部材２１０の上に（図中下側に）、開口領域を規定する遮光膜２４０、対向電極２１及び配向膜２２が形成されている。対向電極２１は、ＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる。配向膜２２は、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。
【００８２】
このような構成の電気光学装置では、駆動時に、マイクロレンズアレイ板２０側から入射される入射光は、複数のマイクロレンズ５００により、夫々対応する画素の画素電極９ａ上に集光される。そのため、マイクロレンズ５００が無い場合と比べ、各画素における実効開口率が高められている。
【００８３】
ここでは、マイクロレンズ５００に接する低屈折率層として屈折率が極めて低い減圧層２２０を設けるようにしたので、マイクロレンズ５００の集光性能が向上し、明るい表示が可能である。また、樹脂等の接着剤層ではなく、気体を含む減圧空間を光学媒質として利用することから、樹脂等における劣化や熱膨張等のおそれが殆どなく、製造不良を低減することが可能である。
【００８４】
尚、このような電気光学装置においては、マイクロレンズアレイ板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【００８５】
（１−４：マイクロレンズアレイ板の製造方法）
次に、本実施形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、マイクロレンズアレイ板２０の製造工程を順に表している。図１４（ａ）、（ｂ）は、そのうちの組立工程を表している。
【００８６】
レンズ面２１０’が一面上に形成された透明板部材２１０は、例えば通常知られた方法で製造することができる。ここでは、その一例を示し、引き続いて、その後に続く工程を説明してゆく。
【００８７】
図１３（ａ）の工程において、例えば石英基板等の透明の原板２１０ａ上に、感光性と熱変形性とを有するフォトレジスト層６０１を形成する。続いて、原板２１０ａのうち、エッチングすべき領域をポジ像として有するマスクをレジスト層６０１に重なるように位置合わせにし、当該マスクを介して紫外線を照射してフォトレジスト層６０１の露光を行う。更に、露光後のフォトレジスト層６０１を現像して露光された部分を除去する。その結果、マイクロレンズ５００が形成される部分にフォトレジスト層６０１が残る。
【００８８】
次に図１３（ｂ）の工程において、加熱を行う。その結果、フォトレジスト層６０１は軟化し、フォトレジスト層６０１の角の部分が丸められる。
【００８９】
次に図１３（ｃ）の工程において、フォトレジスト層６０１が凸面としてマトリクス状に配列された上面に対して、図中上方から指向性の高いドライエッチングを行う。これにより、フォトレジストの凸面を原板２００ａに転写して、複数のマイクロレンズ５００がマイクロレンズアレイとして表面に形成された透明板部材２１０を完成させる。
【００９０】
次に図１３（ｄ）の工程において、透明板部材２１０とガラス板２００ａとを組み立てる“組立工程”を行う。そのために、ここでは先ず、図１４（ａ）に示したように、組み立て作業用のチャンバ７００内をコック７０２に通ずる真空ポンプ等によって脱気し、例えば１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）程度の減圧雰囲気とする。尚、このときに、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスのタンクに接続された、コック７１を開放し、チャンバ７００内に所定分圧で供給し、不活性雰囲気としておいてもよい。次に、図１４（ｂ）に示したように、このチャンバ７００内でマイクロレンズアレイ板を組み立てる。
【００９１】
具体的には、透明板部材２１０の周縁部に光硬化性或いは熱硬化性の接着剤を塗布して、例えば石英板、ネオセラム等からなるガラス板２００ａを押し付けて接着する。ここでは、ガラス板２００ａは、透明板部材２１０の周縁部だけでなくレンズ面２１０’の頂上部にも接するように配置される。その後、紫外線照射或いは熱照射によって接着剤を硬化させ、接着層２３０を完成させる。
【００９２】
このとき、透明板部材２１０とガラス板２００ａとの間に密閉空間が形成される。密閉空間内部は、作業雰囲気と同じ減圧状態にあるので、この空間は、自ずと減圧層２２０となる。ここでは、レンズ面２１０’によって減圧層２２０内部が支えられるため、組み立て後のマイクロレンズアレイ板をチャンバ７００内から大気中に取り出した後に、減圧層２２０が潰れされるおそれは回避される。このように本実施形態の製造方法は、組立工程で同時に減圧層２２０を形成してしまうことができ、容易性の見地から大変優れている。
【００９３】
次に図１３（ｅ）の工程において、ガラス板２００ａをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）処理等によって、その表面の研磨除去を行うことで、所定膜厚を有するカバーガラス２００を完成させる。尚、当初から、所定膜厚のカバーガラス２００を貼り付けることも可能である。こうして、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板２０が完成される。
【００９４】
上述した本実施形態の製造方法の中では特に、チャンバ７００内の雰囲気がそのまま減圧層２２０を構成することになるので、屈折率や層内の活性度等の観点からは、その雰囲気の圧力や成分等の制御が重要となる。
【００９５】
その他、透明板部材２１０とガラス板２００ａとを接着剤２３０で接着固定するようにしたが、図４の変形例のように単に密着させるだけであってもよい。また、図１２に示したように、格子状或いはストライプ状遮光膜２４０や保護膜２４１を、透明板部材２１０上に形成するようにしてもよい。これらは、スパッタリング、パターニング等により形成することができる。その後は、このような保護膜２４１上に、ＩＴＯ膜等からなる対向電極２１がスパッタリング等で形成され、更に配向膜２２が形成される。この際、保護膜２４１を省略して、遮光膜２４０上に対向電極２１を直接形成することも可能である。
【００９６】
加えて、このようにレンズ面２１０’を図１３（ａ）〜（ｃ）に示した工程の如くドライエッチングにより形成する方法の以外にも、例えば、透明な原板にウエットエッチングで各マイクロレンズの非球面のレンズ表面となる凹部を形成し、この内部を原板よりも高屈折率の透明媒質で埋める工程を含む製造方法によっても、上述した本実施形態におけるマイクロレンズ基板２０を製造することは可能である。或いは、２Ｐ法（フォトポリマー法）を用いて、透明基板に非球面のレンズ表面を形成する工程を含む製造方法によっても、上述した本実施形態におけるマイクロレンズ基板２０を製造することは可能である。いずれの製造方法によっても、所定のレンズ表面の形状等が形成される限りにおいて、同様のレンズ効率を得ることが可能となる。
【００９７】
以上説明したように本実施形態の製造方法によれば、図１から図３を参照して説明したマイクロレンズ５００がアレイ状に形成されたマイクロレンズアレイ板２０を比較的効率良く、容易に製造できる。
【００９８】
（２：第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るマイクロレンズアレイ板、及び、それを具備する電気光学装置について図１５及び図１６を参照して説明する。尚、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ板及び電気光学装置は、高屈折率層２５０を除けば、第１実施形態と殆ど同様に構成されているため、以下では、同様の構成要素については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を適宜に省略するものとする。
【００９９】
（２−１：マイクロレンズアレイ板）
本実施形態に係るマイクロレンズ板について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の部分断面を拡大して表している。
【０１００】
図１５において、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２１は、透明板部材２１０のうちレンズ面２１０’の反対側の表面に、透明板部材２１０よりも屈折率が高い高屈折率層２５０が設けられている。例えば、透明板部材２１０を石英基板（屈折率1.46）とした場合に、高屈折率層２５０には、屈折率１．５７〜１．６０程度の一般的な樹脂材料、或いは屈折率１．６０〜２．０程度のガラス材料を用いればよい。尚、そのような高屈折率のガラス材料としては、例えば、バリウム（Ｂａ）及びランタン（Ｌａ）の少なくとも一方が添加されたガラスが知られている。
【０１０１】
ここでは、この屈折率の関係から、各マイクロレンズ５１０からの射出光は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面において、入射角度よりも出射角度のほうが小さくなる。
【０１０２】
マイクロレンズアレイ板２１にカバーガラス２００側から入射した光Ｌ１は、先ずマイクロレンズ５１０にて集束する方向に所定角度だけ曲げられ、光Ｌ２として透明板部材２１０内を直進する。その際の屈折角は、減圧層２２０と透明板部材２１０との屈折率差に応じて決まる。ここでは、屈折率差が大きいために、入射光Ｌ１は比較的大きな角度で曲げられる。これに対し、光Ｌ２は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面において、より浅い角度で射出するように曲げられ、光Ｌ３として高屈折率層２５０内を直進する。即ち、光Ｌ３は、高屈折率層２５０が透明板部材２１０と同じ屈折率である場合に入射する光Ｌ０と比べて、多少集束の度合いが緩まる。
【０１０３】
各マイクロレンズ５１０に集束された光束は、その照射面積がマイクロレンズ５１０からの距離に応じて次第に小さくなるが、ここでは、上述した高屈折率層２５０における２回目の屈折により、その距離に対する照射面積の減少度合いが低減する。即ち、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ板２１では、マイクロレンズ５１０にて集束された光束は、透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面における照射面積を維持しながら、電気光学装置に向けて出射される。そのため、開口領域Ｄに対する照射面のマージンは、マイクロレンズアレイ板２１の各部の厚みや各マイクロレンズ５００からの画素電極９ａまでの距離等が多少変わっても、概ね良好に確保される。
【０１０４】
このようにマイクロレンズアレイ板２１では、第１実施形態のマイクロレンズアレイ板２０の作用及び効果に加えて、射出光の照射面積は光軸上の光学条件の変化に対して鈍感になるために、個々のマイクロレンズ５００から開口領域Ｄに導かれ、実際に表示に寄与する光の量は殆ど減少しないで済む。また、高屈折率層２５０等の厚み誤差に対しても、開口領域Ｄへの入射光量が殆ど変化しないので、比較的容易に製造することができる。
（２−２：電気光学装置）
次に、図１６を参照して、本実施形態の電気光学装置におけるマイクロレンズアレイ板２１の集光機能について説明する。図１６は、マイクロレンズアレイ板２１における各マイクロレンズ５１０により入射光が集光される様子を表している。
【０１０５】
図１６において、前述のように透明板部材２１０と高屈折率層２５０との界面での２度目の屈折により、透明板部材２１０からの出射光の照射面の大きさがマイクロレンズアレイ板２０毎にばらつくことは、実践上殆ど或いは全くない。そのため、電気光学装置としての投影透過率も、マイクロレンズアレイ板２１によらず、概ねばらつかずに良好に維持することが可能である。通常であれば、電気光学装置における投影透過率を向上させるためには、マイクロレンズにおける球面収差を無くそうとしてレンズ面を非球面に設計する等の工夫がなされるが、本実施形態によれば、それらとは全く別の設計方法（開口領域に対し、できるだけ平行光を照射する）に基づいてこの目的を達することができる。
【０１０６】
また、この電気光学装置では、上記２度目の屈折により、マイクロレンズアレイ板２１から液晶層５０へ入射する光の入射角度が比較的浅くなるので、液晶による実質的な変調度が改善され、コントラスト比が向上する。その他の作用効果は、第１実施形態と同様である。
【０１０７】
以上、第１及び第２実施形態では、マイクロレンズに対する低屈折率層として、減圧層を設ける場合について説明したが、本発明の第２のマイクロレンズアレイ板の実施態様として、減圧層の代わりに、減圧されていない又は加圧された気体媒質層を設けることもできる。この気体媒質層は、例えば、大気やアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）及び窒素（Ｎ２）等の不活性ガスのいずれか、或いはその混合ガスを含んでなる。即ち、この実施形態と第１及び第２実施形態との違いは、層内の圧力が大気圧以上か、それより小さいかによる。
【０１０８】
この場合も、マイクロレンズアレイ板は、例えば図３、図５、図６及び図１５に示したように構成することができる。また、そのようなマイクロレンズアレイ板は、例えば大気中で透明板部材とカバーガラスとを組み立て、内部に大気が封入された密閉空間を形成する、更に密閉空間内に不活性ガスを混入する、或いは第１実施形態で上述したように密閉空間を減圧し、その減圧された空間に不活性ガスを封入するなどの方法で製造することができる。但し、このような場合でも、気体媒質層を構成する大気や不活性ガスは、化学的反応性に乏しく、屈折率を例えば１程度に低く設定することができる。その結果、集光性能及び構造安定性を向上させることが可能である。
【０１０９】
また、上記各実施形態では、第２透明基板側から光を入射する場合についてのみ説明したが、本発明のマイクロレンズアレイ板は、逆に第１透明基板側から光を入射するようにしても実施形態と同様に使用できる。
【０１１０】
また、本実施形態では、電気光学装置の対向基板としてマイクロレンズアレイ板２０を用いているが、マイクロレンズアレイ板２０をＴＦＴアレイ基板として利用し、その上に回路を構築することも可能である。尚、本発明のマイクロレンズアレイ板は、図１に示した構造をＴＦＴアレイ基板ないしは対向基板に作り込むことも、ＴＦＴアレイ基板ないしは対向基板に貼り付けるタイプのマイクロレンズアレイ板として構築することもできる。
【０１１１】
（３：電子機器）
次に、以上詳細に説明した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の具体例として、複板式カラープロジェクタの実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図１７は、複板式カラープロジェクタの図式的断面図である。
【０１１２】
図１７において、本実施形態における複板式カラープロジェクタの一例たる、液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された電気光学装置を含む液晶モジュールを３個用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。
【０１１３】
液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【０１１４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うマイクロレンズアレイ板やその製造方法、該マイクロレンズアレイ板を具備する電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイ板に係る実施形態の概略斜視図である。
【図２】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態のうち、４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図３】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の部分拡大断面図である。
【図４】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図５】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図６】マイクロレンズアレイ板に係る実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の電気光学装置に係る実施形態おけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図８】図７のＨ−Ｈ’断面図である。
【図９】電気光学装置に係る実施形態における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路を示すブロック図である。
【図１０】電気光学装置に係る実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】電気光学装置に係る実施形態において、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板の各マイクロレンズにより入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。
【図１３】マイクロレンズアレイ板の製造方法を表す工程図である。
【図１４】図１３（ｄ）に示した工程の詳細を表す工程図である。
【図１５】マイクロレンズアレイ板に係る他の実施形態の部分拡大断面図である。
【図１６】他の実施形態のマイクロレンズアレイ板を搭載した電気光学装置に係る実施形態において、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板の各マイクロレンズにより入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の電子機器の実施形態である複板式カラープロジェクタの一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…マイクロレンズアレイ板、２１…対向電極、５０…液晶層、２００…カバーガラス、２１０…透明板部材、２１０’…レンズ面、２２０…減圧層、２３０…接着層、２５０…高屈折率層、５００…マイクロレンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、
前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、
前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層と
を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板。
【請求項２】
前記減圧層の内圧は１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ板。
【請求項３】
前記減圧層は、空気を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ板。
【請求項４】
前記減圧層は、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項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板。
【請求項５】
前記第１透明基板と前記第２透明基板とを周縁部において接着する接着層を更に備え、
前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とは共に前記対向表面に接しており、前記第１透明基板における前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面及び前記第２透明基板における前記対向表面の反対側に位置する他方の表面に作用する外圧と前記減圧層の内圧との圧力差によって、前記第１透明基板と前記第２透明基板との密着されていることを特徴とする請求項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板。
【請求項６】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、
前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、
前記第１及び第２透明基板の間に前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面が前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内に配置されており、該密封空間内の内圧が大気圧と同等以上となるように大気及び不活性ガスの少なくとも一方を含んでなる気体媒質層と
を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板。
【請求項７】
前記第１透明基板のうち前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面に、前記第１透明基板よりも屈折率が高い高屈折率層が設けられていることを特徴とする請求項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板。
【請求項８】
前記対向表面には、前記所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成されていることを特徴とする請求項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板。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ板と、
該マイクロレンズ板に対向配置された他の基板と、
該他の基板上に形成されており前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、
前記他の基板上に形成されており前記画素電極を駆動するための配線及び電子素子と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気光学装置を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えたマイクロレンズアレイ板を製造するマイクロレンズアレイ板の製造方法であって、
前記マイクロレンズアレイ板の組み立て用の密閉容器を減圧し、前記密閉容器内を所定の減圧雰囲気とする減圧工程と、
前記減圧工程の後に、前記密閉容器内で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とが共に前記対向表面に接するように密着させ、前記マイクロレンズアレイ板を組み立てると同時に、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に前記減圧層を形成する減圧層形成工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ板の製造方法。
【請求項１】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、
前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、
前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層と
を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板。
【請求項２】
前記減圧層の内圧は１．３３３Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ板。
【請求項３】
前記減圧層は、空気を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ板。
【請求項４】
前記減圧層は、不活性ガスを含むことを特徴とする請求項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板。
【請求項５】
前記第１透明基板と前記第２透明基板とを周縁部において接着する接着層を更に備え、
前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とは共に前記対向表面に接しており、前記第１透明基板における前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面及び前記第２透明基板における前記対向表面の反対側に位置する他方の表面に作用する外圧と前記減圧層の内圧との圧力差によって、前記第１透明基板と前記第２透明基板との密着されていることを特徴とする請求項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板。
【請求項６】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、
前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、
前記第１及び第２透明基板の間に前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面が前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内に配置されており、該密封空間内の内圧が大気圧と同等以上となるように大気及び不活性ガスの少なくとも一方を含んでなる気体媒質層と
を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板。
【請求項７】
前記第１透明基板のうち前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面に、前記第１透明基板よりも屈折率が高い高屈折率層が設けられていることを特徴とする請求項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板。
【請求項８】
前記対向表面には、前記所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成されていることを特徴とする請求項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板。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ板と、
該マイクロレンズ板に対向配置された他の基板と、
該他の基板上に形成されており前記所定画素ピッチで配列された複数の画素電極と、
前記他の基板上に形成されており前記画素電極を駆動するための配線及び電子素子と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気光学装置を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
一方の表面に所定画素ピッチで配列された複数のマイクロレンズのレンズ面が形成された第１透明基板と、前記一方の表面に対向配置された第２透明基板と、前記第１及び第２透明基板の間に、前記レンズ面を内壁の一部とすると共に前記第２透明基板における前記レンズ面に対向する対向表面を前記内壁の他部として規定される、所定の大きさの密封空間内を減圧状態としてなる減圧層とを備えたマイクロレンズアレイ板を製造するマイクロレンズアレイ板の製造方法であって、
前記マイクロレンズアレイ板の組み立て用の密閉容器を減圧し、前記密閉容器内を所定の減圧雰囲気とする減圧工程と、
前記減圧工程の後に、前記密閉容器内で、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを、前記第１透明基板の周縁部と前記レンズ面の頂上部とが共に前記対向表面に接するように密着させ、前記マイクロレンズアレイ板を組み立てると同時に、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に前記減圧層を形成する減圧層形成工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイ板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−３９２６５（Ｐ２００６−３９２６５Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１９９５６（Ｐ２００４−２１９９５６）
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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