JP2007171858A - マイクロレンズの製造方法及びマイクロレンズ基板、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置、並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】非球面のマイクロレンズのレンズ曲面を所定形状に安定して作製する。
【解決手段】レジスト900及びマスク800を介して、基板210に対してパターニングを施して、各初期穴212aを開孔する工程と、レジスト900を介して、マスク800に対して等方性エッチング処理を施すことにより、各第2開口部802の口径を広げる工程と、該工程の後レジスト900を除去し、マスク800を介して基板210に対して異方性エッチング処理を施すことにより、掘り込み穴212bを開孔する工程と、該工程の後、基板210に対して等方性エッチング処理を施して掘り込み穴212bを掘り進めて、凹部212を形成する工程と含む。
【選択図】図11
【解決手段】レジスト900及びマスク800を介して、基板210に対してパターニングを施して、各初期穴212aを開孔する工程と、レジスト900を介して、マスク800に対して等方性エッチング処理を施すことにより、各第2開口部802の口径を広げる工程と、該工程の後レジスト900を除去し、マスク800を介して基板210に対して異方性エッチング処理を施すことにより、掘り込み穴212bを開孔する工程と、該工程の後、基板210に対して等方性エッチング処理を施して掘り込み穴212bを掘り進めて、凹部212を形成する工程と含む。
【選択図】図11
Description
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置に用いられるマイクロレンズ基板及びマイクロレンズの製造方法、このようなマイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及びその製造方法、並びに該電気光学装置を具備してなるプロジェクタ等の電子機器の技術分野に関する。
例えば、電気光学装置として、プロジェクタのライトバルブを構成する液晶装置には、対向基板として、各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズ基板が設けられる。液晶装置において、このような対向基板は、画素電極等が作りこまれたTFTアレイ基板に対して、各マイクロレンズが画素電極と対向するように対向配置され、対向基板とTFTアレイ基板との間に電気光学物質として例えば液晶が挟持される。
ここで、特許文献1又は2に開示されているマイクロレンズの製造方法によれば、各マイクロレンズを非球面レンズとして形成する。特許文献1によれば、透明基板に対して、複数の開口部が開孔されたマスクを例えば2種類用いて、ウエットエッチング処理を施すことにより、夫々マイクロレンズのレンズ曲面を有する複数の凹部を開孔する。2種類のマスクは、互いに開口部の径が異なっており、このうち相対的に小さい径の開口部が開孔された一方のマスクを用いて、透明基板に対して最初のウエットエッチング処理を施して、各凹部の初期穴を開孔する。そして、一方のマスクを除去した後、この一方のマスクの開口部よりも大きい径の開口部が開孔された他方のマスクを、透明基板上に形成して、この他方のマスクを介して、透明基板に対してウエットエッチング処理を施して、初期穴を更に掘り進めることにより、夫々非球面のマイクロレンズのレンズ曲面を有する複数の凹部を形成する。
また、特許文献2によれば、これとは反対に、先ず、相対的に大きい径の開口部が開孔された他方のマスクを透明基板上に形成した後、他方のマスク上に、更にこの他方のマスクの開口部よりも小さい径の開口部が開孔された一方のマスクを形成し、一方のマスクを介して透明基板に対してウエットエッチング処理を施して、初期穴を開孔した後、更に他方のマスクを介してウエットエッチング処理を継続して行うことにより、初期穴を掘り進めて複数の凹部を形成する。
しかしながら、上述したようなマイクロレンズの製造方法によれば、他方のマスクにおける開口部と、既に透明基板に開孔された初期穴との位置ずれが生じたり、或いは、一方のマスクにおける開口部と、他方のマスクにおける開口部との位置ずれが生じる、という問題点がある。
その結果、各凹部におけるマイクロレンズのレンズ曲面を所定形状に安定して作製することができず、マイクロレンズの焦点位置等の特性を精度良く制御することが困難となる他、各マイクロレンズの特性にばらつきが生じるという不都合が生じる。また、非球面レンズを製造するのに必要なマスクの数としても、2枚以上が必要となり、製造工程短縮の妨げとなるという技術的問題点もある。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、非球面のマイクロレンズのレンズ曲面を、比較的容易にして良好な形状に作製することが可能なマイクロレンズの製造方法、該製造方法により製造されるマイクロレンズ基板、該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及びその製造方法、並びにこのような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。
本発明のマイクロレンズの製造方法は上記課題を解決するために、基板上に、マスクを形成する第1工程と、前記マスク上に、レジストを形成する第2工程と、前記レジストに、パターニングによって複数の第1開口部を所定パターンで配列して開孔する第3工程と、前記複数の第1開口部を介して、前記マスクに対して第1のエッチング処理を施して、複数の第2開口部を開孔する第4工程と、前記複数の第1開口部及び前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して第2のエッチング処理を施して、複数の初期穴を開孔する第5工程と、該第5工程の後、前記複数の第1開口部を介して、前記マスクに対して等方性エッチング処理を施すことにより、前記複数の第2開口部の各々の口径を広げる第6工程と、該第6工程の後、前記レジストを除去する第7工程と、該第7工程の後、前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して異方性エッチング処理を施すことにより、前記初期穴を掘り進めて、前記第2開口部に対応して開孔された第1の穴と該第1の穴の底部に開孔された第2の穴とから夫々なる複数の掘り込み穴を開孔する第8工程と、該第8工程の後、前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して等方性エッチング処理を施して前記複数の掘り込み穴を夫々掘り進めて、断面形状が直線と複数の曲線とからなる複数の凹部を形成する第9工程と、該第9工程の後、前記マスクを除去する第10工程と、該第10工程の後、前記凹部に透明材料を充填してマイクロレンズを形成する第11工程とを含む。
本発明のマイクロレンズの製造方法によれば、基板は、例えば石英基板やガラス基板等の透明基板を用い、第1工程では、このような基板をパターニングするためのマスクを形成し、その後、第2工程では、マスクをパターニングするためのレジストを形成する。尚、ここでの「レジスト」としては、例えばフォトリソグラフィ等によってパターニング可能なものであれば、その材料は問わず、広義には「マスク」或いは「第2のマスク」、「パターニング可能な膜又は層」などと言い換えることもできる。
続いて、第3工程では、例えば、フォトエッチング処理を用いたパターニングにより、レジストに対して、複数の第1開口部を開孔する。例えば、第2工程においてレジストを形成し、第3工程では、このレジストを露光した後現像することによりパターニングして、複数の第1開口部を開孔する。
その後、第4工程では、レジストを介して、即ち複数の第1開口部を介して、マスクに対して、典型的にはドライエッチング等の異方性エッチングである第1のエッチング処理を施すことにより、複数の第1開口部に対応する複数の第2開口部を開孔する。
続いて、第5工程では、レジスト及びマスクを介して、即ち複数の第1開口部及び複数の第2開口部を介して、基板に対して、典型的にはドライエッチング等の異方性エッチングである第2のエッチング処理を施すことにより、複数の初期穴を開孔する。第2のエッチング処理において、例えばエッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、初期穴の形状、より具体的には例えば基板面に対して垂直をなす方向に沿った初期穴の深さ、更にはこれに加えて基板面に沿う方向の初期穴の径を調整することができる。
その後、第6工程では、レジストを介して、即ち複数の第1開口部を介して、マスクに対して、例えばウエットエッチングである等方性エッチング処理を施す。これにより、各第1開口部を介して、第2開口部の開口を規定する側壁に対して等方性エッチング処理が施され、基板面に沿う方向の第2開口部の口径を、第6工程前の値より大きくすることができる。
このように、第6工程では、各第2開口部を開孔する際と共通のレジストを用い、且つこのレジストに対して改めてパターニングを施すことなく、各第1開口部の形状を殆ど変化させずに、マスクに対して改めてパターニングを施すことにより、各第2開口部の径を大きくする。よって、各第2開口部について、第6工程前の位置に対して、第2開口部の径を広げる際に、第2開口部が位置ずれするのを防止することが可能となる。これにより、第6工程において各第2開口部の径を広げた後に、対応する初期穴に対する位置がずれるのを防止することができる。ここで、第6工程では、エッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、各第2開口部の径を調整することができる。
そして、第6工程の後に、第7工程を行ってレジストを除去した後、第8工程を行う。第8工程では、マスクを介して、即ち複数の第2開口部を介して、基板に対して異方性エッチング処理を行うことにより、各初期穴を掘り進めて、掘りこみ穴を開孔する。各掘り込み穴は、第2開口部の形状が基板に転写されることにより開孔された第1の穴と、初期穴の形状が基板に転写されることにより、第1の穴の底から開孔された第2の穴とにより形成される。例えば、各掘り込み穴は、第2開口部に対応して第2開口部から連続的に開孔された第1の穴と該第1の穴の底から初期穴に対応して開孔された第2の穴とからなる。
上述した第6工程において、初期穴に対する第2開口部の位置ずれを防止することにより、掘り込み穴における第1の穴と第2の穴との互いの位置ずれを防止することができる。また、この第6工程において、第2開口部の径を調整することにより、対応する第1の穴の径を調整することができる。加えて、上述した第5工程において、初期穴の形状を調整することにより、対応して第1の穴に連続的に開孔される第2の穴の形状を調整することができる。
更に、第8工程において、エッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、基板面に垂直をなす方向に沿う掘り込み穴の深さを調整することができる。このように掘り込み穴の深さを調整することにより、基板面に対して垂直をなす方向に沿った凹部の深さ、即ちマイクロレンズの厚さを調整することができる。この際、掘り込み穴の深さを調整することにより、掘り込み穴内の第1の穴の深さも調整されることにより、後述するような凹部の縁に向かって切り立った切立直線部分の形状も調整することができる。
第8工程の後、第9工程を行って、マスクを介して、即ち複数の第2開口部を介して、基板に対して等方性エッチング処理を行うことにより、各掘り込み穴を掘り進めて凹部を形成する。このような凹部の断面形状は夫々、直線と複数の曲線とからなる。ここに「断面形状」とは、マイクロレンズの中心線を含む断面における形状を意味する。この際、各掘り込み穴において、等方性エッチング処理により、第2の穴の底を起点として基板が掘り進められることによりマイクロレンズのレンズ曲面の先端部が形成されると共に、第1の穴の底を起点として、基板が掘り進められることにより、先端部と連続する、マイクロレンズのレンズ曲面の一部が形成される。更に、第1の穴の側壁に対して等方性エッチング処理が施されて、基板が掘り進められる。
よって、各凹部のマイクロレンズのレンズ曲面は、マイクロレンズの中心線が通過する先端部において該中心線に交わる平面に沿って平坦である平坦部を有すると共に、この中心線を含む断面における形状が、曲率半径が相互に等しく且つ中心が前記中心線上の相互に異なる位置に夫々ある2以上の円弧状曲線が平坦部から連続的に結合してなり、この中心線を中心として回転対称となる。加えて、複数の凹部の少なくとも一部は夫々、前記断面における形状が、円弧状曲線から中心線とは反対側に位置する縁に向けて連続しており且つ基板の表面に対して直線状に切り立っている切立直線部分を含んで形成されている。
従って、本発明のマイクロレンズの製造方法では、各マイクロレンズを回転対称2段レンズとして形成すると共に、非球面レンズとして形成することが可能となる。
ここで、第9工程におけるエッチング時間等のエッチング条件を調整し、且つこれに加えて第8工程において、上述したように各掘り込み穴の形状を調整することにより、マイクロレンズの形状を調整することができる。即ち、マイクロレンズの厚さや、第2の穴の形状に対応して、凹部のマイクロレンズのレンズ曲面において、マイクロレンズの中心線が通過する先端部の形状を調整すると共に、第1の穴の形状に対応して、この先端部に連続する部分の形状を、調整することができる。
そして、第9工程の後、第10工程を行ってマスクを除去した後、第11工程を行って、基板に形成された各凹部に透明材料を充填する。各凹部内に充填された透明材料によってマイクロレンズが形成される。
従って、以上説明したような本発明のマイクロレンズの製造方法によれば、既に説明したような先行技術と比較して、各凹部におけるマイクロレンズのレンズ曲面の形成に要するマスクの枚数を少なくすることが可能となる。よって、このようなマスクの形成やパターニングに要する各種工程を少なくすることができる。その結果、マイクロレンズの製造工程を短縮することができる。
更には、各マイクロレンズのレンズ曲面を所定形状に安定して作ることが可能となり、各マイクロレンズの焦点位置等の特性を精度良く制御することが出来、特性が揃った複数のマイクロレンズを製造することができる。
本発明のマイクロレンズの製造方法の一態様では、前記第4工程において、前記第1のエッチング処理として、前記基板に交わる方向に指向性を有する異方性エッチングを施し、前記第5工程において、前記第2のエッチング処理として、前記基板に交わる方向に指向性を有する異方性エッチングを施す。
この態様によれば、例えば基板の法線方向など、基板に交わる方向に指向性を有する異方性エッチングを施すことで、基板に垂直な方向に延びる第2開口部を開孔でき、同じく、この方向に延びる初期穴を開孔できる。この際、第1開口部の径と第2開口部の径とを揃えることができ、更に、これらと、初期穴の径とを揃えることもできる。
本発明のマイクロレンズの製造方法の他の態様では、前記第1工程より前に、前記基板上に、前記凹部の形状を制御するためのコントロール膜を形成する第12工程を更に含み、前記第5工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記第2のエッチング処理を施し、前記第8工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記異方性エッチング処理を施し、前記第9工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記等方性エッチング処理を施す。
この態様によれば、コントロール膜は、特に第9工程におけるエッチング処理において、基板と異なるエッチングレートとなるような材料により形成される。これにより、第9工程では、基板に形成されることになる各凹部の開口内で、この開口を規定する基板のエッチングレートと、開口の縁を規定するコントロール膜のエッチングレートとは異なる。よって、各凹部の縁部におけるマイクロレンズのレンズ曲面の形状を更に調整することが可能となり、マイクロレンズ設計の自由度を大きくすることができる。
この、コントロール膜を形成する第12工程を更に含む態様では、前記第12工程において、前記コントロール膜を、前記第9工程における前記等方性エッチング処理において、前記基板より大きいエッチングレートとなるような材料により形成するように製造してもよい。
このように製造すれば、第9工程では、基板に形成されることになる各凹部の開口内で、開口を規定する基板のエッチングレートに対して、開口の縁を規定するコントロール膜のエッチングレートを大きくすることができる。これにより、各凹部について、マイクロレンズの中心線を含む断面において、凹部の縁部の形状を、マイクロレンズのレンズ曲面に沿って凹部の底から縁に向かう傾斜が、コントロール膜無しで凹部を形成した場合と比べてなだらかな形状となるように、形成することが可能となる。
本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、上述した本発明のマイクロレンズの製造方法(但し、その各種態様を含む)により、マイクロレンズを形成する工程と、該マイクロレンズと対向させて表示用電極を形成する工程と、該表示用電極に電気的に接続して配線及び電子素子の少なくとも一方を形成する工程とを含む。
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、上述した本発明のマイクロレンズの製造方法によりマイクロレンズを製造するため、電気光学装置において、投射光を、集光能力に優れ且つ均一な特性の各マイクロレンズによって集光させて、各画素に入射させることが可能となる。よって、光の利用効率に優れ、各画素でコントラスト比を均一にすることが可能な電気光学装置を製造することができる。
本発明のマイクロレンズ基板は上記課題を解決するために、マイクロレンズの中心線が通過する先端部において該中心線に交わる平面に沿って平坦である平坦部を有すると共に、前記中心線を含む断面における形状が、曲率半径が相互に等しく且つ中心が前記中心線上の相互に異なる位置に夫々ある2以上の曲線が前記平坦部から連続的に結合してなり、前記中心線を中心として回転対称となる前記マイクロレンズのレンズ曲面を有する凹部が複数開孔された基板と、前記複数の凹部に夫々充填され、前記マイクロレンズを形成する透明部材とを備え、前記複数の凹部の少なくとも一部は夫々、前記断面における形状が、前記円弧状曲線から前記中心線とは反対側に位置する縁に向けて連続しており且つ前記基板の表面に交差する直線部分を含んで形成されている。
本発明のマイクロレンズ基板によれば、集光能力に優れ且つ特性が均一な各マイクロレンズにより、光の利用効率を高めことが可能となる。
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明のマイクロレンズ基板と、前記マイクロレンズと対向する表示用電極と、該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方とを備える。
本発明の電気光学装置によれば、光の利用効率を向上させると共に、各画素でコントラスト比を均一にすることが可能となり、高品質な画像表示を行うことが可能となる。
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。
本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、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。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置(Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display)を用いた表示装置等を実現することも可能である。
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の形態から明らかにされる。
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
<1;第1実施形態>
先ず、本発明に係る第1実施形態について、図1から図13を参照して説明する。
先ず、本発明に係る第1実施形態について、図1から図13を参照して説明する。
<1−1:マイクロレンズ基板>
先ず、本発明のマイクロレンズ基板について、図1から図3を参照して説明する。
先ず、本発明のマイクロレンズ基板について、図1から図3を参照して説明する。
ここに、図1(a)は、マイクロレンズ基板の概略斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A’断面部分を含む構成を示す概略斜視図である。また、図2(a)は、マイクロレンズ基板のうち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り、図2(b)は、任意の一のマイクロレンズの構成を示す部分拡大平面図であり、図3(a)は、図2(b)のF−F’断面部分の構成を示す拡大断面図であり、図3(b)は、図2(b)のJ−J’ 断面部分の構成を示す拡大断面図である。
図1(a)に示すように、本実施形態のマイクロレンズ基板20は、例えば石英板等からなる透明基板210と、該透明基板210に後述するように接着層230によって接着されたカバーガラス200とを備えている。
そして、マイクロレンズ基板20において、レンズ形成領域20aには、マトリクス状に平面配列された多数のマイクロレンズ500が形成されている。より具体的には、図1(b)において、透明基板210において、レンズ形成領域20aには、アレイ状に多数の凹状の窪み、即ち凹部212が掘られている。各凹部212には、カバーガラス200と透明基板210とを相互に接着する、例えば透明な感光性樹脂材料からなる接着剤が硬化してなる、透明基板210よりも高屈折率の透明な接着層230が充填されている。
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基板210と接着層230とにより概ね規定されている。即ち、各凹部212は、マイクロレンズ500のレンズ曲面を規定する。接着層230は、透明基板210より大きい屈折率を有する、例えばエポキシ樹脂等の透明材料により形成されているため、接着層230の屈折率は、凹部212より大きい値となる。そして、マイクロレンズ500は、凹部212に充填された接着層230の一部により形成される。
図2(a)において、本実施形態では、各凹部212は、例えば、それが規定するマイクロレンズ500のレンズ曲面が、同図中、横方向(X方向)又は縦方向(Y方向)に隣接する凹部212が規定するレンズ曲面と、交わるように形成されると共に、各凹部212の縁におけるコーナー部501で、4つのレンズ曲面が接するように形成される。
また、図2(b)において、後述するような製造方法により、各凹部212は、透明基板210に等方性エッチング処理を施すことにより開孔されるため、マイクロレンズ500の中心線の通過点O10を通り且つ凹部212の縁における2つのコーナー部を結ぶ対角線の長さによって、各マイクロレンズの径R0が規定される。
また、本実施形態によれば、マイクロレンズ基板20は、後述するような、本発明に係るマイクロレンズの製造方法により製造されるため、各マイクロレンズ500のレンズ曲面は、以下のような形状を有する。尚、図3(a)及び図3(b)には、マイクロレンズ500の中心線を一点鎖線にて示してある。
図3(a)及び図3(b)において、凹部212におけるマイクロレンズ500のレンズ曲面は、マイクロレンズ500の中心線を中心にして或いは基準にして回転対称となり、この中心線が通過する先端部において基板表面に沿って平坦である平坦部を有すると共に、この中心線に対して片側の形状は、夫々曲率半径が概ね相互に等しいr1となる2種の曲率円C1及びC2によって規定される2種の曲線部分を含み、これら2種の曲線部分は平坦部に連続的に結合して形成されている。尚、図3(a)及び図3(b)には、2種の曲率円C1及びC2の曲率中心O1及びO2も示してある。
即ち、マイクロレンズ500は、曲率半径中心の位置が異なる複数の曲面を含んだ形状となっている。
更に、図3(a)において、凹部212の縁における対角線を含む断面部分(即ち、図2(b)中F−F’断面部分)の構成に着目すれば、マイクロレンズ500のレンズ曲面における平坦部に結合する2種の曲線部分のうち一方に連続的に一端側が結合されると共に、該一端側から他端側の凹部212の縁に向かって切り立っており、基板の表面と交差する方向に延在する直線部分L0を含んで形成される。
つまり、マイクロレンズ500の上端部は、円筒形状に形成されている。
よって、本実施形態では、各マイクロレンズ500は、回転対称2段レンズとして形成されると共に、非球面レンズとして形成される。
<1−2;電気光学装置>
次に、本発明の電気光学装置に係る実施形態について、その全体構成を図4及び図5を参照して説明する。ここに、図4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基板側から見た平面図であり、図5は、図4のH−H’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
次に、本発明の電気光学装置に係る実施形態について、その全体構成を図4及び図5を参照して説明する。ここに、図4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基板側から見た平面図であり、図5は、図4のH−H’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
図4及び図5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基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10とマイクロレンズ基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10とマイクロレンズ基板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。
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り、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材52中には、図4又は図5には図示しないが、TFTアレイ基板10とマイクロレンズ基板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。即ち、本実施形態の電気光学装置は、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。
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、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、マイクロレンズ基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜53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もよい。
画像表示領域10aの周辺に位置する周辺領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路104は、この一辺に隣接する2辺に沿い、且つ、額縁遮光膜53に覆われるようにして設けられている。そして、TFTアレイ基板10の残る一辺に沿って設けられた複数の配線105によって、二つの走査線駆動回路104は互いに電気的に接続される。
また、マイクロレンズ基板20の4つのコーナー部には、上下導通材106が配置されている。他方、図4又は図5には図示しないが、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、TFTアレイ基板10とマイクロレンズ基板20との間で電気的な導通をとることができる。
図5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(Thin Film Transistor;以下適宜、“TFT”と称する)や走査線、データ線等の配線が形成された後の、本発明に係る「表示用電極」の一例である画素電極9a上に、同図中には図示しない配向膜が形成されている。尚、本実施形態では、画素スイッチング素子はTFTのほか、各種トランジスタ或いはTFD等により構成されてもよい。他方、詳細な構成については後述するが、マイクロレンズ基板20上には、対向電極21の他、格子状又はストライプ状の遮光膜23、更には最上層部分に配向膜(図示省略)が形成されている。
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。
なお、図4及び図5に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に加えて、画像信号線上の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、複数のデータ線に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各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
次に、以上の如く構成された電気光学装置における回路構成及び動作について、図6を参照して説明する。図6には、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示してある。
図6において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域10aを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、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とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
また、TFT30のゲートにゲート電極3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線11a及びゲート電極3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、マイクロレンズ基板20に形成された対向電極21との間で一定期間保持される。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。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素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し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素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され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。
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を付加する。この蓄積容量70は、走査線11aに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極300を含んでいる。
上述した電気光学装置に設けられたマイクロレンズ基板20の詳細な構成と、その機能について図7及び図8を参照して説明する。図7は、マイクロレンズ基板20における、遮光膜23及び開口領域700の配置関係を模式的に示す平面図であって、図8は、複数の画素について、図5に示す断面の構成をより詳細に示す図であって、各マイクロレンズ500の機能について説明するための断面図である。
図8において、マイクロレンズ基板20において、カバーガラス200上に、例えば図7に示すように格子状の平面パターンを有する遮光膜23が形成される。マイクロレンズ基板20において、遮光膜23によって非開口領域が規定され、遮光膜23によって区切られた領域が開口領域700となる。尚、遮光膜23をストライプ状に形成し、該遮光膜23と、TFTアレイ基板10側に設けられる容量電極300やデータ線6a等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。
各マイクロレンズ500は各画素に対応するように配置される。より具体的には、図8に示すように、マイクロレンズ基板20において、各画素毎に、開口領域700及び該開口領域700の周辺に位置する非開口領域を少なくとも部分的に含む領域に、マイクロレンズ500が配置されて形成されている。
また、図8において、カバーガラス200上には遮光膜23を覆うように、透明導電膜からなる対向電極21が形成され、更に、配向膜22が対向電極21上(図8中、対向電極21より下側)に形成されている。
他方、図8において、TFTアレイ基板10上の各開口領域700に対応する領域には画素電極9aが形成されている。また、TFTアレイ基板10上において、画素スイッチング用のTFT30や、画素電極9aを駆動するための走査線11aやデータ線6a等の各種配線並びに蓄積容量70等の電子素子が、非開口領域に形成されている。このように構成すれば、当該電気光学装置における画素開口率を比較的大きく維持することが可能となる。更に、画素電極9a上には配向膜16が設けられている。
図8において、マイクロレンズ基板20に入射される投射光等の光は、各マイクロレンズ500によって集光される。尚、図8中、一点鎖線によってマイクロレンズ500によって集光された光のようすを概略的に示してある。そして、各マイクロレンズ500によって集光された光は、液晶層50を透過して画素電極9aに照射され、該画素電極9aを通過して表示光としてTFTアレイ基板10より出射される。よって、マイクロレンズ基板20に入射された光のうち非開口領域に向かう光も、マイクロレンズ500の集光作用により開口領域700に入射させることができるため、各画素における実行開口率を高めることができる。即ち、光の利用効率を高めることで、より明るい画像表示が可能となる。
特に、本実施形態では、後述するような本発明に係るマイクロレンズの製造方法によって、マイクロレンズ基板20が製造されるため、集光能力に優れ且つ特性が均一な各マイクロレンズ500により、光の利用効率を向上させると共に、各画素でコントラスト比を均一にすることが可能となり、高品質な画像表示を行うことが可能となる。
以上説明した本実施形態では、電気光学装置においてデータ線駆動回路101や走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えばTAB(Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用LSIを、外部回路接続端子102に異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、マイクロレンズ基板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。
尚、上述した電気光学装置では、対向基板として図1から図3に示した如きマイクロレンズ基板20を用いているが、このようなマイクロレンズ基板20を、TFTアレイ基板10として利用することも可能である。或いは対向基板として(マイクロレンズ基板20ではなく)単純にガラス基板等に対向電極や配向膜が形成されたものを使用して、TFTアレイ基板10側にマイクロレンズ基板20を取り付けることも可能である。即ち、本発明のマイクロレンズは、TFTアレイ基板10側に作り込むこと或いは取り付けることが可能である。
<1−3;マイクロレンズの製造方法>
次に、本実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図9から図13を参照して説明する。尚、以下に説明するマイクロレンズの製造方法により、上述したようなマイクロレンズ基板20が製造され、更には、後述するように電気光学装置が製造されることとなる。
次に、本実施形態に係るマイクロレンズの製造方法について、図9から図13を参照して説明する。尚、以下に説明するマイクロレンズの製造方法により、上述したようなマイクロレンズ基板20が製造され、更には、後述するように電気光学装置が製造されることとなる。
図9から図11並びに図13は、製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板20の断面部分の構成を、順を追って示す工程図である。また、図12(a)は、図3(a)に示す部分に相当する断面について、及び図12(b)は図3(b)に示す部分に相当する断面について、夫々凹部212の形成に係る工程を説明するための断面図である。尚、図9から図13に示す構成はいずれも、マイクロレンズ500の中心線を含む断面部分について、示したものである。
先ず、図9(a)の工程では、透明基板210上に、アモルファスシリコン、或いはポリシリコン等を、マスク800として、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する。マスク800は、後述するように透明基板210をパターニングするためのマスクとして形成される。
その後、図9(b)の工程では、マスク800上に、例えばレジストを、例えばスピンコート法により、レジスト900を形成する。このレジスト900は、マスク800をパターニングするためのもので形成する。レジスト900を、フォトリソグラフィ用のレジストから形成することにより、レジスト900の形成及びパターニングに係る工程を簡略化して短縮することが可能となる。
その後、図9(c)の工程では、例えばフォトリソグラフィ法により、レジスト900に対してパターニングを施して、レンズ形成領域20aに複数の第1開口部902を開孔する。尚、図9(b)の工程において、レジスト900をレジストとは異なる材料により形成し、このレジスト900をパターニングするためにレジストを形成して、このレジストを介してレジスト900に対してフォトエッチング処理を施すことにより、複数の第1開口部902を開孔し、レジストを除去するようにしてもよい。この場合には、レジスト900は、マスク800に重ねられた「他のマスク」或いは「第2のマスク」と呼ぶこともできる。
その後、図10(a)の工程では、レジスト900における複数の第1開口部902を介して、マスク800に対して、第1のエッチング処理として例えば異方性ドライエッチング処理を施して、レンズ形成領域20aに複数の第2開口部802を開孔する。この際、各第1開口部902の形状が、マスク800に転写されて、第2開口部802が開孔される。
尚、図10(a)の工程における第1のエッチング処理は、等方性ドライエッチング処理或いはウエットエッチング処理により行ってもよく、この場合には、本実施形態の場合とは異なる形状を有する第2開口部が得られる。
その後、図10(b)の工程では、マスク800における複数の第2開口部802、及びレジスト900における複数の第1開口部902を介して、透明基板210に対して、第2のエッチング処理として例えば異方性ドライエッチング処理を施して、複数の凹部212の各々の初期穴212aを、レンズ形成領域20aに開孔する。この際、各第2開口部802の形状が透明基板210に転写されることで、初期穴212aが開孔される。
尚、図10(b)の工程における第2のエッチング処理は、等方性のドライエッチング処理或いはウエットエッチング処理により行ってもよく、この場合には、本実施形態の場合とは異なる形状を有する初期穴が得られる。
ここで、第2のエッチング処理において、例えばエッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、初期穴212aの形状、より具体的には例えば透明基板210の基板面に対して垂直をなす方向に沿った初期穴212aの深さ、更にはこれに加えて透明基板210の基板面に沿う方向の初期穴212aの径を調整することができる。更には、上述したように、第2のエッチング処理を異方性エッチング処理により行う場合、マスク800の複数の第2開口部802を開孔する際に、第1のエッチング処理のエッチング時間等のエッチング条件を調整して、各第2開口部802の、透明基板210の基板面に沿う方向の径を調整することで、初期穴212aの形状を調整することができる。
加えて、上述したように、図10(a)の工程における第1のエッチング処理、及び図10(b)の工程における第2のエッチング処理の両方を異方性エッチング処理により行う場合は、レジスト900において各第1開口部902を開孔する際、この第1開口部902の形状を調整することにより、マスク800の第2開口部802を介して、初期穴212aの形状を調整することが可能となる。
その後、図10(c)の工程では、再び、レジスト900を介して、マスク800に対して等方性エッチング処理を施す。この際、等方性エッチング処理はドライエッチング処理により行ってもよいし、ウエットエッチング処理によって行ってもよい。これにより、各第1開口部902を介して、第2開口部802の開口を規定する側壁に対して等方性エッチング処理が施され、透明基板210の基板面に沿う方向の第2開口部802の径を、当該工程前より大きくすることができる。即ち、透明基板210とレジスト900とに挟まれるマスク800と同一層に、透明基板210の法線方向から平面視して、第1開口部902を中心として円形に広がる空間として、第2開口部802が形成されることになる。この際、各第2開口部802の径は、当該工程における等方性エッチング処理のエッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、調整することができる。
即ち、当該工程では、上述した図10(a)の工程と共通のレジスト900を用い、且つこのレジスト900に対して改めてパターニングを施すことなく、各第1開口部902の形状を殆ど変化させずに、マスク800に対して改めてパターニングを施すことにより、各第2開口部802の径を大きくする。よって、各第2開口部802について、当該工程前の位置に対して、第2開口部802の径を広げる際に、第2開口部802が位置ずれするのを防止することが可能となる。これにより、各第2開口部802の径を広げた後に、対応する初期穴212aに対する位置がずれるのを防止することができる。
尚、図10の工程(b)におけるエッチングを、透明基板210の法線方向に指向性を持った異方性エッチングで行う限りにおいて、図10の工程(c)の前ではなく後に図10の工程(b)を行うことによっても、図10の工程(c)に図示したと類似の形状を得ることも可能である。この場合には、相対的に小径の第1開口部902及び大径の第2開口部802を介して、第1開口部902と概ね同じかこれより若干大きいと共に第2開口部802よりも小さい径の初期穴212aを、第1開口部902に対向する位置に形成することができる。
その後、図11(a)の工程では、レジスト900を剥離等により除去する。
続いて、図11(b)の工程では、マスク800を介して透明基板210に対して異方性ドライエッチング処理を行うことにより、各初期穴212aを掘り進めて、掘りこみ穴212bを開孔する。掘り込み穴212bは、マスク800における第2開口部802と連続的に、第2開口部802の形状が透明基板210に転写されることにより開孔された第1の穴212abと、初期穴212aの形状が透明基板210に転写されることにより、第1の穴212abの底から開孔された第2の穴212bbとにより形成される。言い換えれば、掘り込み穴212bを構成する第1の穴212abの径は、第2開口部802の径と概ね等しくされており、掘り込み穴212bを構成する第2の穴212bbの径は、初期穴212aの径と概ね等しくされている。
上述した図10(c)の工程において、初期穴212aに対する第2開口部802の位置ずれを防止することにより、掘り込み穴212bにおける第1の穴212abと第2の穴212bbとの互いの位置ずれを防止することができる。また、図10(c)の工程において、第2開口部802の径を調整することにより、対応する第1の穴212abの径を調整することができる。加えて、上述した図10(b)の工程において、初期穴212aの形状を調整することにより、対応して第1の穴212abに連続的に開孔される第2の穴212bbの形状を調整することができる。
更に、図11(b)の工程において、エッチング時間等のエッチング条件を調整することにより、透明基板210の基板面に垂直をなす方向に沿う掘り込み穴212bの深さを調整することができる。このように掘り込み穴212bの深さを調整することにより、透明基板210の基板面に対して垂直をなす方向に沿った凹部212の深さ、即ちマイクロレンズ500の厚さを調整することができる。この際、掘り込み穴212bの深さを調整することにより、掘り込み穴212b内の第1の穴212abの深さも調整されることにより、図3(a)又は図12(a)に示す、凹部212の縁に向かって切り立った直線部分L0の形状も調整することができる。
その後、図11(c)の工程において、再びマスク800を介して、透明基板210に対して等方性エッチング処理を行うことにより、各掘り込み穴212bを掘り進めて凹部212を形成する。この際、等方性エッチング処理はドライエッチング処理により行ってもよいし、ウエットエッチング処理によって行ってもよい。
ここで、図12(a)及び図12(b)を参照して、凹部212の形成について説明する。図12(a)及び図12(b)には、任意の一の凹部212について、この凹部212開口前の、掘り込み穴212bの形状を、二点鎖線にて示し、また、凹部212内に形成されることになるマイクロレンズ500の中心線を、図3(a)又は図3(b)と同様に一点鎖線にて示してある。
図12(a)又は図12(b)において、各掘り込み穴212bにおいて、等方性エッチング処理により、矢印E1又は矢印E3にて示すように、第2の穴212bbの底を起点として透明基板210が掘り進められることによりマイクロレンズ500のレンズ曲面の先端部が形成されると共に、矢印E2にて示すように、第1の穴212abの底を起点として、透明基板210が掘り進められることにより、先端部と連続する、マイクロレンズ500のレンズ曲面の一部が形成される。更に、矢印E4にて示すように、第1の穴212abの側壁に対して等方性エッチング処理が施されて、透明基板210が掘り進められる。
よって、図12(a)又は図12(b)に示す凹部212の断面部分において、マイクロレンズ500のレンズ曲面の形状は、マイクロレンズ500の中心線を中心として或いは基準にして対称となると共に、初期穴212aの平坦な底に対応して、中心線が通過する先端部において平坦部が形成される。即ち、図12(a)又は図12(b)における凹部212の下側に、第2開口部802の径に概ね等しい径を有する平坦な円の形状をした底面が形成される。更に、同図中、マイクロレンズ500の中心線より右側の部分に着目すれば、該部分の形状は、マイクロレンズ500の先端部における平坦部に、夫々曲率半径が概ね等しい2種の曲率円C1及びC2によって規定される曲線部分が連続的に結合することにより形成されている。これら、2種の曲率円C1及びC2の曲率中心O1及びO2は夫々、図11(c)の工程におけるエッチング処理の起点に対応する。
加えて、図12(a)において、凹部212の縁における対角線を含む断面部分においては、マイクロレンズ500のレンズ曲面における平坦部に結合する2種の曲線部分のうち一方に連続的に一端側が結合されると共に、該一端側から他端側の凹部212の縁に向かって切り立つ直線部分L0が形成される。尚、図12(b)においては、隣接するマイクロレンズ500のレンズ曲面は、曲線部分において互いに交わるために、図中点線にて示される直線部分L0は形成されないこととなる。
従って、凹部212において、マイクロレンズ500のレンズ曲面の形状は、マイクロレンズ500の中心線を基準にして回転対称な、非球面のレンズ曲面として形成される。そして、図11(c)の工程におけるエッチング時間等のエッチング条件を調整し、且つこれに加えて図11(b)の工程において、上述したように各掘り込み穴212bの形状を調整することにより、マイクロレンズ500の形状を調整することができる。即ち、マイクロレンズ500の厚さや、凹部212のマイクロレンズ500のレンズ曲面において、第2の穴212bbの形状に対応して、マイクロレンズ500の中心線が通過する先端部の形状を調整すると共に、第1の穴212abの形状に対応して、この先端部に連続する部分の形状を、調整することができる。尚、図10(b)の工程で開口される初期穴212aの形状を調整することで、第2の穴212bbを介してマイクロレンズ500のレンズ曲面における先端部の平坦部の占める面積が少なくなるように、調整するとよい。これにより、マイクロレンズ500の集光能力をより向上させることができる。
その後、図13(a)の工程では、マスク800をエッチング等により除去し、その後、図13(b)の工程では、透明基板210の表面に熱硬化性の透明な接着剤230aを塗布する。この際、接着剤230aは、各凹部212内に充填される。続いて、図13(c)において、透明基板210にカバーガラス200を押し付けて接着剤230aを硬化させて接着層230を形成する。
その後、このように形成されたマイクロレンズ基板20を用いて、既に図4から図8を参照して説明したような電気光学装置を製造する。具体的には、マイクロレンズ基板20のカバーガラス200上に、遮光膜23、対向電極21、及び配向膜22等を形成する。他方、これとは別途、データ線6aや走査線11a、TFT30等に加えて画素電極9a、更には周辺領域にデータ線駆動回路101等を形成し、配向膜16を形成した状態のTFTアレイ基板10に、マイクロレンズ基板20を対向させて、シール材52により貼り合わせる。そして、TFTアレイ基板10及びマイクロレンズ基板20間に液晶を封入して、電気光学装置を製造する。
よって、本実施形態に係るマイクロレンズの製造方法によれば、既に説明したような先行技術と比較して、各凹部212におけるマイクロレンズ500のレンズ曲面の形成に要するマスクの枚数を少なくすることが可能となる。よって、このようなマスクの形成やパターニングに要する各種工程を少なくすることができる。その結果、マイクロレンズ500の製造工程を短縮することができる。
更には、各マイクロレンズ500のレンズ曲面を所定形状に安定して作ることが可能となり、各マイクロレンズ500の焦点位置等の特性を精度良く制御することが出来、特性が揃った複数のマイクロレンズ500を製造することができる。
<2;第2実施形態>
次に、本発明に係る第2実施形態について、図14から図16を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態と比較してマイクロレンズの製造プロセスが、部分的に異なっており、これに伴いマイクロレンズの形状も異なる。以下では、第2実施形態に係るマイクロレンズの製造プロセスについて、第1実施形態と異なる点についてのみ、特に詳細に説明し、同様の点については重複する説明を省略すると共に、図1から図13を参照して説明することもある。
次に、本発明に係る第2実施形態について、図14から図16を参照して説明する。第2実施形態は、第1実施形態と比較してマイクロレンズの製造プロセスが、部分的に異なっており、これに伴いマイクロレンズの形状も異なる。以下では、第2実施形態に係るマイクロレンズの製造プロセスについて、第1実施形態と異なる点についてのみ、特に詳細に説明し、同様の点については重複する説明を省略すると共に、図1から図13を参照して説明することもある。
図14及び図15は、第2実施形態に係る製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面部分の構成を、順を追って示す工程図である。尚、図14及び図15に示す構成はいずれも、マイクロレンズ500の中心線を含む断面部分について、示したものである。また、図16(a)は、図3(a)に示す部分に相当する断面について、及び図13(b)は図3(b)に示す部分に相当する断面について、夫々凹部212の形成に係る工程を説明するための断面図である。
先ず、図14(a)の工程では、透明基板210上に、コントロール膜600を形成する。コントロール膜600は、特に、後述する、凹部212を形成する際の等方性エッチング処理において、透明基板210と異なるエッチングレートとなるような材料、例えば、透明基板210より大きいエッチングレートとなるような材料により形成される。コントロール膜600の成膜は、例えばCVD等の蒸着、或いは、スパッタリング、塗布、コーティング、印刷、熱酸化などにより行われる。
その後、第1実施形態と同様の手順により、透明基板210上において、コントロール膜600より上層側に、マスク800及びレジスト900を形成し、更には、夫々パターニングを施して、第2開口部802及び第1開口部902を開孔する。
その後、図14(b)の工程では、第1実施形態と同様に、透明基板210及びコントロール膜600に対して、第2のエッチング処理を施して、各初期穴212aを開孔する。
その後、図14(c)の工程では、第1実施形態と同様に、マスク800に対してパターニングを施して、各第2開口部802の径を広げる。
その後、第1実施形態と同様の手順により、レジスト900を除去した後、図15(a)の工程では、透明基板210及びコントロール膜600に対して異方性ドライエッチング処理を行うことにより、各掘りこみ穴212bを開孔する。
その後、図15(b)の工程では、第1実施形態と同様の手順により、透明基板210及びコントロール膜600に対して等方性エッチング処理を行うことにより、各凹部212を形成する。
ここで、図16(a)に示すように、凹部212の縁における対角線を含む断面部分について、図15(b)の工程では、凹部212が形成される開口内で、この開口を規定する透明基板210のエッチングレートと、開口の縁を規定するコントロール膜600のエッチングレートとは異なる。より具体的には、例えば、凹部212が形成される開口内で、この開口を規定する透明基板210のエッチングレートに対して、開口の縁を規定するコントロール膜600のエッチングレートは大きくなる。
これにより、各凹部212の縁部におけるマイクロレンズ500のレンズ曲面の形状を更に調整することが可能となり、マイクロレンズ設計の自由度を大きくすることができる。
より具体的には、図16(a)に示すように、各凹部212の縁部の形状を、同図中、点線にて示される、第1実施形態と同様にコントロール膜600が形成されなかった場合の形状と比較して、マイクロレンズ500のレンズ曲面に沿って凹部212の底から縁に向かう傾斜が、なだらかな形状となるように、形成することが可能となる。
尚、図16(b)に示すように、図2(a)を参照して説明した、横方向又は縦方向に隣接するマイクロレンズ500のレンズ曲面は、曲線部分において互いに交わるために、図中点線にて示される直線部分L0並びにこの直線部分L0に連続するなだらかな傾斜部分は形成されないこととなる。
その後、第1実施形態と同様の手順により、マイクロレンズ基板20を製造する。
<3:電子機器>
次に、上述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一例たる投射型カラー表示装置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、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
次に、上述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一例たる投射型カラー表示装置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、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
図17において、投射型カラー表示装置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液晶装置を含む液晶モジュールを3個用意し、それぞれ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。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枚のダイクロックミラー1108によって、RGBの三原色に対応する光成分R、G及びBに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100G及び100Bにそれぞれ導かれる。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によりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロックプリズム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にカラー画像として投射される。
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、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うマイクロレンズの製造方法及びマイクロレンズ基板、該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及びその製造方法、並びに該電気光学装置を具備してなる電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
20a…レンズ形成領域、210…透明基板、212…凹部、230…接着層、500…マイクロレンズ、800…マスク、802…第2開口部、900…レジスト、902…第1開口部、212a…初期穴、212b…掘りこみ穴、212ab…第1の穴、212bb…第2の穴
Claims (8)
- 基板上に、マスクを形成する第1工程と、
前記マスク上に、レジストを形成する第2工程と、
前記レジストに、パターニングによって複数の第1開口部を所定パターンで配列して開孔する第3工程と、
前記複数の第1開口部を介して、前記マスクに対して第1のエッチング処理を施して、複数の第2開口部を開孔する第4工程と、
前記複数の第1開口部及び前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して第2のエッチング処理を施して、複数の初期穴を開孔する第5工程と、
該第5工程の後、前記複数の第1開口部を介して、前記マスクに対して等方性エッチング処理を施すことにより、前記複数の第2開口部の各々の口径を広げる第6工程と、
該第6工程の後、前記レジストを除去する第7工程と、
該第7工程の後、前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して異方性エッチング処理を施すことにより、前記初期穴を掘り進めて、前記第2開口部に対応して開孔された第1の穴と該第1の穴の底部に開孔された第2の穴とから夫々なる複数の掘り込み穴を開孔する第8工程と、
該第8工程の後、前記複数の第2開口部を介して、前記基板に対して等方性エッチング処理を施して前記複数の掘り込み穴を夫々掘り進めて、断面形状が直線と複数の曲線とからなる複数の凹部を形成する第9工程と、
該第9工程の後、前記マスクを除去する第10工程と、
該第10工程の後、前記凹部に透明材料を充填してマイクロレンズを形成する第11工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。 - 前記第4工程において、前記第1のエッチング処理として、前記基板に交わる方向に指向性を有する異方性エッチングを施し、
前記第5工程において、前記第2のエッチング処理として、前記基板に交わる方向に指向性を有する異方性エッチングを施す
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズの製造方法。 - 前記第1工程より前に、前記基板上に、前記凹部の形状を制御するためのコントロール膜を形成する第12工程を更に含み、
前記第5工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記第2のエッチング処理を施し、
前記第8工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記異方性エッチング処理を施し、
前記第9工程は、前記基板に加えて前記コントロール膜に対して、前記等方性エッチング処理を施す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の製造方法。 - 前記第12工程において、前記コントロール膜を、前記第9工程における前記等方性エッチング処理において、前記基板より大きいエッチングレートとなるような材料により形成すること
を特徴とする請求項3に記載のマイクロレンズの製造方法。 - 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の製造方法により、マイクロレンズを形成する工程と、
該マイクロレンズと対向させて表示用電極を形成する工程と、
該表示用電極に電気的に接続して配線及び電子素子の少なくとも一方を形成する工程と
を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - マイクロレンズの中心線が通過する先端部において該中心線に交わる平面に沿って平坦である平坦部を有すると共に、前記中心線を含む断面における形状が、曲率半径が相互に等しく且つ中心が前記中心線上の相互に異なる位置に夫々ある2以上の曲線が前記平坦部から連続的に結合してなり、前記中心線を中心として回転対称となる前記マイクロレンズのレンズ曲面を有する凹部が複数開孔された基板と、
前記複数の凹部に夫々充填され、前記マイクロレンズを形成する透明部材と
を備え、
前記複数の凹部の少なくとも一部は夫々、前記断面における形状が、前記円弧状曲線から前記中心線とは反対側に位置する縁に向けて連続しており且つ前記基板の表面に交差する直線部分を含んで形成されていること
を特徴とするマイクロレンズ基板。 - 請求項6に記載のマイクロレンズ基板と、
前記マイクロレンズと対向する表示用電極と、
該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項7に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。
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- 2005-12-26 JP JP2005372935A patent/JP2007171858A/ja active Pending
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