CN105487144A - 微透镜阵列基板及其制造方法、电光学及投影型显示装置 - Google Patents

微透镜阵列基板及其制造方法、电光学及投影型显示装置 Download PDF

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Abstract

一种微透镜阵列基板，具有：透光性基板，其在一侧的基板面上形成由凹曲面形成的第一透镜面；第一透镜层，其覆盖一侧的基板面，并且呈透光性且折射率与透光性基板不同；透光层，其在与透光性基板相反的一侧覆盖第一透镜层；以及第二透镜层，其在与透光性基板相反的一侧覆盖透光层，且在与透光性基板相反一侧的面上形成由凸曲面形成的第二透镜面，与第一透镜层以及第二透镜层相比，透光层的折射率以及热膨胀率更小。

Description

微透镜阵列基板及其制造方法、电光学及投影型显示装置
技术领域
本发明涉及一种微透镜阵列基板、具有微透镜阵列基板的电光学装置以及投影型显示装置。
背景技术
作为所述微透镜阵列基板，例如在基板上排列多个微透镜的类型广为人知。微透镜基板具有多个微透镜，例如，在液晶投影仪中被配置在光源与液晶灯泡之间等处，用于抑制光亮的损耗和增加入射光等众多用途。
例如，专利文献1公开了一种微透镜阵列(基板)，其为了进一步提高光的利用效率(变亮)，而构成为具有：多个第一透镜；以及与这些第一透镜一一成对地对置配置的多个第二透镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2014-89230号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，如果微透镜阵列基板(微透镜)的厚度变厚，则由于热膨胀等的缘故，微透镜阵列基板会产生翘曲或弯曲。其结果是，存在发生颜色不均或黑浮而导致质量降低的这样的问题。另外，由于微透镜(第一透镜以及第二透镜)的加工偏差，还存在对微透镜的质量产生不良影响、使图像质量变差的这样的问题。
解决技术课题的手段
本发明的实施方式是为了解决上述课题的至少一部分而实现的，能够作为以下的实施方式或应用例来实现。
[应用例1]
涉及本应用例的微透镜阵列基板，具有：透光性基板，其在一侧的基板面上形成由凹曲面形成的第一透镜面；第一透镜层，其覆盖所述一侧的基板面，并且呈透光性且折射率与所述透光性基板不同；透光层，其在与所述透光性基板相反的一侧覆盖所述第一透镜层；以及第二透镜层，其在与所述透光性基板相反的一侧覆盖所述透光层，且在与所述透光性基板相反一侧的面上形成由凸曲面形成的第二透镜面，与所述第一透镜层以及所述第二透镜层相比，所述透光层的折射率以及热膨胀率更小。
根据本应用例，将折射率以及热膨胀率比第一透镜层以及第二透镜层小的透光层配置在第一透镜层与第二透镜层之间，因此，由于透光层的折射率小，所以，从倾斜方向入射到透光层的光线会向角度更倾斜一侧折射。因此，能够将入射光较大地弯曲。因此，能够使微透镜阵列基板的总膜厚变薄。由此，能够在不使透镜间距变宽的情况下提高透过率。另外，即使在想要将透镜间距变宽的情况下，也由于利用透光层来调整透镜间距，因此，与使第一透镜层以及第二透镜层变厚进行调整的情况相比，能够使微透镜阵列基板的总膜厚变薄，并抑制在微透镜阵列基板上发生翘曲或弯曲。其结果是，能够防止显示质量的降低。
[应用例2]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板中优选：所述第一透镜层具有第一平坦层，该第一平坦层具有用于使所述第一透镜层与所述透光层的界面平坦的第一厚度，并且使所述第一透镜层的折射率连续；所述第二透镜层具有第二平坦层，该第二平坦层具有用于使所述第二透镜层与所述透光层的界面平坦的第二厚度，并且使所述第二透镜层的折射率连续。
根据本应用例，由于具有第一平坦层以及第二平坦层，因此，即使在进行用于使界面平坦的平坦化处理时产生了加工偏差的情况下，也能够防止对第一透镜面以及第二透镜面产生不良影响。
[应用例3]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板中优选：所述第一透镜层以及所述第二透镜层具有折射率不同的多个折射率层。
根据本应用例，能够利用多个折射率层将光的行进方向改变成所希望的方向，因此，能够提高光的利用效率。
[应用例4]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板中优选：所述第一透镜面的曲率比所述第二透镜面的曲率大。
根据本应用例，能够将光的行进方向改变成所希望的方向，因此，能够提高光的利用效率。
[应用例5]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板中优选：所述第一透镜层的所述多个折射率层配置为：折射率从所述第一透镜面起向所述透光层一侧变低；所述第二透镜层的所述多个折射率层配置为：折射率从所述第二透镜面起向所述透光层一侧变低。
根据本应用例，能够利用多个折射率层将光的行进方向改变成所希望的方向，因此，能够提高光的利用效率。
[应用例6]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板中优选：相对于所述第二透镜层一侧，所述第一透镜层一侧是光的入射侧。
根据本应用例，由于光从曲率较大的第一透镜面一侧入射，因此，能够使散射光的光的方向接近于所希望的方向。
[应用例7]
涉及本应用例的电光学装置，具有：所述的微透镜阵列基板、以及隔着所述微透镜阵列基板以及电光学层而配置的有源矩阵基板。
根据本应用例，能够提供一种能提高显示质量的电光学装置。
[应用例8]
涉及本应用例的投影型显示装置，具有所述电光学装置。
根据本应用例，由于具有所述电光学装置，因此，能够提供一种能提高显示质量的投影型显示装置。
[应用例9]
涉及本应用例的微透镜阵列基板的制造方法，包括：在透光性基板的第一面上形成凹部的工序；在所述凹部上层叠折射率比所述透光性基板大的材料，从而形成第一透镜层的工序；对所述第一透镜层的与所述透光性基板相反一侧的面实施平坦化处理的工序；在所述进行了平坦化处理的面上层叠折射率以及热膨胀率比所述第一透镜层小的材料，从而形成透光层的工序；以及在所述透光层上层叠折射率比所述透光层大的材料之后，在与所述透光层相反的一侧形成具有凸部形状的面，从而形成第二透镜层的工序。
根据本应用例，由于将折射率以及热膨胀率比第一透镜层小的透光层配置在第一透镜层与第二透镜层之间，所以，从倾斜方向入射到透光层的光线会向角度更倾斜一侧折射。因此，能够大幅度地弯曲入射光。因而，能够使微透镜阵列基板的总膜厚变薄。由此，能够在不使透镜间距变宽的情况下提高透过率。另外，即使在想要使透镜间距变宽的情况下，也由于利用透光层来对透镜间距进行调整，因此，与使第一透镜层以及第二透镜层变厚来进行调整的情况相比，能够使微透镜阵列基板的总膜厚变薄，并抑制在微透镜阵列基板上发生翘曲或弯曲。其结果是，能够防止显示质量的下降。
[应用例10]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板的制造方法中，在实施所述平坦化处理的工序中，优选处理为：在所述凹部上残留规定的厚度。
根据本应用例，由于具有规定的厚度的层，因此，即使在进行用于使界面平坦的平坦化处理时产生了加工偏差的情况下，也能够防止对第一透镜层的面产生不良影响。
[应用例11]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板的制造方法中，在所述形成第二透镜层的工序中，优选在规定的厚度的层上形成具有所述凸部形状的面。
根据本应用例，由于具有规定的厚度的层，因此，即使在形成第二透镜层的工序中产生了加工偏差，也能够可靠地形成第二透镜层的面。
[应用例12]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板的制造方法中，优选包括：在所述第二透镜层上层叠折射率比所述第二透镜层小的材料，从而形成保护层的工序。
[应用例13]
在涉及所述应用例的微透镜阵列基板的制造方法中，优选在形成所述第一透镜层以及所述第二透镜层的工序中包括：顺序地层叠折射率不同的多种材料的工序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的微透镜阵列基板的结构的示意图，图1(a)是表示微透镜阵列基板的结构的立体简图；(b)是从上方观察(a)的微透镜阵列基板的示意性俯视图。
图2是沿着图1(a)所示的微透镜阵列基板的A-A线的示意性剖视图。
图3是表示作为电光学装置的液晶装置的结构的示意图。
图4是对第一实施方式的微透镜阵列基板与以往的微透镜阵列基板的结构进行比较的示意性剖视图。
图5是按照工序的顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的示意性剖视图。
图6是按照工序的顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的示意性剖视图。
图7是按照工序的顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的示意性剖视图。
图8是表示具有液晶装置的投影型显示装置的结构的简图。
图9是表示第二实施方式的微透镜阵列基板的结构的示意性剖视图。
图10是按照工序顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的一部分的示意性剖视图。
图11是按照工序顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的一部分的示意性剖视图。
图12是按照工序顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的一部分的示意性剖视图。
图中
10、20...微透镜阵列基板
11...透光性基板
11a...玻璃基板
12...透镜层
13...保护层
31...微透镜
32...透镜部
41...第一透镜层
41a...第一透镜
41a1...第一透镜面
41b...第一透镜层前驱体膜42...第二透镜层
42a...第二透镜
42a1...第二透镜面
43...透光层
51...掩模
51a...掩模形成用膜
52...开口部
53...掩模
100...液晶装置
101...彩色滤光器基板
102...液晶面板
103...黑矩阵
131...微透镜
141...第一透镜层
141a1...第一透镜面
141b...透镜层
142...第二透镜层
142a...第二透镜
142b...透镜层
1000...投影型显示装置
1100...偏振照明装置
1101...灯单元、
1102...积分透镜
1103...偏振转换元件
1104、1105...分色镜
1106、1107、1108...反射镜
1201、1202、1203、1204、1205...中继透镜
1206...双向棱镜
1207...投影透镜
1210、1220、1230...液晶灯泡
1300...屏幕
具体实施方式
以下，按照附图，对将本发明具体化的实施方式进行说明。另外，为了使所说明的部分成为能够识别的状态，而对所使用的附图进行了适当的放大或缩小来进行显示。
另外，在以下的实施方式中，例如，在记载为“在基板上”的情况下，是表示：配置为与基板上相接的情况；或在基板上隔着其他构成物而配置的情况；或者一部分配置为与基板上相接，一部分隔着其他的构成物而配置的情况。
(第一实施方式)
在本实施方式中，作为具有微透镜阵列基板的电光学装置的一个示例，以具有薄膜晶体管(TFT：ThinFilmTransistor)作为像素的开关元件的有源矩阵型的液晶装置为例进行说明。该液晶装置能够适当地作为后面要提到的投影型显示装置(液晶投影仪)的光调制单元(液晶灯泡)来使用。
<微透镜阵列基板的结构>
图1是表示微透镜阵列基板的结构的示意图。图1(a)是表示微透镜阵列基板的结构的立体简图。图1(b)是从上方观察图1(a)的微透镜阵列基板的示意性俯视图。图2是沿着图1(a)所示的微透镜阵列基板的A-A线的示意性剖视图。以下，参照附图1以及附图2对微透镜阵列基板的结构进行说明。
如图1以及图2所示，微透镜阵列基板10具有：透光性基板11；具有多个微透镜31的透镜层12；以及设置为覆盖透镜层12的保护层13。
透光性基板11具有由与多个微透镜31对应的凹曲面形成的多个第一透镜面41a1，构成微透镜31的第一透镜层41的形成材料粘着在第一透镜面41a1的内部而形成第一透镜层41。
透光性基板11以耐热性以及耐光性高的无机材料作为形成材料。例如，作为透光性基板11，可合适地使用具有高透光率的石英玻璃基板等。
透镜层12具有：第一透镜层41；具有由凸曲面形成的第二透镜面42a1的第二透镜层42；以及被第一透镜层41与第二透镜层42夹持着的透光层43。，第二透镜层42的形成材料粘着在第二透镜面42a1的内部而形成第二透镜层42。
第一透镜层41以及第二透镜层42具有透光性，并具有比透光层43的折射率高的折射率。换言之，透光层43的折射率小。虽然没有通过数值进行限定，但一般而言，第一透镜层41以及第二透镜层42的折射率相对于波长550nm的光为1.54～1.80左右，相比之下，透光层为1.45～1.54左右。因此，由于透光层的折射率小，所以，从倾斜方向入射到透光层43的光线会向角度更倾斜的一侧折射。其结果是，与在第一透镜面41a1和第二透镜面42a1之间只层叠第一透镜层或第二透镜层的情况相比，入射到微透镜阵列基板的与主光轴平行的光线通过第一透镜而折射，能够获得将到聚光为止的距离缩短的作用，能够使透光层43的厚度变薄。
透光层43与第一透镜层41以及第二透镜层42相比，热膨胀率小。另外，第一透镜层41以及第二透镜层42具有比透光性基板11以及保护层13的折射率高的折射率。
对于第一透镜层41以及第二透镜层42的折射率的考虑方式在于设计事项，优选根据提高亮度或考虑对比度等的要求来求取。
第一透镜层41以及第二透镜层42由氮氧化硅(SiON)等无机材料形成。氮氧化硅根据氧原子(O)与氮原子(N)的组成(比率)不同，能够控制为SiO2与Si3N4之间的折射率。
透光层43以具有透光性的无机材料作为形成材料。透光层43是例如二氧化硅(SiO2)。能够通过改变透光层43的厚度而将光路长度调整为任意的光路长度。
多个微透镜31具有在光的入射方向与光的射出方向的两个方向上呈凸形状的两方凸出的形状。另外，在俯视时相邻的微透镜31的边界线接触，且俯视时为矩形。这种多个微透镜31以矩阵状排列而构成透镜部32。
另外，第一透镜面41a1的曲率比第二透镜面42a1的曲率大。通过这样设置，能够将光的行进方向改变成所希望的方向，能够提高光的利用效率。
微透镜31具有：作为粘着于透光性基板11内的部分的第一透镜层41；作为被保护层13覆盖的部分的第二透镜层42；以及配置在第一透镜层41与第二透镜层42之间的透光层43。
<电光学装置的结构>
图3是表示作为具有所述微透镜阵列基板的电光学装置的液晶装置的结构的示意图。图3(a)是表示液晶装置的结构的示意性俯视图。图3(b)是沿着图3(a)所示的液晶装置的B-B线的示意性剖视图。图4是对本实施方式的微透镜阵列基板与以往的微透镜阵列基板的结构进行比较的示意性剖视图。以下，参照附图3以及附图4，对液晶装置的结构进行说明。
如图3所示，液晶装置100是将微透镜阵列基板10与彩色滤光器基板101贴合，并与夹持着作为电光学层的液晶层的液晶面板102贴合。具体而言，将液晶层夹持在有源矩阵基板(元件基板)与对置基板之间。
微透镜31，与彩色滤光器基板101所具有的黑矩阵103的俯视形状相同地具有俯视时矩形形状，并且配置为相邻的微透镜31彼此之间的边界线与黑矩阵103俯视时重合。
如图3(b)所示，微透镜阵列基板10使从透光性基板11一侧的外部入射的光L1，在透光性基板11与第一透镜41a的界面、第一透镜41a与透光层43的界面、透光层43与第二透镜42a的界面以及第二透镜42a与保护层13的界面折射(在图中省略)。
而且，微透镜阵列基板10在透光层43以及保护层13进行调整以使微透镜31的焦点成为最佳位置，由此，经由彩色滤光器基板101使光L1入射到液晶面板102上。
当然，图3所示的结构只是一个示例，例如，也可以采用不使用彩色滤光器基板101，而直接将微透镜阵列基板10与液晶面板102贴合的结构。
图4(a)是表示本实施方式的微透镜阵列基板的结构的示意性剖视图。图4(b)是表示以往的微透镜阵列基板的结构的示意性剖视图。另外，在本实施方式的微透镜阵列基板10以及以往的微透镜阵列基板60中，第一透镜层41以及第二透镜层42的形状以及折射率相同。
如上所述，本实施方式的微透镜阵列基板10是在第一透镜层41与第二透镜层42之间配置透光层43。以往的微透镜阵列基板60由第一透镜层41与第二透镜层42构成。
将使光L1入射到第一透镜层41的点设为例如P1。该光L1到达与第二透镜层42的透镜端相距距离d的点P2。无论是微透镜阵列基板10还是60，如果要使点P1以及点P2对齐在相同位置(如果要获得相同的功能)，都必须将以往的微透镜阵列基板60的第二透镜层42的厚度加厚。换言之，利用第二透镜层42来确保透镜间距。
但是，由于本实施方式的微透镜阵列基板10是在第一透镜层41与第二透镜层42之间配置透光层43，因此，与以往的微透镜阵列基板60相比，能够缩短透镜间距。具体而言，通过经由透光层43，而使斜的光线被更倾斜地折射，由此，能够缩短透镜间距。
<微透镜阵列基板的制造方法>
图5至图7是按照工序顺序表示微透镜阵列基板的制造方法的示意性剖视图。以下，参照图5至图7，对微透镜阵列基板的制造方法进行说明。
首先，在图5(a)所示的工序中，准备厚度均匀、无伤且以将表面清洁化了的石英玻璃等作为形成材料的玻璃基板11a，在玻璃基板11a的表面形成掩模形成用膜51a。该掩模形成用膜51a通过在之后的工序中形成开口部而发挥掩模的功能。
掩模形成用膜51a优选为耐蚀刻的材料。即：掩模形成用膜51a的蚀刻率与玻璃基板11a相比小得多。从这一点来看，作为掩模形成用膜51a的材料，能够使用例如Cr、Au、Ni、Pt等金属、或者含有从它们中选择的两种以上的合金，Cr、Au、Ni和Pt等氧化物(金属氧化物)、硅、树脂等。另外，也可以采用Cu与Au、或氧化Cr与Cr的这种由不同的材料形成的多个层叠结构。
作为掩模形成用膜51a的形成方法，并没有特殊限定，能够从蒸镀法、溅射法、CVD法(ChemicalVaporDeposition、化学气相沉积法)等之中适当地选择最适合膜材料的方法来使用。另外，关于膜厚，虽然根据初始孔的形成条件以及蚀刻条件的不同而适当地设定，但优选形成为0.01μm～0.2μm左右。
在图5(b)所示的工序中形成掩模51。具体而言，对掩模形成用膜51a实施激光照射或蚀刻处理来形成开口部52。在激光照射的情况下，能够形成较高的位置精确度，并能够正确地控制相邻的开口部52彼此之间的间隔。由此，就完成具有规定的开口图案的掩模51。
在图5(c)所示的工序中，在玻璃基板11a上形成第一透镜面41a1。具体而言，通过在掩模51上形成的开口部52对玻璃基板11a实施蚀刻处理，形成第一透镜面41a1。蚀刻处理是被各向同性地蚀刻的湿式蚀刻。
作为蚀刻液并没有特殊限定，但由于在本实施方式中使用玻璃基板11a作为基板，因此，优选使用含有氢氟酸(氟化氢)的蚀刻液(氢氟酸系蚀刻液)。通过使用氢氟酸系蚀刻液，能够更选择性地将玻璃基板11a蚀刻，能够合适地形成第一透镜面41a1。
在图5(d)所示的工序中，完成凹状的第一透镜面41a1。具体而言，通过控制湿式蚀刻的时间等，能够形成规定深度的第一透镜面41a1。在本实施方式中，能够将第一透镜面41a1形成为半球状并且其深度成为该半球的半径程度。
在图5(e)所示的工序中，利用蚀刻等来除去掩模51，由此来获得在上表面11b具有多个第一透镜面41a1的透光性基板11。
接下来，在图6(a)所示的工序中，使成为第一透镜层41之前的第一透镜层前驱体膜41b成膜。作为第一透镜层前驱体膜41b的制造方法，能够使用例如CVD法。
在图6(b)所示的工序中，对第一透镜层前驱体膜41b的表面进行平坦化处理，形成表面41c被平坦化的第一透镜层41。作为平坦化处理，能够使用CMP(ChemicaMechanicalPolishing：化学机械研磨)等方法。如上所述，第一透镜层前驱体膜41b的材料是氮氧化硅(SiON)。这样，在之后的制造工序中，能够以较高的尺寸精确度形成多个透镜，因此，能够制造高质量的微透镜阵列基板。
另外，第一透镜层41在透光层43与第一透镜41a之间具有使与第一透镜41a相同的折射率连续的第一厚度的层(第一平坦层)，因此，当进行平坦化处理时，即使在将第一透镜层41削去很多的情况下，也能够防止将第一透镜41a削去。换言之，能够保护透镜。
另外，通过平坦化处理能够控制第一透镜层41的厚度。第一透镜层41的厚度根据所形成的微透镜31的设计来进行控制。
在图6(c)所示的工序中，形成透光层43来覆盖第一透镜层41。具体而言，透光层43是二氧化硅(SiO2)。作为透光层43的制造方法，能够列举出例如CVD法。透光层43的折射率比第一透镜层41的折射率小。另外，由于在第一透镜层41与透光层43之间存在界面，因此，能够监控透光层43的厚度。其结果是，能够容易地调整透光层43的厚度。另外，在膜厚度检查工序中易于检查。
在图6(d)所示的工序中，形成第二透镜层42来覆盖透光层43。作为第二透镜层42的制造方法，能够使用例如众所周知的成膜技术以及光刻法。
具体而言，首先，使用CVD等方法，在透光层43上使成为第二透镜层42之前的第二透镜层前驱体膜42a成膜。作为第二透镜层前驱体膜42a的制造方法，能够使用例如CVD法。第二透镜层前驱体膜42a的材料是氮氧化硅(SiON)。
然后，在第二透镜层前驱体膜42a的表面42b上形成与多个第一透镜面41a1对应的掩模53。在图6(d)中，形成向上具有凸形状的掩模53。
这种掩模53能够通过以下方式成形，即：涂覆正型光刻胶，通过在与多个第一透镜面41a1的边界部重叠的位置具有开口图案的光掩模来进行曝光显影之后，将透光性基板11、第二透镜层前驱体膜42a以及光刻胶加热到剩余的光刻胶的软化温度。
在图7(a)所示的工序中，实施各向异性干式蚀刻处理，将掩模53的形状转印到第二透镜层前驱体膜42a上，形成构成多个微透镜31的第二透镜层42。第二透镜层42的折射率比透光层43的折射率大。作为在干式蚀刻中使用的蚀刻气体E1，能够使用例如CF4、CHF3、C2F6以及SF6等的含氟气体。
另外，当在第二透镜层前驱体膜42a上转印了掩模53的形状时，在第二透镜42a与透光层43之间残留有使与第二透镜42a相同的折射率连续的第二厚度的层(第二平坦层)，因此，即使在加工透镜时产生了加工偏差的情况下，也能够可靠地形成第二透镜42a。换句话说，不会将透光层43蚀刻。另外，由于第二平坦层成为干式蚀刻的残留替代，因此，能够更精确地形成第二透镜层42。
在图7(b)所示的工序中，覆盖第二透镜层42地层叠具有透光性的无机材料，以形成保护层13a。作为保护层13a的形成材料，是例如二氧化硅(SiO2)。作为形成保护层13a的方法，能够使用例如CVD法。
在图7(c)所示的工序中，对保护层13a的表面实施平坦化处理，从而形成表面13b被平坦化的保护层13。作为平坦化处理，能够采用CMP或蚀刻。通过进行这种操作，能够抑制在保护层13的表面13b的光的漫反射或折射的混乱，从而制造高质量的微透镜阵列基板10。
另外，通过平坦化处理能够控制保护层13的厚度。由此，能够控制从表面13b到微透镜31的焦点位置的距离，能够在设置在表面13b的液晶面板102等的部件中将光聚集到所希望的位置。由此，就完成微透镜阵列基板10。
如上所述，通过控制透光层43的层厚，能够容易地控制第一透镜41a与第二透镜42a的间距。
另外，在本实施方式中，虽然所制造的微透镜阵列基板10具有的微透镜31的俯视形状为矩形，但不局限于此，也可以是相邻的微透镜31不相接的独立的形状。
<投影型显示装置的结构>
接下来，参照附图8，对本实施方式的投影型显示装置进行说明。图8是表示具有所述液晶装置的投影型显示装置的结构的简图。
如图8所示，本实施方式的投影型显示装置1000具有：沿着系统光轴L配置的偏振照明装置1100、作为光分离元件的两个分色镜1104和1105、三个反射镜1106、1107以及1108、五个中继透镜1201、1202、1203、1204以及1205、三个作为光调制单元的透过型液晶灯泡1210、1220以及1230、作为光合成元件的双向棱镜1206以及投影透镜1207。
偏振照明装置1100由超高压水银灯或卤素灯等作为由白色光源形成的光源的灯单元1101、积分透镜1102以及偏振转换元件1103简要构成。
分色镜1104使从偏振照明装置1100射出的偏振光束中的红色光(R)反射，使绿色光(G)和蓝色光(B)透过。另一个分色镜1105使透过分色镜1104的绿色光(G)反射，使蓝色光(B)透过。
由分色镜1104进行了反射的红色光(R)，在反射镜1106进行了反射之后，经由中继透镜1205入射到液晶灯泡1210。由分色镜1105进行了反射的绿色光(G)，经由中继透镜1204入射到液晶灯泡1220。透过分色镜1105的蓝色光(B)经由由三个中继透镜1201、1202、1203与反射镜1107、1108形成的光引导系统入射到液晶灯泡1230。
液晶灯泡1210、1220、1230相对于按照双向棱镜1206的每一种色光的入射面分别对置配置。入射到液晶灯泡1210、1220、1230的色光基于影像信息(影像信号)被调制，并向双向棱镜1206射出。
该棱镜是将四个直角棱镜贴合，且以十字形形成向其内表面反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。通过这些电介质多层膜合成三种色光，从而合成表示彩色图像的光。所合成的光被通过作为投影光学系统的投影透镜1207投影到屏幕1300上，图像被放大显示。
液晶灯泡1210是使用了所述液晶装置100的产品。液晶装置100是在以正交尼科尔方式配置在色光的入射侧与射出侧的一对偏振元件之间隔开间隙配置的。其他的液晶灯泡1220、1230也相同。
根据这种投影型显示装置1000，由于使用了液晶灯泡1210、1220以及1230，因此，能够获得较高的显示质量。
如上述详细描述的那样，根据第一实施方式的微透镜阵列基板10、液晶装置100以及投影型显示装置1000，能够获得以下所示的效果。
(1)根据第一实施方式的微透镜阵列基板10以及液晶装置100，由于将折射率以及热膨胀率比第一透镜层41以及第二透镜层42小的透光层43配置在第一透镜层41与第二透镜层42之间，因此，从倾斜方向入射到透光层43的光线由于透光层的折射率小，所以会向角度更倾斜一侧折射。因而，能够将入射光大幅度弯曲。因此，能够将微透镜阵列基板10的总膜厚变薄。由此，能够在不将透镜间距变宽的情况下提高透过率。另外，即使在想要将透镜间距变宽的情况下，也由于利用透光层43来调整透镜间距，因此，与将第一透镜层41以及第二透镜层42变厚调整的情况相比，能够使微透镜阵列基板10的总膜厚变薄，并能够抑制在微透镜阵列基板10上发生翘曲或弯曲。其结果是，能够防止显示质量的变差。
(2)根据第一实施方式的微透镜阵列基板10以及液晶装置100，由于具有第一平坦层以及第二平坦层，因此，即使在进行了用于使界面平坦的平坦化处理的情况下以及在形成透镜时产生了加工偏差的情况下，也能够防止对第一透镜41a以及第二透镜42a产生不良影响。另外，能够利用第一透镜层41与透光层43之间的界面以及第二透镜层42与透光层43之间的界面来监控透光层43的厚度。
(3)根据第一实施方式的投影型显示装置1000，由于具有所述液晶装置100，因此，能够提供能提高显示质量的投影型显示装置。
(第二实施方式)
<微透镜阵列基板的结构>
图9是表示第二实施方式的微透镜阵列基板的结构的示意性剖视图。以下，参照图9，对微透镜阵列基板的结构进行说明。
第二实施方式的微透镜阵列基板20与所述第一实施方式的微透镜阵列基板10相比，第一透镜41a以及第二透镜42a的由不同的多个折射率层层叠的部分不同，其他部分大致相同。因此，在第二实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行详细说明，关于其他重复的部分适当地省略说明。
如图9所示，第二实施方式的微透镜阵列基板20具有：透光性基板11、具有多个微透镜131的第一透镜层141、设置为覆盖第一透镜层141的透光层43、设置为覆盖透光层43的第二透镜层142以及设置为覆盖第二透镜层142的保护层13。
第一透镜层141以及第二透镜层142的材料例如与第一实施方式同样地是氮氧化硅(SiON)。透光性基板11、透光层43以及保护层13的材料也与第一实施方式相同。
透光层43的折射率也与第一实施方式同样地是比第一透镜层141以及第二透镜层142的折射率低的折射率。第一透镜层141以及第二透镜层142的折射率比透光性基板11的折射率以及透光层43的折射率高。
构成第一透镜层141的第一透镜141a是通过将折射率不同的多个透镜层层叠而构成的。具体而言，从第一透镜面141a1一侧起，配置了第一层的透镜层141b1、第二层的透镜层141b2、第三层的透镜层141b3以及第四层的透镜层141b4。
第二层的透镜层141b2的折射率是比第一层的透镜层141b1的折射率低的折射率。第三层的透镜层141b3的折射率是比第二层的透镜层141b2的折射率低的折射率。第四层的透镜层141b4的折射率是比第三层的透镜层141b3的折射率低的折射率。这样，从透光性基板11一侧起向透光层43一侧，按照从高折射率到低折射率的顺序配置了透镜层141b1～141b4。
为了设成各自不同的折射率，能够通过改变氮氧化硅(SiON)中所含有的氮的量而形成。各折射率的层的厚度为例如1μm～3μm。第一透镜面141a1的深度W1是例如10μm以下程度。
构成第二透镜层142的第二透镜142a也与第一透镜141a同样地是通过层叠折射率不同的透镜层而构成的。具体而言，从透光层43一侧起向保护层13一侧，配置了第一层的透镜层142b1、第二层的透镜层142b2以及第三层的透镜层142b3。
第二层的透镜层142b2的折射率是比第一层的透镜层142b1的折射率高的折射率。第三层的透镜层142b3的折射率是比第二层的透镜层142b2的折射率高的折射率。这样，从透光层43一侧开始向保护层13一侧，按照从低折射率到高折射率的顺序配置了透镜层142b1～142b3。
这样，根据具有折射率阶段性不同的多个折射率层的微透镜阵列基板20，能够将光的行进方向改变成所希望的方向，从而能够提高光的利用效率。
<微透镜阵列基板的制造方法>
图10～图12是按照工序顺序来表示第二实施方式的微透镜阵列基板的制造方法的示意性剖视图。以下，参照图10～图12，对微透镜阵列基板的制造方法进行说明。另外，在第二实施方式的制造方法中，图6(a)～(e)为止的工序与第一实施方式相同。
在图10(a)所示的工序中，形成构成第一透镜层141的第一层的透镜层141b1。作为透镜层141b1的制造方法，能够使用例如CVD法。
在图10(b)所示的工序中，以覆盖第一层的透镜层141b1的方式形成第二层的透镜层141b2。第二层的透镜层141b2的制造方法与所述第一层的透镜层141b1的制造方法相同。第二层的透镜层141b2的折射率是比第一层的透镜层141b1的折射率小的折射率。与第一层的透镜层141b1折射率不同的第二层的透镜层141b2的制造方法能够通过改变在作为所使用材料的氮氧化硅(SiON)中含有的氮的量来形成。
在图10(c)所示的工序中，以覆盖第二层的透镜层141b2的方式形成第三层的透镜层141b3。第三层的透镜层141b3是比第二层的透镜层141b2小的折射率。第三层的透镜层141b3也和第二层的透镜层141b2相同，能够通过改变在氮氧化硅(SiON)中含有的氮的量来形成。
在图10(d)所示的工序中形成第四层的透镜层141b4。第四层的透镜层141b4是比第三层的透镜层141b3小的折射率。这样一来，从透光性基板11一侧起，顺序地形成为从高折射率的透镜层141b1到低折射率的透镜层141b4。另外，虽然第一透镜层141由四层的透镜层141b1～141b4构成，但也可以用更少的透镜层或更多的透镜层构成。
在图11(a)所示的工序中，对由四层的透镜层141b1～141b4构成的第一透镜层141的上表面实施平坦化处理。作为平坦化处理，例如是CMP方式。由此，能够获得以表面被平坦化的多个透镜层141b1～141b4构成的第一透镜层141。透光层43的折射率比第一透镜层141的折射率小。
在图11(b)所示的工序中，以覆盖第一透镜层141的方式形成例如由二氧化硅(SiO2)形成的透光层43。透光层43的制造方法与第一实施方式的制造方法相同。
在图11(c)所示的工序中，以覆盖透光层43的方式使成为第二透镜层142之前的第二透镜层前驱体膜142a成膜。具体而言，首先，使用CVD等方法，在透光层43上使成为第一层的透镜层142b1之前的第二透镜层前驱体膜142a成膜。第二透镜层前驱体膜142a的材料为氮氧化硅(SiON)。
在图11(d)所示的工序中，形成大致半球状的第一层的透镜层142b1。另外，透镜层142b1的形状(高度等)能够通过改变各向异性干式蚀刻处理的时间来调整。
在图12(a)所示的工序中，以覆盖第一层的透镜层142b1的方式形成第二层的透镜层142b2以及第三层的透镜层142b3。具体而言，作为第二层的透镜层142b2以及第三层的透镜层142b3的制造方法，能够使用例如CVD法。另外，与第一层的透镜层142b1折射率不同的第二层的透镜层142b2以及第三层的透镜层142b3的制造方法与第一透镜层141相同，能够通过改变在作为所使用材料的氮氧化硅(SiON)中含有的氮的量来形成。
在图12(b)所示的工序中，以覆盖第二透镜层142的方式形成保护层13。保护层13是具有透光性的无机材料。作为无机材料，例如是二氧化硅(SiO2)。作为保护层13的制造方法，能够使用例如CVD法。然后，对保护层13的表面实施平坦化处理。作为平坦化处理，例如是CMP方式。这样，就完成第二实施方式的微透镜阵列基板20。
如上详述的那样，根据第二实施方式的微透镜阵列基板20(液晶装置)，能够获得如下所示的效果。
(4)根据第二实施方式的微透镜阵列基板20，由于第一透镜层141以及第二透镜层142具有折射率不同的多个折射率层，因此，能够将光的行进方向改变成所希望的方向，从而能够提高光的利用效率。
另外，本发明的实施方式不局限于所述实施方式，只要在不违背能够从权利要求书以及整个说明书读取的发明的宗旨或思想的范围内，就能够进行适当变更，就是包括在本发明的实施方式的技术范围内的内容。另外，也能够按照以下的实施方式实施。
(变形例)
如上所述，作为电光学装置，不局限应用于液晶装置100中，例如，也可以用于有机EL装置、等离子显示器、电子纸(EPD)、CCD或CMOS这样的拍摄装置等。

Claims (13)

1.一种微透镜阵列基板，其特征在于，具有：
透光性基板，其在一侧的基板面上形成由凹曲面形成的第一透镜面；
第一透镜层，其覆盖所述一侧的基板面，并且呈透光性且折射率与所述透光性基板不同；
透光层，其在与所述透光性基板相反的一侧覆盖所述第一透镜层；以及
第二透镜层，其在与所述透光性基板相反的一侧覆盖所述透光层，且在与所述透光性基板相反一侧的面上形成由凸曲面形成的第二透镜面，
与所述第一透镜层以及所述第二透镜层相比，所述透光层的折射率以及热膨胀率更小。
2.根据权利要求1所述的微透镜阵列基板，其特征在于，
所述第一透镜层具有第一平坦层，该第一平坦层具有用于使所述第一透镜层与所述透光层的界面平坦的第一厚度，并且使所述第一透镜层的折射率连续；
所述第二透镜层具有第二平坦层，该第二平坦层具有用于使所述第二透镜层与所述透光层的界面平坦的第二厚度，并且使所述第二透镜层的折射率连续。
3.根据权利要求1或2所述的微透镜阵列基板，其特征在于，
所述第一透镜层以及所述第二透镜层具有折射率不同的多个折射率层。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的微透镜阵列基板，其特征在于，
所述第一透镜面的曲率比所述第二透镜面的曲率大。
5.根据权利要求3或4所述的微透镜阵列基板，其特征在于，
所述第一透镜层的所述多个折射率层配置为：折射率从所述第一透镜面起向所述透光层一侧变低；
所述第二透镜层的所述多个折射率层配置为：折射率从所述第二透镜面起向所述透光层一侧变低。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的微透镜阵列基板，其特征在于，
相对于所述第二透镜层一侧，所述第一透镜层一侧是光的入射侧。
7.一种电光学装置，其特征在于，具有：
权利要求1至6的任意一项所述的微透镜阵列基板；以及
隔着所述微透镜阵列基板以及电光学层而配置的有源矩阵基板。
8.一种投影型显示装置，其特征在于，
具有根据权利要求7所述的电光学装置。
9.一种微透镜阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
在透光性基板的第一面上形成凹部的工序；
在所述凹部上层叠折射率比所述透光性基板大的材料，从而形成第一透镜层的工序；
对所述第一透镜层的与所述透光性基板相反一侧的面实施平坦化处理的工序；
在所述进行了平坦化处理的面上层叠折射率以及热膨胀率比所述第一透镜层小的材料，从而形成透光层的工序；以及
在所述透光层上层叠了折射率比所述透光层大的材料之后，在与所述透光层相反的一侧形成具有凸部形状的面，从而形成第二透镜层的工序。
10.根据权利要求9所述的微透镜阵列基板的制造方法，其特征在于，
在实施所述平坦化处理的工序中，处理为：在所述凹部上残留规定的厚度。
11.根据权利要求9所述的微透镜阵列基板的制造方法，其特征在于，
在所述形成第二透镜层的工序中，在规定的厚度的层上形成具有所述凸部形状的面。
12.根据权利要求9所述的微透镜阵列基板的制造方法，其特征在于，
包括：
在所述第二透镜层上层叠折射率比所述第二透镜层小的材料，从而形成保护层的工序。
13.根据权利要求9所述的微透镜阵列基板的制造方法，其特征在于，
在形成所述第一透镜层以及所述第二透镜层的工序中包括：
顺序地层叠折射率不同的多种材料的工序。
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