JP2006071941A - マイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ、並びに電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロレンズによって光が一点に集光されることを抑制する。
【解決手段】 マイクロレンズ５００は、マイクロレンズ５００の中心軸Ａの回りに延在するレンズ周縁部５００Ａと、レンズ周縁部５００Ａによって囲まれたレンズ中央部５００Ｂを備えて構成される。レンズ中央部５００Ｂ及びレンズ周縁部５００Ａによって集光された光は、集光先である２次元平面において同心円状に同一の光強度を有するように分布する。したがって、光が一点に集光されることを抑制することができる。また、レンズ中央部５００Ｂ及びレンズ周縁部５００Ａによって集光された光は画素の開口領域に集光されることから、画素の実行開口率を高めることもできる。
【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、マイクロレンズアレイ、及びこれらの製造方法、並びに該マイクロレンズを備えた電気光学装置及び電子機器の技術分野に関する。

液晶装置等の電気光学装置において、例えば対向基板には、各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたり、このような複数のマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズアレイ板が貼り付けられたりする。このようなマイクロレンズアレイを利用することで、電気光学装置では明るい表示が実現される。即ち、マイクロレンズは、バックライトの如き光源から出射された光を無駄なく各画素の開口領域に集光することによって、光源から出射された光の利用効率を高める。例えば、このようなマイクロレンズを含む液晶装置は、マイクロレンズアレイが内蔵された対向基板と、各画素に画素電極や薄膜トランジスタ等のスイッチング素子などが形成された素子基板とを、画像表示領域を除いた部分で接着樹脂によってギャップ調整しながらシールし、その中に液晶を封止することによって製造されている。

このような液晶装置においては、液晶層の厚みを液晶パネル全体で均一にすることが輝度むら及び色むらを低減するためには重要な因子となる。特許文献１に開示された技術によれば、マイクロレンズの周辺部を曲面としたまま、マイクロレンズの中央部を平坦面としている。これにより、マイクレンズの厚みを低減し、マイクロレンズ上に形成される樹脂層の厚みをできるだけ薄くすることによって、液晶層の厚みばらつきを低減している。

特開２０００−１９３９２８号公報

この種の電気光学装置では、装置の長寿命化という一般的要請がある。

しかしながら、一般にマイクロレンズを用いると、例えば液晶や配向膜のうち、各画素の開口領域の中央に位置する部分に対して、光源光がマイクロレンズを介して局所的に集中して照射されるので、この部分で劣化が顕著に生じることが本願発明者等により確認されている。

また、特許文献１に記載された技術は、液晶層の厚みばらつきを低減するための技術であり、本願発明者等が認識している集光による画素領域内の劣化について認識した記述は見受けられない。更に、マイクロレンズの中央部が平坦面であることによりマイクロレンズのレンズ特性が良好でないことが本願発明者等によって予想されている。即ち、特許文献１に記載されたマイクロレンズは、平坦面である中央部に入射した光を集光することなくそのまま透過させてしまい、中央部はレンズとして機能しない。したがって、開口領域内に効率的に光を集光することにより光の利用効率を高めることが困難であり、よって表示の輝度及びコントラストを高めることは困難であるとの技術的問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば輝度及びコントラストの如き表示性能を犠牲にすることなく、光が一点に集光されることによる液晶装置等の寿命の低下を抑制することが可能であるマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ、及びマイクロレンズアレイ、並びに電気光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る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、透明基板上における、マイクロレンズのレンズ曲面が形成されるレンズ形成領域内に、平面形状が島状であるエッチングストップ層を形成する工程と、前記エッチングストップ層上に中間層を形成する工程と、前記中間層上に、前記エッチングストップ層に対向する位置に開口部が設けられたエッチングマスク層を形成する工程と、等方性エッチングによって、前記開口部から前記中間層をエッチングし、更に前記エッチングストップ層の脇から前記透明基板を前記中間層と共にエッチングするエッチング工程とを備える。

本発明に係るマイクロレンズの製造方法によれば、先ず、例えば、石英基板或いはガラス基板の如き透明基板上のレンズ形成領域内にエッチングストップ層を形成する。エッチングストップ層は、透明基板上において島状の平面形状を有し、例えば、後述するエッチング工程を経て最終的にマイクロレンズが形成された際のレンズ形成領域より結果的に小さめのサイズを有する。また、透明基板上に、例えば複数のマイクロレンズのレンズ曲面を形成する場合には、最終的に形成される複数のマイクロレンズの位置に合わせて島状に点在する複数のエッチングストップ層が形成されることになる。

続いて、エッチングストップ層上に中間層を形成する。中間層は、例えば、ＣＶＤ法或いはスパッタリング法の如き汎用の膜形成方法によって形成される。 続いて、中間層上に、エッチングストップ層に対向する位置に開口部が設けられたエッチングマスク層を形成する。エッチングマスク層は、例えば、エッチングストップ層に対向する位置を避けるにように中間層上に直接形成されても良い。または、開口部は、例えば、中間層上全体を覆うようにエッチングマスク層を形成した後、エッチングストップ層に対向する位置を含む領域を除去して形成される。このようにして、透明基板上にエッチングストップ層、中間層、及びエッチングマスク層を形成した後、等方性エッチングによって、開口部から中間層をエッチングし、更にエッチングストップ層の脇から透明基板を中間層と共にエッチングする。より具体的には、中間層が開口部から外側に向かってエッチングされるに伴い、エッチングストップ層が露出し、中間層が除去されることによってエッチングストップ層の脇から露出した透明基板をエッチングしながら続けて中間層をエッチングする。

この結果、透明基板には、エッチングストップ層の存在により、特異な形状のレンズ曲面が形成されることになる。より具体的には、エッチングストップ層の脇からエッチングストップ層の内側に向かって進行するエッチング面はエッチングストップ層の下側でぶつかり、エッチングストップ層側に凸となるレンズ曲面が形成される。他方、エッチングストップ層の外側に向かって進行するエッチング面は、エッチングストップ層の下側に形成されたレンズ曲面と反対側に凸となるレンズ曲面を形成する。透明基板はエッチングストップ層の脇及びエッチングされた中間層の下側からエッチングされることから、上述したレンズ曲面は透明基板のレンズ形成領域で連続的につながった一のレンズ曲面を構成する。

以上のようにして形成されたレンズ曲面に、例えば、光透過性を有する樹脂を充填すれば、中央部が周囲より窪んだレンズ曲面を有するマイクロレンズを形成することができる。このようなマイクロレンズは、周囲より窪んだレンズの中央部と、レンズの中央部の周囲に位置する周縁部との両方をレンズとして機能させることができる。更に、特異なレンズ曲面により、光源から出射された光を画素領域に集光させつつ、且つ画素領域の一点に集中しないように光を適度に散らしながら集光することが可能になる。したがって、画素領域における光透過性を犠牲にすることなく、光が一点に集中することに起因する画素領域の各部の劣化を抑制することができる。これにより、例えば、画素領域内の配向膜が劣化することを抑制することができ、液晶装置等の寿命を延ばすことが可能になる。また、エッチング面に樹脂等を充填することなく、エッチングされた透明基板のエッチング面をそのままレンズ曲面として用いてマイクロレンズとしてもよい。

尚、本発明に係るマイクロレンズの製造方法は、液晶装置の如き電気光学装置が備えるマイクロレンズの製造に限定されるものではなく、マイクロレンズを備える電気光学装置であれば、如何なる装置にも適用可能であることは言うまでもない。また、本発明に係るマイクロレンズの製造方法によれば、エッチングストップ層の形状を変更すること、或いはエッチングストップ層と開口部との位置関係、サイズ、及び形状等を変更することによって複数のマイクロレンズの集合も形成可能である。

本発明に係るマイクロレンズアレイの製造方法の一の態様においては、前記中間層のエッチングレートは、前記透明基板のエッチングレートより大きい。

この態様によれば、前記中間層のエッチングレートが、前記透明基板のエッチングレートより大きいことにより、非球面のレンズ曲面を形成することができる。中間層は、例えば、ＣＶＤ法或いはスパッタリング法の如き汎用の膜形成方法によって形成され、中間層のエッチングレート及び透明基板の大小関係は、エッチング工程を経て形成されるマイクロレンズのレンズ曲面の形状を決定する重要な因子になる。

本発明に係るマイクロレンズの製造方法の他の態様においては、前記エッチングストップ層の平面形状は、円形である。

この態様によれば、エッチングストップ層の脇全体から透明基板がエッチングされ、エッチングストップ層の下側でエッチング面がぶつかる。ここで、エッチングストップ層の平面形状とは、透明基板表面内におけるエッチングストップ層の形状を意味する。ぶつかったエッチング面はエッチングストップ層の周方向に沿って滑らかなレンズ曲面を構成する。

本発明に係るマイクロレンズの製造方法の他の態様においては、前記開口部の平面形状は、円形である。

この態様によれば、開口部を中心として中間層が等方的にエッチングされる。より具体的には、中間層の横方向、即ち透明基板上で中間層が延在する方向に沿って中間層が等方的にエッチングされる。これにより、開口部とエッチングストップ層の形状、サイズ、或いは位置関係を設定することにより、所望のレンズ曲面を透明基板に形成することができる。

本発明に係るマイクロレンズの製造方法の他の態様においては、前記開口部と前記エッチングストップ層とは、前記透明基板上で平面的に見て同軸的に位置する。

この態様によれば、開口部及びエッチングストップ層が平面的にみて同軸的に位置していることから、開口部のからエッチングストップ層の脇までの距離がエッチングストップ層の周方向に沿って等しくすることができ、エッチングストップ層の脇全体で同時、或いは若干時間的なずれをもってエッチングストップ層の脇から透明基板に施すエッチングを開始することができる。より具体的には、例えば、開口部及びエッチングストップ層の平面形状が円形である場合、エッチングストップ層の脇全体から同時に透明基板に対するエッチングを施すことが可能である。ここで、「平面的に見て」とは、エッチングストップ層の上側から上述した各層を見た場合のことを意味する。したがって、透明基板に対してエッチングストップ層の脇からエッチングストップ層の内側に向かって施されるエッチングによって、エッチングストップ層の周方向に沿って等しい曲率半径を有するレンズ曲面が平面的に見て同心円状に形成されることになる。このようなレンズ曲面に囲まれた空間に、例えば光透過性を有するレンズ形成材料を充填することにより、エッチングストップ層及び開口部の中心から等方的、より具体的には、同心円状に等高線が広がるレンズ曲面を形成することが可能である。

本発明に係るマイクロレンズの製造方法の他の態様においては、前記レンズ形成領域内において、前記エッチングストップ層が形成された領域のサイズは前記開口部が形成された領域のサイズより大きい。

この態様によれば、レンズ形成領域内の開口部に臨む中間層からエッチングストップ層の脇に向かってエッチングが進行し、エッチングストップ層の上側の中間層からエッチングストップ層の脇まで順次エッチングが進行する。これにより、透明基板に対するエッチングがエッチングストップ層の脇から開始され、エッチングストップ層の下側に平面的に見て同心円状のレンズ曲面が形成される。更に、エッチングストップ層の脇から周囲に等方的にエッチングが進行し、レンズ曲面全体は最終的に同心円状の等高線を有するように連続した曲面になる。

また、中間層のエッチングレートが透明基板のそれより大きい場合には、エッチングストップ層の内側及び外側でレンズ曲面の曲率半径が異なるレンズ曲面を形成することができる。等方性エッチングとして、例えばウエットエッチングを用いた場合、中間層が透明基板より早くエッチングされることによってエッチングストップ層の外側に形成されるレンズ曲面を非球面にすることができる。より具体的には、エッチングされた中間層の下側に位置する透明基板の一部は透明基板の他の領域より、エッチング液に接触する接触領域が大きくなり、接触領域が大きい分だけ透明基板の一部は他の領域よりエッチングされ易くなる。これにより、エッチングストップ層の外側に形成されるレンズ曲面を非球面にすることが可能である。他方、中間層及び透明基板のエッチングレートが同等である場合には、エッチングされた透明基板のエッチング面は球面となる。透明基板のエッチングレートと同等、又は透明基板のエッチングレートより大きなエッチングレートを有する中間層を選択することによって非球面、又は球面の何れかをレンズ形成面として選択することができ、所望のレンズ特性となるようにマイクロレンズのレンズ曲面の曲率半径を調整することができる。

本発明の第１の発明に係るマイクロレンズは上記課題を解決するために、一の平面における法線の回りに環状に延在する稜線を含むように該稜線の外側及び内側の夫々に向かって傾斜しており、前記法線に沿って前記一の平面から突出したレンズ周縁部と、前記レンズ周縁部に囲まれ、前記法線に沿って前記一の平面へ向かって窪んだレンズ中央部とを備え、前記レンズ周縁部の表面から前記レンズ中央部の表面に渡る領域がレンズ曲面である。

本発明に係るマイクロレンズによれば、レンズ周縁部及びレンズ中央部の表面をレンズ曲面とすることによって、レンズ曲面の一の領域を一の平面から突出させると共に、レンズ曲面の他の領域を一の平面に向かって窪んだ形状とすることができる。このようなレンズ曲面によれば、先ず、レンズ周縁部の表面によって２次元面に集光された光の光強度分布は、レンズ中央部の表面によって同じ２次元面に集光された光の光強度分布の周方向に沿って存在することになる。即ち、レンズ中央部及びレンズ周縁部によって夫々集光することによって、一つのマイクロレンズ全体としてはその形成領域に入射する光を集光しつつ、該一つのマイクロレンズに対応する画素の開口領域内において、この光を一点に集光させないように分散させることができる。

本発明の第２の発明に係るマイクロレンズは上記課題を解決するために、一の平面における法線の回りに環状に延在する稜線を含むように該稜線の外側及び内側の夫々に向かって傾斜しており、前記法線に沿って前記一の平面から突出した第１のレンズ曲面を有するレンズ周縁部と、前記レンズ周縁部に囲まれ、且つ前記第１のレンズ曲面と連続的につながっており、前記法線に沿って前記一の平面へ向かって窪んだ第２のレンズ曲面を有するレンズ中央部とを備える。

本発明に係るマイクロレンズによれば、第１のレンズ曲面を有するレンズ周縁部及び第２のレンズ曲面を有するレンズ中央部により、光を一点に集光させないように分散させることができる。ここで、本発明に係る「一の平面」とは、例えば、レンズ中央部及びレンズ周縁部の底面、即ちマイクロレンズの底面を意味する。レンズ周縁部は、マイクロレンズの底面における法線の回りに延在し、レンズ周縁部の稜線は法線の周りに環状に延在している。レンズ周縁部は、稜線の外側及び内側の夫々に向かって傾斜した第１のレンズ曲面を有しており、底面の法線に沿ってマイクロレンズの底面から突出している。他方、レンズ中央部は、レンズ周縁部に囲まれており、且つ第１のレンズ曲面と連続的につながった第２のレンズ曲面を有している。第２のレンズ曲面は第１のレンズ曲面と異なり、一の平面に向かって窪んでいる。より具体的には、マイクロレンズを平面的に見ると、第１のレンズ曲面と、第１のレンズ曲面に囲まれた第２のレンズ曲面を有しており、これら曲面が連続的につながっていることにより滑らかな一のレンズ曲面が形成されていることになる。尚、レンズ中央部の窪みは、レンズ周縁部がマイクロレンズの中心に向かって一点で結合したもの、又は窪みの底部が若干の広がりを持ったものの両方を含む。

このようなレンズ中央部及びレンズ周縁部によれば、先ず、レンズ周縁部によって２次元面に集光された光の光強度分布は、レンズ中央部によって同じ２次元面に集光された光の光強度分布の周方向に沿って存在することになる。即ち、レンズ中央部及びレンズ周縁部によって夫々集光することによって、一つのマイクロレンズ全体としてはその形成領域に入射する光を集光しつつ、該一つのマイクロレンズに対応する画素の開口領域内において、この光を一点に集光させないように分散させることができる。本発明に係るマイクロレンズによれば、レンズ周縁部及びレンズ中央部の両方を夫々異なる第１のレンズ曲面及び第２のレンズ曲面を備えたレンズとして機能させながら、マイクロレンズ全体を一つのレンズとして機能させることが可能である。これにより、マイクロレンズに入射する光全体を所定の領域、例えば各画素の開口領域内に効率良く集光しながら、適度に光を分散させることが可能であり、表示の輝度及コントラストを向上させながら、液晶装置等の寿命を延ばすことができる。

本発明の第１及び第２の発明に係るマイクロレンズの一の態様においては、前記レンズ周縁部と前記レンズ中央部とは、前記法線を中心軸として同軸的に形成されている。

この態様によれば、平面的に見てレンズ中央部の周囲にレンズ周縁部が同心円状に位置していることになる。このようなレンズ中央部及びレンズ周縁部によって集光された光は、同心円状に分散された光強度分布を示し、光が一点に集光することを抑制することができる。

本発明の第２の発明に係るマイクロレンズの他の態様によれば、前記第１のレンズ曲面及び前記第２のレンズ曲面は、曲率半径が異なる。

この態様によれば、第１のレンズ曲面及び第２のレンズ曲面の曲率半径の違いによって光強度分布を調整することができ、例えば、画素領域に位置する配向膜上の光強度分布を一点だけ強くならないように調整することが可能である。また、画素領域全体に効率よく集光させながら、光強度分布を画素領域内で分散させることもできる。

本発明の第２の発明に係るマイクロレンズの他の態様においては、前記稜線が延在する延在方向に直交する面で前記第１のレンズ曲面を切った断面形状は、球面形状又は非球面形状である。

この態様によれば、第１のレンズ曲面の断面形状が球面形状または非球面形状であることによって、集光される光の光強度分布を分散させながら、マイクロレンズの厚みを所望の厚みに設計することができる。特に、第１のレンズ曲面が非球面形状である場合には、光を特定の範囲に集光させつつ、マイクロレンズの厚みを薄くすることが可能である。

本発明に係るマイクロレンズアレイ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が複数配列されてなる。

本発明に係るマイクロレンズアレイによれば、上述したマイクロレンズと同様に、画素領域の光透過率を犠牲することなく、光が一点に集光されることを抑制することが可能である。特に、各マイクロレンズが電気光学装置の画素毎に臨むように配列されたマイクロレンズアレイは、各画素に光を集光することによって画素の輝度等を高める共に集光によって画素領域の各部が劣化することを抑制することができる。

本発明に係る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を備えている。

本発明に係るマイクロレンズによれば、上述したマイクロレンズと同様に、画素領域の光透過率を犠牲することなく、光が一点に集光されることを抑制することが可能である。したがって、表示性能に優れた電気光学装置を提供することができる。また、本発明に係る電気光学装置は、上述したようにレンズ特性に優れたマイクロレンズを具備してなるので、マイクロレンズにより光の利用効率を高めることができ、且つ各画素における光透過率及びコントラストを向上させることも可能である。したがって、本発明に係る電気光学装置は、高品質の画像表示を行うことができると共に高寿命を有することになる。

本発明に係る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備えている。

本発明に係る電子機器によれば、上述した本発明に係る電気光学装置を具備してなるので、高寿命を有すると共に高品位の表示が可能な、投射型表示装置、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。また、本発明に係る電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置の他に、電子放出素子を利用した表示装置（Field Emission Display及びSurface-Conduction Electron-Emitter Display）、DLP（Digital Light Processing）等も実現することが可能である。

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、本発明に係るマイクロレンズの製造方法、マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ、並びに電気光学装置及び電子機器について図面を参照しながら詳細に説明する。

（マイクロレンズアレイ板）
先ず、本発明に係るマイクロレンズを適用した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示した斜視図である。図２は、マイクロレンズアレイ板が備えるマイクロレンズのうち隣接する４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示した平面図である。図３は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の断面の一部を拡大して示した拡大図である。

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、本発明に係る「透明基板」の一例である透明板部材２１０にマトリクス状に平面配列された複数のマイクロレンズ５００を備えて構成される。透明板部材２１０は、例えば石英板等であり、マトリクス状に多数の凹状の窪みが掘られている。透明板部材２１０に掘られた凹状の窪みの中には例えば感光性樹脂材料からなる接着剤が充填されている。この接着剤を硬化させることに接着層２３０が形成され、透明板部材２１０を覆うように配置されたカバーガラス２００と透明板部材２１０とが相互に接着されている。カバーガラス２００及び透明板部材２１０を接着する接着剤は、例えば、透明板部材２１０よりも高屈折率の透明な接着層である。

図２及び図３において、マイクロレンズ５００のレンズ曲面は、相互に屈折率が異なる透明板部材２１０と接着層２３０とにより概ね規定されている。マイクロレンズ５００は、図３において概ね下側に凸状に突出した凸レンズとして構築されている。

本実施形態に係るマイクロレンズ５００は、後述するように本発明独自の製造方法により製造され、マイクロレンズ５００のレンズ曲面は、曲率半径が相異なる周縁部５００Ａと中央部５００Ｂとを備えて構成される。レンズ周縁部５００Ａは、マイクロレンズ５００の周縁側の部分であり、図中下側に凸形状とされる部分である。レンズ中央部５００Ｂは、マイクロレンズ５００を構成する部分のうちレンズ周縁部５００Ａの内側の部分であり、図中上側に凸形状とされる部分である。より具体的には、レンズ中央部５００Ｂは、マイクロレンズ５００の底面５０２に向かって窪んだレンズ曲面を含む部分である。

マイクロレンズアレイ板２０は、その使用時には、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。従って、各マイクロレンズ５００に入射する入射光は、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中央に向けて集光される。尚、マイクロレンズ５００に構造については、後に詳細に説明する。

（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４乃至図９を参照しながら説明する。図４乃至図６は、本実施形態に係るマイクロレンズの製造方法を示す一連の工程断面図であり、図７は、マスク層２及び開口部５の配置態様を示す平面図である。

図４（ａ）において、透明板部材２１０上に、本発明に係る「エッチングストップ層」の一例であるマスク層２を形成し、その上に順次中間層３及び本発明に係る「エッチングマスク層」の一例であるマスク層４を形成する。マスク層２は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によって形成されたアモルファスシリコン膜、或いは、耐フッ酸性を有するＣｒ膜、ポリシリコン膜等である。本実施形態では、透明板部材２１０の表面内におけるマスク層２の形状が円形であり、マスク層２は透明板部材２１０上に島状に形成される。

中間層３は、透明板部材２１０のエッチングエッチングレート以上のエッチングレートを有する材料を主たる材料として形成された層である。中間層３は、例えば、所望のエッチングレートを有するようにＣＶＤ法、或いはスパッタリング法により形成される。尚、以下では、中間層３のエッチングレートは透明板部材２１０のエッチングレートより大きい場合について説明する。後述するように、中間層３のエッチングレートが透明板部材２１０のエッチングレートより大きい場合には、最終的に形成されるマイクロレンズを非球面にすることが可能であり、中間層３のエッチングレートが透明板部材２１０のエッチングレートと同等である場合には、マイクロレンズのレンズ曲面は球面にすることができる。

マスク層４は、マスク層２と同様の方法によって形成され、中間層３の表面の一部が露出するように設けられた開口部５を備えている。開口部５は、マスク層２の中心軸と同軸上に中心を有する円形の孔部であり、且つ開口部５のサイズはマスク層２より小さく、より具体的には、円形の開口部５の直径は、円形のマスク層２の直径より小さい。即ち、言い換えれば、マスク層２のサイズは、透明板部材２１０のレンズ形成面において、開口部５のサイズより大きい。尚、マスク層２、及び４、開口部５の平面形状、サイズ、位置関係は本発明に係るマイクロレンズの製造方法を説明するための一例であり、透明板部材２１０上に島状に形成されたマスク層２と、中間層３を介してマスク層２と対向するように配置された開口部５が形成されていればよい。

開口部５は、マスク層２の中心軸と同軸上に位置している。したがって、マスク層４の上側から開口部５及びマスク層２を見た場合、マスク層２及び開口部５の縁部は夫々同心円状に位置している。尚、以下では、マスク２及び開口部５の平面形状を円形として説明するが、本発明に係るマイクロレンズの製造方法は、他の平面形状をマスク層２及び開口部５の平面形状から除外するものではなく、例えば、マスク層２及び開口部５の平面形状は、正三角形、正方形、正六角形、正八角形、或いは中心軸に対して回転対象なその他の平面形状であってもよい。

ここで、図７を参照しながら、マスク層２及び開口部５の配置態様について説明する。

図７において、透明板部材２１０上には、順次マスク層２、中間層３及びマスク層４を形成されており、図４乃至図６を参照しながら説明するマイクロレンズの製造方法は、マスク層４に形成された複数の開口部５のうち一つの開口部５から中間層３及び透明板部材２１０をエッチングする工程を抜き出して示した工程断面図に相当する。

マスク層２は、透明板部材２１０のレンズ形成領域５００ａの夫々に島状に形成されており、尚、レンズ形成領域５００ａは、マイクロレンズを完成させた後でマイクロレンズアレイ板２０が重ねて配置される複数の画素の配置に合わせて規定されており、図中縦方向及び横方向に沿ってマトリクス状に形成される。マスク層４に設けられた複数の開口部５から一括にて中間層３及び透明板部材２１０をエッチングすることによって、夫々個別のマイクロレンズのレンズ曲面を形成することができ、図１乃至図３を参照して説明されるマイクロレンズを複数備えたマイクロレンズアレイ板２０が形成することができる。

再び、図４（ｂ）において、開口部５から中間層３を、等方的にエッチングする。ここで、「等方的に」とは、マスク層２の中心軸Ａ上に同軸的に位置する開口部５から図中外側に向かって中間層３を均等にエッチングすることを意味し、本実施形態では例えばウエットエッチングによって中間層３を図中横方向に沿ってエッチングする。尚、中間層３は図中縦方向、即ち厚み方向に沿ってエッチングされるが、厚み方向に沿った中間層３に対するエッチングはマスク層２によって一旦ストップし、横方向に沿ってのみ中間層３に対するエッチングが進行する。

図４（ｃ）において、中間層３に対するエッチングが更に進行してマスク層２の脇から透明板部材２１０の表面が露出し始めると、透明板部材２１０はマスク層２の脇を起点としてエッチングされる。ここで、本実施形態においては、開口部５はマスク層２の中心軸と同軸的に設けられていることから、開口部５の中心からマスク層２の脇部２ａまでの距離はマスク層２の脇部２ａ全体で等しい。したがって、中間層３のエッチング面は、マスク層２の脇部２ａ全体に同時に到達し、透明板部材２１０に対するエッチングは、マスク層２の脇部２ａを起点としてマスク層２の脇部２ａ全体で同時に開始される。透明板部材２１０に対するエッチングは、マスク層２の脇部２ａを起点として、図中横方向に沿ってマスク層２の内側及び外側、並びに図下側の夫々に沿って向かって進行し、後述するように透明板部材２１０の少なくともマスク層２に覆われた領域に対しては等方的にエッチングが施される。

図５（ａ）において、透明板部材２１０はマスク層２の脇部２ａを起点としてエッチングが進行する。透明板部材２１０は、図中マスク層２の両脇部２ａから夫々図中内側及び外側に向かってエッチングされ、透明板部材２１０を図中上側から見た場合、中心軸Ａから外側に向かって同心円状に等高線を有するエッチング面が形成される。

図５（ｂ）において、透明板部材２１０のエッチングが更に進行すると、マスク層２の脇部２ａから中心軸Ａに向かって透明板部材２１０がエッチングされてなるエッチング面は、マスク層２の下側の中心軸Ａ上でぶつかり、マスク層２の中心軸Ａから外側に向かって裾引きを持った凸部１１が形成される。凸部１１は、本発明に係る「レンズ中央部」の一例であり、図中上側に向かって尖った頂上部を備える。

図５（ｃ）において、更にエッチングが進行すると、凸部１１の頂上部はマスク層２から離間される。これにより凸部１１の頂上部が滑らかな曲面を有する凸部１３が形成される。凸部１３の周囲には、中心軸Ａの周方向に沿って延在する凹部１２が形成される。ここで、凸部１１よりエッチングが進行した凸部１３も、本発明に係る「レンズ中央部」の一例に相当する。したがって、凸部１１が形成された段階でエッチング工程をストップしてマイクロレンズを形成してもよいし、凸部１３が形成されるまでエッチングを進行させてマイクロレンズを形成してもよい。尚、凸部１１をマイクロレンズのレンズ中央部とする場合には、凸部１１の周囲に延在する曲面は、球面とされる。

ここで、中間層３のエッチングレートの違いによるエッチング面の形状、即ち最終的に形成されるレンズ曲面の形状について説明する。図中点線は、図５（ｂ）で示したエッチング面であり、中間層３は透明板部材２１０よりエッチングレートが高いことから、マスク層２の脇部２ａより外側の透明板部材２１０上の中間層３は、透明板部材２１０より早く図中横方向に沿ってエッチングされる。したがって、図中両端に近い領域の透明板部材２１０は、マスク層２の脇部２ａから進行するエッチングに加え、中間層３が除去されることによって露出した面からエッチングされる。図中、透明板部材２１０のマスク層２の脇部２ａより外側の領域は、マスク層２の脇部２ａから中心軸Ａに向かって進行するエッチングに比べてエッチング量が多くなる。即ち、マスク層２の脇部２ａから中心軸Ａに向かって進行するエッチング面は、マスク層２の脇部２ａを中心とする球面の一部をなす一方、マスク層２の脇部２ａより外側に向かって進行するエッチング面は、マスク層２の下側のエッチング面と異なる曲率半径を有する曲面になり、マスク層２の下側のエッチング面と連続した非球面をなす。したがって、透明板部材２１０のエッチング面はマスク層２の下側とマスク層２の外側とで夫々異なる曲率半径の曲面がつながったレンズ曲面になる。

このように、図５（ｂ）の状態からエッチングを更に進行させると、エッチングを終了した時点で、透明板部材２１０にはなだらかな曲面を有する凸部１３、及び凸部１３の周囲に凸部１３と同心円状に等しい深さを有する凹部１２が形成されることになる。尚、本発明に係る「第１のレンズ曲面」及び「第２のレンズ曲面」の境界は、凸部１１が形成されてから更にエッチング進行させる段階を境としてマイクロレンズの周縁部と中央部とに夫々形成されるレンズ曲面の境界のことを意味する。より具体的には、凸部１１を更にエッチングして形成される凸部１３の表面が「第２のレンズ曲面」の一例に相当し、凹部１２の表面が「第１のレンズ曲面」の一例に相当する。 凸部１３及び凹部１２を覆うように、続く工程において透明樹脂の如きレンズ形成材料を充填することにより、凸部１３の曲面及び凹部１２の内側の曲面を反映したレンズ曲面を備えるマイクロレンズを形成することができる。より具体的には、後述するようにマイクロレンズのレンズ中央部がレンズ中央部の周囲のレンズ周縁部に比べて窪んでおり、レンズ中央部とレンズ周縁部とで異なるレンズ曲面を有するマイクロレンズを形成することができる。

続いて、図６（ａ）において、凸部１３及び凹部１２が形成された透明板部材２１０からマスク層２及びマスク層４を除去する。マスク層２は、透明板部材２１０がエッチングされることによって透明板部材２１０から浮いた状態になり、マスク層４を除去する際に合わせて除去される。

ここで、図８乃至図１０を参照しながら、透明板部材２１０に形成された凸部１３及び凹部１２の形状について詳細に説明する。図８は、透明板部材２１０をエッチング面側から見た平面図、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ´線断面図である。図１０は、図９を拡大して示した拡大図である。

図８及び図９において、凸部１３及び凹部１２は、マスク層２の中心軸Ａから外側に向かってレンズ形成領域５００ａ内に形成されている。凸部１３及び凹部１２の表面の如きレンズ曲面を備えるマイクロレンズは、例えば液晶装置等が備える複数の画素のうち一つの画素に一個配置されることから、凸部１３及び凹部１２を含むレンズ形成領域５００ａのサイズは一つの画素領域内に収まるサイズである。

図９において、凹部１２の内側の曲面１２ａは、中心軸Ａに関して左右対称であり、凸部１３の周りに沿って一様に延在している。凹部１２の底部から凸部１３の頂上部までの高さは、凹部１２の底部から凹部１２の周縁部１６までの高さより低い。凸部１３の表面は曲面１３ａを構成する。曲面１２ａは、本発明に係る「第１のレンズ曲面」の一例に相当し、曲面１３ａは、本発明に係る「第２のレンズ曲面」の一例に相当する。したがって、凸部１３及び凹部１２を覆うように、例えば透明樹脂の如きレンズ形成材料を埋め込むことによって、曲面１２ａ及び１３ａの形状を反映したレンズ曲面を有するマイクロレンズを形成することが可能である。尚、透明樹脂の如きレンズ形成材料を充填することなく、曲面１３ａ及び１２ａを連続したレンズ曲面として備えてなるマイクロレンズを形成してもよい。

図１０において、曲面１３ａ及び１２について更に詳細に説明する。曲面１３ａは、凸部１３内に中心が位置し且つ曲率半径ｒで規定される球面を構成し、曲面１２ａは、凹部１２の内側、即ち曲面１２ａによって囲まれた空間に中心が位置し且つ曲率半径Ｒで規定される球面の一部を構成している。尚、曲率半径Ｒは、曲率半径ｒより大きい。曲面１３ａ及び１２ａは、変曲点を介して連続したレンズ曲面を構成する。曲面１２ａは、図中両端ほど若干球面からずれた非球面を構成する。尚、本実施形態では曲面１３ａは、曲率半径ｒで規定される球面を構成するが、透明板部材２１０に対するエッチングを更に進行させることによって曲面１３ａを球面より平坦な面に形成してもよい。また、これとは逆に透明板部材２１０に対するエッチングを早めに終了することによって凸部１３の形状を円錐形状とし、曲面１３ａを中心軸Ａ上の一点交わるようにしてもよい。

再び、図６（ｂ）において、凸部１３及び凹部１２を覆うように、光透過性を有する接着剤をレンズ形成材料として塗布する。透明板部材２１０にカバーガラス１４を押し付けて接着剤を硬化させることによって接着層２３０を形成する。その結果、凸部１３及び凹部１２の曲面を夫々反映したレンズ曲面を備えるマイクロレンズ５００を形成することができる。

（マイクロレンズの構造）
次に、図１１乃至図１３を参照しながら、マイクロレンズの構造について説明する。図１１は、本実施形態に係るマイクロレンズの外形形状を示す斜視図である。図１２は、マイクロレンズの形状とマイクロレンズによって集光された光の光強度分布との関係を示す図である。図１３は、従来のマイクロレンズの光強度分布及び本実施形態に係るマイクロレンズの光強度分布を比較した図である。尚、図１１乃至図１３に示す本実施形態に係るマイクロレンズは、図４乃至図１０で説明したマイクロレンズの製造工程を経て形成されたマイクロレンズである。以下、図４乃至図１０と共通する部分については共通の参照符号を付して説明する。本実施形態に係るマイクロレンズは、中心軸Ａに対して回転体なレンズ曲面を有するが、本発明に係るマイクロレンズはレンズ曲面が中心軸に関して回転対称な形状に限定されるものではなく、例えば、マイクロレンズの中心軸を含む面でマイクロレンズを切った断面において、中心軸に関してレンズ曲面が非対称なものを除外するものではない。

図１１において、マイクロレンズ５００は、マイクロレンズ５００の中心軸Ａの周りに延在するレンズ周縁部５００Ａと、レンズ周縁部５００Ａに囲まれたレンズ中央部５００Ｂとを備えて構成される。

レンズ周縁部５００Ａは、図４乃至図６において透明板部材２１０をエッチングして形成された凹部１２に透明板部材２１０よりの高屈折率材料のレンズ形成材料を充填して形成されたものであり、エッチングされた透明板部材２１０の凹部１２のレンズ曲面を反映したレンズ曲面を有している。レンズ曲面１２ａは、本発明に係る「第１のレンズ曲面」の一例に相当する。

レンズ中央部５００Ｂは、レンズ周縁部５００Ａに囲まれると共にレンズ周縁部５００Ａより窪んだレンズ曲面１３ａを有している。即ち、レンズ曲面１３ａは、本発明に係る「第２のレンズ曲面」の一例に相当し、より具体的には底面５０２に向かって窪んでいる。マイクロレンズ５００のレンズ曲面は、レンズ曲面１３ａ及びレンズ曲面１２ａが変曲点を介して滑らかにつながって構成され、マイクロレンズ５００は、一体とされるレンズ中央部５００Ｂ及びレンズ周縁部５００Ａを備えて構成される。

レンズ中央部５００Ｂは、曲率半径ｒの球面の一部を構成する。レンズ周縁部５００Ａが備えるレンズ曲面１２ａのうちレンズ中央部５００Ｂに隣接した領域のレンズ曲面は、曲率半径Ｒの球面の一部を構成し、レンズ曲面１２ａのうちマイクロレンズ５００の外側に近い領域を占めるレンズ曲面ほど曲率半径の大きい球面を形成する。レンズ周縁部５００Ａの頂上である稜線５０１は、マイクロレンズ５００の底面５０２に対して突出しており、本発明に係る「法線」の一例である中心軸Ａの回りに延在する。稜線５０１から図中外側に向かって延在する曲面５０３ａと、内側に向かって延在する曲面５０３ｂとによりレンズ曲面１２ａが構成される。

図１２において、マイクロレンズ５００によって集光された光の光強度分布Ｄは、集光先である２次元平面内で同心円状に同一の光強度を有している。光強度分布Ｄは、マイクロレンズ５００のレンズ中央部５００Ｂに対応する中央領域Ｉ、中央領域Ｉの外側に環状に広がる周辺領域ＩＩ及び周辺領域ＩＩの外側に広がる周辺領域ＩＩＩに分けられる。これら３つの領域のうち周辺領域ＩＩは他の領域に比べて光強度が強い領域であり、マイクロレンズ５００の中心軸Ａの回りに沿って延在するレンズ周縁部５００Ａによって集光された光が集中する領域である。周辺領域ＩＩは、中央領域Ｉの周囲に環状に広がる領域であることから、一点に集光される場合に比べて周辺領域ＩＩにおける光強度は弱くなっている。したがって、マイクロレンズ５００によって画素に集光した場合、画素の一点に集光されることを抑制することができ、画素に含まれる各部が光によって劣化することを抑制することができる。例えば、液晶装置等における配向膜或いは液晶が集光された光によって劣化することを抑制することができる。

図１３（ａ）において、中心軸を含む面で従来のマイクロレンズ６０を切った断面上において、マイクロレンズ６０は一の凸部を有する凸レンズとして機能する。マイクロレンズ６０を通過した光Ｌ１は、集光先である２次元平面Ｓの特定の領域に集光される。マイクロレンズ６０を通過した光Ｌ１は、例えば、マイクロレンズ６０の焦点ｆに集光される。特に、マイクロレンズ６０が非球面レンズである場合、焦点ｆが精度良く一点で一致することから、この焦点に位置する領域に配置された各部、例えば画素内の配向膜が劣化し易い。また、２次元平面Ｓ上に焦点が位置しない場合でも、マイクロレンズ６０によって集光された光は、光の出射先である２次元平面内Ｓの狭い領域に集光される。

一方、図１３（ｂ）において、本実施形態に係るマイクロレンズ５００によれば、マイクロレンズ５００の中心軸Ａを含む面でマイクロレンズ５００を切った断面上において左右対称に位置するレンズ周縁部５００Ａ及びレンズ中央部５００Ｂによって光Ｌ２が夫々集光され、従来一点に集光されていた光を散らすことができる。より具体的には、図中左右に夫々位置するレンズ周縁部５００Ａは、集光先である２次元平面上Ｓ１に夫々焦点ｆ１及びｆ２を有し、レンズ周縁部５００Ａ及びレンズ中央部５００Ｂによって集光された光Ｌ２は、焦点ｆ１及びｆ２に集光される。焦点ｆ１及びｆ２は、中心軸Ａ及び光の集光先である２次元平面Ｓ１の交点を中心とする円上に位置し、一点に集光される場合に比べて２次元平面Ｓ１における光強度が分散されることになる。よって、マイクロレンズ５００によれば、画素内に配設された各部の劣化を低減することが可能である。更に、マイクロレンズ５００は、一定の領域、例えばマイクロレンズ５００と対向配置された画素内に光を集光させる機能を従来のマイクロレンズと同様に有しており、画素の光透過率を高めることによって画素の表示性能を向上させることも可能である。

（電気光学装置）
次に、図１４乃至図１７を参照しながら、本実施形態に係るマイクロレンズが適用された電気光学装置について説明する。図１４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マイクロレンズアレイ板側から見た平面図であり、図１５は、図１４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。また、本実施形態におけるマイクロレンズアレイ板は、複数配列された本発明に係るマイクロレンズを備える。

図１４及び図１５において、液晶装置１００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。

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、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。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、マイクロレンズアレイ板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、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。

マイクロレンズアレイ板２０の４つのコーナー部には、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。他方、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とマイクロレンズアレイ板２０との間で電気的な導通をとることができる。

図１４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、詳細な構成については後述するが、マイクロレンズアレイ板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。

なお、図１４及び図１５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。

上述した液晶装置１００に設けられたマイクロレンズアレイ板２０の詳細な構成と、その機能について図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、マイクロレンズアレイ板２０における、遮光膜２３及びマイクロレンズ５００の配置関係を模式的に示す平面図であり、図１７は、複数の画素について液晶装置１００の断面の構成をより詳細に示す断面図である。即ち、図１７によってマイクロレンズ５００の詳細な機能が説明される。

図１６において、マイクロレンズアレイ板２０は、例えば、透明基板２１０上に形成された遮光膜２３を備えており、遮光膜２３は格子状の平面パターンを有する。マイクロレンズアレイ板２０は、遮光膜２３によって規定される非開口領域を備えており、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、マイクロレンズアレイ板２０には、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矩形状の平面形状を有するマイクロレンズ５００が設けられている。

図１７において、透明板部材２１０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が形成されている。更に、対向電極２１上には、図示しない配向膜が形成されている。加えて、透明基板２１０上の各開口領域７００にカラーフィルタが形成されてもよい。

他方、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、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。

マイクロレンズアレイ板２０に入射される投射光等の光は、レンズ中央部５００Ｂ及びレンズ周縁部５００Ａが一体として形成されたマイクロレンズ５００によって集光される。尚、図１７中、マイクロレンズ５００によって集光された光の経路の概略を一点鎖線で示す。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。ここで、光源が配置された図中上側からマイクロレンズアレイ板２０に入射する光のうち非開口領域２３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、各画素における実行開口率を高めることが可能である。また、各マイクロレンズ５００のレンズ周縁部５００Ａを非球面レンズにすることができる。よって、レンズ周縁部５００Ａを含むマイクロレンズ５００を収差の小さいレンズとすることができ、光利用効率を向上させることができる。また、レンズ中央部５００Ｂの周囲に位置するレンズ周縁部５００Ａの夫々によって、光源からマイクレンズ５００に入射する光を集光しつつ、画素電極９ａの一点に光が集中しないように画素電極９ａ上における光強度分布を散らすことができる。更に、レンズ中央部５００Ｂも凹レンズとして機能することから、光強度が大きい領域が一点に集中することを抑制することができる。更に、マイクロレンズ５００全体をレンズとして機能させながら各画素における光の透過率及びコントラストを向上させることができる。その結果、マイクロレンズ５００によれば、画素の劣化を抑制することによって液晶装置の如き電気光学装置の寿命を延ばすことができると共に高品質な画像表示を行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置１００は、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されていてもよい。また、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てもよい。

尚、上述した電気光学装置では、対向基板として図１１に示したマイクロレンズが複数配列されたマイクロレンズアレイ板２０を用いているが、このようなマイクロレンズアレイ板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（マイクロレンズアレイ板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アレイ基板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。

また、図１７においては、光の出射側である画素電極側に向かってマイクロレンズ５００のレンズ周縁部５００Ａが凹になるようにマイクロレンズ５００を配置してなる液晶装置１００の構成を示してあるが、マイクロレンズ５００のレンズ周縁部５００Ａが同図中上側に向けて凹となるようにマイクロレンズアレイ板２０を配置してもよい。

（電子機器）
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１８は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。

図１８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、該製造方法により製造されるマイクロレンズ、該マイクロレンズ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もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係るマイクロレンズのうち隣接するマイクロレンズを拡大して平面図である。 本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の断面の一部拡大して示す要部拡大図である。 本実施形態に係るマイクロレンズの製造工程を示す工程断面図（その１）である。 本実施形態に係るマイクロレンズの製造工程を示す工程断面図（その２）である。 本実施形態に係るマイクロレンズの製造工程を示す工程断面図（その３）である。 本実施形態のマスク層２及び開口部５の配置態様を示す平面図である。 本実施形態の透明板部材２１０をエッチング面側から見た平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ´線断面図である。 図６（ａ）を拡大して示した拡大図である。 本実施形態に係るマイクロレンズの外形形状を示す斜視図である。 本実施形態に係るマイクロレンズの形状と光強度分布との関係を示す図である。 本実施形態に係るマイクロレンズ及び従来のマイクロレンズの光の経路を模式的に示した模式図である。 本実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置の平面図である。 図１４のＨ−Ｈ´線断面図である。 本実施形態のマイクロレンズアレイ板に配置された遮光膜及びマイクロレンズの配置関係を模式的に示す平面図である。 図１５に示す断面をより詳細に示した断面図である。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す断面図である。

符号の説明

マスク層 ２，４、中間層 ３、開口部 ５、透明板部材 ２１０、マイクロレンズ ５００、レンズ周縁部 ５００Ａ、レンズ中央部 ５００Ｂ、レンズ曲面 １２ａ、稜線 ５０１

Claims (14)

1. 透明基板上における、マイクロレンズのレンズ曲面が形成されるレンズ形成領域に、平面形状が島状であるエッチングストップ層を形成する工程と、
   前記エッチングストップ層上に、中間層を形成する工程と、
   前記中間層上に、前記エッチングストップ層に対向する位置に開口部が設けられたエッチングマスク層を形成する工程と、
   等方性エッチングによって、前記開口部から前記中間層をエッチングし、更に前記エッチングストップ層の脇から前記透明基板を前記中間層と共にエッチングするエッチング工程と
   を備えたことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
2. 前記中間層のエッチングレートは、前記透明基板のエッチングレートより大きいこと
   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。
3. 前記エッチングストップ層の平面形状は、円形であること
   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。
4. 前記開口部の平面形状は、円形であること
   を特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
5. 前記開口部と前記エッチングストップ層とは、前記透明基板上で平面的に見て同軸的に位置すること
   を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
6. 前記レンズ形成領域内において、前記エッチングストップ層が形成された領域のサイズは前記開口部が形成された領域のサイズより大きいこと
   を特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
7. 一の平面における法線の回りに環状に延在する稜線を含むように該稜線の外側及び内側の夫々に向かって傾斜しており、前記法線に沿って前記一の平面から突出したレンズ周縁部と、
   前記レンズ周縁部に囲まれ、前記法線に沿って前記一の平面へ向かって窪んだレンズ中央部とを備え、
   前記レンズ周縁部の表面から前記レンズ中央部の表面に渡る領域がレンズ曲面であること
   を特徴とするマイクロレンズ。
8. 一の平面における法線の回りに環状に延在する稜線を含むように該稜線の外側及び内側の夫々に向かって傾斜しており、前記法線に沿って前記一の平面から突出した第１のレンズ曲面を有するレンズ周縁部と、
   前記レンズ周縁部に囲まれ、且つ前記第１のレンズ曲面と連続的につながっており、前記法線に沿って前記一の平面へ向かって窪んだ第２のレンズ曲面を有するレンズ中央部と
   を備えたことを特徴とするマイクロレンズ。
9. 前記レンズ周縁部と前記レンズ中央部とは、前記法線を中心軸として同軸的に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のマイクロレンズ。
10. 前記第１のレンズ曲面及び前記第２のレンズ曲面は、曲率半径が異なること
    を特徴とする請求項８に記載のマイクロレンズ。
11. 前記稜線が延在する延在方向に直交する面で前記第１のレンズ曲面を切った断面形状は、球面形状又は非球面形状であること
    を特徴とする請求項８に記載のマイクロレンズ。
12. 請求項７から１１の何れか一項に記載のマイクロレンズが複数配列されてなることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
13. 請求項７から１１の何れか一項に記載のマイクロレンズを備えたことを特徴とする電気光学装置。
14. 請求項１３に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
    

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