JP2006317788A - Microlens array plate and its manufacturing method, etching method for substrate, optoelectronic device and its manufacturing method, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、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の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a microlens array plate suitably used for, for example, an electro-optical device such as a liquid crystal device and a manufacturing method thereof. The present invention further relates to an electro-optical device including the microlens array plate, a manufacturing method thereof, and a technical field of an electronic apparatus including the electro-optical device.
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板を利用することで、電気光学装置では明るい表示が実現される。 In an electro-optical device such as a liquid crystal device, for example, a microlens corresponding to each pixel is formed on a counter substrate, or a microlens array plate in which such a plurality of microlenses are formed is attached. . By using such a microlens array plate, bright display is realized in the electro-optical device.
液晶装置等の電気光学装置で明るい表示を可能とするためには、光源から出射された光を効率よく画素に集光することが重要な技術になり、マイクロレンズの集光性を高めるために、レンズの形状や曲率を工夫するための技術開発が盛んに行われている。特に、マイクロレンズの周辺部における集光性を高めることが重要となってきている。例えば、特許文献1によれば、面積の大きさの異なる複数のレンズからなるマイクロレンズの製造方法が開示されている。また、特許文献2によれば、同軸の2つの異なる曲率半径を有するレンズからなるマイクロレンズの製造方法が開示されている。
In order to enable bright display with an electro-optical device such as a liquid crystal device, it is important to efficiently collect the light emitted from the light source onto the pixels. The development of technologies for devising the shape and curvature of lenses has been actively conducted. In particular, it is important to improve the light condensing property in the peripheral part of the microlens. For example,
しかしながら、特許文献1に開示されたマイクロレンズの製造方法では、複数のマイクロレンズは1回の工程で形成されるため、これらの曲率半径はすべて等しく形成されることになり、特にマイクロレンズの周辺部における集光性を十分に高めることができない。また、特許文献2に開示されたマイクロレンズの製造方法では、マイクロレンズの周辺部に、その中央部を形成するレンズの曲率半径に比べ、大きな曲率半径を持つレンズ曲面を形成することはできても、同軸であるためマイクロレンズの周辺部における集光性を高めるには限界がある。
However, in the method for manufacturing a microlens disclosed in
このように、従来のマイクロレンズでは、特にその周辺部における集光性を十分に高めることができないという技術的な問題がある。 As described above, the conventional microlens has a technical problem that the light condensing property cannot be sufficiently improved particularly in the peripheral portion thereof.
本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばマイクロレンズを複数のレンズから構成することによって画素に対する集光性を更に高めることが可能なマイクロレンズアレイ板及びその製造方法、電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of, for example, the above-described conventional problems. For example, a microlens array plate that can further improve the light condensing performance with respect to pixels by forming the microlens from a plurality of lenses and the manufacture thereof It is an object to provide a method, an electro-optical device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.
本発明のマイクロレンズアレイ板は、上記課題を解決するために、透明基板上に複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイ板であって、前記複数のマイクロレンズの夫々は、第1屈折率を持つ第1透明媒質から構成されており、第1レンズ曲面を規定すると共に凹及び凸のいずれか一方の形状を有する第1部分と、前記第1透明媒質から前記第1部分と一体的に形成されており、前記マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て前記第1レンズ曲面の周辺寄りに位置する第2レンズ曲面を夫々規定すると共に前記一方の形状と同種である凹及び凸のいずれか一方の形状を夫々有する複数の第2部分とを備える。 In order to solve the above problems, a microlens array plate of the present invention is a microlens array plate in which a plurality of microlenses are arranged on a transparent substrate, and each of the plurality of microlenses has a first refractive index. A first portion defining a curved surface of the first lens and having one of a concave shape and a convex shape, and integrally with the first portion from the first transparent medium. The second lens curved surface that is formed and defines a second lens curved surface located near the periphery of the first lens curved surface as viewed in plan on the microlens array plate, and is either concave or convex that is the same type as the one shape. And a plurality of second portions each having one of the shapes.
本発明のマイクロレンズアレイ板は、例えば、複数の画素が配列されてなる画素アレイ領域を有する電気光学パネルに対向配置される。電気光学パネルは、例えば、電気光学装置の一例である液晶装置が備える液晶パネルであり、より一般的には、電気光学装置を構成する構成要素のうちバックライトの如き光源を有していない構成要素を含む。 The microlens array plate of the present invention is disposed to face an electro-optical panel having a pixel array region in which a plurality of pixels are arranged, for example. The electro-optical panel is, for example, a liquid crystal panel included in a liquid crystal device that is an example of an electro-optical device, and more generally, a configuration that does not include a light source such as a backlight among components that constitute the electro-optical device. Contains elements.
本発明のマイクロレンズアレイ板上に配列されたマイクロレンズの夫々は、例えば、マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て、その中央部に第1レンズ曲面を規定する第1部分を備え、その周辺寄りに第2レンズ曲面を夫々規定する複数の第2部分を備える。第1部分と複数の第2部分とは、いずれも第1屈折率を有する第1透明媒質から一体的に構成されており、同種の凹及び凸のいずれか一方の形状、即ち凹凸状を有する。ここに第1及び第2部分について「同種である凹及び凸のいずれか一方」或いは「同種の凹凸状」とは、第1部分が凹であれば第2部分も凹であり、第1部分が凸であれば第2部分も凸であるという意味である。これらの両凹部(又は両凸部)は、好ましくは、滑らかに接続されるが、多少の段差や不連続があってもかまわない。典型的には、第1部分は、一つの第2部分よりも、マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て、広い領域を占めるように形成される。いわば、第1部分が主たるレンズとして、第2部分がその補助的な従たるレンズとして機能するように形成される。 Each of the microlenses arranged on the microlens array plate of the present invention includes, for example, a first portion that defines a first lens curved surface at the center when viewed in plan on the microlens array plate, A plurality of second portions that respectively define the second lens curved surface are provided near the periphery. Each of the first portion and the plurality of second portions is integrally formed from a first transparent medium having a first refractive index, and has one of the same kind of concave and convex shapes, that is, an uneven shape. . Here, “one of the same type of concave and convex” or “the same type of concave and convex” means that if the first part is concave, the second part is also concave. Means that the second part is also convex. These two concave portions (or both convex portions) are preferably connected smoothly, but may have some steps or discontinuities. Typically, the first portion is formed so as to occupy a wider area than the second portion when viewed in plan on the microlens array plate. In other words, the first portion functions as a main lens, and the second portion functions as an auxiliary subordinate lens.
仮にマイクロレンズの夫々が第1部分しか備えていない場合、マイクロレンズの周辺部における第1部分によって規定される第1曲面をなす球に接する平面と透明基板(即ちマイクロレンズアレイ板)の表面とのなす角度は、マイクロレンズの中央部における第1部分によって規定される第1レンズ曲面をなす球に接する平面と透明基板の表面とのなす角度よりも大きくなってしまう。このため、マイクロレンズアレイ板に入射する光に対するマイクロレンズの集光性は、マイクロレンズの周辺部では、その中央部における集光性よりも低下してしまう。或いは、マイクロレンズの周辺部では、入射する光に対して斜めに傾斜し過ぎている表面を有するが故に、適切にレンズとして機能しないか、画素の中央部に向けて適切に集光できない。 If each of the microlenses has only the first portion, a plane in contact with the sphere forming the first curved surface defined by the first portion in the peripheral portion of the microlens and the surface of the transparent substrate (that is, the microlens array plate) Is larger than the angle formed by the surface of the transparent substrate and the plane that is in contact with the sphere forming the first lens curved surface defined by the first portion at the center of the microlens. For this reason, the condensing property of the microlens with respect to the light incident on the microlens array plate is lower in the peripheral portion of the microlens than in the central portion. Alternatively, since the peripheral portion of the microlens has a surface that is excessively inclined with respect to the incident light, it does not function properly as a lens or cannot be focused properly toward the center of the pixel.
しかるに、本発明のマイクロレンズアレイ板によれば、第1レンズ曲面の周辺寄りには、複数の第2曲面が位置するので、マイクロレンズの周辺部におけるレンズ曲面、即ち第2曲面をなす球に接する平面と透明基板(即ちマイクロレンズアレイ板)の表面とのなす角度を、マイクロレンズの夫々が第1部分しか備えていない場合よりも小さくすることができる。言い換えれば、マイクロレンズの周辺部におけるレンズ曲面を、透明基板(即ちマイクロレンズアレイ板)に対してなだらかにする、或いは平行に近付けることができる。従って、マイクロレンズの周辺部に入射してくる光について、適切に集光することができる。即ち、例えば、所定屈折率の液晶層を介して対向配置された電気光学パネルの画素アレイ領域に配列された複数の画素の夫々に効率的に集光することができる。 However, according to the microlens array plate of the present invention, since the plurality of second curved surfaces are located near the periphery of the first lens curved surface, the lens curved surface in the peripheral portion of the microlens, that is, the sphere forming the second curved surface. The angle formed by the plane in contact with the surface of the transparent substrate (that is, the microlens array plate) can be made smaller than when each of the microlenses has only the first portion. In other words, the lens curved surface in the peripheral part of the microlens can be made smooth or parallel to the transparent substrate (that is, the microlens array plate). Therefore, the light incident on the peripheral part of the microlens can be appropriately condensed. That is, for example, the light can be efficiently condensed on each of a plurality of pixels arranged in the pixel array region of the electro-optical panel arranged to face each other through a liquid crystal layer having a predetermined refractive index.
加えて、マイクロレンズの夫々は、第1部分のみならず、複数の第2部分を更に設計パラメータとすることができるので、設計の自由度が高く、より集光性を高めるように設計することが可能である。 In addition, each of the microlenses can be designed not only with the first part but also with a plurality of second parts as design parameters, so that the degree of freedom of design is high and the light condensing performance is further improved. Is possible.
本発明のマイクロレンズアレイ板の一態様では、前記複数のマイクロレンズの夫々は、前記第1屈折率と異なる第2屈折率を持つと共に前記第1部分及び前記複数の第2部分を埋める若しくは覆う第2透明媒質を、更に備える。 In one aspect of the microlens array plate of the present invention, each of the plurality of microlenses has a second refractive index different from the first refractive index, and fills or covers the first portion and the plurality of second portions. A second transparent medium is further provided.
この態様によれば、第1部分及び複数の第2部分は、第1屈折率と異なる第2屈折率を持つ第2透明媒質によって埋められ若しくは覆われているので、複数のマイクロレンズの各々のレンズとしての機能は、第1レンズ曲面及び第2レンズ曲面の凹凸状に加え、第1屈折率と第2屈折率の大小関係に依存することとなる。このため、設計の自由度が高く、第1屈折率と第2屈折率とを組み合わせることで、より集光性を高めるにように設計することができる。 According to this aspect, since the first portion and the plurality of second portions are filled or covered with the second transparent medium having the second refractive index different from the first refractive index, each of the plurality of microlenses is provided. The function as a lens depends on the magnitude relationship between the first refractive index and the second refractive index, in addition to the uneven shape of the first lens curved surface and the second lens curved surface. For this reason, the degree of freedom of design is high, and it is possible to design so as to further improve the light condensing property by combining the first refractive index and the second refractive index.
例えば、第1屈折率を第2屈折率よりも大きく設計すれば、透明基板上に凸状に第1レンズ曲面及び第2レンズ曲面を形成し、これらの表面を低屈折率の第2透明媒質で覆うことにより、凸レンズ構造を得ることができる。 For example, if the first refractive index is designed to be larger than the second refractive index, the first lens curved surface and the second lens curved surface are formed in a convex shape on the transparent substrate, and these surfaces are formed on the second transparent medium having a low refractive index. By covering with, a convex lens structure can be obtained.
逆に、第1屈折率を第2屈折率よりも小さく設計すれば、透明基板上に凹状の第1レンズ曲面及び第2レンズ曲面を形成し、これらの内部を高屈折の第2透明媒質で満たすことにより、凸レンズ構造を得ることができる。 On the contrary, if the first refractive index is designed to be smaller than the second refractive index, the concave first lens curved surface and the second lens curved surface are formed on the transparent substrate, and the inside thereof is formed by a high refractive second transparent medium. By satisfying this, a convex lens structure can be obtained.
尚、第2透明媒質は、接着剤でもよいし、接着剤以外の樹脂、空気等でもよい。 Note that the second transparent medium may be an adhesive, or a resin other than the adhesive, air, or the like.
本発明のマイクロレンズアレイ板の他の態様では、前記第1レンズ曲面をなす球の中心が、前記マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て、前記複数のマイクロレンズの夫々の中央部に位置する。 In another aspect of the microlens array plate of the present invention, the center of the sphere forming the first lens curved surface is positioned at the center of each of the plurality of microlenses when viewed in plan on the microlens array plate. To do.
この態様によれば、複数のマイクロレンズの夫々の中央部に入射される光は、第1レンズ曲面を規定する第1部分によって集光される。第1レンズ曲面は、マイクロレンズの中央部において、マイクロレンズアレイ基板の表面に対して、ゆるやかな曲率を持つので、効率的に集光することができる。 According to this aspect, the light incident on the central portion of each of the plurality of microlenses is collected by the first portion that defines the first lens curved surface. Since the first lens curved surface has a gentle curvature with respect to the surface of the microlens array substrate at the center of the microlens, it can be efficiently condensed.
本発明のマイクロレンズアレイ板の他の態様では、前記第2レンズ曲面をなす球の中心が夫々、前記マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て、前記第1レンズ曲面をなす球の中心から前記周辺寄りに外れて位置する。 In another aspect of the microlens array plate of the present invention, the center of the sphere forming the second lens curved surface is viewed from the center of the sphere forming the first lens curved surface when viewed in plan on the microlens array plate. Located off the periphery.
この態様によれば、複数のマイクロレンズの夫々の第1レンズ曲面の周辺寄りに外れた位置に入射してくる光は、第2レンズ曲面を規定する第2部分によって集光される。ここで、第2レンズ曲面をなす球の中心は夫々、マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て、第1レンズ曲面をなす球の中心から周辺寄りに外れて位置する。よって、第2レンズ曲面は、マイクロレンズの周辺部において、マイクロレンズアレイ基板の表面に対して、殆ど平行であるので、効率的に集光することができる。 According to this aspect, the light incident on the positions outside the periphery of the first lens curved surface of each of the plurality of microlenses is collected by the second portion that defines the second lens curved surface. Here, the centers of the spheres forming the second lens curved surface are each positioned away from the center of the sphere forming the first lens curved surface as viewed in plan on the microlens array plate. Therefore, since the second lens curved surface is almost parallel to the surface of the microlens array substrate in the peripheral portion of the microlens, the second lens curved surface can be efficiently condensed.
本発明のマイクロレンズアレイ板の他の態様では、前記第2レンズ曲面が夫々、前記複数のマイクロレンズの夫々の隅を占める。 In another aspect of the microlens array plate of the present invention, the second lens curved surface occupies each corner of the plurality of microlenses.
この態様によれば、典型的には、一つのマイクロレンズについて、4つの第2レンズ曲面が設けられ、その際、一つのマイクロレンズの四隅が夫々、第2レンズ曲面により占められることになる。この場合、第2レンズ曲面は、マイクロレンズの四隅において、マイクロレンズアレイ基板の表面に対して、殆ど平行であるので、効率的に集光することができる。即ち、マイクロレンズの四隅に入射される光についても、第2レンズ曲面によって確実に集光することができる。 According to this aspect, typically, one microlens is provided with four second lens curved surfaces, and at this time, the four corners of one microlens are respectively occupied by the second lens curved surface. In this case, since the second lens curved surface is almost parallel to the surface of the microlens array substrate at the four corners of the microlens, the second lens curved surface can be efficiently condensed. That is, the light incident on the four corners of the microlens can be reliably collected by the second lens curved surface.
本発明のマイクロレンズアレイ板の他の態様では、前記第2レンズ曲面の曲率半径が、前記第1レンズ曲面の曲率半径よりも小さい。 In another aspect of the microlens array plate of the present invention, the radius of curvature of the second lens curved surface is smaller than the radius of curvature of the first lens curved surface.
この態様によれば、第2レンズ曲面の曲率半径が、第1レンズ曲面の曲率半径よりも小さいので、例えば、第1レンズ曲面をマイクロレンズの中央部に比較的大きく形成する場合などに、その周辺寄りに比較的小さな面積の第2レンズ曲面を容易に形成することができる。即ち、第1レンズ曲面の周辺寄りに複数の第2レンズ曲面を有するマイクロレンズを容易に製造することができる。 According to this aspect, since the radius of curvature of the second lens curved surface is smaller than the radius of curvature of the first lens curved surface, for example, when the first lens curved surface is formed relatively large in the central portion of the microlens, The second lens curved surface having a relatively small area can be easily formed near the periphery. That is, it is possible to easily manufacture a microlens having a plurality of second lens curved surfaces near the periphery of the first lens curved surface.
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アレイ板を備えている。 The electro-optical device of the present invention includes the microlens array plate of the present invention described above in order to solve the above problems.
本発明の電気光学装置によれば、本発明のマイクロレンズアレイ板と同様に画素への集光性を高めることができ、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、本発明の電気光学装置は、上述したようにマイクロレンズアレイ板を具備してなるので、光の利用効率を高めることができ、且つ各画素に対する集光性及びコントラストを向上させることも可能である。従って、本発明の電気光学装置は、明るく且つ高コントラスト比を有する、高品質の表示を行うことも可能となる。 According to the electro-optical device of the present invention, like the microlens array plate of the present invention, the light condensing property to the pixels can be improved, and an electro-optical device excellent in display performance can be provided. In addition, since the electro-optical device of the present invention includes the microlens array plate as described above, the light use efficiency can be increased, and the light condensing property and contrast for each pixel can be improved. It is. Therefore, the electro-optical device of the present invention can perform high-quality display that is bright and has a high contrast ratio.
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備えている。 In order to solve the above problems, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described electro-optical device according to the present invention.
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なるので、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。 According to the electronic apparatus of the present invention, since the electro-optical device of the present invention described above is provided, a projection display device, a liquid crystal television, a mobile phone, an electronic notebook, a word processor, a viewfinder capable of high-quality display. Various electronic devices such as a video tape recorder, a workstation, a videophone, a POS terminal, and a touch panel can be realized. In addition to electrophoretic devices such as electronic paper, for example, electronic devices of the present invention include display devices using electron-emitting devices (Field Emission Display and Surface-Conduction Electron-Emitter Display), DLP (Digital Light Processing), etc. Can also be realized.
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、透明基板上に、形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する第1レンズ曲面に対応する第1の箇所及び該第1の箇所の周辺に夫々位置すると共に前記形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する複数の第2レンズ曲面に対応する複数の第2の箇所に夫々開口された複数の第1開口部を有する第1マスクを形成する工程と、前記第1マスク上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記第1マスクよりも高い第2マスク前躯体を形成する工程と、前記第2マスク前駆体に対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第1の個所を含む領域に開口された第2開口部を形成して、第2マスクを形成する工程と、前記透明基板に対し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介してエッチングを施すことにより、前記第1レンズ曲面を規定する第1凹部を部分的に形成する工程と、前記第2マスクに対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第2マスクを除去する工程と、前記透明基板に対し、前記第1マスクを介してエッチングを施すことにより、前記第1凹部を形成すると共に前記複数の第2レンズ曲面を夫々規定する複数の第2凹部を形成する工程とを含む。 In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a microlens array plate of the present invention includes a first portion corresponding to a first lens curved surface included in each of a plurality of microlenses to be formed on a transparent substrate, and the first portion. A plurality of first openings that are respectively located in the vicinity of one location and opened at a plurality of second locations corresponding to a plurality of second lens curved surfaces of each of the plurality of microlenses to be formed. A step of forming a first mask, a step of forming a second mask precursor having an etching rate higher than that of the first mask on the first mask with respect to a predetermined type of etchant, and the second mask precursor Forming a second mask by performing etching with the predetermined type of etchant to form a second opening that is opened in a region including the first portion; and Etching the transparent substrate through the first mask and the second mask to partially form a first recess that defines the curved surface of the first lens, and for the second mask The step of removing the second mask by performing etching with the predetermined type of etchant, and the step of forming the first recess by performing etching on the transparent substrate through the first mask. Forming a plurality of second recesses that respectively define the plurality of second lens curved surfaces.
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法によれば、先ず、例えば石英基板、ガラス基板等の透明基板上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)等により、例えばアモルファスシリコン(a−Si)、ポリシリコン(poly−Si)等からなる膜を形成する。次に、この膜に対し、形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する第1レンズ曲面に対応する第1の個所及び該第1の個所の周辺に位置すると共に形成すべき複数の第2レンズ曲面に対応する複数の第2の個所に夫々、エッチングを施すことにより、複数の第1開口部を開口し、第1マスクを形成する。 According to the method for manufacturing a microlens array plate of the present invention, first, on a transparent substrate such as a quartz substrate or a glass substrate, for example, by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like, for example, amorphous silicon (a-Si), polysilicon A film made of (poly-Si) or the like is formed. Next, a first portion corresponding to the first lens curved surface of each of the plurality of microlenses to be formed and a plurality of second lenses to be formed around the first portion with respect to the film. Each of the plurality of second portions corresponding to the curved surface is etched to open the plurality of first openings and form a first mask.
次に、第1マスク上に、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウム等の所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが第1マスクよりも高い例えばクロム(Cr)等からなる第2マスク前駆体を例えばスパッタリング等により形成する。ここに本発明に係る「前駆体」とは、第1開口が開口されることで第2マスクになるものを意味し、その材料は、第2マスクそのものの材料である。 Next, on the first mask, for example, a second mask precursor made of, for example, chromium (Cr) having a higher etching rate for a predetermined type of etchant such as ceric ammonium nitrate than the first mask is formed by, for example, sputtering. Form. Here, the “precursor” according to the present invention means what becomes the second mask by opening the first opening, and the material thereof is the material of the second mask itself.
次に、第2マスク前駆体に対し、上述した所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、第1の個所を含む領域に第2開口部を開口し、第2マスクを形成する。この際、上述した所定種類のエッチャントに対するエッチングレートは、第1マスクよりも第2マスク前駆体に対して高いので、第1マスクは、殆ど或いは全くエッチングされない。 Next, the second mask precursor is etched with the above-described predetermined type of etchant, thereby opening a second opening in a region including the first portion and forming a second mask. At this time, the etching rate for the above-mentioned predetermined type of etchant is higher for the second mask precursor than for the first mask, so that the first mask is hardly or not etched at all.
次に、透明基板に対し、第1マスク及び第2マスクを介してエッチングを施すことにより、第1レンズ曲面を規定する第1凹部を部分的に形成する。 Next, the first concave portion defining the first lens curved surface is partially formed by etching the transparent substrate through the first mask and the second mask.
次に、第2マスクに対し、上述した所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、第2マスクを除去する。 Next, the second mask is removed by etching the second mask with the above-described predetermined type of etchant.
次に、透明基板に対し、第1マスクを介してエッチングを施し、第1凹部及び、複数の第2レンズ曲面を夫々規定する複数の第2凹部を形成する。尚、第1マスクは、その後に、例えば有機アルカリ系剥離液等を用いて除去すればよい。 Next, the transparent substrate is etched through the first mask to form a first recess and a plurality of second recesses that respectively define a plurality of second lens curved surfaces. The first mask may then be removed using, for example, an organic alkaline stripping solution.
その後、第1凹部及び第2凹部内に透明媒質を充填して、或いは、凹部を型に用いて、マイクロレンズアレイ板を製造できる。更に、このようなマイクロレンズが形成された基板を2枚用意して、相互に貼り合わせることにより、両凸レンズのマイクロレンズアレイ板を製造することもできる。 Thereafter, the microlens array plate can be manufactured by filling the first concave portion and the second concave portion with a transparent medium, or using the concave portion as a mold. Further, a microlens array plate of a biconvex lens can be manufactured by preparing two substrates on which such microlenses are formed and bonding them together.
以上の結果、本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法によれば、上述した本発明のマクロレンズアレイ板を製造することができる。特に、第1マスク及び第2マスクの2種類のマスクを用いるので、比較的容易に製造することができる。このようにして製造されるマイクロレンズアレイ板は、例えばアレイ状或いはマトリクス状に画素が配列された電気光学装置に好適に用いることができ、画素毎の表示輝度を均一に高めることができる。 As a result, according to the microlens array plate manufacturing method of the present invention, the above-described macro lens array plate of the present invention can be manufactured. In particular, since two types of masks, a first mask and a second mask, are used, it can be manufactured relatively easily. The microlens array plate manufactured in this way can be suitably used for an electro-optical device in which pixels are arranged in an array or a matrix, for example, and the display luminance for each pixel can be increased uniformly.
本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法の一態様では、前記第1マスクの厚さは、前記第2マスクの厚さよりも薄い。 In one aspect of the method for manufacturing a microlens array plate of the present invention, the thickness of the first mask is thinner than the thickness of the second mask.
この態様によれば、第1マスクの厚さは、第2マスクの厚さよりも薄いので、第1マスクに開口された第1開口部に入り込んだ第2マスクを、第2マスクを除去する際に、容易に殆ど或いは好ましくは完全に除去することができる。このため、第2マスクを除去した後に第1マスクを介して、エッチングする際に、第1開口部に残存した第2マスクの一部分によって、エッチングが十分にできなくなる或いは複数のマイクロレンズ間で均一にできなくなることを防止することができる。従って、マイクロレンズアレイ板の品質を向上させることができる。更に、マイクロレンズアレイ板の製造における歩留まりも向上する。 According to this aspect, since the thickness of the first mask is thinner than the thickness of the second mask, when removing the second mask from the second mask that has entered the first opening formed in the first mask. In addition, it can easily be removed almost or preferably completely. For this reason, when etching is performed through the first mask after the second mask is removed, the etching cannot be sufficiently performed due to a part of the second mask remaining in the first opening or uniform between the plurality of microlenses. Can be prevented. Therefore, the quality of the microlens array plate can be improved. Furthermore, the yield in manufacturing the microlens array plate is also improved.
本発明の電気光学装置の製造方法は、上述した本発明のマイクロレンズアレイ板の製造方法を含む。 The manufacturing method of the electro-optical device of the present invention includes the above-described manufacturing method of the microlens array plate of the present invention.
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アレイ板の製造方法を含むので、上述した本発明のマイクロレンズアレイ板及び上述した本発明の電気光学装置を比較的容易に製造できる。 According to the method for manufacturing the electro-optical device of the present invention, since the method for manufacturing the microlens array plate of the present invention described above is included, the microlens array plate of the present invention described above and the electro-optical device of the present invention described above are relatively compared. Easy to manufacture.
本発明の基板のエッチング方法は、基板上に、複数の第1開口部を有する第1マスクを形成する工程と、前記第1マスク上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記第1マスクよりも高い第2マスク前駆体を形成する工程と、前記第2マスク前駆体に対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記複数の第1開口部の少なくとも一つに対応する個所を含む領域に開口された第2開口部を形成して、第2マスクを形成する工程と、前記基板に対し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を部分的に形成する工程と、前記第2マスクに対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第2マスクを除去する工程と、
前記基板に対し、前記第1マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を形成すると共に第1凹部に対応する個所を除く前記複数の第1開口部に対応する個所に第2凹部を形成する工程とを含む。
According to the substrate etching method of the present invention, a step of forming a first mask having a plurality of first openings on the substrate, and an etching rate for a predetermined type of etchant on the first mask is higher than that of the first mask. Forming a higher second mask precursor, and etching the second mask precursor with the predetermined type of etchant to provide a portion corresponding to at least one of the plurality of first openings. Forming a second opening that is opened in a region to include, and forming a second mask; and etching the substrate through the first mask and the second mask to thereby form a first recess. A step of removing the second mask by etching the second mask with the predetermined type of etchant;
Etching the substrate through the first mask forms a first recess and forms second recesses at locations corresponding to the plurality of first openings excluding locations corresponding to the first recesses. Forming.
本発明の基板のエッチング方法によれば、先ず、基板上に複数の第1開口部を有する第1マスクを形成する。次に、第1マスク上に所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが第1マスクよりも高い第2マスク前駆体を例えばスパッタリング等により形成する。 According to the substrate etching method of the present invention, first, a first mask having a plurality of first openings is formed on the substrate. Next, a second mask precursor having an etching rate for a predetermined type of etchant higher than that of the first mask is formed on the first mask by, for example, sputtering.
次に、第2マスク前駆体に対し、所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、複数の第1開口部の少なくとも一つに対応する個所を含む領域に開口された第2開口部を形成して、第2マスクを形成する。この際、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートは、第1マスクよりも第2マスク前駆体に対して高いので、第1マスクは、殆ど或いは全くエッチングされない。 Next, the second mask precursor is etched with a predetermined type of etchant to form a second opening that is opened in a region including a portion corresponding to at least one of the plurality of first openings. Then, a second mask is formed. At this time, since the etching rate for the predetermined type of etchant is higher for the second mask precursor than for the first mask, the first mask is hardly or not etched at all.
次に、基板に対し、第1マスク及び第2マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を部分的に形成する。 Next, the first recess is partially formed by etching the substrate through the first mask and the second mask.
次に、第2マスクに対し、上述した所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、第2マスクを除去する。 Next, the second mask is removed by etching the second mask with the above-described predetermined type of etchant.
次に、基板に対し、第1マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を形成すると共に第1凹部に対応する個所を除く前記複数の第1開口部に対応する個所に第2凹部を形成する。この際、部分的に第1凹部が形成された個所と未だエッチングを施されていない個所に、1回で同時に、エッチングが施されることになる。よって、相異なる2種類の曲面を有する凹部(即ち、第1凹部及び第2凹部)を形成することができる。 Next, the substrate is etched through a first mask to form a first recess and a second recess at a location corresponding to the plurality of first openings excluding a location corresponding to the first recess. Form. At this time, etching is simultaneously performed once on a portion where the first concave portion is partially formed and a portion where etching is not yet performed. Therefore, the recessed part (namely, 1st recessed part and 2nd recessed part) which has two types of different curved surfaces can be formed.
その後、例えば、凹部が規定する曲面を利用することにより、比較的容易に相異なる2種類のレンズ曲面を有するマイクロレンズアレイを製造できる。 Thereafter, for example, by using the curved surface defined by the concave portion, it is possible to manufacture a microlens array having two different lens curved surfaces relatively easily.
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。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
(マイクロレンズアレイ板の構成)
先ず、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の概要について、図1から図3を参照して説明する。図1は、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部分拡大平面図である。図3は、図2のA−A’線断面図である。
<First Embodiment>
(Configuration of micro lens array plate)
First, an outline of the microlens array plate of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a microlens array plate. FIG. 2 is an enlarged partial plan view showing an enlarged portion related to four adjacent microlenses among the microlenses provided in the microlens array plate. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
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、透明基板210と、透明基板210上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とを備えて構成される。透明基板210は、例えば石英板等であり、マトリクス状に多数の凹部が形成されている。透明基板210に掘られた凹部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よって接着層230が形成され、透明基板210を覆うように配置されたカバーガラス200と透明基板210とが相互に接着されている。カバーガラス200及び透明基板210を接着する接着剤は、例えば、透明基板210よりも高屈折率の透明な接着層である。ここで、透明基板210は、本発明に係る「第1透明媒質」の一例であり、接着層230は、本発明に係る「第2透明媒質」の一例である。
In FIG. 1, the
次にマイクロレンズ500の平面的な形状について説明する。図2に示すように、各マイクロレンズ500の平面的な形状は好ましくは矩形である。各マイクロレンズ500の平面的な形状は、凹部の縁部によって規定されている。そして、図2に示す一のマイクロレンズ500が形成される凹部は、他のマイクロレンズ500が形成された凹部と縁部を共有して隣接する。
Next, the planar shape of the
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基板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、集光機能を有する所謂平凸レンズとして構築されている。
2 and 3, the lens curved surface of the
(マイクロレンズの構成)
続いて、マイクロレンズアレイ板に適用されるマイクロレンズの構成について、図4から図8を参照して、詳細に説明する。図4は、マイクロレンズを上側から見た平面図である。図5は、図4のT−T’線断面に相当するマイクロレンズの断面形状を模式的に示す模式図である。図6は、比較例における図5と同趣旨の模式図である。図7は、第1変形例における図4と同趣旨の平面図である。図8は、第2変形例における図4と同趣旨の平面図である。
(Configuration of micro lens)
Next, the configuration of the microlens applied to the microlens array plate will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view of the microlens as seen from above. FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a cross-sectional shape of a microlens corresponding to a cross section taken along line TT ′ of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram having the same concept as in FIG. 5 in the comparative example. FIG. 7 is a plan view having the same concept as in FIG. 4 in the first modification. FIG. 8 is a plan view having the same concept as in FIG. 4 in the second modification.
図4及び図5に示すように、マイクロレンズ500は、マイクロレンズアレイ板20上で平面的に見て、その中央部に第1レンズ曲面CS1を規定する第1部分510を備えており、その周辺寄りに第2レンズ曲面CS2を夫々規定する4つの第2部分520を備えている。第1部分510と4つの第2部分520とは、透明基板210から一体的に構成されており、いずれもの凹状を有している。尚、第1レンズ曲面CS1と第2レンズ曲面CS2は、滑らかに接続されているが、多少の段差や不連続があってもかまわない。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図4に示すように、第1部分510は、一つの第2部分520よりも、マイクロレンズアレイ板20上で平面的に見て、広い領域を占めるように形成されている。いわば、第1部分510が主たるレンズとして、第2部分520がその補助的な従たるレンズとして機能するように形成されている。ここで、図4中、点C1は第1部分510がレンズとして機能するレンズ中心を示しており、4つの点C2は、4つの第2部分520の夫々がレンズとして機能するレンズ中心を示している。
As shown in FIG. 4, the
図6に示すように、仮にマイクロレンズ500の夫々が第1レンズ曲面CS1を規定する第1部分510しか備えていない場合、マイクロレンズ500の周辺部における第1部分510によって規定される第1曲面CS1をなす球S1に接する平面とマイクロレンズアレイ板20(即ち透明基板210の平坦面)とのなす角度Θ20は、マイクロレンズ500の中央部における第1レンズ曲面CS1をなす球S1に接する平面とマイクロレンズアレイ板20(即ち透明基板210の平坦面)とのなす角度よりも大きくなってしまう。このため、マイクロレンズアレイ板20に入射する光に対するマイクロレンズ500の集光性は、マイクロレンズ500の周辺部では、その中央部における集光性よりも低下してしまう。或いは、マイクロレンズ500の周辺部では、入射する光に対して斜めに傾斜し過ぎている表面を有するが故に、適切にレンズとして機能しないか、中央部に向けて適切に集光できない。
As shown in FIG. 6, if each of the
しかるに、図5に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ板20によれば、第1レンズ曲面CS1の周辺寄りには、複数の第2曲面CS2が位置するので、マイクロレンズ500の周辺部におけるレンズ曲面、即ち第2曲面CS2をなす球S2に接する平面と透明基板210(即ちマイクロレンズアレイ板20)の表面とのなす角度Θ10を、マイクロレンズの夫々が第1部分510しか備えていない場合よりも小さくすることができる。言い換えれば、マイクロレンズ500の周辺部におけるレンズ曲面を、マイクロレンズアレイ板20に対してなだらかにする、或いは平行に近付けることができる。従って、マイクロレンズ500の周辺部に入射してくる光について、適切に集光することができる。即ち、例えば、所定屈折率の液晶層を介して対向配置された電気光学パネルの画素アレイ領域に配列された複数の画素の夫々に効率的に集光することができる。
However, as shown in FIG. 5, according to the
加えて、マイクロレンズ500の夫々は、第1部分510のみならず、4つの第2部分520を更に設計パラメータとすることができるので、設計の自由度が高く、より集光性を高めるように設計することが可能である。
In addition, since each of the
本実施形態では、マイクロレンズ500の第1部分510及び4つの第2部分520は、それらを一体的に構成する透明基板210の屈折率と比べて高い屈折率を有する接着層230によって埋められているので、複数のマイクロレンズ500の各々のレンズとしての機能は、第1レンズ曲面CS1及び第2レンズ曲面CS2の凹凸状に加え、接着層230の屈折率と透明基板210の屈折率の大小関係に依存することとなる。ここで、透明基板210の屈折率は、本発明に係る「第1屈折率」の一例であり、接着層230の屈折率は本発明に係る「第2屈折率」の一例である。このため、設計の自由度が高く、接着層230と透明基板210の各々の屈折率を組み合わせることで、より集光性を高めるにように設計することができる。
In the present embodiment, the
図5に示すように、本実施形態では、接着層230の屈折率は、透明基板210の屈折率よりも大きく設計されており、複数のマイクロレンズ500は、集光機能を有する凸レンズとして構成されている。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the refractive index of the
図4及び図5に示すように、本実施形態では特に、第1レンズ曲面CS1をなす球S1の中心は、マイクロレンズアレイ板20上で平面的に見て、複数のマイクロレンズ500の夫々の中央部に位置する(図4中、点C1参照)。このため、複数のマイクロレンズ500の夫々の中央部に入射される光は、第1レンズ曲面CS1を規定する第1部分510によって集光される。第1レンズ曲面CS1は、マイクロレンズ500の中央部において、マイクロレンズアレイ基板20の表面に対して、ゆるやかな曲率を持つので、効率的に集光することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the center of the sphere S <b> 1 that forms the first lens curved surface CS <b> 1 is viewed in plan on the
更に、図4及び図5に示すように、本実施形態では特に、第2レンズ曲面CS2をなす球S2の中心は夫々、マイクロレンズアレイ板20上で平面的に見て、第1レンズ曲面CS1をなす球S1の中心から周辺寄りに外れて位置している(図4中、点C2参照)。このため、複数のマイクロレンズ500の夫々の第1レンズ曲面CS1の周辺寄りに外れた位置に入射してくる光は、第2レンズ曲面CS2を規定する第2部分520によって集光される。ここで、第2レンズ曲面CS2をなす球S2の中心は夫々、マイクロレンズアレイ板20上で平面的に見て、第1レンズ曲面CS1をなす球S1の中心から周辺寄りに外れて位置する。よって、第2曲面CS2は、マイクロレンズ500の周辺部において、マイクロレンズアレイ基板20の表面に対して、殆ど平行であるので、効率的に集光することができる。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the center of the sphere S2 forming the second lens curved surface CS2 is viewed on the
加えて、図4及び図5に示すように、本実施形態では特に、第2レンズ曲面CS2が夫々、複数のマイクロレンズ500の夫々の隅を占めている。即ち、一つのマイクロレンズ500について、4つの第2レンズ曲面CS2が設けられ、一つのマイクロレンズ500の四隅が夫々、第2レンズ曲面CS2により占められることになる。この場合、第2レンズ曲面CS2は、マイクロレンズ500の四隅において、マイクロレンズアレイ基板20の表面に対して、殆ど平行である或いはなだらかであるので、効率的に集光することができる。即ち、マイクロレンズの四隅に入射される光についても、第2レンズ曲面CS2によって確実に集光することができる。
In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, in particular, the second lens curved surface CS <b> 2 occupies each corner of the plurality of
図7に第1変形例として示すように、第2レンズ曲面CS2は、一つのマイクロレンズの四隅のうち、対角に位置する二隅を占めるように形成されてもよい。この場合にも、第1レンズ曲面510しか備えていない場合に比べて、マイクロレンズ500の周辺部におけるレンズ曲面をマイクロレンズアレイ板20に対してなだらかにすることができ、効率よく集光することができる。
As shown in FIG. 7 as a first modification, the second lens curved surface CS2 may be formed so as to occupy two corners positioned diagonally among the four corners of one microlens. Also in this case, compared with the case where only the first lens curved
或いは、図8に第2変形例として示すように、第2レンズ曲面CS2は、一つのマイクロレンズの四辺の中央部を占めるように形成されてもよい。この場合にも、マイクロレンズ500の周辺部におけるレンズ曲面をマイクロレンズアレイ板20に対してなだらかにすることができ、第1レンズ曲面510しか備えていない場合に比べて、効率よく集光することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 8 as a second modification, the second lens curved surface CS2 may be formed so as to occupy the central part of the four sides of one microlens. Also in this case, the lens curved surface in the periphery of the
更に加えて、図4及び図5に示すように、本実施形態では特に、第2レンズ曲面CS2の曲率半径R2が、第1レンズ曲面CS1の曲率半径R1よりも小さい。このため、第1レンズ曲面CS1をマイクロレンズ500の中央部に比較的大きく形成し、その周辺寄りに比較的小さな面積の第2レンズ曲面CS2を容易に形成することができる。即ち、第1レンズ曲面CS2の周辺寄りに複数の第2レンズ曲面CS2を有するマイクロレンズを容易に製造することができる。
(マイクロレンズアレイ板の製造方法)
次に、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の製造方法について、図9から図11を参照して説明する。図9及び図10は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の製造プロセスにおけるマイクロアレイ板の断面構造を、順を追って概略的に示す工程図である。法の各工程を示す工程断面図である。図11は、本実施形態に係る第1マスク及び第2マスクの平面形状を示す平面図である。
In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment, in particular, the radius of curvature R2 of the second lens curved surface CS2 is smaller than the radius of curvature R1 of the first lens curved surface CS1. Therefore, the first lens curved surface CS1 can be formed relatively large at the center of the
(Manufacturing method of micro lens array plate)
Next, a method for manufacturing the microlens array plate according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are process diagrams schematically showing the cross-sectional structure of the microarray plate in the manufacturing process of the microlens array plate of this embodiment in order. It is process sectional drawing which shows each process of a method. FIG. 11 is a plan view showing the planar shapes of the first mask and the second mask according to the present embodiment.
先ず、図9(a)に示すように、石英基板、ガラス基板等からなる透明基板110上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により、アモルファスシリコン(a−Si)、ポリシリコン(poly−Si)等からなる膜111aを形成する。
First, as shown in FIG. 9A, on a
次に、図9(b)に示すように、この膜111aに対し、形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する第1レンズ曲面CS1に対応する第1の個所141a(図11(a)参照)及び形成すべき複数の第2レンズ曲面CS2に対応する複数の第2の個所141b(図11(a)参照)に夫々、エッチングを施すことにより、複数の第1開口部141を開口し、第1マスク111を形成する。尚、図11において、破線510eCS1eは、第1レンズ曲面CS1が形成されることになる部分の輪郭を示したものであり、破線520eCS2eは、第2レンズ曲面CS2が形成されることになる部分の輪郭を示したものである。
Next, as shown in FIG. 9B, a
次に、図9(c)に示すように、第1マスク111上に、クロム(Cr)等からなる第2マスク前駆体112aをスパッタリング等により形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, a second mask precursor 112a made of chromium (Cr) or the like is formed on the
次に、図9(d)に示すように、第2マスク前駆体112aに対し、硝酸第二セリウムアンモニウム等をエッチャントとしてエッチングを施すことにより、第1の個所141aを含む領域に第2開口部142を開口し、第2マスク112を形成する。この際、硝酸第二セリウムアンモニウム等のエッチャントに対するエッチングレートは、アモルファスシリコン(a−Si)、ポリシリコン(poly−Si)等からなる第1マスク111よりもクロム(Cr)等からなる第2マスク前駆体112aに対して高いので、第1マスク111は、殆ど或いは全くエッチングされない。
Next, as shown in FIG. 9D, the second mask precursor 112a is etched using ceric ammonium nitrate or the like as an etchant, so that a second opening is formed in a region including the first portion 141a. 142 is opened, and a
次に、図10(a)に示すように、透明基板110に対し、第1マスク111及び第2マスク112を介してエッチングを施すことにより、第1レンズ曲面CS1を規定する第1凹部を部分的に形成する(図10(a)中、符号151a)。
Next, as shown in FIG. 10A, the
次に、図10(b)に示すように、第2マスク111に対し、硝酸第二セリウムアンモニウム等をエッチャントとしてエッチングを施すことにより、第2マスク111を除去する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
ここで、本実施形態では特に、第1マスク111の厚さは、第2マスク112の厚さよりも薄いので、第1マスク111に開口された第1開口部141に入り込んだ第2マスク112は、第2マスク112を除去する際に、容易に殆ど或いは好ましくは完全に除去される。このため、後述するように第1マスク111を介してエッチングする際に、第1開口部141に残存した第2マスク112の一部分によって、エッチングが十分にできなくなる或いは複数のマイクロレンズ間で均一にできなくなることを防止することができる。
Here, in particular, in the present embodiment, the thickness of the
次に、図10(c)に示すように、透明基板110に対し、第1マスク111を介してエッチングを施し、第1凹部151及び、複数の第2レンズ曲面CS2を夫々規定する複数の第2凹部152を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (c), the
次に、図10(d)に示すように、例えば有機アルカリ系剥離液等を用いて、第1マスク111を除去する。
Next, as shown in FIG. 10D, the
その後、第1凹部151及び第2凹部152内に透明媒質を充填して、或いは、凹部を型に用いて、マイクロレンズアレイ板を製造できる。更に、このようなマイクロレンズが形成された基板を2枚用意して、相互に貼り合わせることにより、両凸レンズのマイクロレンズアレイ板を製造することもできる。
Thereafter, the microlens array plate can be manufactured by filling the first
以上の結果、上述した本実施形態のマクロレンズアレイ板20を製造することができる。特に、第1マスク111及び第2マスク112の2種類のマスクを用いるので、比較的容易に製造することができる。このようにして製造されるマイクロレンズアレイ板20は、例えばアレイ状或いはマトリクス状に画素が配列された電気光学装置に好適に用いることができ、画素毎の表示輝度を均一に高めることができる。
(電気光学装置)
次に、本発明に係るマイクロレンズアレイ板が適用された電気光学装置について、図12及び図13を参照して説明する。図12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13は、図12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。
As a result, the macro
(Electro-optical device)
Next, an electro-optical device to which the microlens array plate according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 12 is a plan view of the TFT array substrate as viewed from the side of the microlens array plate used as a counter substrate together with each component formed thereon, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. is there. Here, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit, which is an example of an electro-optical device, is taken as an example.
図12及び図13において、液晶装置80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。
12 and 13, in the
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。
The sealing
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。
A light-shielding frame light-shielding
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。
Of the peripheral regions located around the
また、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。
In addition, at the four corners of the
図13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。
In FIG. 13, on the
尚、図12及び図13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。
In addition to the data line driving
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14を参照して説明する。図14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す回路図である。 Next, the circuit configuration and operation of the electro-optical device configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a circuit diagram illustrating an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix that forms an image display region of the electro-optical device.
図14において、液晶装置80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。
In FIG. 14, a
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。
Further, the
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、マイクロレンズアレイ板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。
A predetermined level of the image signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal as an example of the electro-optical material via the
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。
In order to prevent the image signal held here from leaking, a
次に、上述した液晶装置80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15及び図16を参照して説明する。図15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って、図16は、複数の画素について、図13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。
Next, the detailed configuration and function of the
図16において、マイクロレンズアレイ板20において、透明基板210上に、例えば図15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。マイクロレンズアレイ板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。
In FIG. 16, in the
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15に示すように、マイクロレンズアレイ板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矩形状の平面形状を有するマイクロレンズ500が形成されている。
Each
また、図16において、透明基板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、図16には図示しない配向膜が対向電極21上に形成されている。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。
In FIG. 16, the
他方、図16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、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、液晶装置80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、図16には図示しないが画素電極9a上には配向膜が設けられている。
On the other hand, in FIG. 16,
図16において、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、各マイクロレンズ500によって集光される。尚、図16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様子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。ここで、本実施形態では特に、マイクロレンズ500のレンズ曲面は、上述したように第1レンズ曲面CS1とその周辺寄りの4つの第2レンズ曲面CS2を備えているので、マイクロレンズ500の周辺部におけるレンズ曲面は、マイクロレンズアレイ板210に対してなだらかになっている。よって、マイクロレンズアレイ板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に効率よく入射させ、光の利用効率を高めることができ、且つ各画素に対する集光性及びコントラストを向上させることも可能である。従って、本実施形態に係る一例である液晶装置80は、明るく且つ高コントラスト比を有する、高品質の表示を行うことができる。
In FIG. 16, light such as projection light incident on the
以上説明した本実施形態に係る電気光学装置の一例である液晶装置80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。
In the
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5に示した如き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。
In the electro-optical device described above, the
また、図16には、電気光学装置において、各マイクロレンズ500を凸状に突出した曲面を同図中下側に向けて配置する構成を示してあるが、図17に示すように、各マイクロレンズ500を凸状に突出した曲面を同図中上側に向けて配置するようにしてもよい。図17は、この場合のマイクロレンズ500の構成を示す、図16と同様の断面図である。図17において、カバーガラス200上に遮光膜23等が、例えば図16と同様に形成される。
FIG. 16 shows a configuration in which a curved surface in which each microlens 500 protrudes in the electro-optical device is arranged facing downward in the figure. As shown in FIG. You may make it arrange | position the curved surface which protruded the
(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。
(Electronics)
An overall configuration, particularly an optical configuration, of an embodiment of a projection color display device as an example of an electronic apparatus using the electro-optical device described above as a light valve will be described. FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the projection type color display device.
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。
In FIG. 18, a
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、該マイクロアレイ板の製造方法、該マイクロアレイ板を備えた電気光学装置、該電気光学装置の製造方法、該電気光学装置を具備してなる電子機器、及び基板のエッチング方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a microlens array plate with such a change Also, a method for manufacturing the microarray plate, an electro-optical device including the microarray plate, a method for manufacturing the electro-optical device, an electronic apparatus including the electro-optical device, and a method for etching a substrate are also included in the technical scope of the present invention. It is included in the range.
20…マイクロレンズアレイ板、110、210…透明基板、111…第1マスク、112…第2マスク、230…接着層、500…マイクロレンズ、510…第1部分、520…第2部分、CS1…第1レンズ曲面、CS2…第2レンズ曲面
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数のマイクロレンズの夫々は、
第1屈折率を持つ第1透明媒質から構成されており、第1レンズ曲面を規定すると共に凹及び凸のいずれか一方の形状を有する第1部分と、
前記第1透明媒質から前記第1部分と一体的に形成されており、前記マイクロレンズアレイ板上で平面的に見て前記第1レンズ曲面の周辺寄りに位置する第2レンズ曲面を夫々規定すると共に前記一方の形状と同種である凹及び凸のいずれか一方の形状を夫々有する複数の第2部分と
を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ板。 A microlens array plate in which a plurality of microlenses are arranged on a transparent substrate,
Each of the plurality of microlenses is
A first portion made of a first transparent medium having a first refractive index, defining a first lens curved surface and having a concave or convex shape;
A second lens curved surface is formed integrally with the first portion from the first transparent medium and located near the periphery of the first lens curved surface when viewed in plan on the microlens array plate. And a plurality of second portions each having one of a concave shape and a convex shape that are the same type as the one shape.
形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する第1レンズ曲面に対応する第1の箇所及び該第1の箇所の周辺に夫々位置すると共に前記形成すべき複数のマイクロレンズの各々が有する複数の第2レンズ曲面に対応する複数の第2の箇所に夫々開口された複数の第1開口部を有する第1マスクを形成する工程と、
前記第1マスク上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記第1マスクよりも高い第2マスク前躯体を形成する工程と、
前記第2マスク前駆体に対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第1の個所を含む領域に開口された第2開口部を形成して、第2マスクを形成する工程と、
前記透明基板に対し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介してエッチングを施すことにより、前記第1レンズ曲面を規定する第1凹部を部分的に形成する工程と、
前記第2マスクに対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第2マスクを除去する工程と、
前記透明基板に対し、前記第1マスクを介してエッチングを施すことにより、前記第1凹部を形成すると共に前記複数の第2レンズ曲面を夫々規定する複数の第2凹部を形成する工程と
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。 On a transparent substrate
A first location corresponding to the first lens curved surface of each of the plurality of microlenses to be formed, and a plurality of first lenses located in the periphery of the first location and each of the plurality of microlenses to be formed have. Forming a first mask having a plurality of first openings respectively opened at a plurality of second locations corresponding to the two-lens curved surface;
Forming a second mask precursor on the first mask having a higher etching rate for a predetermined type of etchant than the first mask;
Etching the second mask precursor with the predetermined type of etchant to form a second opening opened in a region including the first location, and forming a second mask; ,
Etching the transparent substrate through the first mask and the second mask to partially form a first recess that defines the first lens curved surface;
Removing the second mask by etching the second mask with the predetermined type of etchant;
Etching the transparent substrate through the first mask to form the first recesses and forming a plurality of second recesses that respectively define the plurality of second lens curved surfaces. A method of manufacturing a microlens array plate characterized by the above.
複数の第1開口部を有する第1マスクを形成する工程と、
前記第1マスク上に、所定種類のエッチャントに対するエッチングレートが前記第1マスクよりも高い第2マスク前駆体を形成する工程と、
前記第2マスク前駆体に対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記複数の第1開口部の少なくとも一つに対応する個所を含む領域に開口された第2開口部を形成して、第2マスクを形成する工程と、
前記基板に対し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を部分的に形成する工程と、
前記第2マスクに対し、前記所定種類のエッチャントによるエッチングを施すことにより、前記第2マスクを除去する工程と、
前記基板に対し、前記第1マスクを介してエッチングを施すことにより、第1凹部を形成すると共に複数の第2凹部を形成する工程と
を含むことを特徴とする基板のエッチング方法。
On the board
Forming a first mask having a plurality of first openings;
Forming a second mask precursor on the first mask having a higher etching rate for a predetermined type of etchant than the first mask;
Etching the second mask precursor with the predetermined type of etchant forms a second opening that is opened in a region including a portion corresponding to at least one of the plurality of first openings. Forming a second mask;
Etching the substrate through the first mask and the second mask to partially form a first recess;
Removing the second mask by etching the second mask with the predetermined type of etchant;
Etching the substrate through the first mask to form a first recess and forming a plurality of second recesses. A method for etching a substrate, comprising:
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