JP2006330142A - マイクロレンズ基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及びマイクロレンズ基板、並びに電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 接着層が熱によって変形することによって生じるマイクロレンズ基板の厚みの不均一性を低減する。
【解決手段】 第２基板２００の裏面側からエッチング、又は研磨することによって第２基板２００を除去する。このとき、凸部３０は、凹部内の接着層２３０に埋め込まれたままマイクロレンズ５００の一部を構成している。第２基板２００が除去されることによって露出する面は、レンズ形成領域２０ａ及びその周囲の非レンズ形成領域２０ｂに渡って面一である。接着層２３０は、第２基板２００が除去された後は図中上側が開放されているため、接着層２３０からマイクロレンズ基板２０の外部に抜けるガスをマイクロレンズ基板２０の上側に一様に逃がすことができ、マイクレンズ基板２０の端面側からのみガスを逃がす場合に比べて接着層２３０の変形を低減できる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、例えば、液晶装置等の電気光学装置に用いられるマイクロレンズ基板を形成するマイクロレンズ基板の製造方法、電気光学装置の製造方法、及びマイクロレンズ基板、並びにそのようなマイクロレンズ基板を備えた液晶装置等の電気光学装置、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マイクロレンズアレイ基板が貼り付けられたりする。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ことから、電気光学装置では明るい表示が実現される。

このようなマイクロレンズアレイ基板は、レンズ曲面が形成されたガラス基板とカバーガラスとを接着層を介して接着する工程を経て形成されることが通常行われる。また、このような工程を経て製造されるマイクロレンズ基板と、ＴＦＴ等の半導体素子が作りこまれたＴＦＴアレイ基板とを貼り合わせることによって、液晶装置等の電気光学装置を製造することが多い。例えば、特許文献１に開示された技術によれば、高い屈折率の樹脂をレンズ曲面が形成されたガラス基板のレンズ曲面側に塗布し、この樹脂を加熱することによってガラス層及びガラス基板を接着してマイクロレンズ基板が形成されている。ガラス層側をＴＦＴアレイ基板に対向させるように配置されたマイクロレンズ基板は、ＴＦＴアレイ基板との間に液晶が封入されることによって液晶装置を構成する。

特開２００１−３９７３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、樹脂層を加熱する際に樹脂層の膜厚がガラス基板のレンズ曲面が形成された側で均一とならないことがある。より具体的には、樹脂層を加熱する工程を経た際に生じる樹脂層の収縮、或いはマイクロレンズ基板の端面側から抜けるガスによって樹脂層が変形し、マイクロレンズ基板全体で樹脂層の厚みを均一にすることが困難となる。特に、マイクロレンズ基板の端面付近では、樹脂層の収縮、及び端面側から抜けるガスに起因する樹脂層の変形が他の部分より顕著に現れる傾向にある。このようなマイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板で液晶を挟持した場合には、樹脂層の膜厚の不均一性に起因してマイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板間のギャップ寸法が不均一となり、電気光学装置の表示性能に重大な不具合を生じさせる問題点がある。加えて、マイクロレンズ基板の所望の光学特性を得るために、ガラス層は薄くされることから、樹脂層の変形によって加わる応力に対してガラス層の機械的強度を十分な大きさで確保することが困難である問題点もある。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、樹脂層の変形を低減し、マイクロレンズ基板の厚みを基板全体で均一にできるマイクロレンズ基板の製造方法、及びマイクロレンズ基板、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基板の製造方法は上記課題を解決するために、透明な第１基板の一方の面のレンズ形成領域にレンズ曲面を規定する複数の凹部を形成する第１工程と、前記第１基板に接着される透明な第２基板における前記一方の面に対向する表面に前記複数の凹部の配置に合わせて複数の凸部を形成する第２工程と、前記一方の面に形成された高屈折率接着層における前記複数の凹部に充填された部分に前記複数の凸部が埋め込まれるように前記第２基板を前記一方の面側から前記第１基板に接着する第３工程と、前記複数の凸部の一部を含む平坦な面が露出するように前記第２基板を裏面側から平面的に除去する第４工程とを備える。

本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法では、第１工程において、例えばガラス基板又は石英基板等の透明な第１基板の一方の面のレンズ形成領域にレンズ曲面を有する複数の凹部を形成する。このような凹部は、例えば、次のような手順によって行われる。即ち、第１基板上にマスクを形成し、このマスクにおいて、第１基板の凹部の形成位置に対応する箇所に、例えばフォトリソグラフィ法を用いたパターニングにより、開口部を形成する。続いて、複数の開口部が形成されたマスクを介して、第１基板に対して等方性エッチングを施すことにより、複数の凹部を形成する。

第２工程では、例えばガラス基板又は石英基板等の透明な第２基板の両面のうち、第１基板の一方の面に対向する面に複数の凸部を形成する。ここで、「対向する面」とは、後の第３工程において第１基板及び第２基板を接着するために第１基板及び第２基板を互いに対向するように配置した際に、第２基板の両面のうち第１基板の一方の面に向かい合う面を意味する。「複数の凸部」は、第１基板の対向する面の一部をエッチング法を用いて除去することによって形成されていてもよいし、第２基板の対向する面に第２基板と別体とされる部材を後付けしたものでもよい。但し、複数の凸部は、前記複数の凹部の配置に合わせて形成されている。「前記複数の凹部の配置に合わせて」とは、後述する第３工程で説明するように複数の凹部に凸部が埋め込まれるように配置が対応しているという意味であり、凸部は、凹部に埋め込まれるように凹部のサイズより小さめに形成される。尚、第２工程では、第２基板は第１基板に接着されておらず、後の第３工程でこれら基板は高屈折率接着層を介して接着される。

第３工程では、前記第２基板を前記一方の面側から前記第１基板に接着する。ここで、「高屈折率接着層」とは、第１基板及び第２基板の屈折率より高い接着層であって、第１基板及び第２基板を接着するように十分な接着力を有する、例えば樹脂を含んでいる。より具体的には、例えば、高屈折率接着層を第１基板の一方の面或いは第２基板の対向する面に塗布した後、高屈折率接着層を介して第１基板及び第２基板を合わせ、その後加熱等によって高屈折率接着層を硬化させることによって第１基板及び第２基板を接着する。このような高屈折率接着層によれば、高屈折率接着層を凹部に充填することによって個々のマイクロレンズを形成できると共に、第１基板及び第２基板を接着できる。また、高屈折率接着層の屈折率は第１基板及び第２基板の屈折率より高いことから、最終的に形成されたマイクロレンズは第１基板側或いは第２基板側から入射する光を他方の側に集光することができる。したがって、マイクロレンズ基板を用いて液晶装置等の電気光学装置を構成した場合には、バックライト等の光源から出射された光を無駄にすることなく、効率良く個々の画素の開口領域に集光できる。

第４工程では、第２基板を裏面側から平面的に除去し、複数の凸部の一部を含む平坦な面が露出させる。これにより、マイクロレンズ基板の厚みを均一にでき、例えばマイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板を対向させるように配置した際に、マイクロレンズ基板全体でギャップ寸法を均一にできる。ここで、「裏面側」とは、第２基板の両面のうち第１基板に対向する面の反対の面側という意味である。したがって、裏面側から第２基板を平面的に除去することによって対向する面側に形成された複数の凸部を残すことが可能である。また、「平面的に」とは、例えばウェットエッチング法等のエッチング法、或いは研磨法、またはこれらを組み合わせたＣＭＰ（化学的機械的研磨法）等のように第２基板を裏面側から第２基板全体で均一に除去できるようにということを意味する。したがって、最終的に凸部の一部を含むように露出する面は、平坦な面になる。この平坦な面を、例えばＴＦＴアレイ基板に対向させればＴＦＴアレイ基板及びマイクロレンズ基板のギャップ寸法をマイクロレンズ基板全体で均一にでき、液晶装置等の表示性能を低下させることがない。

このように本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法によれば、第２基板は除去されてしまうので、高屈折率接着層の変形或いは高屈折率接着層で発生するガスによって第２基板が変形することを無くすことができる。したがって、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法によって製造されたマイクロレンズ基板を用いて液晶装置等の電気光学装置を形成した際には、従来の電気光学装置に比べて表示性能を高めることができる格別の効果が得られる。

本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法の一の態様では、前記第４工程において、前記高屈折率接着層のうち前記一方の面の非レンズ形成領域に形成された部分の表面と前記複数の凸部の一部の表面とが同一平面となるように前記第２基板を平面的に除去してもよい。

この態様では、高屈折率接着層が露出する面は、複数の凸部の一部が露出する面と面一であり、マイクロレンズ基板の露出した面はレンズ形成領域及び非レンズ形成領域で面一となる。したがって、この露出した面とＴＦＴアレイ基板等で液晶を挟持して液晶装置を構成する場合には、マイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板のギャップ寸法を均一にできる。加えて、複数の凹部に対応して形成されるマイクロレンズのレンズ曲面に対向する側の面も平坦とされることから、各マイクロレンズの光学特性を損なうこともない。また、高屈折率接着層からガスが発生する際には、マイクロレンズ基板の端面側だけでなく高屈折率接着層全体からガスが抜けるため、高屈折率接着層が部分的に変形することも低減できる。

本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法の他の態様では、前記第４工程において、前記凸部の一部の表面及び前記一方の面が同一平面となるように、前記高屈折率接着層のうち前記一方の面の非レンズ形成領域に形成された部分を前記第２基板と共に平面的に除去してもよい。

この態様では、非レンズ形成領域に形成された高屈折率接着層は第２基板と共に除去され、レンズ形成領域にのみ高屈折率接着層が残る。より具体的には、高屈折率接着層のうち複数の凹部内に形成された部分が除去されることなく残る。このような場合でも、複数の凹部上におけるマイクロレンズの一部をなす高屈折率接着層は確保されるため、マイクロレンズ基板のレンズとしての機能が損なわれることがない。加えて、マイクロレンズ基板の露出した面とＴＦＴアレイ基板等で液晶を挟持して液晶装置を構成する場合には、マイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板のギャップ寸法を均一にできる。

本発明に係るマイクロレンズ基板の他の態様では、前記第２工程において、前記レンズ曲面の形状に合わせて前記凸部を形成してもよい。

この態様において、「レンズ曲面の形状に合わせて」とは、例えば、凹部のサイズ及びレンズ曲面の曲率半径等のマイクロレンズの光学特性に寄与する要素を損なわないように、或いは高めるようにということを意味する。より具体的には、例えばレンズ曲面の曲率半径と同じ曲率半径を有するように凸部を形成する場合を意味する。このような凸部を含むマイクロレンズ基板によれば、凹部内に高屈折率接着層のみが充填されている場合と同様に光を屈折させることができる。したがって、マイクロレンズ基板を用いて形成された電気光学装置の開口領域に効率良く集光でき、電気光学装置における明るい画像表示が可能になる。

本発明に係る電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、上述の本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の工程を含む。

本発明に係る電気光学装置の製造方法によれば、上述の本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を含んでいるので、従来の電気光学装置に比べて表示性能を高い電気光学装置を製造できる。

本発明に係るマイクロレンズ基板は上記課題を解決するために、一方の面のレンズ形成領域にレンズ曲面を規定する複数の凹部が形成された透明な第１基板と、前記複数の凹部の夫々に充填された透明な高屈折率樹脂層及び該高屈折率樹脂層に埋め込まれた複数の透明な凸部を有すると共に、前記レンズ曲面に対向する側の面が前記レンズ形成領域に渡って互いに同一平面上にあるである複数のマイクロレンズとを備えている。

本発明に係るマイクロレンズ基板によれば、上述したマクロレンズ基板の製造方法と同様に、例えばフォトリソグラフィ法を用いたパターニングによって複数の凹部が第１基板の一方の面のレンズ形成領域に形成されている。

複数のマイクロレンズは、複数の凹部内に充填された高屈折率樹脂層及びこの高屈折率樹脂層に埋め込まれた凸部を有している。加えて、マイクロレンズのうちレンズ曲面と対向する面側の面はレンズ形成領域に渡って互いに面一になっているため、複数のマイクロレンズの光学特性は互いに揃っている。したがって、マイクロレンズ基板における各マイクロレンズの光学特性のばらつきが低減されており、高品質のマイクロレンズ基板を提供できる。

また、本発明に係るマイクロレンズ基板は、従来のマイクロレンズ基板が備えていたガラス層等を有していないため、高屈折率樹脂層が変形することによって生じるマイクロレンズ基板の厚みの不均一性が低減されており、液晶装置を形成した際のギャップ寸法の不均一性が生じることない。

このように、本発明に係るマイクロレンズ基板によれば、所望の光学特性を得つつ、液晶装置等の電気光学装置の表示性能を損なわせることもない。

本発明に係るマイクロレンズ基板の一の態様では、前記高屈折率樹脂層は、前記レンズ形成領域及び前記一方の面の非レンズ形成領域に渡って延在するように形成されており、前記対向する側の面は前記レンズ形成領域及び前記非レンズ形成領域に渡って同一平面であってもよい。

この態様によれば、この露出した面とＴＦＴアレイ基板等で液晶を挟持して液晶装置を構成する場合には、マイクロレンズ基板及びＴＦＴアレイ基板のギャップ寸法を均一にできる。加えて、複数の凹部に対応して形成されるマイクロレンズのレンズ曲面に対向する側の面も平坦とされることから、各マイクロレンズの光学特性を損なうこともない。加えて、高屈折率樹脂層からガスが発生する際には、高屈折率樹脂層全体からガスが抜けるため、高屈折率樹脂層が部分的に変形することも低減できる。

本発明に係るマイクロレンズ基板の他の態様では、前記凸部は、前記レンズ曲面に合わせて形成されていてもよい。

この態様によれば、例えばレンズ曲面の曲率半径と同じ曲率半径を有するように凸部を形成しておけば、凹部内に高屈折率樹脂層のみが充填されている場合と同様に光を屈折させることができる。したがって、マイクロレンズ基板を用いて形成された電気光学装置の開口領域に効率良く集光でき、明るい画像表示が可能とされる。

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のマイクロレンズ基板を備えている。

本発明に係る電気光学装置によれば、上述したマイクロレンズ基板を備えているため、歩留まりが高く、且つ高い表示性能を有する電気光学装置を提供できる。

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（但し、その各種態様も含む）を備えている。

本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）等を実現することも可能である。また、反射型液晶装置の一例であるＬＣＯＳ(Liquid Crystal On Silicon)方式の表示装置を提供することも可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら本発明のマイクロレンズ基板の製造方法、及びマイクロレンズ基板、並びにマイクロレンズ基板を備えた液晶装置等の電気光学装置及び電子機器の各実施形態を説明する。

＜１：マイクロレンズ基板＞
先ず、図１及び図２を参照しながら本実施形態のマイクロレンズ基板の構成を説明する。

図１（ａ）は、マイクロレンズ基板２０の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´断面部分の構成について示す概略斜視図である。図２（ａ）は、マイクロレンズ基板２０のうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図２（ｂ）は、マイクロレンズ基板２０の部分拡大断面図である。

図１（ａ）において、マイクロレンズ基板２０は、例えば石英基板やガラス板等の透明部材からなる第１基板２１０と、本発明の「高屈折率樹脂層」の一例である接着層２３０を備えている。尚、後述するようにマイクロレンズ基板２０は、接着層２３０における第１基板２１０に臨む側の面に形成された電極を含んでいてもよい。このような電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムと酸化錫の混合物）等の透明導電性膜により形成されている。

マイクロレンズ基板２０のレンズ形成領域２０ａには、以下のようにアレイ状に平面配列された多数のマイクロレンズ５００が形成されている。図１（ｂ）において、第１基板２１０にアレイ状に形成された多数の凹状の窪み、即ち凹部が掘られている。マイクロレンズ５００は、複数の凹部に形成された接着層２３０及びこの接着層２３０に埋め込まれた凸部３０を備えている。接着層２３０は、レンズ形成領域２０ａ及び非レンズ形成領域２０ｂに渡って形成されており、各凹部に例えば感光性樹脂材料からなる接着剤を充填した後、この接着剤を硬化させることによって形成されている。このような接着層２３０は、第１基板２１０よりも高屈折率を有する透明な樹脂で形成されている。

凸部３０は、接着層２３０より低い屈折率を有している。凸部３０は、例えば第１基板２１０と同じ透明な材料を用いて形成されており、後述する本実施形態のマイクロレンズ基板の製造方法の一工程を経て形成される。また、凸部３０は、マイクロレンズ基板２０を用いて構成される液晶装置等の電気光学装置が備える各画素領域の配置に対応するように形成されている。

図２（ｂ）に示すように、マイクロレンズ５００のレンズ曲面３０ｂは、相互に屈折率が異なる第１基板２１０と接着層２３０とにより概ね規定されている。より具体的には、各凹部は、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を規定している。マイクロレンズ５００は、例えば凹部によって規定されるレンズ曲面３０ａを有する平凸状のレンズとして構築されている。

尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す凹部は、それが規定する球面又は非球面であるレンズ曲面が、隣接する凹部が規定するレンズ曲面３０ａと、接するように形成されてもよいし、交わるように形成されてもよい。後者の如くレンズ曲面が交わるように形成すれば、各マイクロレンズ５００においてレンズとして有効な領域を広くとることが可能となる。理想的には、各マイクロレンズ５００のコーナー部５０１（図２（ａ）参照）において、４つのレンズ曲面３０ａが交わるようにすれば、各マイクロレンズ５００の隅々にまで、集光機能を与えることが可能となり、光の利用効率を最大限に高めることが可能となる。また、凸部３０は、凹部に埋め込まれる部分の表面がこのようなレンズ曲面の曲率半径と同様の曲率半径を有するように形成されている。したがって、マイクロレンズ５００は、凹部内に接着層２３０のみが充填されている場合と同様に光を屈折させることができる。これにより、マイクロレンズ基板２０を用いて形成された電気光学装置の開口領域に効率良く集光でき、明るい画像表示が可能とされる。

マイクロレンズ５００のうちレンズ曲面３０ａと対向する面側の面はレンズ形成領域２０ａに渡って互いに面一になっているため、複数のマイクロレンズの光学特性は互いに揃っている。したがって、マイクロレンズ基板２０における各マイクロレンズ５００の光学特性のばらつきが低減されており、高品質のマイクロレンズ基板を提供できる。加えて、マイクロレンズ基板２０は、従来のマイクロレンズ基板が備えていたガラス層等を有していないため、液晶装置を形成した際のギャップ寸法の不均一性が生じることない。このように、本実施形態のマイクロレンズ基板２０によれば、所望の光学特性を得つつ、液晶装置等の電気光学装置の表示性能を損なわせることもない。

尚、マイクロレンズ基板２０は、後述するように、液晶装置等の電気光学装置において対向基板として用いられるため、各画素に対応させて、マイクロレンズ５００が配置される。ここで、カバー基板２００における接着層２３０と接する側に形成された不図示の電極は、画素電極と対向させて、対向電極として配置される。また、遮光膜は、接着層２３０上において、例えば、平面的に見て、格子状或いはストライプ状のパターンとして形成される。

＜２：電気光学装置＞
次に、本実施形態の電気光学装置について、その全体構成を図３及び図４を参照して説明する。図３は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板として用いられる上述のマイクロレンズ基板側から見た平面図であり、図４は、図３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挙げる。

図３及び図４において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板として用いられるマイクロレンズ基板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズ基板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズ基板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。

シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズ基板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材５６が散布されている。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、マイクロレンズ基板２０側に設けられている。この額縁遮光膜５３は、例えばマイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上に形成される電極より下層側に配置されている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、マイクロレンズ基板２０の第１基板２１０上において、電極より上層側に配置されて形成されてもよいし、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として形成されてもよい。尚、図３及び図４において、マイクロレンズ基板２０を構成する、第１基板２１０や接着層２３０、マイクロレンズ５００等の詳細な構成については図示を省略してある。

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。走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺のいずれかに沿い、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。尚、走査線駆動回路１０４を、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿って設けるようにしてもよい。この場合、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿って設けられた複数の配線によって、二つの走査線駆動回路１０４は互いに接続されるようにする。

マイクロレンズ基板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とマイクロレンズ基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

図４において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor；以下適宜、“ＴＦＴ”と称する）や走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜１６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、電気光学装置において、マイクロレンズ基板２０に形成された電極が、画素電極９ａと対向するように配置されており、この電極上には、配向膜２２が形成されている。

尚、ＴＦＴアレイ基板１０には、石英やプラスチックなどの透明基板を用いてもよいし、単結晶シリコンあるいは単結晶シリコン化合物などからなる半導体基板を用いてもよい。

因みに、ＴＦＴアレイ基板１０に、単結晶シリコンなどの半導体を用いた場合には、画素スイッチング用の素子としては、ＴＦＴではなく、トランジスタを用いることができる。

ＴＦＴアレイ基板１０又はマイクロレンズ基板２０上において、配向膜１６又は２２は、例えばポリイミド等の有機材料により形成される。本実施形態では、ＴＦＴアレイ基板１０及びマイクロレンズ基板２０のいずれか一方上にのみ配向膜を形成するか、或いはこれらのいずれか一方上に形成される配向膜を無機材料により形成するようにしてもよい。

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。

尚、図３及び図４に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。

次に、以上の如く構成された電気光学装置における回路構成及び動作について、図５を参照して説明する。図５には、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を示してある。

図５において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと画素電極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。

ゲート電極３ａはＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１１ａ及びゲート電極３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎは、マイクロレンズ基板２０に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。

ここで保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。蓄積容量７０は、走査線１１ａに並んで設けられ、固定電位側容量電極を含むとともに定電位に固定された容量電極３００を含んでいる。

上述した電気光学装置に設けられたマイクロレンズ基板２０の詳細な構成と、その機能について図６及び図７を参照して説明する。図６は、マイクロレンズ基板２０における、遮光膜２３及びマイクロレンズ５００が配置される開口領域７００の配置関係を模式的に示す平面図であって、図７は、複数の画素について、図４に示す断面の構成をより詳細に示す図であって、各マイクロレンズ５００の機能について説明するための断面図である。

図７において、マイクロレンズ基板２０では、第１基板２１０上（図中では、第１基板２１０の下側）であって、マイクロレンズ５００より下層側に、例えば図６に示すように格子状の平面パターンを有する遮光膜２３が形成される。マイクロレンズ基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が開口領域７００となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、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。

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７に示すように、マイクロレンズ基板２０において、画素毎に、開口領域７００及び開口領域７００の周辺に位置する非開口領域を少なくとも部分的に含む領域に、マイクロレンズ５００が配置されて形成されている。

マイクロレンズ基板２０上（図中ではマイクロレンズ基板２０の下側）に、透明な電極２１を介して配向膜２２が形成されている。加えて、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０の上層側に又は下層側に、各開口領域７００に配置されて、カラーフィルタが形成されてもよい。

図７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。ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素スイッチング用のＴＦＴ３０や、画素電極９ａを駆動するための走査線１１ａやデータ線６ａ等の各種配線並びに蓄積容量７０等の電子素子が、非開口領域に形成されている。このように構成すれば、当該電気光学装置における画素開口率を比較的大きく維持することが可能となる。更に、画素電極９ａ上には配向膜１６が設けられている。

マイクロレンズ基板２０に入射される投射光等の光は、各マイクロレンズ５００によって集光される。尚、図７中、一点鎖線によってマイクロレンズ５００によって集光された光のようすを概略的に示してある。そして、各マイクロレンズ５００によって集光された光は、液晶層５０を透過して画素電極９ａに照射され、画素電極９ａを通過して表示光としてＴＦＴアレイ基板１０より出射される。よって、マイクロレンズ基板２０に入射された光のうち非開口領域に向かう光も、マイクロレンズ５００の集光作用により開口領域７００に入射させることができるため、各画素における実行開口率を高めることができる。

ここで、例えば、第１基板２１０を石英基板により形成する場合には、第１基板２１０の屈折率は１．４６程度の値であり、接着層２３０は、屈折率が１．６程度の透明樹脂により形成される。加えて、電極２１をＩＴＯにより形成する場合には、電極２１の屈折率は例えば１．９程度の値である。

したがって、マイクロレンズ基板２０によれば、マイクロレンズ５００によって集光された、投射光等の光は、開口領域７００において、電極２１を通過し、更に配向膜２２を通過して、液晶層５０に入射される。

他方、図２（ｂ）を参照して説明したように、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上で、マイクロレンズ５００のおけるレンズ曲面３０ａに対応する側の面は平坦に形成されている。したがって、この面における光の乱反射を低減でき、マイクロレンズ５００の集光性が損なわれることがない。加えて、遮光膜２３及び電極２１を薄膜形成法で形成した場合でもこれら薄膜の膜質を高めることができ、電極２１の表面において、良好な平坦性を得ることもできる。平坦な電極の２１の表面上に配向膜２２を形成することができるため、配向膜２２の表面においても良好な平坦性を確保することが可能となる。よって、配向膜２２の表面に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生するのを防止することができる。その結果、本実施形態の電気光学装置では、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

次に、本実施形態のマイクロレンズ基板の他の例の構成を、図８を参照して説明する。図８は、本例のマイクロレンズ基板を有する電気光学装置の構成について、図７と同様に示す断面図である。

本例のマイクロレンズ基板２０は、接着層２３０の表面に遮光膜が形成されていない点で上述のマイクロレンズ基板の構成と異なる。マイクロレンズ５００は、画素の開口領域の位置に合わせて形成されているため、光源から投射された投射光等の光を効率良く開口領域に集光できる。尚、図中マイクロレンズ５００は互いに隙間なく配置されているが、画素の開口領域への集光性を損なわない程度に若干の隙間を介して配置されていてもよい。

このようなマイクロレンズ基板２０を有する電気光学装置においては、図８おいて、一点鎖線によって示すように、マイクロレンズ基板２０に入射され、マイクロレンズ５００によって集光された、投射光等の光は、更に、開口領域７００において、マイクロレンズ基板２０及び配向膜２２を通過して、液晶層５０に入射される。

以上説明した本実施形態では、電気光学装置においてデータ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding）基板上に実装された駆動用ＬＳＩを、外部回路接続端子１０２に異方
導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、マイクロレンズ基板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。

＜３：マイクロレンズ基板の製造方法＞
次に、図９及び図１０を参照しながら本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造方法を説明する。図９から図１０は、マイクロレンズ基板２０の製造工程の一例を概略的に示す工程断面図である。

図９（ａ）に示すように、第１基板２１０ａ上に、マスク９００として例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によりアモルファスシリコン膜を形成する。マスク９００は耐フッ酸性を有するＣｒ膜、ポリシリコン膜等でも良い。

続いて、図９（ｂ）に示すように、マスク９００において図１又は図２（ｂ）に示す凹部の形成位置に対応する個所に、例えばマスク９００に対するフォトリソグラフィ法を用いたパターニングにより、複数の開口部９０２を形成する。マスク９００において、複数の開口部９０２は夫々平面的に例えば円形状として形成され、且つ該開口部９０２に対応して、第１基板２１０ａに形成される凹部より小さいサイズとして形成される。

続いて、図９（ｃ）において、複数の開口部９０２が形成されたマスク９００を介して、第１基板２１０ａに対して等方性エッチングを施すことにより、複数の凹部を形成する。より具体的には、この等方性エッチングは、好ましくは、フッ酸系などのエッチャントを用いたウェットエッチングにより行われる。

その後、図９（ｄ）において、マスク９００をエッチング処理によって除去し、レンズ曲面を規定する複数の凹部が形成された第１基板２１０を形成する。

図１０（ａ）において、接着層２３０を介して第２基板２００を第１基板２１０の凹部側に配置し、凸部３０を第１基板２１０に形成された凹部内の接着層２３０に埋め込む。尚、第２基板２００における第１基板２１０に対向する側の面には、図９を参照して説明した各工程と並行して、又は相前後して、第１基板２１０に形成された凹部に合わせて複数の凸部３０が形成されている。凸部３０は、第１基板２１０に凹部を形成した方法と同様にフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成されている。ここで、接着層２３０は、第２基板２００の凸部３０が形成された側の面、或いは第１基板２１０の凹部が形成された側の面に、例えば熱硬化性の透明な接着剤を塗布することによって形成されている。

接着層２３０は、第１基板２１０における複数の凹部が形成されたレンズ形成領域２０ａ及びこのレンズ形成領域２０ａの周辺に位置する非レンズ形成領域２０ｂに渡って形成されている。加えて、接着層２３０は複数の凹部の夫々に充填されている。

図１０（ｂ）において、第１基板２１０及び第２基板２００と共に、或いは接着層２３０のみを加熱することによって接着層２３０を硬化させ、第１基板２１０及び第２基板２０を接着する。

次に、図１０（ｃ）において、図中上側である第２基板２００の裏面側からエッチング、又は研磨することによって第２基板２００を除去する。このとき、凸部３０は、凹部内の接着層２３０に埋め込まれたままマイクロレンズ５００の一部を構成している。第２基板２００が除去されることによって露出する面は、レンズ形成領域２０ａ及びその周囲の非レンズ形成領域２０ｂに渡って面一である。より具体的には、マイクロレンズ５００の一部である凸部３０におけるレンズ曲面に対向する側の面、即ち図中上側の面は、レンズ形成領域２０ａに形成された複数のマイクロレンズ５００間で互いに面一になっている。したがって、各マイクロレンズ５００のレンズ曲面を規定する複数の凹部の形状は互いに均一であるため、これらマイクロレンズ５００の光学特性のばらつきが低減されている。

非レンズ形成領域２０ｂには、接着層２３０の一部が残されている。このような接着層２３０は、第２基板２００が除去された後は図中上側が開放されているため、接着層２３０からマイクロレンズ基板２０の外部に抜けるガスをマイクロレンズ基板２０の上側に一様に逃がすことができ、マイクレンズ基板２０の端面側からのみガスを逃がす場合に比べて接着層２３０の変形を低減できる。

また、図１０（ｄ）に示すように、第２基板２０を除去すると共に、図１０（ｂ）に示した工程に続いて接着層２３０のうち非レンズ形成領域２０ｂに延在する部分を除去してもよい。このようなマイクロレンズ基板２０は、複数の凹部にのみ残された接着層２３０及びこの接着層２３０に埋め込まれた凸部３０を含む複数のマイクロレンズ５００を含んでいる。このように図１０（ｃ）に示した状態より更に研磨、又はエッチングを進めることによってマイクロレンズを構成しない非レンズ形成領域２０ｂの接着層２３０を除去することも可能である。このようにして形成されたマイクロレンズ基板２０によれば、ガスを発生させる非レンズ形成領域２０ｂの接着層２３０が除去されているため、接着層２３０の変形によるマイクロレンズ基板２０の品質低下が全く生じない。

本実施形態のマイクロレンズの製造方法によれば、第２基板は除去されてしまうので、接着層の変形或いは接着層で発生するガスによって第２基板２００が変形することを無くすことができる。したがって、本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法によって製造されたマイクロレンズ基板を用いて液晶装置等の電気光学装置を形成した際には、従来の電気光学装置に比べてギャップ寸法の不均一性を低減でき、表示性能を高めることができる格別の効果が得られる。これにより、所望の光学特性を得つつ、マイクロレンズ基板の歩留まりを高めることができる。また、本実施形態のマイクロレンズの製造方法によれば、例えば液晶装置等のバックライトの如き光源で発生した光を画素領域に集光し、液晶装置による明るい画像表示が可能である。
＜５：電気光学装置の製造方法＞
上述したマイクロレンズ基板２０の製造工程を含む電気光学装置の製造方法について説明する。

上述のマイクロレンズ基板は、電気光学装置においてＴＦＴアレイ基板１０に対向する対向基板として用いられる。

従って、電気光学装置の製造方法としては、上述のマイクロレンズの製造方法によりマイクロレンズ基板２０を形成した後、マイクロレンズ基板２０とＴＦＴアレイ基板１０とを貼り合わせる工程を含む。

尚、マイクロレンズ基板２０とＴＦＴアレイ基板１０との間に液晶層５０などの電気光学物質を封入する場合に、その封入工程は、マイクロレンズ基板２０とＴＦＴアレイ基板１０との貼り合わせ前であってもよいし、貼り合わせ後であってもよい。

＜６：電子機器＞
次に、本発明のマイクロレンズの製造方法を用いて形成されたマイクロレンズ基板を備えた電子機器の実施形態を説明する。

図１１は、本発明にマイクロレンズ基板が適用されたモバイル型のパーソナルコンピュータの斜視図である。図１１において、コンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユニット１２０６は、液晶パネル１００５の背面にバックライトを付加することにより構成されている。

更に、上述した液晶パネルを携帯電話に適用した例について説明する。図１２は、本実施形態の電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。図１２において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、反射型の液晶装置１００５を備えるものである。この反射型の液晶装置１００５にあっては、必要に応じてその前面にフロントライトが設けられる。

次に、本実施形態の電子機器の他の例である電気光学装置をライトバルブとして用いた投射型カラー表示装置を説明する。以下では、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。図１３は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。

図１３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。

本発明に係る電子機器によれば、図１１乃至図１３を参照して説明した電子機器の他にも、高品質な画像表示を行うことが可能な、投射型表示装置、テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。また、本発明の電子機器として、例えば電子ペーパなどの電気泳動装置、電子放出装置（Field Emission Display及びConduction Electron-Emitter Display）、これら電気泳動装置、電子放出装置を用いた装置としてＤＬＰ（Digital Light Processing）等を実現することも可能である。また、本発明に係る電子機器を反射型液晶装置の一例であるＬＣＯＳ(Liquid Crystal On Silicon)方式の表示装置を含む装置に適用することも可能である。

尚、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基板の製造方法、及びマイクロレンズ基板、並びに電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

図１（ａ）は、マイクロレンズ基板の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´断面部分の構成について示す概略斜視図である。 図２（ａ）は、本実施形態のマイクロレンズ基板に含まれる４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のマイクロレンズ基板の部分拡大断面図である。 電気光学装置の全体構成を示す平面図である。 図３のＨ−Ｈ´断面図である。 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部における各種素子、配線等の等価回路である。 マイクロレンズ基板における、遮光膜及びマイクロレンズが配置される開口領域の配置関係を模式的に示す平面図である。 複数の画素について、各マイクロレンズの機能について説明するための断面図である。 マイクロレンズ基板を他の例を示す断面図である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その１）である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その２）である。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。 本実施形態に係る電子機器の一例である投射型カラー表示装置におけるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。

符号の説明

３０・・・凸部、２１０・・・第１基板、２００・・・第２基板、５００・・・マイクロレンズ、２３０・・・接着層

Claims (10)

1. 透明な第１基板の一方の面のレンズ形成領域にレンズ曲面を規定する複数の凹部を形成する第１工程と、
   前記第１基板に接着される透明な第２基板における前記一方の面に対向する表面に前記複数の凹部の配置に合わせて複数の凸部を形成する第２工程と、
   前記一方の面に形成された高屈折率接着層における前記複数の凹部に充填された部分に前記複数の凸部が埋め込まれるように前記第２基板を前記一方の面側から前記第１基板に接着する第３工程と、
   前記複数の凸部の一部を含む平坦な面が露出するように前記第２基板を裏面側から平面的に除去する第４工程とを備えたこと
   を特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
2. 前記第４工程において、前記高屈折率接着層のうち前記一方の面の非レンズ形成領域に形成された部分の表面と前記複数の凸部の一部の表面とが同一平面となるように前記第２基板を平面的に除去すること
   を特徴とする請求項１に記載にマイクロレンズ基板の製造方法。
3. 前記第４工程において、前記凸部の一部の表面及び前記一方の面が同一平面となるように、前記高屈折率接着層のうち前記一方の面の非レンズ形成領域に形成された部分を前記第２基板と共に平面的に除去すること
   を特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
4. 前記第２工程において、前記レンズ曲面の形状に合わせて前記凸部を形成すること
   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基板の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載にマイクロレンズ基板の製造方法の工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
6. 一方の面のレンズ形成領域にレンズ曲面を規定する複数の凹部が形成された透明な第１基板と、
   前記複数の凹部の夫々に充填された透明な高屈折率樹脂層及び該高屈折率樹脂層に埋め込まれた複数の透明な凸部を有すると共に、前記レンズ曲面に対向する側の面が前記レンズ形成領域に渡って互いに同一平面上にある複数のマイクロレンズとを備えたこと
   を特徴とするマイクロレンズ基板。
7. 前記高屈折率樹脂層は、前記レンズ形成領域及び前記一方の面の非レンズ形成領域に渡って延在するように形成されており、前記対向する側の面は前記レンズ形成領域及び前記非レンズ形成領域に渡って同一平面であること
   を特徴とする請求項６に記載のマイクロレンズ基板。
8. 前記凸部は、前記レンズ曲面に合わせて形成されていること
   を特徴とする請求項６又は７に記載のマイクロレンズ基板。
9. 請求項６から８の何れか一項に記載のマイクロレンズ基板を備えたこと
   を特徴とする電気光学装置。
10. 請求項９に記載の電気光学装置を具備してなること
    を特徴とする電子機器。

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