JP2014102311A - Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment - Google Patents

Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment Download PDF

Info

Publication number
JP2014102311A
JP2014102311A JP2012252964A JP2012252964A JP2014102311A JP 2014102311 A JP2014102311 A JP 2014102311A JP 2012252964 A JP2012252964 A JP 2012252964A JP 2012252964 A JP2012252964 A JP 2012252964A JP 2014102311 A JP2014102311 A JP 2014102311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
microlens array
layer
array substrate
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2012252964A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiko Ozawa
宣彦 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2012252964A priority Critical patent/JP2014102311A/en
Publication of JP2014102311A publication Critical patent/JP2014102311A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microlens array substrate in which reflectance on a lens surface is reduced and incident light can be efficiently condensed, and to provide a method for manufacturing the microlens array substrate, and an electro-optic device and electronic equipment including the microlens array substrate.SOLUTION: A microlens array substrate 25A includes: a substrate body 21 as a transparent substrate having a plurality of concave lens surfaces 23 on a surface 21a as a first surface; and a lens layer 22A which is formed to fill the lens surfaces 23 and has a refractive index different from that of the substrate body 21. In the microlens array substrate, a minute three-dimensional structure comprising a plurality of minute recesses 31 is formed on at least the lens surface 23 where the lens layer 22A is in contact with.

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ基板、マイクロレンズアレイ基板の製造方法、該マイクロレンズアレイ基板を備えた電気光学装置、電子機器に関する。   The present invention relates to a microlens array substrate, a method for manufacturing the microlens array substrate, an electro-optical device including the microlens array substrate, and an electronic apparatus.

上記マイクロレンズアレイ基板として、例えば、特許文献1には、複数個のマイクロレンズを有するレンズ形成用基板と、レンズ形成用基板に積層された反射防止形成層と、反射防止形成層に接して積層され、反射防止形成層との屈折率差が大きい隣接層とを備えたマイクロレンズ基板が開示されている。また、特許文献1には、反射防止形成層が、隣接層と接する側の面に、マイクロレンズ基板の面方向に平行な面で切断した場合の断面積が徐々に変化するように形成された複数の微細な凸部を有することが示されている。複数の微細な凸部が形成された面に入射した光の反射を抑制できるとしている。
このような複数の微細な凸部を設けることで光の反射を抑制可能な構造は、モスアイ構造と呼ばれている。なお、「モスアイ」は大日本印刷株式会社の登録商標である。
As the microlens array substrate, for example, in Patent Document 1, a lens forming substrate having a plurality of microlenses, an antireflection forming layer stacked on the lens forming substrate, and a layer in contact with the antireflection forming layer are stacked. A microlens substrate including an adjacent layer having a large refractive index difference from the antireflection forming layer is disclosed. Further, in Patent Document 1, the antireflection forming layer is formed on the surface in contact with the adjacent layer so that the cross-sectional area when the surface is cut in a plane parallel to the surface direction of the microlens substrate gradually changes. It is shown having a plurality of fine protrusions. It is said that reflection of light incident on a surface on which a plurality of fine protrusions are formed can be suppressed.
A structure capable of suppressing the reflection of light by providing such a plurality of fine convex portions is called a moth-eye structure. “Moseye” is a registered trademark of Dai Nippon Printing Co., Ltd.

例えば、特許文献2には、複数のレンズ部を有するレンズアレイと、レンズ部に対向する位置に設けられた対向基板とを備え、複数のレンズ部と対向基板との間に微小三次元構造体からなる反射防止層が設けられた光学素子が開示されている。微小三次元構造体が微粒子凝集体からなるモスアイ構造体であることが示されている。そして、溶媒中に微粒子を分散させた塗料を光学素子の表面に塗布し、溶媒を蒸散させることで微粒子を凝集させて、光学素子の表面にモスアイ構造体からなる反射防止層を形成する方法が示されている。特許文献2によれば、レンズ部を透過した光が対向基板に入射する際に、レンズ部と対向基板との界面で反射することを防止できるとしている。   For example, Patent Document 2 includes a lens array having a plurality of lens portions and a counter substrate provided at a position facing the lens portions, and a micro three-dimensional structure between the plurality of lens portions and the counter substrate. An optical element provided with an antireflection layer made of is disclosed. It is shown that the micro three-dimensional structure is a moth-eye structure composed of fine particle aggregates. Then, there is a method in which a coating material in which fine particles are dispersed in a solvent is applied to the surface of the optical element, and the fine particles are aggregated by evaporating the solvent to form an antireflection layer comprising a moth-eye structure on the surface of the optical element. It is shown. According to Patent Document 2, when light transmitted through the lens unit is incident on the counter substrate, it can be prevented from being reflected at the interface between the lens unit and the counter substrate.

特開2010−181791号公報JP 2010-181791 A 特開2007−264066号公報JP 2007-264066 A

上記特許文献1では、マイクロレンズのレンズ面にはモスアイ構造が導入されていないので、レンズ面に入射した光が反射するおそれがある。その点では、特許文献2の光学素子は、レンズ部のレンズ面にも微粒子凝集体からなるモスアイ構造体が導入されている。しかしながら、特許文献2の反射防止層の形成方法を用いる場合、曲面であるレンズ面に微粒子と溶媒とを含む塗料を塗布すると、塗料が流動性を有しているため、塗料の塗布や溶媒の乾燥過程において、塗料の塗布むらが生じ易い。すなわち、レンズ面に均一なモスアイ構造体を形成することが難しいという課題があった。   In Patent Document 1, since the moth-eye structure is not introduced on the lens surface of the microlens, light incident on the lens surface may be reflected. In that respect, in the optical element of Patent Document 2, a moth-eye structure composed of fine particle aggregates is also introduced into the lens surface of the lens portion. However, when the antireflection layer forming method of Patent Document 2 is used, if a paint containing fine particles and a solvent is applied to a curved lens surface, the paint has fluidity. In the drying process, coating unevenness tends to occur. That is, there is a problem that it is difficult to form a uniform moth-eye structure on the lens surface.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板は、第1面に複数の凹状のレンズ面を有する透明基板と、前記レンズ面を埋めて形成され、前記透明基板に対して屈折率が異なるレンズ層と、を備え、前記レンズ層が接する少なくとも前記レンズ面に微小三次元構造体が形成されていることを特徴とする。   Application Example 1 A microlens array substrate according to this application example is formed by filling a transparent substrate having a plurality of concave lens surfaces on a first surface and the lens surface, and has a refractive index with respect to the transparent substrate. And a small three-dimensional structure is formed on at least the lens surface in contact with the lens layer.

本適用例によれば、微小三次元構造体により凹状のレンズ面に入射した光の反射を低減することができる。つまり、少なくともレンズ面における光の反射が低減され、高い光の透過特性を有するマイクロレンズアレイ基板を提供することができる。   According to this application example, reflection of light incident on the concave lens surface can be reduced by the minute three-dimensional structure. That is, it is possible to provide a microlens array substrate having at least low light reflection on the lens surface and high light transmission characteristics.

[適用例2]本適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板は、第1面に複数の凸状のレンズ面を有する透明基板を備え、前記レンズ面に微小三次元構造体が形成されていることを特徴とする。   Application Example 2 A microlens array substrate according to this application example includes a transparent substrate having a plurality of convex lens surfaces on a first surface, and a micro three-dimensional structure is formed on the lens surface. Features.

本適用例によれば、微小三次元構造体により凸状のレンズ面に入射した光の反射を低減することができる。つまり、少なくともレンズ面における光の反射が低減され、高い光の透過特性を有するマイクロレンズアレイ基板を提供することができる。   According to this application example, reflection of light incident on the convex lens surface can be reduced by the minute three-dimensional structure. That is, it is possible to provide a microlens array substrate having at least low light reflection on the lens surface and high light transmission characteristics.

[適用例3]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板において、前記透明基板の前記第1面を覆うレンズ層を有し、前記レンズ面は前記レンズ層に形成され、前記レンズ面を覆って形成され、屈折率が前記レンズ層よりも小さい透明層を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、透明基板側からレンズ面に入射した光を効率的に透明層側において集光させることができる。また、微小三次元構造体が形成されたレンズ面を透明層により保護することができる。
Application Example 3 The microlens array substrate according to the application example described above includes a lens layer that covers the first surface of the transparent substrate, and the lens surface is formed on the lens layer and covers the lens surface. And a transparent layer having a refractive index smaller than that of the lens layer.
According to this configuration, light incident on the lens surface from the transparent substrate side can be efficiently condensed on the transparent layer side. Further, the lens surface on which the minute three-dimensional structure is formed can be protected by the transparent layer.

[適用例4]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板において、前記微小三次元構造体が微小凹部からなることを特徴とする。
この構成によれば、例えばレンズ面を選択的にエッチングすることにより、多数の微小凹部を形成可能であることから、高い光の透過特性を有するマイクロレンズアレイ基板を比較的容易に実現することができる。
Application Example 4 In the microlens array substrate according to the application example described above, the minute three-dimensional structure includes minute recesses.
According to this configuration, for example, a large number of minute recesses can be formed by selectively etching the lens surface, so that a microlens array substrate having high light transmission characteristics can be realized relatively easily. it can.

[適用例5]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板において、前記微小凹部は、前記透明基板の前記第1面の略法線方向に窪んでいることが好ましい。
この構成によれば、微小凹部が一定の方向に窪んでいることから、特定の方向に反射する光の反射率を効果的に低減することができる。
Application Example 5 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the minute concave portion is recessed in a substantially normal direction of the first surface of the transparent substrate.
According to this configuration, since the minute recesses are recessed in a certain direction, the reflectance of light reflected in a specific direction can be effectively reduced.

[適用例6]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板において、前記微小凹部の深さは、前記レンズ面の中心部から前記レンズ面の外縁部に行くほど深くなっていることが好ましい。
この構成によれば、レンズ面の光軸に沿って入射する光は、外縁部に行くほど入射角が小さくなって反射し易くなるが、微小凹部の深さが外縁部に行くほど深くなっているので、外縁部における入射光の反射を低減できる。
Application Example 6 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the depth of the minute concave portion becomes deeper from the center portion of the lens surface toward the outer edge portion of the lens surface.
According to this configuration, the incident light along the optical axis of the lens surface has a smaller incident angle as it goes to the outer edge portion and becomes easier to be reflected, but the depth of the minute concave portion becomes deeper as it goes to the outer edge portion. Therefore, reflection of incident light at the outer edge can be reduced.

[適用例7]本適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、透明基板の第1面に複数の凹状のレンズ面を形成する工程と、少なくとも前記レンズ面を覆って結晶構造を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層を介してエッチングを行って、前記レンズ面に微小凹部からなる微小三次元構造体を形成するエッチング工程と、前記マスク層を除去する工程と、前記マスク層が除去された前記レンズ面にレンズ部材を充填してレンズ層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。   Application Example 7 A method for manufacturing a microlens array substrate according to this application example includes a step of forming a plurality of concave lens surfaces on a first surface of a transparent substrate, and a mask having a crystal structure covering at least the lens surfaces. A step of forming a layer, an etching step of performing etching through the mask layer to form a micro three-dimensional structure comprising micro concave portions on the lens surface, a step of removing the mask layer, and the mask layer Filling the lens surface with the lens member removed to form a lens layer.

[適用例8]本適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、透明基板の第1面に複数の凸状のレンズ面を形成する工程と、少なくとも前記レンズ面を覆って結晶構造を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層を介してエッチングを行って、前記レンズ面に微小凹部からなる微小三次元構造体を形成するエッチング工程と、前記マスク層を除去する工程と、を備えたことを特徴とする。   Application Example 8 A method for manufacturing a microlens array substrate according to this application example includes a step of forming a plurality of convex lens surfaces on a first surface of a transparent substrate, and a crystal structure covering at least the lens surfaces. A step of forming a mask layer, an etching step of performing etching through the mask layer to form a micro three-dimensional structure composed of micro concave portions on the lens surface, and a step of removing the mask layer. It is characterized by that.

これらの適用例の方法によれば、エッチング工程では、結晶構造を有するマスク層を介してエッチングを行うことから、結晶構造の隙間に対応するレンズ面の部分でエッチングが進行することになる。したがって、レンズ面を直接エッチングして微小凹部を形成する場合に比べて、複数の微小凹部を比較的容易に形成することができる。つまり、明るいマイクロレンズアレイ基板を容易に製造することができる。   According to the methods of these application examples, in the etching process, etching is performed through the mask layer having a crystal structure, so that the etching proceeds at the portion of the lens surface corresponding to the gap of the crystal structure. Therefore, a plurality of minute recesses can be formed relatively easily as compared with the case where the lens surface is directly etched to form minute recesses. That is, a bright microlens array substrate can be easily manufactured.

[適用例9]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、前記レンズ面は、前記透明基板の前記第1面を覆うレンズ層に形成され、屈折率が前記レンズ層よりも小さい部材を用いて、前記レンズ面を覆う透明層を形成する工程を備えたことを特徴とする。
この方法によれば、透明基板側からレンズ面に入射した光を効率的に透明層側において集光させることが可能なマイクロレンズアレイ基板を製造することができる。また、微小凹部が形成されたレンズ面が透明層によって保護されたマイクロレンズアレイ基板を製造することができる。
Application Example 9 In the method for manufacturing a microlens array substrate according to the application example, the lens surface is formed on a lens layer covering the first surface of the transparent substrate, and a member having a refractive index smaller than that of the lens layer. And a step of forming a transparent layer covering the lens surface.
According to this method, it is possible to manufacture a microlens array substrate that can efficiently collect light incident on the lens surface from the transparent substrate side on the transparent layer side. Further, it is possible to manufacture a microlens array substrate in which a lens surface on which minute concave portions are formed is protected by a transparent layer.

[適用例10]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、前記マスク層が多結晶シリコンからなり、前記エッチング工程は、前記マスク層に対して前記第1面の法線方向から異方性エッチングを行うことを特徴とする。
この方法によれば、第1面の略法線方向に窪んだ複数の微小凹部が形成される。複数の微小凹部の形成方向を一定とすることにより、レンズ面に対してランダムな方向に微小凹部が形成される場合に対して、様々な方向からレンズ面に入射する光が反射することを効果的に低減できる。
Application Example 10 In the method of manufacturing a microlens array substrate according to the application example, the mask layer is made of polycrystalline silicon, and the etching process is different from the normal direction of the first surface with respect to the mask layer. Isotropic etching is performed.
According to this method, a plurality of minute recesses recessed in the substantially normal direction of the first surface are formed. By making the formation direction of a plurality of minute recesses constant, it is possible to reflect light incident on the lens surface from various directions compared to the case where minute recesses are formed in a random direction with respect to the lens surface. Can be reduced.

[適用例11]上記適用例に係わるマイクロレンズアレイ基板の製造方法において、前記エッチング工程は、前記微小凹部の深さが前記レンズ面の中心部から前記レンズ面の外縁部に行くほど深くなるように異方性エッチングを行うことが好ましい。
レンズ面に対する光の入射角は外縁部に行くほど小さくなって反射し易いが、この方法によれば、レンズ面の外縁部に行くほど微小凹部の深さが深くなっているので、外縁部に入射した光の反射を低減できる。つまり、より明るいマイクロレンズアレイ基板を製造することができる。
Application Example 11 In the method for manufacturing a microlens array substrate according to the application example, the etching step is performed such that the depth of the minute concave portion increases from the center portion of the lens surface to the outer edge portion of the lens surface. It is preferable to perform anisotropic etching.
The incident angle of light with respect to the lens surface becomes smaller and more easily reflected toward the outer edge, but according to this method, the depth of the minute recess becomes deeper toward the outer edge of the lens surface. The reflection of incident light can be reduced. That is, a brighter microlens array substrate can be manufactured.

[適用例12]本適用例に係わる電気光学装置は、上記適用例に記載のマイクロレンズアレイ基板を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、例えば明るい表示が可能な表示装置としての電気光学装置を提供することができる。なお、電気光学装置は表示装置に限定されず、光学系を必要とする撮像装置などにも適用可能である。
Application Example 12 An electro-optical device according to this application example includes the microlens array substrate described in the application example.
According to this configuration, for example, an electro-optical device can be provided as a display device capable of bright display. The electro-optical device is not limited to a display device, and can be applied to an imaging device that requires an optical system.

[適用例13]本適用例に係わる電子機器は、上記適用例に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、明るい表示が可能な電子機器を提供することができる。
Application Example 13 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device described in the application example.
According to this configuration, it is possible to provide an electronic device capable of bright display.

第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図。The schematic plan view which shows arrangement | positioning of the micro lens in the micro lens array board | substrate of 1st Embodiment. (a)は図1のA−A’線に沿ったマイクロレンズアレイ基板の概略断面図、(b)はレンズ面における微小凹部を示す拡大断面図、(c)は微小凹部と界面の屈折率との関係を示す図。(A) is a schematic cross-sectional view of the microlens array substrate along the line AA ′ in FIG. 1, (b) is an enlarged cross-sectional view showing a minute recess in the lens surface, and (c) is a refractive index between the minute recess and the interface FIG. 第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of the micro lens array board | substrate of 1st Embodiment. (a)〜(e)は第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。(A)-(e) is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the micro lens array board | substrate of 1st Embodiment. (a)は多結晶シリコンの結晶粒界を示す電子顕微鏡写真、(b)は微小凹部を示す模式図。(A) is the electron micrograph which shows the crystal grain boundary of a polycrystalline silicon, (b) is a schematic diagram which shows a micro recessed part. 第1実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図。1 is a schematic plan view illustrating a configuration of a liquid crystal device according to a first embodiment. 第1実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal device according to a first embodiment. 第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図。The schematic plan view which shows arrangement | positioning of the micro lens in the micro lens array board | substrate of 2nd Embodiment. (a)は図8のC−C’線に沿ったマイクロレンズアレイ基板の概略断面図、(b)はレンズ面における微小凹部を示す拡大断面図。(A) is a schematic sectional drawing of the micro lens array board | substrate along the C-C 'line | wire of FIG. 8, (b) is an expanded sectional view which shows the micro recessed part in a lens surface. 第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of the micro lens array board | substrate of 2nd Embodiment. (a)〜(d)は第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。(A)-(d) is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the microlens array board | substrate of 2nd Embodiment. (e)〜(h)は第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図。(E)-(h) is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the microlens array board | substrate of 2nd Embodiment. 第2実施形態の電気光学装置としての液晶装置を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a liquid crystal device as an electro-optical device according to a second embodiment. 投射型表示装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a projection type display apparatus. (a)及び(b)は変形例のマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略断面図。(A) And (b) is a schematic sectional drawing which shows the structure of the microlens array board | substrate of a modification.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings to be used are appropriately enlarged or reduced so that the part to be described can be recognized.

なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。   In the following embodiments, for example, when “on the substrate” is described, the substrate is disposed so as to be in contact with the substrate, or is disposed on the substrate via another component, or the substrate. It is assumed that a part is arranged so as to be in contact with each other and a part is arranged via another component.

(第1実施形態)
<マイクロレンズアレイ基板>
本実施形態のマイクロレンズアレイ基板について、図1及び図2を参照して説明する。図1は第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図。図2(a)は図1のA−A’線に沿ったマイクロレンズアレイ基板の概略断面図、同図(b)はレンズ面における微小凹部を示す拡大断面図、同図(c)は微小凹部と界面の屈折率との関係を示す図である。
(First embodiment)
<Microlens array substrate>
The microlens array substrate of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view showing the arrangement of microlenses on the microlens array substrate of the first embodiment. 2A is a schematic cross-sectional view of the microlens array substrate along the line AA ′ in FIG. 1, FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view showing a minute recess in the lens surface, and FIG. It is a figure which shows the relationship between a recessed part and the refractive index of an interface.

本実施形態のマイクロレンズアレイ基板は、後述する電気光学装置としての液晶装置において、液晶装置に入射する光(入射光)を集光して、入射光の利用効率を高めるために用いられている。   The microlens array substrate of the present embodiment is used in a liquid crystal device as an electro-optical device to be described later to collect light incident on the liquid crystal device (incident light) and increase the use efficiency of incident light. .

図1に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板25Aは、基板本体21において、互いに直交するX方向とY方向とにマトリックス状に配列した複数のマイクロレンズ24Aを有している。X方向及びY方向に直交するZ方向から見たときに、マイクロレンズ24Aの平面形状は円形であって、隣り合うマイクロレンズ24Aが互いに接するように配置されている。マイクロレンズ24Aの大きさは、後述する液晶装置の画素の大きさに対応して設定されるものであって、レンズ径がおよそ5μm〜20μmである。言い換えれば、マイクロレンズ24AのX方向及びY方向における配置ピッチは均等であって、およそ5μm〜20μmである。複数のマイクロレンズ24Aは、基板本体21に形成されたレンズ層22Aに含まれるものである。
なお、マイクロレンズ24Aの平面的な配置は、マトリックス状であることに限定されるものではない。また、電気光学装置における画素の配置に対応して配置されるものであり、X方向及びY方向における配置ピッチが均等でなくてもよい。
以降、マイクロレンズアレイ基板をMLA(Micro Lens Array)基板と呼ぶこととする。
As shown in FIG. 1, the microlens array substrate 25 </ b> A of the present embodiment includes a plurality of microlenses 24 </ b> A arranged in a matrix in the X direction and the Y direction orthogonal to each other in the substrate body 21. When viewed from the Z direction orthogonal to the X direction and the Y direction, the planar shape of the microlens 24A is circular, and the adjacent microlenses 24A are arranged so as to contact each other. The size of the microlens 24A is set corresponding to the size of a pixel of a liquid crystal device described later, and the lens diameter is approximately 5 μm to 20 μm. In other words, the arrangement pitch of the microlenses 24A in the X direction and the Y direction is uniform and is approximately 5 μm to 20 μm. The plurality of microlenses 24 </ b> A are included in the lens layer 22 </ b> A formed on the substrate body 21.
Note that the planar arrangement of the microlenses 24A is not limited to the matrix shape. Further, they are arranged corresponding to the arrangement of the pixels in the electro-optical device, and the arrangement pitch in the X direction and the Y direction may not be uniform.
Hereinafter, the microlens array substrate is referred to as an MLA (Micro Lens Array) substrate.

図2(a)に示すように、MLA基板25Aは、基板本体21とレンズ層22Aとが積層された構造となっている。基板本体21の一方の表面21aには凹状且つ半球面状のレンズ面23が複数形成されている。凹状のレンズ面23のそれぞれを埋めて基板本体21の一方の表面21aを覆うようにレンズ層22Aが設けられている。
基板本体21は、例えば石英ガラスなどの透明基板からなり、レンズ層22Aは基板本体21よりも屈折率が大きいレンズ部材からなる。レンズ層22Aのレンズ面23の反対側の表面は、凹凸を緩和する例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理などの平坦化処理が施されている。
As shown in FIG. 2A, the MLA substrate 25A has a structure in which a substrate body 21 and a lens layer 22A are laminated. A plurality of concave and hemispherical lens surfaces 23 are formed on one surface 21 a of the substrate body 21. A lens layer 22 </ b> A is provided so as to fill each of the concave lens surfaces 23 and cover one surface 21 a of the substrate body 21.
The substrate body 21 is made of a transparent substrate such as quartz glass, and the lens layer 22A is made of a lens member having a refractive index larger than that of the substrate body 21. The surface of the lens layer 22A opposite to the lens surface 23 is subjected to a flattening process such as a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process to alleviate the unevenness.

図2(b)は図2(a)における破線で囲まれた「B」の部分を拡大して、レンズ面23の状態を分かり易く示した拡大図である。図2(b)に示すように、凹状のレンズ面23が形成された基板本体21の一方の表面21aには、多数の微小凹部31が形成されている。微小凹部31は上記表面21aにおいてほぼZ方向(基板本体21の厚み方向)に沿って窪んでいる。また、レンズ面23において、中央部の微小凹部31の深さd1は、外縁部の微小凹部31の深さd2よりも小さい。つまり、レンズ面23における微小凹部31の深さは、中央部から外縁部に行くほど深くなっている。   FIG. 2B is an enlarged view showing the state of the lens surface 23 in an easy-to-understand manner by enlarging a portion “B” surrounded by a broken line in FIG. As shown in FIG. 2B, a large number of minute recesses 31 are formed on one surface 21a of the substrate body 21 on which the concave lens surface 23 is formed. The minute recess 31 is recessed in the surface 21a substantially along the Z direction (thickness direction of the substrate body 21). Further, in the lens surface 23, the depth d1 of the minute concave portion 31 at the center is smaller than the depth d2 of the minute concave portion 31 at the outer edge portion. That is, the depth of the minute recess 31 in the lens surface 23 increases as it goes from the center to the outer edge.

レンズ層22Aの屈折率をn1とし、基板本体の屈折率をn2とすると、このような微小凹部31が設けられた界面(レンズ面23)の屈折率は、図2(c)に示すように、微小凹部31の平均的な深さDに対応してn1からn2、あるいはn2からn1へと緩やかに変化することになる。微小凹部31が存在しないと、該界面の屈折率はn1からn2へ、あるいはn2からn1へと急激に変化することになり、そのような屈折率の変化が急激に起る界面に光が入射すると、入射光が該界面で容易に反射される。本実施形態のように多数の微小凹部31が形成された界面に入射した光は、該界面における屈折率の変化が緩やかであるため、入射光の反射が生じ難くなる。このような微小凹部31からなる微小三次元構造体は、モスアイ構造体の1種である。微小凹部31は、必ずしも均等なピッチで形成される必要はない。界面における反射を抑制したい入射光の波長が例えば可視光波長範囲であれば、微小凹部31の平均的な配置ピッチが、可視光波長範囲のうち短波長側の400nmよりも短い、例えば300nm以下であればよい。また、微小凹部31の平均的な深さDは、50nm〜500nm程度であれば、微小凹部31が設けられた界面における入射光(可視光)の反射を充分に抑制することができる。以降、基板本体21とレンズ層22Aとの界面に多数の微小凹部31を有するMLA基板25Aの製造方法について説明する。   Assuming that the refractive index of the lens layer 22A is n1 and the refractive index of the substrate body is n2, the refractive index of the interface (lens surface 23) provided with such minute recesses 31 is as shown in FIG. In response to the average depth D of the minute concave portion 31, it gradually changes from n1 to n2 or from n2 to n1. If the minute recess 31 is not present, the refractive index of the interface changes abruptly from n1 to n2 or from n2 to n1, and light enters the interface where such a change in refractive index occurs abruptly. Then, incident light is easily reflected at the interface. As in this embodiment, the light incident on the interface having a large number of minute recesses 31 is less likely to reflect incident light because the refractive index at the interface changes slowly. Such a micro three-dimensional structure including the micro recesses 31 is a kind of moth-eye structure. The minute recesses 31 are not necessarily formed at a uniform pitch. If the wavelength of incident light for which reflection at the interface is to be suppressed is, for example, in the visible light wavelength range, the average arrangement pitch of the minute recesses 31 is shorter than 400 nm on the short wavelength side in the visible light wavelength range, for example, 300 nm or less. I just need it. Moreover, if the average depth D of the micro recessed part 31 is about 50 nm-500 nm, reflection of the incident light (visible light) in the interface in which the micro recessed part 31 was provided can fully be suppressed. Hereinafter, a method for manufacturing the MLA substrate 25A having a large number of minute recesses 31 at the interface between the substrate body 21 and the lens layer 22A will be described.

<マイクロレンズアレイ基板の製造方法>
本実施形態のMLA基板25Aの製造方法について、図3〜図5を参照して説明する。図3は第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート、図4(a)〜(e)は第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図、図5(a)は多結晶シリコンの結晶粒界を示す電子顕微鏡写真、(b)は微小凹部を示す模式図である。
<Manufacturing method of microlens array substrate>
A method for manufacturing the MLA substrate 25A of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing method of the microlens array substrate of the first embodiment, FIGS. 4A to 4E are schematic cross-sectional views showing a manufacturing method of the microlens array substrate of the first embodiment, and FIG. a) is an electron micrograph showing a grain boundary of polycrystalline silicon, and (b) is a schematic diagram showing a minute recess.

本実施形態のMLA基板25Aの製造方法は、図3に示すように、レンズ面形成工程(ステップS1)と、マスク層形成工程(ステップS2)と、エッチング工程(ステップS3)と、マスク層除去工程(ステップS4)と、レンズ層形成工程(ステップS5)とを含んでいる。   As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the MLA substrate 25A of this embodiment includes a lens surface forming step (step S1), a mask layer forming step (step S2), an etching step (step S3), and a mask layer removal. The process (step S4) and the lens layer formation process (step S5) are included.

図3のレンズ面形成工程(ステップS1)では、図4(a)に示すように、基板本体21の第1面としての一方の表面21aに開口61を有する第1マスク層60を形成する。開口61は、表面21aの法線方向(Z方向)から見て、レンズ面23の中心に相当する位置に形成されている。ステップS1では、開口61を通じて表面21a側から基板本体21を等方性エッチングして、図4(b)に示すようにレンズ面23を形成する。例えば、基板本体21が石英ガラスである場合、第1マスク層60としては、酸窒化シリコン(SiOxy)を用いることができる。酸窒化シリコン(SiOxy)を表面21aに成膜してパターニングすることにより複数の開口61を有する第1マスク層60を形成する。等方性エッチングとしては、フッ酸やフッ化アンモニウムなどのエッチング溶液を用いるウェットエッチングやフッ素系の処理ガスを用いたドライエッチングを挙げることができる。開口61の初期の大きさ(直径)は、半球面状のレンズ面23の大きさ(半径r)と基板本体21のエッチング条件とによって適宜設定される。 In the lens surface forming step (step S1) of FIG. 3, a first mask layer 60 having an opening 61 is formed on one surface 21a as the first surface of the substrate body 21, as shown in FIG. The opening 61 is formed at a position corresponding to the center of the lens surface 23 when viewed from the normal direction (Z direction) of the surface 21a. In step S1, the substrate body 21 is isotropically etched from the surface 21a side through the opening 61 to form the lens surface 23 as shown in FIG. For example, when the substrate body 21 is quartz glass, silicon oxynitride (SiO x N y ) can be used as the first mask layer 60. Silicon oxynitride (SiO x N y ) is formed on the surface 21a and patterned to form the first mask layer 60 having a plurality of openings 61. Examples of the isotropic etching include wet etching using an etching solution such as hydrofluoric acid and ammonium fluoride, and dry etching using a fluorine-based processing gas. The initial size (diameter) of the opening 61 is appropriately set according to the size (radius r) of the hemispherical lens surface 23 and the etching conditions of the substrate body 21.

このようなエッチング方法によれば、酸窒化シリコンよりもエッチング速度が早い酸化シリコンからなる基板本体21が開口61を中心にして等方性エッチングされる。基板本体21のエッチングと共に、酸窒化シリコンからなる第1マスク層60のエッチングも進行してゆく。したがって、開口61はエッチングの進行に伴って直径が広がってゆく。エッチングが進行して隣り合うレンズ面23が接する状態になったときに、第1マスク層60のエッチングも完了するように第1マスク層60の膜厚を設定することが望ましい。これによれば、第1マスク層60をわざわざ除去する工程が不要となる。なお、等方性エッチングによりエッチングされ難い材料を用いて第1マスク層60を形成して、レンズ面23を形成した後に、第1マスク層60を除去してもよい。そして、ステップS2へ進む。   According to such an etching method, the substrate body 21 made of silicon oxide having an etching rate faster than that of silicon oxynitride is isotropically etched around the opening 61. As the substrate body 21 is etched, the etching of the first mask layer 60 made of silicon oxynitride also proceeds. Accordingly, the diameter of the opening 61 increases as the etching progresses. It is desirable to set the film thickness of the first mask layer 60 so that the etching of the first mask layer 60 is completed when the etching proceeds and the adjacent lens surfaces 23 come into contact with each other. According to this, the process of removing the first mask layer 60 is unnecessary. Note that the first mask layer 60 may be removed after the first mask layer 60 is formed using a material that is difficult to be etched by isotropic etching and the lens surface 23 is formed. Then, the process proceeds to step S2.

図3のマスク層形成工程(ステップS2)では、図4(c)に示すように、エッチングされなかった表面21aとエッチングによって形成されたレンズ面23とを覆う第2マスク層65を形成する。第2マスク層65が本発明におけるマスク層であって、結晶構造を有するものである。本実施形態では、第2マスク層65は膜厚がおよそ50nm〜100nmの多結晶シリコンによって構成されている。多結晶シリコンからなる第2マスク層65は、図5(a)に示すようなシリコンの結晶粒界を有している。結晶粒界の形状や大きさは一定ではない。多結晶シリコンの成膜方法によって結晶粒界の大きさが左右される。一般的には膜厚が大きく(厚く)なれば、結晶の成長が進行して結晶粒界が大きくなり易い。言い換えれば、多結晶シリコンの成膜方法を制御することによって、結晶粒界の大きさを制御して、次のステップS3によって第2マスク層65を介してエッチングすることにより形成される微小凹部31の配置ピッチを制御することができる。そして、ステップS3へ進む。   In the mask layer forming step (step S2) in FIG. 3, as shown in FIG. 4C, a second mask layer 65 is formed to cover the unetched surface 21a and the lens surface 23 formed by etching. The second mask layer 65 is a mask layer in the present invention, and has a crystal structure. In the present embodiment, the second mask layer 65 is made of polycrystalline silicon having a thickness of about 50 nm to 100 nm. The second mask layer 65 made of polycrystalline silicon has a silicon crystal grain boundary as shown in FIG. The shape and size of the grain boundaries are not constant. The size of the crystal grain boundary depends on the polycrystalline silicon film forming method. In general, when the film thickness is large (thick), crystal growth proceeds and the crystal grain boundary tends to increase. In other words, by controlling the film formation method of the polycrystalline silicon, the size of the crystal grain boundary is controlled, and the minute recess 31 formed by etching through the second mask layer 65 in the next step S3. Can be controlled. Then, the process proceeds to step S3.

図3のエッチング工程(ステップS3)では、図4(d)に示すように、第2マスク層65が形成された側から基板本体21を異方性エッチングする。具体的には、例えば、CHF3とCF4とを含むフッ素系処理ガスを用いたドライエッチングを行う。フッ素系処理ガスは、第2マスク層65における多結晶シリコンの結晶粒界の界面に浸入して、第2マスク層65で覆われたレンズ面23を異方性エッチングする。表面21aのほぼ法線方向(Z方向)に進行するように異方性エッチングを行う。これによって、図5(b)に示すように、多結晶シリコンの結晶粒界に対応して異方性エッチングが進み、エッチングされた部分に微小凹部31が形成される。また、エッチングが進まなかった部分に微小柱状体が残る。異方性エッチングは、ほぼZ方向、つまり、基板本体21の一方の表面21aから対向する他方の表面21bに向って進行する。したがって、ドライエッチングでフッ素系処理ガスが到達する被エッチング面の距離の違いから、図2(b)に示したように、レンズ面23の中央部から外縁部に行くに連れて、微小凹部31の深さが深くなる。異方性エッチングは微小凹部31の深さが最大でもおよそ500nmとなるところでストップさせる。第2マスク層65もフッ素系処理ガスを用いたドライエッチングによってエッチングされる。多結晶シリコンは不透明であるため、多結晶シリコンの残渣を残さないように、図3のマスク層除去工程(ステップS4)において、残った多結晶シリコンを除去する。多結晶シリコンの除去方法としては、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の水溶液を用いたウェットエッチングが挙げられる。そして、ステップS5へ進む。 In the etching step (step S3) in FIG. 3, as shown in FIG. 4D, the substrate body 21 is anisotropically etched from the side on which the second mask layer 65 is formed. Specifically, for example, dry etching using a fluorine-based processing gas containing CHF 3 and CF 4 is performed. The fluorine-based processing gas enters the interface of the polycrystalline silicon grain boundaries in the second mask layer 65 and anisotropically etches the lens surface 23 covered with the second mask layer 65. Anisotropic etching is performed so as to proceed substantially in the normal direction (Z direction) of the surface 21a. As a result, as shown in FIG. 5B, anisotropic etching proceeds corresponding to the crystal grain boundary of polycrystalline silicon, and a minute recess 31 is formed in the etched portion. Further, a minute columnar body remains in a portion where the etching has not progressed. The anisotropic etching proceeds substantially in the Z direction, that is, from the one surface 21a of the substrate body 21 to the other surface 21b facing the substrate body 21. Therefore, due to the difference in the distance of the etching target surface to which the fluorine-based processing gas reaches by dry etching, as shown in FIG. 2B, the minute concave portion 31 is moved from the central portion of the lens surface 23 to the outer edge portion. The depth of becomes deeper. The anisotropic etching is stopped when the depth of the minute recess 31 is about 500 nm at the maximum. The second mask layer 65 is also etched by dry etching using a fluorine processing gas. Since the polycrystalline silicon is opaque, the remaining polycrystalline silicon is removed in the mask layer removing step (step S4) of FIG. 3 so as not to leave a polycrystalline silicon residue. As a method for removing polycrystalline silicon, wet etching using an aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) can be mentioned. Then, the process proceeds to step S5.

図3のレンズ層形成工程(ステップS5)では、図4(e)に示すように、微小凹部31が形成された基板本体21のレンズ面23と表面21aとを覆うレンズ層22Aを形成する。レンズ層22Aは、凹状且つ半球面状のレンズ面23を埋めるように厚膜形成される。レンズ層22Aは基板本体21よりも大きな屈折率を有するレンズ部材で構成される。例えば、基板本体21として(光の波長が550nmのときの)屈折率nがおよそ1.46の石英ガラスを用いた場合には、レンズ層22Aとして酸窒化シリコン(SiOxy)を用いる。酸窒化シリコン(SiOxy)の屈折率nは、OとNとの組成(比率)によって酸化シリコン(SiO2)の屈折率n=1.46と窒化シリコン(Si34)の屈折率n=2.0の間となる。酸窒化シリコン(SiOxy)を厚膜形成する方法としては、プラズマCVDを用いる方法が挙げられる。レンズ層22Aの膜厚はおよそ5μm〜10μmである。これにより、レンズ層22Aによって各レンズ面23が充填された部分に、基板本体21よりも屈折率nが大きいマイクロレンズ24Aが形成される。なお、レンズ面23と反対側のレンズ層22Aの表面に凹凸が生じていると、マイクロレンズ24Aごとに入射する光の角度のばらつきが大きくなってしまうので、マイクロレンズ24Aごとに安定した集光特性を得るには、レンズ層22Aの表面に平坦化処理を施しておくことが望ましい。平坦化処理の方法としては、CMP処理や化学的なエッチングを挙げることができる。あるいはこれらの処理を組み合わせて施してもよい。 In the lens layer forming step (step S5) in FIG. 3, as shown in FIG. 4E, a lens layer 22A that covers the lens surface 23 and the surface 21a of the substrate body 21 in which the minute recesses 31 are formed is formed. The lens layer 22A is formed in a thick film so as to fill the concave and hemispherical lens surface 23. The lens layer 22 </ b> A is composed of a lens member having a refractive index larger than that of the substrate body 21. For example, when quartz glass having a refractive index n of about 1.46 (when the wavelength of light is 550 nm) is used as the substrate body 21, silicon oxynitride (SiO x N y ) is used as the lens layer 22A. The refractive index n of silicon oxynitride (SiO x N y ) depends on the composition (ratio) of O and N, and the refractive index n of silicon oxide (SiO 2 ) is 1.46 and the refraction of silicon nitride (Si 3 N 4 ). The rate n is between 2.0. As a method of forming a thick film of silicon oxynitride (SiO x N y ), a method using plasma CVD can be given. The film thickness of the lens layer 22A is approximately 5 μm to 10 μm. As a result, a microlens 24A having a refractive index n larger than that of the substrate body 21 is formed in a portion where each lens surface 23 is filled with the lens layer 22A. If the surface of the lens layer 22A opposite to the lens surface 23 is uneven, the variation in the angle of the incident light for each microlens 24A becomes large. Therefore, stable condensing for each microlens 24A. In order to obtain characteristics, it is desirable that the surface of the lens layer 22A be subjected to a planarization process. Examples of the planarization method include a CMP process and chemical etching. Or you may perform combining these processes.

<電気光学装置>
次に、本実施形態のマイクロレンズアレイ(MLA)基板25Aを適用した電気光学装置としての液晶装置について、図6及び図7を用いて説明する。図6は第1実施形態の液晶装置の構成を示す概略平面図、図7は第1実施形態の液晶装置の構造を示す概略断面図である。
本実施形態の電気光学装置としての液晶装置は、後述する電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いられるものである。
<Electro-optical device>
Next, a liquid crystal device as an electro-optical device to which the microlens array (MLA) substrate 25A of this embodiment is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device of the first embodiment, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal device of the first embodiment.
The liquid crystal device as the electro-optical device of the present embodiment is suitably used as a light modulation element (liquid crystal light valve) of a projection display device (liquid crystal projector) as an electronic apparatus described later.

図6及び図7に示すように、本実施形態の電気光学装置としての液晶装置100は、対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。素子基板10の基板本体11及び対向基板20の基板本体21は、透明な例えば石英ガラスが用いられている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the liquid crystal device 100 as the electro-optical device according to the present embodiment includes an element substrate 10 and a counter substrate 20 that are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 50 that is sandwiched between the pair of substrates. Have. The substrate body 11 of the element substrate 10 and the substrate body 21 of the counter substrate 20 are made of, for example, transparent quartz glass.

素子基板10は対向基板20よりも大きく、両基板は、対向基板20の外縁に沿って配置されたシール材40を介して貼り合わされ、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて電気光学素子としての液晶層50が構成されている。シール材40は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤が採用されている。シール材40には、一対の基板の間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。   The element substrate 10 is larger than the counter substrate 20, and both substrates are bonded together via a sealing material 40 disposed along the outer edge of the counter substrate 20, and a liquid crystal having positive or negative dielectric anisotropy is formed in the gap. A liquid crystal layer 50 as an electro-optical element is formed by being enclosed. As the sealing material 40, for example, an adhesive such as a thermosetting or ultraviolet curable epoxy resin is employed. A spacer (not shown) is mixed in the sealing material 40 to keep the distance between the pair of substrates constant.

シール材40の内側に複数の画素Pが配列された画素領域Eが設けられている。また、シール材40と画素領域Eとの間に画素領域Eを取り囲んで見切り部26が設けられている。見切り部26は、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などからなる。なお、画素領域Eは、表示に寄与する複数の画素Pに加えて、複数の画素Pを囲むように配置されたダミー画素を含むとしてもよい。また、図6では図示を省略したが、画素領域Eにおいて複数の画素Pをそれぞれ平面的に区分する遮光部(ブラックマトリックス;BM)が対向基板20に設けられている。遮光部(BM)は見切り部26と同層に設けられており、以降、遮光部(BM)にも符号26を付与して説明する。   A pixel region E in which a plurality of pixels P are arranged is provided inside the sealing material 40. Further, a parting part 26 is provided between the sealing material 40 and the pixel region E so as to surround the pixel region E. The parting part 26 is made of, for example, a light shielding metal or metal oxide. The pixel region E may include dummy pixels arranged so as to surround the plurality of pixels P in addition to the plurality of pixels P contributing to display. Although not shown in FIG. 6, a light shielding portion (black matrix; BM) that divides a plurality of pixels P in a plane in the pixel region E is provided on the counter substrate 20. The light shielding part (BM) is provided in the same layer as the parting part 26, and hereinafter, the light shielding part (BM) will be described with reference numeral 26.

素子基板10の端子部に沿った第1の辺部とシール材40との間にデータ線駆動回路101が設けられている。また、第1の辺部に対向する第2の辺部に沿ったシール材40と画素領域Eとの間に検査回路103が設けられている。さらに、第1の辺部と直交し互いに対向する第3及び第4の辺部に沿ったシール材40と画素領域Eとの間に走査線駆動回路102が設けられている。第2の辺部のシール材40と検査回路103との間には、2つの走査線駆動回路102を繋ぐ複数の配線105が設けられている。   A data line driving circuit 101 is provided between the first side portion along the terminal portion of the element substrate 10 and the sealing material 40. In addition, an inspection circuit 103 is provided between the sealing material 40 and the pixel region E along the second side facing the first side. Further, a scanning line driving circuit 102 is provided between the sealing material 40 and the pixel region E along the third and fourth sides that are orthogonal to the first side and face each other. A plurality of wirings 105 that connect the two scanning line driving circuits 102 are provided between the sealing material 40 on the second side and the inspection circuit 103.

これらデータ線駆動回路101、走査線駆動回路102に繋がる配線は、第1の辺部に沿って配列した複数の外部接続用端子104に接続されている。第1の辺部に沿った方向がX方向であり、第3の辺部に沿った方向がY方向であるとして説明する。なお、検査回路103の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路101と画素領域Eとの間のシール材40の内側に沿った位置に設けてもよい。   Wirings connected to the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 102 are connected to a plurality of external connection terminals 104 arranged along the first side. In the following description, it is assumed that the direction along the first side is the X direction and the direction along the third side is the Y direction. Note that the arrangement of the inspection circuit 103 is not limited to this, and the inspection circuit 103 may be provided at a position along the inner side of the sealant 40 between the data line driving circuit 101 and the pixel region E.

図7に示すように、素子基板10の液晶層50側の表面には、画素Pごとに設けられた透光性の画素電極15及びスイッチング素子である薄膜トランジスター(図示省略)と、信号配線12と、画素電極15を覆う配向膜18とが形成されている。また、薄膜トランジスターにおける半導体層に光が入射してスイッチング動作が不安定になることを防ぐ遮光構造が採用されている。本発明における素子基板10は、少なくとも基板本体11と、基板本体11上に形成された薄膜トランジスター、信号配線12、画素電極15、配向膜18を含むものである。本実施形態において、信号配線12は隣り合う画素電極15の間に形成され、上記遮光構造の少なくとも一部を構成するものである。   As shown in FIG. 7, on the surface of the element substrate 10 on the liquid crystal layer 50 side, a transparent pixel electrode 15 provided for each pixel P, a thin film transistor (not shown) as a switching element, and a signal wiring 12 And an alignment film 18 that covers the pixel electrode 15 is formed. In addition, a light-shielding structure that prevents light from entering the semiconductor layer of the thin film transistor and causing unstable switching operation is employed. The element substrate 10 according to the present invention includes at least a substrate main body 11, a thin film transistor formed on the substrate main body 11, a signal wiring 12, a pixel electrode 15, and an alignment film 18. In the present embodiment, the signal wiring 12 is formed between adjacent pixel electrodes 15 and constitutes at least a part of the light shielding structure.

素子基板10に対向配置される対向基板20は、基板本体21とレンズ層22Aとを含むマイクロレンズアレイ基板25Aと、レンズ層22A側に形成された見切り部(遮光部)26と、これを覆うように成膜された平坦化層27と、平坦化層27を覆うように設けられた共通電極28と、共通電極28を覆う配向膜29とを含むものである。   The counter substrate 20 disposed to face the element substrate 10 covers the microlens array substrate 25A including the substrate body 21 and the lens layer 22A, the parting portion (light-shielding portion) 26 formed on the lens layer 22A side, and the same. The planarizing layer 27 thus formed, the common electrode 28 provided so as to cover the planarizing layer 27, and the alignment film 29 covering the common electrode 28 are included.

見切り部26は、図6に示すように画素領域Eを取り囲むと共に、平面的に走査線駆動回路102、検査回路103と重なる位置に設けられている。これにより対向基板20側からこれらの駆動回路を含む周辺回路に入射する光を遮蔽して、周辺回路が光によって誤動作することを防止する役目を果たしている。また、不必要な迷光が画素領域Eに入射しないように遮蔽して、画素領域Eの表示における高いコントラストを確保している。   The parting part 26 surrounds the pixel region E as shown in FIG. 6 and is provided at a position overlapping the scanning line driving circuit 102 and the inspection circuit 103 in plan view. Thus, the light incident on the peripheral circuit including these drive circuits from the counter substrate 20 side is shielded, and the peripheral circuit is prevented from malfunctioning due to the light. Further, unnecessary stray light is shielded from entering the pixel region E to ensure high contrast in the display of the pixel region E.

平坦化層27は、例えば酸化シリコンや酸窒化シリコンなどの無機材料からなり、光透過性を有して見切り部26を覆うように設けられている。このような平坦化層27の形成方法としては、例えばプラズマCVD法などを用いて成膜する方法が挙げられる。   The planarizing layer 27 is made of an inorganic material such as silicon oxide or silicon oxynitride, for example, and is provided so as to cover the parting portion 26 with light transmittance. As a method for forming such a flattening layer 27, for example, a method of forming a film using a plasma CVD method or the like can be given.

共通電極28は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜からなり、平坦化層27を覆うと共に、図6に示すように対向基板20の四隅に設けられた上下導通部106により素子基板10側の配線に電気的に接続している。   The common electrode 28 is made of, for example, a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide), covers the planarization layer 27, and includes an element substrate by vertical conduction portions 106 provided at the four corners of the counter substrate 20 as shown in FIG. It is electrically connected to the wiring on the 10 side.

画素電極15を覆う配向膜18及び共通電極28を覆う配向膜29は、液晶装置100の光学設計に基づいて選定される。例えば、ポリイミドなどの有機材料を成膜して、その表面をラビングすることにより、正の誘電異方性を有する液晶分子に対して略水平配向処理が施された有機配向膜や、気相成長法を用いてSiOx(酸化シリコン)などの無機材料を成膜して、負の誘電異方性を有する液晶分子に対して略垂直配向させた無機配向膜が挙げられる。   The alignment film 18 covering the pixel electrode 15 and the alignment film 29 covering the common electrode 28 are selected based on the optical design of the liquid crystal device 100. For example, by depositing an organic material such as polyimide and rubbing the surface, an organic alignment film obtained by subjecting liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy to a substantially horizontal alignment process, or vapor phase growth Examples thereof include an inorganic alignment film formed by depositing an inorganic material such as SiOx (silicon oxide) using a method and substantially vertically aligning liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy.

このような液晶装置100は透過型であって、電圧無印加状態で画素Pの透過率が最大となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加状態で画素Pの透過率が最小となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。本実施形態ではノーマリーブラックモードが採用されている。   Such a liquid crystal device 100 is a transmissive type, and is normally white mode in which the transmittance of the pixel P is maximized when no voltage is applied, or normally black in which the transmittance of the pixel P is minimized when no voltage is applied. Modal optical design is adopted. Polarizing elements are arranged and used according to the optical design on the light incident side and the light exit side, respectively. In this embodiment, a normally black mode is employed.

液晶装置100において、対向基板20の表面21b側から入射した光Lは、マイクロレンズ24Aによって画素Pごとに集光される。光Lは上記表面21bに対して必ずしも法線方向から入射するとは限らず、画素Pごとに設けられたマイクロレンズ24Aの光軸L0に対してある程度の角度範囲(例えば、±20度)でマイクロレンズ24Aに入射する。マイクロレンズ24Aは、集光された光Lが対向基板20側の遮光部26や素子基板10側の遮光構造によって極力遮られないように、焦点位置が設定されている。したがって、対向基板20にマイクロレンズアレイ基板25Aを用いていない場合に比べて、入射する光Lが効率よく利用された表示が行われる。   In the liquid crystal device 100, the light L incident from the surface 21b side of the counter substrate 20 is collected for each pixel P by the microlens 24A. The light L does not necessarily enter the surface 21b from the normal direction, and the light L is microscopic in a certain angle range (for example, ± 20 degrees) with respect to the optical axis L0 of the microlens 24A provided for each pixel P. The light enters the lens 24A. The focus position of the microlens 24A is set so that the condensed light L is not blocked as much as possible by the light blocking portion 26 on the counter substrate 20 side or the light blocking structure on the element substrate 10 side. Therefore, display using the incident light L is performed more efficiently than in the case where the microlens array substrate 25A is not used for the counter substrate 20.

上記第1実施形態の効果は、以下の通りである。
(1)マイクロレンズアレイ基板25Aは、少なくともレンズ面23に多数の微小凹部31からなるモスアイ構造体としての微小三次元構造体が形成されているので、マイクロレンズ24Aに入射した光がレンズ面23で反射することを低減することができる。言い換えれば、入射光を効率よく集光可能なマイクロレンズアレイ基板25Aを提供することができる。
(2)マイクロレンズアレイ基板25Aの製造方法によれば、基板本体21の凹状且つ半球面状のレンズ面23に対して、Z方向(基板本体21の厚み方向)から異方性エッチングして略Z方向に窪んだ微小凹部31を形成する。異方性エッチングは、多結晶シリコンからなる第2マスク層65を介して行われるため、平らな表面21aだけでなく半球面状のレンズ面23にもむら無く多数の微小凹部31を形成することができる。
(3)マイクロレンズアレイ基板25Aを対向基板20に用いた液晶装置100は、対向基板20側から入射した光Lを画素Pごとに効率よく利用して、明るい表示を行うことができる。加えて、微小凹部31の深さは、レンズ面23の中央部から外縁部に向って徐々に深くなっている。図7に示したように、マイクロレンズ24Aの光軸L0に沿って入射する光Lは、レンズ面23の外縁部に行くほどレンズ面23に対する入射角が小さくなり、入射角が小さいほど反射し易くなる。本実施形態のマイクロレンズアレイ基板25Aによれば、レンズ面23の外縁部における微小凹部31の深さd2は中央部の深さd1よりも深い(大きい)。したがって、界面(レンズ面23)における屈折率の変化が中央部に比べて外縁部の方がより緩やかになり、レンズ面23の外縁部における光Lの反射が低減される。すなわち、より明るい表示が可能な液晶装置100を提供できる。
The effects of the first embodiment are as follows.
(1) Since the microlens array substrate 25A has a minute three-dimensional structure as a moth-eye structure composed of a large number of minute recesses 31 at least on the lens surface 23, the light incident on the microlens 24A is incident on the lens surface 23. It is possible to reduce the reflection. In other words, the microlens array substrate 25A that can efficiently collect incident light can be provided.
(2) According to the method of manufacturing the microlens array substrate 25A, the concave and hemispherical lens surface 23 of the substrate body 21 is anisotropically etched from the Z direction (the thickness direction of the substrate body 21). A minute recess 31 that is recessed in the Z direction is formed. Since anisotropic etching is performed through the second mask layer 65 made of polycrystalline silicon, a large number of minute recesses 31 are formed not only on the flat surface 21a but also on the hemispherical lens surface 23. Can do.
(3) The liquid crystal device 100 using the micro lens array substrate 25A as the counter substrate 20 can perform bright display by efficiently using the light L incident from the counter substrate 20 side for each pixel P. In addition, the depth of the minute recess 31 gradually increases from the center of the lens surface 23 toward the outer edge. As shown in FIG. 7, the light L incident along the optical axis L0 of the micro lens 24A has a smaller incident angle with respect to the lens surface 23 as it goes to the outer edge of the lens surface 23, and is reflected as the incident angle is smaller. It becomes easy. According to the microlens array substrate 25A of the present embodiment, the depth d2 of the minute recess 31 at the outer edge portion of the lens surface 23 is deeper (larger) than the depth d1 of the central portion. Therefore, the change in the refractive index at the interface (lens surface 23) is more gentle at the outer edge than at the center, and the reflection of the light L at the outer edge of the lens surface 23 is reduced. That is, the liquid crystal device 100 capable of displaying brighter can be provided.

(第2実施形態)
<他のマイクロレンズアレイ基板>
次に、第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板について、図8及び図9を参照して説明する。図8は第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板におけるマイクロレンズの配置を示す概略平面図。図9(a)は図8のC−C’線に沿ったマイクロレンズアレイ基板の概略断面図、同図(b)はレンズ面における微小凹部を示す拡大断面図である。第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板は、透明基板である基板本体21側に凸状のレンズ面を有するマイクロレンズが構成されているものである。第1実施形態におけるマイクロレンズアレイ基板25Aと同じ構成には同じ符号を付して、詳細な説明は省略するものとする。
また、第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板は、後述する液晶装置150の対向基板20として用いることができる(図13参照)。
(Second Embodiment)
<Other microlens array substrates>
Next, the microlens array substrate of the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a schematic plan view showing the arrangement of microlenses on the microlens array substrate of the second embodiment. FIG. 9A is a schematic cross-sectional view of the microlens array substrate taken along the line CC ′ of FIG. 8, and FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view showing minute concave portions on the lens surface. The microlens array substrate of the second embodiment includes a microlens having a convex lens surface on the substrate body 21 side which is a transparent substrate. The same components as those of the microlens array substrate 25A in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Further, the microlens array substrate of the second embodiment can be used as the counter substrate 20 of the liquid crystal device 150 described later (see FIG. 13).

図8に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板25Bは、基板本体21において、互いに直交するX方向とY方向とにマトリックス状に配列した複数のマイクロレンズ24Bを有している。X方向及びY方向に直交するZ方向から見たときに、マイクロレンズ24Bの平面形状は円形であって、隣り合うマイクロレンズ24Bが互いに接するように配置されている。マイクロレンズ24Bの大きさは、後述する液晶装置150の画素の大きさに対応して設定されるものであって、レンズ径がおよそ5μm〜20μmである。言い換えれば、マイクロレンズ24BのX方向及びY方向における配置ピッチは均等である。詳しくは後述するが、複数のマイクロレンズ24Bは、基板本体21に積層されたレンズ層22Bに形成されている。
なお、マイクロレンズ24Bの平面的な配置は、マトリックス状であることに限定されるものではない。また、電気光学装置における画素の配置に対応して配置されるものであり、X方向及びY方向における配置ピッチが均等でなくてもよい。
本実施形態においても、以降、マイクロレンズアレイ基板をMLA(Micro Lens Array)基板と呼ぶ。
As shown in FIG. 8, the microlens array substrate 25 </ b> B of the present embodiment has a plurality of microlenses 24 </ b> B arranged in a matrix in the X and Y directions orthogonal to each other in the substrate body 21. When viewed from the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction, the planar shape of the microlens 24B is circular, and the adjacent microlenses 24B are arranged so as to contact each other. The size of the microlens 24B is set corresponding to the size of a pixel of the liquid crystal device 150 to be described later, and the lens diameter is approximately 5 μm to 20 μm. In other words, the arrangement pitch of the microlenses 24B in the X direction and the Y direction is uniform. As will be described in detail later, the plurality of microlenses 24 </ b> B are formed on a lens layer 22 </ b> B laminated on the substrate body 21.
Note that the planar arrangement of the microlenses 24B is not limited to the matrix shape. Further, they are arranged corresponding to the arrangement of the pixels in the electro-optical device, and the arrangement pitch in the X direction and the Y direction may not be uniform.
Also in this embodiment, the microlens array substrate is hereinafter referred to as an MLA (Micro Lens Array) substrate.

図9(a)に示すように、MLA基板25Bは、基板本体21とレンズ層22Bと透明層22Tとが積層された構造となっている。レンズ層22Bの一方の表面22sには凸状且つ半球面状のレンズ面23が複数形成されている。つまり、レンズ層22Bには、凸状且つ半球状のマイクロレンズ24Bが複数形成されている。
基板本体21は、例えば石英ガラスなどの透明基板からなり、レンズ層22Bは基板本体21よりも屈折率が大きいレンズ部材からなる。透明層22Tはレンズ層22Bよりも屈折率が小さい部材からなる。透明層22Tのレンズ面23と反対側の表面は、平坦になっている。
As shown in FIG. 9A, the MLA substrate 25B has a structure in which a substrate body 21, a lens layer 22B, and a transparent layer 22T are laminated. A plurality of convex and hemispherical lens surfaces 23 are formed on one surface 22s of the lens layer 22B. That is, a plurality of convex and hemispherical microlenses 24B are formed on the lens layer 22B.
The substrate body 21 is made of a transparent substrate such as quartz glass, and the lens layer 22B is made of a lens member having a refractive index larger than that of the substrate body 21. The transparent layer 22T is made of a member having a refractive index smaller than that of the lens layer 22B. The surface of the transparent layer 22T opposite to the lens surface 23 is flat.

図9(b)は図9(a)における破線で囲まれた「F」の部分を拡大して、レンズ面23の状態を分かり易く示した拡大図である。図9(b)に示すように、凸状のマイクロレンズ24Bが形成されたレンズ層22Bの一方の表面22sには、多数の微小凹部31が形成されている。微小凹部31は上記表面22sにおいてほぼZ方向(レンズ層22Bの厚み方向)に沿って窪んでいる。また、レンズ面23において、中央部の微小凹部31の深さは、外縁部の微小凹部31の深さよりも浅い。つまり、レンズ面23における微小凹部31の深さは、中央部から外縁部に行くほど深くなっている。なお、図9(b)では、このような微小凹部31の深さの関係について正確に反映させてはいない。   FIG. 9B is an enlarged view showing the state of the lens surface 23 in an easy-to-understand manner by enlarging the portion “F” surrounded by the broken line in FIG. As shown in FIG. 9B, a large number of minute recesses 31 are formed on one surface 22s of the lens layer 22B on which the convex microlenses 24B are formed. The minute recess 31 is recessed along the Z direction (the thickness direction of the lens layer 22B) on the surface 22s. Further, in the lens surface 23, the depth of the central minute recess 31 is shallower than the depth of the outer edge minute recess 31. That is, the depth of the minute recess 31 in the lens surface 23 increases as it goes from the center to the outer edge. In addition, in FIG.9 (b), the depth relationship of such a micro recessed part 31 is not reflected correctly.

透明層22Tの屈折率をn3とし、レンズ層22Bの屈折率をn2とすると、このような微小凹部31が設けられた界面(レンズ面23)の屈折率は、第1実施形態と同様に、微小凹部31の平均的な深さDに対応してn3からn2、あるいはn2からn3へと緩やかに変化することになる。微小凹部31が存在しないと、該界面の屈折率はn3からn2へ、あるいはn2からn3へと急激に変化することになり、そのような屈折率の変化が急激に起る界面に光が入射すると、入射光が該界面で容易に反射される。本実施形態のように多数の微小凹部31が形成された界面に入射した光は、該界面における屈折率の変化が緩やかであるため、入射光の反射が生じ難くなる。微小凹部31の基本的な構成は、第1実施形態と同様であって、界面における反射を抑制したい入射光の波長が例えば可視光波長範囲であれば、微小凹部31の平均的な配置ピッチが、可視光波長範囲のうち短波長側の400nmよりも短い、例えば300nm以下であればよく、また等間隔で配置されなくてもよい。微小凹部31の平均的な深さDは、50nm〜500nm程度であれば、微小凹部31が設けられた界面における入射光の反射を充分に抑制することができる。以降、レンズ層22Bと透明層22Tとの界面に多数の微小凹部31を有するMLA基板25Bの製造方法について説明する。   When the refractive index of the transparent layer 22T is n3 and the refractive index of the lens layer 22B is n2, the refractive index of the interface (lens surface 23) provided with such a minute recess 31 is the same as in the first embodiment. Corresponding to the average depth D of the minute recess 31, it gradually changes from n3 to n2 or from n2 to n3. If there is no minute recess 31, the refractive index of the interface changes abruptly from n3 to n2 or from n2 to n3, and light enters the interface where such a change in refractive index occurs abruptly. Then, incident light is easily reflected at the interface. As in this embodiment, the light incident on the interface having a large number of minute recesses 31 is less likely to reflect incident light because the refractive index at the interface changes slowly. The basic configuration of the minute recesses 31 is the same as that of the first embodiment. If the wavelength of incident light for which reflection at the interface is to be suppressed is, for example, in the visible light wavelength range, the average arrangement pitch of the minute recesses 31 is In the visible light wavelength range, it may be shorter than 400 nm on the short wavelength side, for example, 300 nm or less, and may not be arranged at regular intervals. If the average depth D of the minute recesses 31 is about 50 nm to 500 nm, reflection of incident light at the interface where the minute recesses 31 are provided can be sufficiently suppressed. Hereinafter, a method for manufacturing the MLA substrate 25B having a large number of minute concave portions 31 at the interface between the lens layer 22B and the transparent layer 22T will be described.

<他のマイクロレンズアレイ基板の製造方法>
本実施形態のMLA基板25Bの製造方法について、図10〜図12を参照して説明する。図10は第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示すフローチャート、図11(a)〜(d)及び図12(e)〜(h)は第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。
<Manufacturing method of other microlens array substrate>
A method for manufacturing the MLA substrate 25B of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing a microlens array substrate according to the second embodiment. FIGS. 11A to 11D and FIGS. 12E to 12H are steps for manufacturing the microlens array substrate according to the second embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows a method.

本実施形態のマイクロレンズアレイ(MLA)基板25Bの製造方法は、図10に示すように、レンズ面形成工程(ステップS11)と、マスク層形成工程(ステップS12)と、エッチング工程(ステップS13)と、マスク層除去工程(ステップS14)と、透明層形成工程(ステップS15)とを含んでいる。   As shown in FIG. 10, the manufacturing method of the microlens array (MLA) substrate 25B of this embodiment includes a lens surface forming step (step S11), a mask layer forming step (step S12), and an etching step (step S13). And a mask layer removing step (step S14) and a transparent layer forming step (step S15).

図10のレンズ面形成工程(ステップS11)では、まず、図11(a)に示すように、基板本体21の一方の表面21aを覆うレンズ層22Bを形成する。例えば、基板本体21は屈折率nが1.46の石英ガラスであり、レンズ層22Bは基板本体21よりも屈折率nが大きいSiON(酸窒化シリコン;屈折率n=1.64)を用いて形成されている。SiONからなるレンズ層22Bの形成方法としては、スパッター法やプラズマCVD法を挙げることができる。レンズ層22Bの厚みは例えば5μm〜20μmである。
次に、図11(b)に示すように、レンズ層22Bを覆う第1マスク層60を形成する。第1マスク層60は、複数のマイクロレンズが形成される領域に対応した開口62を有するように形成する。続いて、少なくとも複数のマイクロレンズが形成される領域を覆う熱変形性の感光性樹脂層を形成し、これを露光・現像して、個々のマイクロレンズに対応した樹脂パターン80を形成する。
次に、樹脂パターン80を変形温度以上に加熱する。変形温度以上に加熱することで樹脂パターン80は熱変形すると共に表面張力によって、図11(c)に示すように半球状の樹脂パターン81が形成される。そして、表面22sに第1マスク層60及び樹脂パターン81が形成されたレンズ層22Bを表面22s側から異方性エッチングすることにより、半球状の樹脂パターン81をレンズ層22Bに転写し、図11(d)に示すように、凸状且つ半球面状のレンズ面23を有する複数のマイクロレンズ24Bを形成する。異方性エッチングとしては、第1実施形態と同様に、CHF3とCF4とを含むフッ素系処理ガスを用いたドライエッチングが挙げられる。隣合うマイクロレンズ24Bの外縁が互いに接した状態になったところで異方性エッチングを終了させる。そして、ステップS12へ進む。
In the lens surface forming step (step S11) of FIG. 10, first, as shown in FIG. 11A, a lens layer 22B that covers one surface 21a of the substrate body 21 is formed. For example, the substrate body 21 is made of quartz glass having a refractive index n of 1.46, and the lens layer 22B is made of SiON (silicon oxynitride; refractive index n = 1.64) having a refractive index n larger than that of the substrate body 21. Is formed. Examples of the method for forming the lens layer 22B made of SiON include a sputtering method and a plasma CVD method. The thickness of the lens layer 22B is, for example, 5 μm to 20 μm.
Next, as shown in FIG. 11B, a first mask layer 60 covering the lens layer 22B is formed. The first mask layer 60 is formed to have an opening 62 corresponding to a region where a plurality of microlenses are formed. Subsequently, a heat-deformable photosensitive resin layer covering at least a region where a plurality of microlenses are formed is formed, and this is exposed and developed to form a resin pattern 80 corresponding to each microlens.
Next, the resin pattern 80 is heated to a deformation temperature or higher. By heating above the deformation temperature, the resin pattern 80 is thermally deformed and a hemispherical resin pattern 81 is formed by surface tension as shown in FIG. Then, the lens layer 22B having the first mask layer 60 and the resin pattern 81 formed on the surface 22s is anisotropically etched from the surface 22s side, thereby transferring the hemispherical resin pattern 81 to the lens layer 22B. As shown in (d), a plurality of microlenses 24B having convex and hemispherical lens surfaces 23 are formed. As the anisotropic etching, dry etching using a fluorine-based processing gas containing CHF 3 and CF 4 can be cited as in the first embodiment. The anisotropic etching is terminated when the outer edges of the adjacent microlenses 24B are in contact with each other. Then, the process proceeds to step S12.

図10のマスク層形成工程(ステップS12)では、図12(e)に示すように、表面22s及び複数のマイクロレンズ24Bを覆う、本発明におけるマスク層としての第2マスク層65を形成する。前述したように第2マスク層65は、膜厚が50nm〜100nmの多結晶シリコンからなる。そして、ステップS13へ進む。   In the mask layer forming step (step S12) in FIG. 10, as shown in FIG. 12E, a second mask layer 65 as a mask layer in the present invention that covers the surface 22s and the plurality of microlenses 24B is formed. As described above, the second mask layer 65 is made of polycrystalline silicon having a thickness of 50 nm to 100 nm. Then, the process proceeds to step S13.

図10のエッチング工程(ステップS13)では、図12(f)に示すように、第2マスク層65を介して異方性エッチングを行い、表面22s及びマイクロレンズ24Bのレンズ面23に微小凹部31を形成する。異方性エッチングとしては、第1実施形態と同様に、CHF3とCF4とを含むフッ素系処理ガスを用いたドライエッチングが挙げられる。異方性エッチングは、Z方向において、表面22s側から表面22sに対向する表面21bに向って進行する。したがって、表面22s及びレンズ面23には、略Z方向に窪んだ多数の微小凹部31が形成される。また、図9(b)に示したように、レンズ面23の中央部の微小凹部31の深さに比べて外縁部における微小凹部31の深さが深くなるように異方性エッチングを行う。このような異方性エッチングの方法としては、例えば、ドライエッチングにおける被エッチング面と電極との間が所定の距離であるときにエッチング速度が最大となるようにドライエッチング条件を設定する。そして、レンズ面23の外縁部が電極に対して該所定の距離となるように基板本体21を配置してドライエッチングを行う。そうすると、該所定の距離よりも電極までの距離が短いレンズ面23の中央部では、エッチング速度が低下するので、外縁部よりも中央部に形成された微小凹部31の深さが浅くなる。そして、ステップS14へ進む。 In the etching step (step S13) of FIG. 10, as shown in FIG. 12 (f), anisotropic etching is performed through the second mask layer 65, and the minute recesses 31 are formed on the surface 22s and the lens surface 23 of the microlens 24B. Form. As the anisotropic etching, dry etching using a fluorine-based processing gas containing CHF 3 and CF 4 can be cited as in the first embodiment. The anisotropic etching proceeds from the surface 22s side toward the surface 21b facing the surface 22s in the Z direction. Therefore, a large number of minute recesses 31 that are recessed in the substantially Z direction are formed on the surface 22 s and the lens surface 23. Further, as shown in FIG. 9B, anisotropic etching is performed so that the depth of the minute recess 31 at the outer edge portion is deeper than the depth of the minute recess 31 at the center of the lens surface 23. As such an anisotropic etching method, for example, dry etching conditions are set so that the etching rate is maximized when the distance between the surface to be etched and the electrode in dry etching is a predetermined distance. Then, the substrate body 21 is disposed so that the outer edge portion of the lens surface 23 is at the predetermined distance from the electrode, and dry etching is performed. As a result, the etching rate decreases at the central portion of the lens surface 23 where the distance to the electrode is shorter than the predetermined distance, so that the depth of the minute concave portion 31 formed at the central portion is shallower than the outer edge portion. Then, the process proceeds to step S14.

図10のマスク層除去工程(ステップS14)では、図12(g)に示すように、レンズ層22Bの表面22s及びレンズ面23を覆う第2マスク層65を除去する。多結晶シリコンからなる第2マスク層65の除去方法としては、第1実施形態と同様に、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の水溶液を用いたウェットエッチングが挙げられる。そして、ステップS15へ進む。   In the mask layer removing step (step S14) in FIG. 10, as shown in FIG. 12G, the second mask layer 65 covering the surface 22s and the lens surface 23 of the lens layer 22B is removed. As a method for removing the second mask layer 65 made of polycrystalline silicon, as in the first embodiment, wet etching using an aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) may be mentioned. Then, the process proceeds to step S15.

図10の透明層形成工程(ステップS15)では、図12(h)に示すように、微小凹部31が形成されたレンズ層22Bの表面22sとレンズ面23とを覆う透明層22Tを形成する。透明層22Tは、凸状且つ半球状のマイクロレンズ24Bを埋めるように厚膜形成される。透明層22Tはレンズ層22Bよりも小さな屈折率を有する部材で構成される。例えば、レンズ層22Bとして(光の波長が550nmのときの)屈折率nがおよそ1.64のSiON(酸窒化シリコン)を用いた場合には、透明層22Tとして屈折率nがSiONよりも小さいSiO2(酸化シリコン;屈折率nがおよそ1.46)などを用いる。透明層22Tの膜厚はおよそ5μm〜10μmである。これにより、基板本体21側から入射する光をマイクロレンズ24Bによって透明層22T側に集光させることができる。また、透明層22Tによって各マイクロレンズ24B、すなわち、微小凹部31が形成されたレンズ面23を外部からの衝撃などから保護することができる。なお、レンズ面23と反対側の透明層22Tの表面に凹凸が生じていると、後に当該表面に形成する電極の表面に凹凸が反映されるので好ましくない。また、マイクロレンズ24Bによって集光された光が乱反射するおそれがあるので、マイクロレンズ24Bごとに安定した集光特性を得るには、透明層22Tの表面(レンズ面23に対して反対側の表面)が平坦であることが望ましい。 In the transparent layer forming step (step S15) in FIG. 10, as shown in FIG. 12 (h), a transparent layer 22T that covers the surface 22s and the lens surface 23 of the lens layer 22B in which the minute recesses 31 are formed is formed. The transparent layer 22T is formed as a thick film so as to fill the convex and hemispherical microlenses 24B. The transparent layer 22T is composed of a member having a smaller refractive index than the lens layer 22B. For example, when SiON (silicon oxynitride) having a refractive index n of about 1.64 (when the wavelength of light is 550 nm) is used as the lens layer 22B, the refractive index n is smaller than SiON as the transparent layer 22T. SiO 2 (silicon oxide; refractive index n is approximately 1.46) or the like is used. The film thickness of the transparent layer 22T is approximately 5 μm to 10 μm. Thereby, the light incident from the substrate body 21 side can be condensed on the transparent layer 22T side by the microlens 24B. In addition, the transparent layer 22T can protect each micro lens 24B, that is, the lens surface 23 on which the minute concave portion 31 is formed, from an external impact or the like. In addition, it is not preferable that irregularities are generated on the surface of the transparent layer 22T opposite to the lens surface 23 because the irregularities are reflected on the surface of an electrode formed on the surface later. In addition, since the light collected by the microlens 24B may be diffusely reflected, the surface of the transparent layer 22T (the surface on the opposite side to the lens surface 23) can be obtained in order to obtain a stable light collection characteristic for each microlens 24B. ) Is preferably flat.

<電気光学装置>
次に、第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板25Bが適用された電気光学装置としての液晶装置について、図13を参照して説明する。図13は第2実施形態の電気光学装置としての液晶装置を示す概略断面図である。第2実施形態の電気光学装置としての液晶装置は、第1実施形態の液晶装置100に対して、対向基板20側に上記マイクロレンズアレイ基板25Bを適用したものである。したがって、第1実施形態の液晶装置100と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。第2実施形態の液晶装置も、後述する電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いられるものである。
<Electro-optical device>
Next, a liquid crystal device as an electro-optical device to which the microlens array substrate 25B of the second embodiment is applied will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal device as an electro-optical device according to the second embodiment. The liquid crystal device as the electro-optical device of the second embodiment is obtained by applying the microlens array substrate 25B on the counter substrate 20 side to the liquid crystal device 100 of the first embodiment. Therefore, the same components as those of the liquid crystal device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The liquid crystal device according to the second embodiment is also suitably used as a light modulation element (liquid crystal light valve) of a projection display device (liquid crystal projector) as an electronic device to be described later.

本実施形態の電気光学装置としての液晶装置150は、図13に示すように、対向配置された素子基板10及び対向基板20と、これら一対の基板によって挟持された液晶層50とを有する。素子基板10の基板本体11及び対向基板20の基板本体21は、透明な例えば石英ガラスが用いられている。   As shown in FIG. 13, the liquid crystal device 150 as the electro-optical device of the present embodiment includes the element substrate 10 and the counter substrate 20 that are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 50 that is sandwiched between the pair of substrates. The substrate body 11 of the element substrate 10 and the substrate body 21 of the counter substrate 20 are made of, for example, transparent quartz glass.

両基板は、対向基板20の外縁に沿って配置されたシール材(不図示)を介して貼り合わされ、その隙間に正または負の誘電異方性を有する液晶が封入されて電気光学素子としての液晶層50が構成されている。   Both substrates are bonded together via a sealing material (not shown) disposed along the outer edge of the counter substrate 20, and a liquid crystal having positive or negative dielectric anisotropy is sealed in the gap to serve as an electro-optical element. A liquid crystal layer 50 is configured.

素子基板10は、少なくとも基板本体11と、基板本体11上に形成された薄膜トランジスター、信号配線12、画素電極15、配向膜18を含むものである。本実施形態において、信号配線12は隣り合う画素電極15の間に形成され、薄膜トランジスターに入射する光を遮光する遮光構造の少なくとも一部を構成するものである。   The element substrate 10 includes at least a substrate body 11, a thin film transistor formed on the substrate body 11, a signal wiring 12, a pixel electrode 15, and an alignment film 18. In the present embodiment, the signal wiring 12 is formed between adjacent pixel electrodes 15 and constitutes at least a part of a light shielding structure that shields light incident on the thin film transistor.

素子基板10に対向配置される対向基板20は、基板本体21及びレンズ層22B並びに透明層22Tを含むマイクロレンズアレイ基板25Bと、透明層22T側に形成された見切り部(遮光部)26と、これを覆うように成膜された平坦化層27と、平坦化層27を覆うように設けられた共通電極28と、共通電極28を覆う配向膜29とを含むものである。   The counter substrate 20 disposed to face the element substrate 10 includes a microlens array substrate 25B including a substrate body 21, a lens layer 22B, and a transparent layer 22T, a parting portion (light-shielding portion) 26 formed on the transparent layer 22T side, The flattening layer 27 is formed so as to cover it, the common electrode 28 is provided so as to cover the flattening layer 27, and the alignment film 29 covers the common electrode 28.

このような液晶装置150は透過型であって、電圧無印加時に画素の透過率が電圧印加時に比べて大きくなって明表示となるノーマリーホワイトモードや、電圧無印加時に画素の透過率が電圧印加時に比べて小さくなって暗表示となるノーマリーブラックモードの光学設計が採用される。光の入射側と射出側とにそれぞれ偏光素子が光学設計に応じて配置されて用いられる。本実施形態ではノーマリーブラックモードが採用されている。   Such a liquid crystal device 150 is a transmission type, and the transmittance of the pixel is larger than when the voltage is not applied and becomes a bright display when compared with the voltage application, or the transmittance of the pixel is the voltage when the voltage is not applied. A normally black mode optical design that is smaller than that at the time of application and provides a dark display is employed. Polarizing elements are arranged and used according to the optical design on the light incident side and the light exit side, respectively. In this embodiment, a normally black mode is employed.

液晶装置150において、対向基板20の表面21b側から入射した光Lは、マイクロレンズ24Bによって画素ごとに集光される。光Lは上記表面21bに対して必ずしも法線方向から入射するとは限らず、画素ごとに設けられたマイクロレンズ24Bの光軸L0に対してある程度の角度範囲(例えば、±20度)でマイクロレンズ24Bに入射する。マイクロレンズ24Bは、集光された光Lが対向基板20側の遮光部26や素子基板10側の遮光構造によって極力遮られないように、焦点位置が設定されている。したがって、対向基板20にマイクロレンズアレイ基板25Bを用いていない場合に比べて、入射する光Lが効率よく利用された表示が行われる。   In the liquid crystal device 150, the light L incident from the surface 21b side of the counter substrate 20 is condensed for each pixel by the microlens 24B. The light L does not necessarily enter the surface 21b from the normal direction, and the microlens has a certain angle range (for example, ± 20 degrees) with respect to the optical axis L0 of the microlens 24B provided for each pixel. It is incident on 24B. The focus position of the microlens 24B is set so that the condensed light L is not blocked as much as possible by the light blocking portion 26 on the counter substrate 20 side or the light blocking structure on the element substrate 10 side. Therefore, the display using the incident light L is performed more efficiently than when the counter lens 20 does not use the microlens array substrate 25B.

上記第2実施形態の効果は、以下の通りである。
(1)マイクロレンズアレイ基板25Bは、凸状のレンズ面23に多数の微小凹部31からなるモスアイ構造体としての微小三次元構造体が形成されているので、マイクロレンズ24Bに入射した光がレンズ面23で反射することを低減することができる。言い換えれば、入射光を効率よく集光可能なマイクロレンズアレイ基板25Bを提供することができる。
(2)マイクロレンズアレイ基板25Bの製造方法によれば、基板本体21の凸状且つ半球面状のレンズ面23に対して、Z方向(基板本体21の厚み方向)から異方性エッチングして微小凹部31を形成する。異方性エッチングは、多結晶シリコンからなる第2マスク層65を介して行われるため、レンズ層22Bの平らな表面22sだけでなく、凸状且つ半球面状のレンズ面23にもむら無く多数の微小凹部31を形成することができる。
(3)マイクロレンズアレイ基板25Bを対向基板20に用いた液晶装置150は、対向基板20側から入射した光Lを画素ごとに効率よく利用して、明るい表示を行うことができる液晶装置150を提供できる。
The effects of the second embodiment are as follows.
(1) Since the microlens array substrate 25B has a minute three-dimensional structure as a moth-eye structure composed of a large number of minute recesses 31 formed on the convex lens surface 23, the light incident on the microlens 24B is a lens. Reflection on the surface 23 can be reduced. In other words, the microlens array substrate 25B that can efficiently collect incident light can be provided.
(2) According to the manufacturing method of the microlens array substrate 25B, the convex and hemispherical lens surface 23 of the substrate body 21 is anisotropically etched from the Z direction (thickness direction of the substrate body 21). A minute recess 31 is formed. Since anisotropic etching is performed through the second mask layer 65 made of polycrystalline silicon, not only the flat surface 22s of the lens layer 22B but also the convex and hemispherical lens surface 23 are uniformly distributed. Can be formed.
(3) The liquid crystal device 150 using the microlens array substrate 25B as the counter substrate 20 uses the liquid crystal device 150 capable of performing bright display by efficiently using the light L incident from the counter substrate 20 side for each pixel. Can be provided.

上記第1及び第2実施形態では、少なくともレンズ面23を多結晶シリコンからなる第2マスク層65を介して異方性エッチングすることで微小凹部31を形成した。異方性エッチングすることでレンズ面23に凹凸が生じたことになり、モスアイ構造体としての微小三次元構造体は微小凸部(微小柱状体)からなるとも言い換えることができる。   In the first and second embodiments, the minute recess 31 is formed by anisotropically etching at least the lens surface 23 via the second mask layer 65 made of polycrystalline silicon. It can be said that the unevenness is generated on the lens surface 23 by anisotropic etching, and the micro three-dimensional structure as the moth-eye structure is composed of micro convex portions (micro columnar bodies).

(第3実施形態)
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)について、図14を参照して説明する。図14は投射型表示装置の構成を示す概略図である。
(Third embodiment)
<Electronic equipment>
Next, a projection display device (liquid crystal projector) as an electronic apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the projection display device.

図14に示すように、本実施形態の電子機器としての投射型表示装置(液晶プロジェクター)1000は、システム光軸L1に沿って配置された偏光照明装置1100と、光分離手段としての2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの光変調手段としての透過型の液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、光合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム1206と、投射手段としての投射レンズ1207とを備えている。
投射レンズ1207を除いた偏光照明装置1100と、2つのダイクロイックミラー1104,1105と、3つの反射ミラー1106,1107,1108と、5つのリレーレンズ1201,1202,1203,1204,1205と、3つの液晶ライトバルブ1210,1220,1230と、クロスダイクロイックプリズム1206とを含む構成が光学ユニットに相当するものである。
As shown in FIG. 14, a projection display device (liquid crystal projector) 1000 as an electronic apparatus according to this embodiment includes a polarization illumination device 1100 arranged along the system optical axis L1 and two dichroic devices as light separation means. Mirrors 1104, 1105, three reflection mirrors 1106, 1107, 1108, five relay lenses 1201, 1202, 1203, 1204, 1205, and three transmissive liquid crystal light valves 1210, 1220, 1230 as light modulation means And a cross dichroic prism 1206 as light combining means and a projection lens 1207 as projection means.
Polarized illumination apparatus 1100 excluding the projection lens 1207, two dichroic mirrors 1104 and 1105, three reflection mirrors 1106, 1107 and 1108, five relay lenses 1201, 1202, 1203, 1204 and 1205, and three liquid crystals A configuration including the light valves 1210, 1220, and 1230 and the cross dichroic prism 1206 corresponds to the optical unit.

偏光照明装置1100は、超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット1101と、インテグレーターレンズ1102と、偏光変換素子1103とから概略構成されている。   The polarized light illumination device 1100 is generally configured by a lamp unit 1101 as a light source composed of a white light source such as an ultra-high pressure mercury lamp or a halogen lamp, an integrator lens 1102, and a polarization conversion element 1103.

ダイクロイックミラー1104は、偏光照明装置1100から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー1105は、ダイクロイックミラー1104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。   The dichroic mirror 1104 reflects red light (R) and transmits green light (G) and blue light (B) among the polarized light beams emitted from the polarization illumination device 1100. Another dichroic mirror 1105 reflects the green light (G) transmitted through the dichroic mirror 1104 and transmits the blue light (B).

ダイクロイックミラー1104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー1106で反射した後にリレーレンズ1205を経由して液晶ライトバルブ1210に入射する。
ダイクロイックミラー1105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ1204を経由して液晶ライトバルブ1220に入射する。
ダイクロイックミラー1105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ1201,1202,1203と2つの反射ミラー1107,1108とからなる導光系を経由して液晶ライトバルブ1230に入射する。
The red light (R) reflected by the dichroic mirror 1104 is reflected by the reflection mirror 1106 and then enters the liquid crystal light valve 1210 via the relay lens 1205.
Green light (G) reflected by the dichroic mirror 1105 enters the liquid crystal light valve 1220 via the relay lens 1204.
The blue light (B) transmitted through the dichroic mirror 1105 enters the liquid crystal light valve 1230 via a light guide system including three relay lenses 1201, 1202, 1203 and two reflection mirrors 1107, 1108.

液晶ライトバルブ1210,1220,1230は、クロスダイクロイックプリズム1206の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ1210,1220,1230に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調されクロスダイクロイックプリズム1206に向けて射出される。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ1207によってスクリーン1300上に投射され、画像が拡大されて表示される。   The liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230 are disposed to face the incident surfaces of the cross dichroic prism 1206 for each color light. The color light incident on the liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230 is modulated based on video information (video signal) and emitted toward the cross dichroic prism 1206. In this prism, four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on the inner surface thereof. The three color lights are synthesized by these dielectric multilayer films, and the light representing the color image is synthesized. The synthesized light is projected on the screen 1300 by the projection lens 1207 which is a projection optical system, and the image is enlarged and displayed.

液晶ライトバルブ1210は、上述した液晶装置100または液晶装置150が適用されたものである。液晶装置100(液晶装置150)は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。色光が対向基板20側から入射して液晶装置100(液晶装置150)を透過し、素子基板10側から射出されるように液晶装置100(液晶装置150)はクロスダイクロイックプリズム1206に対して配置されている。他の液晶ライトバルブ1220,1230も同様である。   The liquid crystal light valve 1210 is obtained by applying the liquid crystal device 100 or the liquid crystal device 150 described above. The liquid crystal device 100 (liquid crystal device 150) is arranged with a gap between a pair of polarizing elements arranged in crossed Nicols on the incident side and the emission side of colored light. The liquid crystal device 100 (liquid crystal device 150) is arranged with respect to the cross dichroic prism 1206 so that the colored light enters from the counter substrate 20 side, passes through the liquid crystal device 100 (liquid crystal device 150), and is emitted from the element substrate 10 side. ing. The same applies to the other liquid crystal light valves 1220 and 1230.

このような投射型表示装置1000によれば、R,G,Bの各色光(入射光)を有効に利用できる液晶装置100(液晶装置150)を液晶ライトバルブ1210,1220,1230に用いているので、明るい表示を実現することができる。   According to such a projection display apparatus 1000, the liquid crystal device 100 (liquid crystal device 150) that can effectively use each color light (incident light) of R, G, and B is used for the liquid crystal light valves 1210, 1220, and 1230. Therefore, bright display can be realized.

本発明は、上記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アレイ基板及び該マイクロレンズアレイ基板の製造方法ならびに該マイクロレンズアレイ基板を適用する電気光学装置や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。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。   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 substrate with such a change In addition, the manufacturing method of the microlens array substrate and the electro-optical device and electronic apparatus to which the microlens array substrate is applied are also included in the technical scope of the present invention. Various modifications other than the above embodiment are conceivable. Hereinafter, a modification will be described.

(変形例1)上記第1及び第2実施形態のマイクロレンズアレイ基板25A,25Bの製造方法において、レンズ面23に微小凹部31を形成する方法は、異方性エッチングに限定されない。図15(a)及び(b)は変形例のマイクロレンズアレイ基板の構成を示す概略断面図である。なお、第1実施形態のマイクロレンズアレイ基板25Aと同じ構成には同じ符号を付して説明する。例えば、変形例のマイクロレンズアレイ基板25Cは、図15(a)及び(b)に示すように、基板本体21と、基板本体21よりも屈折率が大きいレンズ層22Cとが積層されたものである。基板本体21の一方の表面21aには、複数の凹状且つ半球面状の複数のレンズ面23が形成されている。レンズ層22Cは凹状のレンズ面23を埋めて、表面21aを覆うように形成されている。レンズ層22Cは、複数のレンズ面23に対応した複数のマイクロレンズ24Cを有している。
表面21a及びレンズ面23には、微小凹部32が形成されている。微小凹部32は、表面21aにおいては、表面21aの略法線方向に窪んでいる。また、レンズ面23においては、レンズ面23の接線の略法線方向に窪んでいる。微小凹部32の平均的な深さd3は、表面21a及びレンズ面23においてほぼ同等である。
このようなマイクロレンズアレイ基板25Cの製造方法は、透明基板としての基板本体21の表面21aに複数の凹状のレンズ面23を形成する工程(ステップS1)と、表面21a及び凹状のレンズ面23を覆う多結晶シリコンからなる第2マスク層65を形成する工程(ステップS2)と、第2マスク層65を介して表面21a及びレンズ面23を等方性エッチングするエッチング工程と、第2マスク層65を除去する工程(ステップS4)と、凹状のレンズ面23を埋めてレンズ層22Cを形成する工程とを備えている。
上記エッチング工程では、表面21a及びレンズ面23を等方性エッチングするので、表面21aとレンズ面23とにおいて、それぞれ略法線方向にほぼ同じ深さで窪んだ微小凹部32を形成することができる。等方性エッチングとしては、フッ酸やフッ化アンモニウムなどの水溶液を用いたウェットエッチングを挙げることができる。
このような変形例のマイクロレンズアレイ基板25C及びその製造方法によれば、少なくともレンズ面23においてむら無く多数の微小凹部32(微小三次元構造体)が形成されているので、レンズ面23における入射光の反射をむら無く低減できる。なお、等方性エッチングを用いて微小凹部32を形成すると、エッチングが進行しなかった部分は錘状の微小凸部となる。
(Modification 1) In the method of manufacturing the microlens array substrates 25A and 25B of the first and second embodiments, the method of forming the minute recesses 31 in the lens surface 23 is not limited to anisotropic etching. 15A and 15B are schematic cross-sectional views showing the configuration of a microlens array substrate according to a modification. The same components as those of the microlens array substrate 25A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals for description. For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the microlens array substrate 25 </ b> C according to the modification is formed by laminating a substrate body 21 and a lens layer 22 </ b> C having a refractive index larger than that of the substrate body 21. is there. A plurality of concave and hemispherical lens surfaces 23 are formed on one surface 21 a of the substrate body 21. The lens layer 22C is formed to fill the concave lens surface 23 and cover the surface 21a. The lens layer 22 </ b> C has a plurality of microlenses 24 </ b> C corresponding to the plurality of lens surfaces 23.
On the surface 21a and the lens surface 23, a minute recess 32 is formed. The minute recesses 32 are recessed in the substantially normal direction of the surface 21a on the surface 21a. Further, the lens surface 23 is recessed in a substantially normal direction of a tangent to the lens surface 23. The average depth d3 of the minute recesses 32 is substantially equal on the surface 21a and the lens surface 23.
In such a method of manufacturing the microlens array substrate 25C, a step of forming a plurality of concave lens surfaces 23 on the surface 21a of the substrate body 21 as a transparent substrate (step S1), and the surface 21a and the concave lens surface 23 are formed. A step of forming a second mask layer 65 made of polycrystalline silicon (step S2), an etching step of isotropically etching the surface 21a and the lens surface 23 via the second mask layer 65, and a second mask layer 65 And a step of filling the concave lens surface 23 to form the lens layer 22C.
In the etching step, the surface 21a and the lens surface 23 are isotropically etched, so that the surface 21a and the lens surface 23 can form the minute recesses 32 that are recessed at substantially the same depth in the normal direction. . Examples of the isotropic etching include wet etching using an aqueous solution of hydrofluoric acid or ammonium fluoride.
According to the modified microlens array substrate 25C and the manufacturing method thereof, since a large number of minute recesses 32 (small three-dimensional structures) are evenly formed at least on the lens surface 23, incidence on the lens surface 23 occurs. Light reflection can be reduced evenly. In addition, when the micro recessed part 32 is formed using isotropic etching, the part in which etching did not advance becomes a spindle-shaped micro convex part.

(変形例2)上記第1及び第2実施形態において、マイクロレンズ24A,24Bのレンズ面23は、半球面状であることに限定されない。例えば、レンズ面23は非球面であってもよい。基板本体21に非球面のレンズ面23を形成する方法は、公知の方法を採用することができる。   (Modification 2) In the first and second embodiments, the lens surfaces 23 of the microlenses 24A and 24B are not limited to be hemispherical. For example, the lens surface 23 may be an aspheric surface. As a method of forming the aspheric lens surface 23 on the substrate body 21, a known method can be adopted.

(変形例3)上記マイクロレンズアレイ基板25Bにおいて、凸状のマイクロレンズ24Bを覆う透明層22Tは必須な構成ではない。透明層22Tがない状態でもマイクロレンズ24Bが接する層がレンズ層22Bの屈折率よりも小さい、例えば空気層であれば、基板本体21の他方の表面21bから入射した光をマイクロレンズ24Bによって集光することができる。   (Modification 3) In the microlens array substrate 25B, the transparent layer 22T covering the convex microlens 24B is not an essential configuration. Even in the absence of the transparent layer 22T, if the layer in contact with the microlens 24B is smaller than the refractive index of the lens layer 22B, for example, an air layer, the light incident from the other surface 21b of the substrate body 21 is collected by the microlens 24B. can do.

(変形例4)上記マイクロレンズアレイ基板25A,25Bを適用可能な電気光学装置は、液晶装置100,150に限定されない。例えば、CCDなどの受光素子を備えた撮像装置や照明装置などの集光手段として、上記マイクロレンズアレイ基板25A,25Bを用いることができる。   (Modification 4) The electro-optical device to which the micro lens array substrates 25A and 25B can be applied is not limited to the liquid crystal devices 100 and 150. For example, the above-described microlens array substrates 25A and 25B can be used as condensing means such as an imaging device or a lighting device provided with a light receiving element such as a CCD.

(変形例5)上記マイクロレンズアレイ基板25A,25Bを用いた液晶装置100,150を適用可能な電子機器は、上記投射型表示装置(液晶プロジェクター)1000に限定されない。例えば、投射型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型あるいはモニター直視型のビデオレコーダー、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。   (Modification 5) An electronic apparatus to which the liquid crystal devices 100 and 150 using the microlens array substrates 25A and 25B can be applied is not limited to the projection display device (liquid crystal projector) 1000. For example, projection-type HUD (head-up display), direct-view type HMD (head-mounted display), electronic book, personal computer, digital still camera, liquid crystal television, viewfinder-type or monitor direct-view type video recorder, car navigation system It can be suitably used as a display unit of an information terminal device such as an electronic notebook or POS.

21…透明基板としての基板本体、21a…第1面としての一方の表面、22A,22B,22C…レンズ層,22T…透明層、23…レンズ面、24A,24B,24C…マイクロレンズ、25A,25B,25C…マイクロレンズアレイ基板、31,32…微小凹部、65…マスク層としての第2マスク層、100,150…電気光学装置としての液晶装置、1000…電子機器としての投射型表示装置。   21 ... Substrate body as a transparent substrate, 21a ... One surface as a first surface, 22A, 22B, 22C ... Lens layer, 22T ... Transparent layer, 23 ... Lens surface, 24A, 24B, 24C ... Microlens, 25A, 25B, 25C... Micro lens array substrate 31, 32... Recessed concave portion 65. Second mask layer as mask layer, 100 and 150. Liquid crystal device as electro-optical device, 1000... Projection type display device as electronic device.

Claims (13)

第1面に複数の凹状のレンズ面を有する透明基板と、
前記レンズ面を埋めて形成され、前記透明基板に対して屈折率が異なるレンズ層と、を備え、
前記レンズ層が接する少なくとも前記レンズ面に微小三次元構造体が形成されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
A transparent substrate having a plurality of concave lens surfaces on the first surface;
A lens layer formed by filling the lens surface and having a refractive index different from that of the transparent substrate,
A microlens array substrate, wherein a micro three-dimensional structure is formed on at least the lens surface in contact with the lens layer.
第1面に複数の凸状のレンズ面を有する透明基板を備え、
前記レンズ面に微小三次元構造体が形成されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。
A transparent substrate having a plurality of convex lens surfaces on the first surface;
A microlens array substrate, wherein a micro three-dimensional structure is formed on the lens surface.
前記透明基板の前記第1面を覆うレンズ層を有し、
前記レンズ面は前記レンズ層に形成され、
前記レンズ面を覆って形成され、屈折率が前記レンズ層よりも小さい透明層を備えたことを特徴とする請求項2に記載のマイクロレンズアレイ基板。
A lens layer covering the first surface of the transparent substrate;
The lens surface is formed on the lens layer;
The microlens array substrate according to claim 2, further comprising a transparent layer formed to cover the lens surface and having a refractive index smaller than that of the lens layer.
前記微小三次元構造体が微小凹部からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板。   The microlens array substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the minute three-dimensional structure includes minute concave portions. 前記微小凹部は、前記透明基板の前記第1面の略法線方向に窪んでいることを特徴とする請求項4に記載のマイクロレンズアレイ基板。   The microlens array substrate according to claim 4, wherein the minute recesses are recessed in a substantially normal direction of the first surface of the transparent substrate. 前記微小凹部の深さは、前記レンズ面の中心部から前記レンズ面の外縁部に行くほど深くなっていることを特徴とする請求項5に記載のマイクロレンズアレイ基板。   6. The microlens array substrate according to claim 5, wherein the depth of the minute concave portion becomes deeper from a center portion of the lens surface toward an outer edge portion of the lens surface. 透明基板の第1面に複数の凹状のレンズ面を形成する工程と、
少なくとも前記レンズ面を覆って結晶構造を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を介してエッチングを行って、前記レンズ面に微小凹部からなる微小三次元構造体を形成するエッチング工程と、
前記マスク層を除去する工程と、
前記マスク層が除去された前記レンズ面にレンズ部材を充填してレンズ層を形成する工程と、を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
Forming a plurality of concave lens surfaces on the first surface of the transparent substrate;
Forming a mask layer having a crystal structure covering at least the lens surface;
Etching through the mask layer to form a minute three-dimensional structure consisting of minute recesses on the lens surface;
Removing the mask layer;
And a step of filling a lens member on the lens surface from which the mask layer has been removed to form a lens layer.
透明基板の第1面に複数の凸状のレンズ面を形成する工程と、
少なくとも前記レンズ面を覆って結晶構造を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を介してエッチングを行って、前記レンズ面に微小凹部からなる微小三次元構造体を形成するエッチング工程と、
前記マスク層を除去する工程と、を備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
Forming a plurality of convex lens surfaces on the first surface of the transparent substrate;
Forming a mask layer having a crystal structure covering at least the lens surface;
Etching through the mask layer to form a minute three-dimensional structure consisting of minute recesses on the lens surface;
And a step of removing the mask layer. A method of manufacturing a microlens array substrate, comprising:
前記レンズ面は、前記透明基板の前記第1面を覆うレンズ層に形成され、
屈折率が前記レンズ層よりも小さい部材を用いて、前記レンズ面を覆う透明層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項8に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
The lens surface is formed on a lens layer covering the first surface of the transparent substrate,
9. The method of manufacturing a microlens array substrate according to claim 8, further comprising a step of forming a transparent layer that covers the lens surface using a member having a refractive index smaller than that of the lens layer.
前記マスク層が多結晶シリコンからなり、
前記エッチング工程は、前記マスク層に対して前記第1面の法線方向から異方性エッチングを行うことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。
The mask layer is made of polycrystalline silicon;
10. The microlens array substrate according to claim 7, wherein in the etching step, anisotropic etching is performed on the mask layer from a normal direction of the first surface. Method.
前記エッチング工程は、前記微小凹部の深さが前記レンズ面の中心部から前記レンズ面の外縁部に行くほど深くなるように異方性エッチングを行うことを特徴とする請求項10に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法。   11. The micro etching according to claim 10, wherein in the etching step, the anisotropic etching is performed so that the depth of the minute concave portion becomes deeper from a center portion of the lens surface toward an outer edge portion of the lens surface. A method of manufacturing a lens array substrate. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ基板を備えたことを特徴とする電気光学装置。   An electro-optical device comprising the microlens array substrate according to any one of claims 1 to 6. 請求項12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。   An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 12.
JP2012252964A 2012-11-19 2012-11-19 Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment Withdrawn JP2014102311A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012252964A JP2014102311A (en) 2012-11-19 2012-11-19 Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012252964A JP2014102311A (en) 2012-11-19 2012-11-19 Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014102311A true JP2014102311A (en) 2014-06-05

Family

ID=51024893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012252964A Withdrawn JP2014102311A (en) 2012-11-19 2012-11-19 Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014102311A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017073251A1 (en) * 2015-10-29 2017-05-04 デクセリアルズ株式会社 Diffuser, method for designing diffuser, method for manufacturing diffuser, display device, projection device, and illumination device
JP2017083815A (en) * 2015-10-29 2017-05-18 デクセリアルズ株式会社 Diffuser panel, method of designing diffuser panel, method of manufacturing diffuser panel, display device, projection device, and illumination device
WO2017150335A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-08 シャープ株式会社 Method for manufacturing lens mold and lens mold
WO2019044501A1 (en) * 2017-09-04 2019-03-07 富士フイルム株式会社 Head-mounted display
WO2022130823A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-23 株式会社デンソー Virtual image display device
JP7423202B2 (en) 2018-07-30 2024-01-29 キヤノン株式会社 Resin products, resin product manufacturing methods, interchangeable lenses, and optical equipment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004317827A (en) * 2003-04-17 2004-11-11 Ricoh Opt Ind Co Ltd Liquid crystal display element formed of inorganic material having different refractive index, liquid crystal projector using same, and method for manufacturing microlens substrate
WO2005109042A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical element and manufacturing method thereof
JP2007264066A (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Fujifilm Corp Optical element, liquid crystal display device and liquid crystal projector equipped with same, and method of forming antireflection layer
JP2009215104A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Hoya Corp Method of forming fine projecting and recessed structure and substrate having fine projecting and recessed structure
JP2011136419A (en) * 2009-12-25 2011-07-14 Olympus Corp Method for manufacturing lens array
WO2012114714A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 パナソニック株式会社 Optical member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004317827A (en) * 2003-04-17 2004-11-11 Ricoh Opt Ind Co Ltd Liquid crystal display element formed of inorganic material having different refractive index, liquid crystal projector using same, and method for manufacturing microlens substrate
WO2005109042A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical element and manufacturing method thereof
JP2007264066A (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Fujifilm Corp Optical element, liquid crystal display device and liquid crystal projector equipped with same, and method of forming antireflection layer
JP2009215104A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Hoya Corp Method of forming fine projecting and recessed structure and substrate having fine projecting and recessed structure
JP2011136419A (en) * 2009-12-25 2011-07-14 Olympus Corp Method for manufacturing lens array
WO2012114714A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-30 パナソニック株式会社 Optical member

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11125413B2 (en) 2015-10-29 2021-09-21 Dexerials Corporation Diffuser plate, designing method of diffuser plate, manufacturing method of diffuser plate, display device, projection device, and lighting device
JP2017083815A (en) * 2015-10-29 2017-05-18 デクセリアルズ株式会社 Diffuser panel, method of designing diffuser panel, method of manufacturing diffuser panel, display device, projection device, and illumination device
US11592156B2 (en) 2015-10-29 2023-02-28 Dexerials Corporation Diffuser plate, designing method of diffuser plate, manufacturing method of diffuser plate, display device, projection device, and lighting device
WO2017073251A1 (en) * 2015-10-29 2017-05-04 デクセリアルズ株式会社 Diffuser, method for designing diffuser, method for manufacturing diffuser, display device, projection device, and illumination device
CN114325900A (en) * 2015-10-29 2022-04-12 迪睿合株式会社 Diffusion plate, method for designing diffusion plate, method for manufacturing diffusion plate, display device, projection device, and illumination device
CN108699721A (en) * 2016-03-02 2018-10-23 夏普株式会社 The manufacturing method and lens mold of lens mold
CN108699721B (en) * 2016-03-02 2021-02-19 夏普株式会社 Method for manufacturing lens mold and lens mold
JPWO2017150335A1 (en) * 2016-03-02 2018-12-13 シャープ株式会社 Lens mold manufacturing method and lens mold
WO2017150335A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-08 シャープ株式会社 Method for manufacturing lens mold and lens mold
JPWO2019044501A1 (en) * 2017-09-04 2020-02-27 富士フイルム株式会社 Head mounted display
WO2019044501A1 (en) * 2017-09-04 2019-03-07 富士フイルム株式会社 Head-mounted display
JP7423202B2 (en) 2018-07-30 2024-01-29 キヤノン株式会社 Resin products, resin product manufacturing methods, interchangeable lenses, and optical equipment
WO2022130823A1 (en) * 2020-12-14 2022-06-23 株式会社デンソー Virtual image display device
JP7354999B2 (en) 2020-12-14 2023-10-03 株式会社デンソー virtual image display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9678381B2 (en) Electro-optical device and electronic apparatus
JP6880701B2 (en) Electro-optics and electronic equipment
JP6111601B2 (en) Microlens array substrate, microlens array substrate manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus
US9354467B2 (en) Electro-optical device and electronic apparatus
JP6318881B2 (en) Microlens array substrate, microlens array substrate manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus
JP6299431B2 (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP2014102311A (en) Microlens array substrate, method for manufacturing microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment
JP6398164B2 (en) Microlens array substrate manufacturing method, microlens array substrate, electro-optical device, and electronic apparatus
JP2018072757A (en) Microlens array substrate and method for manufacturing the same, electro-optical device, and method for manufacturing the same, and electronic apparatus
JP6179235B2 (en) Electro-optical device and electronic apparatus
JP2016151735A (en) Lens array substrate, electro-optic device, electronic apparatus, and method for manufacturing lens array substrate
JP6111600B2 (en) Manufacturing method of microlens array substrate
JP2014032226A (en) Microlens substrate, method for manufacturing microlens substrate, and electro-optic device including microlens substrate
US9217885B2 (en) Microlens array substrate, electro-optic device, and electronic apparatus
JP6398361B2 (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP2015049468A (en) Manufacturing method of microlens array substrate, and manufacturing method of electro-optic device
JP2014102268A (en) Microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment
JP2016224459A (en) Microlens array substrate, electro-optical device and electronic apparatus
JP6318946B2 (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP6414256B2 (en) Microlens array substrate, microlens array substrate manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus
JP6299493B2 (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP2014092600A (en) Method for manufacturing microlens array substrate, microlens array substrate, electro-optic device, and electronic equipment
JP6318947B2 (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP2015197580A (en) Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device
JP2018072756A (en) Microlens array substrate and method for manufacturing the same, electro-optical device and method for manufacturing the same, and electronic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150803

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160531

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160610

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20160623

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160624