JP2021092673A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】グローバル段差が緩和された電気光学装置、当該電気光学装置の製造方法および電子機器を提供すること。【解決手段】電気光学装置は、表示領域と、平面視で前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置であって、透光性の基材と、前記表示領域に位置する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対応して配置される複数のレンズを有する透光性のレンズ層と、前記基材と前記レンズ層との間に配置され、前記レンズ層に接触する接触面を有し、前記レンズ層の屈折率とは異なる屈折率の絶縁層と、前記基材と前記絶縁層との間に配置される遮光性の遮光膜と、を備え、前記接触面は、前記表示領域に位置する第１面と、前記周辺領域に位置する第２面と、を有し、前記第１面は、前記複数のレンズに対応して配置される複数の第１凹部を有し、前記第２面は、１以上の第２凹部を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、電気光学装置、電気光学装置の製造方法、および電子機器に関する。
プロジェクター等の電子機器には、一般に、画素ごとに光学的特性を変更可能な液晶装置等の電気光学装置が用いられる。例えば、特許文献１に記載の電気光学装置は、画素電極およびスイッチング素子が設けられる素子基板と、共通電極が設けられる対向基板と、これらの基板間に配置される液晶層と、を有する。
特許文献１に記載の素子基板は、複数の層間絶縁膜を含む積層体と、積層体に配置される配線と、積層体に配置されるスイッチング素子と、スイッチング素子と画素電極との間に配置されるレンズを備えるレンズ層と、を有する。当該レンズ層は、以下のようにして形成される。まず、スイッチング素子上に設けられた層間絶縁膜に凹部が形成される。次に、当該凹部の内側を埋めるシリコン酸窒化膜からなるレンズ層が成膜される。そして、当該レンズ層に平坦化処理が施されることによりレンズ層が形成される。
特開２０１９−４０１５３号公報
レンズ層を成膜すると、レンズ層の残留応力に起因する素子基板の反りが生じる。当該反りは、レンズ層の平坦化処理の障害となるため、素子基板の反りを抑制する必要が生じる。当該反りは、アニールにより緩和される。しかし、複数のスイッチング素子と複数の画素電極との間にレンズ層を設ける場合には、アニールは適さない。なぜならば、アニールが行われると、レンズ層の下層に配置される複数のスイッチング素子および配線等にダメージを与えてしまうおそれがあるからである。
また、一般的に、レンズ層に平坦化処理を施すと、レンズ層の表面のうちの表示領域の部分と周辺領域の部分との境界に、いわゆるグローバル段差が形成される。グローバル段差は、表示領域の部分と周辺領域の部分との密度差により、表示領域の部分が周辺領域の部分よりも深く研磨されることにより生じる。当該グローバル段差を緩和することを目的として、例えば、マスクを用いたエッチングにより周辺領域の部分の一部を除去した後に、平坦化処理を施すことが考えられる。しかし、素子基板の反りが抑制されていないと、当該エッチングを高精度に行うことができない。このため、素子基板の反りが緩和されない場合、グローバル段差を緩和することが難しいという課題がある。
本発明の電気光学装置の一態様は、表示領域と、平面視で前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置であって、透光性の基材と、前記表示領域に位置する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に対応して配置される複数のレンズを有する透光性のレンズ層と、前記基材と前記レンズ層との間に配置され、前記レンズ層に接触する接触面を有し、前記レンズ層の屈折率とは異なる屈折率の絶縁層と、前記基材と前記絶縁層との間に配置される遮光性の遮光膜と、を備え、前記接触面は、前記表示領域に位置する第１面と、前記周辺領域に位置する第２面と、を有し、前記第１面は、前記複数のレンズに対応して配置される複数の第１凹部を有し、前記第２面は、１以上の第２凹部を有する。
本発明の電気光学装置の製造方法の一態様は、複数の画素電極が配置される表示領域と、前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置の製造方法であって、透光性の基材上に、遮光性の遮光膜を形成し、前記遮光膜上に、前記周辺領域に位置する１以上の第２凹部を有する透光性の絶縁層を形成し、前記絶縁層の前記表示領域に複数の第１凹部を形成し、前記絶縁層の前記１以上の第２凹部および前記複数の第１凹部を埋め、前記絶縁層の屈折率とは異なる屈折率のレンズ層を形成する。
第１実施形態に係る電気光学装置の平面図である。 図１に示す電気光学装置の断面図である。 素子基板の電気的な構成を示す等価回路図である。 素子基板の断面図である。 素子基板が有する第１レンズ構造体の断面図である。 第１レンズ構造体が有する透光層の平面図である。 第１実施形態に係る電気光学装置の製造方法の流れを示す図である。 遮光体形成工程を説明するための断面図である。 透光層形成工程を説明するための断面図である。 第２凹部形成工程を説明するための断面図である。 第２凹部形成工程を説明するための断面図である。 第１凹部形成工程を説明するための断面図である。 レンズ層形成工程を説明するための断面図である。 レンズ層形成工程を説明するための断面図である。 参考例のレンズ構造体を説明するための断面図である。 参考例のレンズ構造体を説明するための断面図である。 第２実施形態における第１レンズ構造体の断面図である。 図１７に示す第１レンズ構造体が有する透光層の平面図である。 変形例における透光層の平面図である。 変形例における透光層の平面図である。 第１応用例にかかる電気光学装置の断面図である。 第２応用例にかかる電気光学装置の断面図である。 電子機器の一例であるパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 電子機器の一例であるスマートフォンを示す平面図である。 電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
１．電気光学装置
１Ａ．第１実施形態
１Ａ−１．基本構成
図１は、第１実施形態に係る電気光学装置１００の平面図である。図２は、図１に示す電気光学装置１００のＡ−Ａ線における断面図である。なお、図１では、対向基板３００の図示を省略する。また、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明する。また、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向といい、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向という。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向といい、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向という。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向といい、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向という。
図１および図２に示す電気光学装置１００は、アクティブマトリクス駆動方式の透過型の液晶表示装置である。図２に示すように、電気光学装置１００は、透光性を有する素子基板２００と、透光性を有する対向基板３００と、枠状のシール部材４００と、液晶層５００とを有する。シール部材４００は、素子基板２００と対向基板３００との間に配置される。液晶層５００は、素子基板２００、対向基板３００およびシール部材４００によって囲まれる領域内に配置される。ここで、素子基板２００、液晶層５００および対向基板３００は、Ｚ軸に沿って並ぶ。素子基板２００が有する後述の第１基体２１０の表面がＸ−Ｙ平面に平行である。以下では、＋Ｚ方向または−Ｚ方向からみることを「平面視」と言う。
本実施形態の電気光学装置１００では、例えば光源から発生される光は、素子基板２００に入射し、液晶層５００を透過して対向基板３００から出射される。なお、光は、対向基板３００に入射し、液晶層５００を透過して素子基板２００から出射されてもよい。また、光は可視光である。「透光性」とは、可視光に対する透過性を意味し、好ましくは可視光の透過率が５０％以上であることをいう。遮光性とは、可視光に対する遮光性を意味し、好ましくは、可視光の透過率が５０％未満であることをいい、より好ましくは、１０％以下であることをいう。また、図１に示す電気光学装置１００は、平面視で四角形状をなすが、電気光学装置１００の平面視形状は、これに限定されず、例えば、円形等であってもよい。
図２に示すように、素子基板２００は、第１基体２１０と、複数の画素電極２２０と、第１配向膜２３０と、を有する。第１基体２１０は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。画素電極２２０は、透光性を有しており、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料で構成される。第１配向膜２３０は、素子基板２００において最も液晶層５００側に位置しており、液晶層５００の液晶分子を配向させる。第１配向膜２３０の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。なお、素子基板２００の詳細な構成については、後で説明する。
図２に示すように、対向基板３００は、第２基体３１０と、絶縁膜３２０と、共通電極３３０と、第２配向膜３４０と、を有する。第２基体３１０、絶縁膜３２０、共通電極３３０および第２配向膜３４０は、この順に並ぶ。このうち第２配向膜３４０が最も液晶層５００側に位置する。第２基体３１０は、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。第２基体３１０は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。共通電極３３０は、例えばＩＴＯまたはＩＺＯ等の透明導電材料で構成される。また、第２配向膜３４０は、液晶層５００の液晶分子を配向させる。第２配向膜３４０の構成材料としては、例えばポリイミドおよび酸化ケイ素等が挙げられる。
シール部材４００は、例えばエポキシ樹脂等の各種硬化性樹脂を含む接着剤等を用いて形成される枠状の部材である。シール部材４００は、素子基板２００および対向基板３００のそれぞれに対して固着される。
液晶層５００は、複数の画素電極２２０と共通電極３３０との間に配置され、電界に応じて光学的特性が変化する電気光学層である。より具体的には、液晶層５００は、正または負の誘電異方性を有する液晶分子を含む。液晶層５００は、液晶分子が第１配向膜２３０および第２配向膜３４０の双方に接するように素子基板２００および対向基板３００によって挟持される。液晶層５００が有する液晶分子の配向は、液晶層５００に印加される電圧に応じて変化する。液晶層５００は、印加される電圧に応じて光を変調させることで階調表示を可能とする。
図１に示すように、素子基板２００における対向基板３００側の面には、複数の走査線駆動回路１１０と信号線駆動回路１２０と複数の外部端子１３０とが配置される。各外部端子１３０には、走査線駆動回路１１０または信号線駆動回路１２０から引き回される図示しない引回し配線が接続される。
以上の構成の電気光学装置１００は、画像を表示する表示領域Ａ１０と、平面視で表示領域Ａ１０の外側に位置する周辺領域Ａ２０と有する。表示領域Ａ１０には、行列状に配列される複数の画素Ｐが設けられる。複数の画素Ｐに対して複数の画素電極２２０が１対１で配置される。よって、複数の画素電極２２０は表示領域Ａ１０に位置する。周辺領域Ａ２０は、平面視で表示領域Ａ１０を囲む。周辺領域Ａ２０には、走査線駆動回路１１０および信号線駆動回路１２０等が配置される。
１Ａ−２．素子基板２００の電気的な構成
図３は、素子基板２００の電気的な構成を示す等価回路図である。図３に示すように、素子基板２００には、ｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２とｎ本の容量線２４３とが設けられる。ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数である。ｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２との各交差に対応してトランジスター２４０が配置される。各トランジスター２４０は、例えばスイッチング素子として機能するＴＦＴである。各トランジスター２４０は、ゲート、ソースおよびドレインを含む。
ｎ本の走査線２４１のそれぞれはＸ軸に沿って延在し、ｎ本の走査線２４１はＹ軸に沿って等間隔で並ぶ。ｎ本の走査線２４１のそれぞれは、全てのトランジスター２４０のうちの幾つかのトランジスター２４０のそれぞれのゲートに電気的に接続される。ｎ本の走査線２４１は、図１に示す走査線駆動回路１１０に電気的に接続される。１〜ｎ本の走査線２４１には、走査線駆動回路１１０から走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが線順次で供給される。
図３に示すｍ本の信号線２４２のそれぞれはＹ軸に沿って延在し、ｍ本の信号線２４２はＸ軸に沿って等間隔で並ぶ。ｍ本の信号線２４２のそれぞれは、全てのトランジスター２４０のうちの幾つかのトランジスター２４０のそれぞれのソースに電気的に接続される。ｍ本の信号線２４２は、図１に示す信号線駆動回路１２０に電気的に接続される。１〜ｍ本の信号線２４２には、信号線駆動回路１２０から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが並行に供給される。
図３に示すｎ本の走査線２４１とｍ本の信号線２４２とは、互いに電気的に絶縁されており、平面視で格子状に配置される。隣り合う２つの走査線２４１と隣り合う２つの信号線２４２とで囲まれる領域が画素Ｐに対応する。各画素電極２２０は、対応するトランジスター２４０のドレインに電気的に接続される。
ｎ本の容量線２４３のそれぞれはＸ軸に沿って延在し、ｎ本の容量線２４３はＹ軸に沿って等間隔で並ぶ。また、ｎ本の容量線２４３は、ｍ本の信号線２４２およびｎ本の走査線２４１に対して電気的に絶縁されており、これらに対して間隔を隔てて配置される。各容量線２４３には、グランド電位等の固定電位が印加される。ｎ本の容量線２４３のそれぞれは、全ての蓄積容量２４４のうちの幾つかの蓄積容量２４４に電気的に接続される。複数の蓄積容量２４４は、複数の画素電極２２０に１対１で電気的に接続される。また、複数の蓄積容量２４４は、複数のトランジスター２４０のドレインに１対１で電気的に接続される。各蓄積容量２４４は、画素電極２２０の電位を保持するための容量素子である。
走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、およびＧｎが順次アクティブとなり、ｎ本の走査線２４１が順次選択されると、選択される走査線２４１に接続されるトランジスター２４０がオン状態となる。すると、ｍ本の信号線２４２を介して表示すべき階調に応じた大きさの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、およびＳｍが、選択される走査線２４１に対応する画素Ｐに取り込まれ、画素電極２２０に印加される。これにより、画素電極２２０と図２に示す対向基板３００が有する共通電極３３０との間に形成される液晶容量に、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、印加される電圧に応じて液晶分子の配向が変化する。また、蓄積容量２４４によって、印加される電圧が保持される。このような液晶分子の配向の変化によって光が変調され階調表示が可能となる。
１Ａ−３．素子基板２００
図４は、図１中のＢ−Ｂ線における素子基板２００の断面図である。なお、図４では、各部の構成の理解を容易にするために模式的に示される。以下の説明では、Ｚ１方向を上方とし、Ｚ２方向を下方として説明する。
図４に示すように、素子基板２００は、前述の第１基体２１０と複数の画素電極２２０と第１配向膜２３０と複数のトランジスター２４０とのほか、積層体２６０と遮光体２７０と第１レンズ構造体２８０と保護膜２９０とを有する。第１基体２１０、積層体２６０、第１レンズ構造体２８０、保護膜２９０、複数の画素電極２２０および第１配向膜２３０は、この順に積層される。よって、複数のトランジスター２４０と遮光体２７０とのそれぞれは、基材２１１と第１レンズ構造体２８０との間に配置される。また、複数のトランジスター２４０と遮光体２７０とのそれぞれは、積層体２６０の層間に配置される。以下、素子基板２００の各部を順に説明する。
第１基体２１０は、前述のように、透光性および絶縁性を有する平板で構成される。図４に示す第１基体２１０は、基材２１１を有する。基材２１１は、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。なお、基材２１１のＺ１方向側の面上には、例えば、シリコン酸窒化膜またはシリコン酸化膜等で構成される保護膜が配置されてもよい。
積層体２６０は、透光性および絶縁性を有する。積層体２６０は、層間絶縁膜２６１、２６２、２６３、２６４、２６５および２６６を有する。層間絶縁膜２６１、２６２、２６３、２６４、２６５および２６６は、第１基体２１０から第１レンズ構造体２８０に向けてこの順に積層される。層間絶縁膜２６１、２６２、２６３、２６４、２６５および２６６のそれぞれは、例えば、酸化シリコン等のケイ素を含む無機材料で構成される。積層体２６０の層間には、複数のトランジスター２４０と遮光体２７０とのそれぞれが適宜に配置される。
図４に示す例では、層間絶縁膜２６２と層間絶縁膜２６３との間にトランジスター２４０が配置される。また、図示しないが、積層体２６０の層間には、前述の複数の走査線２４１と複数の信号線２４２と複数の容量線２４３と複数の蓄積容量２４４とのそれぞれも適宜に配置される。また、積層体２６０の各層には、トランジスター２４０、走査線２４１、信号線２４２、容量線２４３または蓄積容量２４４に電気的に接続される貫通電極等の構造体が適宜に貫通して配置される。なお、積層体２６０を構成する層の数は、図４に示す層数に限定されず、任意である。また、図４では、積層体２６０が光の通過領域にわたり設けられるが、当該通過領域を積層体２６０とは別体の層で構成してもよい。
遮光体２７０は、積層体２６０の層間に配置される遮光性の膜の集合体である。遮光体２７０は、図示はしないが、平面視で画素電極２２０を囲むように格子状に配置される。遮光体２７０は、遮光膜２７１、２７２および２７３を有する。遮光膜２７１は、層間絶縁膜２６１と層間絶縁膜２６２との間に配置される。遮光膜２７２は、層間絶縁膜２６３と層間絶縁膜２６４との間に配置される。遮光膜２７３は、層間絶縁膜２６４と層間絶縁膜２６５との間に配置される。
ここで、トランジスター２４０は、遮光膜２７１に対してＺ１方向に配置される。このため、Ｚ１方向に進行する光またはその他の外光がトランジスター２４０に入射するのを遮光膜２７１により低減または防止することができる。また、トランジスター２４０は、遮光膜２７２または２７３に対してＺ２方向に配置される。このため、Ｚ２方向に進行する外光がトランジスター２４０に入射するのを遮光膜２７２または２７３により低減または防止することもできる。遮光膜２７１、２７２および２７３のそれぞれは、例えば、金属、金属シリサイドまたは金属化合物等で構成される。当該金属としては、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）およびアルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。
遮光膜２７１、２７２または２７３は、導電性を有する場合、前述の走査線２４１、信号線２４２または容量線２４３を兼ねてもよいし、蓄積容量２４４の電極を兼ねてもよい。つまり、遮光膜２７１、２７２または２７３は、配線であってもよい。配線である場合、遮光膜２７１、２７２または２７３のそれぞれは、アルミニウムを含むことが好ましい。これにより、配線の低抵抗化を図ることができる。
第１レンズ構造体２８０は、画素Ｐごとに光の広がり角度を調整するためのレンズアレイである。本実施形態の第１レンズ構造体２８０は、光の広がり角度を画素Ｐごとに所望の範囲内に調整する。第１レンズ構造体２８０の作用により、液晶層５００を透過する光の量を多くすることができる。よって、光の利用効率を高めることができる。なお、第１レンズ構造体２８０は後で詳述する。
保護膜２９０は、第１レンズ構造体２８０の積層体２６０とは反対の面上に配置される透光性および絶縁性を有する膜である。保護膜２９０は、例えば、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等で構成される。保護膜２９０を第１レンズ構造体２８０上に配置することで、素子基板２００の製造時における第１レンズ構造体２８０のクラック等の発生を低減したり、保護膜２９０を用いない場合に比べて画素電極２２０の平坦性を高めたりすることができる。なお、保護膜２９０は、画素電極２２０に対する密着性を高める観点から、例えばＢＳＧ（borosilicate glass）等のガラスで構成してもよい。
保護膜２９０における第１レンズ構造体２８０とは反対の面上には、複数の画素電極２２０が配置される。複数の画素電極２２０は、平面視で、画素Ｐに対応して、行列状に配置される。図示しないが、複数の画素電極２２０のそれぞれは、前述の第１レンズ構造体２８０および保護膜２９０を貫通する貫通電極を介して、トランジスター２４０のドレインに電気的に接続される。複数の画素電極２２０の保護膜２９０とは反対の面上には、第１配向膜２３０が配置される。なお、保護膜２９０は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。この場合、複数の画素電極２２０は、第１レンズ構造体２８０上に直接的に配置される。
１Ａ−４．第１レンズ構造体２８０
図５は、第１レンズ構造体２８０を示す断面図である。図６は、第１レンズ構造体２８０が有する透光層２８１を示す平面図である。図５に示すように、第１レンズ構造体２８０は、透光層２８１とレンズ層２８２とを有する。透光層２８１は、図４に示す基材２１１とレンズ層２８２との間に配置される「絶縁層」の例示である。
図５に示すように、透光層２８１は、透光性および絶縁性を有する層である。透光層２８１は、例えば、酸化シリコン等のケイ素を含む無機材料で構成される。透光層２８１は、レンズ層２８２に接触する接触面２８５を有する。接触面２８５は、表示領域Ａ１０に位置する第１面２８３と、周辺領域Ａ２０に位置する第２面２８４とを有する。
第１面２８３は、複数の凹部２８３１を有する。凹部２８３１は、「第１凹部」の例示である。各凹部２８３１は、第１面２８３に形成される湾曲状の窪みである。図６に示すように、複数の凹部２８３１は、平面視で、複数の画素Ｐに対応して、行列状に配置される。なお、図６では、便宜上、第１面２８３のうち複数の凹部２８３１以外の部分２８３２にドットパターンが付されている。図５に示すように、複数の凹部２８３１は、複数の画素電極２２０に１対１で配置される。
第２面２８４は凹部を有する。当該凹部は、「第２凹部」の例示である。特に、本実施形態では、第２面２８４は凹部で構成される。つまり、第２面２８４は、第１面２８３の部分２８３２に対してＺ２方向に位置する。よって、第２面２８４は、第１面２８３の複数の凹部２８３１以外の部分２８３２よりも基材２１１に近い。第２面２８４は、平坦面であり、透光層２８１に形成される窪みである。図６に示すように、第２面２８４の平面視での形状は、第１面２８３を囲む枠状に形成される。別の見方をすれば、第２面２８４の平面視での形状は、複数の凹部２８３１を囲む枠状に形成される。
図５に示す例では、第２面２８４を構成する凹部の深さＤ２は、各凹部２８３１の深さＤ１よりも小さい。深さＤ１およびＤ２のそれぞれは、Ｚ軸に沿った長さである。深さＤ１は、部分２８３２から凹部２８３１の底までのＺ軸に沿った距離である。深さＤ２は、部分２８３２から凹部２８３１の底までのＺ軸に沿った距離である。なお、深さＤ２は、深さＤ１以上であってもよい。
図５に示すように、レンズ層２８２は、複数の凹部２８３１の内側を埋めるように、透光層２８１上に配置される。レンズ層２８２は、透光層２８１の材料の屈折率とは異なる屈折率の材料で構成される透光性および絶縁性の層である。好ましくは、レンズ層２８２の屈折率は、透光層２８１の屈折率よりも大きい。レンズ層２８２の構成材料としては、例えば、酸窒化シリコン等のケイ素を含む無機材料が挙げられる。なお、レンズ層２８２が当該無機材料であることで、樹脂材料である場合に比べ、光学特性に優れるとともに充分に薄く形成することができる。
レンズ層２８２は、平板状の平板部２８２０と、複数のレンズ２８２１と、周辺凸部２８２２とを有する。各レンズ２８２１は、平板部２８２０からＺ２方向に突出する。複数のレンズ２８２１は、複数の凹部２８３１に対応して配置される。具体的には、複数のレンズ２８２１は、複数の凹部２８３１に１対１で配置される。よって、複数のレンズ２８２１は、複数の画素電極２２０に対応して配置される。各レンズ２８２１は、レンズ面として機能する湾曲面を有する。当該レンズ面は、凹部２８３１に接触する。周辺凸部２８２２は、平板部２８２０からＺ２方向に突出する。周辺凸部２８２２は、透光層２８１の第２面２８４に接触する。図示はしないが、周辺凸部２８２２の平面視で形状は、複数のレンズ２８２１を囲む枠状である。
前述のように、透光層２８１は、接触面２８５を有する。接触面２８５が有する第１面２８３は、複数のレンズ２８２１に対応して配置される複数の凹部２８３１を有する。また、接触面２８５が有する第２面２８４は、凹部で構成され、第１面２８３の部分２８３２に対してＺ２方向に向かって凹んでいる。
第２面２８４が第１面２８３の部分２８３２よりも凹んでいることで、凹んでいない場合に比べ、レンズ層２８２のグローバル段差を緩和することができる。特に、素子基板２００の反りの影響によらず、グローバル段差を緩和することができる。グローバル段差が緩和されることで、素子基板２００と対向基板３００との間の距離の均一化を高めることができる。なお、グローバル段差は、レンズ層２８２の上面のうちの表示領域Ａ１０の部分と周辺領域Ａ２０の部分との境界に形成される段差である。グローバル段差については、後で詳述する。
また、前述のように、レンズ層２８２の材料の屈折率が透光層２８１の材料の屈折率よりも高い場合、レンズ層２８２を成膜すると、素子基板２００の反りが特に生じ易い。しかし、前述のように、透光層２８１が第２面２８４を有するため、当該反りの影響によらず、グローバル段差を緩和することができる。
また、前述のように、透光層２８１およびレンズ層２８２は、複数のトランジスター２４０と複数の画素電極２２０との間に配置される。レンズ層２８２は、積層体２６０よりも上層に配置される。レンズ層２８２を成膜すると、レンズ層２８２の残留応力に起因して素子基板２００に反りが生じる。当該反りは、アニールにより緩和されるが、レンズ層２８２にアニールが行われると、レンズ層２８２の下層に配置される複数のトランジスター２４０および各種の配線にダメージを与えてしまうおそれがある。当該アニールの温度は、一般的に、配線の物性が変化してしまう温度である耐熱限界温度よりも高いためである。よって、レンズ層２８２にアニールを施すことは適さない。素子基板２００の反りが抑制されていないと、平坦化処理によって、グローバル段差を緩和することが難しい。しかし、前述のように、透光層２８１が第２面２８４を有するため、当該反りの影響によらず、グローバル段差を緩和することができる。よって、複数のトランジスター２４０よりも上層に位置する透光層２８１が凹部で構成される第２面２８４を有することは、複数のトランジスター２４０よりも下層に位置する基材２１１が第２面２８４を有するよりも有効である。
１Ａ−５．電気光学装置１００の製造方法
図７は、第１実施形態に係る電気光学装置１００の製造方法の流れを示す図である。図７では、電気光学装置１００の製造工程のうち、主に、第１レンズ構造体２８０の製造工程が代表的に示される。なお、電気光学装置１００のうち第１レンズ構造体２８０以外の構造は、公知の方法により製造できる。また、本明細書において「要素Ａ上に要素Ｂが形成される」という表現は、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する場合に限定されない。要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触していない場合も、「要素Ａ上に要素Ｂが形成される」という概念に包含される。また、以下では、素子基板２００の製造途中での状態も、素子基板２００として説明する。例えば、保護膜２９０、複数の画素電極２２０および第１配向膜２３０を備えていない構造体を素子基板２００として記載する場合がある。
図７に示すように、電気光学装置１００の製造方法は、遮光体形成工程Ｓ１１と透光層形成工程Ｓ１２と第２凹部形成工程Ｓ１３と第１凹部形成工程Ｓ１４とレンズ層形成工程Ｓ１５とを含む。以下、各工程を順次説明する。
図８は、遮光体形成工程Ｓ１１を説明するための断面図である。遮光体形成工程Ｓ１１では、図８に示すように、遮光体２７０および複数のトランジスター２４０が形成される。また、遮光体２７０とともに積層体２６０が形成される。遮光体２７０が有する遮光膜２７１〜２７３のそれぞれは、例えば、スパッタリング法または蒸着法により金属膜が形成された後、当該金属膜に対してレジストマスクを用いたエッチングが行なわれることにより形成される。積層体２６０を有する層間絶縁膜２６１〜２６６のそれぞれは、例えば、熱酸化またはＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等で形成される。
図９は、透光層形成工程Ｓ１２を説明するための断面図である。なお、図９では、積層体２６０よりも下層の図示が省略される。透光層形成工程Ｓ１２では、図９に示すように、積層体２６０上に透光層２８１ｘが形成される。透光層２８１ｘは、後の工程を経て、第１レンズ構造体２８０の透光層２８１となる。透光層２８１ｘは、例えば酸化ケイ素等の無機材料で構成される。透光層２８１ｘの形成には、例えば、ＣＶＤ法等の蒸着法が用いられる。原料ガスには、例えば、ＴＥＯＳ（tetraethoxysilane）またはＳｉＨ４が用いられる。また、透光層２８１ｘには、必要に応じて、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法等による平坦化処理が施される。
図１０および図１１のそれぞれは、第２凹部形成工程Ｓ１３を説明するための断面図である。第２凹部形成工程Ｓ１３では、まず、図１０に示すように、透光層２８１ｘ上にマスクＭ１が形成される。その後、マスクＭ１を用いたエッチングにより透光層２８１ｘの一部が除去される。当該除去により、図１１に示すように、透光層２８１ｙが形成される。
具体的には、例えば、レジスト材料を透光層２８１ｘに塗布し、露光および現像することにより、マスクＭ１が形成される。マスクＭ１は、開口Ｍ０１を有する。開口Ｍ０１は、周辺領域Ａ２０に対応する位置に設けられる。マスクＭ１が形成された後、図１１に示すように、透光層２８１ｙのうちマスクＭ１で覆われていない部分の一部が除去される。透光層２８１ｘの一部は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより除去される。エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４等のフルオロカーボン系のガスが用いられる。また、当該エッチングにより、透光層２８１ｘの一部が除去されるとともに、マスクＭ１が除去される。なお、透光層２８１ｘの一部の除去と、マスクＭ１の除去とは、別の工程で行われてもよい。例えば、マスクＭ１は、プラズマまたはオゾンによるアッシングにより除去されてもよい。なお、マスクＭ１は、金属膜で形成されてもよい。
図１１に示すように、透光層２８１ｙの上面２８５ｙは、表示領域Ａ１０に位置する第１面２８３と、周辺領域Ａ２０に位置する第２面２８４とを有する。透光層２８１ｙが有する第２面２８４は、第１面２８３よりも積層体２６０に向かって凹んでいる。よって、第２面２８４は、第１面２８３に対してＺ２方向に位置する。なお、上面２８５ｙは、後の工程でレンズ層２８２に接触する。つまり、上面２８５ｙは、レンズ層２８２に接触する接触面２８５である。
図１２は、第１凹部形成工程Ｓ１４を説明するための断面図である。第１凹部形成工程Ｓ１４では、図１２に示すように、複数の凹部２８３１を有する透光層２８１が形成される。具体的には、まず、図１１に示す透光層２８１ｙ上に、図１２に示すマスクＭ２が形成される。次に、マスクＭ２を用いたエッチングにより、図１１に示す透光層２８１ｙの一部が除去されることで、図１２に示す透光層２８１が形成される。
マスクＭ２は、複数の開口Ｍ０２を有する。各開口Ｍ０２は、表示領域Ａ１０に位置する。マスクＭ２は、例えば、遮光体２７０の変質等が生じない程度の低温での成膜が可能なハードマスクである。マスクＭ２は、例えば、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）またはチタンナイトライド（ＴｉＮ）を含む。透光層２８１ｙのうちマスクＭ１で覆われていない部分が等方的にエッチングされることにより、透光層２８１ｙの第１面２８３に略半球状をなす複数の凹部２８３１が形成される。当該エッチングとしては、例えば、フッ化水素（ＨＦ）等のフッ素系のエッチング液を用いたウェットエッチングが挙げられる。なお、図１２に示す透光層２８１が形成された後、マスクＭ２は除去される。
図１３および図１４のそれぞれは、レンズ層形成工程Ｓ１５を説明するための断面図である。レンズ層形成工程Ｓ１５では、まず、図１３に示すように、透光層２８１上にレンズ層２８２ｘが形成される。次に、レンズ層２８２ｘにＣＭＰ法等の研磨による平坦化処理が施される。その結果、図１４に示すように、レンズ層２８２が製造される。
図１３に示すレンズ層２８２ｘは、例えば酸化ケイ素等の無機材料で構成される。レンズ層２８２ｘの形成には、例えば、ＣＶＤ法等の蒸着法が用いられる。原料ガスには、例えば、ＴＥＯＳまたはＳｉＨ４が用いられる。また、レンズ層２８２ｘの上面２８８には、透光層２８１の凹凸が反映される。具体的には、レンズ層２８２ｘの上面２８８は、表示領域Ａ１０に位置する第３面２８６と、周辺領域Ａ２０に位置する第４面２８７とを有する。第３面２８６は、第１面２８３に対応する部分である。第３面２８６は、複数の凹部２８３１の形状を反映する凹凸を有する。第４面２８７は、第２面２８４に対応する部分である。第４面２８７は、第３面２８６の突出する部分に対してＺ２方向に向かって凹んでいる。レンズ層２８２ｘの上面２８８の凹凸を平坦にするよう、ＣＭＰ法等の研磨による平坦化処理が行われる。その結果、レンズ層２８２ｘの上面２８８が平坦化され、図１４に示すレンズ層２８２が得られる。
以上により、第１レンズ構造体２８０が得られる。以上の説明のように、第２面２８４を有する「絶縁層」である透光層２８１ｙが形成され、次に、透光層２８１ｙの第１面２８３に複数の凹部２８３１が形成される。その結果、透光層２８１が得られる。次いで、透光層２８１上にレンズ層２８２ｘが形成され、その後、レンズ層２８２ｘに平坦化処理が施される。第２面２８４を有する透光層２８１上にレンズ層２８２ｘが成膜されることで、レンズ層２８２ｘの第４面２８７は、第３面２８６よりも基材２１１に向かって凹んだ状態となる。かかるレンズ層２８２ｘの上面２８８に対して平坦化処理が施されることで、反りの影響を受けずに、グローバル段差を緩和することができる。
図１５は、参考例のレンズ構造体２８０ｒを説明するための断面図である。図１５に示すように、レンズ構造体２８０ｒは、透光層２８１ｒとレンズ層２８２ｒとを有する。図１５中の破線で示すレンズ層２８２ｒは、平坦化処理前の状態である。図１５中の実線で示すレンズ層２８２ｒは、平坦化処理後の状態である。透光層２８１ｒは、本実施形態の第２面２８４に相当する部分を有さない。このため、破線で示すレンズ層２８２ｒの上面２８８ｒのうちの表示領域Ａ１０に位置する面２８６ｒには、透光層２８１ｒの複数の凹部の形状を反映する凹凸があり、周辺領域Ａ２０に位置する面２８７ｒには、凹凸がない。よって、面２８６ｒの密度は面２８７ｒの密度に比べて小さい。したがって、面２８６ｒは、面２８７ｒに比べて深く研磨されやすい。その結果、レンズ層２８２ｒには、面２８６ｒと面２８７ｒとの間の段差Ｄ０が大きくなり易い。段差Ｄ０が、いわゆるグローバル段差である。
ここで、前述のように、本実施形態における透光層２８１は、図１３に示すように、第１面２８３に対してＺ２方向に凹んだ第２面２８４を有する。そして、透光層２８１上に成膜されたレンズ層２８２ｘの上面２８８には、透光層２８１の接触面２８５の形状が反映される。よって、レンズ層２８２ｘの周辺領域Ａ２０に位置する第４面２８７は、表示領域Ａ１０に位置する第３面２８６に対してＺ２方向に位置する。レンズ層２８２ｘの平坦化処理よりも前に、上面２８８のうちの第４面２８７をあらかじめ凹ませておくことで、第３面２８６が、第４面２８７に比べて深く研磨されることが抑制される。すなわち、レンズ層２８２ｘの平坦化処理よりも前に、第４面２８７を形成しておくことで、グローバル段差の形成を抑制することができる。さらには、グローバル段差が形成されたとしてもその大きさを小さくすることができる。
また、レンズ層２８２ｘが成膜されると、レンズ層２８２ｘの残留応力に起因する素子基板２００の反りが生じる。例えば、表示領域Ａ１０の部分がＺ２方向に凹むように素子基板２００が反る場合がある。この場合であっても、第２面２８４が存在するため、当該反りの影響を受けずに、平坦化処理を施すことができる。
図１６は、参考例のレンズ構造体２８０ｓを説明するための断面図である。図１６に示すように、レンズ構造体２８０ｓは、透光層２８１ｓとレンズ層２８２ｓとを有する。例えば、グローバル段差を緩和するために、レンズ層２８２ｓの上面２８８ｓのうち周辺領域Ａ２０に位置する面２８７ｓを表示領域Ａ１０に位置する面２８６ｓに対して凹ませることが考えらえる。例えば、マスクを用いたエッチングにより、周辺領域Ａ２０に位置する面２８７ｓを除去することができる。しかし、前述の残留応力に起因する反りが生じていると、当該反りの制約により、高精度にエッチングを行うことが難しい。その結果、図１６に示すように、面２８７ｓを面２８６ｓに対して凹ませることが難しい場合がある。
これに対し、透光層２８１は、図１３に示すように、第１面２８３に対してＺ２方向に凹んだ第２面２８４を有する。そして、その透光層２８１上にレンズ層２８２ｘが成膜される。このため、レンズ層２８２ｘにエッチングを施さなくても、レンズ層２８２ｘの第４面２８７を第３面２８６に対して凹ませることができる。よって、前述の残留応力に起因する反りの影響を受けずに、グローバル段差を抑制することができる。
１Ｂ．第２実施形態
第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図１７は、第２実施形態における第１レンズ構造体２８０Ａの断面図である。図１８は、図１７に示す第１レンズ構造体２８０Ａが有する透光層２８１Ａの平面図である。第１レンズ構造体２８０Ａは、透光層２８１Ａが有する接触面２８５Ａの形状が異なることが第１実施形態のおける第１レンズ構造体２８０と異なる。なお、図１８では、便宜上、第１面２８３のうち複数の凹部２８３１以外の部分２８３２にドットパターンが付されている。また、後述の凸部２８４２に網掛けが付されている。
図１７に示すように、透光層２８１Ａの第２面２８４Ａは、複数の凹部２８４１を有する。各凹部２８４１は、「第２凹部」の例示である。図１８に示すように、各凹部２８４１は、Ｙ軸に沿って延在する溝である。各凹部２８４１は、互いに等間隔で離間する。複数の凹部２８４１は、Ｘ軸に沿って並ぶ。別の見方をすると、第２面２８４Ａの複数の凹部２８４１を除く部分は、複数の凸部２８４２を構成する。
第１面２８３における複数の凹部２８３１の配置密度と、第２面２８４Ａにおける複数の凹部２８４１の配置密度とは、等しいことが好ましい。別の見方をすると、第１面２８３における複数の凹部２８３１を除く部分２８３２の配置密度と、第２面２８４Ａにおける複数の凸部２８４２の配置密度とは、等しいことが好ましい。なお、当該「等しい」とは、実質的に等しいことを意味する。具体的には、当該「等しい」とは、２者の配置密度が互いに完全に一致することのみならず互いの差が５％以内であることを含む。
複数の凹部２８３１の配置密度と複数の凹部２８４１の配置密度とが等しいことで、第１面２８３と第２面２８４Ａでの粗密の差を最も小さくすることができる。よって、前述の図１３に示すレンズ層２８２ｘの第３面２８６と第４面２８７での粗密の差を最も小さくすることができる。このため、グローバル段差を特に効果的に緩和することができる。
ここで、例えば、第２面２８４Ａの凹部２８４１の形状を、第１面２８３の凹部２８３１の形状と同一の湾曲状にすることが考えられる。つまり、接触面２８５Ａの全域に複数の半球面状の複数の凹部２８３１を形成することが考えられる。この場合、複数の凹部２８３１は、１つの工程で形成される。よって、この場合、前述の第１実施形態における第２凹部形成工程Ｓ１３は省略される。また、第１凹部形成工程Ｓ１４で、接触面２８５Ａの全域に複数の半球面状の複数の凹部２８３１が形成される。しかし、複数の凹部２８３１が１つの工程で形成される場合、図１２に示すマスクＭ２の全域に開口Ｍ０２が形成される。そうすると、マスクＭ２の強度が低下してしまう。この結果、マスクＭ２の剥がれ、または破損が生じるおそれがある。
したがって、透光層２８１Ａの第２面２８４Ａに形成される凹部２８４１の形状は、第１面２８３の凹部２８３１の形状と異なることが好ましい。また、複数の凹部２８４１を有する第２面２８４Ａが形成された後に、複数の凹部２８４１を有する第２面２８４Ａが形成されることが好ましい。これにより、マスクＭ２の強度の低下が抑制され、よって、寸法精度に優れる複数の凹部２８３１を形成することができる。
以上の第２実施形態の第１レンズ構造体２８０Ａによっても、第１実施形態の第１レンズ構造体２８０と同様に、グローバル段差を緩和することができる。なお、各凹部２８４１は、直線状であるが、曲線状であってもよい。また、各凹部２８４１は、Ｙ軸に沿った方向以外の方向に沿って延在する溝である。例えば、各凹部２８４１は、Ｘ軸に沿って延在する溝である。また、複数の凹部２８４１は、等間隔に並んでいなくてもよい。例えば、透光層２８１Ａの外側に向かうにしたがって間隔が広くなってもよい。
１Ｃ．変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
前述の第２実施形態では、第２面２８４Ａの各凹部２８４１は、Ｙ軸に沿って延在する溝であるが、各凹部２８４１の構成はこれに限定されない。例えば、図１９または図２０に示す例が挙げられる。図１９は、変形例における透光層２８１Ｂの平面図である。図１９に示す透光層２８１Ｂの第２面２８４Ｂは、平面視で格子状をなす凹部２８４１Ｂを有する。別の見方をすれば、第２面２８４Ｂのうちの凹部２８４１Ｂを除く部分は、複数の凸部２８４２Ｂを構成する。複数の凸部２８４２Ｂは、行列状に配置されるが、不規則に点在していてもよい。また、第１面２８３における複数の凹部２８３１の配置密度と、第２面２８４Ｂにおける凹部２８４１Ｂの配置密度とは、等しいことが好ましい。別の見方をすると、第１面２８３における複数の凹部２８３１を除く部分２８３２の配置密度と、第２面２８４Ｂにおける複数の凸部２８４２Ｂの配置密度とは、等しいことが好ましい。これにより、グローバル段差を特に効果的に緩和することができる。
図２０は、変形例における透光層２８１Ｃの平面図である。図２０に示す透光層２８１Ｃの第２面２８４Ｃは、平面視で四角形をなす複数の凹部２８４１Ｃを有する。複数の凹部２８４１Ｃは、行列状に配置される。別の見方をすれば、第２面２８４Ｃのうちの凹部２８４１Ｃを除く部分は、格子状の凸部２８４２Ｃを構成する。また、第１面２８３における複数の凹部２８３１の配置密度と、第２面２８４Ｃにおける複数の凹部２８４１Ｃの配置密度とは、等しいことが好ましい。別の見方をすると、第１面２８３における複数の凹部２８３１を除く部分２８３２の配置密度と、第２面２８４Ｃにおける凸部２８４２Ｃの配置密度とは、等しいことが好ましい。これにより、グローバル段差を特に効果的に緩和することができる。
１Ｄ．応用例
以上の各形態に例示した素子基板２００は、各種構成の電気光学装置１００に応用され得る。図２１および図２２に、各形態に例示した素子基板２００の応用例の形態を例示する。
図２１は、図１中のＢ−Ｂ線に対応した位置における第１応用例に係る電気光学装置１００の断面図である。なお、前述の各形態に例示した電気光学装置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。
図２１に示すように、本応用例にかかる素子基板２００Ａは、複数のトランジスター２４０の下層に、第２レンズ構造体を構成する第１基体２１０Ａと、第３レンズ構造体２５０とを有する。このように、複数のトランジスター２４０の上層と下層にレンズ構造体を配置することで、光の利用効率をさらに高めることができるため、より明るい電気光学装置１００を実現することができる。
素子基板２００Ａにおいて、第１基体２１０Ａ、第３レンズ構造体２５０、積層体２６０、第１レンズ構造体２８０、保護膜２９０、複数の画素電極２２０および第１配向膜２３０は、この順に積層される。よって、複数のトランジスター２４０と遮光体２７０とのそれぞれは、第３レンズ構造体２５０と第１レンズ構造体２８０との間に配置される。以下、第１基体２１０Ａおよび第３レンズ構造体２５０を順に説明する。
第１基体２１０Ａは、基材２１１Ａと第２レンズ層２１２とを有し、画素Ｐごとに光の広がり角度を調整するためのレンズアレイを構成する。
基材２１１Ａは、透光性および絶縁性を有する板材である。基材２１１Ａは、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。基材２１１Ａの第２レンズ層２１２に接触する面は、複数の凹部２１１１を有する。各凹部２１１１は、基材２１１Ａの第２レンズ層２１２に接触する面に形成される湾曲状の窪みである。図示しないが、複数の凹部２１１１は、平面視で、複数の画素Ｐに対応して、行列状に配置される。複数の凹部２１１１は複数の画素電極２２０に１対１で配置される。
第２レンズ層２１２は、複数の凹部２１１１の内側を埋めるように、基材２１１Ａ上に配置される。第２レンズ層２１２は、基材２１１Ａとは異なる屈折率の材料で構成される透光性および絶縁性の層である。好ましくは、第２レンズ層２１２の屈折率は、基材２１１Ａの屈折率よりも大きい。第２レンズ層２１２の構成材料としては、例えば、酸窒化シリコン等のケイ素を含む無機材料が挙げられる。第２レンズ層２１２は、平板状の平板部２１２０と、平板部２１２０からＺ２方向に突出する複数の第２レンズ２１２１と、を有する。複数の第２レンズ２１２１は、複数の凹部２１１１に１対１で配置される。各第２レンズ２１２１は、レンズ面として機能する湾曲面を有する。当該レンズ面は、凹部２１１１に接触する。
なお、第２レンズ層２１２の基材２１１Ａとは反対の面上には、例えば、シリコン酸窒化膜またはシリコン酸化膜等で構成される保護膜が配置されてもよい。また、第１基体２１０Ａは、レンズアレイでなくともよく、単なる透光性および絶縁性を有する平板でもよい。また、第２レンズ層２１２が有する平板部２１２０は省略されてもよい。
第３レンズ構造体２５０は、画素Ｐごとに光の広がり角度を調整するためのレンズアレイである。第３レンズ構造体２５０は、前述の第１基体２１０Ａとの協働により、液晶層５００に入射する光の広がり角度を画素Ｐごとに所望の範囲内に調整する。第３レンズ構造体２５０は、透光層２５１と第３レンズ層２５２とを有する。
透光層２５１は、透光性および絶縁性を有する層である。透光層２５１は、例えば、酸化シリコン等のケイ素を含む無機材料で構成される。透光層２５１の第３レンズ層２５２に接触する面は、複数の凹部２５１１を有する。各凹部２５１１は、透光層２５１の第３レンズ層２５２に接触する面に形成される湾曲状の窪みである。図示しないが、複数の凹部２５１１は、平面視で、複数の画素Ｐに対応して、行列状に配置される。複数の凹部２５１１は複数の画素電極２２０に１対１で配置される。
第３レンズ層２５２は、複数の凹部２５１１の内側を埋めるように、透光層２５１上に配置される。第３レンズ層２５２は、透光層２５１とは異なる屈折率の材料で構成される透光性および絶縁性の層である。好ましくは、第３レンズ層２５２の屈折率は、透光層２５１の屈折率よりも大きい。第３レンズ層２５２の構成材料としては、例えば、酸窒化シリコン等のケイ素を含む無機材料が挙げられる。第３レンズ層２５２は、平板状の平板部２５２０と、平板部２５２０からＺ２方向に突出する複数の第３レンズ２５２１とを有する。複数の第３レンズ２５２１は、複数の凹部２５１１に１対１で配置される。各第３レンズ２５２１は、レンズ面として機能する湾曲面を有する。当該レンズ面は、凹部２５１１に接触する。
なお、第３レンズ層２５２の透光層２５１とは反対の面上には、例えば、シリコン酸窒化膜またはシリコン酸化膜等で構成される保護膜が配置されてもよい。また、第３レンズ層２５２が有する平板部２５２０は省略されてもよい。また、第３レンズ構造体２５０は、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
なお、第１基体２１０Ａは、以下のように形成される。まず、例えば、マスクを用いたエッチングにより石英基板に複数の凹部２１１１を形成することにより、基材２１１Ａが形成される。当該エッチングとしては、例えば、フッ化水素（ＨＦ）等のフッ素系のエッチング液を用いたウェットエッチングが挙げられる。次に、基材２１１Ａの複数の凹部２１１１を埋めるように、例えば酸窒ケイ素を含む第２レンズ層２１２が形成される。次に、第２レンズ層２１２の表面に平坦化処理が施される。その後、第２レンズ層２１２にアニールが施される。なお、第３レンズ構造体２５０は、前述の第１基体２１０Ａの製造方法と同様の方法で製造される。
なお、本応用例において、第２レンズ構造体を構成する第１基体２１０Ａと第３レンズ構造体２５０を、第１レンズ構造体２８０と同様の構造としてもよい。
図２２は、図１中のＢ−Ｂ線に対応した位置における第２応用例に係る電気光学装置１００の断面図である。素子基板２００Ｂは、前述複数のトランジスター２４０の下層に、第４レンズ構造体を構成する第１基体２１０Ｂを有する。このように、複数のトランジスター２４０の上層と下層にレンズ構造体を配置することで、光の利用効率をさらに高めることができるため、より明るい電気光学装置１００を実現することができる。なお、各形態に例示した電気光学装置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。
素子基板２００Ｂにおいて、第１基体２１０Ｂ、積層体２６０、第１レンズ構造体２８０、保護膜２９０、複数の画素電極２２０および第１配向膜２３０は、この順に積層される。よって、複数のトランジスター２４０と遮光体２７０とのそれぞれは、第４レンズ構造体を構成する第１基体２１０Ｂと第１レンズ構造体２８０との間に配置される。以下、第１基体２１０Ｂを説明する。
基材２１１Ｂは、透光性および絶縁性を有する板材である。基材２１１Ｂは、例えば、ガラスまたは石英等で構成される。基材２１１Ｂは、凹部２１３を有し、凹部２１３を覆うように第４レンズ層２１４が配置される。第４レンズ層２１４は、複数の第４レンズ２１４１を有する。凹部２１３が存在することにより、基材２１１Ｂと第４レンズ層２１４との間には空間Ｓが存在する。空間Ｓは、気密空間となっており、空間Ｓ内は、空気等の気体、または真空で構成される。なお、空間Ｓは気密空間でなくてもよい。
透光層２１５は、第４レンズ層２１４上と、第４レンズ層２１４に設けられた２個の貫通孔２１４２内とに配置される。透光層２１５は、貫通孔２１４２内に通じて凹部２１３の底面に向かって延びた部分を有し、当該延びた部分が、凹部２１３の底面に接触している。かかる透光層２１５の延びた部分は、対応する貫通孔２１４２内を埋めている。したがって、透光層２１５は、対応する貫通孔２１４２を塞いでいる。そして、基材２１１Ｂと空間Ｓと第４レンズ層２１４と透光層２１５とで第４レンズ構造体が構成される。
なお、各応用例において、対向基板３００は、光を収束または発散させるレンズ構造体を備えていない。しかし、素子基板２００が前述の複数のレンズ構造体を備えるため、対向基板３００がレンズ構造体を備えずとも、光の利用効率を充分に高めることができる。したがって、明るい電気光学装置１００を実現することができる。
さらには、対向基板３００は、表示領域Ａ１０に遮光膜を有していない。すなわち、対向基板３００は、平面視で素子基板２００Ａの画素電極２２０と画素電極２２０の間に対応する位置に、遮光膜であるブラックマトリクスを有していない。このように構成することで、対向基板３００から出射する光は、対向基板３００を透過する際に、ブラックマトリクスによる回析により位相差が生じて、偏光状態に乱れを生じさせることがない。したがって、コントラストの低下を抑制することができる。また、対向基板３００と素子基板２００Ａとを組み合わせた際に、対向基板３００のブラックマトリクスと素子基板２００Ａの遮光体２７０との位置がずれてしまう、所謂、組ずれが生じないため、画素Ｐの開口率が低下して、明るさが低下することがない。なお、素子基板２００Ｂについても同様の効果が発揮される。
このように各応用例のものによれば、高コントラストで、且つ、明るい電気光学装置１００を実現することができる。特に、光を素子基板２００Ａ側から入射させ、対向基板３００側から出射させるように電気光学装置１００を配置した場合、液晶層５００により変調された光は、対向基板３００を透過した際に、ブラックマトリクスにより偏光状態が乱されることがないため、電気光学装置１００のコントラスト性能をより高めることができる。なお、素子基板２００Ｂについても同様の効果が発揮される。
なお、対向基板３００は、光を収束または発散させるレンズ構造体を備える構成としてもよい。
前述の各実施形態では、素子基板２００が、「絶縁層」の例示である透光層２８１を有するが、対向基板３００が「絶縁層」を有してもよい。つまり、対向基板３００が、第１レンズ構造体２８０を有してもよい。また、素子基板２００の遮光体２７０よりも下層に「絶縁層」が配置されてもよい。
前述の各実施形態では、トランジスター２４０はＴＦＴである場合を例に説明したが、トランジスター２４０はＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）であってもよい。
前述の各実施形態では、アクティブマトリクス方式の電気光学装置１００が例示されるが、これに限定されず、電気光学装置の駆動方式は、例えば、パッシブマトリクス方式等でもよい。
２．電子機器
電気光学装置１００は、各種電子機器に用いることができる。
図２３は、電子機器の一例であるパーソナルコンピューター２０００を示す斜視図である。パーソナルコンピューター２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設置される本体部２０１０と、制御部２００３と、を有する。制御部２００３は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図２４は、電子機器の一例であるスマートフォン３０００を示す平面図である。スマートフォン３０００は、操作ボタン３００１と、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、制御部３００２と、を有する。操作ボタン３００１の操作に応じて電気光学装置１００に表示される画面内容が変更される。制御部３００２は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
図２５は、電子機器の一例であるプロジェクターを示す模式図である。投射型表示装置４０００は、例えば、３板式のプロジェクターである。電気光学装置１ｒは、赤色の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｇは、緑の表示色に対応する電気光学装置１００であり、電気光学装置１ｂは、青色の表示色に対応する電気光学装置１００である。すなわち、投射型表示装置４０００は、赤、緑および青の表示色に各々対応する３個の電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂを有する。制御部４００５は、例えばプロセッサーおよびメモリーを含み、電気光学装置１００の動作を制御する。
照明光学系４００１は、光源である照明装置４００２からの出射光のうち赤色成分ｒを電気光学装置１ｒに供給し、緑色成分ｇを電気光学装置１ｇに供給し、青色成分ｂを電気光学装置１ｂに供給する。各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、照明光学系４００１から供給される各単色光を表示画像に応じて変調するライトバルブ等の光変調器として機能する。投射光学系４００３は、各電気光学装置１ｒ、１ｇ、１ｂからの出射光を合成して投射面４００４に投射する。
以上の電子機器は、前述の電気光学装置１００と、制御部２００３、３００２または４００５と、を備える。電気光学装置１００は、前述のようにグローバル段差が緩和されるので、素子基板２００と対向基板３００との間の距離の安定化が図られる。このため、パーソナルコンピューター２０００、スマートフォン３０００または投射型表示装置４０００の表示品質を高めることができる。
なお、本発明の電気光学装置が適用される電子機器としては、例示した機器に限定されず、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、およびＰＯＳ（Point of sale）端末等が挙げられる。さらに、本発明が適用される電子機器としては、プリンター、スキャナー、複写機、ビデオプレーヤー、またはタッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
以上、好適な実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。
また、前述した説明では、本発明の電気光学装置の一例として液晶装置について説明したが、本発明の電気光学装置はこれに限定されない。例えば、本発明の電気光学装置は、イメージセンサー等にも適用することができる。また、例えば、有機ＥＬ（electro luminescence）、無機ＥＬまたは発光ポリマー等の発光素子を用いた表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを用いた電気泳動表示パネルに対しても前述の実施形態と同様に本発明が適用され得る。
１００…電気光学装置、１１０…走査線駆動回路、１２０…信号線駆動回路、１３０…外部端子、２００…素子基板、２００Ａ…素子基板、２１０…第１基体、２１０Ａ…第１基体、２１０Ｂ…第１基体、２１１…基材、２１１Ａ…基材Ａ、２１１Ｂ…基材Ｂ、２１２…第２レンズ層、２１３…凹部、２１４…第４レンズ層、２１５…透光層、２２０…画素電極、２３０…第１配向膜、２４０…トランジスター、２４１…走査線、２４２…信号線、２４３…容量線、２４４…蓄積容量、２５０…第３レンズ構造体、２５１…透光層、２５２…第３レンズ層、２６０…積層体、２７０…遮光体、２７１…遮光膜、２７２…遮光膜、２７３…遮光膜、２８０…第１レンズ構造体、２８０Ａ…第１レンズ構造体、２８０ｒ…レンズ構造体、２８０ｓ…レンズ構造体、２８１…透光層、２８２…レンズ層、２８２ｘ…レンズ層、２８３…第１面、２８４…第２面、２８５…接触面、２８５ｙ…上面、２８６…第３面、２８７…第４面、２８８…上面、２９０…保護膜、３００…対向基板、３１０…第２基体、３２０…絶縁膜、３３０…共通電極、３４０…第２配向膜、４００…シール部材、５００…液晶層、２０００…パーソナルコンピューター、２００１…電源スイッチ、２００２…キーボード、２００３…制御部、２０１０…本体部、２１１１…凹部、２１２０…平板部、２１２１…第２レンズ、２１４１…第４レンズ、２１４２…貫通孔、２５１１…凹部、２５２０…平板部、２５２１…第３レンズ、２８２０…平板部、２８２１…レンズ、２８２２…周辺凸部、２８３１…凹部、２８３２…部分、３０００…スマートフォン、３００１…操作ボタン、３００２…制御部、４０００…投射型表示装置、４００１…照明光学系、４００２…照明装置、４００３…投射光学系、４００４…投射面、４００５…制御部、Ａ１０…表示領域、Ａ２０…周辺領域、Ｄ０…段差、Ｍ１…マスク、Ｍ２…マスク、Ｐ…画素、Ｓ…空間。
本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。
本件の参考発明に係る電気光学装置の製造方法の一態様は、複数の画素電極が配置される表示領域と、前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置の製造方法であって、透光性の基材上に、遮光性の遮光膜を形成し、前記遮光膜上に、前記周辺領域に位置する１以上の第２凹部を有する透光性の絶縁層を形成し、前記絶縁層の前記表示領域に複数の第１凹部を形成し、前記絶縁層の前記１以上の第２凹部および前記複数の第１凹部を埋め、前記絶縁層の屈折率とは異なる屈折率のレンズ層を形成する。

Claims (6)

  1. 表示領域と、平面視で前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置であって、
    透光性の基材と、
    前記表示領域に位置する複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極に対応して配置される複数のレンズを有する透光性のレンズ層と、
    前記基材と前記レンズ層との間に配置され、前記レンズ層に接触する接触面を有し、前記レンズ層の屈折率とは異なる屈折率の絶縁層と、
    前記基材と前記絶縁層との間に配置される遮光性の遮光膜と、を備え、
    前記接触面は、
    前記表示領域に位置する第１面と、
    前記周辺領域に位置する第２面と、を有し、
    前記第１面は、前記複数のレンズに対応して配置される複数の第１凹部を有し、
    前記第２面は、１以上の第２凹部を有することを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記レンズ層の屈折率は、前記絶縁層の屈折率よりも高い請求項１に記載の電気光学装置。
  3. 前記第１面における前記複数の第１凹部の配置密度は、前記第２面における前記１以上の第２凹部の配置密度と等しい請求項１または２に記載の電気光学装置。
  4. 前記複数の画素電極に対応して配置される複数のトランジスターと、
    前記基材と、
    前記レンズ層と、
    前記絶縁層と、
    前記遮光膜と、を備え、
    前記絶縁層および前記レンズ層は、
    前記複数のトランジスターと前記複数の画素電極との間に配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の電気光学装置。
  5. 複数の画素電極が配置される表示領域と、前記表示領域の外側に位置する周辺領域とを有する電気光学装置の製造方法であって、
    透光性の基材上に、遮光性の遮光膜を形成し、
    前記遮光膜上に、前記周辺領域に位置する１以上の第２凹部を有する透光性の絶縁層を形成し、
    前記絶縁層の前記表示領域に複数の第１凹部を形成し、
    前記絶縁層の前記１以上の第２凹部および前記複数の第１凹部を埋め、前記絶縁層の屈折率とは異なる屈折率のレンズ層を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電気光学装置と、
    前記電気光学装置の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
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