JP4081906B2

JP4081906B2 - マイクロレンズ基板の製造方法及び電気光学装置の製造方法並びにマイクロレンズ基板及びこれを備えた電気光学装置並びにこれを備えた投射型表示装置

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Publication number: JP4081906B2
Application number: JP05067699A
Authority: JP
Inventors: 広美斉藤; 真一四谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000249806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロレンズ基板の製造方法及び構造に係り、特に液晶装置などの電気光学装置と一体化された状態で使用されるマイクロレンズアレイ基板として好適な構造及び好適な製造技術及びそれを備えた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置においては、光源から照射される電気光学装置をライトバルブとして所定の画像を形成し、これを前方へ投射するように構成されている。電気光学装置の一例である液晶装置としては、表示品位を高めるためにアクティブマトリクス型の液晶パネルを備えたものが多く用いられている。アクティブマトリクス型の液晶パネルには、マトリクス状に配列された画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのアクティブ素子が形成されている。このようなアクティブマトリクス型の液晶パネルは、高いコントラストを容易に得ることができる反面、各画素毎にアクティブ素子や容量部などを作り込む必要があるために十分な開口率を得ることが難しいという問題点がある。
【０００３】
この問題点を解消するために、液晶パネルの光入射側に多数の微少なマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイを配置し、各マイクロレンズによってアクティブ素子、容量部、ブラックマトリクス部などにより反射され損失していた入射光を集光して開口部分に集中させることにより、透過光量を増大させ、開口率を向上させた場合と同様の効果を得る技術が採用されている。
【０００４】
このマイクロレンズアレイは、ガラスなどからなる透明基板の表面上に各マイクロレンズを構成するための微少な凹曲面部を配列状態で形成し、この透明基板の表面上を、透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料、例えば合成樹脂材料、又は無機ガラス材料によって被覆することにより構成される。
【０００５】
マイクロレンズアレイの製法としては、上記の透明基板上にＡｕ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉなどを主体とする耐蝕性層を形成し、フォトリソグラフィなどにより耐蝕性層に微少な開口部を形成し、耐蝕性層をマスクとしてフッ酸などのエッチング液を用いてウエットエッチングなどを行い、開口部から等方的にエッチングを進行させることにより、半球状の穴部を設けて上記の凹曲面部を形成する方法がある。
【０００６】
このようなマイクロレンズアレイを一体化させた液晶パネルも既に開発されている。凹曲面部を配列させた透明基板の表面上に上記透明材料を介して第２の透明基板を貼着し、この第２の透明基板を一方のパネル基板として、その上に液晶パネルを構成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のマイクロレンズアレイの製造工程においては、例えばガラスなどで構成された透明基板をエッチングし凹曲面部を形成するためにフッ酸などのエッチング液を用いる。このエッチング液に耐え得る耐蝕性層の材質は自ずから限定されてしまうため、この耐蝕性層の透明基板に対する密着性が必ずしも良好でない場合が多い。このことによって透明基板のエッチング工程において開口部からエッチングが進行すると、透明基板と耐蝕性層との間にエッチング液が侵入して耐蝕性層が剥離してしまう場合がある。また、透明基板の表面の微細な凹凸や損傷部などによってエッチングの等方性が損なわれる場合もあり、いずれの理由によっても形状精度の良好な凹曲面部を形成することが困難であった。したがって、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの形状精度の欠如や形状のばらつきによって、液晶パネルへの集光特性が悪化し、液晶パネルによって形成される画像の画質が悪化するという問題点がある。
【０００８】
又、このようなマイクロレンズの製造は、既存の半導体工場の装置及びプロセスを転用して製造することが可能であるが、耐蝕性層としてＡｕ／ＣｒやＰｔ／Ｔｉなどの重金属を使用した場合、トランジスタ−特性に重大な傷害を与えるため、同一工場内での製造はきわめてむずかしく、新たにライン整備を行う必要があり膨大な投資が必要となる。
【０００９】
この課題に対して特開平９−１０１４０１に示されるように、通常半導体工場で使用している多結晶Ｓｉ膜を使用するという提案がなされているが、多結晶Ｓｉ膜は成膜温度が７００℃〜１０００℃と非常に高いため、石英ガラスなどの超耐熱性の材料に限定されてしまうという課題がある。
【００１０】
一方、マイクロレンズアレイを構成する透明材料は、ガラスなどからなる透明基板に対して異なる屈折率を備えている必要があり、しかも、透明基板上に形成された凹曲面部を完全に充填できるように充填性の良好な材料である必要があるため、通常は合成樹脂材料が用いられる。しかし、この合成樹脂材料は一般にガラスなどに比べて硬度がきわめて低く、柔軟性を備えているため、他のガラス基板を合成樹脂材料を介して接着することによって透明材料層を間に形成しても、透明材料層の厚さの精度や均一性を得ることが困難である。さらに、マイクロレンズアレイ基板を用いて液晶パネルなどを形成する際のパネル組み立て時においても上記透明材料の柔軟性によって位置決めやパネル厚さの設定が難しくなるため、液晶パネルのパネル基板間のギャップ量を高精度に設定することが困難で、また、パネル面内におけるギャップ量の均一性も確保しにくいという問題点がある。液晶パネルのギャップ量の精度や均一性の欠如は、形成された画像に色むらなどをもたらし、画質を著しく悪化させる。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、マイクロレンズの光学特性及び構造を改良することによって、マイクロレンズ基板を用いた電気光学装置により形成される画像の画質向上を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一の態様は、透明基板の表面上に平坦部と、当該平坦部の周囲に突出した凸部を形成する工程と、前記平坦部の表面上に複数の開口部を有するマスク層を形成する工程と、エッチング処理により前記開口部を通して前記平坦部の一部の表面に前記開口部を中心とする凹曲面を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程と、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料を前記凹曲面部に充填し硬化する工程とを有し、前記透明基板は前記凸部と前記凸部に隣接する平坦部、さらに平坦部よりも基板の中央側に配置され、前記平坦部より前記凸部と反対側に窪んだ凹曲面を有することを特徴とする。
【００１３】
この手段によれば、マスク層としてアモルファスシリコンを用いることによりマスク層と透明基板との間の密着性が向上し、エッチング時にマスク層が剥離しにくくなるので、凹曲面部の形状精度を高めることができ、マイクロレンズの光学特性を向上させることができる。又、３００℃以下の低温で製造できるため、特開平９−１０１４０１に示された多結晶Ｓｉ膜を用いた製造方法のように石英ガラスなどの高耐熱材料に限定されることがない。従ってガラス材料ならばほぼすべてのガラス材料にて製造可能であるため、安価な材料を選択でき、低価格のマイクロレンズを提供することができる。
【００１４】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一の態様において、前記凹曲面部を形成する工程において、前記エッチング処理は、テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液を用いて処理されることが好ましい。
【００１５】
この手段によれば、選択比を大きくすることができるため、透明基板への影響なくエッチング処理を行うことができる。
【００１６】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の二の態様は、透明基板の表面上に窒化シリコンからなるマスク層を形成する工程と、該マスク層に開口部を形成する工程と、エッチング処理により前記開口部を通して前記透明基板の表面に前記開口部を中心とする凹曲面部を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程と、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料を前記凹曲面部に充填し硬化する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
この手段によれば、マスク層として窒化シリコンを用いることによりマスク層と透明基板との間の密着性が向上し、エッチング時にマスク層が剥離しにくくなるので、凹曲面部の形状精度を高めることができ、マイクロレンズの光学特性を向上させることができる。又、３００℃以下の低温で製造できるため、特開平９−１０１４０１に示された多結晶Ｓｉ膜を用いた製造方法のように石英ガラスなどの高耐熱材料に限定されることがない。従ってガラス材料ならばほぼすべてのガラス材料にて製造可能であるため、安価な材料を選択でき、低価格のマイクロレンズを提供することができる。さらに、アルミナシリケイトガラスのように不純物を多く含んだガラスをエッチングする場合にはフッ酸と酸を混合した混酸を使用してエッチングを行うが、この場合においても選択比が大きくとれ、窒化シリコンはエッチングされないので特に有効である。
【００１８】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の二の態様において、前記凹曲面部を形成する工程では、前記エッチング処理はエッチング液としてリン酸を用いて処理されることが好ましい。
【００１９】
この手段によれば、選択比を大きくすることができるため、透明基板への影響なくエッチング処理を行うことができる。本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一または二の態様において、透明基板の表面に、平坦部と、当該平坦部よりも突出した凸部とを形成する工程と、光学面部を含む光学構造を構成するための表面構造を前記平坦部に形成する工程と、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料を前記表面構造上に充填し硬化する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
この手段によれば、平坦部上に形成した表面構造上に透明材料を充填することによって光学構造を構成することができる。ここで、透明基板の表面上に平坦部よりも突出した凸部が予め形成されているので、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ、光学性能を高めることができる。なお、上記凸部の頂を平坦に形成しておくことが透明材料の厚さの均一性をさらに高める上で望ましい。
【００２１】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一又は二の態様において、前記平坦部及び前記凸部は、前記透明基板の表面のうち前記平坦部を形成する予定領域には所定のエッチング処理を施し、前記凸部を形成する予定領域には当該エッチング処理を施さないことにより形成されることが好ましい。
【００２２】
この手段によれば、平坦部がエッチング処理によって形成されるため、損傷部を含む可能性のある透明基板の表層部を除去することができるとともに基板表面の平坦性、平滑性を高めることができるから、光学構造を構成するための凹凸形状などの表面構造をより精度良く、均一に形成することができるので、マイクロレンズの光学特性を向上することができる。
【００２３】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一又は二の態様において、、前記表面構造を形成する工程には、前記透明基板の表面上にマスク層を形成する工程と、該マスク層における前記平坦部の上方に位置する部分に開口部を形成する工程と、エッチングにより前記開口部を通して前記透明基板の表面に前記開口部を中心とする凹曲面部を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程とを有することが好ましい。
【００２４】
本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一又は二の態様において、前記透明基板の表面上に前記透明材料を介して第２の透明基板を貼着する工程を備えていることが好ましい。この手段によれば、凸部の存在により、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ、光学性能を高めることができる。
【００２５】
本発明の電気光学装置の製造方法は、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一又は二の態様の後に、前記マイクロレンズ基板を有する第２の透明基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持することを特徴とする。この手段によれば、上記の効果の他に、透明材料の柔軟性に起因する電気光学パネルの組立精度の低下やセル厚の面内ばらつきの増大などを抑制することができる。
【００２６】
本発明のマイクロレンズ基板は、光学面部を含む光学構造を構成するための表面構造及び該表面構造の凹凸高さよりも高く形成された凸部を表面上に備えた透明基板と、該透明基板の前記表面構造を充填するように表面上に積層され、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料層とを有するマイクロレンズ基板であることが好ましい。この手段によれば、透明基板の表面上に平坦部よりも突出した凸部が予め形成されているので、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ、光学性能を高めることができる。本発明のマイクロレンズ基板において、前記凸部は平坦な頂を備えていることが好ましい。この手段によれば、平坦な頂を備えた凸部を構成することにより、透明材料の厚さの均一性をさらに高めることができる。
【００２７】
本発明のマイクロレンズ基板において、前記凸部は、前記表面構造の外側において、複数配置され、若しくは、前記表面構造を少なくとも一部取り囲むように配置されていることが好ましい。この手段によれば、凸部による支持機能をより安定化させ、透明材料の厚さの均一性をさらに高めることができる。
【００２８】
本発明のマイクおレンズ基板において、前記透明材料層を介して貼着された第２の透明基板を有することが好ましい。この手段によれば、凸部の存在により、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ、光学性能を高めることができる。
【００２９】
本発明の電気光学装置は、前記マイクロレンズ基板を有する前記第２の透明基板と対向基板との間に電気光学物資が挟持されてなることを特徴とする。この手段によれば、凸部の存在により、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ、光学性能を高め、電気光学装置の表示品質を向上させることができる。
【００３０】
本発明の投射型表示装置は、前記電気光学装置を備えたことを特徴とする。この手段によれば、上記のように光学性能を高め、表示品質を向上させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。以下に示す各実施形態は、いずれも液晶プロジェクタなどの投射型表示装置のライトバルブとして用いる液晶パネル用のマイクロレンズアレイ及び液晶装置の構造例を示すものであるが、本発明に係るマイクロレンズアレイは液晶装置以外の各種電気光学装置にも適用できるものであり、さらに、電気光学装置を備えない各種光学系の光学要素としても用いることができるものである。
【００３２】
［第１実施形態］まず、図１及び図２を参照して本発明に係る第１実施形態について説明する。
【００３３】
この実施形態では、まず、図１（ａ）に示すようにガラス製の透明基板１０の表面上にアモルファスシリコンからなるマスク層１１を形成する。このマスク層１１は蒸着法、スパッタリング法等によって透明基板１０上に形成できる。特にプラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によって成膜することによって制御性良く形成できる。次に、図１（ｂ）に示すように、マスク層１１に所定の平面配列で開口部１１ａを形成する。この開口部１１ａの形成は、公知のフォトリソグラフィ法などのパターニング処理によって行われる。開口部１１ａの開口径は実際に形成しようとする後述の凹曲面部の径よりも十分小さいことが望ましく、例えば３μｍ程度である。
【００３４】
次に、図１（ｃ）に示すように、マスク層１１の開口部１１ａから透明基板１０の表面を等方的にエッチング処理し、凹曲面部１０ａを形成する。このエッチング処理は、フッ酸を主体とするエッチング液を用いた湿式エッチングで行う。なお、本実施形態では、透明基板１０の表面に平面視円形の輪郭を有する略半球状の穴部を設けて凹曲面部１０ａを形成する場合について述べるが、凹曲面部１０ａの平面形状は円形に限らず、矩形など種々の形状に形成してもよい。凹曲面部１０ａの平面形状は上記開口部１１ａの平面形状によって決定される。また、凹曲面部の径はマイクロレンズアレイの使用目的に応じて適宜形成されるもので任意であり、その径はエッチング時間を制御する事により容易に変更できる。例えば１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程度である。後述するように液晶パネルに入射する光を集光するために用いる場合には、液晶パネルの画素サイズと同等の大きさに形成される。
【００３５】
ここで、図示のように、マスク層１１の下に形成される各凹曲面部１０ａ同士が相互に繋がらないように、予め凹曲面部１０ａを設計し、且つ、エッチング処理を制御して施すことが、マスク層１１の剥離をより確実に回避する上で好ましい。
【００３６】
次に、図１（ｄ）に示すように、上記マスク層１１をエッチング処理によって除去する。このエッチング処理には、マスク層１１を除去可能で、且つ、透明基板１０に影響をほとんど与えない方法、例えば５０℃以上に加熱した１０％程度のテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液による湿式エッチングが用いられる。
【００３７】
このようにして表面上に多数の凹曲面部１０ａが形成された透明基板１０に対して、図２（ａ）に示すように透明材料１２を介してガラス製の透明基板１３を接着した。透明材料としては、透明基板１０とは屈折率の異なる透明材料であればよい。例えば、透明な樹脂材料、特に、ペースト状などの液状で容易に硬化できるものが取り扱い上及び製造工程上好ましく、また、透明基板１０に対して強い接着力を有するものが好ましい。例えば、ガラスよりも屈折率の高い透明なエポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂などがある。これらの透明材料１２が熱硬化性又は光硬化性を有する場合、透明基板１３を接着した後、加熱工程若しくは光照射工程を設けて透明材料１２を硬化させる。この工程により、透明材料１２が凹曲面部１０ａ内に充填されるため、凹曲面部１０ａを有する透明基板１０と、屈折率の異なる透明材料１２との境界面によって光学面部１０２が構成される。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、透明基板１３を研削、研磨、などによって薄く形成する。これは、予め透明基板１３を厚くしておき、図２（ａ）にて説明した透明基板１３の接着工程を容易に行うとともに、この薄肉化工程において透明基板１３の表面を平滑化する狙いもある。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、透明基板１３の表面上に印刷法、蒸着法、スパッタリング法などを用いてブラックマトリクス、金属膜などからなる遮光層１４を選択的に形成する。この遮光層１４は、本来、後述する画素領域間に形成された画素間領域を光が通過することによる液晶パネルのコントラスト比の低下を抑制するためのものである。したがって、後述する液晶パネルの画素間領域やアクティブ素子などの非開口部分に遮光層１４が選択的に形成される。その後、絶縁層などを介して透明電極１５が形成される。この透明電極１５は画素領域を構成する画素電極である。一例としてアクティブマトリクス型液晶パネルを構成する場合について説明すると、このようにして構成された透明基板１０、透明材料１２及び透明基板１３によってマイクロレンズを形成した対向基板として構成し、この対向基板に対してアクティブマトリクス基板である透明基板２１を例えばスペーサを含有したシール材２３を介して貼り合わせる。透明基板２１の内面上には、透明電極２２、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのアクティブ素子２５及び図示しない配線（データ線、走査線、容量線など）が形成されている。アクティブ素子２５や配線などは透明基板１３上の遮光層１４と表示方向に見て重なる位置に形成されている。アクティブマトリクス基板である透明基板２１と、透明基板１３との間にはシール材２３の厚さに相当するギャップが形成され、このギャップ内に液晶が注入されることによって液晶パネルが形成される。なお、シール材２３は基板の貼り合わせ後に硬化される。
【００４０】
この実施形態では、マイクロレンズアレイを構成するために、透明基板１０の表面上にマスク層１１としてアモルファスシリコン層を形成しているため、透明基板１０との密着性が従来のマスク層に比べて向上し、エッチング工程においてもマスク層１１の剥離が発生しにくく、凹曲面部１０ａの形状も高精度に、且つ、ばらつき少なく形成することができた。
【００４１】
上述のようにマイクロレンズアレイを電気光学パネルの一種である液晶パネルと一体化することによって、液晶パネルの各画素へ入射される入射光を開口部分に集光することができるので、液晶パネルを透過する光量を増大させることができ、液晶表示装置の表示画面や投射型表示装置の投射像を明るくすることができる。
【００４２】
上記実施形態では、マスク層１１としてアモルファスシリコンを用いているが、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）を用いてもよい。窒化シリコン層は、例えば、常圧若しくは減圧下にて高温（７００℃以上）でＳｉＨ_４又はＳｉＨ_２Ｃｌ_２とＮＨ_３との熱分解反応などを用いる高温ＣＶＤ法の他に、比較的低温で成膜可能なプラズマＣＶＤ法、Ｓｉ膜を形成した後に窒化処理を行う方法などで形成できる。一方、窒化シリコンからなるマスク層を除去する方法としては、例えば、リン酸溶液を用いる湿式エッチング法がある。
【００４３】
窒化シリコンからなるマスク層を用いた場合でも、透明基板１０との密着性がきわめて良好であり、マスク層１１の剥離などは発生せず、上記のように形状精度が高く、ばらつきの少ない凹曲面部１１ａを形成することができた。
【００４４】
［第２実施形態］次に、図３及び図４を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施形態では、まず、図３（ａ）に示すように、ガラス製の透明基板３０の表面の一部をマスクしてエッチング処理を施し、基板表面のうち光学面部を形成する予定領域をほぼ一律に除去し、ほぼ平坦な平坦部３０ａを形成する。ここで平坦部３０ａ以外の部分は当初の表面部が残り、平坦な頂を備えた凸部３０Ｂとなる。次に、図３（ｂ）に示すように、透明基板３０の表面を耐食性材料からなるマスク層３１によって被覆し、さらに、マスク層３１における平坦部３０ａの上方に位置する部分に複数の開口部３１ａを形成する。マスク層３１の材料としては、上記の第１実施形態にて示したアモルファスシリコンや窒化シリコンなどが好ましい。
【００４５】
次に、図３（ｃ）に示すように、フッ酸溶液などを用いてマスク層３１の開口部３１ａを介して略等方的に透明基板３０の表面をエッチングし、略半球状の穴を形成して凹曲面部３０ｃを形成する。そして、図３（ｄ）に示すように、上記第１実施形態と同様に、５０℃以上に加熱した１０％程度のテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液やリン酸溶液などを用いたエッチングによりマスク層３１を選択的に除去する。このようにして、平坦部３０ａの表面状に複数の凹曲面部３０ｃを備えた表面構造が構成される。
【００４６】
次に、図４（ａ）に示すように、透明基板３０の表面上に、透明基板３０とは屈折率の異なる透明材料３２を介してガラス製の透明基板３３を貼着する。透明材料３２は上記第１実施形態と同様に、透明基板３０の表面構造に対する充填性に富むペースト状などの液状で、硬化処理可能な材料であることが好ましく、特にエポキシ系樹脂などの樹脂材料であることが望ましい。このようにして、透明基板３０と透明材料３２との間に、上記表面構造の凹曲面部３０ｃを境界面とする光学面部３０２が構成される。この後に、図４（ｂ）に示すように透明基板３３を研削、研磨などによって薄肉化する。
【００４７】
その後、図４（ｃ）に示すように、上記第１実施形態と同様に透明基板３３の表面上に遮光層３４を形成し、さらに絶縁膜などを介して透明電極３５を形成する。ここで、透明基板３０、透明材料３２及び透明基板３３は対向基板を構成する。そして、第１実施形態と同様に透明電極４２及びアクティブ素子４５を備えたアクティブマトリクス基板としての透明基板４１をシール材４３を介して貼り合わせ、シール材４３を硬化させてパネルを構成し、このパネル内に液晶４４を注入して液晶パネルを形成する。
【００４８】
この実施形態では、エッチングなどによって平坦部３０ａを形成していることにより、透明基板３０の表面近傍の表層部に存在する可能性のある損傷を受けた部分を除去することができるとともに、表面状態をよりなめらかにし、平坦性を向上させることができるため、平坦部３０ａ上に凹曲面部３０ｃを形成する際にマスク層３１との密着性やエッチングの等方性が向上し、凹曲面部３０ｃの形状精度を高め、形状のばらつきを低減することができる。
【００４９】
また、平坦部３０ａ以外の部分、特に平坦部３０ａの外側に凸部３０ｂを形成しているため、透明材料３２で平坦部３０ａの表面構造を充填しつつ透明基板３３を貼着した場合に、凸部３０ｂが透明基板３３の裏面に対向するようになることから、透明材料３２自体の平坦性（厚さの均一性）を高めることが容易になり、しかも、凸部３０ｂの存在により柔軟な透明材料３２の厚さ（例えば１０μｍ程度）を周縁部で薄くすることができるため、透明基板３３の平坦性や支持強度を高めることができる。特に、凸部３０bの頂が平坦に形成されていることによって、凸部３０bの厚さ方向の位置決め機能及び支持機能を向上することができるから、上記効果をさらに高めることができる。
【００５０】
また、凸部３０bはいずれか一箇所に一つのみ形成されていてもよいが、その位置決め機能及び支持機能を高める観点から複数箇所に複数形成されていることが好ましい。また、上記のようなアレイ構造を備えている場合には、マイクロレンズを配列させた領域の外側に複数個の凸部が配置されているか、或いは、当該領域を取り巻くように凸部が延長形成されていることが安定性を高める上でより好ましい。
【００５１】
さらに、図４に示すように凸部３０ｂが液晶パネルのシール材４３と平面的に重なる位置に形成されていることが望ましい。これは、シール材４３を介して貼り合わせる際に透明基板３３と透明基板４１とを加圧したとき、加圧によって生ずる応力が主に凸部３０ｂの近傍領域に加わるので、透明材料３２の厚さがその近傍領域にて薄くなっていることによって貼り合わせ応力を確実に且つ均一に両基板に対して加えることができ、透明材料３２の柔軟性に起因する組立精度の悪化やセル厚ムラを低減することができるからである。このときにも、凸部３０ｂがシール材４３と重なるようにマイクロレンズアレイを周囲からぐるりと取り囲むように形成されていることがさらに好ましい。
【００５２】
なお、本実施形態では透明基板３０上に凹曲面部３０ｃを形成しているが、この実施形態に対応する発明としては逆の凸曲面部を形成してもマイクロレンズを形成することは可能であり、凸部３０ｂの効果を発揮することは可能である。ただし、この場合には集光特性は上記実施形態とは逆になる。
【００５３】
また、本実施形態では、図示のように透明材料３２が凸部３０ｂの頂上にも薄く存在しているが、凸部３０ｂが直接透明基板３３に当接している構造であっても構わない。
【００５４】
本実施形態の電気光学装置を用いた応用例について説明する。
【００５５】
図５は、この液晶装置１００をライトバルブとして用いたプロジェクタについて説明する。図５は、このプロジェクタの構成を示す概略図である。この図に示されるように、プロジェクタ１１００内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、内部に配置された３枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離されて、各原色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂにそれぞれ導かれる。
ここで、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂの構成は、上述した液晶装置１００と同様であり、画像信号処理回路（図示省略）から供給されるＲ、Ｇ、Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。また、Ｂ色の光は、他のＲ色やＧ色と比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３および出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。
【００５６】
さて、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２において、Ｒ色およびＢ色の光は９０度に屈折する一方、Ｇ色の光は直進する。したがって、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン１１２０にカラー画像が投射されることとなる。
【００５７】
なお、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇおよび１００Ｂには、ダイクロイックミラー１１０８によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各原色に対応する光が入射するので、上述したようにカラーフィルタを設ける必要はない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マスク層としてアモルファスシリコン又は窒化シリコンを用いることによりマスク層と透明基板との間の密着性が向上し、エッチング時にマスク層が剥離しにくくなるので、凹曲面部の形状精度を高めることができ、マイクロレンズの光学特性を向上させることができる。
【００５９】
これらの膜は３００℃以下の低温で成膜できるので、透明基板の材料の選択肢が多く取れる。
【００６０】
また、平坦部上に形成した表面構造に透明材料を充填することによって光学構造を構成することができる。ここで、透明基板の表面上に平坦部よりも突出した凸部が予め形成されているので、、透明材料の柔軟性に起因する透明材料の厚さのばらつきなどを抑制することができ光学性能を高めることができるとともに、液晶装置の組立精度の低下やセル厚の面内ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の製造工程を説明するための工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図２】第１実施形態の製造工程を説明するための工程説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の製造工程を説明するための工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図４】第１実施形態の製造工程を説明するための工程説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図５】本実施形態を用いた投射型表示装置の概略図である。
【符号の説明】
１０，３０透明基板（透明基板）
１０ａ，３０ｃ凹曲面部
１１，３１マスク層
１１ａ，３１ａ開口部
１２，３２透明材料
１３，３３透明基板（第２の透明基板）
３０ａ平坦部
３０ｂ凸部
１０２，３０２光学面部

Claims

透明基板の表面上に平坦部と、当該平坦部の周囲に突出した凸部を形成する工程と、
前記平坦部の表面上に複数の開口部を有するマスク層を形成する工程と、
エッチング処理により前記開口部を通して前記平坦部の一部の表面に前記開口部を中心とする凹曲面を形成する工程と、
前記マスク層を除去する工程と、
前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料を前記凹曲面部に充填し硬化する工程とを有し、
前記透明基板は前記凸部と前記凸部に隣接する平坦部、さらに平坦部よりも基板の中央側に配置され、前記平坦部より前記凸部と反対側に窪んだ凹曲面を有することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項１において、前記凹曲面部を形成する工程において、前記エッチング処理は、テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液を用いて処理することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項１において、透明基板の表面上に窒化シリコンからなるマスク層を形成する工程と、該マスク層に開口部を形成する工程と、エッチング処理により前記開口部を通して前記透明基板の表面に前記開口部を中心とする凹曲面部を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程と、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料を前記凹曲面部に充填し硬化する工程とを有することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項３において、前記凹曲面部を形成する工程において、前記エッチング処理はエッチング液としてリン酸を用いて処理することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項１において、前記平坦部及び前記凸部は、前記透明基板の表面のうち前記凹曲面を形成する予定領域には所定のエッチング処理を施し、前記凸部を形成する予定領域及び、前記平坦部を残す予定領域には当該エッチング処理を施さないことにより形成されることを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項１又は請求項５において、前記表面構造を形成する工程には、前記透明基板の表面上にマスク層を形成する工程と、該マスク層における前記平坦部の上方に位置する部分に開口部を形成する工程と、エッチングにより前記開口部を通して前記透明基板の表面に前記開口部を中心とする凹曲面部を形成する工程と、前記マスク層を除去する工程とを有することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項１、請求項５、請求項６のいずれか１項において、前記透明基板の表面上に前記透明材料を介して第２の透明基板を貼着する工程を備えていることを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
請求項７に記載されたマイクロレンズ基板の製造方法の後に、前記マイクロレンズ基板を有する第２の透明基板と対向基板との間に電気光学物質を挟持して電気光学装置を構成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
透明基板に、前記基板の表面から突出された凸部と、前記凸部よりも前記基板の内側に配置された平坦部と、前記平坦部よりも基板の内側に配置された複数の凹曲面部を有し、
前記凹曲面部には、前記透明基板とは異なる屈折率を備えた透明材料が充填されて硬化していることを特徴とするマイクロレンズ基板。