JP4956903B2 - マイクロレンズ基板及びその製造方法、電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置に用いられるマイクロレンズ基板及びその製造方法、該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及びその製造方法、並びに該電気光学装置を具備してなる電子機器の技術分野に関する。

この種のマイクロレンズ基板は、例えば、夫々レンズ曲面を有する複数の凹部がアレイ状に作り込まれた透明基板を有し、該透明基板の複数の凹部に、透明基板より高屈折率の透明樹脂を充填して、該透明樹脂により接着層が形成されると共に、該接着層を介して透明基板にカバー基板を接着させることにより構成されている。この場合、各凹部に充填された接着層によりマイクロレンズが形成される。

このようなマイクロレンズ基板は、例えば、電気光学装置として、プロジェクタのライトバルブを構成する液晶装置において、対向基板として用いられる。この対向基板は、液晶装置において、配向膜や表示用電極等が作りこまれたＴＦＴアレイ基板と対向配置され、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間に電気光学物質として液晶が挟持される。電気光学物質と対向する側の対向基板上には、遮光膜や対向電極、配向膜等が形成される。

そして、液晶装置における画像表示時、液晶装置に入射される投射光等の光は、例えば、マイクロレンズ基板における透明基板に入射して、透明基板よりマイクロレンズに入射し、マイクロレンズによって集光される。このように集光された光は、更に、各画素の開口領域において、カバー基板を通過して、該カバー基板上に形成された対向電極等を通過し、液晶に入射される。

ここで、特許文献１によれば、このような液晶装置において、配向膜の表面に、遮光膜の存在に起因する段差が生じるのを防止するために、カバー基板上で、液晶と面する側と反対側に遮光膜を形成すると共に、液晶に面する側に配向膜を形成する。これにより、配向膜に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生するのを防止する。

また、特許文献２によれば、マイクロレンズ基板において、カバー基板の代わりに、マイクロレンズを形成する透明樹脂の表面を、中間層を介して覆うように、バリア層を形成することにより、マイクロレンズ基板の製造を容易にし、且つ製造コストを削減する技術が開示されている。

特開２００４−１６３７４５号公報 特開２００３−１７７２１２号公報

上述したような液晶装置に配置されたマイクロレンズ基板では、マイクロレンズによって集光された光は、夫々互いに屈折率が異なる、カバー基板や対向電極等の複数の層を通過して、液晶に入射されることとなる。このため、屈折率が相互に異なる層の界面を通過する際に、光の損失が生じ、加えて、このような光学界面を多数通過することで、光の損失が増加する。その結果、電気光学装置において、光の利用効率が低下することにより、各画素の透過率も低下し、表示画像の品質が劣化する恐れがある。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、光の利用効率を向上させることが可能なマイクロレンズ基板の製造方法、該製造方法により製造されるマイクロレンズ基板、該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及び該電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。

本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は上記課題を解決するために、透明部材より形成される第１基板に、複数のマイクロレンズの各々のレンズ曲面をアレイ状に形成する第１工程と、第２基板上に電極を形成する第２工程と、前記レンズ曲面及び前記電極が相互に対向するように、接着層を介して前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせる第３工程と、該第３工程より後に、前記第２基板を除去して、前記電極を露出させる第４工程とを含む。

本発明のマイクロレンズ基板の製造方法によれば、第１工程では、石英やガラス等の透明部材により形成される第１基板に、夫々マイクロレンズのレンズ曲面を有する複数の凹部若しくは凸部を、アレイ状に形成する。より具体的には、第１基板における複数の凹部の形成は、例えば、次のような手順によって行う。即ち、第１基板上にマスクを形成し、該マスクにおいて、第１基板の凹部の形成位置に対応する箇所に、例えばフォトリソグラフィ法を用いたパターニングにより、開口部を形成する。続いて、複数の開口部が形成されたマスクを介して、第１基板に対して等方性エッチングを施すことにより、複数の凹部を形成する。

他方、第１基板に複数の凸部を形成する場合は、例えば、次のような手順による。即ち、第１基板に形成される凸部に対応する形状を有するレジストを介して、第１基板に対して、例えばドライエッチング法を施すことにより、レジストの形状を第１基板に転写することで、第１基板に凸部を形成する。

また、第１工程と並行して又は相前後して、第２工程を行い、第２基板上に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムと酸化錫の混合物）を材料として、例えばスパッタ法により、電極を形成する。尚、電極のほか、第２基板上には、カラーフィルタや遮光膜等を形成するようにしてもよい。この際、変形等の不具合が生じない、例えばガラス等の透明部材により、第２基板は形成されるのが好ましい。第２基板を形成する部材としては、透明なものに限られない。

第１工程及び第２工程の後に、第３工程では、第１基板においてレンズ曲面が形成された側の面と、第２基板において電極等が形成された側の面とを対向させて、アライメントし、接着層により第１及び第２基板を貼り合わせる。この際、第１及び第２基板のいずれか一方において、他方の基板と対向することになる側の面上に、例えば透明樹脂により形成される接着剤を塗布し、該接着剤を硬化させることにより、接着層を形成して、第１及び第２基板を貼り合わせる。

ここで、第１基板に複数の凹部を形成する場合には、接着層は、第１基板より高屈折率の材料により形成するのが好ましい。この場合、第１及び第２基板が互いに貼り合わされた状態で、複数の凹部には接着層が充填されて形成されている。この状態で、各凹部に充填された接着層により、複数のマイクロレンズは夫々例えば平凸状のレンズとして形成されることとなる。

他方、第１基板に複数の凸部を形成する場合には、接着層は、第１基板より低屈折率の材料により形成するのが好ましい。この場合、第１及び第２基板が互いに貼り合わされた状態で、複数の凸部の各々のレンズ曲面は接着層によって覆われた状態となる。この状態で、各凸部により、複数のマイクロレンズは夫々例えば平凸状のレンズとして形成されることとなる。

その後、第４工程において、第２基板に対して、例えばウエットエッチング法によりエッチングを施すことにより、第２基板を除去して、電極を露出させることにより、マイクロレンズ基板を形成する。第２基板は、このように、第４工程において例えばエッチング除去されるため、第４工程より後、マイクロレンズ基板を対向基板として用いて、電気光学装置を製造するような場合でも、該電気光学装置の製造に係る各工程には何ら関与しない。よって、このような、例えば電気光学装置の製造に係る工程を考慮することなく、第２基板を安価な材料により形成することが可能となる。これにより、マイクロレンズ基板の製造に要するコストも削減することが可能となる。尚、第４工程では、例えば、第２基板に対してＣＭＰ（化学的機械研磨）処理を行うことにより、第２基板を除去するようにしてもよい。

以上説明したような、本発明の製造方法により形成されたマイクロレンズ基板は、カバー基板を備えておらず、第１基板上において、レンズ曲面を覆うように形成された接着層より上層側に、電極が形成されている。このマイクロレンズ基板を、例えば、電気光学装置の一例である液晶装置において対向基板として配置する場合、電気光学装置の画像表示時、電気光学装置に入射される投射光等の光は、例えば、マイクロレンズ基板における第１基板に入射して、第１基板よりマイクロレンズに入射し、マイクロレンズによって集光される。このように集光された光は、更に、各画素の開口領域において、電極を通過して、マイクロレンズ基板より出射した後、電気光学物質の一例である液晶に入射される。

従って、本発明の製造方法により形成されたマイクロレンズ基板によれば、既に説明したような、カバー基板を有するマイクロレンズ基板であって、該マイクロレンズ基板上に対向電極等が形成された状態と比較して、マイクロレンズ基板において、互いに屈折率の異なる層の界面、即ち光学界面の数を減らすことが可能となる。よって、マイクロレンズによって集光された投射光等の光が、マイクロレンズ基板において、複数の光学界面を通過することにより生じる光の損失を、減少させることが可能となる。その結果、電気光学装置における、光の利用効率を向上させることが可能となる。従って、各画素の光の透過率を向上させて、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の一態様では、前記第２工程より後であって前記第３工程より前に、前記第２基板上に、前記電極より上層側に遮光膜を形成する工程を更に含む。

この態様によれば、遮光膜を形成する工程では、第２基板上に、例えば、金属材料を用いてスパッタ法により、遮光膜を成膜し、これをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングして、平面的に見て格子状或いはストライプ状の遮光膜を形成する。これにより、遮光膜は、第２基板上において、電極より上層側に形成されるため、第３工程を行って、第１及び第２基板を貼り合わせた状態で、第１基板上で、電極より下層側に配置されることとなる。よって、第４工程において、第２基板を除去して、電極を露出させた状態で、露出した電極表面において良好な平坦性を得ることができる。

従って、このように製造したマイクロレンズ基板を対向基板として用いて、電気光学装置を製造する場合、マイクロレンズ基板上において、平坦な電極の表面上に配向膜を形成することができるため、該配向膜の表面においても良好な平坦性を確保することが可能となる。よって、配向膜の表面に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生するのを防止することができる。

本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の他の態様では、前記第４工程では、前記第２基板に対してエッチングを施すことにより、前記第２基板を除去する。

この態様によれば、第４工程において、エッチング時間を制御して、第２基板に対してエッチングを施すことにより、電極が損傷するのを防止して、第２基板のみを除去することができる。

この、第４工程において、第２基板をエッチングにより除去する態様では、前記第４工程では、前記エッチングをウエットエッチング法により行うように製造してもよい。

このように製造すれば、第４工程において、エッチャントに第２基板を溶解させることで、第２基板を除去することが可能となる。ここで、第２基板と比較して電極のエッチングレートが小さくなるようなエッチャントを用いることにより、電極において、エッチャントに対する耐性を得ることが可能となる。よって、第４工程において、第２基板を除去する際、電極を、第１基板上において、該電極より下層側に位置する、接着層や遮光膜等を保護する保護膜として機能させることが可能となる。また、この際、エッチング時間を厳密に制御しなくても、電極が損傷するのを防止して、第２基板のみを除去することが可能となる。よって、エッチング時間の制御に要する手間が煩雑となるのを防止して、容易にマイクロレンズ基板を製造することが可能となる。

この、第４工程におけるエッチングをウエットエッチング法により行う態様では、前記第４工程では、前記ウエットエッチング法は、前記電極のエッチングレートが前記第２基板と比較して小さくなるようなエッチャントを用いて行うように製造してもよい。

このように製造すれば、第２基板を除去する際、電極を、第１基板上において、該電極より下層側に位置する、接着層や遮光膜等を保護する保護膜として機能させると共に、エッチング時間の制御に要する手間が煩雑となるのを防止することができる。

この、第４工程でウエットエッチング法を行う態様では、前記第４工程では、前記エッチャントとしてフッ酸を用いるように製造してもよい。

このように製造すれば、第２基板をガラス基板により形成することにより、第４工程で、フッ酸に第２基板を溶解させて除去することが可能となる。よって、第２基板を、例えば安価なガラスを材料として形成することができる。

この、第４工程におけるウエットエッチング法をフッ酸を用いて行う態様では、前記第２工程では、前記電極をＩＴＯにより形成するように製造してもよい。

このように製造すれば、フッ酸を用いてウエットエッチング法を行う際、電極のエッチングレートを、例えばガラス基板により形成される第２基板より小さくすることが可能となる。よって、電極において、エッチャントとして用いられるフッ酸に対する耐性を得ることができる。

本発明のマイクロレンズ基板の製造方法の他の態様では、前記第３工程より後であって前記第４工程より前に、互いに貼り合わされた前記第１基板及び前記第２基板の側面に、保護膜を形成する工程を更に含む。

この態様によれば、互いに貼り合わされた第１及び第２基板の側面側に露出した接着層の一部や、第１基板の側面を、保護膜によって保護することにより、これらが、第４工程において、第２基板を除去する際に、例えばウエットエッチング法で用いられるエッチャントに曝されて、損傷するのを防止することが可能となる。

本発明の電気光学装置の製造方法は上記課題を解決するために、上述した本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法（但し、その各種態様を含む）における前記第１工程乃至第４工程を含むマイクロレンズ基板の製造工程と、前記マイクロレンズ基板の製造工程により製造されたマイクロレンズ基板に、表示用電極と該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方とを備えた基板を貼り合せる工程とを備える。

本発明の電気光学装置の製造方法によれば、マイクロレンズ基板の製造工程は、上述した本発明に係るマイクロレンズ基板の製造方法における第１工程乃至第４工程を含むので、光の利用効率に優れており高品質な画像表示を行う電気光学装置を製造することが可能となる。

本発明のマイクロレンズ基板は上記課題を解決するために、透明部材により形成され、複数のマイクロレンズの各々のレンズ曲面がアレイ状に形成された第１基板と、該第１基板上に、前記レンズ曲面覆うように形成された接着層と、該接着層上に該接着層と接するように形成された電極と、該電極の前記接着層との対向面に形成された遮光層とを備える。

本発明のマイクロレンズ基板によれば、上述した本発明のマイクロレンズ基板の製造方法と同様に、マイクロレンズ基板を対向基板として、電気光学装置に設置する場合、光の利用効率を向上させることが可能となる。また、マイクロレンズ基板上において、電極上に形成された配向膜の表面において良好な平坦性を確保することが可能となるため、配向膜の表面に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生するのを防止することができる。その結果、電気光学装置において、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明のマイクロレンズ基板と、前記電極と対向する表示用電極と、該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方とを備える。

本発明の電気光学装置によれば、上述した本発明のマイクロレンズ基板を備えるので、高品質な画像表示を行うことが可能となる。尚、このような電気光学装置は、各画素毎に「表示用電極」として配置された島状の画素電極に、走査線、データ線等の配線や薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下適宜、”ＴＦＴ”と称する）、薄膜ダイオード（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ；以下適宜、”ＴＦＤ”と称する）の電子素子が接続されてなるアクティブマトリクス駆動型液晶装置等の電気光学装置として構築される。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置を具備する。

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

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

以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。

＜１：マイクロレンズ基板＞
先ず、本発明のマイクロレンズ基板について、図１及び図２を参照して説明する。

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

図１（ａ）に示すように、本実施形態のマイクロレンズ基板２０は、例えば石英板やガラス板等の透明部材からなる第１基板２１０と、該第１基板２１０に後述するように接着層２３０によって接着された、電極２１とを含む。電極２１は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムと酸化錫の混合物）等の透明導電性膜により形成されている。また、電極２１における接着層２３０と対向する側に、図２（ｂ）に示すように遮光膜２３が形成されている。尚、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、このような、第１基板２１０上において、接着層２３０より上層側であって、電極２１より下層側の詳細な構成、例えば遮光膜２３については図示を省略してある。

本実施形態において、マイクロレンズ基板２０のレンズ形成領域２０ａには、以下のようにアレイ状に平面配列された多数のマイクロレンズ５００が形成されている。図１（ｂ）において、第１基板２１０には、アレイ状に多数の凹状の窪み、即ち凹部が掘られている。各凹部には、電極２１を第１基板２１０に接着する、例えば感光性樹脂材料からなる接着剤が硬化してなる、第１基板２１０よりも高屈折率の透明な接着層２３０が充填されている。そして、各凹部に充填された接着層２３０によって、マイクロレンズ５００が形成されている。

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

尚、本実施形態では、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す凹部は、それが規定する球面又は非球面であるレンズ曲面が、隣接する凹部が規定するレンズ曲面と、接するように形成されてもよいし、交わるように形成されてもよい。後者の如くレンズ曲面が交わるように形成すれば、各マイクロレンズ５００においてレンズとして有効な領域を広くとることが可能となる。理想的には、各マイクロレンズ５００のコーナー部５０１（図２（ａ）参照）において、４つのレンズ曲面が交わるようにすれば、各マイクロレンズ５００の隅々にまで、集光機能を与えることが可能となり、光の利用効率を最大限に高めることが可能となる。

マイクロレンズ基板２０は、後述するように、液晶装置等の電気光学装置において対向基板として用いられ、各画素に対応させて、マイクロレンズ５００が配置されると共に、電極２１は、画素電極と対向させて、対向電極として配置される。また、遮光膜２３は、第１基板２１０上において、例えば、平面的に見て、格子状或いはストライプ状のパターンとして形成される。尚、第１基板２１０上であって、電極２１において接着層２３０と対向する側に、遮光膜２３の他、カラーフィルタが形成されてもよい。或いは、このようなカラーフィルタ等は、第１基板２１０上において、配向膜と共に、電極２１より上層側に配置されて、形成されてもよい。

＜２：電気光学装置＞
次に、本発明の電気光学装置に係る実施形態について、その全体構成を図３及び図４を参照して説明する。ここに、図３は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板として用いられる上述のマイクロレンズ基板側から見た平面図であり、図４は、図３のＨ−Ｈ’断面図である。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。

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

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

シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、マイクロレンズ基板２０側に設けられている。この額縁遮光膜５３は、例えば、図２（ｂ）を参照して説明した遮光膜２３と同様に、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上であって、電極２１より下層側に配置されて、形成される。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、マイクロレンズ基板２０の第１基板２１０上において、電極２１より上層側に配置されて形成されてもよいし、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として形成されてもよい。尚、図３及び図４において、マイクロレンズ基板２０を構成する、第１基板２１０や接着層２３０、マイクロレンズ５００等の詳細な構成については図示を省略してある。

画像表示領域１０ａの周辺に位置する周辺領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられている。また、走査線駆動回路１０４は、この一辺に隣接する２辺のいずれかに沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして設けられている。尚、走査線駆動回路１０４を、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２が設けられたＴＦＴアレイ基板１０の一辺に隣接する２辺に沿って設けるようにしてもよい。この場合、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿って設けられた複数の配線によって、二つの走査線駆動回路１０４は互いに接続されるようにする。

また、マイクロレンズ基板２０の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナー部に対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズ基板２０との間で電気的な導通をとることができる。

図４において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor；以下適宜、“ＴＦＴ”と称する）や走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜１６が形成されている。他方、詳細な構成については後述するが、マイクロレンズ基板２０は、電気光学装置において、図１及び図２に示す電極２１が、画素電極９ａと対向するように配置されており、この電極２１上には、配向膜２２が形成されている。

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

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

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

液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。

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

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

図５において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状に形成された複数の画素には、それぞれ、画素電極９ａと当該画素電極９ａをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

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

画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、マイクロレンズ基板２０に形成された対向電極２１との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能とする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が出射する。

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

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

図７において、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上（図中では、第１基板２１０の下側）であって、電極２１より下層側（図中では、電極２１より上側）には、例えば図６に示すように格子状の平面パターンを有する遮光膜２３が形成される。マイクロレンズ基板２０において、遮光膜２３によって非開口領域が規定され、遮光膜２３によって区切られた領域が開口領域７００となる。尚、遮光膜２３をストライプ状に形成し、該遮光膜２３と、ＴＦＴアレイ基板１０側に設けられる容量電極３００やデータ線６ａ等の各種構成要素とによって、非開口領域を規定するようにしてもよい。

各マイクロレンズ５００は各画素に対応するように配置される。より具体的には、図７に示すように、マイクロレンズ基板２０において、各画素毎に、開口領域７００及び該開口領域７００の周辺に位置する非開口領域を少なくとも部分的に含む領域に、マイクロレンズ５００が配置されて形成されている。

また、図７において、マイクロレンズ基板２０の電極２１上に、配向膜２２が形成されている。加えて、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上であって、電極２１より下層側に又は電極２１より上層側に、各開口領域７００に配置されて、カラーフィルタが形成されてもよい。

他方、図７において、ＴＦＴアレイ基板１０上の各開口領域７００に対応する領域には画素電極９ａが形成されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０上において、画素スイッチング用のＴＦＴ３０や、画素電極９ａを駆動するための走査線１１ａやデータ線６ａ等の各種配線並びに蓄積容量７０等の電子素子が、非開口領域に形成されている。このように構成すれば、当該電気光学装置における画素開口率を比較的大きく維持することが可能となる。更に、画素電極９ａ上には配向膜１６が設けられている。

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

ここで、本実施形態の比較例の構成を、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態の比較例に係るマイクロレンズ基板を有する電気光学装置の構成について、図７と同様に示す断面図である。

比較例によれば、マイクロレンズ基板２０が、第１基板２１０に、接着層２３０を介して接着された、透明なカバー基板２００を有する点で、本実施形態と異なっている。また、カバー基板２００において、接着層２３０と対向する側と反対側の面上に、遮光膜２３が形成されており、この遮光膜２３より上層側（図８中、遮光膜２３の下側）に電極２１が形成される。よって、電極２１の表面には、遮光膜２３の存在に起因して段差が生じ、該段差は、電極２１より上層側に形成された配向膜２２の表面形状にも反映されることとなる。

このようなマイクロレンズ基板２０を有する電気光学装置においては、図８おいて、一点鎖線によって示すように、マイクロレンズ基板２０に入射され、マイクロレンズ５００によって集光された、投射光等の光は、更に、開口領域７００において、カバー基板２００を通過して、該カバー基板２００上に形成された電極２１、及び該電極２１より上層側に形成された配向膜２２を通過して、液晶層５０に入射される。

他方、図７に示すように、本実施形態におけるマイクロレンズ基板２０の構成によれば、マイクロレンズ５００によって集光された、投射光等の光は、開口領域７００において、電極２１を通過し、更に配向膜２２を通過して、液晶層５０に入射される。

ここで、例えば、第１基板２１０を石英板により形成する場合には、第１基板２１０の屈折率は１．４６程度の値であり、接着層２３０は、屈折率が１．６程度の透明樹脂により形成される。加えて、電極２１をＩＴＯにより形成する場合には、電極２１の屈折率は１．９程度の値となる。このように、夫々屈折率の異なる複数の層からなるマイクロレンズ基板２０では、互いに屈折率の異なる層の界面、即ち光学界面では、光の損失が生じる。本実施形態のマイクロレンズ基板２０によれば、比較例の構成、より具体的には、カバー基板２００を有し、このカバー基板２００上に遮光膜２３や電極２１が形成される構成と比較して、マイクロレンズ基板２０において、光学界面の数を減らすことが可能となる。よって、マイクロレンズ５００によって集光された投射光等の光が、マイクロレンズ基板２０において、複数の光学界面を通過することにより生じる光の損失を、減少させることが可能となる。その結果、電気光学装置における光の利用効率を、具体的には１［％］程度、向上させることが可能となる。これにより、各画素の光の透過率を向上させることができる。

更に、図８に示すように、比較例の構成によれば、配向膜２２の表面には、遮光膜２３の存在に起因する段差が生じているため、配向膜２２の表面に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生し、その結果、該配向不良に起因して、電気光学装置において、表示不良が生じる恐れがある。

他方、本実施形態では、図２（ｂ）を参照して説明したように、マイクロレンズ基板２０において、第１基板２１０上で、遮光膜２３は電極２１より下層側に配置されて、形成されている。本実施形態のマイクロレンズ基板２０では、図８に示す構成と異なる点は、そもそもカバー基板２００は設けられていないので、電極２１の下層側において、遮光膜２３は、いわば、接着層２３０に埋め込まれるようにして、形成されている。よって、電極２１の表面において、良好な平坦性を得ることができる。従って、平坦な電極の２１の表面上に配向膜２２を形成することができるため、該配向膜２２の表面においても良好な平坦性を確保することが可能となる。よって、配向膜２２の表面に対するラビング処理において、配向不良箇所が発生するのを防止することができる。

その結果、以上説明したような、本実施形態の電気光学装置では、高品質な画像表示を行うことが可能となる。

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

＜３：マイクロレンズ基板の製造方法＞
次に、本実施形態に係るマイクロレンズ基板２０の製造方法について、図９から図１２を参照して説明する。図９から図１２は、製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板２０の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図である。

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

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

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

その後、図９（ｄ）において、マスク９００をエッチング処理によって除去する。

また、図１０において、図９を参照して説明した各工程と並行して、又は相前後して、ガラス等の第２基板８００上に、次のような各工程により、電極２１及び遮光膜２３を形成する。

即ち、図１０（ａ）において、第２基板８００上に、例えばスパッタ法により、電極２１を形成する。続いて、図１０（ｂ）において、第２基板８００上に、例えば、クロム（Ｃｒ）又はアルミニウム（Ａｌ）を含む材料を用いて、スパッタ法により、金属膜を電極２１より上層側に成膜する。そして、この金属膜を、フォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングして、第２基板８００上に平面的に見て、格子状の遮光膜２３を形成する。

ここで、第２基板８００上に電極２１を形成する際、例えば２００［℃］程度の温度で、第２基板８００は加熱される。よって、第２基板８００は、電極２１、更に該電極２１に加えて遮光膜２３を形成する際に、加熱等の要因により変形等の不具合が生じない材料により形成されるのが好ましい。尚、このような材料であれば、第２基板８００を形成する部材は、ガラス等のような透明なものに限られない。

その後、図１１（ａ）において、例えば、第１基板２１０上に、例えば熱硬化性の透明な接着剤２３０ａを塗布する。そして、第１基板２１０において、凹部が形成された側の面と、第２基板８００において電極２１等が形成された側の面とを対向させて、アライメントし、図１１（ｂ）において、接着剤２３０ａを硬化させて、接着層２３０を形成し、第１及び第２基板２１０及び８００を貼り合わせる。これにより、第２基板８００上において、接着層２３０内に、いわば、遮光膜２３が埋め込まれるように、電極２１が、接着層２３０を介して、第２基板８００と共に第１基板２１０に接着される。

続いて、図１１（ｃ）において、互いに貼り合わされた第１基板２１０及び第２基板８００の側面側に、保護膜６０を形成する。より具体的には、レジストや、有機材料により形成されるテープ等を保護膜６０として、互いに貼り合わされた第１基板２１０及び第２基板８００の側面側に形成する。これにより、互いに貼り合わされた第１及び第２基板２１０及び８００の側面側に露出した接着層２３０の一部や、第１基板２１０の側面を、保護膜６０によって保護する。よって、後述するように、第２基板２１０を除去する際に、例えばウエットエッチング法で用いられるエッチャントに曝されて、第１及び第２基板２１０及び８００の側面側に露出した接着層２３０の一部や、第１基板２１０の側面が損傷するのを防止することが可能となる。

その後、図１２において、第２基板８００に対して、例えばウエットエッチング法によりエッチングを施すことにより、第２基板８００を除去して、電極２１を露出させる。この際、エッチング時間を制御して、第２基板８００に対してエッチングを施すことにより、電極２１が損傷するのを防止して、第２基板８００のみを除去することができる。

ここで、第２基板８００を除去する際、ウエットエッチング法に用いるエッチャントとして、第２基板８００と比較して電極２１のエッチングレートが小さくなるようなエッチャントを用いるのが好ましい。例えば、上述したように、第２基板８００をガラスにより形成し、電極２１をＩＴＯにより形成する場合、エッチャントとしてフッ酸を用いることにより、第２基板８００の除去において、第２基板８００と比較して電極２１のエッチングレートを小さくすることができる。この場合、第２基板８００は、フッ酸に溶解させて除去することができる。

第２基板８００の除去において、第２基板８００と比較して電極２１のエッチングレートを小さくすることにより、電極２１においてエッチャントに対する耐性を確保することができる。よって、第２基板８００を除去する際、電極２１を、第１基板２１０上において、該電極２１より下層側に位置する、接着層２３０や遮光膜２３を保護する保護膜として機能させることが可能となる。また、この際、エッチング時間を厳密に制御しなくても、電極２１が損傷するのを防止して、第２基板８００のみを除去することが可能となる。よって、エッチング時間の制御に要する手間が煩雑となるのを防止して、容易にマイクロレンズ基板２０を製造することが可能となる。

尚、第２基板８００を除去した後、保護膜６０も除去して、マイクロレンズ基板２０を形成する。

このように、第２基板８００は、最終的に除去されるため、マイクロレンズ基板２０を形成した後、該マイクロレンズ基板２０を用いて電気光学装置を製造する際、該電気光学装置の製造に係る各工程には何ら関与しない。よって、電気光学装置の製造に係る工程を考慮することなく、第２基板８００を安価な材料により形成することが可能となる。これにより、マイクロレンズ基板２０の製造に要するコストも削減することが可能となる。

尚、以上説明した本実施形態では、第２基板８００の除去は、例えば、第２基板に対して、エッチングに加えて若しくは代えてＣＭＰ（化学的機械研磨）処理により行うようにしてもよい。

＜４：変形例＞
以上説明した本実施形態の変形例について、図１３を参照して説明する。図１３は、本変形例に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。

図１３に示すように、第１基板２１０において、レンズ形成領域２０ａには、凹部の代わりに凸部を、アレイ状に形成するようにしてもよい。この場合、接着層２３０を、第１基板２１０よりも低屈折率の樹脂材料により形成することにより、複数の凸部の各々によりマイクロレンズ５００が形成される。

ここで、マイクロレンズ基板２０の製造時、例えば、第１基板２１０に形成されることになる凸部に対応する形状を有するレジストを、第１基板２１０におけるレンズ形成領域２０ａ上に形成し、レジスト及び第１基板２１０に対して、例えばドライエッチング法を施すことにより、レジストの形状を第１基板２１０に転写することで、第１基板２１０に凸部を形成する。
＜５：電気光学装置の製造方法＞
上述したマイクロレンズ基板２０の製造工程を含む電気光学装置の製造方法について説明する。

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

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

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

＜６：電子機器＞
次に、上述した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の一例たる投射型カラー表示装置の実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに、図１４は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。

図１４において、投射型カラー表示装置の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶装置を含む液晶モジュールを３個用意し、それぞれＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロックミラー１１０８によって、ＲＧＢの三原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ及びＢに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにそれぞれ導かれる。この際特に、Ｂ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂによりそれぞれ変調された三原色に対応する光成分は、ダイクロックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーンにカラー画像として投射される。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、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基板及びその製造方法、該マイクロレンズ基板を備えた電気光学装置及び、該マイクロレンズ基板の製造工程を含む電気光学装置の製造方法、並びに該電気光学装置を具備してなる電子機器もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

図１（ａ）は、マイクロレンズ基板の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面部分の構成について示す概略斜視図である。 図２（ａ）は、本実施形態のマイクロレンズ基板のうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のマイクロレンズ基板の部分拡大断面図である。 電気光学装置の全体構成を示す平面図である。 図３のＨ−Ｈ’断面図である。 電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素部における各種素子、配線等の等価回路である。 マイクロレンズ基板における、遮光膜及びマイクロレンズが配置される開口領域の配置関係を模式的に示す平面図である。 複数の画素について、各マイクロレンズの機能について説明するための断面図である。 本実施形態の比較例に係るマイクロレンズ基板を有する電気光学装置の構成について、図７と同様に示す断面図である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その１）である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その２）である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その３）である。 製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズ基板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図（その４）である。 本変形例に係るマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。 本発明の電子機器の実施形態である投射型カラー表示装置の一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。

符号の説明

２０…マイクロレンズ基板、２１…電極、２１０…第１基板、２３０…接着層、５００…マイクロレンズ、８００…第２基板

Claims (12)

1. 透明部材より形成される第１基板に、複数のマイクロレンズの各々のレンズ曲面をアレイ状に形成する第１工程と、
   第２基板上に電極を形成する第２工程と、
   前記レンズ曲面及び前記電極が相互に対向するように、接着層を介して前記第１基板及び前記第２基板を貼り合わせる第３工程と、
   該第３工程より後に、前記第２基板を除去して、前記電極を露出させる第４工程と
   を含むことを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
2. 前記第２工程より後であって前記第３工程より前に、前記第２基板上に、前記電極より上層側に遮光膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
3. 前記第４工程では、前記第２基板に対してエッチングを施すことにより、前記第２基板を除去することを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
4. 前記第４工程では、前記エッチングをウエットエッチング法により行うことを特徴とする請求項３に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
5. 前記第４工程では、前記ウエットエッチング法は、前記電極のエッチングレートが前記第２基板と比較して小さくなるようなエッチャントを用いて行うことを特徴とする請求項４に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
6. 前記第４工程では、前記エッチャントとしてフッ酸を用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基板の製造方法。
7. 前記第２工程では、前記電極をＩＴＯにより形成することを特徴とする請求項６に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
8. 前記第３工程より後であって前記第４工程より前に、互いに貼り合わされた前記第１基板及び前記第２基板の側面に、保護膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法における前記第１工程乃至第４工程を含むマイクロレンズ基板の製造工程と、
   前記マイクロレンズ基板の製造工程により製造されたマイクロレンズ基板に、表示用電極と該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方とを備えた基板を貼り合せる工程と
   を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
10. 透明部材により形成され、複数のマイクロレンズの各々のレンズ曲面がアレイ状に形成された第１基板と、
    該第１基板上に、前記レンズ曲面覆うように形成された接着層と、
    該接着層上に該接着層と接するように形成された電極と、
    該電極の前記接着層との対向面に形成された遮光層と
    を備えることを特徴とするマイクロレンズ基板。
11. 請求項１０に記載のマイクロレンズ基板と、
    前記電極と対向する表示用電極と、
    該表示用電極に電気的に接続された配線及び電子素子の少なくとも一方と
    を備えたことを特徴とする電気光学装置。
12. 請求項１１に記載の電気光学装置を具備してなることを特徴とする電子機器。

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