KR20060048320A - 전기 광학 장치 및 그 제조방법, 그리고 전기 광학 장치를사용한 전자기기 - Google Patents
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Abstract
(과제) 마이크로 렌즈층의 두께를 균일화하여, 렌즈 성능의 균질화를 실현한다.
(해결수단) 대형의 대향 기판 (200) 에는, 서로 대향하는 렌즈 유리 기판 (20) 과 커버 유리 기판 (250) 과, 그 사이에 장착하는 마이크로 렌즈층 (210) 을 구비하고 있고, 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께가, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출되는 경화성 재료로 형성된 지지체 (33) 로 규정되어 있다. 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께를 지지체 (33) 에 의해 규정하도록 하였기 때문에, 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께를 균일화할 수 있다.
렌즈 유리 기판, 커버 유리 기판, 마이크로 렌즈층, 지지체
Description
도 1 은 제 1 형태에 의한 액정 장치의 단면도.
도 2 는 동, 대형 기판의 제조방법을 나타내는 공정도.
도 3 은 동, 렌즈 유리 기판에 지지체를 묘화하는 상태의 평면도.
도 4 는 동, 실시예 1 의 요부 확대 단면도.
도 5 는 동, 실시예 2 의 요부 확대 단면도.
도 6 은 동, 실시예 3 의 공정별의 요부 확대 단면도.
도 7 은 동, 팁형상 대향 기판의 제조방법을 나타내는 공정도.
도 8 은 제 2 형태에 의한 렌즈 유리 기판에 지지체를 묘화하는 상태의 평면도.
도 9 는 제 3 형태에 의한 액정 장치의 단면도.
도 10 은 제 4 형태에 의한 액정 장치의 단면도.
도 11 은 제 4 형태에 의한 대형 기판의 제조방법을 나타내는 공정도.
도 12 는 제 5 형태에 의한 액정 장치의 단면도.
도 13 은 액정 장치를 라이트 밸브로 사용한 투사형 표시 장치의 요부 개략 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 액정 장치
20 : 렌즈 유리 기판
26, 251 : 오목 곡면부
33, 33a, 33b : 지지체
34 : 갭재
50 : 액정
52 : 시일재
200 : 대향 기판
210 : 마이크로 렌즈층
220 : 대형 기판
250 : 커버 유리 기판
300 : 액적 토출 장치 본체
305 : 토출구
500, 500a : 마이크로 렌즈
500' : 양 볼록 마이크로 렌즈
H, H' : 높이
본 발명은, 서로 대향하는 한 쌍의 기판 사이의 간격을, 액적 토출 장치 본체로부터 토출되는 접착제로 형성한 지지체에 의해 규정하도록 한 전기 광학 장치, 및 그 제조방법, 및 전기 광학 장치를 사용한 전자기기에 관한 것이다.
[배경기술]
액정 프로젝터 등의 투사형 표시 장치는, 광원으로부터 조사된 광을 라이트 밸브로서의 전기 광학 장치로 광변조한 후, 전방으로 확대 투사하는 구성으로 되어 있다. 전기 광학 장치의 일례인 액정 장치로서는 표시품위를 높이기 위해 액티브 매트릭스형의 액정 장치가 많이 사용되고 있다.
액티브 매트릭스형의 액정 장치에서는, 액티브 매트릭스 기판측에, 화소전극을 구비하는 화소가 매트릭스 형상으로 형성되어 있음과 함께, 각 화소마다 박막 트랜지스터 (TFT) 등의 액티브 소자가 형성되어 있다.
이러한 액티브 매트릭스형의 액정 장치는, 높은 콘트라스트비를 용이하게 얻을 수 있는 반면, 각 화소마다 TFT 나 용량부 등을 만들어 넣을 필요가 있기때문에, 충분한 개구율을 얻기가 어렵다는 문제점이 있다. 또, TFT 의 채널영역이나 드레인단에 강한 광이 조사되면, 광전류가 발생되어, TFT 의 특성이 변화되는 원인이 된다.
그래서, 액정 장치를 구성하는 한 쌍의 기판 중, 광입사측에 위치하는 대향 기판에 차광막 (블랙 매트릭스) 을 형성하여, 콘트라스트의 향상을 꾀함과 함께, TFT 에 강한 광이 조사되는 것을 방지한 구성이 채용되고 있다.
또, 대향 기판에 다수의 미소한 마이크로 렌즈를 갖는 층 (마이크로 렌즈층) 을 형성하고, 각 마이크로 렌즈를 사용하여, 차광막에 의해 반사, 차광되어 손실되는 입사광을 각 화소의 개구부에 집광시킴으로써, 투과광량을 증대시키는 기술이 채용되고 있다.
이러한 마이크로 렌즈가 부착된 대향 기판의 제조방법은, 예를 들어 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 2003-14907호) 에 개시되어 있다.
동 공보에 개시되어 있는 기술에서는, 먼저, 베이스가 되는 대형의 렌즈 유리 기판 상에 마스킹재를 형성하고, 이 마스킹재 상에 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭에 의해, 마스킹재에 복수의 마이크로 렌즈에 대응하는 개구를 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴을 제거한다.
이어서, 마스킹재 상으로부터 대형의 렌즈 유리 기판을 습식 에칭, 또는 등방적으로 드라이 에칭하여, 렌즈 유리 기판의 표면에 복수의 마이크로 렌즈용오목부를 형성한다. 그 후, 마스킹재를 제거한다.
계속하여, 마이크로 렌즈용 오목부가 형성되어 있는 면에, 높은 굴절률을 갖는 투명수지로 이루어지는 접착제를 도포한다. 그리고, 이 접착제 상에 커버 유리 기판을 접합하여 일체화한다.
이어서, 커버 유리 기판의 표면에, 컬러 필터를 형성함과 함께, 각 화소사이에 차광막 (BM : 블랙 매트릭스) 을 형성하고, 다시 IT0 (Indium Tin 0xide) 와 같은 투명 도전성 재료로 이루어지는 공통 전극을 형성하고, 이 공통 전극 상에 배향막을 형성함으로써, 복수의 팁형상 대향 기판을 갖는 대형 기판을 형성한다.
그런데, 마이크로 렌즈를 사용하여 각 화소의 개구부로부터의 투과광량을 증가시키기 위해서는, 마이크로 렌즈층의 성형공정에서, 마이크로 렌즈층의 두께를 정확히 설정할 필요가 있다. 마이크로 렌즈층의 성형공정에 있어서, 그 두께를 정확하게 설정하는 수단으로서, 렌즈 유리 기판의 표면에, 복수의 마이크로 렌즈용 오목부를 형성한 후, 갭재의 혼입되어 있는 접착제를, 디스펜서등을 사용하여, 대향 기판의 주위에 소정 간격을 두고 묘화한다. 그리고, 렌즈 유리 기판 상에 접착제를 충전한 후, 커버 유리 기판을 접합하면, 이 커버 유리 기판과 렌즈 유리 기판과의 사이의 간격이 갭재로 규정되어, 마이크로 렌즈층의 두께가 일정하게 유지되는 기술이 알려져 있다.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2003-14907호
전술한 바와 같이, 대형 기판에는, 다수의 대향 기판이 형성되어 있고, 1장의 대형 기판으로부터 잘라낼 수 있는 대향 기판의 매수를 늘리기 위해서는, 대형 기판에 형성되는 대향 기판끼리의 간격을 좁게 할 필요가 있다.
그러나, 대향 기판의 간격을 좁게 하면, 대향 기판끼리의 경계선 상에, 디스펜서 등을 사용하여 갭재를 묘화하기가 곤란해져, 갭재는 렌즈 유리 기판의 둘레 가장자리부에만 묘화되게 된다. 그 결과, 렌즈 유리 기판과 커버 유리 기판 사이의 간격은 바깥 가장자리부로부터 중앙부로 이행함에 따라, 서서히 힘량이 많아져, 그 만큼, 마이크로 렌즈층의 두께에 편차가 쉽게 생기게 되어, 제품의 균질화를 유지하기가 곤란해진다.
1장의 대형 기판 내에서의 마이크로 렌즈층의 두께의 편차는, 오차 범위에 포함되어 있기 때문에, 즉시 제품 불량이 되는 경우는 없지만, 최근의 고화질화의 요청에 따라, 마이크로 렌즈층의 두께에 대해서도, 보다 높은 정밀도가 요구되어 있어, 이 요구를 만족시킬 때의 장해가 되고 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 마이크로 렌즈층의 두께를 균일화하여, 렌즈 성능이 균질화를 실현하여, 고화질화의 요청에 충분히 대응할 수 있는 전기 광학 장치, 및 그 제조방법 그리고 전기 광학 장치를 사용한 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 제 1 전기 광학 장치는, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 갖고, 그 양 기판 사이에 그 양 기판 사이의 간격을 규정하는 지지체가 장착되어 있는 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 1 기판이 다수의 오목 곡면부를 갖는 렌즈 유리 기판이고, 상기 제 2 기판이 상기제 1 기판에 대향하는 커버 유리 기판이고, 상기 양 기판 사이에 마이크로 렌즈층이 형성되어 있고, 상기 마이크로 렌즈층의 두께가 상기 지지체에 의해 규정되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 렌즈 유리 기판과 커버 유리 기판과의 간격을 지지체에 의해 규정하도록 하였기 때문에, 오목 곡면부가 인접하는 경계 상에도 지지체를 형성할 수 있고, 마이크로 렌즈층의 두께를 균일화하여, 렌즈 성능의 균질화를 실현할 수 있다.
제 2 전기 광학 장치는, 제 1 전기 광학 장치에 있어서, 상기 지지체가 액적 토출 수단으로부터 토출되는 경화성 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 지지체를 액적 토출 수단으로부터 토출되는 경화성 재료로 형성하도록 하였기 때문에, 지지체를 좁은 면적에 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
제 3 전기 광학 장치는, 제1, 제 2 전기 광학 장치에 있어서, 상기 지지체에 상기 양 기판 사이의 거리를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 지지체에 갭재를 혼입시킴으로써, 양 기판 사이의 거리를 보다 정확하게 규정할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 제 1 전기 광학 장치의 제조방법은, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정과, 서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에, 설정량의 경화성 재료를 묘화하는 묘화 공정과, 묘화된 상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전하는 충전 공정과, 상기 타방의 기판의 상기 대향면을 상기 일방의 기판의 상기 대향면에 상기 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 상기 양 대향면 사이의 간격을 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 먼저, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하고, 이어서, 서로 대향하는 양 기판의 대향면의 일방에, 설정량의 경화성 재료를 묘화하고, 그 후, 묘화된 경 화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성한다. 그리고, 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전한 후, 타방의 기판의 대향면을 일방의 기판의 대향면에 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 양 대향면 사이의 간격을 지지체에 의해 규정한다. 지지체로 양 기판의 간격을 규제하도록 하였기 때문에, 양 기판 사이에 형성되는 마이크로 렌즈층의 두께가 균일화되어, 렌즈 성능이 균질화를 실현할 수 있다.
제 2 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 1 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 경화성 재료에는 상기 양 기판 사이의 거리를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 경화성 재료에 양 기판 사이의 거리를 규정하는 갭재를 혼입하였기 때문에, 이 갭재에 의해 양 기판 사이의 거리를 보다 정확하게 규정할 수 있다.
제 3 전기 광학 장치의 제조방법은, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정과, 서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에 갭재를 살포하는 살포 공정과, 상기 갭재가 살포된 상기 대향면의 지지체를 형성하는 부위에 설정량의 경화성 재료를 묘화하는 묘화 공정과, 묘화된 상기 경화성 재료를 상기 갭재를 넣은 상태에서 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 경화성 재료에 넣어진 상기 갭재 이외의 갭재를 제거하는 제거 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전하는 충전 공정과, 상기 타방의 기판의 상기 대향면을 상기 일방의 기판의 상기 대향면에 상기 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 상기 양 대향면 사이의 간격을 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 먼저, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하고, 이어서, 서로 대향하는 양 기판의 대향면의 일방에 갭재를 살포하고, 그 후, 갭재가 살포된 대향면의 지지체를 형성하는 부위에, 설정량의 경화성 재료를 묘화한다. 그리고, 묘화된 경화성 재료를 갭재를 넣은 상태에서 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성한 후, 경화성 재료에 넣어진 갭재 이외의 갭재를 제거한다. 이어서, 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전하고, 타방의 기판의 대향면을 일방의 기판의 대향면에 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 양 대향면 사이의 간격을 지지체에 의해 규정한다. 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면 사이의 간격을, 갭 부재를 넣은 지지체에 의해 규정하도록 하였기 때문에, 이 지지체로 양 기판 사이 간격을 보다 고정밀도로 설정할 수 있다.
제 4 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 1∼제 3 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 묘화 공정에서는, 서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에, 액적 토출 장치 본체로부터, 용매로 희석된 설정량의 상기 경화성 재료를 토출하여 묘화하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 지지체를 액적 토출 장치 본체로부터 토출된 접착제로 형성하도록 하였기 때문에, 지지체를 좁은 면적에 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 제 4 전기 광학 장치는, 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상에 형성된 지지체를 구비하고, 상기 제 1 기판 상에 상기 지지체의 높이까지 투명재료층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료층의 높이를 지지체에 의해 규정하도록 하였기 때문에, 투명재료층의 높이를 고정밀도로 설정할 수 있다.
제 5 전기 광학 장치는, 제 4 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 1 기판이 다수의 오목 곡면부를 갖는 렌즈 유리 기판이고, 상기 투명재료층이 상기 렌즈 유리 기판과는 다른 굴절률을 갖는 마이크로 렌즈층이고, 상기 마이크로 렌즈층의 두께가 상기 지지체에 의해 규정되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 렌즈 유리 기판 상에 형성된 마이크로 렌즈층의 두께를 지지체에 의해 규정하도록 하였기 때문에, 마이크로 렌즈층의 두께의 정밀도를 향상시켜 균일화하여, 렌즈 성능이 균질화를 실현할 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈층에 충분한 두께를 확보할 수 있기 때문에, 커버 유리를 형성할 필요가 없어져, 마이크로 렌즈층의 표면상태를 개선할 수 있고, 또한 저비용화를 꾀할 수 있다.
제 6 전기 광학 장치는, 제 4 또는 제 5 전기 광학 장치에 있어서, 상기 투명재료층의 표면에 추가로 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료층의 표면에 보호막을 형성하도록 하였기 때문에, 투명재료층 상에 형성되는 차광막 등의 상층막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
제 7 전기 광학 장치는, 제 4∼제 6 전기 광학 장치에 있어서, 상기 지지체에 상기 투명재료층의 두께를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 지지체에 갭재를 혼입시킴으로써, 투명재료층의 두께를 보다 정확하게 규정할 수 있다.
제 8 전기 광학 장치는, 제 4∼제 7 전기 광학 장치에 있어서, 상기 투명재료층은 투명수지를 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료층을 투명수지를 재료로 형성하였기 때문에, 경량화를 실현할 수 있음과 함께, 층의 형성이 용이해진다.
또, 본 발명에 의한 제 5 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 1 기판의 일방의 면에, 경화성 재료를 설정량 묘화하는 묘화 공정과, 상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 지지체가 형성되어 있는 기판 상에, 상기 지지체의 높이까지 투명 재료를 충전하여 경화시키는 경화 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 먼저, 제 1 기판의 일방의 면에, 경화성 재료를 설정량 묘화하고, 이어서, 묘화된 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하고, 그 후, 지지체의 높이까지 투명재료를 충전하여 경화시킨다. 지지체에 의해 투명재료의 높이를 규정할 수 있기 때문에, 투명재료의 높이를 고정밀도로 규정할 수 있다.
제 6 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 1 기판의 일방의 면에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에 경화성 재료를 설정량 묘화하는 묘화 공정과, 상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 상기 제 1 기판과는 다른 굴절률을 갖는 투명재료층을 상기 지지체의 높이까지 형성하는 층형성공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 먼저, 제 1 기판의 일방의 면에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하고, 이어서, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 경화성 재료를 설정량 묘화하고, 그 후, 묘화된 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성한다. 그리고, 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 제 1 기판과는 다른 굴절률을 갖는 투명재료층을 지지체의 높이까지 형성한다. 지지체에 의해 마이크로 렌즈층이 되는 투명재료의 높이를 규정하도록 하였기 때문에, 마이크로 렌즈층의 두께를 고정밀도로 설정할 수 있다.
제 7 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 6 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 층형성 공정이, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 투명재료를 충전하는 충전공정과, 상기 투명재료의 표면에 평탄한 판을 밀착시켜 상기 투명재료를 상기 지지체의 높이까지 압착하고, 상기 투명재료의 두께를 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정과, 상기 투명재료를 경화시켜 상기 투명재료층을 형성하는 경화 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 먼저, 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에 투명재료를 충전하고, 이어서, 투명재료의 표면에 평탄한 판을 밀착시켜 투명재료를 지지체의 높이까지 압착하고, 투명재료의 두께를 지지체에 의해 규정하고, 그 후, 투명재료를 경화시켜 투명재료층을 형성한다. 제 1 기판 상에 형성된 투명재료층의 두께를, 지지체에 의해 규정하였기 때문에, 투명재료층의 두께의 정밀도가 향상되어 균일화를 실현할 수 있다.
제 8 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 6 또는 제 7 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 투명재료층의 표면에 보호막을 형성하는 막형성 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료층의 표면에 보호막을 형성하도록 하였기 때문에, 투명재료층 상에 형성되는 차광막 등의 상층막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
제 9 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 5∼제 8 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 경화성 재료에는 상기 투명재료층의 두께를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 경화성 재료에 투명재료층의 두께를 규정하는 갭재를 혼입하였기 때문에, 이 갭재에 의해 투명재료층의 두께를 보다 정확하게 규정할 수 있다.
제 10 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 5∼제 9 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 묘화 공정에서는, 액적 토출 장치 본체로부터 용매로 희석된 상기 경화성 재료를 토출하여 묘화하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 경화성 재료를 액적 토출 장치 본체로부터 토출하여 묘화하도록 하였기 때문에, 경화성 재료를 좁은 면적에 정밀도 좋게 묘화시킬 수 있다.
제 11 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 5 또는 제 7 전기 광학 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 투명재료는 투명수지인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료를 투명수지로 하였기 때문에, 경량화를 실현할 수 있고, 게다가 제조가 용이해진다.
제 12 전기 광학 장치의 제조방법은, 제 6∼제 9 전기 광학 장치의 제조방법에 있어서, 상기 투명재료층이 투명수지를 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 투명재료층을 투명수지를 재료로 형성하였기 때문에, 경량화를 실현할 수 있음과 함께, 층의 형성이 용이해진다.
또, 본 발명에 의한 제 1 전자기기는, 제 1∼제 8 전기 광학 장치의 어느 하나를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에서는, 전자기기에 제 1∼제 8 전기 광학 장치의 어느 하나를 탑재함으로써, 보다 높은 품질을 얻을 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면에 근거하여 본 발명의 일 형태를 설명한다.
(제 1 형태)
도 1∼도 7 에 본 발명의 제 1 형태를 나타낸다. 마이크로 렌즈 어레이가 부착된 기판은, 각종 광학기기에 사용할 수 있지만, 본 형태에서는, 전자기기의 일례인 투사형 표시 장치의 라이트 밸브로서 사용한 액정 장치의 대향 기판측에 적용한 예를 설명한다.
도 1 에 액정 장치의 단면도를 나타낸다. 동 도면을 참조하여, 전기 광 학 장치의 일례인 액정 장치의 전체 구성에 관해서 설명한다. 여기서는 구동 회로 내장형의 TFT 액티브 매트릭스 구동방식의 액정 장치를 예로 설명한다.
본 형태의 액정 장치 (1) 는, 대향 기판 (200) 과, 석영 기판을 사용한 액티브 매트릭스 기판 (10) 이 시일재 (52) 를 통해, 소정 간격으로 규정된 상태의 공간을 두고 접합되어 있고, 이 공극부에 전기 광학 물질의 일례인 액정 (50) 이 봉입되어 있는 대향 기판 (200) 은, 다수의 마이크로 렌즈 (500) 가 형성된 마이크로 렌즈 어레이 부착 기판이고, 이러한 마이크로 렌즈 (500) 를 형성하는 데 있어서, 대향 기판 (200) 은, 석영 기판으로 이루어지는 제 1 기판으로서의 렌즈 유리 기판 (20) 과, 제 2 기판으로서의 커버 유리 기판 (250) 이 마이크로 렌즈층 (210) 에 의해 접합된 기판구조를 갖고 있다.
마이크로 렌즈층 (210) 은, 렌즈 유리 기판 (20) 과는 다른 굴절률을 갖는 투명한 접착제로 이루어지고, 렌즈 유리 기판 (20) 에 형성된 대략 반구형상의 오목 곡면부 (26) 에 충전됨으로써, 집광렌즈로서 기능하는 마이크로 렌즈 (500) 를 구성하고 있다. 또한, 투명한 접착제의 재료가 되는 수지로서는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴에폭시계 수지, 비닐계 수지, 티오우레탄계 수지 등이 있고, 또한, 자외선경화형 수지를 사용하면 제조가 용이해진다.
마이크로 렌즈 (500) 는 각각, 입사된 광을 액티브 매트릭스 기판 (10) 에 형성되어 있는 화소전극 (9a) 의 각각에 집광하도록 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 또, 시일재 (52) 의 형성 영역의 내측에는, 이 영역을 따라 화상 표시 영역을 규정하는 차광막 (53) 이 대향 기판 (200) 측에 형성되어 있다.
액티브 매트릭스 기판 (10) 상에는, 화소 스위칭용 TFT (30) 나 주사선, 데이터선, 용량선 등의 배선이 형성된 후의 화소전극 (9a) 의 표면에, 러빙처리된 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또한, 커버 유리 기판 (250) 상에는, 복수의 마이크로 렌즈 (500) 의 상호의 경계에 각각 대향하여 각 화소마다의 비개구 영역을 규정하는 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 이 형성되고, 그 표면에, 러빙처리된 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또한, 대향 전극 (21) 은, 예를 들어 ITO 와 같은 투명도전성 재료에 의해 구성되어 있다. 또한, 각 배향막은, 예를 들어 폴리이미드막 등의 투명한 유기막으로 구성되어 있다.
대향 기판 (200) 은, 대형 기판으로부터 팁형상으로 잘라 형성된 것으로, 이하에 있어서는, 팁형상의 대향 기판 (200) 을 팁형상 대향 기판 (200), 대형 기판을 대형 기판 (220) 으로서 구별하고, 또한, 대형 기판 (220) 상의, 팁형상 대향 기판 (200) 이 잘리는 영역 (이하「팁기판 영역」이라고 칭한다) 에는 팁형상 대향 기판 (200) 과 동일한 부호 (200) 를 붙임과 함께, 렌즈 유리 기판 (20), 커버 유리 기판 (250) 은, 팁형상으로 잘리기 전의 대형 기판 상태의 것에도 공통된 부호를 붙여 설명을 간략화한다.
다음으로, 이러한 구성에 의한 대형 기판 (220) 의 제조방법에 관해서, 도 2 의 공정도를 참조하면서 설명한다.
(a) : 미리 세정되어 있는 대형의 렌즈 유리 기판 (20) (도 3 참조) 상에, 이 렌즈 유리 기판 (20) 을 에칭할 때의 마스크로 되는 마스킹층 (31) 을 스퍼터법, CDV 법 등에 의해 막형성한다.
(b) : 마스킹층 (31) 에 레지스트 (32) 를 도포하여, 리소그래피법 등에 의해, 이 레지스트 (32) 에 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴은, 후공정에서 렌즈 유리 기판 (20) 에 오목 곡면부 (26) 를 형성하기 위한 것이기 때문에, 그 개구 (32a) 는 마이크로 렌즈 형성용의 오목 곡면부 (26) 에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 오목 곡면부 (26) 는 각 팁기판 영역 (200) 에 있어서, 액티브 매트릭스 기판 (10) 에 형성한 화소전극 (9a) 과 대향하는 각 영역의 각각에 형성된다.
그리고, 레지스트 (32) 를 마스크로 한 에칭에 의해, 마스킹층 (31) 을 패터닝하여, 마스킹층 (31) 에 복수의 개구 (31a) 를 형성한다.
(c) : 소정 개구 (31a) 를 형성한 후, 레지스트 (32) 를 제거하고, 그 후, 렌즈 유리 기판 (20) 에 대하여 습식 에칭, 또는 등방적으로 드라이 에칭하여, 렌즈 유리 기판 (20) 의 표면의, 레지스트 (32) 로 구획된 영역에 오목 곡면부 (26) 를 각각 형성한다.
(d) : 마스킹층 (31) 을 제거하면, 렌즈 유리 기판 (20) 의 각 팁기판 영역 (200) 마다, 소정 배열의 오목 곡면부 (26) 가 각각 형성된다.
(e) : 렌즈 유리 기판 (20) 상에 높이 (H) 의 지지체 (33) 를 점형상으로 묘화한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 지지체 (33) 는, 렌즈 유리 기판 (20) 에 인접 형성되는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근, 및 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부에 복수점 묘화하여 경화시킨다. 지지체 (33) 는, 렌즈 유리 기판 (20) 과 커버 유리 기판 (250) 의 간격을 일정하게 규정 함으로써, 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께를 균일화하여, 렌즈 성능이 균질화를 실현하고자 하는 것으로, 지지체 (33) 를 형성하는 수단에 관해서는, 여러 가지의 것을 생각할 수 있다. 본 형태로 실시 가능한 지지체 (33) 의 형성수단에 관해서는, 후술하는 각 실시예에 있어서 설명한다.
(f) : 렌즈 유리 기판 (20) 상에, 마이크로 렌즈층 (210) 을 형성하기 위해서, 미경화의 접착제 (210) 를 도포한다. 이 접착제 (210) 는 고굴절률의 투명수지를 재료로 하고 있다.
(g) : 접착제 (210) 상에 커버 유리 기판 (250) 을 장착한다. 커버 유리 기판 (250) 은, 도 3 에 나타내는 렌즈 유리 기판 (20) 과 거의 동일한 형상을 갖고 있다. 커버 유리 기판 (250) 은, 렌즈 유리 기판 (20) 전체에 대하여, 소정의 얼라인먼트를 행하면서 접합하여 가압·밀착시킨다.
이어서, 접착제 (210) 에 대하여 자외선을 조사하거나 하여 경화시킨다. 그러면, 렌즈 유리 기판 (20) 과 커버 유리 기판 (250) 이 접착제 (210) 를 통해 접합됨과 함께, 양 유리 기판 (20, 250) 사이의 높이 (H) 가, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 점재하는 지지체 (33) 에 의해 일정해진다. 그리고, 이 접착제 (210) 에 의해 마이크로 렌즈층 (210) 이 형성된다.
또한, 접착제의 경화방법은, 자외선 경화에 한정하지 않고, 접착제의 종류나 기능 등에 의해 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어 접착제로서 열경화형 접착제를 채용한 경우는, 가열 조사에 의해 경화시킬 수 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 유리 기판 (20) 의 서로 인접하는 칩 기 판 영역 (200) 사이의 경계부 부근 및 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부에 높이 (H) 의 지지체 (33) 를 점재시켰기 때문에, 렌즈 유리 기판 (20) 과 커버 유리 기판 (250) 과의 사이의 높이 (H) 를, 기판 전체적으로 일정하게 할 수 있다. 그 결과, 양 유리 기판 (20, 250) 사이에 형성되는 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께가 균일해져, 렌즈 성능을 균질화할 수 있다.
(h) : 커버 유리 기판 (250) 상에 대향 전극 (21) 을 형성하여, 대형 기판 (220) 을 완성한다.
이어서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 대형 기판 (220) 으로부터, 스크라이브, 다이싱 등에 의해 복수매의 팁형상 대향 기판 (200) 을 잘라낸다. 지지체 (33) 는 서로 인접하는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근에 점묘되어 있기 때문에, 도 1 또는 도 7 에 나타내는 바와 같이, 다이싱 또는 스크라이브에 의해 팁형상으로 잘릴 때에, 각 팁형상 대향 기판 (200) 의 둘레 가장자리 부분에 잔류되는 경우가 있지만, 화소 영역으로부터는 벗어나 있기 때문에, 화질에 영향을 주는 경우는 없다.
여기서, 설명을 중단하여, 도 4∼도 6 에 근거하여 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘하는 수단에 관한 실시예를 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
도 4 에 근거하여, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘하는 수단의 실시예 1 에 관해서 구체적으로 설명한다. 도 4 는 본 실시예에 의한 지지체의 묘화 상태를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
본 실시예에서는, 지지체 (33) 의 형성 재료가 되는 경화성 재료를, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터, 렌즈 유리 기판 (20) 의 표면에 소정량만 토출시켜, 이 경화성 재료가 렌즈 유리 기판 (20) 에 부착되었을 때의 표면장력으로 높이 (H) 의 지지체 (33) 를 형성하도록 한 것이다.
여기서, 액적 토출 장치 본체 (300) 의 구성에 관해서 간단히 설명한다. 액적 토출 장치 본체 (300) 는, 잉크젯 프린터의 헤드에 상당하는 것으로, 초음파 발생부를 구성하는 압전소자 (301) 를 구비하고 있다. 압전소자 (301) 의 양면에는 전극 (도시 생략) 이 장착되어 있고, 그 토출 액체 공급측에 오목면 렌즈 (음향렌즈 ; 302) 가 접착되어 있다. 또한, 이 오목면 렌즈 (302) 의 오목면측에 노즐 플레이트 (303) 가 소정 간격을 두고 배치되고, 이 노즐 플레이트 (303) 와 오목면 렌즈 (302) 와의 사이의 공간에 액제 저류부 (304) 가 형성되어 있다.
액제 저류부 (304) 에, 지지체 (33) 의 형성재료가 되는 경화성 재료가, 용매를 사용하여 젖음성을 소정으로 저하시킨 상태로 저류되어 있다. 본 형태에서는, 경화성 재료로서 에폭시계, 아크릴계를 대표로 하는 수지재를 사용하고 있다. 바람직하게는, 젖음성이 낮은 광 (자외선, 적외선) 경화형 수지, 또는 열경화형 수지를 소재로 하는 것이 바람직하다. 물론, 마이크로 렌즈층 (210) 과 동일 재질의 투명접착제를 사용해도 된다.
또, 노즐 플레이트 (303) 에는, 경화성 재료를 토출시키는 토출구 (305) 가 개구되어 있고, 이 토출구 (305) 와 오목면 렌즈 (302) 가 동일하게 축심 상에 배치되어 있다.
도시하지 않은 고주파 전원 제어회로로부터 압전소자 (301) 에 대하여, 고주파 교류전압을 선택적으로 인가하여 초음파 진동을 발생시키면, 그 진동 에너지가 오목면 렌즈 (302) 에 의해 액제 저류부 (304) 의 액면 표면, 즉 토출구 (305) 에 집속되고, 이 집속된 에너지에 의해, 액제 저류부 (304) 에 저류되어 있는 경화성 재료가, 토출구 (305) 로부터 미소 액적 토출된다. 액적 토출 장치 본체 (300) 는, 소량의 액제를 고정밀도로 토출시킬 수 있기 때문에, 매우 좁은 면적에 정밀도 좋게 지지체 (33) 를 형성할 수 있다.
이러한 구성에서는, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘할 때에는, 먼저, 액적 토출 장치 본체 (300) 의 토출구 (305) 를, 점묘하는 부위 (팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근, 혹은 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부) 위로 이동시킨다.
이어서, 압전소자 (301) 를 진동시켜, 액제 저류부 (304) 에 공급되어 있는, 용매에 의해 젖음성이 소정으로 저하된 경화성 재료를, 토출구 (305) 로부터 렌즈 유리 기판 (20) 상에 소정량만 액적 토출시킨다.
렌즈 유리 기판 (20) 상에 토출된 경화성 재료는 용매가 휘발된 후, 자기의 표면장력에 의해 높이 (H) 의 지지체 (33) 가 형성된다. 또한, 이 때, 한번의 점묘로는 지지체 (33) 의 높이 (H) 가 설정치에 도달하지 않은 경우, 그 위에 새로운 경화성 재료를 점묘함으로써, 미리 설정한 높이 (H) 를 확보한다.
그 후, 이 지지체 (33) 에 대하여, 경화성 재료가 자외선 경화형 수지이면 자외선을 조사하거나, 또는 열경화형 수지이면 가열 조사하여, 경화성 재료를 경화 시킨다.
액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출되는 경화성 재료에 의해 지지체 (33) 를 형성하도록 하였기 때문에, 디스펜서 등을 사용하여 묘화하는 경우에 비하여, 매우 작은 직경 d (예를 들어 0.1∼5㎜ 정도) 의 지지체 (33) 를 형성할 수 있다. 그 때문에, 이 지지체 (33) 를 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부는 물론이고, 서로 인접하는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근에도 용이하게 형성할 수 있다.
그 결과, 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께의 편차가 없어지고, 따라서, 각 렌즈의 초점거리가 일정해져, 차광막 (23) 에 의해 반사, 차광되어 손실되는 입사광을 각 화소의 개구부에 효율적으로 집광시킬 수 있어, 투과광량을 더 한층 증대시킬 수 있다.
또, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출되는 경화성 재료만의 성질로 지지체 (33) 의 높이 (H) 를 설정하도록 하였기 때문에, 다른 부재를 첨가할 필요가 없어 취급성이 좋다.
또한, 본 형태에서는, 지지체 (33) 를 액적 토출 장치를 사용하여 점묘하 도록 하고 있지만, 포토 스페이서를 사용하여 형성하도록 해도 된다. 포토 스페이서는, 포토 레지스트 등 감광성의 수지재료이고, 이 수지재료를 소정 두께로 도포한 후, 포토 에칭에 의해 지지체 (33) 를 형성한다.
실시예 2
도 5 에 근거하여, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘하는 수단 의 실시예 2 에 관해서 구체적으로 설명한다.
상기 서술한 실시예 1 에서는, 경화성 재료의 표면장력을 이용하여 지지체 (33) 의 높이 (H) 를 설정하도록 하였지만, 본 실시예에서는, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터, 갭재 (34) 가 혼입된 경화성 재료를 소정량만 토출하고, 그것을 렌즈 유리 기판 (20) 상에 점묘함으로써, 지지체 (33) 를 형성하도록 한 것이다.
액적 토출 장치 본체 (300) 의 액제 저류부 (304) 에는, 용매로 희석된 경화성 재료와 갭재 (34) 가 공급되어 있다. 갭재 (34) 는 유리 섬유, 유리 비드 등으로 이루어지는, 입경이 5∼20㎛ 인 구체이고, 실제로 사용할 때에는 지지체 (33) 의 높이 (H) 에 따라 입경이 결정된다.
또한, 액적 토출 장치 본체 (300) 에는, 경화성 재료를 설정량만 토출시키는 압전소자 (301) 이외에, 갭재 (34) 를 공진점에서 진동시켜 경화성 재료에 균일하게 분산시키는 진동자가 내장되어 있다.
이러한 구성에서는, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘할 때에는, 먼저 액적 토출 장치 본체 (300) 의 토출구 (305) 를, 점묘하는 부위 (팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근, 또는 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부) 위로 이동시킨다.
이어서, 압전소자 (301) 를 진동시켜, 액제 저류부 (304) 에 저류되고 또한 용매에 의해 희석되어 있음과 함께 갭재 (34) 가 혼입되어 있는 경화성 재료를, 토출구 (305) 로부터 렌즈 유리 기판 (20) 상에 소정량만 액적 토출시킨다.
렌즈 유리 기판 (20) 상에 토출된 경화성 재료는 용매가 휘발된 후, 내부에 포함되어 있는 갭재 (34) 에 의해 높이 (H) 의 지지체 (33) 가 형성된다. 이 경우, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경을 조정함으로써, 높이 (H) 를 설정할 수 있다. 즉, 경화성 재료에 함유시킬 수 있는 갭재 (34) 의 수는, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경으로 일의적으로 결정되고, 이 양자를 조정함으로써, 지지체 (33) 의 높이 (H) 를 정확하게 설정할 수 있다. 그 후, 이 지지체 (33) 에 대하여, 경화성 재료가 자외선 경화형 경화성 재료이면 자외선을 조사하고, 또는 열경화형 경화성 재료이면 가열 조사하여, 경화성 재료를 경화시킨다.
본 실시예에서는, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입시켜 지지체 (33) 를 형성하도록 하였기 때문에, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경의 관계로부터, 지지체 (33) 의 높이 (H) 를 적정하게 설정할 수 있다.
또, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입시켰기 때문에, 강고한 지지체 (33) 를 형성할 수 있다. 또한, 실시예 1 과 동일하게, 디스펜서 등을 사용하여 묘화하는 경우에 비하여, 매우 작은 직경 d (예를 들어 0.1∼5㎜ 정도) 의 지지체 (33) 를 형성할 수 있고, 따라서, 이 지지체 (33) 를 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부는 물론이고, 서로 인접하는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근에도 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 실시예 1 과 동일하게, 차광막 (23) 에 의해 반사, 차광되어 손실되는 입사광을 각 화소의 개구부에 효율적으로 집광시킬 수 있어, 투과광량을 더 한층 증대시킬 수 있다.
실시예 3
도 6 에 근거하여, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘하는 수단의 실시예 3 에 관해서 구체적으로 설명한다.
상기 서술한 실시예 2 에서는, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입한 액제를 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출시켜, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 형성하도록 하였지만, 본 실시예에서는, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 갭재 (34) 를 미리 살포하고, 그 후, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출하는 경화성 재료로 렌즈 유리 기판 (20) 상에 지지체 (33) 를 점묘하도록 한 것이다. 따라서, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터는, 용매로 희석된 경화성 재료만이 토출된다.
이러한 구성에서는, 먼저 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 유리 기판 (20) 전체에 갭재 (34) 를 살포한다. 갭재 (34) 의 입경은, 경화성 재료의 점성 등의 성질이 일정한 경우, 미리 설정된 지지체 (33) 의 높이 (H) 에 의해 결정된다.
이어서, 동 도(b)에 나타내는 바와 같이, 렌즈 유리 기판 (20) 의 미리 결정된 부위 (팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근 (도 3 참조), 및 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부) 에 대하여, 액적 토출 장치 본체 (300) 의 토출구 (305) 로부터 설정량의 경화성 재료를 토출하여 점묘한다. 그리고, 이 경화성 재료로 당해 부위에 배치되어 있는 갭재 (34) 를 넣는다.
그 후, 갭재 (34) 를 넣은 경화성 재료에 함유되어 있는 용매가 휘발됨으로써, 높이 (H) 의 지지체 (33) 가 형성된다.
지지체 (33) 의 높이 (H) 는, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경으로 조정할 수 있다. 즉, 경화성 재료로 넣을 수 있는 갭재 (34) 의 수는, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경으로 일의적으로 결정되고, 이 양자를 조정함으로써 높이 (H) 를 정확하게 설정할 수 있다.
그 후, 이 지지체 (33) 에 대하여, 경화성 재료가 자외선 경화형 경화성 재료이면 자외선을 조사하거나, 또는 열경화형 경화성 재료이면 가열조사하여, 경화성 재료를 경화시킨다.
이어서, 동 도(c) 에 나타내는 바와 같이, 경화성 재료에 넣어지지 않은, 불필요한 갭재 (34) 를 제거한다. 불필요한 갭재 (34) 를 제거하는 수단으로서는, 에어블로우, 물세정, 약액에 의한 용해, 에칭 등이 있다.
본 실시예에서는, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입시켜 지지체 (33) 를 형성하도록 하였기 때문에, 경화성 재료의 토출량과 갭재 (34) 의 입경의 관계로부터, 지지체 (33) 의 높이 (H) 를 적정하게 설정할 수 있다.
또, 갭재 (34) 를 미리 살포하도록 하였기 때문에, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터는 용제로 희석된 경화성 재료만을 토출시키면 되고, 실시예 2 에서 설명한 갭재 (34) 를 공진점에서 진동시키는 부품을 형성할 필요가 없어, 액적 토출 장치 본체 (300) 의 구성을 간소화할 수 있다.
또, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입시켰기 때문에, 강고한 지지체 (33) 를 형성할 수 있다. 또한, 실시예 1 과 동일하게, 디스펜서 등을 사용하여 묘화하는 경우에 비하여, 매우 작은 직경 d (예를 들어 0.1∼5㎜ 정도) 의 지지체 (33) 를 형성할 수 있고, 따라서, 이 지지체 (33) 를 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부는 물론이고, 서로 인접하는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근에도 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 실시예 1 과 동일하게 차광막 (23) 에 의해 반사, 차광되어 손실되는 입사광을 각 화소의 개구부에 효율적으로 집광시킬 수 있어, 투과광량을 더 한층 증대시킬 수 있다.
(제 2 형태)
도 8 에 본 발명의 제 2 형태에 의한 도 3 에 상당하는 평면도를 나타낸다. 또한, 제 1 형태와 동일한 구성 부품에 관해서는 동일의 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 1 형태에서 채용한 지지체 (33) 는, 액적 토출 장치 본체 (300) 로부터 토출되는 경화성 재료로 지지체 (33) 를 형성하도록 하였기 때문에, 지지체 (33) 는 경화성 재료의 표면장력으로 반원구상으로 형성되지만, 본 형태에서 채용하는 지지체로서의 지지체 (33a) 는, 액적 토출 장치 본체 (300 ; 도 4, 도 6참조) 로부터 경화성 재료를 연속적으로 토출함과 함께, 액적 토출 장치 본체 (300) 와 렌즈 유리 기판 (20) 을 상대이동시키도록 한 것이다. 이렇게 함으로써, 서로 인접하는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근에, 경화성 재료를 직선형상으로 묘화하여, 띠형상의 지지체 (33a) 를 형성할 수 있다.
지지체 (33a) 를 띠형상으로 함으로써, 렌즈 유리 기판 (20) 과 커버 유리 기판 (250) 의 사이를 등분포로 지지할 수 있기 때문에, 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 지지체 (33a) 는, 전술한 실시예 1∼3 에 나타내는 바와 같이, 경화성 재료만으로 형성해도 되고, 또, 경화성 재료에 갭재 (34) 를 혼입시켜 형성시켜도 되고, 또는, 갭재 (34) 를 최초에 살포해 두고, 이어서 경화성 재료를 점묘함으로써 지지체 (33) 를 형성하도록 해도 된다.
(제 3 형태)
도 9 에 본 발명의 제 3 형태에 의한 도 1 에 상당하는 단면도를 나타낸다. 또한, 제 1 형태와 동일한 구성부품에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 1 형태에서 채용한 마이크로 렌즈 (500) 는 편볼록 렌즈이지만, 본형태에서 채용하는 마이크로 렌즈 (500') 는 양 볼록 렌즈인 점이 상이하다.
커버 유리 기판 (250) 의 렌즈 유리 기판 (20) 에 대향하는 면에는, 렌즈 유리 기판 (20) 에 형성되어 있는 오목 곡면부 (26) 에 대응하는 오목 곡면부 (251) 가 형성되어 있고, 이 양 오목 곡면부 (26, 251) 에 의해, 마이크로 렌즈층 (210) 에 양 볼록 마이크로 렌즈 (500') 가 형성된다.
본 형태에서는, 양 유리 기판 (20, 250) 사이에, 제 1 형태와 동일한 지지체 (33) 를 형성하였기 때문에, 양 유리 기판 (20, 250) 사이의 거리를 균일화할 수 있어, 대형 기판 내의 각 양 볼록 마이크로 렌즈 (500') 의 렌즈성능을 균질화할 수 있다.
(제 4 형태)
도 10 에 본 발명의 제 4 형태에 의한 도 1 에 상당하는 단면도를 나타낸다. 또한, 제 1 형태와 동일한 구성부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 1 형태에서는, 렌즈 유리 기판 (20) 과 대향하도록, 마이크로 렌즈층 (210) 을 사이에 두고 커버 유리 기판 (250) 이 형성되어 있고, 마이크로 렌즈층 (210) 과 커버 유리 기판 (250) 으로 마이크로 렌즈 (500) 를 구성하고 있지만, 본 형태에서는 커버 유리 기판 (250) 이 장착되어 있지 않고, 마이크로 렌즈층 (210) 만으로 마이크로 렌즈 (500a) 를 구성하고 있어, 마이크로 렌즈층 (210) 의 상면에, 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 이 직접 형성되어 있는 점이 상이하다.
커버 유리 기판 (250) 은, 마이크로 렌즈 (500) 의 초점거리를 확보하기위해서 마이크로 렌즈층 (210) 의 표면에 장착되는 것이다. 마이크로 렌즈층 (210) 의 두께와 커버 유리 기판 (250) 의 두께의 합이 마이크로 렌즈 (500) 의 초점거리가 되도록, 통상은, 커버 유리 기판 (250) 의 표면을 물리적으로 연마하여 두께를 조정한다. 그러나, 물리적인 연마로는, 커버 유리 기판 (250) 의 두께 제어가 어렵고, 마이크로 렌즈 (500) 의 가공 두께의 정밀도가 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 커버 유리 기판 (250) 을 연마함으로써, 표면에 흠집이 생기거나 미소한 요철이 생기거나 하여 마이크로 렌즈 (500) 표면의 상태가 악화되기 때문에, 마이크로 렌즈 (500) 의 바로 위에 형성되는 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 의 밀착성이 나빠진다는 문제가 있었다.
본 형태에서는, 지지체 (33b) 의 높이를, 제 1 형태의 지지체 (33) 에 비하여 커버 유리 기판 (250) 의 두께 분 정도 높게 하여 마이크로 렌즈층 (210) 을 두 껍게 형성하고 있다. 따라서, 마이크로 렌즈층 (210) 만으로 마이크로 렌즈 (500a) 의 초점거리에 필요한 두께를 충분히 확보할 수 있어, 커버 유리 기판 (250) 이 불필요해지기 때문에 저비용화를 꾀할 수 있다. 또, 지지체 (33b) 의 높이를 조정함으로써 마이크로 렌즈 (500a) 의 두께를 제어하기 때문에, 마이크로 렌즈 (500a) 의 가공 두께의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 마이크로 렌즈 (500a) 의 표면을 물리적으로 연마할 필요가 없기 때문에, 마이크로 렌즈 (500a) 의 표면상태가 개선되어, 바로 위에 형성되는 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
다음으로 본 형태에 있어서의 대향 기판 (200) 의 제조방법에 관해서, 도 11 의 공정도를 참조하면서 설명한다. 도 11 은 본 발명의 제 4 형태에 의한 도 2 에 상당하는 공정도이다. 또, 도 11(a)∼(d) 의 각 공정은, 각각 도 2(a)∼(d) 의 각 공정과 동일한 공정이므로 설명을 생략한다.
(e) : 렌즈 유리 기판 (20) 상에, 높이 (H') 의 지지체 (33b) 를 점형상으로 묘화한다. 마이크로 렌즈층 (210) 이 마이크로 렌즈 (500a) 의 초점거리에 충분한 두께를 확보할 수 있도록, 지지체 (33b)의 높이 (H') 는 제 1 형태의 지지체 (33) 의 높이 (H) 보다도 커버 유리 기판 (250) 의 두께 정도 높게 이루어져 있고, 예를 들어 수십∼백㎛ 정도로 이루어져 있다. 제 1 형태와 동일하게 지지체 (33b) 는 도 3 에 나타내는 바와 같이 렌즈 유리 기판 (20) 에 인접 형성되는 팁기판 영역 (200) 사이의 경계부 부근, 및 필요에 따라서는 렌즈 유리 기판 (20) 의 바깥 가장자리부에 복수 점묘하여 경화시킨다. 또한, 지지체 (33b) 의 형성수 단은 제 1 형태와 동일하다.
(f) : 렌즈 유리 기판 (20) 상에, 마이크로 렌즈층 (210) 을 형성하기 위해서, 미경화의 투명재료 (210) 를 도포한다. 투명재료 (210) 로는 투명 무기재료, SOG (Spin On Glass), 수지재 등이 있다. 또, 수지재로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴에폭시계 수지, 비닐계 수지, 티오우레탄계 수지 등이 있다. 또한 이들을 소재로 하는 접착제를 채용해도 된다.
본 형태에서는 투명재료 (210) 로서 고굴절률의 투명수지를 채용하고 있다. 투명재료 (210) 는 지지체 (33b) 의 높이보다도 두껍게, 지지체 (33b)가 투명재료 (210) 를 포함하는 정도로 도포한다.
(g) : 투명재료 (210) 의 상면 전체에 누름판 (41) 을 밀착시켜, 누름판 (41) 이 지지체 (33b) 에 도달할 때까지 가압한다. 또, 누름판 (41) 은, 예를 들어 금속제 또는 석영제의 평탄한 판으로서, 투명재료 (210) 와 밀착시키는 면이, 가압 후에 투명재료 (210) 를 벗기기 쉽도록, 불소수지 등의 저마찰계수 부재를 사용한 표면처리가 이루어져 있다.
(h) : 누름판 (41) 을 투명재료 (210) 에 밀착시킨 상태로, 투명재료 (210) 에 대하여 자외선을 조사하거나 하여 경화시킨다. 그러면 투명재료 (210) 의 높이 (H') 가, 렌즈 유리 기판 (20) 상에 점재하는 지지체 (33b) 에 의해 일정해진다. 그리고, 이 투명재료 (210) 에 의해 마이크로 렌즈층 (210) 이 형성된다. 투명재료 (210) 가 완전히 경화된 후, 누름판 (41) 을 투명재료 (210) 로부터 제거한다.
또, 수지의 경화방법은 자외선경화에 한정하지 않고, 수지의 종류나 기능등에 의해 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어 수지로서 열경화형 수지를 채용한 경우에는 가열조사에 의해 경화시킬 수 있다.
(i) : 마이크로 렌즈층 (210) 상에, 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 을 형성하여 대형 기판 (220) 을 완성한다.
본 형태에서는, 지지체 (33b) 의 높이 (H') 를 높게 함으로써 마이크로 렌즈층 (210) 을 두껍게 하여, 마이크로 렌즈층 (210) 만으로 마이크로 렌즈 (500a) 를 형성하도록 하였기 때문에, 커버 유리 기판이 불필요해져, 마이크로 렌즈층 (210) 상에 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 을 직접 형성할 수 있다.
(제 5 형태)
도 12 에 본 발명의 제 5 형태에 의한 도 10 에 상당하는 단면도를 나타낸다. 또한 제 4 형태와 동일한 구성부재에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 4 형태에서는, 마이크로 렌즈층 (210) 상에 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 이 직접 형성되어 있지만, 본 형태에서는 마이크로 렌즈층 (210) 상에 보호막 (260) 이 형성되어 있고, 보호막 (260) 상에 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 이 형성되어 있는 점이 상이하다.
보호막 (260) 으로는 무기 유리막이 바람직하고, 예를 들어, 상압 또는 감압 CVD 법이나 TEOS (테트라·에틸·오르소·실리케이트) 가스 등을 사용하여 생성한 NSG 등의 산화규소막, SOG (스핀 온 유리) 를 스핀 코트하여 생성한 유리막이 사용 된다.
본 형태에서는, 마이크로 렌즈층 (210) 상에 보호막 (260) 을 형성함으로써, 차광막 (23) 및 대향 전극 (21) 과, 마이크로 렌즈층 (210) 과의 사이의 밀착성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 각 형태에 한정하는 것이 아니라, 예를 들어 지지체 (33, 33a) 는 커버 유리 기판 (250) 측에 형성되어 있어도 된다.
또, 제 2 형태에서 설명한 띠형상의 지지체 (33a) 의 제조 및 구조는, 그대로 시일재 (52) 에 적용할 수 있고, 이 기술을 응용함으로써 시일재 (52) 의 높이를 일정하게 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 시일재 (52) 는 본 발명의 지지체로 된다.
(투사형 표시 장치)
도 13 에는 액정 장치를 투사형 표시 장치의 라이트 밸브로 사용한 태양이 나타나 있다.
동 도면에 있어서, 부호 1100 은 전자기기로서의 투사형 표시 장치이고, 구동회로가 TFT 어레이 기판 상에 탑재된 액정 장치를 포함하는 액정 모듈을 3개 준비하여, 각각 RGB 용의 라이트밸브 (100R, 100G 및 100B) 로 사용한 프로젝터로서 구성되어 있다.
투사형 표시 장치 (1100) 는, 메탈 할라이드 램프 등의 백색 광원의 램프 유닛 (1102) 으로부터 투사광이 발생되면, 3장의 미러 (1106) 및 2장의 다이크로익 미러 (1108) 에 의해, RGB 의 삼원색에 대응하는 광성분 R, G 및 B 로 나누어지고, 각 색에 대응하는 라이트 밸브 (100R, 100G 및 100B) 에 각각 유도된다. 이 때 특히 B 광은, 긴 광로에 의한 광손실을 막기 위해, 입사 렌즈 (1122), 릴레이 렌즈 (1123) 및 출사 렌즈 (1124) 로 이루어지는 릴레이 렌즈계 (1121) 를 통해 유도된다.
그리고, 라이트 밸브 (100R, 100G 및 100B) 에 의해 각각 변조된 삼원색에 대응하는 광성분은, 다이크로익 프리즘 (1112) 에 의해 다시 합성된 후, 투사 렌즈 (1114) 를 통해 스크린 (1120) 에 컬러 화상으로서 투사된다.
본 발명에 의한 전기 광학 장치는 TFT 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 장치 이외에, 패시브 매트릭스형의 액정 장치, TFD (박형 다이오드) 를 스위칭소자로서 구비한 액정 장치이어도 되고, 또한, 액정 장치에 한정하지 않고, 일렉트로 루미네선스 장치, 유기 일렉트로 루미네선스 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기 영동 디스플레이 장치, 전자 방출 소자를 사용한 장치 (Field Emission Display, 및 Surface-Conduction Electron-Emitter Disp1ay), 나아가서는 DLP (Digital Light Processing) 나 DMD (Digital Micromirror Device) 등의 각종 전기 광학 장치에 적용할 수 있다.
Claims (21)
- 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 갖고, 상기 양 기판 사이에 상기 양 기판 사이의 간격을 규정하는 지지체가 장착되어 있는 전기 광학 장치에 있어서,상기 제 1 기판이 다수의 오목 곡면부를 갖는 렌즈 유리 기판이고,상기 제 2 기판이 상기 제 1 기판에 대향하는 커버 유리 기판이고,상기 양 기판 사이에 마이크로 렌즈층이 형성되어 있고,상기 마이크로 렌즈층의 두께가 상기 지지체에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지체가 액적 (液滴) 토출 (吐出) 수단으로부터 토출되는 경화성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 지지체에 상기 양 기판 사이의 거리를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정;서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에, 설정량의 경화성 재료를 묘화 (描畵) 하는 묘화 공정;묘화된 상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정;상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전하는 충전 공정; 및상기 타방의 기판의 상기 대향면을 상기 일방의 기판의 상기 대향면에 상기 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 상기 양 대향면 사이의 간격을 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 경화성 재료에는 상기 양 기판 사이의 거리를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판과의 대향면의 적어도 일방에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정;서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에 갭재를 살포하는 살포 공정과, 상기 갭재가 살포된 상기 대향면의 지지체를 형성하는 부위에 설정량의 경화성 재료를 묘화하는 묘화 공정;묘화된 상기 경화성 재료를 상기 갭재를 넣은 상태에서 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정;상기 경화성 재료에 넣어진 상기 갭재 이외의 갭재를 제거하는 제거 공정,상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 접착제를 충전하는 충전 공정; 및상기 타방의 기판의 상기 대향면을 상기 일방의 기판의 상기 대향면에 상기 접착제를 통해 맞닿게 함과 함께 상기 양 대향면 사이의 간격을 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 묘화 공정에서는, 서로 대향하는 상기 양 기판의 대향면의 일방에, 액적 토출 장치 본체로부터, 용매로 희석된 설정량의 상기 경화성 재료를 토출하여 묘화하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상에 형성된 지지체를 구비하고,상기 제 1 기판 상에 상기 지지체의 높이까지 투명재료층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 기판은 다수의 오목 곡면부를 갖는 렌즈 유리 기판이고,상기 투명재료층은 상기 렌즈 유리 기판과는 다른 굴절률을 갖는 마이크로 렌즈층이고,상기 마이크로 렌즈층의 두께가 상기 지지체에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 투명재료층의 표면에 추가로 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 지지체에 상기 투명재료층의 두께를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 투명재료층은 투명수지를 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제 1 기판의 일방의 면에, 설정량의 경화성 재료를 묘화하는 묘화 공정; 및상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 지지체가 형성되어 있는 기판 상에, 상기 지지체의 높이까지 투명 재료를 충전하여 경화시키는 경화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 1 기판의 일방의 면에 마이크로 렌즈용 오목 곡면부를 형성하는 곡면부 형성 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에 설정량의 경화성 재료를 묘화하는 묘화 공정과, 상기 경화성 재료를 경화시켜 설정 높이의 지지체를 형성하는 지지체 형성 공정과, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 마이크로 렌즈층을 형성하기 위한 상기 제 1 기판과는 다른 굴절률을 갖는 투명재료층을 상기 지지체의 높이까지 형성하는 층형성공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 층형성 공정이, 상기 오목 곡면부가 형성되어 있는 기판 상에, 투명재료를 충전하는 충전공정;상기 투명재료의 표면에 평탄한 판을 밀착시켜 상기 투명재료를 상기 지지체의 높이까지 압착하여, 상기 투명재료의 두께를 상기 지지체에 의해 규정하는 접합 공정; 및상기 투명재료를 경화시켜 상기 투명재료층을 형성하는 경화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,상기 투명재료층의 표면에 보호막을 형성하는 막형성 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 경화성 재료에는 상기 투명재료층의 두께를 규정하는 갭재가 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 묘화 공정에서는, 액적 토출 장치 본체로부터 용매로 희석된 상기 경화성 재료를 토출하여 묘화하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,상기 투명재료는 투명수지인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,상기 투명재료층은 투명수지를 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조방법.
- 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자기기.
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