TWI225939B - Method of manufacturing microlens, microlens, microlens array plate, electrooptic device and electronic equipment - Google Patents

Method of manufacturing microlens, microlens, microlens array plate, electrooptic device and electronic equipment Download PDF

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TWI225939B
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Description

1225939 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於液晶裝置等光電嘗置適用之構成微透鏡陣 列板等之微透鏡之製造方法之技術領域。本發明更關於藉 由該製造方法製造之微透鏡、微透鏡陣列板、具備該微透 鏡之光電裝置、以及具備該光電裝置的電子機器之技術領 域0
【先前技術】
液晶裝置等光電裝置，係於其影像顯示區域內製作資 料線、掃描線、電容線等各種配線，或薄膜電晶體 (TFT )、薄膜二極體（TFD )等各種電子元件。因此， 於各畫素，實際上能供作顯示之光透過或反射之區域，會 因各種配線或電子元件等之存在而本質上被限制。更具體 言之爲，對各畫素而言，相對於全區域，實際上能供作顯 示之光透過或反射之區域（亦即各畫素之開口區域）之比 率，亦即各畫素之開口率大約爲例如70 %。射入光電裝 置之光源光或外界光，至少通過該光電裝置內之液晶層等 光電物質層時，槪略爲平行光。然而平行光射入光電裝置 時，並非全部而是全光量之中僅有和各畫素之開口率對應 之光量能被利用。 因此習知上將包含與各畫素對應之微透鏡的微透鏡陣 列製作於對向基板，將微透鏡陣列板貼付於對向基板。藉 由該微透鏡，使應朝向各晝素中除去開口區域以外之非開 -4- (2) 1225939 口區域進行之光，依畫素單位聚光，透過光電物質層時被 導入各畫素開口區域內。結果於光電裝置可利用微透鏡進 行明亮顯示。 此種微透鏡係依如下製造。亦即，首先例如形成和透 明基板上應形成微透鏡之中心對應之處開設有孔之遮罩， 之後介由該遮罩溼蝕刻透明基板而形成球面凹部用於界定 微透鏡之曲面。之後除去遮罩，於凹部內塡充高折射透明 媒質。依此則，可形成以當初遮罩上開設之孔爲中心之半 球面凹部作爲透鏡球面而擁有之微透鏡。將此種微透鏡以 多數形成陣列狀即可照微透鏡陣列。 此種微透鏡，重要之基本要求爲提升透鏡效率，以及 縮小球面收差。 然而依上述微透鏡製造方法，較容易製造球面透鏡， 但無法製造非球面透鏡。 相對地欲製造非球面透鏡時，可考慮將非球面之凹部 於基板上以其他材料形成後將其轉印於基板側，對基板階 段式施予多數不同之蝕刻製程等高度複雜之製造方法。但 是，此種製造方法基本上困難，且導致製造成本之上升或 良品率降低。另外，伴隨製程之高度複雜化，技術面欲控 制非球面透鏡之非球面狀況乃極難之事。 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 本發明係爲解決上述問題，目的在於提供一種較容易 -5- (3) 1225939 製造非球面之微透鏡的微透鏡之製造方法，依該製造方法 製造之微透鏡，具備該微透鏡之光電裝置，以及具備該光 電裝置之電子機器。 (用以解決課題的手段） 爲解決上述問題之本發明之微透鏡之製造方法，係包 含以下步驟，亦即，於基板上形成第1薄膜的步驟，該第 1薄膜對特定種類蝕刻劑之蝕刻率係和上述基板不同；在 上述第1薄膜上形成遮罩的步驟，該遮罩微在欲形成之微 透鏡中心所對應位置開設有孔；及介由上述遮罩施予溼蝕 刻而於上述基板形成非球面凹部用於界定上述微透鏡之曲 面的步驟。 依本發明之微透鏡製造方法，首先，流於石英基板、 玻璃基板等基板上形成對於例如氟酸系等特定種類蝕刻劑 之蝕刻率和基板爲不同之第1薄膜。該第1薄膜可藉由例 如CVD (化學氣相成長法）、濺射法等形成。之後，於 第1薄膜上形成和應形成之微透鏡中心對應之處開設有孔 的遮罩。該遮罩亦可例如於第1薄膜上之一面，藉由 CVD、濺射法等形成第2薄膜後，藉由微影成像技術及蝕 刻開設孔施予圖型化而形成，或於第1薄膜上在除去孔以 外之區域直接形成遮罩亦可。之後，介由該遮罩溼蝕刻第 1薄膜及基板。相對於此處使用之蝕刻劑，第1薄膜和基 板之蝕刻率不同。因此，於蝕刻貫穿第1薄膜之前，於孔 周圍之第1薄膜上藉由無指向性溼蝕刻被形成球面凹部， -6… (4) 1225939 於貫穿後，第Γ薄膜被蝕刻情況和基板被蝕刻情況不同， 因而非球面凹部被挖掘形成。 之後，利用被挖掘形成之非球面凹部所界定曲面可以 比較容易製造非球面微透鏡。例如，以基板作爲透明基 板，於凹部內塡充透明媒質即可製造非球面微透鏡。另外 準備形成有此種微透鏡之2片基板，將彼等相互接著即可 製造雙凸透鏡之微透鏡。 本發明之微透鏡製造方法之一態樣中，第1薄膜之蝕 刻率和上述基板比較爲較高。 依此態樣，針對和基板比較蝕刻率較高之第1薄膜施 予蝕刻，則於基板上可以挖掘形成和半球比較底部較淺之 鍋形狀凹部。 本發明之微透鏡製造方法之另一態樣中，上述基板由 透明基板構成；另具備··在上述凹部內將折射率大於上述 透明基板之透明媒質予以注入之步驟。 依此態樣，於透明基板夠+之基板上挖掘形成之凹部 內，塡入折射率較其大之透明媒質，則可於透明基板上製 造作爲非球面凸透鏡之微透鏡。此時之透明媒質可由透明 樹脂等構成，可兼作爲接著劑。例如可兼作爲玻璃罩黏貼 於透明基板時之接著劑。 又，透明基板例如可爲石英。此情況下之優點爲，形 成第1薄膜時，即使曝曬於高溫亦不致於破壞。但是，以 低溫形成第1薄膜時透明基板不必要求耐熱性，例如可爲 玻璃基板、塑膠、或樹脂板。透明基板只要是和第1薄膜 (5) 1225939 同時可藉由特定種類蝕刻劑蝕刻之材質即可。 又，以基板上挖掘形成之凹部作爲微透鏡模具使用 時，基板較好爲透明。 本發明之微透鏡製造方法之另一態樣中，上述第1薄 膜由透明薄膜或非透明薄膜構成。 依此態樣，藉由蝕刻挖掘形成凹部後，使第1薄膜殘 留於凹部周圍時，若第1薄膜由透明薄膜構成時，對微透 鏡之光學特性幾乎或完全不會造成影響。另外，亦可以第 1薄膜構成之凹部之邊緣附近作爲非球面透鏡之邊緣附近 使用。 但是，凹部周圍殘留之第1薄膜部分，係位於該微透 鏡聚光之光路邊緣，故節使第1薄膜以半透明膜或非透明 膜形成時對微透鏡之光學特性之不良影響亦有限。 本發明之微透鏡製造方法之另一態樣中，上述第1薄 膜由氧化矽膜或氮化矽膜構成。 依此態樣，可以簡單形成蝕刻率和基板不同之第1薄 膜，例如於石英基板上藉由CVD、濺射法可以容易形成 膜厚及膜質穩定之氧化矽膜。另外，由氧化矽膜可以如上 述態樣形成透明第1薄膜。 本發明之微透鏡製造方法之另一態樣中，上述蝕刻率 之控制，係藉由上述第1薄膜之種類、上述第1薄膜之形 成方法、上述第1薄膜之形成條件及上述第1薄膜形成後 之熱處理溫度之中至少1個條件設定予以進行。 依此態樣，則藉/由例如材質、密度、孔隙等第1薄膜 -8- (6) 1225939 之種類、例如CVD、濺射法等第1薄膜之形成方法、例 如大約400 °C以下或400〜1000 °C等之第1薄膜之形成溫 度，以及第‘1薄膜形成厚之熱處理溫度等之中至少1個條 件設定，可以進行蝕刻控制。藉由該蝕刻率之控制則最終 獲得之凹部所界定非球面曲率或曲率分布較容易控制。 又，藉由第1薄膜可以控制最終獲得之凹部所界定非球面 曲率或曲率分布。 本發明之微透鏡製造方法之一態樣中，上述遮罩由多 晶矽膜、非晶質矽膜或耐氟酸膜構成。 依此態樣，則可以較簡單藉由CVD、濺射法等，於 例如氧化矽膜構成之第1薄膜上形成在特定位置開設有孔 的遮罩。 本發明之微透鏡製造方法之一態樣中，上述微透鏡以 矩陣狀多數形成於上述基板上。 依此態樣，如上述非球面微透鏡以矩陣狀多數形成， 可以製造微透鏡陣列。因此，例如畫素以陣列狀或矩陣狀 配列之光電裝置適用之微透鏡陣列可以簡單製造。 本發明之微透鏡係爲解決上述問題點，藉由上述本發 明之微透鏡之製造方法（包含各種態樣）所製造者。 依本發明之微透鏡，因使用上述本發明之微透鏡之製 造方法製造，光源光、外界光可以較小球面收差，且有效 聚光，而且可以實現製造容易，成本低，品質穩定之微透 鏡，微透鏡陣列、或微透鏡陣列板。 又，本發明之微透鏡，直接形成於基板上時’具有在 (7) 1225939 非球面之透鏡曲面之邊緣附近存在第1薄膜與基板之接 面，且透鏡曲面之曲率於該接面顯著變化之本發明獨特之 構造上特徵。或者，本發明之微透鏡，使用2 P法介由模 具形成時，具有在非球面之透鏡曲面之邊緣附近之第1薄 膜與基板之接面所對應處之透鏡曲面之曲率顯著變化之本 發明獨特之構造上特徵。 又，本發明之微透鏡陣列板，其特徵爲具備：多數之 微透鏡；透明構件，其具有凹狀下陷部用於界定上述微透 鏡之底部；薄膜，其形成於上述透明構件上，和上述凹狀 下陷部對應而被形成，且具有開口用於界定上述微透鏡之 周緣部；及覆蓋構件，其形成於上述薄膜上；上述微透鏡 之斷面形狀爲半橢圓形狀。 本發明之微透鏡陣列板中，上述薄膜之於透鏡面之切 線，與上述透明構件所界定透鏡面之於周緣之切線之間之 角度構成爲50 - 60度，附近之斷面形狀爲半橢圓形狀。 又，本發明之微透鏡陣列板中，上述薄膜中之透鏡面 之斷面形狀爲直線狀。 本發明之光電裝置，係爲解決上述問題點，其特徵爲 具備：上述本發明之微透鏡陣列板；與該微透鏡呈對向配 置的顯示用電極；及連接於該顯示用電極的配線或電子元 件。 依本發明之光電裝置，因具備上述本發明之微透鏡， 藉由非球面微透鏡，光源光、外界光可以較小球面收差， 且有效聚光，可以實現顯示影像之亮度鮮明之光電裝置。 -10- (8) 1225939 又，此種光電裝置可以構成，於島狀畫素電極或直條狀電 極等顯不用電極’連接掃描線、資料線等配線或T F 丁、 T F D等電子元件而成之主動矩陣驅動型液晶裝置等光電 裝置。 本發明之電子機器，係爲解決上述問題，具備上述本 發明之光電裝置。
依本發明之電子機器，因具備上述本發明之光電裝 置，可以實現具明亮顯示品質之投影機、液晶電視、行動 電話、觀景型、直視型攝錄放影機、電子記事簿、文字處 理機、工作站、視訊電話、P 0 S終端機、具觸控面板之 裝置等。 以下依實施形態說明本發明之作用及優點。 【實施方式】 以下依圖面說明本發明實施形態。
(微透鏡陣列板） 首先，參照圖1〜圖5說明依本發明之微透鏡製造方 法可製造之微透鏡陣列板。圖1爲本發明之微透鏡陣列板 之槪略斜視圖。圖2爲本實施形態之微透鏡陣列板之中4 個微透鏡相關部分之擴大之一部分擴大平面圖。圖3爲本 實施形態之微透鏡陣列板之一部分擴大斷面圖。圖4爲另 一微透鏡相關部分擴大之一部分擴大斷面圖。圖5爲變形 例之微透鏡陣列板之一部分擴大斷面圖。 -11 - (9) 1225939 如圖1所示，本實施形態之微透鏡陣列板20，係具 備以玻璃罩200覆蓋之例如石英板等構成之透明板構件 210。於透明板構件210以矩陣狀挖掘形成多數凹狀凹 部。之後，於該凹狀凹部中塡充例如感光性樹脂材料構成 之接著劑硬化而成、且折射率大於透明板構件2 1 0之透明 接著層230以使玻璃罩200與透明板構件210相互接著。 藉此構成以矩陣狀被平面配列之多數微透鏡500。 於上述本實施形態中，以透明板構件2 1 0構成本發明 之「基板」之一例，以透明接著層230構成本發明之「透 明媒質」之一例。 如圖2及圖3所示，各微透鏡500之曲面槪略由折射 率互爲不同之透明板構件210與透明接著層230界定。各 微透鏡5 00構成圖3朝下側突出成凸狀之凸透鏡。 如後述，本實施形態特別是依本發明獨特之製造方法 製造，第1薄膜220，殘留於各微透鏡500之邊緣附近及 未形成微透鏡5 00之區域中透明板構件2 1 0之上面。第1 薄膜220由例如透明之氧化矽膜構成，介由透明接著層 23 0密接於玻璃罩200。 微透鏡陣列板20，於使用時，各微透鏡5 00係與例 如後述液晶裝置等光電裝置之各畫素對應配置。因此，於 各微透鏡5 00之中央部，射入光藉由各微透鏡500之折射 作用而朝光電裝置之各畫素中央聚光。 如圖3及圖4所示，於各微透鏡5 00之邊緣部，其曲 面相對於玻璃罩200之面或透明板構件210之面變爲峭 -12- (10) 1225939 立。此處各微透鏡500之邊緣部係由蝕刻率和透明板構件 210不同之第1薄膜220構成。 如圖4所示，微透鏡500全體之斷面形成爲半橢圓形 狀。具體言之爲，透明板構件210之透鏡曲面設爲，和球 面比較爲底部較淺之鍋形狀非球面，亦即斷面爲半橢圓形 狀。而且，第1薄膜220之透鏡曲面，和該鍋形狀非球面 比較變爲峭立，亦即，斷面爲直線狀。因此，於各微透鏡 500，和球面透鏡比較，中央部附近之曲率半徑變大，因 此依該非球面之情況可以提升透鏡效率。另外，球面收差 亦變小，和球面透鏡比較，焦點成爲一定。 另外，如圖4所示，透鏡曲面被界定爲，相對於透明 板構件2 1 0中最傾斜部分，亦即透明板構件2 1 0所構成透 鏡曲面部分上緣之切線L tl，第1薄膜220中最傾斜部 分，亦即第1薄膜220所構成透鏡曲面部分上緣之切線L t2，成爲例如50〜60度。因此，和透鏡曲面被緩和界定 使該角度成爲例如大約3 0〜40度，或和透鏡曲面被陡峭 界定使該角度成爲例如大約70〜80度之情況比較，可獲 得極佳透鏡效率之同時，可以有效防止反射光散亂等之發 生。 又，該切線L tl與切線L t2構成之角度依光電裝置 規格予以適當設定，則不僅各微透鏡500之中央部附近， 就連通過邊緣附近聚光之射入光，在透過該光電裝置內部 液晶層等時，亦可通過對應畫素之開口區域。 由上述結果可知圖3及圖4中，由上側射入之投射光 -13- (11) 1225939 等射入光，藉由非球面透鏡之各微透鏡5 00之聚光作用 以有效利用作爲顯示光。同時，藉由非球面透鏡之各微 鏡5 00可以降低射出光中之球面收差。結果可以顯示 晰、明亮之影像。 而且，具有上述極佳透鏡特性之本發明微透鏡陣列 5 00，係依後述本發明之製造方法製造，製造變爲容易 且可得較便宜，穩定之品質。 如圖5所示本實施形態之一變形例，可於微透鏡陣 板20設置遮光膜240，至少遮斷安裝有微透鏡陣列板 之光電裝置中之非開口區域之一部分。更具體言之爲， 構成具有格子狀平面圖型之遮光膜240，用於單獨界定 子狀非開口區域。或者，可構成具有直條狀平面圖型之 光膜240，俾和其他遮光膜從動而界定格子狀非開口 域。 依圖5之構成，可以更確實界定各畫素之非開口 域，防止各畫素間之漏光。另外可以確實防止光之射入 FT、TFD等電子元件，該電子元件被製作於光電裝 之非開口區域，且會因光之射入之光電效應產生漏光電 而變化特性。 又，於圖5於遮光膜240上形成保護膜241，另外 可以取代該保護膜241或另外形成後述之對向電極或配 另外，對於圖5之微透鏡陣列板，可於遮光膜240 分隔之各畫素開口 ,區域製作R (紅）、G (綠）、
可 透 淸 板 列 20 可 格 遮 區 區 T 置 流 y 向 所 B -14· (12) 1225939 (藍）之彩色濾光片。 (光電裝置） 以下參照圖6及圖7說明本發明光電裝置之實施形態 之全體構成。於此以光電裝置之一例之驅動電路內藏型T F T主動矩陣驅動型液晶裝置爲例說明。 圖6係由作爲對向基板使用之上述微透鏡陣列板側， 觀看丁 F T陣列基板以及其上形成之各/構成要素時之平 面圖，圖7爲圖6之Η — Η線斷面圖。 於圖6及圖7，本實施形態之光電裝置，係將TFT 陣列基板1 〇，和微透鏡陣列板20對向配置。於T F T陣 列基板1 〇與微透鏡陣列板20之間封入液晶層50，T F T陣列基板1 〇與微透鏡陣列板20，係藉由位於影像顯示 區域10a周圍之封裝區域上設置之封裝材52相互接著。 封裝材52由貼合兩基板用之例如紫外線硬化樹脂、 熱硬化樹脂等構成，製程中被塗敷於TFT陣列基板1〇 上’藉由紫外線照射、加熱等使其硬化者。又，於封裝材 5 2中散佈玻璃纖維或玻璃株等間隙材料使τ F T陣列基 板1 〇與微透鏡陣列板20之間隔（基板間間隔設爲特定 値）°亦即’本實施形態之光電裝置作爲投影機之光閥 用’適合小型且進行擴大顯示者。但是，該光電裝置作爲 液晶顯示器或液晶電視等大型、進行等倍顯示之液晶裝置 使用時，該間隙材料可含於液晶層5 〇中。 和配置封裝材52之封裝區域內側並行地，用於界定 -15- (13) 1225939 影像顯示區域10a之外框區域的遮光性外框遮光膜53被 設於微透鏡陣列板20側，但是，該外框遮光膜之一部分 或全部作爲內藏遮光膜而設於TFT陣列基板10側亦 可 ° 於影像顯示區域周邊擴散之區域之中，在封裝材52 被配置之封裝區域外側之周邊區域，沿T F T陣列基板 10之一邊設置資料線驅動電路101及外部電路連接端子 102，掃描線驅動電路104則沿與該一邊鄰接之2邊設 置。另外，於TFT陣列基板10之其餘一邊設置多數配 線105，可連接設於影像顯示區域10a兩側之掃描線驅動 電路104間。又，如圖6所示，於微透鏡陣列板20之4 個隅部配置上下導通構件106作爲兩基板間之上下導通端 子。另外，於TFT陣列基板10，在和彼等隅部對向之 區域設置上下導通端子，依此則可獲得T F T陣列基板 1 〇與微透鏡陣列板20之間之電導通。 於圖7，於T F T陣列基板1 〇上，在畫素開關用T F T或掃描線、資料線等配線被形成後之畫素電極9a上 形成配向膜。另外，於微透鏡陣列板20上，除上述玻璃 罩200、透明板構件210及微透鏡500以外，形成對向電 極2 1，再於最上層部分（圖7爲微透鏡陣列板20之下側 表面）形成配向膜。又，液晶層50由例如一種或多種絲 狀液晶混合之液晶構成，於彼等一對配向膜間成爲特定配 向狀態。 又，於圖6及圖7所示TFE陣列基板10上，除彼等 -16 - (14) 1225939 資料線驅動電路1 Ο 1、掃描線驅動電路1 〇4以外，亦可形 成取樣影像信號線上之影像信號供至資料線的取樣電路， 及在影像信號之前對多數資料線供給特定電壓位準之預充 電信號的預充電電路，及製造中途或出廠時檢測該光電裝 置之品質、缺陷等的檢測電路。 以下參照圖10說明上述構成之光電裝置之電路構成 及動作。圖10爲構成光電裝置之影像顯示區域的矩陣狀 多數畫素中各種元件、配線等之等效電路方塊圖。 於圖10，於構成本實施形態之光電裝置之影像顯示 區域的矩陣狀多數畫素，分別形成畫素電極9a及對該畫 素電極9a進行開關控制的TFE30，供給影像信號的資料 線 6a 電連接於 TFE30 之源極。影像信號 S1、 S2.....Sn被供至各資料線6a。寫入資料線6a之影 像信號S 1、S2.....Sn可依線順序依序供給，亦可 將鄰接之多數資料線6a依每一群進行供給。 於畫素開關用TFE30之閘極電連接掃描線3a，以特 定時序，依線順序對掃描線3 a施加脈衝狀掃猫信號G 1、 G2.....Gm。畫素電極 9a電連接於TFE30之汲 極，使開關元件之TFE30僅於特定期間關閉，依此則可 將由資料線6 a供給之影像信號S 1、S 2.....S η以特 定時序寫入。介由畫素電極9a被寫入光電物質之一例之 液晶的特定位準之影像信號S 1、S 2.....S η，在特 定期間內被保持於對向基板上形成之對向電極間。液晶藉 由施加之電位位準變化分子集合之配向或秩序，進行光調 -17- (15) 1225939 變，可以進行階層顯示。於常白模態時，對應於各 位之施加電壓，射入光之透過率減少，於常黑模態 應於各畫素單位之施加電壓，射入光之透過率增加 而言，可由光電裝置射出具有對應於影像信號之對 防止保持之影像信號之漏電流，和畫素電極9a與 極間隙形成之液晶電容並列設置儲存電容70。和 3a並行設置電容線300，該電容線300包含儲存1 之固定電位側電容電極之同時，被固定於一定電位 以下參照圖9及圖1 0說明本發明實施形態之 置之影像顯不區域之構成。圖9爲形成資料線、掃 畫素電極等之TFE陣列基板之相鄰接多數畫素群 圖。圖10爲圖9之A — A，線斷面圖。於圖10, 各構件之縮尺設爲不同，俾於圖面上可以容易辨識 於圖9，於光電裝置之TFE陣列基板上設置矩 多數透明畫素電極9a (以虛線部9a’表示輪廓）， 電極9a之縱橫界面分別設資料線6a及掃描線3a。 又，半導體層la之中，和圖中右上斜線區域 道區域la’呈對向地配置掃描線3a，掃描線3a作 機能。如上述於掃描線3a與資料線6a交叉處設置 線3 a作爲閘極而與通道區域1 a’呈對向地配置之 關用TFE30。 如圖9及圖10所示，儲存電容70係由： TFE30之高濃度汲極區域le及畫素電極9a之作爲 位側電容電極的中繼層7 1，及作爲固定電位側電 畫素單 時，對 ，全體 比。爲 對向電 掃描線 S容70 〇 光電裝 描線、 之平面 各層或 〇 陣狀之 沿畫素 所示通 爲鬧極 ，掃描 畫素開 連接於 畫素電 容電極 • 18 - (16) 1225939 之電容線300之一部分，介由介質膜75而呈對向 構成。 電容線300，由平面看時，係沿掃描線3a延 條狀，與TFE3 0重疊處突出於圖9之上下。電容 較好由例如含金屬之遮光性導電膜構成。依此構成 線3 00除作爲儲存電容70之固定電位側電容電極 以外，亦作爲遮光層機能可以遮斷來自 TFE3 0上 入光。 另外，於TFE陣列基板10上之TFE30下側， 狀下側遮光膜1 1 a，下側遮光膜1 1 a，係由包含例多 Cr、W、Ta、Mo等高熔點金屬之中至少一種的： 體、合金、金屬矽化物、多晶矽化物或彼等之積 成。 藉由圖9於縱向分別延伸之資料線6a與圖9 分別延伸之電容線3 00互相交叉形成，以及格子狀 下側遮光膜1 1 a，而界定各畫素之非開口區域。 如圖9及10所示，資料線6a，係介由接觸孔 連接於例如多晶矽膜構成之半導體層la之中之高 極區域Id。又，形成和上述中繼層71由同一膜構 繼層，介由該中繼層及2個接觸孔電連接資料線6 濃度源極區域1 d。 又，電容線300較好由畫素電極9a配置之影 區域1 0a (參照圖6 )朝其周圍延伸而電連接於: 源，被固定電位。此種定電位源可爲供給資料線驅 配置之 伸爲直 線3 00 則電容 之機能 側之射 設格子 !□ Ti、 金屬單 層所構 於橫向 形成之 81電 濃度源 成之中 a與高 像顯示 定電位 動電路 -19- (17) 1225939 或掃描線驅動電路之正電源或負電源之定電位源，或爲供 給微透鏡陣列板2 0之對向電極2 1之定電位亦可。另外， 設於TFE3 0下側之下側遮光膜1 la，爲避免其電未便電位 變動對TFE30帶來不良影響，和電容線3 00同樣地由影 像顯示區域1 〇a朝其周圍延伸而電連接於定電位源亦可。 畫素電極9a，藉由中繼層71之中繼，介由接觸孔83 及85電連接於半導體層la之高濃度汲極區域le。 於圖9及10，光電裝置具備透明TFE陣列基板10， 及與其呈對向配置之微透鏡陣列板20 (參照圖1 -圖 4 ) 。TFE陣列基板1 〇由例如石英基板、玻璃基板、矽基 板構成。 如圖10所示，於TFE陣列基板10設置畫素電極 9a，於其上側設置被施予摩擦處理等特定配向處理的配向 膜16。畫素電極9a由例如ITO膜等透明導電性薄膜構 成。配向膜16由例如聚醯亞胺膜等之透明有機膜構成。 另外，於微透鏡陣列板20全面設對向電極21，於其 下側設置被施予摩擦處理等特定配向處理的配向膜22。 對向電極21由例如ITO膜等透明導電性薄膜構成。配向 膜22由例如聚醯亞胺膜等之透明有機膜構成。 於微透鏡陣列板2 0，如圖5所示’和各畫素之非開 口區域對應設置格子狀或直條狀遮光膜240亦可。採用此 種構成時，如上述說明藉由界定非開口區域之電容線3 00 或資料線6a以及該微透鏡陣列板20上之遮光膜240 ’更 能確實防止微透鏡阐列板20側之射入光之侵入通道區域 i •20- (18) 1225939 la’或低濃度源極區域lb及低濃度汲極區域lc。 上述構成之畫素電極9a與對向電極21呈對库 TFE陣列基板10，和微透鏡陣列板20之間，於封 (參照圖6及7 )包圍之空間被封裝光電物質之-晶’形成液晶層5 0。 又，於畫素開關用TFE30之下設置底層絕緣 底層絕緣膜12，除作爲下側遮光膜1 la與TFE30 絕緣機能以外，被形成於TFE陣列基板1 0全面， 止TFE陣列基板10表面硏磨時之粗面或洗淨後殘 等引起之畫素開關用TFE30之特性變化。 於圖 10，畫素開關用 TFE30具有 LDD ( Doped Drain)構造，具備：掃描線3a，藉由該掃 之電場形成通道的半導體層la之通道區域la’ ， 於絕緣掃描線3a與半導體層la之閘極絕緣膜的 2，半導體層1 a之低濃度源極區域1 b及低濃度汲 lc，以及半導體層la之高濃度源極區域Id及高濃 區域1 e。 於掃描線3a上形成第1層間絕緣膜41，於第 絕緣膜41設有通過高濃度源極區域1 d之接觸孔 通過高濃度汲極區域1 e之接觸孔8 3。 於第1層間絕緣膜41上形成中繼層71及 3 00，於彼等之上形成第2層間絕緣膜42，於第2 緣膜42設有通過高濃度源極區域Id之接觸孔81 過中繼層71之接觸孔85。 丨配置之 裝材52 例之液 漠12。 之層間 具有防 留汙物 Lightly 描線3a 包含用 絕緣膜 極區域 度汲極 1層間 81，及 電容線 層間絕 ，及通 -21 - (19) 1225939 於第2層間絕緣膜4 2形成資料線6 a，於彼等之上形 成平坦化第3層間絕緣膜43，於第3層間絕緣膜43形成 通過中繼層71之接觸孔85。畫素電極9a設於上述構成 之第3層間絕緣膜43上面。
本貫施形態中，弟3層間絕緣膜43之表面被施予 CMP ( Chemical Mechanical Polishing:化學機械硏磨）處 理使平坦化，可以減低下方存在之各種配線或元件之段差 所引起液晶層50之液晶配向不良。 以下參照圖1 1說明光電裝置之微透鏡陣列板20之聚 光機能。圖11係射入光被聚光於作爲對向基板使用之微 透鏡陣列板20之各微透鏡5 00之模樣之槪略斷面圖。於 圖1 1 ’各微透鏡500，其透鏡中心配置爲和各畫素中心一 致。
如圖11所示，微透鏡陣列板20具備：矩陣狀配置之 多數微透鏡5 00，可將由圖中上方射入之射入光分別聚光 於多數畫素電極9a，以及形成該透鏡緣部的反射膜220。 於透明板構件210上（圖中下側）形成對向電極21及配 向膜22。 依上述構成之本實施形態之光電裝置，藉由多數微透 鏡5 00，來自微透鏡陣列板20側之射入光分別聚光於多 數畫素電極9a，因此，和不存在微透鏡500或微透鏡500 之緣部無反射膜220之情況比較，可以提升各畫素之有效 開口率。 本實施形態中，特別是微透鏡500爲非球面，透鏡效 -22- (20) 1225939 率極佳，且球面收差小，因此，射入光之利用效率極高。 上述圖1 -圖1 1說明之各實施形態中，取代將資料 線驅動電路101或掃描線驅動電路104設於TFE陣列基 板 10 上，改於例如 TAB (Tape Automated bonding)基板 上安裝之驅動用LSI，介由TFE陣列基板10之周邊部設 置之各向異性導電薄膜予以電連接或機械連接亦可。又， 於微透鏡陣列板2 0之透射光射入側及TFE陣列基板1 0 之射出光之射出側，分別依例如T N ( Twisted Nematic ) 模態、VA ( Vertically Aligned)模態、PDLC ( Polymer Dispersed Liquid Crystal)模態等動作模態，或依常白模 態/常黑模態之別以特定方向配置偏光薄膜、相位差薄 膜、偏差板等。 又，圖6—圖11所示實施形態中，使用圖1—圖4之 微透鏡陣列板2 0作爲對向基板，但該微透鏡陣列板2 0亦 可用作爲TFE陣列基板10。或者，使用於單純玻璃基板 等形成有對向基板或配向膜者作爲對向基板（並非微透鏡 陣列板20 )，於TFE陣列基板1 〇側安裝微透鏡陣列板 20亦可。亦即，本發明之微透鏡及包含其透鏡緣部之反 射膜或遮光膜之構造（參照圖1 -圖4)，可製作或安裝 於TFE陣列基板1〇側。 又，本發明亦適用EL裝置（電激發光裝置）、電湧 裝置等其他光電裝置。 (微透鏡陣列板之製造方法） •23- (21) 1225939 以下參照圖1 2說明本實施形態之微透鏡陣列板20之 製造方法。 首先如圖12所示，於石英等透明板構件210a上，形 成對氟酸系等特定種類蝕刻劑之蝕刻率較透明板構件 21〇a高之第1薄膜220’。此種第1薄膜220’藉由 CVD、濺射法等由透明氧化矽膜形成。之後，對該第丨薄 膜220’施予例如大約8〇0°C〜900°C之特定溫度熱處理或 退火處理使第1薄膜2 2 0’燒結，據以進行蝕刻率控制。 此時，透明板構件2 1 0由例如石英構成，因而即使施予較 高溫熱處理，亦不會發生透明板構件2 1 0a破壞等問題。 之後，於第1薄膜220’上藉由CVD、濺射法等形成 多晶矽膜構成之遮罩層612。 之後，使用微影成像技術及蝕刻對遮罩層6 1 2施予圖 型化，於應形成之微透鏡中心對應處開設孔 6 1 2a。此 時，孔612a之孔徑和應形成之微透鏡500之直徑比較爲 較小。 之後如圖1 2 ( c )所示，介由開設有孔6 1 2 a之遮罩 612使用氟酸系等蝕刻劑溼蝕刻第1薄膜220’及透明板 構件210a。此時因第1薄膜220’對蝕刻劑之蝕刻率高於 透明板構件210a，第1薄膜220’較快被蝕刻。亦即，第 1薄膜220’被溼蝕刻貫通前，於孔6 12a周圍之第1薄膜 220 ’藉由無指向性溼蝕刻挖掘形成球面凹部，貫通後第 1薄膜220’較快被蝕刻，因此，相較於孔612a深度方 向，蝕刻更快被擴散於周圍，亦即側面蝕刻相對較大，而 -24- (22) 1225939 於周圍挖掘形成淺底鍋形狀凹部2 2 0a。 之後如圖12(d)所示，藉由時間管理等，於微透鏡 5 00對應尺寸之凹部被挖掘形成階段結束蝕刻。亦即，依 每一微透鏡完成被挖掘形成有淺底鍋形狀凹部之透明板構 件210。因此可獲得於該凹部邊緣附近及透明板構件210 上面殘留第1薄膜22 0之本發明之獨特構造。 本實施形態中，特別是藉由例如材質密度、孔隙等 第1薄膜220’之種類、例如CVD、濺射法等第1薄膜 220’之形成方法、例如大約400 °C以下或大約400〜1000 °C等之第1薄膜220’之形成溫度，以及第1薄膜220’形 成後之熱處理或退火處理溫度等之中至少1個條件設定進 行蝕刻控制。例如CVD、濺射法等，依後者則第1薄膜 220’形成更緻密，可提升蝕刻率。又，例如關於第1薄 膜220’形成後之熱處理，提升溫度時第1薄膜220’形 成更緻密，可以降低其蝕刻率，反之降低溫度時可以升高 蝕刻率。因此，藉由該蝕刻率之控制則最終獲得之凹部所 界定非球面曲率或曲率分布較容易控制。 又，藉由第1薄膜220’之膜厚可以控制最終獲得之 凹部所界定非球面曲率或曲率分布。 上述蝕刻率控制用之各種條件設定或第1薄膜220’ 之膜厚設定，可藉由實驗、經驗、邏輯等或者藉由模擬等 依實際使用之微透鏡5 00之尺寸及微透鏡5 00要求之特性 裝置規格等予以個別具體設定即可。 之後，如圖1 2 ( e )所示藉由蝕刻處理除去遮罩層 -25- (23) 1225939 612。又，設定遮罩層612之膜厚，使於圖12(d)之步 驟之蝕刻可以完全除去遮罩層6 1 2，則可以省略圖12 (e)之步驟。 之後，如圖12 ( f)所示於微透鏡500表面塗敷熱硬 化性透明接著劑，擠壓硬化形成由新陶瓷·石英等構成之 玻璃罩200。依此則，於透明板構件210被挖掘之各凹部 內，塡充有透明接著層230之微透鏡500被完成。此時， 藉由形成折射率高於透明板構件2 1 0之透明接著層23 0， 可以較簡單作成各個由凸透鏡構成之非球面微透鏡500。 又，於圖12(f)之步驟中，硏磨玻璃罩200形成聚 所要厚度之玻璃罩200亦可。 依上述說明之本實施形態之製造方法，可以較有效製 造圖1 -圖4所示非球面微透鏡500被以陣列狀形成之微 透鏡陣列板20。 又，將圖12(e)所示凹部被完成階段之透明板構件 210準備2片，將其相互貼合可以製造雙凸透鏡之微透 鏡。或者將圖1 2 ( e )所示凹部利用作爲2 P法等之模具 則可以製造非球面微透鏡。 另外，製造圖5之變形例之微透鏡陣列板時，於上述 圖1 2 ( f)之步驟之後，藉由濺射法、塗敷法等依序形成 遮光膜240及保護膜241即可。 (電子機器之實施形態） 以下說明以上述(光電裝置作爲光閥使用之電子機器之 -26- (24) 1225939 具體例之一之複板式彩色投影機之實施形態’說 構成、特別是光學構成。圖1 3係複板式彩色投 示斷面圖。 於圖1 3，本實施形態之複板式彩色投影機 液晶投影機η〇〇，液晶投影機11 〇〇，係準備3 驅動電路被搭載於TFE陣列基板上之光電裝置 組，分別作爲R GB用之光閥100R、100G及 用而構成投影機。 於液晶投影機 η00，由鹵素燈管等白色光 燈管單元1 102射出之投射光，經由3片鏡1 106 光鏡1 1〇8分離成R (紅）、G (綠）、Β (藍） 色對應之光成分R、G、Β，分別導入各原色對 100 R、100G、100 Β。此時特別是，Β色之光 長光路引起之光損失，介由射入透鏡1122、ι 1123及射出透鏡1124構成之中繼透鏡系1121 經由光閥100R、100B、100G調變之3原色 成分，經由分光稜鏡1112再度合成之後，介由 1114以彩色影像投射於螢幕1120。 本發明不限於上述實施形態，在不脫離申請 及說明書記載之要旨情況下可做適當變更，伴隨 微透鏡之製造方法、微透鏡、光電裝置及電子機 於本發明之技術範圍內。 【圖式簡單說明】 明其全體 影機之圖 之一例之 個包含有 的液晶模 100 B 使 源構成之 及2片分 之3原 應之光閥 爲防止較 中繼透鏡 被導入。 對應之光 投射透鏡 專利範圍 該變更之 器亦包含 -27· (25) 1225939 圖1 :本發明之微透鏡陣列板之實施形態之槪略斜視 圖。 圖2:微透鏡陣列板之實施形態之中，4個微透鏡相 關部分之擴大之一部分擴大平面圖。 圖3 ··微透鏡陣列板之實施形態之一部分擴大斷面 圖。 圖4 :微透鏡陣列板之實施形態之中，另一微透鏡相 關部分擴大之一部分擴大斷面圖。 圖5:本發明之微透鏡陣列板之變形例之一部分擴大 斷面圖。 圖6 :本發明光電裝置之實施形態中由對向基板側觀 看TFE陣列基板及其上形成之各構成要素之平面圖。 圖7:圖6之Η — Η ’線斷面圖。 圖8 :光電裝置之實施形態中構成影像顯示區域之矩 陣狀多數畫素上設置之各元件、配線等之等效電路之方塊 圖。 圖9 :光電裝置之實施形態中形成有資料線、掃描 線、畫素電極等之TFE陣列基板之相鄰接多數畫素群之 平面圖。 圖10:圖92Α — Α’線斷面圖。 圖11:光電裝置之實施形態中，藉由作爲對向基板 使用之微透鏡陣列板之各微透鏡聚集射入光之模樣之槪略 斷面圖。 圖1 2 :微透鏡陣列板之製造方法之步驟圖。 28… (26) 1225939 圖13:本發明電子機器之實施形態之多板式彩色投 影機之一例之彩色液晶投影機之斷面圖。 【符號說明】
10、TFE陣列基板 20、微透鏡陣列板 5 0、液晶層 200、玻璃罩 2 1 0、透明板構件 220、第1薄膜 23 0、接著層 240、遮光膜 5 00、微透鏡
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Claims (1)

  1. (1) 1225939 拾、申請專利範圍 1、 一種微透鏡之製造方法，其特徵爲包含以下步 驟： 於基板上形成第1薄膜的步驟，該第1薄膜對特定種 類蝕刻劑之蝕刻率係和上述基板不同； 在上述第1薄膜上形成遮罩的步驟，該遮罩爲在欲形 成微透鏡之中心所對應位置開設有孔；及 介由上述遮罩施予溼鈾刻而於上述基板形成非球面凹 部用於界定上述微透鏡之曲面的步驟。 2、 如申請專利範圍第1項之微透鏡之製造方法，其 中 上述第1薄膜之蝕刻率和上述基板比較爲較高。 3、 如申請專利範圍第1項之微透鏡之製造方法，其 中 上述基板由透明基板構成； 另具備以下步驟，亦即在上述凹部內將折射率大於上 述透明基板之透明媒質予以注入。 4、 如申請專利範圍第1項之微透鏡之製造方法，其 中 上述第1薄膜由透明薄膜或非透明薄膜構成。 5、 如申請專利範圍第]項之微透鏡之製造方法，其 中 上述第1薄膜由氧化矽膜或氮化矽膜構成。 6、 如申請專利範圍第1項之微透鏡之製造方法，其 -30- (2) 1225939 中 上述蝕刻率之控制，係藉由上述第1薄膜之種類、上 述第1薄膜之形成方法、上述第1薄膜之形成條件及上述 第1薄膜形成後之熱處理溫度之中至少1個條件設定予以 進行。 7、 如申請專利範圍第i項之微透鏡之製造方法，其 中
    上述遮罩由多晶矽膜、非晶質矽膜或耐氟酸膜構成。 8、 如申請專利範圍第1至7項中任一項之微透鏡之 製造方法，其中 上述微透鏡以矩陣狀多數形成於上述基板上。 9、 一種微透鏡，其特徵爲：藉由申請專利範圍第1 項之微透鏡之製造方法所製造者。 10、 一種光電裝置，其特徵爲具備： 申請專利範圍第9項之微透鏡；
    與該微透鏡呈對向配置的顯示用電極；及 連接於該顯示用電極的配線或電子元件。 11、 一種電子機器，其特徵爲具備申請專利範圍第 1 〇項之光電裝置。 12、 一種微透鏡陣列板，其特徵爲具備： 多數之微透鏡； 透明構件，其具有凹狀下陷部用於界定上述微透鏡之 底部； 薄膜，其形成於上述透明構件上，和上述凹狀下陷部 -31 - 1225939 (3) 對應而被形成，且具有開口用於界定上述微透鏡之周緣 部；及 ’ 覆蓋構件，其形成於上述薄膜上； 上述微透鏡之斷面形狀爲半橢圓形狀。 1 3、如申請專利範圍第1 2項之微透鏡陣列板，其中 上述薄膜之於透鏡面之切線，與上述透明構件所界定 透鏡面之於周緣之切線之間之角度構成爲50 - 60度。
    14、 如申請專利範圍第12·項之微透鏡陣列板，其中 上述薄膜中之透鏡面之斷面形狀爲直線狀。 15、 一種光電裝置，其特徵爲具備： 申請專利範圍第1 2項之微透鏡陣列板； 與該微透鏡呈對向配置的顯示用電極；及 連接於該顯示用電極的配線或電子元件。 16、 一種電子機器，其特徵爲具備申請專利範圍第15 項之光電裝置。
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