(57)【要約】【課題】  個々のマイクロレンズのレンズ曲面の形状を制御しつつ、マイクロレンズを容易に製造する。【解決手段】  基板上にポジ型のレジストを形成する工程と、レジストにおける、基板のレンズ形成領域に対応する領域に対して、レジストを抜ききらない露光量でアンダー露光を行うと共に現像を行って、マイクロレンズのレンズ曲面に対応する曲面を有する凹部をレジスト内に形成する工程と、レジスト及び基板に対してドライエッチングを施すことによって、凹部をレンズ形成領域に転写する工程とを含む。【選択図】  図８
2005221548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にポジ型のレジストを形成する工程と、
前記レジストにおける、前記基板のレンズ形成領域に対応する領域に対して、前記レジストを抜ききらない露光量でアンダー露光を行うと共に現像を行って、マイクロレンズのレンズ曲面に対応する曲面を有する凹部を前記レジスト内に形成する工程と、
前記レジスト及び前記基板に対してドライエッチングを施すことによって、前記凹部を前記レンズ形成領域に転写する工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項２】
基板上にポジ型のレジストを形成する工程と、
前記レジストにおける、前記基板のレンズの形成領域に対応する領域に対して、前記レジストを抜ききらない露光量でアンダー露光を行うと共に現像を行って、マイクロレンズのレンズ曲面に対応する非球面の曲面を有する初期穴を前記レジストに形成する工程と、
前記レジスト及び前記基板に対してドライエッチングを施すことによって、前記初期穴を前記レンズ形成領域に転写する工程と、
前記基板に対して等方性エッチングを施して、前記初期穴を掘り進めることによって、前記レンズ曲面を有する凹部を前記基板に形成する工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
【請求項３】
前記等方性エッチングはウエットエッチングにより行われること
を特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項４】
前記凹部は、平面的に見て略四角形状の凹部であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項５】
前記アンダー露光を、前記レジストにおける前記領域の露光分布を変化させて行うことによって、前記凹部の曲面の形状を制御すること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項６】
前記アンダー露光を、前記レジストにおける前記領域に前記マイクロレンズの形状に対応するパターンの像を投影する投影レンズを用いて行うと共に、
該投影レンズの焦点深度を調整することによって、前記凹部の曲面の形状を制御すること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項７】
前記現像後前記転写工程前に、前記レジストに対して加熱処理を施すこと
を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項８】
前記転写工程は、前記基板と前記レジストとのエッチング選択比を１：１として行うこと
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の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、透明基板からなり、前記基板に形成された前記凹部内に前記透明基板よりも屈折率が大きい透明媒質を入れる工程を更に備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のマイクロレンズの製造方法により製造されるマイクロレンズ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロレンズと、
該マイクロレンズに対向する表示用電極と、
該表示用電極に接続された配線又は電子素子と
を備えたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気光学装置を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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アレイ板等を構成するマイクロレンズの製造方法、該製造方法により製造されるマイクロレンズ、該マイクロレンズ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の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気光学装置としては、例えば対向配置された素子基板と対向基板との間に電気光学物質として液晶が挟持されてなる液晶装置がある。このような液晶装置において、特許文献１又は特許文献２に開示されているように、対向基板若しくは素子基板には、各画素に対応するマイクロレンズが作り込まれたり、このような複数のマイクロレンズが作り込まれたマイクロレンズアレイ板が貼り付けられたりする。このようなマイクロレンズアレイを利用することで、電気光学装置では明るい表示が実現される。
【０００３】
ここで、マイクロレンズの製造は、次のように行われる。即ち、先ず、例えば透明基板上に、形成すべきマイクロレンズの中心に対応する個所に穴を開けたマスクを形成する。次に、このマスクを介して透明基板をウエットエッチングすることにより、マイクロレンズの曲面を規定する球面の凹部を掘る。その後、マスクを除去してから、凹部内に高屈折率の透明媒質を充填する。これにより、凹部内には半球面のレンズ曲面を有するマイクロレンズが形成される。
【０００４】
しかしながら、このようにマイクロレンズのレンズ曲面としては、半球面が必ずしも光学的に理想的な形状であるとはいえない。特許文献１又は２には、非球面のレンズ曲面を有するマイクロレンズの製造方法が開示されている。
【０００５】
更には、特許文献３又は４には、転写技術を用いて球面若しくは非球面のレンズ曲面を有するマイクロレンズを製造する方法が開示されている。特許文献３又は４によれば、マイクロレンズを形成しようとする基板上にレジストを塗布し、該レジストをパターニングした後、適当に加熱することで当該レジストの形状を滑らかな凸面形状とする。その後、レジストと基板とに対して、レジストの凸面形状が基板に転写されるまでエッチングを施す。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７９９４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９９１５号公報
【特許文献３】特開平６−２５０００２号公報
【特許文献４】特開平６−１９４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２に開示されている方法によれば、マイクロレンズを形成するために複雑な工程を要する。他方、特許文献３又は４に開示されている方法によれば、個々のマイクロレンズの大きさや曲率等の形状制御を正確に実現するのが困難である。
【０００８】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、個々のマイクロレンズのレンズ曲面の形状を制御しつつ、容易にマイクロレンズを製造することが可能なマイクロレンズの製造方法、該製造方法により製造されるマイクロレンズ、該マイクロレンズ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のマイクロレンズの第１の製造方法は上記課題を解決するために、基板上にポジ型のレジストを形成する工程と、前記レジストにおける、前記基板のレンズ形成領域に対応する領域に対して、前記レジストを抜ききらない露光量でアンダー露光を行うと共に現像を行って、マイクロレンズのレンズ曲面に対応する曲面を有する凹部を前記レジスト内に形成する工程と、前記レジスト及び前記基板に対してドライエッチングを施すことによって、前記凹部を前記レンズ形成領域に転写する工程とを含む。
【００１０】
本発明のマイクロレンズの第１の製造方法によれば、石英基板、ガラス基板等の基板上に、例えばスピンコート法によってポジ型のレジストを形成する。尚、後述するアンダー露光前にプリベーグを行ってもよい。この際、後述の如く所定の深さを有する凹部をレジスト内に貫通することなく形成可能なように、レジストは、単純なマスクとして用いる場合に比べて概ね厚く形成される。
【００１１】
続いて、レジストに対して例えばフォトリソグラフィ法によってアンダー露光を行い、現像する。アンダー露光は、レジストをぬききらない比較的少ない露光量で行われる。現像は、例えば現像時間を制御して、レジストを抜ききらない程度に行う。レジストにおける基板のレンズ形成領域に対応する領域では、アンダー露光時の露光分布に対応して現像が進み、その結果、該露光分布を反映した形状の曲面を有する凹部が形成される。この凹部の曲面は、後述の如くマイクロレンズのレンズ曲面に対応することになる。よって、レジストにおける前記領域の露光分布を変化させると共に現像時間を制御することによって、凹部の深さや曲面の曲率半径を制御することができ、所望の曲率を有するレンズ曲面を球面若しくは非球面として形成することが可能となる。
【００１２】
その後、レジスト及び基板に対してドライエッチングを施すことによって、レジストに形成された凹部を、基板におけるレンズ形成領域に掘り写すと共に、レジストを除去する。この際、基板とレジストとのエッチング選択比を１：１とするのが好ましい。よって、このような転写工程によれば、比較的容易に基板にマイクロレンズのレンズ曲面を有する凹部を形成することができる。
【００１３】
本発明のマイクロレンズの第２の製造方法は上記課題を解決するために、基板上にポジ型のレジストを形成する工程と、前記レジストにおける、前記基板のレンズの形成領域に対応する領域に対して、前記レジストを抜ききらない露光量でアンダー露光を行うと共に現像を行って、マイクロレンズのレンズ曲面に対応する非球面の曲面を有する初期穴を前記レジストに形成する工程と、前記レジスト及び前記基板に対してドライエッチングを施すことによって、前記初期穴を前記レンズ形成領域に転写する工程と、前記基板に対して等方性エッチングを施して、前記初期穴を掘り進めることによって、前記レンズ曲面を有する凹部を前記基板に形成する工程とを含む。
【００１４】
本発明のマイクロレンズの第２の製造方法によれば、基板上に形成されたレジストにおける、基板のレンズ形成領域に対応する領域に対してアンダー露光を行い、現像する。その結果、レジストにおける前記領域では、アンダー露光時の露光分布に対応して現像が進み、該露光分布を反映した形状を有する初期穴が形成される。よって、アンダー露光においてレジストにおける前記領域の露光分布を変化させつつ、現像時間を制御することによって、凹部の相似形の初期穴の曲面の形状を制御することができる。その結果、初期穴の曲面を非球面として形成することが可能となる。
【００１５】
その後、レジスト及び基板に対してドライエッチングを施すことによって、レジストに形成された初期穴を、基板におけるレンズ形成領域に掘り写すと共に、レジストを除去する。
【００１６】
続いて、基板に対して等方性エッチングとして例えばウエットエッチングを施すと、初期穴は等方的に掘り進められて凹部が形成される。該凹部の形状は、初期穴の相似形となる。即ち、相対的に小さい初期穴を利用することで、これと相似形であって且つ相対的に大きな凹部を形成することが可能となる。この凹部の曲面によってマイクロレンズのレンズ曲面が規定される。尚、当該等法性エッチングで多量に基板を後退させる場合には、各凹部の形状が損なわれないようにマスクを用いてもよい。
【００１７】
よって、本発明のマイクロレンズの第２の製造方法によれば、比較的容易に基板にマイクロレンズのレンズ曲面を有する凹部を形成することができる。また、初期穴の曲面の形状が上述したように制御されることによって、マイクロレンズのレンズ曲面を、所望の曲率を有する非球面として形成することができる。ここで、上述した本発明の第１の製造方法と比較して、第２の製造方法によれば、レジストには凹部の相似形としてこれよりもサイズが小さい初期穴が形成されるため、レジストの厚さを薄くすることができる。
【００１８】
本発明のマイクロレンズの第２の製造方法の一態様では、前記等方性エッチングはウエットエッチングにより行われる。
【００１９】
この態様によれば、基板に形成された初期穴を等方的に掘り進めることが可能となる。
【００２０】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記凹部は、平面的に見て略四角形状の凹部である。
【００２１】
この態様によれば、平面的に見て、相互に隣接する凹部は一辺を共有するように、各凹部を形成することが可能となる。よって、この態様によれば、各マイクロレンズ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。
【００２２】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記アンダー露光を、前記レジストにおける前記領域の露光分布を変化させて行うことによって、前記凹部の曲面の形状を制御する。
【００２３】
この態様によれば、レジストに形成される凹部若しくは初期穴は、アンダー露光時の露光分布を反映した形状の曲面を有する。従って、アンダー露光時の露光分布を変化させることにより、凹部若しくは初期穴の深さや曲面の曲率半径を制御することができる。
【００２４】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記アンダー露光を、前記レジストにおける前記領域に前記マイクロレンズの形状に対応するパターンの像を投影する投影レンズを用いて行うと共に、該投影レンズの焦点深度を調整することによって、前記凹部の曲面の形状を制御する。
【００２５】
この態様によれば、アンダー露光時、投影レンズの焦点深度を、例えば絞りを用いて調整することによって、レジスト表面に合った状態と、合わない状態に変化させることができる。そして、投影レンズの焦点をレジスト表面に合った状態と、合わない状態のいずれかの状態を維持したままアンダー露光を行う。或いは、投影レンズの焦点をレジスト表面に合った状態と、合わない状態を交互に繰り返しつつアンダー露光を行うようにしてもよい。これにより、レジストにおける前記領域の露光分布も変化させることが可能となる。従って、この態様によれば、凹部若しくは初期穴の深さや曲面の曲率半径を制御することができる。
【００２６】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記現像後前記転写工程前に、前記レジストに対して加熱処理を施す。
【００２７】
この態様によれば、加熱処理を熱変形温度以上の温度で行うことによって、レジストに形成された凹部若しくは初期穴の形状を変形させることができる。その結果、凹部の曲面を球面若しくは非球面として形成することができる。或いは、初期穴の曲面を非球面として形成することができる。
【００２８】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記転写工程は、前記基板と前記レジストとのエッチング選択比を１：１として行う。
【００２９】
この態様によれば、レジストに形成された凹部若しくは初期穴を、基板におけるレンズ形成領域に掘り写すと共に、レジストを除去することが可能となる。尚、選択比は、理想的には、完全に１：１としてよいが、凹部若しくは初期穴を掘り写すと共にレジストを除去することが可能という効果が得られる限りにおいては、１：１から多少ずれていても、本態様にいうに「選択比が１：１」に該当する。
【００３０】
本発明のマイクロレンズの第１又は第２の製造方法の他の態様では、前記基板は、透明基板からなり、前記基板に形成された前記凹部内に前記透明基板よりも屈折率が大きい透明媒質を入れる工程を更に備える。
【００３１】
この態様によれば、透明基板からなる基板に掘られた凹部内に、これより屈折率が大きい透明媒質を入れるので、透明基板に、光学的に集光作用を有する凸レンズとして、当該マイクロレンズを製造可能となる。この際、透明媒質は、透明樹脂等からなり、接着剤を兼ねてもよい。例えば、カバーガラスを透明基板に貼り合わせる際の接着剤を兼ねてもよい。
【００３２】
本発明のマイクロレンズ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の第１又は第２の製造方法（但し、その各種態様を含む）によって製造される。
【００３３】
本発明のマイクロレンズにおいて、光学的に最適な形状のレンズ曲面を有するマイクロレンズを実現できる。
【００３４】
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と、該マイクロレンズに対向する表示用電極と、該表示用電極に接続された配線又は電子素子とを備える。
【００３５】
本発明の電気光学装置は、例えば、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として構築される。
【００３６】
そして、本発明の電気光学装置は、上述した本発明のマイクロレンズを備えるため、より優れた集光特性、或いは光路変更特性等を享受することが可能となる。より具体的には、例えば、各画素の非開口領域に向かう表示光を開口領域に向けて集光することで、該表示光の利用効率を高め、より明るい表示が可能となる。或いは、例えば、各画素に外部より入射する光を分散させることが可能となり、各画素で一点に光が集中して照射される事態を防止することができる。その結果、電気光学装置を長寿命化させることが可能となる。
【００３７】
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。
【００３８】
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、例えば長寿命化させることが可能な、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（Degital  Light  Processing）等を実現することも可能である。
【００３９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４１】
＜１：第１実施形態＞
本発明のマイクロレンズの製造方法に係る第１実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
【００４２】
＜１−１：マイクロレンズアレイ板＞
先ず、本発明のマイクロレンズの製造方法によって製造可能なマイクロレンズアレイ板について、図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は、マイクロレンズアレイ板の概略斜視図であり、図２（ａ）は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板のうち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アレイ板の部分拡大断面図である。
【００４３】
図１に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２０は、カバーガラス２００で覆われた、例えば石英板、ガラス板等からなる透明板部材２１０を備える。透明板部材２１０には、マトリクス状に多数の凹状の窪み即ち凹部が掘られている。そして、この凹状の窪みの中に、カバーガラス２００と透明板部材２１０とを相互に接着する、例えば感光性樹脂材料からなる接着剤が硬化してなる、透明板部材２１０よりも高屈折率の透明な接着層２３０が充填されている。これらにより、マトリクス状に平面配列された多数のマイクロレンズ５００が構築されている。
【００４４】
このように本実施形態では、透明板部材２１０から、本発明に係る「基板」の一例が構成されており、接着層２３０から、本発明に係る「透明媒質」の一例が構成されている。
【００４５】
図２（ａ）及び図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透明板部材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のレンズ曲面を有している。そして、各マイクロレンズ５００は、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。
【００４６】
本実施形態では特に、後述のごとく本発明独自の製造方法により製造されるため、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を光学的に最適な形状とすることができる。従って、マイクロレンズアレイ板２０において、より優れた集光特性、或いは光路変更特性等を実現することが可能となる。
【００４７】
尚、本実施形態では、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して説明した凹部は、平面的に見て略四角形状を有するのが好ましい。このようにすれば、平面的に見て、相互に隣接する凹部は一辺を共有するように、各凹部を形成することが可能となる。よって、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。
【００４８】
＜１−２：電気光学装置＞
次に、本発明の電気光学装置に係る第１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アレイ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。
【００４９】
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アレイ板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板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。
【００５０】
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とマイクロレンズアレイ板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。
【００５１】
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、マイクロレンズアレイ板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜５３の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００５２】
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。更に、このように画像表示領域１０ａの両側に設けられた二つの走査線駆動回路１０４間をつなぐため、ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺に沿い、且つ、前記額縁遮光膜５３に覆われるようにして複数の配線１０５が設けられている。
【００５３】
また、マイクロレンズアレイ板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とマイクロレンズアレイ板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００５４】
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、マイクロレンズアレイ板２０上には、対向電極２１の他、格子状又はストライプ状の遮光膜２３、更には最上層部分に配向膜が形成されている。また、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、マイクロレンズアレイ板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。
【００６０】
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。
【００６１】
上述した電気光学装置に設けられたマイクロレンズアレイ板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、マイクロレンズアレイ板２０における遮光膜２３の構成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。
【００６２】
マイクロレンズアレイ板２０において、透明板部材２１０上に、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。マイクロレンズアレイ板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。
【００６３】
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、マイクロレンズアレイ板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が形成されている。
【００６４】
また、図７において、透明板部材２１０上には遮光膜２３を覆うように、透明導電膜からなる対向電極２１が形成されている。更に、図７には図示しない配向膜が対向電極２１上に形成されている。
【００６５】
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、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、図７には図示しないが画素電極９ａ上には配向膜が設けられている。
【００６６】
図７において、マイクロレンズアレイ板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、マイクロレンズアレイ板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。即ち、光の利用効率を高めることで、より明るい画像表示が可能となる。
【００６７】
また、上述したように、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を光学的に最適な形状とすることができるため、より優れた集光特性、或いは光路変更特性等を享受することが可能となる。従って、例えば、マイクロレンズ５００によって、各画素に入射する光を分散させることが可能となり、各画素で一点に光が集中して照射される事態を防止することができる。その結果、電気光学装置を長寿命化させることが可能となる。
【００６８】
上述した電気光学装置では、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に、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた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、マイクロレンズアレイ板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。
【００６９】
尚、上述した電気光学装置では、対向基板として図１及び図２に示した如きマイクロレンズアレイ板２０を用いているが、このようなマイクロレンズアレイ板２０を、ＴＦＴアレイ基板１０として利用することも可能である。或いは対向基板として（マイクロレンズアレイ板２０ではなく）単純にガラス基板等に対向電極や配向膜が形成されたものを使用して、ＴＦＴアレイ基板１０側にマイクロレンズアレイ基板２０を取り付けることも可能である。即ち、本発明のマイクロレンズは、ＴＦＴアレイ基板１０側に作り込むこと或いは取り付けることが可能である。
【００７０】
＜１−３：マイクロレンズアレイの製造方法＞
次に、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板２０の製造方法について、図８を参照して説明する。図８は、製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズアレイ板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。
【００７１】
先ず、図８（ａ）において、石英板、ガラス板等の透明板部材２１０ａ上に、例えばスピンコート法によってポジ型のレジスト８１０を形成する。レジスト８１０は、後述の如く所定の深さを有する凹部８２０をレジスト内に貫通することなく形成可能なように、単純なマスクとして用いる場合に比べて概ね厚く形成される。尚、レジスト８１０形成後、後述するアンダー露光前にプリベーグを行ってもよい。また、図８（ａ）から図８（ｃ）までの各図中には、透明板部材２１０ａにおける、一つのマイクロレンズ５００が形成されるレンズ形成領域８００を具体的に示してある。
【００７２】
続いて、図８（ｂ）において、レジスト８１０に対して例えばフォトリソグラフィ法によってアンダー露光を行い、現像する。ここで、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照してアンダー露光について具体的に説明する。図９（ａ）は、アンダー露光において用いられるレチクルの平面的な構成を概略的に示す図であり、図９（ｂ）は、アンダー露光について具体的に説明するための模式図である。
【００７３】
図９（ａ）には、一つのレンズ形成領域８００に対してアンダー露光を行う際に用いられるレチクル９００の平面的な構成を示してある。レチクル９００には、例えば、マイクロレンズ５００に対応する円形状のパターンの開口部９０２が設けられている。
【００７４】
また、図９（ｂ）には、アンダー露光の際の一つのレンズ形成領域８００におけるマイクロレンズアレイ板２０の断面の構成、及びレチクル９００の断面の構成を概略的に示してある。アンダー露光は、レチクル９００の開口部９０２を介して、レジスト８１０における、レンズ形成領域８００に対応する領域に対して行われる。この際、露光量を、レジストをぬききらない比較的少ない量に調整する。
【００７５】
更に、図９（ｂ）中には、この際のレジスト８１０における露光分布の一例を、光強度分布として模式的に示してある。この光強度分布によれば、光強度が最大値となる部分を中心として、該中心から周囲へ遠のくほど光強度の値も小さくなる。アンダー露光終了後、現像を行うと、このような光強度分布に対応して現像が進行する。即ち、現像は、レジスト８１０において、光強度が最大となる部分で最も早く進行し、該部分から周囲へ遠のくほど遅く進行する。尚、現像は現像時間を制御して、レジスト８１０を抜ききらない程度に行われる。
【００７６】
よって、現像終了後、図８（ｂ）に示すように、レジスト８１０には露光分布を反映した形状の曲面を有する凹部８２０が形成される。この凹部８２０の曲面は、後述の如くマイクロレンズ５００のレンズ曲面に対応することになる。よって、上述したような露光分布を変化させると共に現像時間を制御することによって、凹部８２０の深さや曲面の曲率半径を制御することができ、所望の曲率を有するレンズ曲面を球面若しくは非球面として形成することが可能となる。
【００７７】
ここで、露光分布の制御は次のようにして行われるのが好ましい。例えば縮小投影露光法により、レチクル９００における開口部９０２のパターンの像を、レジスト８１０に投影させる投影レンズを用いてアンダー露光を行い、該投影レンズの焦点深度を調整することによって、露光分布を変化させる。より具体的には、投影レンズの焦点深度を、例えば絞りを用いて調整することによって、レジスト８１０表面に合った状態と、合わない状態に変化させることができる。そして、投影レンズの焦点をレジスト８１０表面に合った状態と、合わない状態のいずれかの状態を維持したままアンダー露光を行う。或いは、投影レンズの焦点をレジスト８１０表面に合った状態と、合わない状態を交互に繰り返しつつアンダー露光を行うようにしてもよい。
【００７８】
続いて、図８（ｃ）において、レジスト８１０及び透明板部材２１０ａに対してドライエッチングを施すことによって、レジスト８１０に形成された凹部８２０を、透明板部材２１０ａにおけるレンズ形成領域８００に掘り写す。尚、ドライエッチングを、透明板部材２１０ａとレジスト８１０とのエッチング選択比を１：１として行うと、凹部８２０を透明板部材２１０ａに転写すると共に、レジスト８１０を除去することが可能となる。よって、このような転写工程によれば、比較的容易に、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を有する凹部２２０を形成することができる。
【００７９】
次に、図８（ｄ）において、各凹部２２０内の表面に熱硬化性の透明な接着剤を塗布してネオセラム・石英等からなるカバーガラス２００を押し付けて硬化させる。これにより、透明板部材２１０に掘られた各凹部２２０内に、接着層２３０が充填されてなるマイクロレンズ５００が完成する。この際、透明板部材２１０よりも高屈折率の接着層２３０を形成することで、各々が凸レンズからなる非球面のマイクロレンズ５００を比較的簡単に作成できる。
【００８０】
＜１−３：変形例＞
本実施形態のマイクロレンズアレイ板２０の製造方法について、その変形例を説明する。図１０には、本変形例に係る製造プロセスの各工程における、一つのレンズ形成領域８００のマイクロレンズアレイ板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。
【００８１】
図１０（ａ）には、図８（ｂ）を参照して説明した工程と同様に、レジスト８１０に凹部８２０ａが形成された状態を示してある。
【００８２】
図１０（ｂ）において、凹部８２０ａを透明板部材２１０ａに転写する前に、レジスト８１０に対して加熱処理を熱変形温度以上の温度で行う。その結果、球面若しくは非球面の曲面を有する凹部８２０を形成することができる。
【００８３】
＜２：第２実施形態＞
本発明のマイクロレンズの製造方法に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態では、透明板部材に凹部を形成する製造工程が第１実施形態と異なる。よって、該製造工程について、第１実施形態と異なる点についてのみ、図１１を参照して詳細に説明する。図１１は、第２実施形態に係る製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズアレイ板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図である。尚、図１１において、第１実施形態との共通個所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８４】
先ず、図１１（ａ）において、透明板部材２１０ａ上に、ポジ型のレジスト８１０ｂを形成する。第１実施形態と比較して、レジスト８１０ｂには後述するような小さい初期穴８２０ｂが形成されるため、レジスト８１０ｂの厚さを薄くすることができる。
【００８５】
次に、図１１（ｂ）において、レジスト８１０ｂに対してアンダー露光を行い、現像する。この際、レジスト８１０ｂにおいて、レンズ形成領域８００に対応する領域では、アンダー露光時の露光分布に対応して現像が進み、該露光分布を反映した形状を有する初期穴８２０ｂが形成される。よって、アンダー露光をレジスト８１０ｂにおける露光分布を変化させつつ、現像時間を制御することによって、初期穴８２０ｂの曲面の形状を制御することができる。その結果、初期穴８２０ｂの曲面を非球面として形成することが可能となる。
【００８６】
その後、図１１（ｃ）において、レジスト８１０ｂ及び透明板部材２１０ａに対してドライエッチングを施すことによって、レジスト８１０ｂに形成された初期穴８２０ｂを、透明板部材２１０ａにおけるレンズ形成領域８００に掘り写すと共に、レジスト８１０ｂを除去する。
【００８７】
続いて、図１１（ｄ）において、透明板部材２１０ａに対して等方性エッチングとして例えばウエットエッチングを施すと、図１１（ｃ）に示す、透明板部材２１０ａに形成された初期穴２２０ｂｂは等方的に掘り進められて凹部２２０ｂが形成される。該凹部２２０ｂの形状は、初期穴２２０ｂｂの相似形となる。即ち、相対的に小さい初期穴２２０ｂｂを利用することで、これと相似形であって且つ相対的に大きな凹部２２０ｂを形成することが可能となる。この凹部２２０ｂの曲面によってマイクロレンズ５００のレンズ曲面が規定される。尚、当該等法性エッチングで多量に透明板部材２１０ａを後退させる場合には、各凹部２２０ｂの形状が損なわれないようにマスクを用いてもよい。
【００８８】
よって、第２実施形態によれば、比較的容易に凹部２２０ｂを形成することができる。また、レジスト８１０ｂに形成される初期穴８２０ｂの曲面の形状が上述したように制御されることによって、マイクロレンズ５００のレンズ曲面を、所望の曲率を有する非球面として形成することができる。
【００８９】
＜３：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１２は、投射型カラー表示装置の図式的断面図である。
【００９０】
図１２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。
【００９１】
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、該マイクロレンズ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もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】マイクロレンズアレイ板の概略斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、マイクロレンズアレイ板のうち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、マイクロレンズアレイ板の部分拡大断面図である。
【図３】電気光学装置の全体構成を示す平面図である。
【図４】図３のＨ−Ｈ’断面図である。
【図５】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。
【図６】マイクロレンズアレイ板における遮光膜の構成を模式的に示す平面図である。
【図７】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。
【図８】第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ板の製造方法を、順を追って示す製造工程断面図である。
【図９】図９（ａ）は、レチクルの平面的な構成を示す図であって、図９（ｂ）は、アンダー露光について具体的に説明するための模式図である。
【図１０】変形例に係る製造プロセスの各工程における、マイクロレンズアレイ板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図である。
【図１１】第２実施形態に係る製造プロセスの各工程におけるマイクロレンズアレイ板の断面の構成を順を追って概略的に示す工程図である。
【図１２】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】
【００９３】
２０…マイクロレンズアレイ板
２００…カバーガラス
２１０、２１０ａ…透明板部材
２２０、２２０ｂ…凹部
２３０…接着層
５００…マイクロレンズ
８００…レンズ形成領域
８１０、８１０ｂ…レジスト
【図１】
2005221548.tif 000003
【図２】
2005221548.tif 000004
【図３】
2005221548.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005221548.tif 000007
【図６】
2005221548.tif 000008
【図７】
2005221548.tif 000009
【図８】
2005221548.tif 000010
【図９】
2005221548.tif 000011
【図１０】
2005221548.tif 000012
【図１１】
2005221548.tif 000013
【図１２】
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