JP4284967B2

JP4284967B2 - マイクロレンズアレイの製造方法

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Publication number: JP4284967B2
Application number: JP2002312797A
Authority: JP
Inventors: 泰二石井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: JP2004145226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに電気光学装置の技術分野に属する。また、本発明はＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置、或いは電子ペーパ等の電気泳動装置の技術分野にも属する。
【０００２】
【背景技術】
マイクロレンズないしマイクロレンズアレイは、各種の光学機器に使用されている。このような光学機器としては例えば、代表的には、マトリクス状に配列された複数の電荷結合素子（ＣＣＤ；Charge Coupled Device）を利用して外界の景色ないし風景を撮像することの可能なＣＣＤカメラや、その一方においてマトリクス状に配列された複数の電極が形成された一対の基板間に電気光学物質を備え、前記電極を利用して前記電気光学物質に対し電圧を印加することにより画像を表示することの可能な電気光学装置等がある。
【０００３】
いずれにしても、マイクロレンズアレイを構成する一つ一つのマイクロレンズが、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤ、あるいは複数の電極の一を単位とする画素に対応するように設けられることで、当該複数の画素、あるいは複数の電極に対して入射すべき光を集光することが可能となり、光の利用効率を高めることができることになる。このようなことにより、ＣＣＤカメラ等においては、取得される画像の画質向上に貢献し、液晶表示装置等においては、表示すべき画像の画質向上（例えば、明るさの向上）に貢献することになる（特許文献１参照）。
【０００４】
従来、このようなマイクロレンズアレイは、例えば次のようにして製造される。すなわち、二枚の透明基板を用意するとともに、その一方に対して凹状部あるいは窪み部を形成した後、この内部に適当な媒質を充填することでマイクロレンズを形成し、最後に、両基板を貼り合わせる、というものである。
【０００５】
なお、本明細書においては、特に断りがない限り、上述の二枚の透明基板のうち、片方の基板についてのみ前記凹状部あるいは窪み部が形成された態様における当該片方の基板を「レンズ基板」と呼び、これに対向配置される基板を「貼合せ基板」と呼ぶことにする。ちなみに、特許請求の範囲では、前述で言うところの「二枚の透明基板」が一体で、「マイクロレンズアレイ」に該当することになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１９３０７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなマイクロレンズないしマイクロレンズアレイでは、次のような問題点があった。すなわち、マイクロレンズアレイを、電気光学装置に適用する場合について説明すると、該レンズ基板に対する貼合せ基板としては、電気光学装置を構成する一対の基板のうちの一方（例えば、ＴＦＴ等の画素スイッチング用素子が形成されるＴＦＴアレイ基板に対向配置される、いわゆる対向基板）が該当する場合がある。この場合、前述の製造方法によれば、前記媒質が接着剤の役割を兼用し、レンズ基板及び当該貼合せ基板間は、この媒質兼接着剤によって貼り合わされることになる。更にこの際、該レンズ基板及び貼合せ基板には、両者間に適当な吸着力を働かせるため、通常、適当な大きさの圧力をかける工程（以下、加圧工程という。）が行われる。
【０００８】
ところが、この加圧工程における前記レンズ基板及び貼合せ基板に対する加圧は、これを実現するための加工装置の精度、或いは該加圧工程の実施時間のばらつき等の影響から、両者の全面について均一に行うことが難しい。これにより、レンズ基板及び貼合せ基板間には、その面内において、厚さのばらつきを生じさせる可能性が大きかったのである。
【０００９】
このようなばらつきが生じると、まず、個々のマイクロレンズで集光された光が、本来進むべき方向から角度をもった方向に進むことになるなどの結果、該光を電気光学装置の各画素に対応するように正しく導くことが困難となる。こうなると、本来所望した明るさの画像を得ることができず、より暗い画像しか表示できないなどという事態が生じ得ることになる。これでは、入射光の利用効率を高めようと、せっかくマイクロレンズアレイを設けた意味が半減されるなどということにもなりかねない。
【００１０】
また、上述のように、レンズ基板に対向される貼合せ基板が、電気光学装置を構成する一方の基板に該当する等という場合には、前述のばらつきが、該貼合せ基板及び該電気光学装置を構成する他方の基板（例えば、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板）間の厚さ、即ちセルギャップに影響を及ぼすことも考えられる。これにより、セルギャップを一定に維持することが困難となれば、光透過率、コントラスト比、応答速度等の表示特性に影響を与え、悪い場合には、表示むら等を発生させる可能性も出てくることになる。
【００１１】
そして更に、上述のような加圧のばらつき、及びそれに基づく各基板間の厚さのばらつきは、通常、該基板の面内においてランダムに現れる。これが仮に、ばらつきが定型的に現れるなどという場合であれば、何らかの補正をかける（例えば、マイクロレンズの形状そのものを予め変形させておく等）ことで、前記ばらつきに対処するなどということも考えられなくはないが、該ばらつきがそのような性質を有するものでない以上、現状では、有効な対策をとることが一般に困難な状況にある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、マイクロレンズアレイを構成する一対の基板間の厚さにばらつきを生じさせず、該アレイ上のマイクロレンズによる光の利用効率を高く維持すること等が可能なマイクロレンズアレイ及びその製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、このようなマイクロレンズアレイを備えてなる電気光学装置を提供することをも課題とする。
【００１３】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、上記課題を解決するために、接着剤を介して第１基板及び第２基板が相互に貼り合わされてなるマイクロレンズアレイを製造するマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記第２基板に対向する前記第１基板の対向面の上にマトリクス状にマイクロレンズの外形形状を形成する工程と、前記対向面上且つ前記マイクロレンズの外形形状間の間隙領域に柱を形成する工程と、該柱を形成する工程の後に、前記第１基板及び前記第２基板間に前記接着剤を介在させて両者を向かい合わせるとともに、前記柱の先端が前記第２基板に接するように加圧した上で、該第１基板及び該第２基板を接着させる工程とを含み、前記柱を形成する工程は、ダミー基板上に、前記柱の配置態様に一致する孔部を有する型を形成する工程と、前記孔部に前記柱を挿入する工程と、前記孔部から突出する前記柱の一端に接着剤を塗布する工程と、前記柱の一端に前記第１基板の前記対向面を接着させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明のマイクロレンズアレイによれば、まず、第１基板の対向面の上にマトリクス状にマイクロレンズの外形形状が形成されている。ここで、マイクロレンズの外形形状とは、該第１基板に直接に形成された凹状部や、該第１基板上に形成されたドーム状の凸部等々を含む。このマイクロレンズアレイの外形形状の周囲に、適当な媒質、或いは接着剤が充填されることにより、適当な光屈折作用を有するマイクロレンズが形成されることになる。また、「マトリクス状」とは、いま述べたようなマイクロレンズの外形形状が、対向面上で、縦横に直線的に配列されている態様とか、縦横いずれか一方については直線的であるが、他方については千鳥足状に配列されている態様等を含む形状のことをいう。
【００１５】
そして、本発明では特に、前記対向面上且つマイクロレンズの外形形状間の間隙領域に、柱が形成されている。ここで「間隙領域」とは、例えば、前記の「マトリクス状」が、マイクロレンズの外形形状が縦横いずれも直線的に配列されている状態を意味する場合において、あるマイクロレンズの外形形状（以下、簡単のため「第１形状」という。）に着目し、平面的に見て、該第１形状の右方に相隣接する同外形形状（同じく「第２形状」という。）、前記第１形状の下方に相隣接する同外形形状（同じく「第３形状」という。）並びに第２形状の下方及び第３形状の右方に相隣接する同外形形状（同じく「第４形状」という。）という四つのマイクロレンズの外形形状を想定すると、第１形状及び第４形状それぞれの中心を結ぶ線分と、第２形状及び第３形状それぞれの中心を結ぶ線分とが交差する領域が該当すると考えることができる。この領域は、レンズとしての機能を有しない非有効領域ということができる。
【００１６】
そして更に、本発明では、前記の柱が、上述のような間隙領域の上に形成されている（いわば、立てられている）とともに、該柱の先端が第２基板に接する。したがって、第１基板及び第２基板間には該柱の軸方向の抗力が作用することになる。
【００１７】
これにより、本発明では、第１基板及び第２基板間の貼り合わせ工程を実施する際において、両基板に適当な大きさとなる圧力がかけられたとしても、両基板間の厚さがその面内において不均一になるという事態を極力回避することができる。したがって、本発明によれば、第１基板及び第２基板間の厚さを一定に維持することが可能となる。
【００１８】
また、前記柱は、上述したような間隙領域に立てられていることにより、該柱が光の進行、ないしは集光の邪魔になるようなことはない。
【００１９】
なお、本発明に係る「柱」は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂材料、或いはＳｉＯ_２やＡｌ等の無機材料を用いて構成することができる。
【００２０】
また、本発明にいう「接着剤」とは、第１基板及び第２基板を接着するために設けられるものであるが、これに加えて、前記マイクロレンズの外形形状の周囲を充填することにより、当該マイクロレンズの媒質として機能させるようにしてもよい。また、この接着剤は、具体的には例えば、光硬化性樹脂、或いは熱硬化性樹脂からなる。
【００２１】
本発明のマイクロレンズアレイの一態様では、前記対向面は、前記マイクロレンズの外形形状が形成されるともに当該対向面の中央部を含むレンズ形成領域と、当該対向面の辺縁部を含み前記レンズ形成領域以外の領域としての非レンズ形成領域とを有し、前記柱は、前記レンズ形成領域内の前記間隙領域のすべてに設けられている。
【００２２】
この態様によれば、まず、対向面上にレンズ形成領域及び非レンズ形成領域が規定される。これらレンズ形成領域及び非レンズ形成領域の具体的形状としては、典型的には、レンズ形成領域は第１基板の外形形状に相似する形状を有するものと、したがってまた、非レンズ形成領域は、第１基板の周囲を縁取るような形状を有するものと仮定することができる。
【００２３】
そして、前記柱は、前記レンズ形成領域内の前記間隙領域のすべてに形成されている。すなわち、前述した「マトリクス状」の例に沿っていえば、あるマイクロレンズの外形形状を中心として、平面的に見てその左斜め上、右斜め上、左斜め下及び右斜め下に位置する四つの間隙領域のすべてにおいて、柱が形成されているとともに、このような配置態様が、対向面上に形成されたマイクロレンズの外形形状のすべてについて採用されている状態を考えることができる。
【００２４】
これによると、第１基板及び第２基板間において、柱の抗力が十分に作用することになるから、両基板間の厚さをより適切に一定に維持することが可能となる。
【００２５】
本発明のマイクロレンズアレイの他の態様では、前記対向面は、前記マイクロレンズが形成されるともに当該対向面の中央部を含むレンズ形成領域と、当該対向面の辺縁部を含み前記レンズ形成領域以外の領域としての非レンズ形成領域とを有し、前記柱は、前記レンズ形成領域内において均等に設けられている。
【００２６】
この態様によれば、柱が、レンズ形成領域内において均等に設けられている。例えば、マイクロレンズの外形形状３つおきに柱が形成されている等という場合を考えることができる。これを、対向面上における柱の「設置密度」という概念を導入して考えるとすれば、本態様は、レンズ形成領域内において、該設置密度がどの部分においても同一であるということができる。なお、本態様においても、該柱が、前記間隙領域に形成されていることには変わりはない。
【００２７】
このように、柱の設置密度がどの部分においても同一であるから、第１基板及び第２基板間には当該柱の抗力が均等に作用することになる。したがって、本態様によれば、第１基板及び第２基板間の厚さを一定に保つという効果を、より確実に得ることができる。また、「均等に」とは、一般的には、より少ない柱が均等に配置されている場合を想定することができるから、この場合には、その少ない柱でもって、より有効且つ適切に第１基板及び第２基板間に所定の抗力を作用させることができる。
【００２８】
なお、ただ単に「レンズ形成領域内において均等に」という場合、前述の「レンズ形成領域内の前記間隙領域のすべてに」柱が設けられている場合も含まれることになる。この点、本態様に係る上述の「より少ない柱」にかかる作用効果を得るという観点からは、より限定して、「レンズ形成領域内のすべてではない前記間隙領域に均等に」と言い換えた表現も妥当する。本発明は、単に「均等に」という場合を含むほか、このような場合をも含む。
【００２９】
上述のように、柱が間隙領域のすべてに形成されている態様、又はレンズ形成領域内において均等に形成されている態様では、前記柱は、前記非レンズ形成領域に設けられているように構成するとよい。
【００３０】
このような構成によれば、柱が間隙領域前述の非レンズ形成領域にも形成されている。したがって、本態様では、上述の二つの態様を基準とすると、第１基板及び第２基板間で作用する柱の本数が相対的に増えており、したがって、その抗力の増大が図られているということができる。
【００３１】
よって、本態様によれば、より有効且つ適切に第１基板及び第２基板間の厚さを一定に維持することが可能となる。特に、非レンズ形成領域が上述のように第１基板の周囲を縁取るような形状を有するときには、本態様にかかる柱もまた、同形状に沿って配置されることから、当該周囲を縁取る部分についても、第１基板及び第２基板間の厚さを一定に維持することが可能となる。
【００３２】
本発明のマイクロレンズの他の態様では、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方に、前記間隙領域に対応するように形成された遮光膜が更に備えられており、前記柱の径は、前記遮光膜の幅以下である。
【００３３】
この態様によれば、前記間隙領域、すなわち上述のようにレンズとしての機能を有しない非有効領域に対応するように遮光膜が備えられている。したがって、例えば相隣接するマイクロレンズ間で光の混交が生じることなどによって、コントラストの低下等を回避することができる。
【００３４】
そして、本態様では特に、前記柱の径は、前記遮光膜の幅以下とされている。すなわち、柱はすべて、遮光膜の形成領域内に存在し、該遮光膜によって覆われているような形となる。このように、柱が遮光膜によって覆われているように形成されていれば、該柱の存在が、マイクロレンズの集光にとって邪魔になるということがない。
【００３５】
本発明のマイクロレンズの他の態様では、前記第１基板に対向する前記第２基板の面の上にもマトリクス状に形成されたマイクロレンズの外形形状が形成されている。
【００３６】
この態様によれば、第１基板及び第２基板のいずれについても、マイクロレンズの外形形状が形成されていることにより、例えば、第１基板上の凹状部と第２基板上の凹状部とがちょうど重なり合うように、これら第１基板及び第２基板の貼り合わせを実施すれば、全体として、いわゆる両凸レンズのマイクロレンズを形成することが可能となる。このような両凸レンズによれば、単に、片方の基板のみに凹状部を形成した場合に得られる半球部分のみからなるマイクロレンズに比べて、その集光特性を一般に向上させることが可能となる。
【００３７】
本発明の第１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アレイ（ただし、その各種態様を含む。）を具備してなる。
【００３８】
本発明の第１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アレイ、すなわち前記第１基板及び前記第２基板間の厚さが極力一定であるようなマイクロレンズアレイを具備してなるから、当該電気光学装置における各画素に対応するような集光を正確に行うことができる。したがって、本発明に係る電気光学装置によれば、より明るい画像を表示することが可能となる。
【００３９】
本発明の第２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アレイ（ただし、その各種態様を含む。）と、前記第２基板と兼用となる対向基板と、該対向基板に対向配置される素子基板と、該素子基板上に形成され一定の方向に延在する走査線及び該走査線に交差する方向に延在するデータ線と、該素子基板上に形成され前記走査線及び前記データ線の交差領域に配置された画素電極及び画素スイッチング用素子とを備えている。
【００４０】
本発明の第２の電気光学装置によれば、まず、該電気光学装置は走査線及びデータ線、並びに画素電極及び薄膜トランジスタ、或いは薄膜ダイオード等からなる画素スイッチング用素子を備えてなるから、いわゆるアクティブマトリクス駆動を行うことができる。
【００４１】
そして、本発明では特に、マイクロレンズアレイを構成する前記第２基板が、当該電気光学装置を構成する一対の基板のうちの一方たる対向基板と兼用とされている。すなわち、本態様によると、例えば片側から順に、素子基板、対向基板兼第２基板及びレンズ基板（すなわち、第１基板）という構造を構成することが可能である。したがって、本発明によれば、マイクロレンズアレイ及び電気光学装置それぞれを構成するのに二枚の基板を用意する（すなわち、４枚の基板を用意する）等という場合に比べて、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００４２】
加えて特に、本発明では、前述のような三枚の基板が重なり合う構成において、レンズ基板及び第２基板兼対向基板間の厚さが、その面内において略均一になり得ることから、その反面の効果として、第２基板兼対向基板及び素子基板間の厚さもまた、面内において略均一にすることが可能である。つまり、本発明によれば、電気光学装置のセルギャップ（素子基板及び対向基板間の厚さ）を一定に維持することが可能となる。
【００４３】
このことを言い換えれば、本発明では、マイクロレンズアレイを構成する一対の基板間の厚さの不定により、該マイクロレンズアレイが取り付けられる電気光学装置のセルギャップを不定する等という不具合を被るおそれを抑制することができるのである。
【００４４】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、上記課題を解決するために、接着剤を介して第１基板及び第２基板が相互に貼り合わされてなるマイクロレンズアレイを製造するマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記第２基板に対向する前記第１基板の対向面の上にマトリクス状にマイクロレンズの外形形状を形成する工程と、前記対向面上且つ前記マイクロレンズの外形形状間の間隙領域に柱を形成する工程と、該柱を形成する工程の後に、前記第１基板及び前記第２基板間に前記接着剤を介在させて両者を向かい合わせるとともに、前記柱の先端が前記第２基板に接するように加圧した上で、該第１基板及び該第２基板を接着させる工程とを含む。
【００４５】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法によれば、上述した本発明のマイクロレンズアレイを好適に製造することができる。とりわけ、本発明では、第１基板及び第２基板間に柱が介在するように、該柱を第１基板上の前記間隙領域に形成した上で、該柱の先端が第２基板に接するように、これらの基板に対する加圧工程を実施することから、該加圧工程中、柱の軸方向の抗力が作用することとなるから、第１基板及び第２基板間の厚さを、その面内において略一定に維持することが可能となる。
【００４６】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法の一態様では、前記柱を形成する工程は、前記対向面上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を通じてエッチングを実施する工程とを含む。
【００４７】
この態様によれば、本発明に係る柱が、いわゆるフォトリソグラフィ及びエッチング工程によって形成されることになることがわかる。したがって、該柱の形成を一挙に行うことができ、これを簡易且つ確実に行うことができる。
【００４８】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法の他の態様では、前記柱を形成する工程は、ダミー基板上に、前記柱の配置態様に一致する孔部を有する型を形成する工程と、前記孔部に前記柱を挿入する工程と、前記孔部から突出する前記柱の一端に接着剤を塗布する工程と、前記柱の一端に前記第１基板の前記対向面を接着させる工程とを含む。
【００４９】
この態様によれば、本発明に係る柱を形成するため、まず、ダミー基板上に前記柱の配置態様に一致する孔部を有する型を形成する。ここにいう型とは、例えば第１基板の外形形状に略一致する外形形状を持つ板状部材であって、該板状部材の表面に、第１基板上に形成されるべきマイクロレンズ、或いはその外形形状の配置態様に対応するように、すなわち前記間隙領域に対応するように形成された孔部を有するようなものを想定することができる。これを満たす限り、孔部の配置態様は、基本的にどのようなものであってもよい。好ましくは、前記のレンズ形成領域内の前記間隙領域のすべてに配置されるように、又は前記レンズ形成領域内において均等に配置されるようになどという態様を採用すると好ましい。
【００５０】
次に、前記孔部に前記柱を挿入する。すなわち、この工程では、予め別の工程を経るなどして製作された柱を、前記のような配置態様をもつ孔部に挿入する。これにより、ダミー基板上で前記間隙領域に対応するように配置された柱の群を得ることができる。
【００５１】
次に、このように孔部に挿入された柱の一端に接着剤を塗布した後、この柱の一端に前記第１基板の前記対向面を接着させる。これにより、該柱の一端が、第１基板の対向面上における該柱のいわば根元となるかの如き状態が現出することになる。この際、対向面上における柱の配置態様は、前記孔部の配置態様に合致することは言うまでもない。
【００５２】
最後に、以上のような工程を経ることで、柱の一端及び第１基板の対向面間が接着された後、第１基板を、前記型、或いは前記ダミー基板から離間させるように移動すれば、第１基板上に前記間隙領域に対応する配置態様をもつ柱群の形成を完了することができる。
【００５３】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法の他の態様では、前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、前記対向面にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を通じてウェットエッチングを実施して凹状部を形成する工程とを含む。
【００５４】
この態様によれば、最終的に、凸レンズを好適に形成することができる。すなわち、開口部を通じたウェットエッチングによれば、該エッチングが等方的に侵食が進行するという性質を有していることにより、第１基板上には、該開口部中心を中心とした略半球状の凹状部が、該開口部周囲のレジスト膜を抉るようにしつつ、自然に且つ容易に形成されることになる。このように、本態様によれば、マイクロレンズの外形形状を好適に製造することができる。そして、前記の凹状部にレンズ媒質としての透明樹脂材料等を充填すれば、最終的には、凸レンズとしてのマイクロレンズが形成されることになる。
【００５５】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法の他の態様では、前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、前記対向面にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、前記開口部以外の前記レジスト膜の外形形状を凸状部に成形する工程と、前記凸状部及び前記第１基板をともにエッチングする工程とを含む。
【００５６】
この態様によれば、最終的に、凹レンズを好適に形成することができる。すなわち、開口部以外のレジスト膜の外形形状を凸状部に成形した後、該凸状部及び前記第１基板をともにエッチングすれば、該第１基板は該凸状部の外形形状が転写されつつエッチングされることになり、例えば、略半球状の凸状部が、自然に且つ容易に形成されることになる。このように、本態様によれば、マイクロレンズの外形形状を好適に製造することができる。そして、前記の凸状部の上（すなわち、第１基板及び第２基板間）に、レンズ媒質としての透明樹脂材料等を充填すれば、最終的には、凹レンズとしてのマイクロレンズが形成されることになる。
【００５７】
なお、本態様においては、レジスト膜を凸状部に成形する必要があるため、該レジスト膜は、好ましくは、熱変形性を有する材料から構成するとよい。このようにすれば、該レジスト膜に対する加熱を行うのみで、該レジスト膜が溶融し、これにより該レジスト膜における表面張力が作用することによって、ごく自然に且つ容易に、略半球状ないしは略ドーム状を含む凸状部を成形することが可能となる。
【００５８】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法の他の態様では、前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、前記第１基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、前記光硬化性樹脂を凹状部又は凸状部が形成された型内に埋め込むとともに、該光硬化性樹脂に対して光照射を実施することで、これを硬化させる工程と、前記第１基板及び前記光硬化性樹脂をともに前記型から分離させる工程とを含む。
【００５９】
この態様によれば、最終的に、凸レンズ又は凹レンズを好適に形成することができる。すなわち、型が凹状部を含む場合には、光硬化性樹脂には凸状部が転写され、その逆の場合には凹状部が転写されることになる。したがって、前者の場合においては、凸レンズが形成されることになり、後者の場合においては、凹レンズが形成されることになる。この場合、光硬化性樹脂がレンズ媒質そのものとなる。このように、本態様によれば、マイクロレンズの外形形状を好適に製造することができ、また、本態様では特に、この外形形状の製造が即、凸レンズ又は凹レンズのマイクロレンズの製造に帰することとなる。
【００６０】
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。
【００６１】
【発明の実施の形態】
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。以下の実施形態は、本発明のマイクロレンズアレイを、電気光学装置の一例たる液晶装置に装着した適用例に関するものである。
【００６２】
（第１実施形態）
以下では、まず、本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを装着してなる電気光学装置の全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明した後、該マイクロレンズアレイの実施形態について、図３及び図４を参照しながら説明することとする。ここに、図１は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素とともに、対向基板の側から臨んだ平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ´断面図である。また、図３は、第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、遮光膜の形成態様及び該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものであり、図４は、図３のＡ−Ａ´断面図である。なお、以下で参照する図面においては、各要素が各図面上で認識可能となるように、あるいはよりわかり易くなるように等ということを目的として、該各要素ごとに縮尺を異ならしめているため、各図面間で要素の大きさ、あるいは要素間の相対的な大きさが異なっている場合等がある。
【００６３】
図１及び図２において、第１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２０とが対向配置されている。
【００６４】
ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間には、液晶層５０が封入されている。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマテッィク液晶を混合した液晶からなる。ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板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。なお、画像表示領域１０ａは、額縁遮光膜５３により規定されている。
【００６５】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるために、例えば熱硬化性樹脂、熱及び光硬化樹脂、光硬化樹脂、紫外線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、加熱、加熱及び光照射、光照射、紫外線照射等により硬化させられたものである。
【００６６】
このようなシール材５２中には、両基板間の間隔を所定値とするためのグラスファイバあるいはガラスビーズ等のギャップ材が混合されている。すなわち、第１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。ただし、当該電気光学装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層５０中に含まれていてもよい。
【００６７】
シール材５２の外側の領域には、データ線６ａに画像信号を所定のタイミングで供給することにより該データ線６ａを駆動するデータ線駆動回路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おり、走査線３ａに走査信号を所定のタイミングで供給することにより、走査線３ａを駆動する走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する二辺に沿って設けられている。
【００６８】
なお、走査線３ａに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路１０４は片側だけでもよいことは言うまでもない。また、データ線駆動回路１０１を画像表示領域１０ａの辺に沿って両側に配列してもよい。
【００６９】
ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板２０のコーナ部の少なくとも一箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的に導通をとるための導通材１０６が設けられている。
【００７０】
図２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１６が形成されている。他方、対向基板２０上には、対向電極２１のほか、最上層部分に配向膜２２が形成されている。また、液晶層５０を構成する液晶分子は、これら一対の配向膜間で所定の配向状態をとる。
【００７１】
なお、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、複数のデータ線６ａに画像信号を所定のタイミングで印加するサンプリング回路、複数のデータ線６ａ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。
【００７２】
さて、本実施形態においては特に、このような電気光学装置に、図２乃至図４に示すように、対向基板２０及びこれに対向配置されたレンズ基板５０１からなるマイクロレンズアレイ５００が装着されている。このうち対向基板２０は、電気光学装置を構成する一対の基板の一方でもあり、図２及び図３に示すように、レンズ基板５０１が対向しない側の面の上に、平面視して格子状を有する遮光膜２３（図２においては不図示。なお図４参照）、該遮光膜２３上を含む全面に形成されＩＴＯ等の透明導電性材料からなる対向電極２１、及び該対向電極２１上に形成された配向膜２２がそれぞれ形成されている。この対向基板２０は、いわゆるカバーガラスとして機能することになる。なお、前記の遮光膜２３は、格子状ではなくストライプ状に形成されてもよい。
【００７３】
一方、マイクロレンズアレイ５００は、この対向基板２０に対向するように配置されたレンズ基板５０１を備えている。レンズ基板５０１及び対向基板２０は相互に接着剤Ｂを介して貼り合わされている。
【００７４】
このレンズ基板５０１には、その対向基板２０に対向する対向面５０１Ｆの上にマトリクス状に形成されたマイクロレンズの外形形状（以下、「ＭＬ形状」と略す。）５０３Ｐが形成されている。第１実施形態では、このＭＬ形状５０３Ｐはレンズ基板５０１の表面に対して凹状部を含んだ形状を有している。そして、前記接着剤Ｂが、周囲の材料よりも高い屈折率を有することにより、該ＭＬ形状５０３Ｐは、該接着剤Ｂとともに片凸型のマイクロレンズ５０３を形成することになる。
【００７５】
他方、該ＭＬ形状５０３Ｐは、図３に示すように、レンズ基板５０１の面上において、マトリクス状の一例である縦横に直線的に配列された態様をもつように形成されている。
【００７６】
そして、第１実施形態においては特に、縦横に直線的に配列されたＭＬ形状５０３Ｐの間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００に、柱６０１が形成されている。ここでまず、間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００とは、図３において例えば、ＭＬ形状５０３Ｐ１から平面的に見てその右方に相隣接するＭＬ形状５０３Ｐ２、前記ＭＬ形状５０３Ｐ１の下方に相隣接するＭＬ形状５０３Ｐ３、及びこのＭＬ形状５０３Ｐ３の右方に相隣接するＭＬ形状５０３Ｐ４という四つのＭＬ形状５０３Ｐ１〜５０３Ｐ４を想定するとき、ＭＬ形状５０３Ｐ１及び５０３Ｐ４それぞれの中心を結ぶ線分（図中一点破線参照）と、ＭＬ形状５０３Ｐ２及びＭＬ形状５０３Ｐ３それぞれの中心を結ぶ線分（図中一点破線参照）とが交差する領域が該当する（これら四つのＭＬ形状５０３Ｐ１、５０３Ｐ２、５０３Ｐ３及び５０３Ｐ４により規定される間隙領域は、「ＣＢＲ１２」ということになる。）。また、第１実施形態では、最外周に形成されるＭＬ形状５０３Ｐの外側にも間隙領域（例えば、ＣＢＲ１〜１０、或いはＣＢＲ１０、２０、…、１００等）が存在し得ることが示されている。このような間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００は、レンズとしての機能を有しない非有効領域ということができる。柱６０１は、図３に示すように、このような間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００に立てられている。
【００７７】
また、第１実施形態では更に、柱６０１は、前記のような間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００のすべてに立てられるようになっている。これは、より一般的にいうと次のようになる。すなわち、前記の対向面５０１Ｆは、ＭＬ形状５０３Ｐが形成されるとともに当該対向面５０１Ｆの中央部ＦＣを含むレンズ形成領域ＬＭＲと、当該対向面５０１Ｆの辺縁部ＦＰを含み前記レンズ形成領域ＬＭＲ以外の領域としての非レンズ形成領域ＮＭＲとを有する。そして、柱６０１は、このような対向面５０１Ｆ上において、レンズ形成領域ＬＭＲ内の間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００のすべてに設けられているのである。
【００７８】
さらに、第１実施形態では、柱６０１の一本一本の径Ｄが、前述した遮光膜２３の幅Ｗ以下とされている。すなわち、遮光膜２３は、図３に示すように平面視して格子状に形成されているが、該格子状を構成する格子の一本一本の幅Ｗが、柱６０１の径Ｄよりも大きくされているのである。
【００７９】
そして、平面視すると以上のような特徴を有する柱６０１の先端は、図４に示すように、対向基板２０の一面に接するようにされている。
【００８０】
なお、このような柱６０１の具体的な大きさとしては、例えば、該柱６０１の径Ｄが１〜２μｍ、高さが１０μｍ程度のものを利用するとよい。この場合、遮光膜２３の幅Ｗは、３〜１０μｍ程度であるとよい。さらに、ＭＬ形状５０３Ｐの開口径は、例えば１５〜３０μｍ程度とするとよい。
【００８１】
以上のような構成を有するマイクロレンズアレイ５００によれば、次のような作用効果が奏されることになる。
【００８２】
第一に、レンズ基板５０１上に柱６０１が形成されており、その先端が対向基板２０の一面に接するようにされていることから、これらレンズ基板５０１及び対向基板２０間には該柱６０１の軸方向の抗力が作用することになる。これにより、第１実施形態では、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の貼合せ工程を実施する際において、両基板５０１及び２０に適当な大きさとなる圧力がかけられたとしても、両基板５０１及び２０間の厚さがその面内において不均一になるという事態を極力回避することができる。したがって、第１実施形態によれば、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の厚さを一定に維持することが可能となる。
【００８３】
また、第１実施形態では更に、レンズ基板５０１に対向配置される基板が、電気光学装置の一対の基板の一方たる対向基板２０を兼ねていることから、上述のようにレンズ基板５０１及び対向基板２０間の厚さを一定に維持することができるという効果の上に、対向基板２０及びＴＦＴアレイ基板１０間の厚さ、すなわちセルギャップを一定に維持することが可能となる。
【００８４】
以上のような作用効果は、従来において、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の厚さ、或いはこれに応じた対向基板２０及びＴＦＴアレイ基板１０間の厚さがどのようになるおそれがあったかを示す図５と、第１実施形態における図４とを対比すると、より明瞭となる。
【００８５】
すなわち、図５においては、マイクロレンズアレイ５０３´を形成するために、レンズ基板５０１´及び対向基板２０´に対する加圧が行われる際に、その加圧を実現するための加工装置の精度、或いは該加圧工程の実施時間のばらつき等の影響から、当該加圧を両者の全面について均一に行うことが難しかったことから、レンズ基板５０１´及び対向基板２０´間には、その面内において、図５に示すような厚さのばらつきを生じさせることがあった。図５では特に、図中左方側がより薄く、同右方側がより厚いという、厚さのムラが生じていることがわかる。
【００８６】
このような厚さのムラが生じると、まず、図５に示すように、個々のマイクロレンズ５０３´で集光された光が、本来進むべき方向から角度をもった方向に進むかの如き状態になるなどの結果、該光が、ＴＦＴアレイ基板１０上の画素電極９ａの形成領域から外れてしまう場合がある。また、このような厚さのムラが更に酷くなれば、やがて集光光が遮光膜２３にかかってしまい、そもそも光の進行が遮られるという事態も招くおそれがある。これらのようになると、画像は暗くなってしまうことになり、光の利用効率を高めようと設けられたマイクロレンズアレイの存在意義を半減させてしまう。
【００８７】
加えて、対向基板２０´が、レンズ基板５０１´に対向する貼合せ基板を兼ねる場合においては、図５に示すように、セルギャップにもまた、前記と同様な厚さのムラを生じさせる可能性が高かったのである。これでは、光透過率、コントラスト比、応答速度等の表示特性に影響を与え、悪い場合には、表示ムラ等を発生させる可能性も出てくることになる。
【００８８】
しかるに、第１実施形態においては、図３及び図４に示したように、レンズ基板５０１及び対向基板２０間には、柱６０１が介在され、且つ、該柱６０１がレンズ基板５０１及び対向基板２０双方に対して適当な抗力を発揮することにより、両基板５０１及び２０の厚さにむらが生じるなどという事態を極力回避することが可能となっているのである。したがって、第１実施形態によれば、前述したような不具合を被る可能性は極めて低減されていて、光の利用効率を高く維持することが可能であるとういことができるから、明るい画像の表示等その他高品質な画像の表示が可能となる。
【００８９】
なお、図５及び図３に示されるような構造において計測される厚さのむらの程度は、最大厚さと最小厚さの差として、一般的には、前者（図５）で１０±５〔μｍ〕にまで達するのに対して、後者（図３）では１μｍ以下に抑えることが可能である。
【００９０】
（第２実施形態）
以下では、本発明の第２の実施形態について、図６及び図７を参照しながら説明する。ここに図６は、マイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものであり、図７は、図６のＡ１−Ａ１´断面図である。
【００９１】
なお、第２実施形態においては、電気光学装置の全体構成、或いはマイクロレンズアレイの概略的な構成等については、前記第１実施形態と略同様である。したがって、以下では、第２実施形態において特徴的な部分についてのみ主に説明を加えることとし、残余の事項については、その説明を簡略化、或いは省略することとする。また、以下参照する図面においても、第１実施形態と実質的に同様な意義・作用を有する部材等については、同一の符号を用いて説明を行うこととする。以上の前提は、後述する第３実施形態以降についても当てはまる。
【００９２】
さて、第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、柱６０１が、レンズ基板５０１上のレンズ形成領域ＬＭＲにのみ形成されているのではなく、柱６０１Ｎとして、非レンズ形成領域ＮＭＲにも形成されている。より具体的には、この悲レンズ形性領域ＮＭＲに形成されている柱６０１Ｎは、レンズ基板５０１の四つの辺縁部ＦＰに沿い且つ均等な間隔をおいて配置されている。
【００９３】
これにより、第２実施形態では、上記第１実施形態に比べて、柱６０１の本数が相対的に増えており、したがって、その抗力の増大が図られている。
【００９４】
よって、第２実施形態によれば、より有効且つ適切にレンズ基板５０１及び対向基板２０の厚さを一定に維持することが可能となる。特に、非レンズ形成領域ＮＭＲが、本実施形態のようにレンズ基板５０１の周囲を縁取るような形状を有するときには、図６で示したように柱６０１Ｎもまた、同形状に沿って配置されることから、当該周囲を縁取る部分についても、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の厚さを一定に維持することが可能となる。
【００９５】
（第３実施形態）
以下では、本発明の第３の実施形態について、図８及び図９を参照しながら説明する。ここに図８は、マイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものであり、図９は、図８のＡ２−Ａ２´断面図である。
【００９６】
第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態とは異なり、柱６０１が、レンズ形成領域ＬＭＲ内において均等に設けられている。ただし、第３実施形態における「均等」とは、第１実施形態のように、間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００のすべてにおいて柱６０１が設けられているというのではなく、図８に示すように、すべての間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００の中から、いわば飛び飛びに柱６０１が形成されていることを意味している。
【００９７】
図８では特に、間隙領域ＣＢＲ２３、ＣＢＲ２６、ＣＢＲ２９、ＣＢＲ５３、…、ＣＢＲ８９等というように、概ねＭＬ形状５０３Ｐが縦又は横に３個配列されているごとに、柱６０１が形成されていることがわかる。また、これを言い換えれば、図８中、破線Ｕで示されるところからわかるように、柱６０１は、ＭＬ形状５０３Ｐが９個あるうちに１本存在する、と考えることができる。つまり、当該対向面５０１Ｆにおいて、柱６０１の設置密度は、約０．１〔本／個〕（ただし、「個」はＭＬ形状５０３Ｐの個数を意味する。）ということができる。このような設置密度という概念を用いれば、第３実施形態は、レンズ形成領域ＬＭＲ内において、柱６０１の設置密度がどの部分においても同一であると言い換えることができる。
【００９８】
このような第３実施形態によれば、柱６０１が均等に配置されていることにより、当該柱６０１の抗力を、レンズ基板５０１及び対向基板２０間に均等に作用させることができる。したがって、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の厚さを一定に保つという効果を、より確実に得ることができる。また、第３実施形態では特に、図８に示したように、柱６０１の設置密度が０．１〔本／個〕というように、レンズ基板５０１上、より少ない柱６０１しか存在してないが、これら柱６０１は、レンズ形成領域ＬＭＲにおいて均等に配列されていることから、そのより少ない柱６０１でもって、より有効且つ適切にレンズ基板５０１及び対向基板２０間に所定の抗力を作用させることができる。
【００９９】
なお、図８及び図９に示す第３実施形態では、第２実施形態と同様に、非レンズ形成領域ＮＭＲにおいても、柱６０１Ｎが形成されていることから、この点に関して、上記第２実施形態と全く同様な作用効果を得ることができる。
【０１００】
（第４実施形態）
以下では、本発明の第４の実施形態について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。ここに図１０及び図１１は、図４と同趣旨の図であって、マイクロレンズの形態が上記第１乃至第３実施形態とは異なるものを示すものである。
【０１０１】
まず、図１０においては、マイクロレンズ５０５は、ＭＬ形状５０５Ｐがレンズ基板５０１上に形成された凸状部を含む構成となっている。このＭＬ形状５０５Ｐは、例えばレンズ基板５０１上に熱変形性を有するレジスト膜を形成した後、このレジスト膜にフォトリソグラフィ及びエッチングを実施して開口部を形成し、この開口部以外のレジスト膜を除去するとともに、残存したレジスト膜を加熱するなどして凸状に成形した後（この場合、該レジスト膜の表面張力により自動的に成形され得る。）、その凸状のレジスト膜と共にレンズ基板５０１をエッチングすること等によって形成することができる。これは、該凸状のレジスト膜の形状がレンズ基板５０１の表面に転写されるかの如きエッチングが進行するからである。
【０１０２】
後は、このようなＭＬ形状５０５Ｐを含むレンズ基板５０１に対して、対向基板２０を対向させるとともに、両基板５０１及び２０間に接着剤Ｂを介在させることにより、図１０に示すような凹レンズとなるマイクロレンズ５０５を形成することができる。
【０１０３】
次に、図１１においては、マイクロレンズ５０７は、ＭＬ形状５０７Ｐがレンズ基板５０１に光硬化性樹脂を硬化させた凸状部からなる構成となっている。このＭＬ形状５０７Ｐは、例えばレンズ基板５０１上に光硬化性樹脂を塗布した後、これを別途に用意した、凹状部が形成されてなる型枠に埋め込むことなどによって形成することができる。
【０１０４】
後は、このようなＭＬ形状５０７Ｐを含むレンズ基板５０１に対して、対向基板２０を対向させるとともに、両基板５０１及び２０間に接着剤Ｂを介在させることにより、図１１に示すような凹レンズとなるマイクロレンズ５０７を形成することができる。
【０１０５】
なお、この構成によれば、前記型枠に凸状部を形成しておけば、光硬化性樹脂には凹状部が転写されることになるから、凸レンズとなるマイクロレンズを形成することもできる。
【０１０６】
このように、第４実施形態に係るマイクロレンズアレイはいずれも、上記第１乃至第３実施形態とは異なる態様を持つことになるが、柱６０１が形成されている点については、すべて同様である。したがって、このような第４実施形態に係るマイクロレンズアレイ、或いはこれを装着した電気光学装置においても、上記した第１乃至第３実施形態により奏された作用効果と略同様な作用効果を享受できることに変わりはない。
【０１０７】
（製造方法）
以下では、上述した本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法について、図１２を参照しながら説明することとする。ここに図１２及び図１３は、第１実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を、その順を追って示す製造工程断面図である。
【０１０８】
まず、図１２の工程（１）に示すように、ネオセラム等の透明材料からなるレンズ基板５０１上に、例えば、クロム又は金の少なくとも一方を含む合金膜、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜及び窒化シリコン膜の少なくとも一つからなるレジスト膜２０２を形成する。これらの材料を用いてレジスト膜２０２を形成すれば、該レジスト膜２０２とレンズ基板５０１との密着性等が優れていることにより、該レジスト膜２０２を介するエッチング工程は、好適に実施されることになる。また、これにより、後述で説明する凹状部２０８の形状制御、すなわちマイクロレンズの外形形状制御等を正確に行うことができる。
【０１０９】
次に、図１２の工程（２）に示すように、前記のレジスト膜２０２に、所定パターンの開口部２０２ａをフォトリソグラフィ法のパターニング処理により形成する。この所定パターンは、例えば一つ一つの開口部２０２ａが縦横に整列して配列されるマトリクス状（図３参照）などとすればよい。なお、第１実施形態では特に、この開口部２０２ａの径は、比較的小さめに形成しておくことが好ましい。より具体的には、該径は、すぐ後に述べる図１２の工程（３）において形成される凹状部２０８の開口径よりも小さいことが望ましい。
【０１１０】
次に、図１２の工程（３）に示すように、レジスト膜２０２の開口部２０２ａからレンズ基板５０１の表面をエッチング処理し、凹状部２０８を形成する。このエッチング処理は、例えば、フッ酸を主体とするエッチング液を用いたウェットエッチングで行う。ここで、このウェットエッチングを採用することにより、レンズ基板５０１に対する侵食は等方的に進行することになる。したがって、この開口部２０２ａを通じたウェットエッチングによれば、前記凹状部２０８は、該開口部２０２ａの周囲に位置するレジスト膜２０２及びレンズ基板５０１間の界面を抉るようにしつつ、該開口部２０２ａ中心に同心の略半球状となるように形作られることになる。そして、このような形状は、レンズの形状としては好適であるから、第１実施形態によれば、当該マイクロレンズの外形形状を自然且つ容易に、そして好適に製造することができる。
【０１１１】
また、第１実施形態では、図１２の工程（３）に示したように、開口部２０２ａの径が、凹状部２０８の開口径よりも小さくなるようにされていたから、該凹状部２０８の最底部において「平坦面」を形作るようなことがない。この点、もし開口部の径があまりにも大きいと、エッチャントが図中下方向（すなわち、底の部分）に重点的に作用してしまうことにより、凹状部２０８の底面部には平坦面が形作られてしまう。このような平坦面が形成されると、当該部位ではレンズ作用が見込めないから、マイクロレンズの集光特性等に悪影響を与える可能性が大きい。本実施形態では、このような不具合を有効に解消することができる。
【０１１２】
次に、図１２の工程（４）に示すように、レジスト膜２０２をエッチング処理によって除去する。この段階において、レンズ基板５０１上には、凹状部２０８としてのＭＬ形状が形作られることとなる。
【０１１３】
そして、本実施形態では特に、凹状部２０８としてのＭＬ形状が形成されたら次に、図１３の工程（５）に示すように、該ＭＬ形状５０３Ｐの間隙領域ＣＢＲに柱６０１を形成する。この柱６０１の形成方法は、例えばフォトリソグラフィ及びエッチング工程によればよい。
【０１１４】
すなわち、図１２の工程（４）に示す段階におけるレンズ基板５０１上に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、或いは適当な感光性樹脂材料等からなるレジスト膜を形成した後、該レジスト膜に対して露光工程を実施して、開口部を形成し、該開口部を通じて前記レジスト膜のエッチングを行うのである。このようにすれば、残存したレジスト膜がすなわち、柱６０１として形成されることになる。
【０１１５】
なお、この場合、柱６０１を、図３に示したようにレンズ形成領域ＬＭＲ内のすべての間隙領域ＣＢＲに対応するように形成・配置すれば、第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ５００が形成されることになる。この点、柱６０１Ｎを、図６に示したように非レンズ形成領域ＮＭＲにも形成・配置したり、図８に示したようにレンズ形成領域ＬＭＲ内において均等に形成・配置するのであれば、それぞれ、第２実施形態、第３実施形態に係るマイクロレンズアレイが形成されることになるのは言うまでもない。この場合、柱６０１の形成方法に関して、各実施形態に係るマイクロレンズアレイ間で特に相違はない。
【０１１６】
また、柱６０１を構成する材料としては、上述の樹脂材料の他、ＳｉＯ_２やＡｌ等の無機材料を用いてもよい。
【０１１７】
次に、図１３の工程（６）に示すように、レンズ基板５０１及び対向基板２０間の所定の隙間に、光硬化性又は熱硬化性の透明有機材料からなる接着剤Ｂを注入するとともに、これを凹状部２０８ないしＭＬ形状５０３Ｐの内部にも充填した後、この接着剤Ｂに対して光照射又は加熱を実施することで硬化させる。この際、本実施形態においては、レンズ基板５０１及び対向基板２０と接着剤Ｂとの間で十分な吸着力を作用させるため、該レンズ基板５０１及び対向基板２０に対する加圧が行われることになる。この加圧の際における力の作用方向は、レンズ基板５０１については、これが対向基板２０に近づくように、逆に、対向基板２０については、これがレンズ基板５０１に近づくようにという方向である。
【０１１８】
ところが、この加圧は、これを実現するための加工装置の精度、或いは当該加圧工程の実施時間のばらつき等の影響から、レンズ基板５０１及び対向基板２０両者の全面について均一に行うことが難しい。これにより、レンズ基板５０１及び対向基板２０間には、その面内において、厚さのばらつきを生じさせる可能性が大きかった。
【０１１９】
しかるに、本実施形態においては、図１３の工程（６）に示すように、レンズ基板５０１及び対向基板２０間には柱６０１が介在していることにより、加圧状態にある両基板５０１及び２０に対しては、該柱６０１の存在を原因とする適当な抗力が作用することになる。
【０１２０】
このようなことにより、まず加圧によって、レンズ基板５０１及び対向基板２０は好適に接着剤Ｂに吸着されることで、両基板５０１及び２０の相互の接着が好適に実現されることになるのに加えて、この加圧工程の際においては、前述のように柱６０１の軸方向の抗力がレンズ基板５０１及び対向基板２０に作用することになるから、両基板５０１及び２０間の厚さを面内のどの部分においてもほぼ均一にすることが可能となる。
【０１２１】
後は、該対向基板２０におけるレンズ基板５０１に対向しない側の面の上に、図１３の工程（７）に示すように、平面視して格子状の遮光膜２３を形成した後、該遮光膜２３上を含む全面にＩＴＯ等からなる対向電極２１、及び該対向電極２１上にポリイミド等からなる配向膜２２を形成することにより、第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ５００は完成することになる。
【０１２２】
なお、この場合、前記の格子状の遮光膜２３は、例えば金属クロム等をスパッタリングした後、これに対してフォトリソグラフィ及びエッチングを実施することにより形成することができる。そして、該格子状の遮光膜２３における一本一本の格子の幅Ｗは、第１実施形態の説明の際既に述べたように、柱６０１の径Ｄよりも大きく（Ｗ＞Ｄ）なるようにされる。
【０１２３】
さらには、このようにして製造されたマイクロレンズアレイ５００における対向基板２０に更に対向するように、予め走査線及びデータ線、並びにこれらの交差領域に薄膜トランジスタ及び画素電極等の形成がなされたＴＦＴアレイ基板１０を配置し、両基板２０及び１０をその周辺部においてシール材５２により接着すれば、電気光学装置が完成することになる。
【０１２４】
以上のような製造方法によれば、上述の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ５００を好適に形成することができる。
【０１２５】
なお、上述の製造方法においては、柱６０１はフォトリソグラフィ及びエッチング工程によって形成されていたが、本発明は、このような形態にのみ限定されるものではない。たとえば、図１４に示すような方法により柱６０１を形成することができる。ここに図１４は、柱６０１の形成方法の一例を順を追って示す製造工程図である。
【０１２６】
この図１４の工程（１１）においてはまず、適当な材料からなるダミー基板９１を用意するととともに該ダミー基板９１上に、柱６０１の配置態様に一致する孔部９２Ｍを有する型９２を形成する。ここにまず、このようなダミー基板９１上における型９２は、基本的にどのような方法を用いて形成してもよい。例えば、前記の孔部９２Ｍが予め形成された板状部材を製造しておき、これをダミー基板９１上に載置するというのでよい。また、孔部９２Ｍの配置態様は、前述のように柱６０１の配置態様に一致するように定められる。具体的には例えば、図３の間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００に対応するように、孔部９２Ｍは型９１に対して形成されることになる。
【０１２７】
次に、図１４の工程（１２）に示すように、前述のような配置態様をもつ孔部９２Ｍに、樹脂成形等の別の工程を経て予め製作された柱６０１を挿入する。これにより、ダミー基板９１上で前記間隙領域ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００に対応するように配置された柱６０１の群を得ることができる。
【０１２８】
次に、図１４の工程（１３）に示すように、このように孔部９２Ｍに挿入された柱６０１の一端に接着剤６０１Ｂを塗布する。
【０１２９】
そして次に、図１４の工程（１４）に示すように、上述の図１２の工程（４）までの工程を経たレンズ基板５０１、即ち凹状部２０８ないしＭＬ形状５０３Ｐが形成されたレンズ基板５０１を、そのＭＬ形状５０３Ｐの間隙領域ＣＢＲと前記柱６０１の一端とが位置的に対応するように、該レンズ基板５０１をダミー基板９１に重なり合わせるように対向配置する。これにより、柱６０１とレンズ基板５０１とは、接着剤６０１Ｂを介して相互に接着されることになる。
【０１３０】
次に、図１４の工程（１５）に示すように、レンズ基板５０１をダミー基板９１から離間させれば、図１４の工程（１６）に示すように、柱６０１の形成されたレンズ基板５０１を形成することができる。
【０１３１】
また、上述の製造方法においては、前記のレンズ基板５０１とは別に、該レンズ基板５０１と同じ大きさのレンズ基板（以下、「他の基板」という。）を用意するとともに、該他の基板に対して図１２の工程（１）乃至工程（４）に示すのと略同様な成膜・エッチング等の処理を施して、図１２の工程（４）に示すのと同様な凹状部ないしＭＬ形状を形作り、このような他の基板と前述のレンズ基板５０１´とを互いに貼り合わせることによって、マイクロレンズアレイを形成するようにしてもよい。このような製造方法によれば、レンズ基板５０１及び他の基板それぞれの凹状部を相互に対応させることにより、両凸レンズを含むマイクロレンズを形成することが可能となる。
【０１３２】
（電気光学装置の実施形態）
以下では、上記第１実施形態においては触れることができなかった該電気光学装置の構成及び作用等について、図１５を参照しながら説明する。ここに図１５は、本実施形態に係る電気光学装置及びこれに装着されたマイクロレンズアレイの概要構成を示す斜視図である。
【０１３３】
図１５において、電気光学装置は、マトリクス状に配列された画素電極９a、該画素電極９ａに接続されたＴＦＴ３０、該ＴＦＴ３０に接続された走査線３ａ及びデータ線６ａ等が形成されたＴＦＴアレイ基板１０を備えている。なお、画素電極９ａ及びＴＦＴ３０は、走査線３ａ及びデータ線６ａの交差領域に対向するように形成されている。
【０１３４】
より具体的に、図１５に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０上に、第１乃至第３の層間絶縁膜４１、４２及び４３を備えることにより、前記の画素電極９ａ、ＴＦＴ３０、走査線３ａ及びデータ線６ａは積層構造をなして構築されている。まず第一に、ＴＦＴアレイ基板１０上には、ＴＦＴ３０の半導体層１ａが形成されており、該半導体層１ａのチャネル領域に対向する部分には、例えば導電性のポリシリコン等からなる走査線３ａが形成されている。この走査線３ａは、ＴＦＴ３０におけるゲート電極として機能する。第二に、走査線３ａ上には、第１層間絶縁膜４１を挟んで保持容量７０が形成されている。なお、この保持容量７０は、下部電極、誘電体膜及び上部電極の三層構造のコンデンサとして形成されているが、図１５において該構造は図示されない。また、この保持容量７０の上部電極及び下部電極の少なくとも一方は、例えばコンタクトホール等によってＴＦＴ３０のドレイン領域と電気的に接続されているが、図１５ではその点についても図示されない。第三に、保持容量７０上には、第２層間絶縁膜４２を挟んで適当な金属材料からなるデータ線６ａが形成されている。このデータ線６ａは、コンタクトホールＣ１を介してＴＦＴ３０のソース領域と電気的に接続されている。以上のように、走査線３ａ及びデータ線６ａは互いに異なる層として形成されているものの、走査線３ａは図中横方向、データ線６ａは図中上下（奥行き）方向に形成されることにより、両者は全体的に格子状を形作ることになる。第四に、データ線６ａ上には、第３層間絶縁膜４３を介して例えばＩＴＯ（インディウム・ティン・オキサイド）等の画素電極９ａがマトリクス状に配列されるように形成されている。この画素電極９ａは、コンタクトホールＣ２を介して前述の保持容量７０と電気的に接続されている。これにより、ＴＦＴ３０及び画素電極９ａは、保持容量を構成する一方の電極を介して電気的に接続されることになる。また、該保持容量７０が画素電極に９ａに接続されていることにより、該画素電極９ａの電位保持特性を格段に向上することが可能となり、画像のコントラストを向上させることが可能となる。
【０１３５】
以上のような構成の他、前記ＴＦＴアレイ基板１０上には、走査線３ａに接続される走査線駆動回路（図１参照）が設けられ、データ線６ａに接続されるデータ線駆動回路（図１参照）が設けられる。走査線駆動回路は、走査線３ａに対して、例えば線順次に走査信号を供給し、データ線駆動回路は、データ線６ａに対して前記走査信号の供給タイミング等を計った上で、所定のタイミングで画像信号を供給する。
【０１３６】
他方、この電気光学装置には、ＴＦＴアレイ基板１０に対向配置されその全面に例えばＩＴＯ等の透明導電性材料からなる対向電極が形成された対向基板２０が備えられている。そして、図１５においては特に、この対向基板２０が、前述の第１実施形態で説明したマイクロレンズアレイ５００を構成する一対の基板のうちの一方の基板として兼用されている。なお、図１５においては、図２等においては示されていた遮光膜２３、対向電極２１及び配向膜２２は図示されていない。
【０１３７】
以上のような構成となるＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０間には、電気光学物質の一例たる液晶層５０が挟持されている。この液晶層５０は、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶等からなる。
【０１３８】
このような電気光学装置においては、走査線３ａを通じた走査信号の供給により、ＴＦＴ３０のＯＮ・ＯＦＦを制御するとともに、該ＴＦＴ３０がＯＮとされている状態において、データ線６ａを通じて供給されてくる画像信号を画素電極９ａに印加することが可能である（アクティブマトリクス駆動）。このように画像信号が画素電極９ａに印加されると、当該画像信号に対応した所定の電位差が、該画素電極９ａと対向電極２１間に生じる（つまり、画素毎に所定の電位差が生じる）こととなり、これによって、前記液晶層５０中の液晶の配向状態の変化、それに起因する光透過率の変化が生じることとなるので、画像を表示することが可能となる。ここで、液晶に対する光の入射は、例えば、当該電気光学装置の内部に設けられた光源や、当該電気光学装置の外部に存在する蛍光灯等の光源等を考えることができる。なお、本実施形態においては、画素電極９ａ及び対向電極２１のいずれも、透明導電性材料からなるから、いわゆる「透過型」として使用可能である。図に即して言えば、例えば、図中上側に図示しない内部光源を設置することにより、該上側から図中下側に抜けるように光を進行させることが可能である。
【０１３９】
そして、本実施形態に係る電気光学装置では特に、上述のように、対向基板２０を兼ねるマイクロレンズアレイ５００が備えられている。そして、このマイクロレンズアレイ５００では、レンズ基板５０１及び対向基板２０間に柱６０１が設けられていることにより、両基板５０１及び２０間の厚さＴＨは、その面内においてどの部分でも略均一にすることができる。したがって、このマイクロレンズアレイ５００によれば、図１５に示すように、入射光を集光することによって、光の利用効率をより高めることが可能となる。このように、本実施形態によれば、光の利用効率が増し、より明るい画像の表示等が可能となる。なお、図においては、マイクロレンズ５０３により集光光の焦点Ｆは、ＴＦＴアレイ基板１０よりも図中下よりとされている。
【０１４０】
なお、上述においては、画素スイッチング用素子としてＴＦＴが用いられたアクティブ・マトリクス駆動可能な電気光学装置が例示されていたが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。例えば、画素スイッチング用素子としてＴＦＤを用いる電気光学装置や、また場合により、パッシブ・マトリクス駆動可能な電気光学装置に対しても、本発明は適用可能である。更に言えば、本発明に係る基板装置の一例としてのマイクロレンズアレイは、ＣＣＤ装置等に対しても適用することが可能である。
【０１４１】
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アレイ及びその製造方法並びに電気光学装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１４２】
また、本発明に係るマイクロレンズアレイは、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置、或いは電子ペーパ等の電気泳動装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電気光学装置におけるＴＦＴアレイ基板を、その上に形成された各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、遮光膜の形成態様及び該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものである。
【図４】図３のＡ−Ａ´断面図である。
【図５】図４と同趣旨の図であって、本発明に係る柱を、レンズ基板及び対向基板間に設けない場合における断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るマイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものである。
【図７】図６のＡ１−Ａ１´断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るマイクロレンズアレイを構成するレンズ基板の平面図であって、該レンズ基板上に形成される柱の配置態様を併せて示すものである。
【図９】図８のＡ２−Ａ２´断面図である。
【図１０】図４と同趣旨の図であって、本発明の第４実施形態に係るマイクロレンズの別形態（その１）を示す断面図である。
【図１１】図４と同趣旨の図であって、本発明の第４実施形態に係るマイクロレンズの別形態（その２）を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を、順を追って示す製造工程断面図（その１）である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を、順を追って示す製造工程断面図（その２）である。
【図１４】柱の形成方法の一例を順を追って示す製造工程断面図である。
【図１５】本実施形態に係る電気光学装置及びこれに装着されたマイクロレンズアレイの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
５００…マイクロレンズアレイ６０１、６０１Ｎ…柱５０１…レンズ基板５０１Ｆ…対向面ＬＭＲ…レンズ形成領域ＮＭＲ…非レンズ形成領域５０３…マイクロレンズ５０３Ｐ…マイクロレンズの外形形状（ＭＬ形状）２０８…凹状部ＣＢＲ１、ＣＢＲ２、…、ＣＢＲ１００…間隙領域２０…対向基板２３…遮光膜Ｂ…接着剤１０…ＴＦＴアレイ基板３ａ…走査線６ａ…データ線９ａ…画素電極３０…ＴＦＴ９１…ダミー基板９２…型９２Ｍ…孔部６０１Ｂ…接着剤

Claims

接着剤を介して第１基板及び第２基板が相互に貼り合わされてなるマイクロレンズアレイを製造するマイクロレンズアレイの製造方法であって、
前記第２基板に対向する前記第１基板の対向面の上にマトリクス状にマイクロレンズの外形形状を形成する工程と、
前記対向面上且つ前記マイクロレンズの外形形状間の間隙領域に柱を形成する工程と、
該柱を形成する工程の後に、前記第１基板及び前記第２基板間に前記接着剤を介在させて両者を向かい合わせるとともに、前記柱の先端が前記第２基板に接するように加圧した上で、該第１基板及び該第２基板を接着させる工程と
を含み、
前記柱を形成する工程は、
ダミー基板上に、前記柱の配置態様に一致する孔部を有する型を形成する工程と、
前記孔部に前記柱を挿入する工程と、
前記孔部から突出する前記柱の一端に接着剤を塗布する工程と、
前記柱の一端に前記第１基板の前記対向面を接着させる工程と
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
前記柱を形成する工程は、
前記対向面上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じてエッチングを実施する工程と
を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アレイの製造方法。
前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、
前記対向面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じてウェットエッチングを実施して凹状部を形成する工程と
を含む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アレイの製造方法。
前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、
前記対向面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部以外の前記レジスト膜の外形形状を凸状部に成形する工程と、
前記凸状部及び前記第１基板をともにエッチングする工程と
を含む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アレイの製造方法。
前記マイクロレンズの外形形状を形成する工程は、
前記第１基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、
前記光硬化性樹脂を凹状部又は凸状部が形成された型内に埋め込むとともに、該光硬化性樹脂に対して光照射を実施することで、これを硬化させる工程と、
前記第１基板及び前記光硬化性樹脂をともに前記型から分離させる工程と
を含む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アレイの製造方法。