JP6318947B2 - Microlens array substrate, electro-optical device, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロレンズアレイ基板、電気光学装置、および電子機器に関する。 The present invention relates to a microlens array substrate, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
素子基板と対向基板との間に、例えば、液晶などの電気光学物質を備えた電気光学装置が知られている。電気光学装置として、例えば、プロジェクターの液晶ライトバルブとして用いられる液晶装置を挙げることができる。液晶装置では、スイッチング素子や配線などが配置された領域に遮光部が設けられ、入射する光の一部は遮光部で遮光されて利用されない。そこで、少なくとも一方の基板にマイクロレンズを備え、液晶装置に入射する光のうち遮光部で遮光されてしまう光を集光して画素の開口部内に入射させることにより、光の利用効率の向上を図る構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is known an electro-optical device including an electro-optical material such as liquid crystal between an element substrate and a counter substrate. Examples of the electro-optical device include a liquid crystal device used as a liquid crystal light valve of a projector. In the liquid crystal device, a light shielding portion is provided in a region where switching elements, wirings, and the like are arranged, and a part of incident light is shielded by the light shielding portion and is not used. Therefore, at least one of the substrates is provided with a microlens, and light that is blocked by the light blocking portion among the light incident on the liquid crystal device is collected and incident into the opening of the pixel, thereby improving the light utilization efficiency. The structure which tries is known (for example, refer patent document 1).
特許文献1に記載のマイクロレンズアレイ基板は、正の屈折力を有する入射側の第1のレンズと、正の屈折力を有する射出側の第2のレンズとで構成される。第1のレンズは基板の入射面側を曲面状に加工して形成され、第2のレンズは基板の射出面側に成膜した酸化シリコン層をV字状の溝で分断することで中央部に平坦部を有する形状に形成されている。このような第1のレンズと第2のレンズとを備えたマイクロレンズアレイ基板により、TFT基板側に設けられた遮光層を避けつつ画素の開口部内に略平行光を照射することが可能であるとされている。
The microlens array substrate described in
しかしながら、特許文献1に記載のマイクロレンズアレイ基板では、入射側の第1のレンズが曲面状であるため、入射する光が平行光であっても、第1のレンズにより中心側に向けて屈折されることにより、入射面の法線方向に対して傾いた斜め光が生じてしまう。また、画素の開口部内における位相の深さ(Δnd/λ)のばらつきが大きくなるため、入射光が回折することによる斜め光も生じてしまう。マイクロレンズアレイ基板から射出される光にこのような斜め光が多くなると、遮光部で遮光される光が多くなって光の利用効率が低下してしまうおそれや、液晶層の配向方向に対して斜めに透過する光が多くなってコントラスト比が低下してしまうおそれがある。
However, in the microlens array substrate described in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るマイクロレンズアレイ基板は、基板と、前記基板の第1の面側に配置され、中央部に第1の平坦部を有する第1のマイクロレンズと、前記第1のマイクロレンズの前記基板とは反対側に前記第1のマイクロレンズに対応するように配置され、中央部に第2の平坦部を有する第2のマイクロレンズと、を備え、前記基板側からの平面視で、前記第1のマイクロレンズの領域は前記第2のマイクロレンズの領域を包含し、前記第2のマイクロレンズの領域は前記第1の平坦部の領域を包含していることを特徴とする。 Application Example 1 A microlens array substrate according to this application example includes a substrate, a first microlens disposed on a first surface side of the substrate and having a first flat portion at a central portion, and the first A second microlens disposed on the opposite side of the first microlens to correspond to the first microlens and having a second flat portion at the center, from the substrate side In the plan view, the region of the first microlens includes the region of the second microlens, and the region of the second microlens includes the region of the first flat portion. Features.
本適用例の構成によれば、基板側から順に第1のマイクロレンズと第2のマイクロレンズとが設けられており、第1のマイクロレンズと第2のマイクロレンズとは、ともに集光作用を持たない第1の平坦部および第2の平坦部を中央部に有している。第2のマイクロレンズの領域が第1のマイクロレンズの領域に包含されているため、第2のマイクロレンズには、基板側から入射して第1のマイクロレンズを透過した光のみが入射する。そして、第1の平坦部の領域が第2のマイクロレンズの領域に包含されているため、第1の平坦部を透過した平行光がすべて第2のマイクロレンズに入射する。したがって、第1のマイクロレンズの全体が曲面状であり(換言すれば、平坦部を有しておらず)入射する平行光が屈折される場合と比べて、第2のマイクロレンズに入射する斜め光を抑えることができる。ここで、第1の平坦部を有する第1のマイクロレンズの厚さの平均値は、第1のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて薄くなるが、発明者の分析結果からマイクロレンズの厚さの平均値が薄い方が回折により生じる斜め光が少ないことが分かっている。したがって、第1のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、回折により生じる斜め光を抑えることができる。この結果、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光を少なくするとともに、斜め光の角度のばらつきを抑えることができる。 According to the configuration of this application example, the first microlens and the second microlens are provided in order from the substrate side, and both the first microlens and the second microlens have a condensing function. A first flat portion and a second flat portion that are not provided are provided in the central portion. Since the region of the second microlens is included in the region of the first microlens, only the light incident from the substrate side and transmitted through the first microlens is incident on the second microlens. And since the area | region of the 1st flat part is included in the area | region of the 2nd micro lens, all the parallel light which permeate | transmitted the 1st flat part injects into a 2nd micro lens. Therefore, the entire first microlens has a curved surface shape (in other words, does not have a flat portion), and is obliquely incident on the second microlens as compared to the case where incident parallel light is refracted. Light can be suppressed. Here, the average value of the thickness of the first microlens having the first flat portion is thinner than that of the first microlens having a curved surface shape. It has been found that the thinner the average thickness is, the less oblique light is generated by diffraction. Therefore, compared to the case where the first microlens is curved, oblique light generated by diffraction can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the oblique light in the light emitted from the microlens array substrate and to suppress the variation in the angle of the oblique light.
[適用例2]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第2のマイクロレンズの径は、前記第1のマイクロレンズの径以下、かつ、前記第1の平坦部の径以上であることが好ましい。 Application Example 2 In the microlens array substrate according to the application example, the diameter of the second microlens is equal to or smaller than the diameter of the first microlens and equal to or larger than the diameter of the first flat portion. Preferably there is.
本適用例の構成によれば、第2のマイクロレンズの径は、第1のマイクロレンズの径以下、かつ、第1の平坦部の径以上である。したがって、第2のマイクロレンズの領域は第1のマイクロレンズの領域に包含され、第1の平坦部の領域は第2のマイクロレンズの領域に包含される。 According to the configuration of this application example, the diameter of the second microlens is not more than the diameter of the first microlens and not less than the diameter of the first flat portion. Therefore, the region of the second microlens is included in the region of the first microlens, and the region of the first flat portion is included in the region of the second microlens.
[適用例3]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第2のマイクロレンズの厚さは、前記第1のマイクロレンズの厚さよりも薄いことが好ましい。 Application Example 3 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the thickness of the second microlens is thinner than the thickness of the first microlens.
本適用例の構成によれば、第2のマイクロレンズの厚さが第1のマイクロレンズの厚さよりも薄いので、第2のマイクロレンズにおいて回折により生じる斜め光を、第1のマイクロレンズにおいて回折により生じる斜め光よりも少なくすることができる。これにより、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光をより少なくすることができる。 According to the configuration of this application example, since the thickness of the second microlens is thinner than the thickness of the first microlens, the oblique light generated by the diffraction in the second microlens is diffracted in the first microlens. It can be less than the oblique light generated by. Thereby, the oblique light in the light inject | emitted from a microlens array board | substrate can be decreased more.
[適用例4]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズは格子状に配置されており、前記第1のマイクロレンズは、前記基板の前記第1の面に設けられた凹部を埋めるように配置された、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有するレンズ層で構成され、前記第1のマイクロレンズの径は、前記格子において互いに対角位置にある格子点同士を結ぶ直線の長さの95%以下であることが好ましい。 Application Example 4 A microlens array substrate according to the application example, wherein the first microlens and the second microlens are arranged in a lattice shape, and the first microlens is the substrate. A lens layer having a refractive index different from the refractive index of the substrate, which is disposed so as to fill a recess provided in the first surface of the first surface, and the diameter of the first microlens is It is preferable that the length is 95% or less of the length of a straight line connecting lattice points at diagonal positions.
本適用例の構成によれば、第1のマイクロレンズは基板の第1の面に設けられた凹部を埋めるように配置されたレンズ層で構成され、第1のマイクロレンズの径は第1のマイクロレンズが格子状に配置された単位格子における対角線の長さの95%以下である。したがって、基板の第1の面側にマスク層の開口部からエッチングを施して凹部を形成する工程において、エッチングが終了した時点で、対角線方向において互いに隣り合う凹部同士の間に基板の第1の面が残留する。そのため、エッチングが終了するまでマスク層を基板の第1の面で支持できるので、凹部を形成する工程におけるマスク層の浮きや剥がれを抑止することができる。 According to the configuration of this application example, the first microlens is configured by a lens layer disposed so as to fill the concave portion provided on the first surface of the substrate, and the diameter of the first microlens is the first microlens. It is 95% or less of the length of the diagonal line in the unit cell in which the microlenses are arranged in a lattice shape. Therefore, in the step of forming the recess by etching from the opening of the mask layer on the first surface side of the substrate, when the etching is finished, the first first portion of the substrate is located between the recesses adjacent to each other in the diagonal direction. The surface remains. Therefore, since the mask layer can be supported by the first surface of the substrate until the etching is completed, the mask layer can be prevented from floating or peeling off in the step of forming the recess.
[適用例5]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第1の平坦部の径は、前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズの前記配置ピッチ以下であることが好ましい。 Application Example 5 In the microlens array substrate according to the application example described above, the diameter of the first flat portion is equal to or less than the arrangement pitch of the first microlens and the second microlens. preferable.
本適用例の構成によれば、第1の平坦部の径は、第1のマイクロレンズの配置ピッチ以下である。集光作用を持たない第1の平坦部の領域が大きいほど、第1のマイクロレンズを透過する平行光が多くなる。しかしながら、第1のマイクロレンズの領域内で第1の平坦部の領域が大きくなると、集光作用を有する領域が相対的に小さくなる。そうすると、第1のマイクロレンズの周縁部に入射して中心側へ屈折される光が少なくなり、その結果、光の利用効率の低下を招くこととなる。第1の平坦部の径を第1のマイクロレンズの配置ピッチ以下とすることで、平行光がそのまま透過する領域を大きくしつつ、周縁部における光が屈折される領域を確保することができる。 According to the configuration of this application example, the diameter of the first flat portion is equal to or less than the arrangement pitch of the first microlenses. The larger the region of the first flat part that does not have the light collecting action, the more parallel light that passes through the first microlens. However, when the area of the first flat portion is increased in the area of the first microlens, the area having the light collecting action is relatively reduced. If it does so, the light which injects into the peripheral part of a 1st micro lens and will be refracted to the center side will decrease, As a result, the utilization efficiency of light will be caused. By setting the diameter of the first flat portion to be equal to or less than the arrangement pitch of the first microlenses, it is possible to secure a region where light at the peripheral portion is refracted while increasing a region through which parallel light is transmitted as it is.
[適用例6]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第1のマイクロレンズは、周縁部に第1の傾斜面を有していることが好ましい。 Application Example 6 In the microlens array substrate according to the application example described above, it is preferable that the first microlens has a first inclined surface at a peripheral portion.
本適用例の構成によれば、第1のマイクロレンズは、周縁部に第1の傾斜面を有している。そのため、第1のマイクロレンズの周縁部に入射する光は、略同一の角度で屈折される。これにより、第1のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、入射光の過度の屈折を抑えるとともに、屈折角度のばらつきを抑えることができる。また、周縁部に第1の傾斜面を有することで、第1のマイクロレンズが曲面状である場合と比べて、第1のマイクロレンズの厚さの平均値が小さくなるので、回折により生じる斜め光を抑えることができる。この結果、マイクロレンズアレイ基板から射出される光における斜め光をさらに少なくするとともに、斜め光の角度のばらつきをより小さくすることができる。 According to the configuration of this application example, the first microlens has the first inclined surface at the peripheral edge. Therefore, the light incident on the peripheral portion of the first microlens is refracted at substantially the same angle. Thereby, compared with the case where the 1st micro lens is curved-surface, while suppressing excessive refraction of incident light, the dispersion | variation in a refraction angle can be suppressed. In addition, since the first inclined surface is provided in the peripheral portion, the average value of the thickness of the first microlens is smaller than that in the case where the first microlens has a curved surface. Light can be suppressed. As a result, the oblique light in the light emitted from the microlens array substrate can be further reduced, and the angle variation of the oblique light can be further reduced.
[適用例7]上記適用例に係るマイクロレンズアレイ基板であって、前記第2のマイクロレンズは、周縁部に第2の傾斜面を有していることが好ましい。 Application Example 7 In the microlens array substrate according to the application example, it is preferable that the second microlens has a second inclined surface at a peripheral edge portion.
本適用例の構成によれば、第2のマイクロレンズが周縁部に第2の傾斜面を有しているので、第2のマイクロレンズにおいても、入射光の過度の屈折を抑え、屈折角度のばらつきを小さくするとともに、回折により生じる斜め光を少なくすることができる。 According to the configuration of this application example, since the second microlens has the second inclined surface at the peripheral portion, the second microlens also suppresses excessive refraction of incident light and has a refraction angle of It is possible to reduce the variation and to reduce oblique light caused by diffraction.
[適用例8]本適用例に係る電気光学装置は、画素毎に設けられたスイッチング素子と、前記画素の開口部を有し前記スイッチング素子と平面視で重なるように設けられた遮光部と、を備えた第1の基板と、上記に記載のマイクロレンズアレイ基板を含み、前記第1の基板と対向するように配置された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置された電気光学層と、を備え、前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズは、前記画素と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする。 Application Example 8 An electro-optical device according to this application example includes a switching element provided for each pixel, a light-shielding unit provided with an opening of the pixel so as to overlap the switching element in plan view, A second substrate that is disposed to face the first substrate, the first substrate, and the second substrate. The first microlens and the second microlens are arranged so as to overlap the pixel in plan view.
本適用例の構成によれば、電気光学装置は、入射する光を集光するとともに斜め光が少なく角度のばらつきが少ない光を射出できるマイクロレンズアレイ基板を第2の基板に備えている。これにより、入射光のうち遮光部で遮光されることなく画素の開口部を透過する光の量を多くできるので、光の利用効率が向上する。また、電気光学層を透過する斜め光を少なくし光の角度のばらつきが抑えられるので、コントラスト比が向上する。この結果、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できる電気光学装置を提供することができる。 According to the configuration of this application example, the electro-optical device includes the microlens array substrate that collects incident light and emits light with less oblique light and less angular variation on the second substrate. As a result, the amount of light that passes through the opening of the pixel without being blocked by the light blocking portion of the incident light can be increased, so that the light use efficiency is improved. Further, since the oblique light transmitted through the electro-optic layer is reduced and the variation in the angle of the light is suppressed, the contrast ratio is improved. As a result, it is possible to provide an electro-optical device that can display a bright image with a good contrast ratio.
[適用例9]上記適用例に係る電気光学装置であって、前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズの前記配置ピッチは、前記画素の配置ピッチと同じであり、前記第2の平坦部の径は、前記配置ピッチと前記遮光部の最大幅との差以上、かつ、前記配置ピッチと前記遮光部の最小幅との差以下であることが好ましい。 Application Example 9 In the electro-optical device according to the application example, the arrangement pitch of the first microlens and the second microlens is the same as the arrangement pitch of the pixels. The diameter of the flat portion is preferably not less than the difference between the arrangement pitch and the maximum width of the light-shielding portion and not more than the difference between the arrangement pitch and the minimum width of the light-shielding portion.
本適用例の構成によれば、第2の平坦部の径が、画素の配置ピッチと遮光部の最大幅との差以上、かつ、画素の配置ピッチと遮光部の最小幅との差以下である。すなわち、第2の平坦部の径は、画素の開口部の最小幅以上、かつ、画素の開口部の最大幅以下である。したがって、第2のマイクロレンズにおいて入射する平行光をそのまま透過させる第2の平坦部の領域を画素の開口部内で最大化するとともに、第2の平坦部と遮光部との重なりを最小化することができる。これにより、より明るくてコントラスト比がより良好な画像を表示できる電気光学装置を提供することができる。 According to the configuration of this application example, the diameter of the second flat portion is greater than or equal to the difference between the pixel arrangement pitch and the maximum width of the light shielding portion, and less than or equal to the difference between the pixel arrangement pitch and the minimum width of the light shielding portion. is there. That is, the diameter of the second flat portion is not less than the minimum width of the pixel opening and not more than the maximum width of the pixel opening. Therefore, the area of the second flat part that transmits the incident parallel light as it is in the second microlens is maximized within the opening of the pixel, and the overlap between the second flat part and the light shielding part is minimized. Can do. Accordingly, it is possible to provide an electro-optical device that can display a brighter image with a better contrast ratio.
[適用例10]本適用例に係る電子機器は、上記適用例の電気光学装置を備えていることを特徴とする。 Application Example 10 An electronic apparatus according to this application example includes the electro-optical device according to the application example described above.
本適用例の構成によれば、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できる電子機器を提供することができる。 According to the configuration of this application example, it is possible to provide an electronic apparatus that can display an image that is bright and has a good contrast ratio.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大、縮小、あるいは誇張して表示している。また、説明に必要な構成要素以外は図示を省略する場合がある。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be used are appropriately enlarged, reduced or exaggerated so that the part to be described can be recognized. In addition, illustrations of components other than those necessary for the description may be omitted.
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。 In the following embodiments, for example, when “on the substrate” is described, the substrate is disposed so as to be in contact with the substrate, or is disposed on the substrate via another component, or the substrate. It is assumed that a part is arranged so as to be in contact with each other and a part is arranged via another component.
(第1の実施形態)
<電気光学装置>
第1の実施形態では、電気光学装置として、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor:TFT)を画素のスイッチング素子として備えたアクティブマトリックス型の液晶装置を例に挙げて説明する。この液晶装置は、例えば、後述する投写型表示装置(プロジェクター)の光変調素子(液晶ライトバルブ)として好適に用いることができるものである。
(First embodiment)
<Electro-optical device>
In the first embodiment, as an electro-optical device, an active matrix liquid crystal device including a thin film transistor (TFT) as a pixel switching element will be described as an example. This liquid crystal device can be suitably used, for example, as a light modulation element (liquid crystal light valve) of a projection display device (projector) described later.
まず、第1の実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置について、図1、図2、および図3を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略平面図である。図2は、第1の実施形態に係る液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。図3は、第1の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。なお、図3は、図1のA−A’線に沿った概略断面図であり、詳しくは図4のA−A’線に沿った断面に相当する。 First, a liquid crystal device as an electro-optical device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the liquid crystal device according to the first embodiment. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the liquid crystal device according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the liquid crystal device according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1, and specifically corresponds to a cross section taken along the line A-A ′ of FIG. 4.
図1および図3に示すように、本実施形態に係る液晶装置1は、第1の基板としての素子基板20と、素子基板20に対向配置された第2の基板としての対向基板30と、シール材42と、電気光学層としての液晶層40とを備えている。図1に示すように、素子基板20は対向基板30よりも大きく、両基板は、対向基板30の縁部に沿って額縁状に配置されたシール材42を介して接合されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
液晶層40は、素子基板20と対向基板30とシール材42とによって囲まれた空間に封入された、正または負の誘電異方性を有する液晶で構成されている。シール材42は、例えば熱硬化性または紫外線硬化性のエポキシ樹脂などの接着剤からなる。シール材42には、素子基板20と対向基板30との間隔を一定に保持するためのスペーサー(図示省略)が混入されている。
The
額縁状に配置されたシール材42の内側には、素子基板20に設けられた遮光層22,26と、対向基板30に設けられた遮光層32とが配置されている。遮光層22,26,32は、額縁状の周縁部を有し、例えば遮光性の金属あるいは金属酸化物などで形成されている。額縁状の遮光層22,26,32の内側は、複数の画素Pが配列された表示領域Eとなっている。画素Pは、例えば、略矩形状を有し、格子状(マトリックス状)に配列されている。
Inside the sealing
表示領域Eは、液晶装置1において、実質的に表示に寄与する領域である。素子基板20に設けられた遮光層22,26は、表示領域Eにおいて、複数の画素Pの開口領域を平面的に区画するように、例えば格子状に設けられている。なお、液晶装置1は、表示領域Eの周囲を囲むように設けられた、実質的に表示に寄与しないダミー領域を備えていてもよい。
The display area E is an area that substantially contributes to display in the
素子基板20の第1辺に沿って形成されたシール材42の表示領域Eと反対側には、第1辺に沿ってデータ線駆動回路51および複数の外部接続端子54が設けられている。また、その第1辺に対向する他の第2辺に沿ったシール材42の表示領域E側には、検査回路53が設けられている。さらに、これらの2辺と直交し互いに対向する他の2辺に沿ったシール材42の内側には、走査線駆動回路52が設けられている。
A data
検査回路53が設けられた第2辺のシール材42の表示領域E側には、2つの走査線駆動回路52を繋ぐ複数の配線55が設けられている。これらデータ線駆動回路51、走査線駆動回路52に繋がる配線は、複数の外部接続端子54に接続されている。また、対向基板30の角部には、素子基板20と対向基板30との間で電気的導通をとるための上下導通部56が設けられている。なお、検査回路53の配置はこれに限定されず、データ線駆動回路51と表示領域Eとの間のシール材42の内側に沿った位置に設けてもよい。
On the display area E side of the sealing
以下の説明では、データ線駆動回路51が設けられた第1辺に沿った方向を第1の方向としてのX方向とし、この第1辺と直交し互いに対向する他の2辺に沿った方向を第2の方向としてのY方向とする。X方向は、図1のA−A’線に沿った方向である。遮光層22,26は、X方向とY方向とに沿った格子状に設けられている。画素Pの開口領域は、遮光層22,26によって区画され、X方向とY方向とに沿った格子状に配列されている。
In the following description, the direction along the first side where the data line driving
また、X方向およびY方向と直交し図1における上方に向かう方向をZ方向とする。なお、本明細書では、液晶装置1の対向基板30側表面の法線方向(Z方向)から見ることを「平面視」という。
Further, a direction perpendicular to the X direction and the Y direction and directed upward in FIG. In this specification, viewing from the normal direction (Z direction) of the surface of the
図2に示すように、表示領域Eには、走査線2とデータ線3とが互いに交差するように形成され、走査線2とデータ線3との交差に対応して画素Pが設けられている。画素Pのそれぞれには、画素電極28と、スイッチング素子としてのTFT24とが設けられている。
As shown in FIG. 2, in the display area E, the
TFT24のソース電極(図示しない)は、データ線駆動回路51から延在するデータ線3に電気的に接続されている。データ線3には、データ線駆動回路51(図1参照)から画像信号(データ信号)S1,S2,…,Snが線順次で供給される。TFT24のゲート電極(図示しない)は、走査線駆動回路52から延在する走査線2の一部である。走査線2には、走査線駆動回路52から走査信号G1,G2,…,Gmが線順次で供給される。TFT24のドレイン電極(図示しない)は、画素電極28に電気的に接続されている。
A source electrode (not shown) of the
画像信号S1,S2,…,Snは、TFT24を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線3を介して画素電極28に所定のタイミングで書き込まれる。このようにして画素電極28を介して液晶層40に書き込まれた所定レベルの画像信号は、対向基板30に設けられた共通電極34(図3参照)との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。
The image signals S1, S2,..., Sn are written to the
なお、保持された画像信号S1,S2,…,Snがリークするのを防止するため、走査線2に沿って形成された容量線4と画素電極28との間に蓄積容量5が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、各画素Pの液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶層40(図3参照)に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
In order to prevent the held image signals S1, S2,..., Sn from leaking, a
液晶層40を構成する液晶は、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。例えば、ノーマリーホワイトモードの場合、各画素P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する。ノーマリーブラックモードの場合、各画素P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し、全体として液晶装置1からは画像信号に応じたコントラスト比をもつ光が射出される。
The liquid crystal constituting the
図3に示すように、第1の実施形態に係る対向基板30は、マイクロレンズアレイ基板10と、遮光層32と、保護層33と、共通電極34と、配向膜35とを備えている。第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10は、1段目のマイクロレンズML1および2段目のマイクロレンズML2の2段のマイクロレンズを備えている。マイクロレンズML1およびマイクロレンズML2は、ともに正の屈折力を有している。
As shown in FIG. 3, the
マイクロレンズアレイ基板10は、基板11と、レンズ層13と、中間層14と、レンズ層15と、平坦化層17と、を備えている。基板11は、例えば、ガラスや石英などの光透過性を有する無機材料からなる。基板11の液晶層40側の面を、第1の面としての面11aとする。基板11は、面11aに形成された複数の凹部12を有している。
The
各凹部12は、画素Pに対応して設けられている。凹部12は、中央部に配置された第1の平坦部としての平坦部12aと、その周囲に配置された曲面部12bと、周縁部に配置された第1の傾斜面としての傾斜面12cとを有している。平坦部12aと曲面部12bと傾斜面12cとは、連続して形成されている。
Each
レンズ層13は、凹部12を埋めて基板11の面11aを覆うように、凹部12の深さよりも厚く形成されている。レンズ層13は、光透過性を有し、基板11とは異なる光屈折率を有する材料からなる。本実施形態では、レンズ層13は、基板11よりも光屈折率の高い無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばSiON、Al2O3などが挙げられる。
The
レンズ層13を形成する材料で凹部12を埋め込むことにより、光が入射する側に向かって凸形状のマイクロレンズML1が構成される。各マイクロレンズML1は、画素Pに対応して設けられている。また、複数のマイクロレンズML1によりマイクロレンズアレイMLA1が構成される。レンズ層13の表面は、基板11の面11aに略平行で平坦な面となっている。
By embedding the
中間層14は、レンズ層13を覆うように形成されている。中間層14は、光透過性を有し、例えば、基板11とほぼ同じ光屈折率を有する無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばSiO2などが挙げられる。中間層14は、マイクロレンズML1からマイクロレンズML2までの距離(光路長)を所望の値に合わせる機能を有する。中間層14の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズML1の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。
The
レンズ層15は、中間層14を覆うように形成されている。レンズ層15は、液晶層40側に形成された複数の凸部16を有している。各凸部16は、画素Pに対応して設けられており、各凹部12と平面視で重なるように配置されている。凸部16は、中央部に配置された第2の平坦部としての平坦部16aと、その周囲に配置された曲面部16b(図5参照)と、周縁部に配置された第2の傾斜面としての傾斜面16c(図5参照)とを有している。平坦部16aと曲面部16bと傾斜面16cとは、連続して形成されている。レンズ層15は、例えば、レンズ層13と同程度の光屈折率を有し、レンズ層13と同様の材料で形成されている。
The
平坦化層17は、凸部16同士の間を埋めてレンズ層15を覆うように、凸部16の高さよりも厚く形成されている。平坦化層17は、光透過性を有し、例えば、レンズ層15よりも低く基板11とほぼ同じ光屈折率を有する無機材料からなる。このような無機材料としては、例えばSiO2などが挙げられる。平坦化層17でレンズ層15の凸部16を覆うことにより、光が射出される側に向かって凸形状のマイクロレンズML2が構成される。各マイクロレンズML2は、画素Pに対応して設けられている。また、複数のマイクロレンズML2によりマイクロレンズアレイMLA2が構成される。
The
平坦化層17は、マイクロレンズML2から遮光層26までの距離(光路長)を所望の値に合わせる機能を有する。平坦化層17の層厚は、光の波長に応じたマイクロレンズML2の焦点距離などの光学条件に基づいて適宜設定される。平坦化層17の表面は、略平坦な面となっている。
The
遮光層32は、マイクロレンズアレイ基板10(平坦化層17)上に設けられている。遮光層32は、マイクロレンズML1およびマイクロレンズML2が配置された表示領域E(図1参照)の周囲を囲むように設けられている。遮光層32は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層32は、表示領域E内に、素子基板20の遮光層22および遮光層26に平面視で重なるように設けられていてもよい。この場合、遮光層32は、格子状、島状、またはストライプ状などに形成されていてもよいが、平面視で遮光層22および遮光層26よりも狭い範囲に配置されていることが好ましい。
The
マイクロレンズアレイ基板10(平坦化層17)と遮光層32とを覆うように、保護層33が設けられている。共通電極34は、保護層33を覆うように設けられている。共通電極34は、複数の画素Pに跨って形成されている。共通電極34は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなる。なお、保護層33は共通電極34の液晶層40側の表面が平坦となるように遮光層32を覆うものであるが、保護層33を設けることなく導電性の遮光層32を直接覆うように共通電極34を形成してもよい。配向膜35は、共通電極34を覆うように設けられている。
A
素子基板20は、基板21と、遮光層22と、絶縁層23と、TFT24と、絶縁層25と、遮光層26と、絶縁層27と、画素電極28と、配向膜29とを備えている。基板21は、例えばガラスや石英などの光透過性を有する材料からなる。
The
遮光層22は、基板21上に設けられている。遮光層22は、上層の遮光層26に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光層22および遮光層26は、例えば、金属や金属化合物などで形成される。遮光層22および遮光層26は、素子基板20の厚さ方向(Z方向)において、TFT24を間に挟むように配置されている。遮光層22は、TFT24の少なくともチャネル領域と平面視で重なっている。
The
遮光層22および遮光層26が設けられていることにより、TFT24への光の入射が抑制されるので、TFT24における光リーク電流の増大や光による誤動作を抑えることができる。遮光層22と遮光層26とで遮光部Sが構成される。遮光層22に囲まれた領域(開口部22a内)、および、遮光層26に囲まれた領域(開口部26a内)は、平面視で互いに重なっており、画素Pの領域のうち光が透過する開口部Tとなる。
Since the
絶縁層23は、基板21と遮光層22とを覆うように設けられている。絶縁層23は、例えば、SiO2などの無機材料からなる。
The insulating
TFT24は、絶縁層23上に設けられており、遮光層22および遮光層26と平面視で重なる領域に配置されている。TFT24は、画素電極28を駆動するスイッチング素子である。TFT24は、図示しない半導体層、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極で構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域が形成されている。チャネル領域とソース領域、又は、チャネル領域とドレイン領域との界面にはLDD(Lightly Doped Drain)領域が形成されていてもよい。
The
ゲート電極は、素子基板20において平面視で半導体層のチャネル領域と重なる領域に絶縁層25の一部(ゲート絶縁膜)を介して形成されている。図示を省略するが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線にコンタクトホールを介して電気的に接続されており、走査信号が印加されることによってTFT24をオン/オフ制御している。
The gate electrode is formed on the
絶縁層25は、絶縁層23とTFT24とを覆うように設けられている。絶縁層25は、例えば、SiO2などの無機材料からなる。絶縁層25は、TFT24の半導体層とゲート電極との間を絶縁するゲート絶縁膜を含む。絶縁層25により、TFT24によって生じる表面の凹凸が緩和される。絶縁層25上には、遮光層26が設けられている。そして、絶縁層25と遮光層26とを覆うように、無機材料からなる絶縁層27が設けられている。
The insulating
画素電極28は、絶縁層27上に、画素Pに対応して設けられている。画素電極28は、遮光層22の開口部22aおよび遮光層26の開口部26aに平面視で重なる領域に配置されている。画素電極28は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜からなる。配向膜29は、画素電極28を覆うように設けられている。液晶層40は、素子基板20側の配向膜29と対向基板30側の配向膜35との間に封入されている。
The
なお、図示を省略するが、平面視で遮光層22および遮光層26に重なる領域には、TFT24に電気信号を供給するための電極、配線、中継電極や、蓄積容量5(図2参照)を構成する容量電極などが設けられている。遮光層22や遮光層26がこれらの電極、配線、中継電極、容量電極などを含む構成であってもよい。
Although not shown, an electrode, wiring, relay electrode, and storage capacitor 5 (see FIG. 2) for supplying an electrical signal to the
第1の実施形態に係る液晶装置1では、例えば、光源などから発せられた光は、マイクロレンズML1,ML2を備える対向基板30(基板11)側から入射する。なお、以下では、対向基板30(基板11)の表面の法線方向を単に「法線方向」という。「法線方向」は、図3のZ方向に沿った方向であり、素子基板20(基板21)の法線方向と略同一の方向である。本明細書では、法線方向に平行な光を「平行光」といい、法線方向に対して傾いた(角度を持った)光を「斜め光」という。
In the
入射する光のうち、法線方向に沿ってマイクロレンズML1の中央部(平坦部12a)に入射した平行光の光L1は、屈折せずに直進してマイクロレンズML2の中央部(平坦部16a)に入射する。そして、光L1は、屈折せずに平行光のままマイクロレンズML2から射出され、液晶層40を透過して画素Pの開口部T内を通過し素子基板20側に射出される。
Of the incident light, the parallel light L1 incident on the central portion (
これに対して、特許文献1に記載のマイクロレンズアレイ基板のように、1段目のマイクロレンズ全体が曲面部で構成されている場合は、1段目のマイクロレンズの中央部に光L1のような平行光が入射しても、マイクロレンズの中心に向けて集光(屈折)され斜め光となって2段目のマイクロレンズに入射する。そのため、マイクロレンズアレイ基板に入射する光が平行光であっても、本実施形態のマイクロレンズアレイ基板10と比べて、液晶層に入射する斜め光が多くなる。
On the other hand, when the entire first-stage microlens is formed of a curved surface portion as in the microlens array substrate described in
マイクロレンズML1の周縁部(曲面部12b)に入射した平行光の光L2は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層26で遮光されてしまう。しかしながら、光L2は、基板11とレンズ層13との間の光屈折率の差(正の屈折力)により、破線で示す光路よりもマイクロレンズML1の中心側へ屈折してマイクロレンズML2に入射する。そして、マイクロレンズML2に入射した光L2は、レンズ層15と平坦化層17との間の光屈折率の差(正の屈折力)により、マイクロレンズML2の中心側へさらに屈折し、画素Pの開口部T内を通過して素子基板20側に射出される。
If the parallel light L2 incident on the peripheral edge (
マイクロレンズML1の周縁部(傾斜面12c)に入射した平行光の光L3は、仮にそのまま直進した場合、破線で示すように遮光層32で遮光されてしまうが、基板11とレンズ層13との間の光屈折率の差により、マイクロレンズML1の中心側へ屈折してマイクロレンズML2に入射する。そして、マイクロレンズML2に入射した光L3は、レンズ層15と平坦化層17との間の光屈折率の差により、マイクロレンズML2の中心側へさらに屈折し、画素Pの開口部T内を通過して素子基板20側に射出される。
If the parallel light L3 incident on the peripheral edge (
なお、マイクロレンズML1の傾斜面12cに入射する光は、入射角度が略同一であれば略同一の角度でマイクロレンズML1の中心側へ屈折される。したがって、マイクロレンズML1全体が曲面部で構成されている場合と比べて、入射する光の過度の屈折が抑えられるとともに、液晶層40に入射する光の角度のばらつきが抑えられる。
Note that the light incident on the
上述したように、液晶装置1では、そのまま直進した場合に遮光層32や遮光層26で遮光されてしまう光L2,L3を、2段のマイクロレンズML1,ML2の作用により、画素Pの開口部Tの中心側へ屈折させて開口部T内を通過させることができる。この結果、素子基板20側から射出される光の量を多くできるので、光の利用効率を高めることができる。
As described above, in the
そして、マイクロレンズML1全体が曲面部で構成される場合と比べて、マイクロレンズML1の中央部(平坦部12a)に入射する平行光を、そのまま直進させてマイクロレンズML2の中央部(平坦部16a)を透過させるので、画素Pの開口部T内を通過する平行光を多くすることができる。また、マイクロレンズML1の傾斜面12cでは入射する光の過度の屈折と屈折角度のばらつきとが抑えられる。この結果、液晶層40を透過する光の、液晶分子の配向方向に対する角度のばらつきを小さくできるので、液晶装置1に表示される画像のコントラスト比を向上させることができる。
Then, compared to the case where the entire microlens ML1 is formed of a curved surface portion, the parallel light incident on the central portion (
このように、第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10を備えた液晶装置1では、光の利用効率の向上とコントラスト比の向上とを両立させることができる。また、液晶装置1をプロジェクターの液晶ライトバルブとして用いる場合には、斜め光が抑えられることにより投写レンズに入射する光のケラレを抑制でき、プロジェクターにおける光の利用効率やコントラスト比の向上を図ることができる。
As described above, in the
なお、中間層14がレンズ層13やレンズ層15よりも光屈折率が低い材料で構成されている場合、レンズ層13と中間層14との界面、および、中間層14とレンズ層15との界面においても光の屈折は起きる。しかしながら、これらの界面における光の屈折は、マイクロレンズML1,ML2による光の屈折と比べてわずかであり、無視できるものとする。
When the
<マイクロレンズアレイ基板>
続いて、第1の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズML1,ML2の形状および配置について、図4を参照して説明する。図4は、第1の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。図5は、第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成を示す模式断面図である。詳しくは、図5は、図4のB−B’線に沿った概略断面図である。
<Microlens array substrate>
Next, the shape and arrangement of the light shielding unit and the microlenses ML1 and ML2 of the liquid crystal device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan view showing the shape and arrangement of the light shielding portion and the microlens of the liquid crystal device according to the first embodiment. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the microlens array substrate according to the first embodiment. Specifically, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view along the line BB ′ in FIG.
図4および図5には、1つの画素Pを示している。画素Pは、略矩形の平面形状を有している。図4には、画素Pの平面形状が正方形である場合の例を示している。このような形状を有する複数の画素Pは、X方向およびY方向において隣り合う画素P同士が互いに接するように、所定の配置ピッチLPで格子状に配列されている。したがって、画素Pの1辺の長さはLPである。 4 and 5 show one pixel P. FIG. The pixel P has a substantially rectangular planar shape. FIG. 4 shows an example in which the planar shape of the pixel P is a square. The plurality of pixels P having such a shape are arranged in a grid pattern at a predetermined arrangement pitch LP so that adjacent pixels P in the X direction and the Y direction are in contact with each other. Therefore, the length of one side of the pixel P is LP.
格子状に配列された画素Pにおいて互いに対角位置にある格子点(頂点)同士を結ぶ直線、すなわち対角線に沿った方向をW方向とする。W方向は、X方向およびY方向で構成される平面において、X方向およびY方向と交差する方向である。なお、図4のB−B’線は、W方向に沿った線である。画素Pの対角線の長さ(以下では、対角線長という)をLDとする。画素Pの平面形状が正方形である場合、LD=√2LPとなる。 A straight line connecting lattice points (vertices) at diagonal positions to each other in the pixels P arranged in a lattice shape, that is, a direction along the diagonal line is defined as a W direction. The W direction is a direction intersecting the X direction and the Y direction on a plane constituted by the X direction and the Y direction. Note that the B-B ′ line in FIG. 4 is a line along the W direction. The length of the diagonal line of the pixel P (hereinafter referred to as the diagonal length) is defined as LD. When the planar shape of the pixel P is a square, LD = √2LP.
遮光部Sは、X方向およびY方向において隣り合う画素P同士の境界に沿うように、X方向に延在する部分とY方向に延在する部分とが交差する格子状に設けられている。遮光部Sは、遮光層22と遮光層26とで構成される。図4に示す例において、遮光部Sは、X方向に同じ幅LBで延在し、Y方向にも同じ幅LBで延在するものとする。
The light shielding portion S is provided in a lattice shape in which a portion extending in the X direction and a portion extending in the Y direction intersect so as to extend along the boundary between adjacent pixels P in the X direction and the Y direction. The light shielding portion S includes a
遮光部Sは、複数の画素Pの各々に対応する開口部Tを有している。開口部Tは、平面視で開口部22aと開口部26aとが重なる領域であり、略矩形状の輪郭を有している。各画素Pの領域のうち、遮光部Sと平面視で重なる領域は光を透過しない非開口領域であり、開口部Tと平面視で重なる領域は光が透過する開口領域である。TFT24(図3参照)は、遮光部Sと平面視で重なる領域に配置されている。図4に示す例において、開口部Tの幅はLP−LBとなる。
The light shielding portion S has an opening T corresponding to each of the plurality of pixels P. The opening T is a region where the
マイクロレンズML1(凹部12)とマイクロレンズML2(凸部16)とは、画素Pに対応して、同じ配置ピッチLPで配列されている。マイクロレンズML1(凹部12)とマイクロレンズML2(凸部16)とは、平面視で互いに重なるとともに画素Pの開口部Tと重なるように配置されている。マイクロレンズML1(凹部12)およびマイクロレンズML2(凸部16)は、ともに画素Pに内接する大きさである。 The microlens ML1 (concave portion 12) and the microlens ML2 (convex portion 16) are arranged at the same arrangement pitch LP corresponding to the pixels P. The microlens ML1 (concave portion 12) and the microlens ML2 (convex portion 16) are arranged so as to overlap each other and the opening T of the pixel P in plan view. The microlens ML1 (concave portion 12) and the microlens ML2 (convex portion 16) are both inscribed in the pixel P.
X方向およびY方向において隣り合うマイクロレンズML1,ML2同士の境界は、遮光部SのX方向に延在する部分およびY方向に延在する部分と平面視で重なる領域に配置されている。X方向およびY方向において隣り合うマイクロレンズML1(凹部12)同士およびマイクロレンズML2(凸部16)同士は、互いに接続されている。そのため、より多くの光がマイクロレンズML1に入射するので、マイクロレンズML2に入射する光をより多くすることができる。対角線に沿った方向(W方向)において隣り合うマイクロレンズML1(凹部12)同士およびマイクロレンズML2(凸部16)同士は、互いに離間されている。 The boundary between the microlenses ML1 and ML2 adjacent in the X direction and the Y direction is arranged in a region overlapping the portion extending in the X direction and the portion extending in the Y direction of the light shielding portion S in plan view. The microlenses ML1 (concave portions 12) and the microlenses ML2 (convex portions 16) that are adjacent in the X direction and the Y direction are connected to each other. Therefore, since more light enters the microlens ML1, more light can enter the microlens ML2. The adjacent microlenses ML1 (concave portions 12) and the microlenses ML2 (convex portions 16) are separated from each other in the direction along the diagonal line (W direction).
マイクロレンズML1(凹部12)の平面形状は、4隅が丸い略矩形状であるが、仮想的には画素Pの外接円よりも小さく内接円よりも大きい円形状である。マイクロレンズML1の径(凹部12の仮想的な円の直径)をL2とすると、径L2は、対角線長LDの95%以下であり、かつ、配置ピッチLPよりも大きいことが望ましい。なお、X方向およびY方向において隣り合うマイクロレンズML1同士は互いに接続されているので、マイクロレンズML1のX方向およびY方向における幅は、配置ピッチLPと等しい。 The planar shape of the microlens ML1 (recessed portion 12) is a substantially rectangular shape with rounded four corners, but is virtually a circular shape that is smaller than the circumscribed circle of the pixel P and larger than the inscribed circle. When the diameter of the micro lens ML1 (the diameter of the virtual circle of the concave portion 12) is L2, the diameter L2 is desirably 95% or less of the diagonal length LD and larger than the arrangement pitch LP. Since the microlenses ML1 adjacent in the X direction and the Y direction are connected to each other, the width of the microlens ML1 in the X direction and the Y direction is equal to the arrangement pitch LP.
マイクロレンズML1の径L2が大きいほど、遮光部Sで遮光される光のより多くを開口部T内に入射させることができる。したがって、径L2は、画素Pの内接円の径となる配置ピッチLPよりも大きいことが好ましい。しかしながら、径L2が画素Pの外接円の径となる対角線長LD以上であると、後述する凹部12を形成するエッチング処理工程においてマスク層72(図7(d)参照)の浮きが発生し易くなる。したがって、径L2は、対角線長LDよりも小さいこと、より具体的には、対角線長LDの95%以下であることが望ましい。
The larger the diameter L2 of the micro lens ML1, the more light that is blocked by the light blocking portion S can be made incident into the opening T. Therefore, the diameter L2 is preferably larger than the arrangement pitch LP that is the diameter of the inscribed circle of the pixel P. However, if the diameter L2 is equal to or greater than the diagonal length LD that is the diameter of the circumscribed circle of the pixel P, the mask layer 72 (see FIG. 7D) is likely to float in the etching process for forming the
凹部12は、中央部に配置された平坦部12aと、平坦部12aの周囲に配置された曲面部12b(図5参照)と、曲面部12bの周囲に配置された傾斜面12c(図5参照)とを有している。平坦部12aおよび曲面部12bは、凹部12の仮想的な外形(円形)の同心円状に形成されている。平坦部12aの径(円の直径)をL1とすると、径L1は、開口部Tの最大幅よりも大きく、かつ、配置ピッチLP以下であることが望ましい。図4に示す例では、遮光部SのX方向に延在する部分およびY方向に延在する部分の幅がともにLBであり、開口部Tの最大幅(=最小幅)がLP−LBであるので、LP≧L1>(LP−LB)となる。
The
平坦部12aでは入射する平行光が屈折せずにそのまま透過するため、平坦部12aの領域をできるだけ大きくすることが好ましい。しかしながら、上述したようにマイクロレンズML1の径L2を対角線長LDの95%以下とする場合、平坦部12aの領域が大き過ぎると、マイクロレンズML1(凹部12)の曲面部12bおよび傾斜面12cの領域が相対的に小さくなる。そうすると、マイクロレンズML1の周縁部に入射して開口部Tの中心側へ屈折される光が少なくなり、その結果、遮光部Sで遮光される光が多くなってしまう。平坦部12aの径L1を、開口部Tの最大幅よりも大きく、かつ、配置ピッチLP以下とすることで、平行光がそのまま透過する領域を大きくしつつ、周縁部における光が屈折される領域を確保することができる。
Since the incident parallel light passes through the
マイクロレンズML2(凸部16)の平面形状は、4隅が丸い略矩形状であるが、仮想的には円形状であってもよい。マイクロレンズML2(凸部16)の領域は、マイクロレンズML1(凹部12)の領域に包含され、かつ、マイクロレンズML1(凹部12)の平坦部12aの領域を包含する。マイクロレンズML2の径(凸部16の仮想的な外形が円である場合は直径、または矩形である場合は対角線方向の長さ)をL3とすると、径L3は、マイクロレンズML1(凹部12)の径L2以下であり、かつ、平坦部12aの径L1以上である。
The planar shape of the microlens ML2 (convex portion 16) is a substantially rectangular shape with rounded four corners, but may be virtually circular. The region of the microlens ML2 (convex portion 16) is included in the region of the microlens ML1 (concave portion 12) and includes the region of the
マイクロレンズML2(凸部16)の領域がマイクロレンズML1(凹部12)の領域に包含されていることにより、マイクロレンズML2には、マイクロレンズML1を透過した光のみが入射する。また、マイクロレンズML2(凸部16)の領域がマイクロレンズML1の平坦部12aの領域を包含することにより、平坦部12aを透過した平行光がすべてマイクロレンズML2に入射する。なお、X方向およびY方向において隣り合うマイクロレンズML2同士は互いに接続されているので、マイクロレンズML2のX方向およびY方向における幅は、配置ピッチLPと等しい。
Since the region of the micro lens ML2 (convex portion 16) is included in the region of the micro lens ML1 (concave portion 12), only the light transmitted through the micro lens ML1 is incident on the micro lens ML2. Further, since the region of the micro lens ML2 (convex portion 16) includes the region of the
凸部16は、中央部に配置された平坦部16aと、平坦部16aの周囲に配置された曲面部16b(図5参照)と、曲面部16bの周囲に配置された傾斜面16c(図5参照)とを有している。平坦部16aおよび曲面部16bは、略円形の同心円状に形成されている。平坦部16aの径(円の直径)をL4とすると、径L4は、開口部Tの最大幅(配置ピッチLPと遮光部Sの最小幅との差)以下、かつ、開口部Tの最小幅(配置ピッチLPと遮光部Sの最大幅との差)以上であることが望ましい。
The
平坦部16aでは平坦部12aを透過して入射する平行光が屈折せずにそのまま透過するため、平坦部16aと遮光部Sとの重なりを避けつつ、平坦部16aと開口部Tとが重なる領域を最大化することが望ましい。図4に示す例では、遮光部SのX方向に延在する部分およびY方向に延在する部分の幅がともにLBであり、開口部Tの最大幅(=最小幅)がLP−LBであるので、L4=LP−LBであることが望ましい。
In the
図5に示すように、マイクロレンズML1(凹部12)およびマイクロレンズML2(凸部16)の断面形状は、角部が丸く形成された略台形状である。平坦部12aは凹部12の底部であり、平坦部16aは凸部16の上底部である。凹部12の深さ、すなわち、マイクロレンズML1の厚さをE1とし、凸部16の高さ、すなわち、マイクロレンズML2の厚さをE2とすると、マイクロレンズML2の厚さE2はマイクロレンズML1の厚さE1よりも小さい。
As shown in FIG. 5, the cross-sectional shapes of the microlens ML <b> 1 (concave portion 12) and the microlens ML <b> 2 (convex portion 16) are substantially trapezoids with rounded corners. The
なお、上述した厚さE1,E2、径L2,L3、平坦部12a,16aの径L1,L4、傾斜面12c,16cの角度、レンズ層13,15の光屈折率、中間層14および平坦化層17の層厚などは、光源の種類や特性、遮光部Sの形状などに応じて、マイクロレンズML1,ML2に要求される光学特性に基づき適宜設定される。
The thicknesses E1 and E2, the diameters L2 and L3, the diameters L1 and L4 of the
図5に、本実施形態に対する比較例として、径L2で曲面状(半球面状)に形成された凹部92を2点鎖線で示す。凹部92の深さをE3とすると、平坦部12aを有する凹部12の深さ(マイクロレンズML1の厚さ)E1は、凹部92の深さE3よりも小さい。図5に示す例では、凹部92が半球面状でE3=L2/2であるが、E3<L2/2であったとしても凹部92が曲面状であれば、凹部12の深さE1はE3よりも小さくなる。同様に、平坦部16aを有する凸部16の高さ(マイクロレンズML2の厚さ)E2も、径L3で曲面状に形成された場合の凸部の高さと比べて小さくなる。
FIG. 5 shows, as a comparative example with respect to the present embodiment, a
上述したように、曲面状の凹部92で構成されるマイクロレンズでは、入射する平行光は凹部92の平面的な中心を通る光軸に向けて集光(屈折)される。そのため、曲面状の凹部92で構成されるマイクロレンズでは、入射する平行光がそのまま直進する平坦部12aを有するマイクロレンズML1と比べて、マイクロレンズで屈折されて射出される斜め光が多くなる。
As described above, in the microlens configured by the curved
ところで、マイクロレンズは、液晶装置に入射する光のうち遮光されてしまう光を屈折させて画素Pの開口部T内を通過させることにより、液晶装置における光の利用効率を高める役割を果たす。しかしながら、マイクロレンズによる集光の度合いが強いと、屈折により斜め光が多く発生するが、その結果、斜め光が遮光層で遮光されてしまったり、開口部T内を通過しても投写レンズで蹴られてしまったりすることで、所望の光の利用効率が得られない場合がある。 By the way, the microlens plays a role of improving the light use efficiency in the liquid crystal device by refracting the light that is blocked out of the light incident on the liquid crystal device and passing the light through the opening T of the pixel P. However, when the degree of condensing by the microlens is strong, a large amount of oblique light is generated due to refraction. As a result, even if the oblique light is shielded by the light shielding layer or passes through the opening T, the projection lens causes There are cases where the desired light use efficiency cannot be obtained due to kicking.
また、斜め光はマイクロレンズに入射する光の回折によっても発生し、回折光が多いほど斜め光が多く発生する。図6は、マイクロレンズにより発生する回折光のシミュレーション結果を示す図である。図6には、1段のマイクロレンズによるシミュレーション結果を示している。 Further, the oblique light is also generated by the diffraction of light incident on the microlens, and the more the diffracted light is, the more oblique light is generated. FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of diffracted light generated by the microlens. FIG. 6 shows a simulation result using a one-stage microlens.
図6において、横軸は、位相の深さ(Δnd/λ)である。Δnは基板とレンズ層との光屈折率の差であり、dはマイクロレンズの厚さ(凹部の深さ)であり、λは光の波長である。位相の深さ(Δnd/λ)は、ある厚さdのマイクロレンズを透過した光と、マイクロレンズを透過していない光との位相差を示す数値であり、この値が1であれば同位相であり、この値が0.5であれば逆位相であることを示している。縦軸は、回折光の強度であり、マイクロレンズから法線方向に射出される光(0次光)を基準とする、1次回折光DL1、2次回折光DL2、および3次回折光DL3の相対強度を示している。 In FIG. 6, the horizontal axis represents the phase depth (Δnd / λ). Δn is the difference in optical refractive index between the substrate and the lens layer, d is the thickness of the microlens (the depth of the recess), and λ is the wavelength of light. The phase depth (Δnd / λ) is a numerical value indicating the phase difference between light transmitted through a microlens having a certain thickness d and light not transmitted through the microlens. It is a phase, and if this value is 0.5, it indicates that the phase is opposite. The vertical axis represents the intensity of the diffracted light, and the relative intensities of the first-order diffracted light DL1, the second-order diffracted light DL2, and the third-order diffracted light DL3 with reference to the light emitted from the microlens in the normal direction (0th order light). Is shown.
図6に示すように、1次回折光DL1、2次回折光DL2、および3次回折光DL3の相対強度は、位相差に応じて変化するが、位相の深さ(Δnd/λ)が大きくなるほど、すなわち、マイクロレンズの厚さ(凹部の深さ)dが大きくなるほど大きくなる傾向がある。換言すれば、マイクロレンズの厚さ(凹部の深さ)dが大きいほど、回折光が多く発生することとなり、回折に起因する斜め光が多くなる。 As shown in FIG. 6, the relative intensities of the first-order diffracted light DL1, the second-order diffracted light DL2, and the third-order diffracted light DL3 change according to the phase difference, but as the phase depth (Δnd / λ) increases, that is, The microlens thickness (depth of the recess) tends to increase as the thickness d increases. In other words, the greater the thickness (the depth of the recess) d of the microlens, the more diffracted light is generated, and the more oblique light is caused by diffraction.
なお、図示を省略するが、図6に示す例とは径が異なるマイクロレンズにより発生する回折光のシミュレーション結果においても、マイクロレンズの厚さ(凹部の深さ)dが大きいほど回折光が多く発生する結果が得られている。また、径が異なるマイクロレンズ同士では、径が大きくなるとマイクロレンズの厚さ(凹部の深さ)dも大きくなるため、径が大きいほど回折光が多く発生する。したがって、回折による斜め光を低減するためには、マイクロレンズの厚さdをできるだけ小さくすることが望ましい。 Although illustration is omitted, in the simulation result of the diffracted light generated by the microlens having a diameter different from that in the example shown in FIG. 6, the larger the microlens thickness (recess depth) d, the more diffracted light. The results that occur are obtained. In addition, among microlenses having different diameters, the thickness (the depth of the concave portion) d of the microlens increases as the diameter increases. Therefore, the larger the diameter, the more diffracted light is generated. Therefore, in order to reduce oblique light due to diffraction, it is desirable to make the thickness d of the microlens as small as possible.
図5に戻って、本実施形態に係るマイクロレンズML1では、2点鎖線で示す曲面状の凹部92で構成されるマイクロレンズと比べて、平坦部12aを有する凹部12の深さE1が凹部92の深さE3よりも小さいので、回折に起因する斜め光を少なくすることができる。また、マイクロレンズML1では、凹部12が傾斜面12cを有していることで、傾斜面12cがなく曲面部12bが基板11の面11aまで連続している場合と比べて、マイクロレンズML1(凹部12)の領域内における平均の厚さ(深さ)を小さくできるので、回折に起因する斜め光をさらに抑えることができる。
Returning to FIG. 5, in the microlens ML <b> 1 according to the present embodiment, the depth E <b> 1 of the
そして、マイクロレンズML2についても、マイクロレンズML1と同様に、凸部16が平坦部16aと傾斜面16cとを有しているので、回折に起因する斜め光を少なくすることができる。また、マイクロレンズML2の厚さ(凸部16の高さ)E2がマイクロレンズML1の厚さ(凹部12の深さ)E1よりも小さいので、マイクロレンズML2ではマイクロレンズML1よりも回折に起因する斜め光を抑えることができる。
And also about the micro lens ML2, since the
このように、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10では、マイクロレンズML1,ML2がともに平坦部12a,16aを有することで厚さE1,E2が小さく抑えられているので、入射する平行光に対して回折により生じる斜め光を少なくすることができる。そして、先に述べたように、マイクロレンズML1,ML2がともに平坦部12a,16aを有することで、中央部に入射する平行光をそのまま透過させることができるので、屈折により生じる斜め光も少なくすることができる。
As described above, in the
したがって、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10では、特許文献1に記載のマイクロレンズアレイ基板のようにマイクロレンズML1全体が曲面部で構成されている場合と比べて、屈折により生じる斜め光と回折により生じる斜め光とが少なくなるので、液晶装置1における光の利用効率をより向上させることができる。そして、中央部に入射する平行光をそのまま透過させるとともに光の角度のばらつきが抑えられるので、液晶装置1のコントラスト比を向上させることができる。
Therefore, in the
<マイクロレンズアレイ基板の製造方法>
次に、第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板10の製造方法を説明する。図7、図8、図9、および図10は、第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法を示す概略断面図である。詳しくは、図7、図8、図9、および図10の各図は、図4のB−B’線に沿った概略断面図に相当し、図3および図5に示す断面図とは上下方向(Z方向)が反転している。
<Manufacturing method of microlens array substrate>
Next, a method for manufacturing the
まず、図7(a)に示すように、石英などからなる光透過性を有する基板11の面11aに、例えば、SiO2などの酸化膜からなる制御膜70を形成する。制御膜70は、等方性エッチングにおけるエッチングレートが基板11と異なっており、凹部12を形成する際の深さ方向(Z方向)のエッチングレートに対して幅方向(図4に示すW方向、X方向、およびY方向)のエッチングレートを調整する機能を有する。
First, as shown in FIG. 7A, a
制御膜70を形成した後、所定の温度で制御膜70のアニールを行う。制御膜70のエッチングレートは、アニール時の温度により変化する。したがって、アニール時の温度を適宜設定することにより、制御膜70のエッチングレートを調整することができる。
After forming the
次に、図7(b)に示すように、制御膜70上にマスク層72を形成する。そして、マスク層72をパターニングして、マスク層72に開口部72aを形成する。開口部72aは、形成される凹部12における平坦部12aと同様に平面視で略円形であり、その径は平坦部12aの径L1と略同一に設定される。換言すれば、マスク層72の開口部72aの形状および径によって、形成される凹部12における平坦部12aの形状および径L1が決まる(図7(c)参照)。
Next, as shown in FIG. 7B, a
次に、図7(c)に示すように、マスク層72の開口部72aを介して、制御膜70で覆われた基板11に等方性エッチングを施す。等方性エッチングには、制御膜70のエッチングレートの方が基板11のエッチングレートよりも大きくなるようなエッチング液(例えば、フッ酸溶液)を用いる。等方性エッチングにより、開口部72aから制御膜70と基板11とがエッチングされ、制御膜70に開口部70aが形成されるとともに、基板11に凹部12が形成される。凹部12の中央部(底部)におけるマスク層72の開口部72aと平面視で重なる部分が平坦部12aとなる。
Next, as shown in FIG. 7C, isotropic etching is performed on the
次に、図7(d)に示すように、等方性エッチングの進行に伴って凹部12が拡大され、平坦部12aの周囲を囲むように曲面部12bと傾斜面12cとが形成される。ここで、基板11とマスク層72との間に制御膜70が設けられていない場合は、図7(d)に破線で示すように、曲面部12bが基板11の面11aに到達するまで形成されることとなる。本実施形態では、基板11とマスク層72との間に制御膜70が設けられており、等方性エッチングにおける制御膜70の単位時間当たりのエッチング量は基板11の単位時間当たりのエッチング量よりも多い。
Next, as shown in FIG. 7D, the
したがって、制御膜70の開口部70aの拡大量は凹部12の深さ方向の拡大量よりも多くなるので、開口部70aの拡大に伴って、凹部12の幅方向も拡大することとなる。そのため、基板11の幅方向における単位時間当たりのエッチング量は、深さ方向における単位時間当たりのエッチング量よりも多くなる。これにより、曲面部12bの周囲を囲むようにテーパー状の傾斜面12cが形成される。
Therefore, since the amount of expansion of the
上述したように、平坦部12aの形状および径L1は、マスク層72の開口部72aの形状および径により制御することができる。また、凹部12の径L2、傾斜面12cの角度、凹部12の深さE1は、基板11の深さ方向のエッチングレートに対する幅方向のエッチングレートとエッチング時間とにより制御され、このエッチングレートの差は制御膜70のアニール時の温度設定により調整できる。
As described above, the shape and diameter L1 of the
本工程では、X方向およびY方向において隣り合う凹部12同士が互いに接続されるとともに、W方向において隣り合う凹部12同士の間に基板11の面11aが残された状態、より具体的には、凹部12の径L2が対角線長LDの95%以下の状態(図4参照)で等方性エッチングを終了する。
In this step, the
W方向において隣り合う凹部12同士が互いに接続されるまで等方性エッチングを行うと、マスク層72が基板11から浮いて剥がれてしまうおそれがある。本実施形態では、凹部12の径L2が対角線長LDの95%以下であり、隣り合う凹部12同士の間に基板11の面11aが残っている状態で等方性エッチングを終了するので、等方性エッチングが終了するまでマスク層72を支持することができる。これにより、凹部12の平面形状は、4隅の角部が丸くなった略矩形状となる(図4参照)。
If isotropic etching is performed until the
形成される凹部12の仮想的な平面形状はマスク層72の開口部72aの平面形状が拡大された円形状であるが、X方向およびY方向に隣り合う凹部12同士が接続されるため、凹部12の平面形状は4隅の角部が丸く形成された略矩形状となる。
The virtual planar shape of the recessed
次に、図8(a)に示すように、基板11からマスク層72を除去した後、基板11の面11a側を覆い凹部12を埋め込むように、光透過性を有し、基板11よりも高い屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ材料層13aを形成する。レンズ材料層13aは、例えばCVD法を用いて形成することができる。レンズ材料層13aで凹部12を埋め込むことによりマイクロレンズML1が構成される。レンズ材料層13aは凹部12を埋め込むように形成されるため、レンズ材料層13aの表面は基板11の凹部12に起因する凹凸が反映された凹凸形状となる。
Next, as shown in FIG. 8A, after removing the
続いて、レンズ材料層13aに対して平坦化処理を施す。平坦化処理では、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理などを用いて、レンズ材料層13aの表面の凹凸が形成された部分(図8(a)に示す2点鎖線より上方の部分)を研磨して除去することにより、レンズ材料層13aの表面が平坦化される。平坦化処理の結果、図8(b)に示すように、表面が平坦化されたレンズ層13が得られる。
Subsequently, a planarization process is performed on the
なお、図示を省略するが、従来のエッチングにより曲面状の凹部が形成されたマイクロレンズでは、マスク層に本実施形態よりも小さな開口部を形成し、その開口部を介して基板に等方性エッチング処理を施すことにより、基板が略球面状にエッチングされて曲面状の凹部が形成される。このとき、形成される凹部の径が本実施形態の凹部12の最大径(W方向における径)と同じである場合、曲面状の凹部の深さは本実施形態の凹部12の深さよりも大きく(深く)なる。
Although not shown, in a conventional microlens having a curved concave portion formed by etching, an opening smaller than that of the present embodiment is formed in the mask layer, and the substrate isotropic through the opening. By performing the etching process, the substrate is etched into a substantially spherical shape to form a curved concave portion. At this time, when the diameter of the concave portion to be formed is the same as the maximum diameter (the diameter in the W direction) of the
特に、画素Pの配置ピッチが大きくなると、凹部の径および深さも画素Pの配置ピッチに対応して大きくなる。そのため、本実施形態と比べて、基板のエッチング量および凹部を埋めるためのレンズ層の材料の堆積量が多くなりレンズ層の表面の段差も大きくなるので、CMP処理工程における研磨量も多くなり、その結果、これらの工程における工数の増大を招くこととなる。 In particular, when the arrangement pitch of the pixels P is increased, the diameter and depth of the recesses are increased corresponding to the arrangement pitch of the pixels P. Therefore, compared to the present embodiment, the amount of etching of the substrate and the amount of deposition of the material of the lens layer for filling the recesses increase, and the level difference on the surface of the lens layer also increases, so the amount of polishing in the CMP processing step also increases. As a result, man-hours in these processes are increased.
本実施形態に係るマイクロレンズML1の構成によれば、凹部12の中央部に平坦部12aを設けることで、凹部12の深さが浅くなるので、マイクロレンズアレイ基板10の製造工程におけるエッチング、CVD、CMP処理などの工数や、レンズ材料層13aの使用量を低減することができる。また、堆積したレンズ材料層13aの膜厚がより均一になり表面の凹凸形状が小さくなるので、レンズ材料層13aの表面の平坦性を向上させることができる。
According to the configuration of the microlens ML <b> 1 according to the present embodiment, the
次に、図8(c)に示すように、レンズ層13を覆うように、光透過性を有し、基板11と同程度の光屈折率を有する無機材料を堆積して中間層14を形成する。そして、中間層14の表面を覆うように、光透過性を有し、基板11よりも高い光屈折率を有する無機材料を堆積してレンズ材料層15aを形成する。中間層14およびレンズ材料層15aは、例えばCVD法を用いて形成することができる。
Next, as shown in FIG. 8C, an
次に、図8(d)に示すように、レンズ材料層15a上に、レジスト層74を形成する。レジスト層74は、例えば、露光部分が現像により除去されるポジ型の感光性レジストで形成する。レジスト層74は、例えば、スピンコート法やロールコート法などで形成することができる。そして、凸部16が形成される位置に対応して遮光部が設けられたマスク層76を介して、レジスト層74を露光して現像する。
Next, as shown in FIG. 8D, a resist
レジスト層74を露光して現像することにより、図9(a)に示すように、レジスト層74のうち、マスク層76の遮光部と重なる領域以外の領域が露光されて除去され、後の工程で凸部16が形成される位置に対応して凸状部75が残留する。残留した凸状部75同士は、X方向、Y方向、およびW方向において互いに離間される。
By exposing and developing the resist
次に、レジスト層74のうち残留した凸状部75に、リフロー処理などの加熱処理を施すことにより軟化(溶融)させる。溶融した凸状部75は、流動状態となり、表面張力の作用で表面が曲面状に変形する。これにより、図9(b)に示すように、レンズ材料層15a上に残留した凸状部75の断面形状が略楕円球面状となる。変形後の凸状部75の底部側(レンズ材料層15a側)は平面視で4隅の角部が丸い略矩形状であるが、凸状部75の略楕円球面状の頂部側(上方)は平面視で略同心円状となる。
Next, the remaining
ここでは、加熱処理の温度が高いほど溶融した凸状部75の流動性が大きくなるので、凸状部75の断面(略楕円球面状)がより扁平となり、加熱処理の温度が低いほど凸状部75の流動性が小さくなるので断面(略楕円球面状)がより盛り上がった曲面状となる。この凸状部75の形状が、後の工程で形成される凸部16の形状の基となる。したがって、レジスト層74を露光する際のマスク層76(図8(d)参照)における遮光部の大きさと、加熱処理の温度の設定とにより凸状部75の形状を制御することにより、凸部16の径L3、平坦部16aの径L4、凸部16の高さE2を調整できる。
Here, since the fluidity of the melted
次に、図9(c)に示すように、凸状部75とレンズ材料層15aとに上方側から、例えば、ドライエッチングなどの異方性エッチングを施す。これにより、凸状部75が徐々に除去され、凸状部75の除去に伴ってレンズ材料層15aの露出する部分がエッチングされる。この結果、レンズ材料層15aに凸状部75の形状が転写されて、凸部15bが形成される。
Next, as shown in FIG. 9C, anisotropic etching such as dry etching is performed on the
この異方性エッチングにおいて、凸状部75の材料(レジスト)のエッチングレートとレンズ材料層15aのエッチングレートとが略同一となるエッチング条件とすれば、凸状部75と凸部15bとは略同一の形状となる。本実施形態では、異方性エッチングの進行に合わせて幅方向におけるエッチング量を調整することにより、凸部15bの中間層14側に傾斜面15cを形成する。なお、傾斜面15cは、テーパー状であることが好ましいが、凸部15bの頂部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する曲面であってもよい。
In this anisotropic etching, if the etching conditions are such that the etching rate of the material (resist) of the
次に、図10(a)に示すように、例えばCVD法を用いて、中間層14と凸部15bとを覆うように、凸部15b(レンズ材料層15a)と同じ材料をさらに堆積させる。これにより、凸部15bに対応する凸部16を有するレンズ層15が形成される。凸部16は、凸部15bが拡大された略相似形状となる。したがって、凸部16には、傾斜面15cに対応する位置に傾斜面16cが形成される。
Next, as shown in FIG. 10A, the same material as the
次に、図10(b)に示すように、CMP処理などを用いて、凸部16の頂部を研磨して除去することにより、凸部16の頂部に平坦部16aが形成され、平坦部16aと傾斜面16cとの間が曲面部16bとなる。図5に示す凸部16の径L3および厚さE2は、基となる凸状部75の形状と凸部15b上に堆積するレンズ材料の厚さとで制御できる。平坦部16aの径L4は、基となる凸状部75の形状と凸部16の研磨量とにより制御できる。傾斜面16cの角度は、基となる凸状部75の形状と異方性エッチングにおける幅方向のエッチング量の調整とで制御できる。
Next, as shown in FIG. 10B, the top portion of the
なお、レジスト層74を露光する際に、例えば下方側ほど露光量が少なくなるような露光条件の設定により、残留する凸状部75の断面形状が略台形状となるようにしてもよい。また、マスク層76の遮光部を大きくすることで凸状部75を凸部16とほぼ同じ大きさに形成し、異方性エッチングにおけるレンズ材料層15aのエッチング量を調整して凸部16を形成することにより、図10(a)に示すレンズ材料をさらに堆積させる工程を省略するようにしてもよい。
When the resist
次に、図10(c)に示すように、レンズ層15を覆い凸部16同士の間を埋めるように、平坦化層17を形成して、平坦化層17の表面に平坦化処理を施す。凸部16を平坦化層17で覆うことにより、マイクロレンズML2が構成される。以上により、マイクロレンズアレイ基板10が完成する。
Next, as shown in FIG. 10C, the
マイクロレンズアレイ基板10が完成した後、公知の技術を用いて、マイクロレンズアレイ基板10上に、遮光層32と、保護層33と、共通電極34と、配向膜35とを順に形成して対向基板30を得る。また、基板21上に、遮光層22と、絶縁層23と、TFT24と、絶縁層25と、遮光層26と、絶縁層27と、画素電極28と、配向膜29とを順に公知の方法を用いて形成することにより、素子基板20を得る。
After the
続いて、素子基板20と対向基板30とを位置決めし、素子基板20と対向基板30との間に熱硬化性または光硬化性の接着剤をシール材42(図1参照)として配置して硬化させて貼り合せる。そして、素子基板20と対向基板30とシール材42とで構成される空間に液晶を封入して挟持することにより、液晶装置1が完成する。素子基板20と対向基板30とを貼り合せる前にシール材42で囲まれた領域に液晶を配置することとしてもよい。
Subsequently, the
(第2の実施形態)
<電気光学装置>
第2の実施形態に係る液晶装置は、第1の実施形態に対して、遮光部Sの平面形状が異なる点以外はほぼ同様の構成を有している。例えば、TFT24(図示しない)の平面形状や配置が異なる場合に、TFT24を確実に遮光できるように、遮光部Sの平面形状もTFT24の平面形状や配置に対応した形状に設定される。図11および図12は、第2の実施形態に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。図11および図12には、それぞれ平面形状が異なる遮光部Sの例を示している。第1の実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Second Embodiment)
<Electro-optical device>
The liquid crystal device according to the second embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment except that the planar shape of the light shielding portion S is different. For example, when the planar shape and arrangement of the TFT 24 (not shown) are different, the planar shape of the light shielding portion S is also set to a shape corresponding to the planar shape and arrangement of the
図11に示すように、第2の実施形態に係る液晶装置1Aでは、遮光部Sが画素Pの4つの角部の位置に開口部T側に張り出した部分を有しており、開口部Tは略矩形の4つの角部が内側に窪んだ平面形状を有している。この遮光部Sの張り出した部分には、例えば、TFT24の一部や図示しない中継電極や容量電極などが配置されている。遮光部Sをこのような形状とすることで、遮光部Sの領域を小さくして開口率を高めても、TFT24を確実に遮光することができる。
As shown in FIG. 11, in the
遮光部Sの最小幅をLB1とし、遮光部Sの張り出した部分における最大幅をLB2とする。ここでは、遮光部Sの最小幅LB1および最大幅LB2がX方向およびY方向において同一であるとする。開口部Tの最大幅はLP−LB1となり、開口部Tの最小幅はLP−LB2となる。 The minimum width of the light shielding part S is LB1, and the maximum width of the protruding part of the light shielding part S is LB2. Here, it is assumed that the minimum width LB1 and the maximum width LB2 of the light shielding portion S are the same in the X direction and the Y direction. The maximum width of the opening T is LP-LB1, and the minimum width of the opening T is LP-LB2.
第2の実施形態では、マイクロレンズML1(凹部12)の平坦部12aの径L1を、LP≧L1>(LP−LB1)とする。これにより、平坦部12aと開口部Tとが重なる領域を大きくしつつ、マイクロレンズML1の周縁部に入射する光を屈折させる曲面部12bおよび傾斜面12cの領域(図5参照)を確保できる。また、マイクロレンズML2(凸部16)の平坦部16aの径L4を、(LP−LB1)≧L4≧(LP−LB2)とする。これにより、平坦部16aと遮光部Sとの重なりを避けつつ、平坦部16aと開口部Tとが重なる領域を大きくすることができる。
In the second embodiment, the diameter L1 of the
上記以外のマイクロレンズML1,ML2の構成は、第1の実施形態と同様である。なお、図11には、遮光部Sの張り出した部分がX方向に沿った中心線およびY方向に沿った中心線の双方に対して線対称な形状である場合を示しているが、図12に示すように、遮光部Sの張り出した部分がX方向に沿った中心線およびY方向に沿った中心線の少なくとも一方に対して非線対称な形状である場合もある。 Other configurations of the microlenses ML1 and ML2 are the same as those in the first embodiment. FIG. 11 shows a case where the protruding portion of the light shielding portion S has a shape that is line symmetric with respect to both the center line along the X direction and the center line along the Y direction. As shown in FIG. 4, the protruding portion of the light shielding portion S may have a shape that is axisymmetric with respect to at least one of the center line along the X direction and the center line along the Y direction.
図12に示す液晶装置1Bでは、遮光部Sは画素Pの4つの角部のうち2つの角部において内側に張り出した部分を有しており、開口部Tは略矩形の2つの角が内側に窪んだ平面形状を有している。遮光部Sの最小幅はLB1であり、遮光部Sの張り出した部分のX方向における幅はLB2でY方向における幅はLB3である。幅LB3は幅LB2よりも大きいので、遮光部Sの最大幅はLB3である。
In the
このような場合、平坦部16aの径L4を、(LP−LB1)≧L4≧(LP−LB3)とすると、L4=LP−LB3となった場合に平坦部16aの領域が開口部Tに対して小さくなり過ぎてしまう。そこで、例えば、平坦部16aの径L4を(LP−LB1)≧L4≧(LP−LB2)とし、平坦部16aと遮光部Sとの重なりを小さくしつつ、平坦部16aと開口部Tとが重なる領域を大きくできるよう適宜設定する。
In such a case, if the diameter L4 of the
第2の実施形態に係る液晶装置1A,1Bのように、遮光部Sおよび開口部Tの平面形状が非線対称である構成においても、第1の実施形態と同様に、屈折により生じる斜め光と回折により生じる斜め光とが抑えられるので、光の利用効率を向上させるとともにコントラスト比を向上させることができる。
As in the
(第3の実施形態)
<電子機器>
次に、第3の実施形態に係る電子機器について図13を参照して説明する。図13は、第3の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクターの構成を示す概略図である。
(Third embodiment)
<Electronic equipment>
Next, an electronic apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projector as an electronic apparatus according to the third embodiment.
図13に示すように、第3の実施形態に係る電子機器としてのプロジェクター(投写型表示装置)100は、偏光照明装置110と、2つのダイクロイックミラー104,105と、3つの反射ミラー106,107,108と、5つのリレーレンズ111,112,113,114,115と、3つの液晶ライトバルブ121,122,123と、クロスダイクロイックプリズム116と、投写レンズ117とを備えている。
As shown in FIG. 13, a projector (projection display device) 100 as an electronic apparatus according to the third embodiment includes a
偏光照明装置110は、例えば超高圧水銀灯やハロゲンランプなどの白色光源からなる光源としてのランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とを備えている。ランプユニット101と、インテグレーターレンズ102と、偏光変換素子103とは、システム光軸Lxに沿って配置されている。
The
ダイクロイックミラー104は、偏光照明装置110から射出された偏光光束のうち、赤色光(R)を反射させ、緑色光(G)と青色光(B)とを透過させる。もう1つのダイクロイックミラー105は、ダイクロイックミラー104を透過した緑色光(G)を反射させ、青色光(B)を透過させる。
The
ダイクロイックミラー104で反射した赤色光(R)は、反射ミラー106で反射した後にリレーレンズ115を経由して液晶ライトバルブ121に入射する。ダイクロイックミラー105で反射した緑色光(G)は、リレーレンズ114を経由して液晶ライトバルブ122に入射する。ダイクロイックミラー105を透過した青色光(B)は、3つのリレーレンズ111,112,113と2つの反射ミラー107,108とで構成される導光系を経由して液晶ライトバルブ123に入射する。
The red light (R) reflected by the
光変調素子としての透過型の液晶ライトバルブ121,122,123は、クロスダイクロイックプリズム116の色光ごとの入射面に対してそれぞれ対向配置されている。液晶ライトバルブ121,122,123に入射した色光は、映像情報(映像信号)に基づいて変調され、クロスダイクロイックプリズム116に向けて射出される。
The transmissive liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム116は、4つの直角プリズムが貼り合わされて構成されており、その内面には赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が合成される。合成された光は、投写光学系である投写レンズ117によってスクリーン130上に投写され、画像が拡大されて表示される。
The cross
液晶ライトバルブ121は、色光の入射側と射出側とにおいてクロスニコルに配置された一対の偏光素子の間に隙間を置いて配置されている。他の液晶ライトバルブ122,123も同様である。液晶ライトバルブ121,122,123は、上記実施形態に係る液晶装置1、液晶装置1A、液晶装置1Bのいずれかが適用されたものである。
The liquid crystal
第3の実施形態に係るプロジェクター100の構成によれば、複数の画素Pが高精細に配置されていても、明るい表示と優れた表示品質とを得ることができる液晶装置1を備えているので、明るくてコントラスト比が良好な画像を表示できるプロジェクター100を提供することができる。
According to the configuration of the
なお、上述した液晶装置1,1A,1Bを適用可能な電子機器は、プロジェクター100に限定されない。液晶装置1,1A,1Bは、例えば、投写型のHUD(ヘッドアップディスプレイ)や直視型のHMD(ヘッドマウントディスプレイ)、または電子ブック、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型のビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、電子手帳、POSなどの情報端末機器の表示部として好適に用いることができる。
Note that the electronic apparatus to which the above-described
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。 The above-described embodiments merely show one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention. As modifications, for example, the following can be considered.
(変形例1)
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズML1(凹部12)の平坦部12aおよびマイクロレンズML2(凸部16)の平坦部16aの平面形状がともに円形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズML1およびマイクロレンズML2の平坦部の平面形状が略矩形状であってもよい。図14は、変形例1に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Modification 1)
In the configuration of the microlens array substrate according to the above embodiment, the planar shapes of the
図14に示すように、変形例1に係る液晶装置6は、マイクロレンズML1(凹部62)とマイクロレンズML2(凸部66)とを備えており、その他は第1の実施形態に係る液晶装置1と同様の構成を有している。マイクロレンズML1(凹部62)は中央部に平坦部62aを有し、マイクロレンズML2(凸部66)は中央部に平坦部66aを有している。変形例1に係る凹部62および凸部66では、平坦部62aおよび平坦部66aの平面形状がともに略矩形状であり、この点が第1の実施形態に係る凹部12および凸部16と異なっている。平坦部62aおよび平坦部66aの平面形状は、例えば、4つの角部が丸く形成された略矩形状である。なお、マイクロレンズML1(凹部62)およびマイクロレンズML2(凸部66)の断面形状は、図5に示すマイクロレンズML1,ML2と略同一である。
As shown in FIG. 14, the liquid crystal device 6 according to the first modification includes a microlens ML1 (concave portion 62) and a microlens ML2 (convex portion 66), and the others are the liquid crystal device according to the first embodiment. 1 has the same configuration. The microlens ML1 (concave portion 62) has a
マイクロレンズML1の平坦部62aおよびマイクロレンズML2の平坦部66aの平面形状が略矩形状であると、画素Pの開口部Tの輪郭が略矩形である場合に、開口部Tの輪郭に沿って平坦部62aおよび平坦部66aを配置できる。そのため、平坦部が円形の場合よりも、入射する平行光がマイクロレンズML1およびマイクロレンズML2をそのまま直進する領域が広くなるので、液晶層40(図3参照)を透過する平行光をより多くし斜め光をより少なくすることができる。
If the planar shape of the
変形例1においても、マイクロレンズML1の径(凹部62の対角線方向の長さ)L2は、対角線長LDの95%以下であり、かつ、配置ピッチLPよりも大きいことが望ましい。平坦部62aのX方向およびY方向における幅をL1aとすると、幅L1aは、配置ピッチLP以下、かつ開口部Tの最大幅よりも大きいことが望ましく、図14に示す例ではLP≧L1a>(LP−LB)となる。平坦部62aの径(対角線方向の長さ)をL1bとすると、LT≧L1b>L1aであることが望ましい。ここで、LTは、開口部Tにおける対角線方向の長さである。
Also in the first modification, it is desirable that the diameter (the length of the
マイクロレンズML2(凸部66)の領域は、マイクロレンズML1(凹部62)の領域に包含され、かつ、マイクロレンズML1の平坦部62aの領域を包含する。すなわち、マイクロレンズML2の径(対角線方向の長さ)L3は、マイクロレンズML1の径L2以下であり、かつ、平坦部62aの径L1b以上である。平坦部66aのX方向およびY方向における幅をL4aとすると、幅L4aは開口部Tの最大幅以下、かつ開口部Tの最小幅以上であることが望ましく、図14に示す例ではL4a=LP−LBとなる。平坦部66aの径(対角線方向の長さ)をL4bとすると、L1b>L4b>L4aであることが望ましい。
The region of the microlens ML2 (convex portion 66) is included in the region of the microlens ML1 (concave portion 62) and includes the region of the
平坦部62aの平面形状を略矩形状とする場合は、図7(b)に示すマスク層72に開口部72aを形成する工程において、開口部72aの平面形状を矩形にすればよい。また、平坦部66aの平面形状を略矩形状とする場合は、図8(d)に示すレジスト層74を露光する際のマスク層76における遮光部の大きさ、図9(b)に示す加熱処理の温度、図9(c)に示す異方性エッチングを施す際のエッチング条件などを適宜調整すればよい。
When the planar shape of the
なお、変形例1のマイクロレンズML1(凹部62)およびマイクロレンズML2(凸部66)を、第2の実施形態に係る液晶装置1A,1Bに適用してもよい。また、平坦部12aを有するマイクロレンズML1(凹部12)と平坦部66aを有するマイクロレンズML2(凸部66)とを組み合わせた構成や、平坦部62aを有するマイクロレンズML1(凹部62)と平坦部16aを有するマイクロレンズML2(凸部16)とを組み合わせた構成としてもよい。
Note that the microlens ML1 (concave portion 62) and the microlens ML2 (convex portion 66) of
(変形例2)
上記の実施形態に係る液晶装置の構成では、画素Pの外形が正方形であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、画素Pの外形が長方形であってもよい。図15は、変形例2に係る液晶装置の遮光部およびマイクロレンズの形状と配置とを示す模式平面図である。上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Modification 2)
In the configuration of the liquid crystal device according to the above embodiment, the outer shape of the pixel P is a square, but the present invention is not limited to such a form. For example, the outer shape of the pixel P may be a rectangle. FIG. 15 is a schematic plan view illustrating the shape and arrangement of the light-shielding portion and the microlens of the liquid crystal device according to the second modification. Constituent elements common to the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図15には、3つの画素(サブ画素)Pを示している。変形例2に係る液晶装置8は、赤色(R)を透過するサブ画素P(R)と、緑色(G)を透過するサブ画素P(G)と、青色(B)を透過するサブ画素P(B)とを有している。液晶装置8では、サブ画素P(R),P(G),P(B)により、画像を形成する際の一つの単位である画素Qが構成される。液晶装置8は、それぞれの画素Qにおいてサブ画素P(R),P(G),P(B)のそれぞれの輝度を適宜変えることで、種々の色の表示を行うことができる。以下では、色を区別しない場合には、単にサブ画素Pという。
FIG. 15 shows three pixels (sub-pixels) P. The liquid crystal device 8 according to
サブ画素Pは、長方形の平面形状を有しており、格子状に配列されている。サブ画素Pは、X方向に所定の配置ピッチLPxで配列され、Y方向に所定の配置ピッチLPyで配列されている。したがって、サブ画素PのX方向に沿った1辺の長さはLPxであり、サブ画素PのY方向に沿った1辺の長さはLPyである。サブ画素Pの対角線長をLDとし、開口部Tにおける対角線方向の長さをLTとする。 The sub-pixels P have a rectangular planar shape and are arranged in a lattice pattern. The sub-pixels P are arranged with a predetermined arrangement pitch LPx in the X direction and with a predetermined arrangement pitch LPy in the Y direction. Therefore, the length of one side along the X direction of the subpixel P is LPx, and the length of one side along the Y direction of the subpixel P is LPy. The diagonal length of the sub-pixel P is denoted by LD, and the length in the diagonal direction at the opening T is denoted by LT.
液晶装置8は、マイクロレンズML1(凹部82)とマイクロレンズML2(凸部86)とを備えている。マイクロレンズML1(凹部82)は中央部に平坦部82aを有し、マイクロレンズML2(凸部86)は中央部に平坦部86aを有している。凹部82、平坦部82a、凸部86、および平坦部86aの平面形状は、例えば、4つの角部が丸く形成された略矩形状であるが、楕円形状(凹部82および凸部86は仮想的な外形が楕円形状)であってもよい。
The liquid crystal device 8 includes a microlens ML1 (concave portion 82) and a microlens ML2 (convex portion 86). The microlens ML1 (concave portion 82) has a
変形例2においても、マイクロレンズML1の径(凹部82の対角線方向の長さ)L2は、対角線長LDの95%以下であり、かつ、配置ピッチLPよりも大きいことが望ましい。マイクロレンズML1(凹部82)のX方向における幅は配置ピッチLPxと等しく、Y方向における幅は配置ピッチLPyと等しい。平坦部82aのX方向における幅をL1xとすると、LPx≧L1x>(LPx−LB)であり、Y方向における幅をL1yとすると、LPy≧L1y>(LPy−LB)であることが望ましい。平坦部82aの径(対角線方向の長さ)をL1dとすると、LT≧L1dであることが望ましい。
Also in the modification example 2, it is desirable that the diameter (the length of the
マイクロレンズML2(凸部86)の領域は、マイクロレンズML1(凹部82)の領域に包含され、かつ、マイクロレンズML1の平坦部82aの領域を包含する。すなわち、マイクロレンズML2の径(対角線方向の長さ)L3は、マイクロレンズML1の径L2以下であり、かつ、平坦部82aの径L1d以上である。マイクロレンズML2(凸部86)のX方向における幅は配置ピッチLPxと等しく、Y方向における幅は配置ピッチLPyと等しい。
The region of the microlens ML2 (convex portion 86) is included in the region of the microlens ML1 (concave portion 82), and includes the region of the
平坦部86aのX方向における幅をL4xとすると、幅L4xは開口部TのX方向における最大幅以下、かつ最小幅以上であることが望ましく、平坦部86aのY方向における幅をL4yとすると、幅L4yは開口部TのY方向における最大幅以下、かつ最小幅以上であることが望ましい。平坦部86aの径(対角線方向の長さ)をL4dとすると、L1d>L4dであることが望ましい。 If the width of the flat portion 86a in the X direction is L4x, the width L4x is preferably not more than the maximum width in the X direction of the opening T and not less than the minimum width, and if the width of the flat portion 86a in the Y direction is L4y, The width L4y is preferably equal to or smaller than the maximum width in the Y direction of the opening T and equal to or larger than the minimum width. When the diameter (length in the diagonal direction) of the flat portion 86a is L4d, it is desirable that L1d> L4d.
このようなサブ画素P(R),P(G),P(B)で構成される画素Qを備えた液晶装置8は、直視型のディスプレイに好適に用いることができ、例えば、携帯電話やスマートフォンなどの電子機器の表示部として好適に用いることができる。 The liquid crystal device 8 including the pixel Q composed of such sub-pixels P (R), P (G), and P (B) can be suitably used for a direct-view type display. It can use suitably as a display part of electronic devices, such as a smart phone.
(変形例3)
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズML1(凹部12),ML2(凸部16)の周縁部にテーパー状の傾斜面12c,16cを備える構成を有していたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、凹部12,凸部16が傾斜面12c,16cを有しておらず、曲面部12b,16bが平坦部12a,16aの周囲から周縁部まで形成された構成であってもよい。しかしながら、凹部12,凸部16の周縁部が曲面であると、入射する光が大きく屈折されたり全反射されたりしてしまう場合がある。また、傾斜面12c,16cを有している場合と比べて、マイクロレンズML1,ML2の領域内における平均の厚さが大きくなるので、回折に起因する斜め光が多くなるおそれがある。したがって、凹部12,凸部16が傾斜面12c,16cを有する構成の方が好ましい。
(Modification 3)
In the configuration of the microlens array substrate according to the above-described embodiment, the microlens ML1 (concave portion 12) and ML2 (convex portion 16) have a configuration including tapered
(変形例4)
本発明のマイクロレンズアレイ基板の製造方法は、上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の製造方法に限定されない。例えば、凹部12を形成する方法は、基板11上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凹部12の基となる形状を形成し、レジスト層と基板11とに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、その形状を転写して凹部12を形成してもよい。同様に、凸部16を形成する方法も、レンズ材料層15a上にレジスト層を形成し、グレースケールマスクを用いた露光や多段階露光などにより、レジスト層に凸部16の基となる形状を形成し、レジスト層とレンズ材料層15aとに略同一のエッチング選択比で異方性エッチングを施すことにより、その形状を転写して凸部16を形成してもよい。
(Modification 4)
The manufacturing method of the microlens array substrate of the present invention is not limited to the manufacturing method of the microlens array substrate according to the above embodiment. For example, the method of forming the
(変形例5)
上記の実施形態に係るマイクロレンズアレイ基板の構成では、マイクロレンズML1は光が入射する側に向かって凸形状であり、マイクロレンズML2は光が射出される側に向かって凸形状であったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズML1,ML2がともに光が入射する側に向かって凸形状の構成であってもよいし、マイクロレンズML1,ML2がともに光が射出される側に向かって凸形状の構成であってもよい。
(Modification 5)
In the configuration of the microlens array substrate according to the above embodiment, the microlens ML1 has a convex shape toward the light incident side, and the microlens ML2 has a convex shape toward the light emission side. The present invention is not limited to such a form. For example, both the microlenses ML1 and ML2 may have a convex configuration toward the light incident side, or both the microlenses ML1 and ML2 may have a convex configuration toward the light emission side. May be.
(変形例6)
上述した液晶装置1,1A,1Bでは、マイクロレンズアレイ基板10を対向基板30に備えていたが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、マイクロレンズアレイ基板10を素子基板20に備えた構成としてもよい。
(Modification 6)
In the
1,1A,1B,6,8…液晶装置(電気光学装置)、10…マイクロレンズアレイ基板、11…基板、11a…面(第1の面)、12…凹部、12a…平坦部(第1の平坦部)、12c…傾斜面(第1の傾斜面)、13…レンズ層、16a…平坦部(第2の平坦部)、16c…傾斜面(第2の傾斜面)、20…素子基板(第1の基板)、24…TFT(スイッチング素子)、30…対向基板(第2の基板)、40…液晶層(電気光学層)、100…プロジェクター(電子機器)、LP,LPx,LPy…配置ピッチ、ML1…マイクロレンズ(第1のマイクロレンズ)、ML2…マイクロレンズ(第2のマイクロレンズ)、P…画素、S…遮光部、T…開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板の第1の面側に配置され、前記基板の方向に突出し中央部に第1の平坦部を有する第1のマイクロレンズと、
前記第1のマイクロレンズの前記基板とは反対側に前記第1のマイクロレンズに対応するように配置され、前記基板の方向とは反対側に突出し中央部に第2の平坦部を有する第2のマイクロレンズと、を備え、
前記基板側からの平面視で、前記第1のマイクロレンズの領域は前記第2のマイクロレンズの領域を包含し、前記第2のマイクロレンズの領域は前記第1の平坦部の領域を包含していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 A substrate,
A first microlens disposed on the first surface side of the substrate and projecting in the direction of the substrate and having a first flat portion at a central portion;
A second microlens is disposed on the opposite side of the first microlens from the substrate so as to correspond to the first microlens , protrudes on the opposite side of the direction of the substrate, and has a second flat portion at the center. A microlens, and
In plan view from the substrate side, the region of the first microlens includes the region of the second microlens, and the region of the second microlens includes the region of the first flat portion. A microlens array substrate characterized by comprising:
前記第2のマイクロレンズの径は、前記第1のマイクロレンズの径以下、かつ、前記第1の平坦部の径以上であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 The microlens array substrate according to claim 1,
The diameter of the second microlens is equal to or smaller than the diameter of the first microlens and equal to or larger than the diameter of the first flat portion.
前記第2のマイクロレンズの厚さは、前記第1のマイクロレンズの厚さよりも薄いことを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 The microlens array substrate according to claim 1 or 2,
The microlens array substrate, wherein the thickness of the second microlens is thinner than the thickness of the first microlens.
前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズは格子状に配置されており、
前記第1のマイクロレンズは、前記基板の前記第1の面に設けられた凹部を埋めるように配置された、前記基板の屈折率とは異なる屈折率を有するレンズ層で構成され、
前記第1のマイクロレンズの径は、前記格子において互いに対角位置にある格子点同士を結ぶ直線の長さの95%以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 A microlens array substrate according to any one of claims 1 to 3,
The first microlens and the second microlens are arranged in a lattice pattern,
The first microlens is configured by a lens layer having a refractive index different from the refractive index of the substrate, which is disposed so as to fill a concave portion provided in the first surface of the substrate.
The diameter of the first microlens is 95% or less of the length of a straight line connecting lattice points that are diagonal to each other in the lattice.
前記第1の平坦部の径は、前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズの配置ピッチ以下であることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 A microlens array substrate according to any one of claims 1 to 4,
The diameter of the first flat portion, a microlens array substrate, wherein the first microlens and the second or less placement pitch of the microlenses.
前記第1のマイクロレンズは、周縁部に第1の傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 A microlens array substrate according to any one of claims 1 to 5,
The microlens array substrate, wherein the first microlens has a first inclined surface at a peripheral portion.
前記第2のマイクロレンズは、周縁部に第2の傾斜面を有していることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板。 The microlens array substrate according to any one of claims 1 to 6,
The microlens array substrate, wherein the second microlens has a second inclined surface at a peripheral portion.
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アレイ基板を含み、前記第1の基板と対向するように配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置された電気光学層と、を備え、
前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズは、前記画素と平面視で重なるように配置されていることを特徴とする電気光学装置。 A first substrate comprising: a switching element provided for each pixel; and a light shielding part having an opening of the pixel and provided to overlap the switching element in plan view;
A second substrate comprising the microlens array substrate according to any one of claims 1 to 7, and disposed to face the first substrate;
An electro-optic layer disposed between the first substrate and the second substrate,
The electro-optical device, wherein the first microlens and the second microlens are arranged so as to overlap the pixel in plan view.
前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズの配置ピッチは、前記画素の配置ピッチと同じであり、
前記第2の平坦部の径は、前記配置ピッチと前記遮光部の最大幅との差以上、かつ、前記配置ピッチと前記遮光部の最小幅との差以下であることを特徴とする電気光学装置。 The electro-optical device according to claim 8,
Placement pitch of the first microlens and the second microlens is the same as the arrangement pitch of the pixels,
The diameter of the second flat portion is not less than the difference between the arrangement pitch and the maximum width of the light shielding portion, and is not more than the difference between the arrangement pitch and the minimum width of the light shielding portion. apparatus.
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