光学素子基板の製造方法及び光学素子基板
【課題】歩留まりの低下を防ぐことが可能な光学素子基板の製造方法及び光学素子基板を提供すること。
【解決手段】スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板の製造方法であって、光を透過可能な基板の表面に無機材料を用いて薄膜を形成する光屈折層形成工程と、前記基板の表面に形成された前記薄膜をパターニングして前記基板の表面に複数の光学素子アレイを形成する光屈折層形成工程と、前記光屈折層形成工程に先立ち、前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイが形成される領域から外れた領域に溝部を形成する溝部形成工程とを含む。
【解決手段】スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板の製造方法であって、光を透過可能な基板の表面に無機材料を用いて薄膜を形成する光屈折層形成工程と、前記基板の表面に形成された前記薄膜をパターニングして前記基板の表面に複数の光学素子アレイを形成する光屈折層形成工程と、前記光屈折層形成工程に先立ち、前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイが形成される領域から外れた領域に溝部を形成する溝部形成工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子基板の製造方法及び光学素子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子基板と対向基板との間に電気光学物質（例えば液晶など）を挟んで構成された電気光学装置が知られている。このような電気光学装置として、例えばプロジェクターのライトバルブとして用いられる液晶装置などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。
【０００３】
これに対して、例えば液晶装置の対向基板の一部に光学素子基板を用いることにより、液晶パネルに入射した光を収束し、液晶パネルの実質的な開口率の向上を図る構成が知られている。このような対向基板を製造する場合、例えば特許文献１に示すように、石英などからなる基板の表面に無機材料からなる薄膜を形成し、当該薄膜をパターニングすることでマイクロレンズを形成する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法においては、基板と薄膜との間の線膨張係数の違いにより、薄膜形成時に基板と薄膜との間にクラックが発生する場合がある。クラックがマイクロレンズを形成する領域にまで及んだ場合、当該光学素子基板を破棄せざるを得ないため、歩留まりが低下してしまう。マイクロレンズに限られず、プリズムなどの他の光学素子においても、同様の問題が生じうる。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、歩留まりの低下を防ぐことが可能な光学素子基板の製造方法及び光学素子基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光学素子基板の製造方法は、複数の光学素子を有する光学素子基板の製造方法であって、光透過性を有する基板の第１面に、前記複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、前記第１面の前記複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、前記凹部の内部、前記溝部の内部を埋め込むように、前記第１面に、前記基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して前記複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、光透過性を有する基板の第１面に、複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、第１面の複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、凹部の内部、溝部の内部を埋め込むように、第１面に、基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、を含むこととしたので、光屈折層を形成する時に生じるクラックを溝部に沿って誘導することができる。これにより、光屈折層のうち光学素子アレイが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。なお、光学素子としては、例えばマイクロレンズやプリズムなど、基板を透過した光を屈折させることができる素子が挙げられる。
【０００９】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、平面視で前記複数の光学素子と前記基板の外縁との間に前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、平面視で複数の光学素子と基板の外縁との間に溝部を形成することとしたので、光屈折層において基板の外縁から複数の光学素子へ向けた方向に生じるクラックを基板の外縁に沿った方向に誘導させることができる。これにより、クラックが光屈折層の中央部に及ぶのを防ぐことができる。
【００１０】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、前記溝部を環状に形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、溝部を環状に形成することとしたので、当該溝部に囲まれた領域にクラックが到達するのを防ぐことができる。
【００１１】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、前記溝部形成工程では、少なくとも１つの前記光学素子アレイを囲うように前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、複数の光学素子が複数の光学素子アレイを含む場合、溝部形成工程において、少なくとも１つの光学素子アレイを囲うように溝部を形成することとしたので、光学素子アレイが形成される領域の内部にクラックが到達するのを防ぐことができる。
【００１２】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、前記光屈折層形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように前記光屈折層を形成し、前記溝部形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、複数の光学素子が複数の光学素子アレイを含む場合、光屈折層形成工程において、複数の光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように光屈折層を形成し、溝部形成工程において、複数の光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に溝部を形成することとしたので、複数の光学素子アレイの周囲を囲うように溝部を効率的に配置させることができる。
【００１３】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、断面視において底部へ向けて先細りとなるように前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、断面視において底部へ向けて先細りとなるように溝部を形成することとしたので、既存の手法を用いて容易に溝部を形成することができる。
【００１４】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程は、前記凹部形成工程と同一工程で行うことが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程を当該凹部形成工程と同一工程で行うこととしたので、基板の表面に凹部と溝部とを同一工程で効率的に形成することができる。
【００１５】
本発明に係る光学素子基板は、スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板であって、光を透過可能な基板と、前記基板の表面に無機材料を用いて形成された光学素子アレイと、前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイを囲うように形成された溝部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、基板の表面のうち複数の光学素子アレイを囲うように形成された溝部を備えることとしたので、光学素子アレイの内部にクラックが生じにくい構成となる。これにより、光の利用効率に優れた光学素子基板を得ることができる。
【００１７】
本発明に係る電気光学装置は、上記の光学素子基板を備える。
本発明によれば、光の利用効率に優れた光学素子基板を備えるので、品質の高い電気光学装置を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を備える。
本発明によれば、発光特性の高い電気光学装置を備えるので、所期の表示品質を備えた安価な電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図。
【図２】本実施形態に係る液晶装置の断面構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の電気的構成を示す配線図。
【図４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図５】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図６】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図７】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図８】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図９】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１０】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１１】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１２】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１３】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１５】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る液晶装置の断面構成を示す図。
【図１７】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１８】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１９】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２０】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２１】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２２】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２３】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２５】本発明の第六実施形態に係るプロジェクターの構成を示す平面図。
【図２６】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２７】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２８】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２９】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図３０】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る液晶装置１２０の構成を示す平面図である。図２は、液晶装置１２０のＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、液晶装置１２０は、ＴＦＴアレイ基板２２０と対向基板２１０とを重ね合わせるとともに、両者の間に設けられたシール材５２により貼り合わせた構成を有する。シール材５２によって区画された領域内には液晶層２５０が封入されている。シール材５２の形成領域の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。
【００２２】
シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路４１および外部回路実装端子４２がＴＦＴアレイ基板２２０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路５４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板２２０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路５４の間を接続するための複数の配線５５が設けられている。また、対向基板２１０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板２２０と対向基板２１０との間で電気的導通をとるための基板間導通材５６が配設されている。
【００２３】
なお、データ線駆動回路４１および走査線駆動回路５４をＴＦＴアレイ基板２２０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板２２０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
【００２４】
図２に示すように、対向基板２１０は、基材２００、光屈折層２０１、遮光部２０３、保護層２０４、共通電極２０５及び配向膜２０６を有している。
基材２００は、例えばガラスや石英など、光透過性を有する材料を用いて構成されている。基材２００は、液晶層２５０側の第一面２００ａに形成された複数の凹部２００ｂを有している。複数の凹部２００ｂは、平面視で複数の画素の各々と重なり合うように配置されている。本実施形態では、複数の凹部２００ｂは、マトリクス状に配列された構成を有している。複数の凹部２００ｂの底部は、それぞれ曲面状に形成されている。
【００２５】
また、基材２００の第一面２００ａには、溝部２００ｃが形成されている。溝部２００ｃは、平面視で基材２００の外周に沿うように、例えば環状に形成されている。したがって、複数の凹部２００ｂは、環状に形成された溝部２００ｃの内側の領域に形成されている。
【００２６】
光屈折層２０１は、複数の凹部２００ｂの内部及び溝部２００ｃの内部を含む基材２００の第一面２００ａの略全面に積層されている。光屈折層２０１は、基材２００よりも光屈折率の高い無機材料を用いて形成されている。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、ＡｌＯなどが挙げられる。
【００２７】
本実施形態では、凹部２００ｂの底部が曲面状に形成されているため、基材２００に入射して凹部２００ｂに到達した光は、基材２００と光屈折層２０１との間の光屈折率の差により、平面視で凹部２００ｂの中央部側へ屈折する。このように、光屈折層２０１のうち、複数の複数の凹部２００ｂの内部に設けられる部分には、マイクロレンズ（光学素子）が形成されることになる。また、凹部２００ｂは、断面視において底部へ向けて短手方向の寸法が小さくなるように形成されている、すなわち、先細りとなるように形成されている。
【００２８】
本実施形態では、このようなマイクロレンズＭＬが複数設けられており、マイクロレンズアレイ（光学素子アレイ）ＭＬＡを構成している。各々のマイクロレンズＭＬは、平面視で複数の画素の各々と重なり合うように配置される。本実施形態では、基材２００及び光屈折層２０１により、光学素子基板２０２が構成されている。
【００２９】
遮光部２０３は、光屈折層２０１の第二面２０１ａのうちマイクロレンズＭＬ同士の境界に平面視で重なる領域に形成されている。保護層２０４は、光屈折層２０１の第二面２０１ａ及び遮光部２０３を覆うように形成されている。保護層２０４は、当該第二面２０１ａのほぼ全面に亘って形成されている。共通電極２０５は、保護層２０４のほぼ全面に亘って形成されている。配向膜２０６は、共通電極２０５を覆うように形成されている。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板２２０は、基材２２１、遮光部２２２、絶縁層２２３、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）２２４、絶縁層２２５、遮光部２２６、絶縁層２２７、画素電極２２８及び配向膜２２９を有している。
【００３１】
基材２２１は、基材２００と同様、例えばガラスや石英など、光透過性を有する材料を用いて形成されている。遮光部２２２は、基材２２１の液晶層２５０側の第一面２２１ａに設けられている。絶縁層２２３は、遮光部２２２を含む基材２２１の第一面２２１ａを覆うように形成されている。
【００３２】
ＴＦＴ２２４は、画素電極２２８を駆動するスイッチング素子である。当該ＴＦＴ２２４は、不図示の半導体層及びゲート電極を有して構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域及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。
【００３３】
ゲート電極は、ＴＦＴアレイ基板２２０上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２２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して形成されている。図示を省略しているが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線２４２（図３参照）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ＴＦＴ２２４をオン／オフ制御している。
【００３４】
遮光部２２２及び遮光部２２６は、上記対向基板２１０の遮光部２０３に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光部２２２及び遮光部２２６は、ＴＦＴアレイ基板２２０の厚さ方向において、ＴＦＴ２２４を挟むように配置されている。遮光部２２２及び遮光部２２６が設けられていることにより、ＴＦＴ２２４への光の入射が抑制されている。遮光部２２２に囲まれている矩形状の領域（開口部２２２ａ）、及び、遮光部２２６に囲まれている矩形状の領域（開口部２２６ａ）は、光が透過する領域となる。
【００３５】
画素電極２２８は、開口部２２２ａ及び開口部２２６ａに平面視で重なる領域に設けられている。ＴＦＴ２２４や当該ＴＦＴ２２４に電気信号を供給する不図示の電極や配線等は、遮光部２２２及び遮光部２２６に平面視で重なる領域に設けられている。なお、これらの電極や配線等が遮光部２２２及び遮光部２２６を兼ねた構成であっても構わない。また、配向膜２２９は、画素電極２２８を覆うように形成されている。
【００３６】
液晶層２５０は、対向基板２１０側の配向膜２０６と、ＴＦＴアレイ基板２２０側の配向膜２２９との間に封入されている。
【００３７】
図３は、液晶装置１２０の電気的な構成を示す回路図である。
図３に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極２２８、及びＴＦＴ２２４が形成されている。ＴＦＴ２２４は、画素電極２２８に電気的に接続されており、液晶装置１２０の動作時において、画素電極２２８に対する画像信号の供給及び非供給を相互に切り替えるように、画素電極２２８をスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線２４１は、ＴＦＴ２２４のソース領域に電気的に接続されている。
【００３８】
ＴＦＴ２２４のゲートには走査線２４２が電気的に接続されている。液晶装置１２０は、所定のタイミングで、走査線２４２にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極２２８は、ＴＦＴ２２４のドレインに電気的に接続されている。画素電極２２８には、スイッチング素子であるＴＦＴ２２４を一定期間だけ閉じることにより、データ線２４１から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００３９】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極２２８と対向基板２１０に形成された共通電極２０５との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号がリークするのを防止するため、画素電極２２８と容量線２４３との間に蓄積容量２７０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、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、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００４０】
液晶層２５０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からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が射出される。
【００４１】
図２に示すように、上記のように構成された液晶装置１２０において、例えば対向基板２１０の基材２００に入射した光Ｌ１（平行光）は、平面視でマイクロレンズＭＬの周縁部によって開口部２０３ｂの中央部側へ屈折される。その後、液晶層２５０を通過した光Ｌ１は、遮光部２２６の開口部２２６ａ及び遮光部２２２の開口部２２２ａを通過して、ＴＦＴアレイ基板２２０の−Ｚ側の面から射出される。
【００４２】
このように、対向基板２１０側のマイクロレンズＭＬにより、対向基板２１０からＴＦＴアレイ基板２２０へと液晶装置１２０を透過する光が開口部２０３ｂ、開口部２２２ａ及び開口部２２６ａの中央部側へ向けて進行することになる。この結果、ＴＦＴアレイ基板２２０側から射出される光の量が多くなるため、光の利用効率が高められることになる。
【００４３】
次に、上記のように構成された光学素子基板２０２の製造方法を説明する。
図４は、マザー基板Ｓの構成を示す図である。
光学素子基板２０２は、図４に示すように、ガラスや石英などからなる円形のマザー基板Ｓを用いて形成される。
【００４４】
マザー基板Ｓは、平面視で円形に形成されており、一部に切り欠き部（オリフラ）Ｓｂが設けられている。マザー基板Ｓには、複数の基板形成領域Ｓｃが設けられている。基板形成領域Ｓｃは、個々の光学素子基板が形成される領域である。基板形成領域Ｓｃは、マザー基板Ｓの表面Ｓａにマトリクス状に配列されている。また、マザー基板Ｓの表面Ｓａには、溝部形成領域Ｓｄが設けられている。溝部形成領域Ｓｄは、マザー基板Ｓの外周に沿って設定された環状の領域である。
【００４５】
図５は、１つの基板形成領域Ｓｃを拡大して示す図である。
図５に示すように、基板形成領域Ｓｃには、図中破線で示すように、複数のマイクロレンズＭＬを含むマイクロレンズアレイＭＬＡと、溝部２００ｃとが形成されるようになっている。
【００４６】
このようなマザー基板Ｓを用いて光学素子基板２０２を製造する際には、まず、図６に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面に高温ポリシリコン膜１０を形成する。なお、図６〜図１３は、図４におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示している。次に、図７に示すように、高温ポリシリコン膜１０上にレジスト層１１を塗布する。
【００４７】
レジスト層１１を塗布した後、図８に示すように、当該レジスト層１１をパターニングし、開口部１１ａ、開口部１１ｂ及び開口部１１ｃを形成する。開口部１１ａは、溝部形成領域Ｓｄに対応する箇所に形成する。開口部１１ｂは、溝部２００ｃに対応する領域に形成する。開口部１１ｃは、凹部２００ｂに対応する領域に形成する。
【００４８】
次に、図９に示すように、レジスト層１１が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングし、高温ポリシリコン膜１０に開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃを形成する。開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃは、平面視でそれぞれレジスト層１１の開口部１１ａ、開口部１１ｂ及び開口部１１ｃと同一の形状に形成される。その後、図１０に示すように、レジスト層１１を剥離する。
【００４９】
次に、図１１に示すように、高温ポリシリコン膜１０上からマザー基板Ｓに対して、エッチング液を用いてウエットエッチング処理を行う。この工程では、マザー基板Ｓの表面Ｓａのうち開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃを中心として断面視でほぼ半球状の領域が除去される。開口部１０ａを中心として除去された領域には、溝部２００ｄが形成される。開口部１０ｂを中心として除去された領域には、溝部２００ｃが形成される。開口部１０ｃを中心として除去された領域には、凹部２００ｂが形成される（溝部形成工程、凹部形成工程）。このように、溝部２００ｄ及び溝部２００ｃと、凹部２００ｂとを同一工程で形成するため、マザー基板Ｓの表面Ｓａに溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを形成するための別工程が必要無い。このため、凹部２００ｂ、溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを効率的に形成することができる。
【００５０】
開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃのそれぞれについて、エッチング条件を異なるようにすることで、１回のエッチング処理において、溝部２００ｄ、溝部２００ｃ及び凹部２００ｂの寸法（マザー基板Ｓのうち除去される領域の大きさ）を調整することができる。ウエットエッチング処理の後、図１２に示すように、高温ポリシリコン膜１０を除去する。
【００５１】
なお、部分的にエッチング条件を変える場合の他、例えばハードマスク１０のうち凹部２００ｂに対応する開口部１０ｃよりも、溝部２００ｄ、溝部２００ｃに対応する部分の開口部１０ａ及び１０ｂを小さく形成することで、同一工程で凹部２００ｂよりも幅や深さが小さい溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを形成するようにしてもよい。
【００５２】
高温ポリシリコン膜１０を除去した後、図１３に示すように、溝部２００ｄ、溝部２００ｃ及び凹部２００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層２０１を形成する。この工程により、凹部２００ｂの内部に光屈折層２０１が配置され、複数のマイクロレンズＭＬを含むマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される（光屈折層形成工程）。
【００５３】
図１４は、マザー基板ＳにマイクロレンズアレイＭＬＡを形成した状態を示す図である。
図１４に示すように、溝部２００ｄは、マザー基板Ｓの外周に沿って環状に形成されている。溝部２００ｄとマザー基板Ｓの外周との距離は、例えば１ｍｍ程度に形成される。ここで、マザー基板Ｓの材質と光屈折層２０１の材質との間で線膨張係数が異なると、例えば光屈折層２０１を高温下で形成した後、常温に晒したときに、光屈折層２０１にクラックＣＫが形成される場合がある。
【００５４】
クラックＣＫは、図１４に示すように、例えばマザー基板Ｓの外周から中央部へ向けて形成される。本実施形態では、マザー基板Ｓの外周に沿って溝部２００ｄが形成されているため、当該マザー基板Ｓの外周で発生したクラックＣＫは、マザー基板Ｓの溝部２００ｄに案内されてマザー基板Ｓの外周に沿った方向に伸びていく。このため、クラックＣＫは、マイクロレンズアレイＭＬＡが形成されるマザー基板Ｓの中央部には到達しにくくなる。また、溝部２００ｄを越えたクラックについても、マイクロレンズアレイＭＬＡを囲むように形成された溝部２００ｃによって誘導させることができる。このように、クラックを二重に防ぐことができる。
【００５５】
その後、基板形成領域Ｓｃごとにマザー基板Ｓを切断し、図１５に示すように、個々の光学素子基板２０２を形成する。この場合、マイクロレンズアレイＭＬＡが溝部２００ｃによって囲まれているため、光屈折層２０１の外周側からクラックが発生しても、当該クラックは溝部２００ｃに沿って光学素子基板２０２の外周に沿って伸びていくことになる。このため、クラックがマイクロレンズアレイＭＬＡに到達しにくくなる。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、光を透過可能なマザー基板Ｓの表面ＳａのうちマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される所定領域から外れた部分に溝部２００ｃ及び溝部２００ｄを形成する溝部形成工程と、溝部２００ｃ及び溝部２００ｄが形成されたマザー基板Ｓの表面Ｓａの上記所定領域に、無機材料を用いて、複数のマイクロレンズアレイＭＬＡを有する光屈折層２０１を形成する光屈折層形成工程とを含むこととしたので、光屈折層２０１を形成する時に生じるクラックを溝部２００ｄに沿って誘導することができる。これにより、光屈折層２０１のうちマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００５７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、第一実施形態とは光学素子基板の構成及び製造工程の一部が異なるため、当該相違点を中心に説明する。
【００５８】
図１６は、本実施形態に係る光学素子基板３０２の構成を示す断面図である。なお、光学素子基板３０２以外の構成については、第一実施形態と同様であるため、第一実施形態と同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。
【００５９】
図１６に示すように、光学素子基板３０２は、基材３００及び光屈折層３０１を有している。基材３００の第一面３００ａには、複数の凹部３００ｂが形成されている。複数の凹部３００ｂは、遮光部２０３に平面視で重なる位置に設けられている。凹部３００ｂは、断面視で三角形に形成されている。したがって、凹部３００ｂの底部は先細りになるように形成されている。
【００６０】
また、基材３００の第一面３００ａには、溝部３００ｃが形成されている。溝部３００ｃは、平面視で基材３００の外周に沿うように、例えば環状に形成されている。このため、複数の凹部３００ｂは、環状に形成された溝部３００ｃの内側の領域に形成されている。また、溝部３００ｃは、断面視で三角形に形成されている。したがって、溝部３００ｃの底部は先細りになるように形成されている。
【００６１】
光屈折層３０１は、複数の凹部３００ｂの内部及び溝部３００ｃの内部を含む基材３００の第一面３００ａの略全面に積層されている。光屈折層３０１は、基材３００よりも光屈折率の高い無機材料を用いて形成されている。このような無機材料としては、例えば第一実施形態と同様、ＳｉＯＮ、ＡｌＯなどが挙げられる。
【００６２】
本実施形態では、上記のように遮光部２０３に平面視で重なる位置に配置された凹部３００ｂの底部が断面視で三角形に形成されているため、基材３００に入射して凹部３００ｂに到達した光Ｌは、基材３００と光屈折層３０１との間の光屈折率の差により、凹部３００ｂにおいて反射される。このように、光屈折層３０１のうち、複数の複数の凹部３００ｂの内部に設けられる部分には、光を反射するプリズム（光学素子）ＰＭが形成されることになる。
【００６３】
本実施形態では、このようなプリズムＰＭが複数設けられており、プリズムアレイ（光学素子アレイ）ＰＭＡを構成している。各々のプリズムＰＭは、平面視で複数の遮光部２０３の各々と重なり合うように配置される。
【００６４】
次に、本実施形態に係る光学素子基板３０２の製造方法を説明する。本実施形態においても、第一実施形態と同様に、ガラスや石英などからなる円形のマザー基板Ｓを用いて光学素子基板３０２を形成する。
【００６５】
まず、図１７に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面にハードマスク２０を形成する。ハードマスク２０の材料としては、例えばアルミニウムなどが用いられる。次に、図１８に示すように、ハードマスク２０上にレジスト層２１を塗布する。
【００６６】
レジスト層２１を塗布した後、図１９に示すように、当該レジスト層２１をパターニングし、開口部２１ａ、開口部２１ｂ及び開口部２１ｃを形成する。開口部２１ａは、マザー基板Ｓの外周に沿って形成される溝部に対応する箇所に形成する。開口部２１ｂは、溝部３００ｃに対応する領域に形成する。開口部２１ｃは、凹部３００ｂに対応する領域に形成する。
【００６７】
次に、図２０に示すように、レジスト層２１が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングし、ハードマスク２０に開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃを形成する。開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃは、平面視でそれぞれレジスト層２１の開口部２１ａ、開口部２１ｂ及び開口部２１ｃと同一の形状に形成される。その後、図２１に示すように、レジスト層２１を剥離する。
【００６８】
次に、図２２に示すように、ハードマスク２０上からマザー基板Ｓに対して、エッチングガスを用いてドライエッチング処理を行う。この工程では、マザー基板Ｓの表面Ｓａのうち開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃを中心として断面視でほぼ三角形の領域が除去される。開口部２０ａを中心として除去された領域には、マザー基板Ｓの外周に沿った溝部３００ｄが形成される。開口部２０ｂを中心として除去された領域には、溝部３００ｃが形成される。開口部２０ｃを中心として除去された領域には、凹部３００ｂが形成される（溝部形成工程）。
【００６９】
開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃのそれぞれについて、エッチング条件を異なるようにすることで、１回のエッチング処理において、溝部３００ｄ、溝部３００ｃ及び凹部３００ｂの寸法（マザー基板Ｓのうち除去される領域の大きさ）を調整することができる。ドライエッチング処理の後、図２３に示すように、ハードマスク２０を除去する。
【００７０】
なお、部分的にエッチング条件を変える場合の他、例えばハードマスク２０のうち凹部３００ｂに対応する開口部２０ｃよりも、溝部３００ｄ、溝部３００ｃに対応する部分の開口部２０ａ及び２０ｂを小さく形成することで、同一工程で凹部３００ｂよりも幅や深さが小さい溝部３００ｄ及び溝部３００ｃを形成するようにしてもよい。
【００７１】
ハードマスク２０を除去した後、図２４に示すように、溝部３００ｄ、溝部３００ｃ及び凹部３００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層３０１を形成する。この工程により、凹部３００ｂの内部に光屈折層３０１が配置され、複数のプリズムＰＭを含むプリズムアレイＰＭＡが形成される（光屈折層形成工程）。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、光を透過可能なマザー基板Ｓの表面ＳａのうちプリズムアレイＰＭＡが形成される所定領域から外れた部分に溝部３００ｃ及び溝部３００ｄを形成する溝部形成工程と、溝部３００ｃ及び溝部３００ｄが形成されたマザー基板Ｓの表面Ｓａの上記所定領域に、無機材料を用いて、複数のプリズムアレイＰＭＡを有する光屈折層３０１を形成する光屈折層形成工程とを含むこととしたので、光屈折層３０１を形成する時に生じるクラックを溝部３００ｄに沿って誘導することができる。これにより、光屈折層３０１のうちプリズムアレイＰＭＡが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００７３】
また、溝部３００ｄを越えたクラックについても、プリズムアレイＰＭＡを囲むように形成された溝部３００ｃによって誘導させることができる。このように、クラックを二重に防ぐことができる。
【００７４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図２５は、本実施形態に係るプロジェクター１００の光学系を示す模式図である。
図２５に示すように、プロジェクター１００は、光源装置１０１と、インテグレーター１０４と、偏光変換素子１０５と、色分離導光光学系１０２と、光変調装置としての液晶光変調装置１１０Ｒ，液晶光変調装置１１０Ｇ， 液晶光変調装置１１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１１２及び投写光学系１１４と、を具備して構成されている。液晶光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂには、後述するように、液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂが設けられている。この液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂとして、例えば上記各実施形態において説明した液晶装置１２０を用いることができる。
【００７５】
光源装置１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。光源装置１０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。
【００７６】
インテグレーター１０４は、光源装置１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系１０２の反射面に対してｓ偏光したｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離導光光学系１０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。
【００７７】
色分離導光光学系１０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇと、３枚の反射ミラー１０７と、２枚のリレーレンズ１０８と、を具備して構成されている。
【００７８】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。
【００７９】
反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒに入射する。Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。
【００８０】
Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶装置１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶装置１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００８１】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射する。Ｇ光用液晶光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇは、液晶装置１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。
【００８２】
Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶装置１２０Ｇに入射する。液晶装置１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶装置１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００８３】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射する。
【００８４】
Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶装置１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。
【００８５】
Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶装置１２０Ｂに入射する。液晶装置１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶装置１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００８６】
このように、色分離導光光学系１０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、光源装置１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００８７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒ、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇ、及びＢ光用液晶光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
【００８８】
投写光学系１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投射する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００８９】
以上のように、本実施形態によれば、光の利用効率に優れた液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂ（液晶装置１２０）を備えるので、表示品質の高いプロジェクター１００を得ることができる。
【００９０】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、光学素子を構成する部分が断面視で曲面状又は三角形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、複数の形状が組み合わされた形状であっても構わない。この場合、マザー基板に形成される溝部の形状は、光学素子の形状に対応した形状となる。例えば、光学素子を構成する部分が断面視で階段状に形成された部分を含む場合について説明する。
【００９１】
まず、図２６に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面にレジスト層３０を形成する。レジスト層３０を塗布した後、図２７に示すように、当該レジスト層３０の表層側をパターニングし、凹部３０ａを形成する。凹部３０ａは、マザー基板Ｓの外周に沿って形成される溝部に対応する箇所に形成する。次に、図２８に示すように、レジスト層３０のうち凹部３０ａの底部の一部をパターニングし、開口部３０ｂを形成する。
【００９２】
次に、凹部３０ａ及び開口部３０ｂを有するレジスト層３０が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングする。本実施形態では、レジスト層３０の材料としてエッチングガスに溶解する材料を用い、ドライエッチングによってレジスト層３０の形状をマザー基板Ｓに転写する手法を行う。
【００９３】
この結果、まず図２９に示すように、マザー基板Ｓに凹部４００ｂが形成される。その後、ドライエッチングを継続し、レジスト層３０を全て除去することにより、図３０に示すように、凹部４００ａ及び凹部４００ｂを有する溝部４００ｃが形成される。溝部４００ｃは、凹部４００ａの底部に凹部４００ｂが形成された構成となる。このため、溝部４００ｃの底部へ向けて先細りの形状となる。
【００９４】
その後、凹部４００ａ及び凹部４００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層を形成する。この工程により、マザー基板Ｓの外周からクラックが生じた場合であっても、溝部４００ｃに沿ってクラックを誘導させることができる。このため、クラックが光学素子アレイに到達するのを防ぐことができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、光学素子アレイを囲うように形成された溝部が光学素子基板内に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、マザー基板Ｓのうち基板形成領域Ｓｃ同士の切断部分に溝部を形成し、光学素子基板を切り取る際に溝部を切断するようにしても構わない。
【００９６】
例えば、上記実施形態においては、電気光学装置として液晶装置１２０を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、電気泳動素子をＴＦＴアレイ基板（素子基板）と対向基板とで挟持した電気泳動表示装置や、ＴＦＴアレイ基板（素子基板）に有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ装置など、他の電気光学装置に対しても、本発明の適用は可能である。
【００９７】
また、本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。
【００９８】
また、電子機器としては、上記プロジェクター１００以外にも、マルチメディア対応のパーソナルコンピューター（ＰＣ）、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、あるいは携帯電話、ワープロ、テレビ、ビューファインダー型またはモニター直視型のビデオテープレコーダー、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【００９９】
ＭＬ…マイクロレンズ ＰＭ…プリズム ＰＭＡ…プリズムアレイ ＭＬＡ…マイクロレンズアレイ Ｓ…マザー基板 Ｓａ…表面 Ｓｂ…切り欠き部 Ｓｃ…基板形成領域 Ｓｄ…溝部形成領域 ＣＫ…クラック １００…プロジェクター １２０…液晶装置 ２００…基材 ２００ａ…第一面 ２００ｂ…凹部 ２００ｃ…溝部 ２００ｄ…溝部 ２０１…光屈折層 ２０２…光学素子基板 ２５０…液晶層 ３００…基材 ３００ａ…第一面 ３００ｂ…凹部 ３００ｃ…溝部 ３００ｄ…溝部 ３０１…光屈折層 ３０２…光学素子基板 ４００ａ…凹部 ４００ｂ…凹部 ４００ｃ…溝部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子基板の製造方法及び光学素子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子基板と対向基板との間に電気光学物質（例えば液晶など）を挟んで構成された電気光学装置が知られている。このような電気光学装置として、例えばプロジェクターのライトバルブとして用いられる液晶装置などを挙げることができる。このような液晶装置においては、高い光利用効率を実現することが求められている。
【０００３】
これに対して、例えば液晶装置の対向基板の一部に光学素子基板を用いることにより、液晶パネルに入射した光を収束し、液晶パネルの実質的な開口率の向上を図る構成が知られている。このような対向基板を製造する場合、例えば特許文献１に示すように、石英などからなる基板の表面に無機材料からなる薄膜を形成し、当該薄膜をパターニングすることでマイクロレンズを形成する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法においては、基板と薄膜との間の線膨張係数の違いにより、薄膜形成時に基板と薄膜との間にクラックが発生する場合がある。クラックがマイクロレンズを形成する領域にまで及んだ場合、当該光学素子基板を破棄せざるを得ないため、歩留まりが低下してしまう。マイクロレンズに限られず、プリズムなどの他の光学素子においても、同様の問題が生じうる。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、歩留まりの低下を防ぐことが可能な光学素子基板の製造方法及び光学素子基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光学素子基板の製造方法は、複数の光学素子を有する光学素子基板の製造方法であって、光透過性を有する基板の第１面に、前記複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、前記第１面の前記複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、前記凹部の内部、前記溝部の内部を埋め込むように、前記第１面に、前記基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して前記複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、光透過性を有する基板の第１面に、複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、第１面の複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、凹部の内部、溝部の内部を埋め込むように、第１面に、基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、を含むこととしたので、光屈折層を形成する時に生じるクラックを溝部に沿って誘導することができる。これにより、光屈折層のうち光学素子アレイが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。なお、光学素子としては、例えばマイクロレンズやプリズムなど、基板を透過した光を屈折させることができる素子が挙げられる。
【０００９】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、平面視で前記複数の光学素子と前記基板の外縁との間に前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、平面視で複数の光学素子と基板の外縁との間に溝部を形成することとしたので、光屈折層において基板の外縁から複数の光学素子へ向けた方向に生じるクラックを基板の外縁に沿った方向に誘導させることができる。これにより、クラックが光屈折層の中央部に及ぶのを防ぐことができる。
【００１０】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、前記溝部を環状に形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、溝部を環状に形成することとしたので、当該溝部に囲まれた領域にクラックが到達するのを防ぐことができる。
【００１１】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、前記溝部形成工程では、少なくとも１つの前記光学素子アレイを囲うように前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、複数の光学素子が複数の光学素子アレイを含む場合、溝部形成工程において、少なくとも１つの光学素子アレイを囲うように溝部を形成することとしたので、光学素子アレイが形成される領域の内部にクラックが到達するのを防ぐことができる。
【００１２】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、前記光屈折層形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように前記光屈折層を形成し、前記溝部形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、複数の光学素子が複数の光学素子アレイを含む場合、光屈折層形成工程において、複数の光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように光屈折層を形成し、溝部形成工程において、複数の光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に溝部を形成することとしたので、複数の光学素子アレイの周囲を囲うように溝部を効率的に配置させることができる。
【００１３】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程では、断面視において底部へ向けて先細りとなるように前記溝部を形成することが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程において、断面視において底部へ向けて先細りとなるように溝部を形成することとしたので、既存の手法を用いて容易に溝部を形成することができる。
【００１４】
上記の光学素子基板の製造方法において、前記溝部形成工程は、前記凹部形成工程と同一工程で行うことが好ましい。
本発明によれば、溝部形成工程を当該凹部形成工程と同一工程で行うこととしたので、基板の表面に凹部と溝部とを同一工程で効率的に形成することができる。
【００１５】
本発明に係る光学素子基板は、スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板であって、光を透過可能な基板と、前記基板の表面に無機材料を用いて形成された光学素子アレイと、前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイを囲うように形成された溝部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、基板の表面のうち複数の光学素子アレイを囲うように形成された溝部を備えることとしたので、光学素子アレイの内部にクラックが生じにくい構成となる。これにより、光の利用効率に優れた光学素子基板を得ることができる。
【００１７】
本発明に係る電気光学装置は、上記の光学素子基板を備える。
本発明によれば、光の利用効率に優れた光学素子基板を備えるので、品質の高い電気光学装置を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を備える。
本発明によれば、発光特性の高い電気光学装置を備えるので、所期の表示品質を備えた安価な電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液晶装置の構成を示す平面図。
【図２】本実施形態に係る液晶装置の断面構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る液晶装置の電気的構成を示す配線図。
【図４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図５】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図６】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図７】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図８】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図９】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１０】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１１】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１２】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１３】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１５】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る液晶装置の断面構成を示す図。
【図１７】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１８】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図１９】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２０】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２１】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２２】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２３】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２４】本実施形態に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２５】本発明の第六実施形態に係るプロジェクターの構成を示す平面図。
【図２６】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２７】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２８】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図２９】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【図３０】本発明の変形例に係るマイクロレンズ基板の製造過程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る液晶装置１２０の構成を示す平面図である。図２は、液晶装置１２０のＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、液晶装置１２０は、ＴＦＴアレイ基板２２０と対向基板２１０とを重ね合わせるとともに、両者の間に設けられたシール材５２により貼り合わせた構成を有する。シール材５２によって区画された領域内には液晶層２５０が封入されている。シール材５２の形成領域の内側には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。
【００２２】
シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路４１および外部回路実装端子４２がＴＦＴアレイ基板２２０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路５４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板２２０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路５４の間を接続するための複数の配線５５が設けられている。また、対向基板２１０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板２２０と対向基板２１０との間で電気的導通をとるための基板間導通材５６が配設されている。
【００２３】
なお、データ線駆動回路４１および走査線駆動回路５４をＴＦＴアレイ基板２２０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板２２０の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。
【００２４】
図２に示すように、対向基板２１０は、基材２００、光屈折層２０１、遮光部２０３、保護層２０４、共通電極２０５及び配向膜２０６を有している。
基材２００は、例えばガラスや石英など、光透過性を有する材料を用いて構成されている。基材２００は、液晶層２５０側の第一面２００ａに形成された複数の凹部２００ｂを有している。複数の凹部２００ｂは、平面視で複数の画素の各々と重なり合うように配置されている。本実施形態では、複数の凹部２００ｂは、マトリクス状に配列された構成を有している。複数の凹部２００ｂの底部は、それぞれ曲面状に形成されている。
【００２５】
また、基材２００の第一面２００ａには、溝部２００ｃが形成されている。溝部２００ｃは、平面視で基材２００の外周に沿うように、例えば環状に形成されている。したがって、複数の凹部２００ｂは、環状に形成された溝部２００ｃの内側の領域に形成されている。
【００２６】
光屈折層２０１は、複数の凹部２００ｂの内部及び溝部２００ｃの内部を含む基材２００の第一面２００ａの略全面に積層されている。光屈折層２０１は、基材２００よりも光屈折率の高い無機材料を用いて形成されている。このような無機材料としては、例えばＳｉＯＮ、ＡｌＯなどが挙げられる。
【００２７】
本実施形態では、凹部２００ｂの底部が曲面状に形成されているため、基材２００に入射して凹部２００ｂに到達した光は、基材２００と光屈折層２０１との間の光屈折率の差により、平面視で凹部２００ｂの中央部側へ屈折する。このように、光屈折層２０１のうち、複数の複数の凹部２００ｂの内部に設けられる部分には、マイクロレンズ（光学素子）が形成されることになる。また、凹部２００ｂは、断面視において底部へ向けて短手方向の寸法が小さくなるように形成されている、すなわち、先細りとなるように形成されている。
【００２８】
本実施形態では、このようなマイクロレンズＭＬが複数設けられており、マイクロレンズアレイ（光学素子アレイ）ＭＬＡを構成している。各々のマイクロレンズＭＬは、平面視で複数の画素の各々と重なり合うように配置される。本実施形態では、基材２００及び光屈折層２０１により、光学素子基板２０２が構成されている。
【００２９】
遮光部２０３は、光屈折層２０１の第二面２０１ａのうちマイクロレンズＭＬ同士の境界に平面視で重なる領域に形成されている。保護層２０４は、光屈折層２０１の第二面２０１ａ及び遮光部２０３を覆うように形成されている。保護層２０４は、当該第二面２０１ａのほぼ全面に亘って形成されている。共通電極２０５は、保護層２０４のほぼ全面に亘って形成されている。配向膜２０６は、共通電極２０５を覆うように形成されている。
【００３０】
ＴＦＴアレイ基板２２０は、基材２２１、遮光部２２２、絶縁層２２３、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）２２４、絶縁層２２５、遮光部２２６、絶縁層２２７、画素電極２２８及び配向膜２２９を有している。
【００３１】
基材２２１は、基材２００と同様、例えばガラスや石英など、光透過性を有する材料を用いて形成されている。遮光部２２２は、基材２２１の液晶層２５０側の第一面２２１ａに設けられている。絶縁層２２３は、遮光部２２２を含む基材２２１の第一面２２１ａを覆うように形成されている。
【００３２】
ＴＦＴ２２４は、画素電極２２８を駆動するスイッチング素子である。当該ＴＦＴ２２４は、不図示の半導体層及びゲート電極を有して構成されている。半導体層には、ソース領域、チャネル領域及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。
【００３３】
ゲート電極は、ＴＦＴアレイ基板２２０上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２２５の一部（ゲート絶縁膜）を介して形成されている。図示を省略しているが、ゲート電極は、下層側に配置された走査線２４２（図３参照）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ＴＦＴ２２４をオン／オフ制御している。
【００３４】
遮光部２２２及び遮光部２２６は、上記対向基板２１０の遮光部２０３に平面視で重なるように格子状に形成されている。遮光部２２２及び遮光部２２６は、ＴＦＴアレイ基板２２０の厚さ方向において、ＴＦＴ２２４を挟むように配置されている。遮光部２２２及び遮光部２２６が設けられていることにより、ＴＦＴ２２４への光の入射が抑制されている。遮光部２２２に囲まれている矩形状の領域（開口部２２２ａ）、及び、遮光部２２６に囲まれている矩形状の領域（開口部２２６ａ）は、光が透過する領域となる。
【００３５】
画素電極２２８は、開口部２２２ａ及び開口部２２６ａに平面視で重なる領域に設けられている。ＴＦＴ２２４や当該ＴＦＴ２２４に電気信号を供給する不図示の電極や配線等は、遮光部２２２及び遮光部２２６に平面視で重なる領域に設けられている。なお、これらの電極や配線等が遮光部２２２及び遮光部２２６を兼ねた構成であっても構わない。また、配向膜２２９は、画素電極２２８を覆うように形成されている。
【００３６】
液晶層２５０は、対向基板２１０側の配向膜２０６と、ＴＦＴアレイ基板２２０側の配向膜２２９との間に封入されている。
【００３７】
図３は、液晶装置１２０の電気的な構成を示す回路図である。
図３に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素の各々には、画素電極２２８、及びＴＦＴ２２４が形成されている。ＴＦＴ２２４は、画素電極２２８に電気的に接続されており、液晶装置１２０の動作時において、画素電極２２８に対する画像信号の供給及び非供給を相互に切り替えるように、画素電極２２８をスイッチング制御する。画像信号が供給されるデータ線２４１は、ＴＦＴ２２４のソース領域に電気的に接続されている。
【００３８】
ＴＦＴ２２４のゲートには走査線２４２が電気的に接続されている。液晶装置１２０は、所定のタイミングで、走査線２４２にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極２２８は、ＴＦＴ２２４のドレインに電気的に接続されている。画素電極２２８には、スイッチング素子であるＴＦＴ２２４を一定期間だけ閉じることにより、データ線２４１から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれる。
【００３９】
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極２２８と対向基板２１０に形成された共通電極２０５との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号がリークするのを防止するため、画素電極２２８と容量線２４３との間に蓄積容量２７０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、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、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となる。
【００４０】
液晶層２５０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からは画像信号に応じたコントラストをもつ光が射出される。
【００４１】
図２に示すように、上記のように構成された液晶装置１２０において、例えば対向基板２１０の基材２００に入射した光Ｌ１（平行光）は、平面視でマイクロレンズＭＬの周縁部によって開口部２０３ｂの中央部側へ屈折される。その後、液晶層２５０を通過した光Ｌ１は、遮光部２２６の開口部２２６ａ及び遮光部２２２の開口部２２２ａを通過して、ＴＦＴアレイ基板２２０の−Ｚ側の面から射出される。
【００４２】
このように、対向基板２１０側のマイクロレンズＭＬにより、対向基板２１０からＴＦＴアレイ基板２２０へと液晶装置１２０を透過する光が開口部２０３ｂ、開口部２２２ａ及び開口部２２６ａの中央部側へ向けて進行することになる。この結果、ＴＦＴアレイ基板２２０側から射出される光の量が多くなるため、光の利用効率が高められることになる。
【００４３】
次に、上記のように構成された光学素子基板２０２の製造方法を説明する。
図４は、マザー基板Ｓの構成を示す図である。
光学素子基板２０２は、図４に示すように、ガラスや石英などからなる円形のマザー基板Ｓを用いて形成される。
【００４４】
マザー基板Ｓは、平面視で円形に形成されており、一部に切り欠き部（オリフラ）Ｓｂが設けられている。マザー基板Ｓには、複数の基板形成領域Ｓｃが設けられている。基板形成領域Ｓｃは、個々の光学素子基板が形成される領域である。基板形成領域Ｓｃは、マザー基板Ｓの表面Ｓａにマトリクス状に配列されている。また、マザー基板Ｓの表面Ｓａには、溝部形成領域Ｓｄが設けられている。溝部形成領域Ｓｄは、マザー基板Ｓの外周に沿って設定された環状の領域である。
【００４５】
図５は、１つの基板形成領域Ｓｃを拡大して示す図である。
図５に示すように、基板形成領域Ｓｃには、図中破線で示すように、複数のマイクロレンズＭＬを含むマイクロレンズアレイＭＬＡと、溝部２００ｃとが形成されるようになっている。
【００４６】
このようなマザー基板Ｓを用いて光学素子基板２０２を製造する際には、まず、図６に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面に高温ポリシリコン膜１０を形成する。なお、図６〜図１３は、図４におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示している。次に、図７に示すように、高温ポリシリコン膜１０上にレジスト層１１を塗布する。
【００４７】
レジスト層１１を塗布した後、図８に示すように、当該レジスト層１１をパターニングし、開口部１１ａ、開口部１１ｂ及び開口部１１ｃを形成する。開口部１１ａは、溝部形成領域Ｓｄに対応する箇所に形成する。開口部１１ｂは、溝部２００ｃに対応する領域に形成する。開口部１１ｃは、凹部２００ｂに対応する領域に形成する。
【００４８】
次に、図９に示すように、レジスト層１１が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングし、高温ポリシリコン膜１０に開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃを形成する。開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃは、平面視でそれぞれレジスト層１１の開口部１１ａ、開口部１１ｂ及び開口部１１ｃと同一の形状に形成される。その後、図１０に示すように、レジスト層１１を剥離する。
【００４９】
次に、図１１に示すように、高温ポリシリコン膜１０上からマザー基板Ｓに対して、エッチング液を用いてウエットエッチング処理を行う。この工程では、マザー基板Ｓの表面Ｓａのうち開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃを中心として断面視でほぼ半球状の領域が除去される。開口部１０ａを中心として除去された領域には、溝部２００ｄが形成される。開口部１０ｂを中心として除去された領域には、溝部２００ｃが形成される。開口部１０ｃを中心として除去された領域には、凹部２００ｂが形成される（溝部形成工程、凹部形成工程）。このように、溝部２００ｄ及び溝部２００ｃと、凹部２００ｂとを同一工程で形成するため、マザー基板Ｓの表面Ｓａに溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを形成するための別工程が必要無い。このため、凹部２００ｂ、溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを効率的に形成することができる。
【００５０】
開口部１０ａ、開口部１０ｂ及び開口部１０ｃのそれぞれについて、エッチング条件を異なるようにすることで、１回のエッチング処理において、溝部２００ｄ、溝部２００ｃ及び凹部２００ｂの寸法（マザー基板Ｓのうち除去される領域の大きさ）を調整することができる。ウエットエッチング処理の後、図１２に示すように、高温ポリシリコン膜１０を除去する。
【００５１】
なお、部分的にエッチング条件を変える場合の他、例えばハードマスク１０のうち凹部２００ｂに対応する開口部１０ｃよりも、溝部２００ｄ、溝部２００ｃに対応する部分の開口部１０ａ及び１０ｂを小さく形成することで、同一工程で凹部２００ｂよりも幅や深さが小さい溝部２００ｄ及び溝部２００ｃを形成するようにしてもよい。
【００５２】
高温ポリシリコン膜１０を除去した後、図１３に示すように、溝部２００ｄ、溝部２００ｃ及び凹部２００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層２０１を形成する。この工程により、凹部２００ｂの内部に光屈折層２０１が配置され、複数のマイクロレンズＭＬを含むマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される（光屈折層形成工程）。
【００５３】
図１４は、マザー基板ＳにマイクロレンズアレイＭＬＡを形成した状態を示す図である。
図１４に示すように、溝部２００ｄは、マザー基板Ｓの外周に沿って環状に形成されている。溝部２００ｄとマザー基板Ｓの外周との距離は、例えば１ｍｍ程度に形成される。ここで、マザー基板Ｓの材質と光屈折層２０１の材質との間で線膨張係数が異なると、例えば光屈折層２０１を高温下で形成した後、常温に晒したときに、光屈折層２０１にクラックＣＫが形成される場合がある。
【００５４】
クラックＣＫは、図１４に示すように、例えばマザー基板Ｓの外周から中央部へ向けて形成される。本実施形態では、マザー基板Ｓの外周に沿って溝部２００ｄが形成されているため、当該マザー基板Ｓの外周で発生したクラックＣＫは、マザー基板Ｓの溝部２００ｄに案内されてマザー基板Ｓの外周に沿った方向に伸びていく。このため、クラックＣＫは、マイクロレンズアレイＭＬＡが形成されるマザー基板Ｓの中央部には到達しにくくなる。また、溝部２００ｄを越えたクラックについても、マイクロレンズアレイＭＬＡを囲むように形成された溝部２００ｃによって誘導させることができる。このように、クラックを二重に防ぐことができる。
【００５５】
その後、基板形成領域Ｓｃごとにマザー基板Ｓを切断し、図１５に示すように、個々の光学素子基板２０２を形成する。この場合、マイクロレンズアレイＭＬＡが溝部２００ｃによって囲まれているため、光屈折層２０１の外周側からクラックが発生しても、当該クラックは溝部２００ｃに沿って光学素子基板２０２の外周に沿って伸びていくことになる。このため、クラックがマイクロレンズアレイＭＬＡに到達しにくくなる。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、光を透過可能なマザー基板Ｓの表面ＳａのうちマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される所定領域から外れた部分に溝部２００ｃ及び溝部２００ｄを形成する溝部形成工程と、溝部２００ｃ及び溝部２００ｄが形成されたマザー基板Ｓの表面Ｓａの上記所定領域に、無機材料を用いて、複数のマイクロレンズアレイＭＬＡを有する光屈折層２０１を形成する光屈折層形成工程とを含むこととしたので、光屈折層２０１を形成する時に生じるクラックを溝部２００ｄに沿って誘導することができる。これにより、光屈折層２０１のうちマイクロレンズアレイＭＬＡが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００５７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、第一実施形態とは光学素子基板の構成及び製造工程の一部が異なるため、当該相違点を中心に説明する。
【００５８】
図１６は、本実施形態に係る光学素子基板３０２の構成を示す断面図である。なお、光学素子基板３０２以外の構成については、第一実施形態と同様であるため、第一実施形態と同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。
【００５９】
図１６に示すように、光学素子基板３０２は、基材３００及び光屈折層３０１を有している。基材３００の第一面３００ａには、複数の凹部３００ｂが形成されている。複数の凹部３００ｂは、遮光部２０３に平面視で重なる位置に設けられている。凹部３００ｂは、断面視で三角形に形成されている。したがって、凹部３００ｂの底部は先細りになるように形成されている。
【００６０】
また、基材３００の第一面３００ａには、溝部３００ｃが形成されている。溝部３００ｃは、平面視で基材３００の外周に沿うように、例えば環状に形成されている。このため、複数の凹部３００ｂは、環状に形成された溝部３００ｃの内側の領域に形成されている。また、溝部３００ｃは、断面視で三角形に形成されている。したがって、溝部３００ｃの底部は先細りになるように形成されている。
【００６１】
光屈折層３０１は、複数の凹部３００ｂの内部及び溝部３００ｃの内部を含む基材３００の第一面３００ａの略全面に積層されている。光屈折層３０１は、基材３００よりも光屈折率の高い無機材料を用いて形成されている。このような無機材料としては、例えば第一実施形態と同様、ＳｉＯＮ、ＡｌＯなどが挙げられる。
【００６２】
本実施形態では、上記のように遮光部２０３に平面視で重なる位置に配置された凹部３００ｂの底部が断面視で三角形に形成されているため、基材３００に入射して凹部３００ｂに到達した光Ｌは、基材３００と光屈折層３０１との間の光屈折率の差により、凹部３００ｂにおいて反射される。このように、光屈折層３０１のうち、複数の複数の凹部３００ｂの内部に設けられる部分には、光を反射するプリズム（光学素子）ＰＭが形成されることになる。
【００６３】
本実施形態では、このようなプリズムＰＭが複数設けられており、プリズムアレイ（光学素子アレイ）ＰＭＡを構成している。各々のプリズムＰＭは、平面視で複数の遮光部２０３の各々と重なり合うように配置される。
【００６４】
次に、本実施形態に係る光学素子基板３０２の製造方法を説明する。本実施形態においても、第一実施形態と同様に、ガラスや石英などからなる円形のマザー基板Ｓを用いて光学素子基板３０２を形成する。
【００６５】
まず、図１７に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面にハードマスク２０を形成する。ハードマスク２０の材料としては、例えばアルミニウムなどが用いられる。次に、図１８に示すように、ハードマスク２０上にレジスト層２１を塗布する。
【００６６】
レジスト層２１を塗布した後、図１９に示すように、当該レジスト層２１をパターニングし、開口部２１ａ、開口部２１ｂ及び開口部２１ｃを形成する。開口部２１ａは、マザー基板Ｓの外周に沿って形成される溝部に対応する箇所に形成する。開口部２１ｂは、溝部３００ｃに対応する領域に形成する。開口部２１ｃは、凹部３００ｂに対応する領域に形成する。
【００６７】
次に、図２０に示すように、レジスト層２１が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングし、ハードマスク２０に開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃを形成する。開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃは、平面視でそれぞれレジスト層２１の開口部２１ａ、開口部２１ｂ及び開口部２１ｃと同一の形状に形成される。その後、図２１に示すように、レジスト層２１を剥離する。
【００６８】
次に、図２２に示すように、ハードマスク２０上からマザー基板Ｓに対して、エッチングガスを用いてドライエッチング処理を行う。この工程では、マザー基板Ｓの表面Ｓａのうち開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃを中心として断面視でほぼ三角形の領域が除去される。開口部２０ａを中心として除去された領域には、マザー基板Ｓの外周に沿った溝部３００ｄが形成される。開口部２０ｂを中心として除去された領域には、溝部３００ｃが形成される。開口部２０ｃを中心として除去された領域には、凹部３００ｂが形成される（溝部形成工程）。
【００６９】
開口部２０ａ、開口部２０ｂ及び開口部２０ｃのそれぞれについて、エッチング条件を異なるようにすることで、１回のエッチング処理において、溝部３００ｄ、溝部３００ｃ及び凹部３００ｂの寸法（マザー基板Ｓのうち除去される領域の大きさ）を調整することができる。ドライエッチング処理の後、図２３に示すように、ハードマスク２０を除去する。
【００７０】
なお、部分的にエッチング条件を変える場合の他、例えばハードマスク２０のうち凹部３００ｂに対応する開口部２０ｃよりも、溝部３００ｄ、溝部３００ｃに対応する部分の開口部２０ａ及び２０ｂを小さく形成することで、同一工程で凹部３００ｂよりも幅や深さが小さい溝部３００ｄ及び溝部３００ｃを形成するようにしてもよい。
【００７１】
ハードマスク２０を除去した後、図２４に示すように、溝部３００ｄ、溝部３００ｃ及び凹部３００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層３０１を形成する。この工程により、凹部３００ｂの内部に光屈折層３０１が配置され、複数のプリズムＰＭを含むプリズムアレイＰＭＡが形成される（光屈折層形成工程）。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、光を透過可能なマザー基板Ｓの表面ＳａのうちプリズムアレイＰＭＡが形成される所定領域から外れた部分に溝部３００ｃ及び溝部３００ｄを形成する溝部形成工程と、溝部３００ｃ及び溝部３００ｄが形成されたマザー基板Ｓの表面Ｓａの上記所定領域に、無機材料を用いて、複数のプリズムアレイＰＭＡを有する光屈折層３０１を形成する光屈折層形成工程とを含むこととしたので、光屈折層３０１を形成する時に生じるクラックを溝部３００ｄに沿って誘導することができる。これにより、光屈折層３０１のうちプリズムアレイＰＭＡが形成される部分にはクラックを生じにくくすることができるので、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００７３】
また、溝部３００ｄを越えたクラックについても、プリズムアレイＰＭＡを囲むように形成された溝部３００ｃによって誘導させることができる。このように、クラックを二重に防ぐことができる。
【００７４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図２５は、本実施形態に係るプロジェクター１００の光学系を示す模式図である。
図２５に示すように、プロジェクター１００は、光源装置１０１と、インテグレーター１０４と、偏光変換素子１０５と、色分離導光光学系１０２と、光変調装置としての液晶光変調装置１１０Ｒ，液晶光変調装置１１０Ｇ， 液晶光変調装置１１０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム１１２及び投写光学系１１４と、を具備して構成されている。液晶光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂには、後述するように、液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂが設けられている。この液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂとして、例えば上記各実施形態において説明した液晶装置１２０を用いることができる。
【００７５】
光源装置１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。光源装置１０１としては、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。
【００７６】
インテグレーター１０４は、光源装置１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えば色分離導光光学系１０２の反射面に対してｓ偏光したｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離導光光学系１０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。
【００７７】
色分離導光光学系１０２は、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒと、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇと、３枚の反射ミラー１０７と、２枚のリレーレンズ１０８と、を具備して構成されている。
【００７８】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。
【００７９】
反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒに入射する。Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。
【００８０】
Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶装置１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶装置１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００８１】
Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射する。Ｇ光用液晶光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇは、液晶装置１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。
【００８２】
Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶装置１２０Ｇに入射する。液晶装置１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶装置１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００８３】
Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射する。
【００８４】
Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶装置１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。
【００８５】
Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶装置１２０Ｂに入射する。液晶装置１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶装置１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。Ｂ光用液晶光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００８６】
このように、色分離導光光学系１０２を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、光源装置１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００８７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、Ｒ光用液晶光変調装置１１０Ｒ、Ｇ光用液晶光変調装置１１０Ｇ、及びＢ光用液晶光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。
【００８８】
投写光学系１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投射する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００８９】
以上のように、本実施形態によれば、光の利用効率に優れた液晶装置１２０Ｒ、１２０Ｇ及び１２０Ｂ（液晶装置１２０）を備えるので、表示品質の高いプロジェクター１００を得ることができる。
【００９０】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、光学素子を構成する部分が断面視で曲面状又は三角形に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の形状であっても構わない。例えば、複数の形状が組み合わされた形状であっても構わない。この場合、マザー基板に形成される溝部の形状は、光学素子の形状に対応した形状となる。例えば、光学素子を構成する部分が断面視で階段状に形成された部分を含む場合について説明する。
【００９１】
まず、図２６に示すように、マザー基板Ｓの表面Ｓａの略全面にレジスト層３０を形成する。レジスト層３０を塗布した後、図２７に示すように、当該レジスト層３０の表層側をパターニングし、凹部３０ａを形成する。凹部３０ａは、マザー基板Ｓの外周に沿って形成される溝部に対応する箇所に形成する。次に、図２８に示すように、レジスト層３０のうち凹部３０ａの底部の一部をパターニングし、開口部３０ｂを形成する。
【００９２】
次に、凹部３０ａ及び開口部３０ｂを有するレジスト層３０が形成された状態でマザー基板Ｓの全体をドライエッチングする。本実施形態では、レジスト層３０の材料としてエッチングガスに溶解する材料を用い、ドライエッチングによってレジスト層３０の形状をマザー基板Ｓに転写する手法を行う。
【００９３】
この結果、まず図２９に示すように、マザー基板Ｓに凹部４００ｂが形成される。その後、ドライエッチングを継続し、レジスト層３０を全て除去することにより、図３０に示すように、凹部４００ａ及び凹部４００ｂを有する溝部４００ｃが形成される。溝部４００ｃは、凹部４００ａの底部に凹部４００ｂが形成された構成となる。このため、溝部４００ｃの底部へ向けて先細りの形状となる。
【００９４】
その後、凹部４００ａ及び凹部４００ｂを含むマザー基板Ｓの表面Ｓａに対して、無機材料を用いて光屈折層を形成する。この工程により、マザー基板Ｓの外周からクラックが生じた場合であっても、溝部４００ｃに沿ってクラックを誘導させることができる。このため、クラックが光学素子アレイに到達するのを防ぐことができる。
【００９５】
また、上記実施形態においては、光学素子アレイを囲うように形成された溝部が光学素子基板内に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、マザー基板Ｓのうち基板形成領域Ｓｃ同士の切断部分に溝部を形成し、光学素子基板を切り取る際に溝部を切断するようにしても構わない。
【００９６】
例えば、上記実施形態においては、電気光学装置として液晶装置１２０を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、電気泳動素子をＴＦＴアレイ基板（素子基板）と対向基板とで挟持した電気泳動表示装置や、ＴＦＴアレイ基板（素子基板）に有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ装置など、他の電気光学装置に対しても、本発明の適用は可能である。
【００９７】
また、本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。
【００９８】
また、電子機器としては、上記プロジェクター１００以外にも、マルチメディア対応のパーソナルコンピューター（ＰＣ）、およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、あるいは携帯電話、ワープロ、テレビ、ビューファインダー型またはモニター直視型のビデオテープレコーダー、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどを挙げることができる。
【符号の説明】
【００９９】
ＭＬ…マイクロレンズ ＰＭ…プリズム ＰＭＡ…プリズムアレイ ＭＬＡ…マイクロレンズアレイ Ｓ…マザー基板 Ｓａ…表面 Ｓｂ…切り欠き部 Ｓｃ…基板形成領域 Ｓｄ…溝部形成領域 ＣＫ…クラック １００…プロジェクター １２０…液晶装置 ２００…基材 ２００ａ…第一面 ２００ｂ…凹部 ２００ｃ…溝部 ２００ｄ…溝部 ２０１…光屈折層 ２０２…光学素子基板 ２５０…液晶層 ３００…基材 ３００ａ…第一面 ３００ｂ…凹部 ３００ｃ…溝部 ３００ｄ…溝部 ３０１…光屈折層 ３０２…光学素子基板 ４００ａ…凹部 ４００ｂ…凹部 ４００ｃ…溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を有する光学素子基板の製造方法であって、
光透過性を有する基板の第１面に、前記複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、
前記第１面の前記複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、
前記凹部の内部、前記溝部の内部を埋め込むように、前記第１面に、前記基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して前記複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、
を含む光学素子基板の製造方法。
【請求項２】
前記溝部形成工程では、平面視で前記複数の光学素子と前記基板の外縁との間に前記溝部を形成する
請求項１に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記溝部形成工程では、前記溝部を環状に形成する
請求項１又は請求項２に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項４】
前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、
前記溝部形成工程では、少なくとも１つの前記光学素子アレイを囲うように前記溝部を形成する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項５】
前記光屈折層形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように前記光屈折層を形成し、
前記溝部形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に前記溝部を形成する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項６】
前記溝部形成工程では、断面視において底部へ向けて先細りとなるように前記溝部を形成する
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項７】
前記光屈折層形成工程に先立ち、前記光学素子アレイに対応する形状を有する凹部を前記基板の表面に形成する凹部形成工程
を更に含み、
前記溝部形成工程は、前記凹部形成工程と同一工程で行う
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項８】
スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板であって、
光を透過可能な基板と、
前記基板の表面に無機材料を用いて形成された光学素子アレイと、
前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイを囲うように形成された溝部と
を備える光学素子基板。
【請求項９】
請求項８に記載の光学素子基板を備える
電気光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気光学装置を備える
電子機器。
【請求項１】
複数の光学素子を有する光学素子基板の製造方法であって、
光透過性を有する基板の第１面に、前記複数の光学素子の形状に対応した複数の凹部を形成する凹部工程と、
前記第１面の前記複数の凹部の形成領域外に溝部を形成する溝部形成工程と、
前記凹部の内部、前記溝部の内部を埋め込むように、前記第１面に、前記基板と異なる屈折率を有する無機層を形成して前記複数の光学素子を形成する光学素子形成工程と、
を含む光学素子基板の製造方法。
【請求項２】
前記溝部形成工程では、平面視で前記複数の光学素子と前記基板の外縁との間に前記溝部を形成する
請求項１に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記溝部形成工程では、前記溝部を環状に形成する
請求項１又は請求項２に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項４】
前記複数の光学素子は、複数の光学素子アレイを含み、
前記溝部形成工程では、少なくとも１つの前記光学素子アレイを囲うように前記溝部を形成する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項５】
前記光屈折層形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士が間隔を空けてマトリクス状に配置されるように前記光屈折層を形成し、
前記溝部形成工程では、複数の前記光学素子アレイ同士の間に配置されるように格子状に前記溝部を形成する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項６】
前記溝部形成工程では、断面視において底部へ向けて先細りとなるように前記溝部を形成する
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項７】
前記光屈折層形成工程に先立ち、前記光学素子アレイに対応する形状を有する凹部を前記基板の表面に形成する凹部形成工程
を更に含み、
前記溝部形成工程は、前記凹部形成工程と同一工程で行う
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の光学素子基板の製造方法。
【請求項８】
スイッチング素子基板と対向基板とで電気光学材料を挟持する電気光学装置のうち前記対向基板の一部として用いられる光学素子基板であって、
光を透過可能な基板と、
前記基板の表面に無機材料を用いて形成された光学素子アレイと、
前記基板の表面のうち複数の前記光学素子アレイを囲うように形成された溝部と
を備える光学素子基板。
【請求項９】
請求項８に記載の光学素子基板を備える
電気光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気光学装置を備える
電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１３−７３１８２（Ｐ２０１３−７３１８２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４０８６（Ｐ２０１１−２１４０８６）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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