JP2008281668A - カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板、電気光学装置、電子機器、およびカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズおよびカラーフィルタの双方を同一基板上に高い位置精度で、かつ、安価に形成することができるとともに、混色などの問題点も解消することのできるカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板、電気光学装置、電子機器、およびカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】マイクロレンズ基板２０ａは、第１の透光性基板２１に形成された第１の凹部２１ａにカラーフィルタ材が充填され、カラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）自身がマイクロレンズとしても機能する。カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を覆う第２の透光性基板２４の表面では、第２の凹部２４ａの内部に遮光層２５ａが形成されているため、第２の凹部２４ａの深さ分だけ、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と遮光層２５ａとが近接している。従って、斜め方向に進行した光が隣接画素に侵入することがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板、このカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板を備えた電気光学装置、この電気光学装置を備えた電子機器、およびカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法に関するものである。

各種の電気光学装置のうち、液晶装置は、概ね、画素トランジスタおよび画素電極が形成された素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板と、対向基板と素子基板との間に保持された液晶とによって構成されている。素子基板には、画素トランジスタの他、各種配線が形成されており、画素トランジスタや配線が形成されている領域は透光性を有しない領域であるため、表示に直接、寄与しない。また、画素トランジスタに強い光が入射するとオフリーク電流が発生し、コントラストの低下などを起こしてしまう。そこで、液晶装置では、画素電極に対向する各位置にマイクロレンズを備えたマイクロレンズ基板を対向基板として用いることにより、対向基板側から入射した光を画素電極に効率よく導くことが提案されている（特許文献１参照）。

一方、液晶装置によってカラー画像を表示するにあたっては、例えば、投射型表示装置では、３枚の液晶装置を各々、各色に対応するライトバルブとして用い、各液晶装置によって光変調した光を合成し、投射する構成が採用される。また、液晶装置では、対向基板にカラーフィルタを形成し、各画素を各色に対応するサブ画素として用いた構成が採用されることもある。
特開２００１−３９７３７号公報

液晶装置においてカラー表示を行うには、３枚の液晶装置を用いるか、あるいはカラーフィルタを用いることになるが、カラーフィルタを用いた方が構成の簡素化を図ることができる。また、マイクロレンズを用いれば、光の利用効率の向上などを図ることができる。ここに、本願発明者は、マイクロレンズおよびカラーフィルタの双方を共通の基板に形成することにより、光の利用効率が高いカラー表示用の液晶装置を提案するものであるが、従来のマイクロレンズ基板にカラーフィルタを付加しただけでは、コストメリットがないとともに、マイクロレンズとカラーフィルタとの相対位置精度が低い場合には品位の高い画像を表示できないという問題点がある。また、基板上にカラーフィルタを形成した場合において、カラーフィルタ同士を近接させると、斜め方向に進行した光が、隣接する画素に侵入し、それにより、混色や光の干渉という問題点が発生する。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、マイクロレンズおよびカラーフィルタの双方を同一基板上に高い位置精度で、かつ、安価に形成することができるとともに、混色などの問題点も解消することのできるカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板、このカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板を備えた電気光学装置、この電気光学装置を備えた電子機器、およびカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板では、第１の透光性基板の表面にレンズ形状を備えた複数の第１の凹部が形成されているとともに、当該複数の第１の凹部内の各々には、前記第１の透光性基板と異なる屈折率を有する複数色のカラーフィルタ材が充填され、前記第１の透光性基板には、前記カラーフィルタ材が形成されている側の面に透光性保護層が形成されているとともに、当該透光性保護層の表面において、隣接する前記第１の凹部の境界領域と重なる領域に第２の凹部が形成され、当該第２の凹部内には遮光層が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板において、第１の透光性基板の表面にレンズ形状に形成された第１の凹部に対してカラーフィルタ材を充填したため、マイクロレンズ自身がカラーフィルタとして機能する。このため、マイクロレンズ基板にカラーフィルタを付加する場合でも、コストの増大がほとんどない。また、マイクロレンズ自身がカラーフィルタとして機能するため、マイクロレンズとカラーフィルタとの相対位置精度が問題とならないので、明るくて品位の高いカラー画像を表することができる。また、隣接する第１の凹部の境界領域と重なる領域に遮光層が形成されているため、不要な箇所への光の入射や混色などを防止することができる。しかも、本発明では、カラーフィルタ材を覆う透光性保護層の表面において、隣接する第１の凹部の境界領域と重なる領域に第２の凹部が形成され、当該第２の凹部内に遮光層が形成されているため、第２の凹部の深さ分だけ、カラーフィルタ材と遮光層とが近接している。このため、カラーフィルタ同士が近接している場合でも、斜め方向に進行した光が、隣接する画素に侵入することがないので、混色や光の干渉などの問題を確実に回避することができる。

本発明において、前記透光性保護層は、例えば、前記カラーフィルタ材を覆うように前記第１の透光性基板に接合された第２の透光性基板である。

本発明において、前記カラーフィルタ材は、前記第１の透光性基板より高い屈折率を有する構成を採用することができる。

本発明に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板は、例えば電気光学装置に用いられる。この場合、各種の電気光学装置のうち、液晶装置は、前記カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板と、該カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板に対向配置された基板との間に液晶が保持された構造を有することになる。

本発明に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法では、レンズ形状を備えた複数の第１の凹部を表面に備えた第１の透光性基板を形成する基材形成工程と、前記複数の第１の凹部内の各々に、前記第１の透光性基板と異なる屈折率を有する複数色のカラーフィルタ材を充填するカラーフィルタ材充填工程と、前記第１の透光性基板において前記カラーフィルタ材が形成されている側の面を透光性保護層で覆う透光性保護層形成工程と、前記透光性保護層の表面において、隣接する前記第１の凹部の境界領域と重なる領域に第２の凹部を形成する第２の凹部形成工程と、前記第２の凹部の内部に遮光層を形成する遮光層形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明において、前記カラーフィルタ材充填工程では、液滴吐出ヘッドから前記複数の第１の凹部の各々に前記カラーフィルタ材を吐出し、充填することが好ましい。このように構成すると、複数の凹部の各々に所定色のカラーフィルタ材を選択的に充填するのが容易であり、効率もよい。

本発明において、前記遮光層形成工程では、前記カラーフィルタ材を覆うように前記第１の透光性基板に第２の透光性基板を接合し、当該第２の透光性基板によって前記透光性保護層を形成することが好ましい。

本発明を適用した電気光学装置は、例えば、直視型のカラー表示装置や、投射型表示装置などの電子機器に用いられる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。図２は、本発明を適用した電気光学装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示す電気光学装置１００は、素子基板１０と、この素子基板１０に対向する対向基板２０とを備えており、対向基板２０の側から入射した光を変調して素子基板１０の側から出射する透過型のカラー液晶装置である。素子基板１０と対向基板２０とは、シール材５２を介して貼り合わされて対向しており、シール材５２の内側領域にはＴＮ（Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層５０が保持されている。シール材５２には、液晶注入口５２ａが形成されており、この液晶注入口５２ａは、液晶を注入した後、封止材５２ｂにより封止されている。対向基板２０には、シール材５２の内側に並行して額縁としての遮光層２５ｂが形成されており、その内側領域が画像表示領域１０ａとして利用される。

素子基板１０において、シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および実装パッド１０２が素子基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿っては、走査線駆動回路１０４が形成されている。実装パッド１０２からデータ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４に向けては複数の配線１０９が延びている。また、素子基板１０には、実装パッド１０２を利用して、ＩＣ１０７が実装されたフレキシブル基板１０８が接続されている。素子基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間を接続するための複数の配線１０５が形成されている。対向基板２０の四隅には、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。

素子基板１０において、画素表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などからなる複数の透光性の画素電極９ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０の内面（液晶層５０側）には、その略全面にＩＴＯ膜などからなる透光性の共通電極２６が形成されている。また、詳しくは後述するように、対向基板２０にはカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａが用いられている。なお、図１（ｂ）には、カラーフィルタがモザイク配列されている場合の断面を示してあるが、カラーフィルタはストライプ配列あるいはトライアングル配列など所定のパターンに配列される。

図２に示すように、電気光学装置１００の素子基板１０において、画像表示領域１０ａを構成するマトリクス状の複数の画素１００ａの各々には、画素電極９ａと、画素電極９ａをスイッチング制御するための画素トランジスタとしてのＭＯＳ型の電界効果型トランジスタ３０とが形成されている。また、画像表示領域１０ａには、画像信号を供給するための複数のデータ線６ａと、走査信号を供給するための複数の走査線３ａとが互いに交差する方向に延びており、データ線６ａはデータ線駆動回路１０１に接続され、走査線３ａは走査線駆動回路１０４に接続されている。電界効果型トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが接続し、電界効果型トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが接続されている。画素電極９ａは、電界効果型トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、電界効果型トランジスタ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線６ａから供給されるデータ信号を各画素１００ａに所定のタイミングで書き込む。そして、図１（ｂ）に示す画素電極９ａ、液晶層５０、および共通電極２６により構成された液晶容量５０ａに書き込まれた所定レベルの画素信号は一定期間保持される。

ここで、液晶容量５０ａに並列に蓄積容量７０が形成されており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる電気光学装置１００を実現できる。本形態では、蓄積容量７０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線５ｂが形成されており、かかる容量線５
ｂは共通電位線（ＣＯＭ）に接続され、所定の電位に保持されている。なお、蓄積容量７０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。

なお、電気光学装置１００は、電源回路２０１、画像処理回路２０２およびタイミング発生回路２０３を備えており、これらの回路は、図１（ａ）、（ｂ）に示すフレキシブル基板１０８を介して素子基板１０に信号などを入力する。タイミング発生回路２０３では、各画素１００ａを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号ＶＣＫ、ＨＣＫ、反転クロック信号ＶＣＫＢ、ＨＣＫＢ、転送開始パルスＨＳＰ、ＶＳＰが生成され、素子基板１０に供給される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、素子基板１０に供給する。電源回路２０１は、複数の電源ＶＤＤ、ＶＳＳ、ＶＨＨ、ＶＬＬを生成して素子基板１０に供給する。

（素子基板の具体的構成）
図３は、本発明を適用した電気光学装置の素子基板において相隣接する画素の平面図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を図３のＡ−Ａ′線に相当する位置で切断したときの断面図、本発明を適用した電気光学装置に用いたカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の断面図、および本発明の参考例に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の断面図である。なお、図３では、半導体層は細くて短い点線で示し、走査線３ａは太い実線で示し、データ線６ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、容量線５ｂは二点鎖線で示し、画素電極９ａおよびそれと同時形成された薄膜は太くて長い点線で示し、後述する中継電極は細い実線で示してある。

図３に示すように、素子基板１０上には、複数の画素１００ａの各々に矩形状の画素電極９ａが形成されており、各画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａおよび走査線３ａが形成されている。データ線６ａおよび走査線３ａは各々、直線的に延びており、データ線６ａと走査線３ａとが交差する領域に電界効果型トランジスタ３０が形成されている。また、素子基板１０上には、走査線３ａと重なるように容量線５ｂが形成されており、容量線５ｂは、走査線３ａと重なるように直線的に延びた主線部分と、データ線６ａと走査線３ａとの交差部分でデータ線６ａに重なるように延びた副線部分とを備えている。

図４（ａ）に示すように、素子基板１０は、石英基板やガラ基板などの透光性材料からなる支持基板１１（基板本体）、その液晶層５０側の表面に形成された画素電極９ａ、画素スイッチング用の電界効果型トランジスタ３０、および配向膜１６を主体として構成されている。

素子基板１０において、画素電極９ａに隣接する位置には電界効果型トランジスタ３０が形成されている。電界効果型トランジスタ３０は、例えば、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、半導体層１ａには、走査線３ａに対してゲート絶縁層２を介して対向するチャネル領域１ａ′、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅが形成されている。

半導体層１ａは、例えば、石英基板からなる支持基板１１上に下地絶縁膜１２を介して形成された単結晶シリコン層によって構成され、このような構成の素子基板１０は、石英基板と単結晶シリコン基板とが絶縁層を介して貼り合わされたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いることにより実現することができる。このようなＳＯＩ基板は、例えば、単結晶シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成した上で石英基板と貼り合わせる方法、あるいは石英基板と単結晶シリコン基板の双方にシリコン酸化膜を形成した上でシリコン酸化膜同士を接触させて貼り合わせる方法を採用できる。このような基板を用いた場合、ゲート絶縁層２は、半導体層１ａに対する熱酸化膜により形成できる。走査線３ａには、ポリシリコンやアモルファスシリコン、単結晶シリコン膜などのシリコン膜や、これらのポリサイドやシリサイド、さらには金属膜が用いられる。

走査線３ａの上層側には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８２、および高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３を備えたシリコン酸化膜などからなる第１層間絶縁膜４１が形成されている。第１層間絶縁膜４１の上層には中継電極４ａ、４ｂが形成されている。中継電極４ａは、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する位置を基点として走査線３ａおよびデータ線６ａに沿って延出する略Ｌ字型に形成されており、中継電極４ｂは、中継電極４ｂと離間した位置において、データ線６ａに沿うように形成されている。中継電極４ａは、コンタクトホール８３を介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続され、中継電極４ｂは、コンタクトホール８２を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。

中継電極４ａ、４ｂの上層側には、シリコン窒化膜などからなる誘電体膜４２が形成されている。誘電体膜４２の上層には、中継電極４ａと対向するように容量線５ｂが形成され、蓄積容量７０が形成されている。中継電極４ａ、４ｂは導電性のポリシリコン膜や金属膜等からなり、容量線５ｂは、導電性のポリシリコン膜、高融点金属を含む金属シリサイド膜、それらの積層膜、金属膜からなる。

容量線５ｂの上層側には、中継電極４ａへ通じるコンタクトホール８７、および中継電極４ｂへ通じるコンタクトホール８１を備えたシリコン酸化膜などからなる第２層間絶縁膜４３が形成されている。第２層間絶縁膜４３の上層にはデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されている。データ線６ａはコンタクトホール８１を介して中継電極４ｂに電気的に接続し、中継電極４ｂを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。ドレイン電極６ｂはコンタクトホール８７を介して中継電極４ａに電気的に接続し、中継電極４ａを介して、高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。データ線６ａおよびドレイン電極６ｂは、導電性のポリシリコン膜、高融点金属を含む金属シリサイド膜、それらの積層膜、金属膜からなる。

データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの上層側には、ドレイン電極６ｂへ通じるコンタクトホール８６を備えたシリコン酸化膜などからなる第３層間絶縁膜４４が形成されている。第３層間絶縁膜４４の上層には画素電極９ａが形成されており、画素電極９ａは、コンタクトホール８６を介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。画素電極９ａの上層には配向膜１６が形成されている。

従って、本形態の電気光学装置１００では、走査線３ａおよび容量線５ｂが形成されている第１の配線領域と、この第１の配線領域に対して交差する方向においてデータ線６ａが延びた第２の配線領域と、電界効果型トランジスタ３０の形成領域とによって、表示に直線寄与しない格子状の非表示領域が構成されており、この非表示領域で囲まれた領域が表示に直接寄与する画素開口領域になっている。

（対向基板の具体的構成）
図１（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）において、対向基板２０には、以下に説明するように、マイクロレンズおよびカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を備えたカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａが用いられている。

対向基板２０では、第１の透光性基板２１の表面（素子基板１０に対向する側の面）に、レンズ形状を備えた複数の第１の凹部２１ａが形成されており、複数の第１の凹部２１ａ内の各々には、第１の透光性基板２１と異なる屈折率を有する透光性材料が充填されている。ここで、複数の第１の凹部２１ａ内の各々には、透光性材料として、異なる色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の着色性をもった複数色のカラーフィルタ材（透光性有色材料）が充填、固化され、レンズ形状のカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が形成されている。また、第１の凹部２１ａおよびカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は光の入射側（光源側）からみると凹レンズ形状に形成されているため、本形態では、透光性材料（カラーフィルタ材）として第１の透光性基板２１より屈折率が高い材料が用いられている。このため、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は各々、マイクロレンズとして機能し、対向基板２０の側から入射した光を各画素電極９ａに集光させる。本形態において、第１の凹部２１ａおよびカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、例えば円形あるいは略円形の平面形状を有している。

本形態では、第１の透光性基板２１の表面（素子基板１０に対向する側の面）には、接着剤層２３によって、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を覆うように第２の透光性基板２４（カバーガラス／透光性保護層）が接合されている。

また、本形態において、第２の透光性基板２４には、隣接する第１の凹部２１ａの境界領域に沿って、ブラックマトリクスなどと称せられる遮光層２５ａが形成されている。従って、遮光層２５ａは、素子基板１０の画素電極９ａの境界領域に沿って形成されていることになる。ここで、遮光層２５ａは、額縁を構成する遮光層２５ｂと同時形成されたＭｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｃｒ（クロム）などの遮光膜からなる。

このような遮光層２５ａを構成するにあたって、本形態では、第２の透光性基板２４の表面（素子基板１０に対向する側の面）には、隣接する第１の凹部２１ａの境界領域に沿って溝状の第２の凹部２４ａが形成されており、このような第２の凹部２４ａの内部を埋めるように、遮光層２５ａが形成されている。

このため、第２の凹部２４ａを形成せずに、図４（ｃ）に示すように、第２の透光性基板２４の表面に直接、遮光層２５ａを形した場合と比較して、本形態では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）とが近接している。すなわち、図４（ｂ）に示す本形態では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との距離Ｌ１が、接着剤層２３の厚さ寸法と、第２の凹部２４ａの底部での第２の透光性基板２４の厚さ寸法との和であるため、短いが、図４（ｃ）に示す参考例では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との距離Ｌ２が、接着剤層２３の厚さ寸法と、第２の透光性基板２４全体の厚さ寸法との和であるため、長い。

ここで、遮光層２５ａの厚さ寸法は第２の凹部２４ａの深さ寸法より厚いため、遮光層２５ａの一部は第２の凹部２４ａからはみ出した状態にある。但し、第２の透光性基板２４の表面側には、その全面にわたって透光性の絶縁膜２８が形成されているので、遮光層２５ａに起因する凹凸は、絶縁膜２８によって解消されている。

第２の透光性基板２４の表面（素子基板１０に対向する側の面）には、絶縁膜２８の上層側にＩＴＯ膜などからなる共通電極２６が形成され、その上層側に配向膜２７が形成されている。このようにして、本形態では、第１の透光性基板２１、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）、接着剤層２３、第２の透光性基板２４、および遮光層２５ａによって、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａが構成され、かかるカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを用いて対向基板２０が構成されている。

（カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法）
図５および図６を参照して、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａの製造方法を説明しながら、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａの構成を詳述する。図５は、本発明を適用した電気光学装置に用いたカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法を示す工程断面図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、撓み振動モードの圧力発生素子の説明図、および縦振動モードの圧力発生素子の説明図である。

本形態のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを製造するには、まず、基材形成工程において、レンズ形状を備えた複数の第１の凹部２１ａを表面に備えた透光性の第１の透光性基板２１を形成する。

それには、図５（ａ）に示すように、まず、ガラス基板２１ｄを準備する。ガラス基板２１ｄの厚さは、例えば、０．３〜５ｍｍ程度、好ましくは、０．２〜２ｍｍ程度である。ここで、ガラス基板２１ｄが未加工の場合には、十分な平滑性を有していないことや、表面には微少な凹凸、傷等が存在することがあるので、ガラス基板２１ｄの表面を研磨する。このような研磨は、酸化セリウムやコロイダルシリカ等の研磨材（砥粒）を用いて行う。研磨を行った結果、ガラス基板２１ｄの表面に加工変質層が生じた場合には、ガラス基板２１ｄに対して、ウエットエッチング、ドライエッチング等のエッチング、逆スパッタリング、メカノケミカルポリッシュなどを行い、表面から０．１μｍ以上の深さまでガラス基板２１ｄの一部を除去することにより、加工変質層を除去する。加工変質層とは、研磨等の加工により、ガラス基板２１ｄの表面に加えられた熱、応力等により、結晶状態の変化、相変態、残留応力等、ガラス基板２１ｄの内部とは性質、特性等が異なっている層である。

次に、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板２１ｄの表面および裏面に、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法や、メッキなどの方法により、マスク層２８ａ、２８ｂを形成する。かかるマスク層２８ａ、２８ｂを構成する材料としては、例えば、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、シリコン（多結晶シリコン、アモルファスシリコン）、窒化シリコン膜などが挙げられる。このようなマスク層２８ａ、２８ｂを形成した際、前記の加工変質層を除去しておけば、ガラス基板２１ｄとマスク層２８ａ、２８ｂとの間で比較的高い密着性が得ることができ、後述するガラス基板２１ｄに対するエッチング工程において、サイドエッチングの進行を抑制することができる。また、マスク層２８ａ、２８ｂをシリコンで構成した場合、マスク層２８ａ、２８ｂを緻密なものとすることができるとともに、ガラス基板２１ｄに対して高い密着性を得ることができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板２１ｄの表面側に形成したマスク層２８ａに複数の開口２８ｃを形成する。開口２８ｃは、図１（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明した第１の凹部２１ａを形成する位置に設け、その形状は、円形であるなど、形成する第１の凹部２１ａの形状に対応していることが好ましい。かかる開口２８ｃは、例えば、フォトリソグラフィ技術により、マスク層２８ａ、２８ｂ上にレジストマスク（図示せず）を形成した後、このレジストマスクの開口部からマスク層２８ａ、２８ｂにＣＦガス、塩素系ガス等を用いたドライエッチングや、フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液等を用いたウエットエッチングを行うことにより形成することができる。

次に、図５（ｄ）に示すように、マスク層２８ａ、２８ｂの開口２８ｃからガラス基板２１ｄに対してエッチングを行い、ガラス基板２１ｄ上にレンズ形状の複数の第１の凹部２１ａを形成する。ここで行うエッチング方法としては、グリセリン、エチレングリコールなどの多価アルコールとフッ酸とを含有する水溶液（エッチング液）を用いたウエットエッチング法や、ドライエッチング法などが挙げられる。ウエットエッチング法によれば、理想的なレンズ形状に近い第１の凹部２１ａを形成することができる。

次に、図５（ｅ）に示すように、塩酸＋硝酸水溶液、アルカリ水溶液（例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等）、フッ酸＋硝酸水溶液等を用いたウエットエッチング、あるいはＣＦガス、塩素系ガス等を用いたドライエッチングにより、マスク層２８ａ、２８ｂを除去し、レンズ形状を備えた複数の第１の凹部２１ａを表面に有する第１の透光性基板２１を得る。ここで、第１の凹部２１ａは、その最大深さ（平均）をＤ、その開口半径（平均）をＲとしたとき、Ｒ／Ｄが０．８〜２．０程度であることが好ましく、０．９〜１．５程度であることがより好ましい。Ｒ／Ｄがこのような範囲内となるように第１の凹部２１ａを形成すると、より理想的なレンズ形状を備えた第１の凹部２１ａを形成できる。

次に、カラーフィルタ材充填工程においては、図５（ｆ）に示すように、複数の第１の凹部２１ａ内の各々に対して、第１の透光性基板２１と異なる屈折率を有する透光性材料を充填する。ここで、透光性材料としては、ガラス基板２１ｄより高い屈折率の樹脂材料（例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などや、それらの前駆体）を所定の溶媒に溶解、分散させた液状物に対して、各色（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の染料や顔料を配合したカラーフィルタ材２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を用いる。そして、赤色（Ｒ）の画素に対応する第１の凹部２１ａには赤色（Ｒ）のカラーフィルタ材２９（Ｒ）を充填し、緑色（Ｇ）の画素に対応する第１の凹部２１ａには緑色（Ｇ）のカラーフィルタ材２９（Ｇ）を充填し、青色（Ｂ）の画素に対応する第１の凹部２１ａには青色（Ｂ）のカラーフィルタ材２９（Ｂ）を充填する。なお、カラーフィルタ材２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）については染料や顔料を含有する有色材料に限らず、波長選択透過性を有する透光性材料であればよい。

このような充填工程を行うにあたって、本形態では、図６（ａ）に示す液滴吐出ヘッド１２２から複数の第１の凹部２１ａの各々にカラーフィルタ材２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を吐出し、充填する。より具体的には、液滴吐出ヘッド１２２は、液滴として吐出する液状物Ｍ（例えば、カラーフィルタ材２９（Ｒ））を貯留しておくタンク状、カートリッジ状などの液状物貯留部１３７に接続されており、その下面には多数のノズル開口１２７が列状に並んだノズル列を備えている。また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート１２９と、それに対向する弾性板１３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材１３２とを有している。ノズルプレート１２９と弾性板１３１との間には、仕切部材１３２によって複数の圧力発生室１３３、および液溜り１３４が形成されている。複数の圧力発生室１３３と液溜り１３４とは液状物流入口１３８を介して互いに連通している。弾性板１３１の適所には液状物供給穴１３６が形成され、この液状物供給穴１３６に液状物貯留部１３７が接続される。従って、液状物貯留部１３７は吐出されることとなる液状物Ｍを液状物供給穴１３６へ供給する。供給された液状物Ｍは液溜り１３４に充満し、さらに液状物流入口１３８を通って圧力発生室１３３に充満する。このようにして、液状物貯留部１３７と各圧力発生室１３３とが連通している。

ノズルプレート１２９には、圧力発生室１３３から液状物Ｍを液滴Ｍ０として噴射するためのノズル開口１２７が形成され、ノズル開口１２７は、圧力発生室１３３でも開口している。弾性板１３１において、圧力発生室１３３を形成する側とは反対側の面には圧力発生素子１３９が取り付けられている。この圧力発生素子１３９は、例えば、図６（ｂ）に示すように、圧電素子１４１、およびこの圧電素子１４１を挟持する一対の電極１４２ａ、１４２ｂを有する撓み振動モードの圧電素子である。その振動方向を矢印Ｃで示す。なお、図６（ｃ）に示すように、圧力発生素子１３９としては、縦振動モードの圧電素子を用いてもよい。この縦振動モードの圧電素子（圧力発生素子１３９）では、伸長方向に平行に圧電材料と導電材料を交互に積層して構成されており、その先端は弾性板１３１に固定され、他端は基台１２０に固定されている。このような圧力発生素子１３９では、充電状態では導電層の積層方向と直角な方向に収縮し、また充電状態が解かれると、導電層と直角な方向に伸長する。

いずれの圧電素子を用いた場合も、電極間に印加される駆動信号によって変形し、圧力発生室１３３を膨張、収縮させる。なお、ノズル開口１２７の周辺部には、液滴Ｍ０の飛行曲がりやノズル開口１２７の穴詰まりなどを防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥液状物層１４３が設けられている。

このように構成した液滴吐出ヘッド１２２は、下面が第１の透光性基板２１の表面に対向した状態で第１の透光性基板２１の表面に沿って移動する間に、液状物Ｍを複数のノズル開口１２７から選択的に吐出することにより、第１の透光性基板２１の所定位置（第１の凹部２１ａの形成位置）に液滴Ｍ０（カラーフィルタ材２９（Ｒ）の液滴）を着弾させる。その他のカラーフィルタ材２９（Ｇ）、（Ｂ）も同様である。

次に、図５（ｇ）に示すように、固化工程では、熱処理や紫外線照射などにより、第１の凹部２１ａに充填したカラーフィルタ材２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を固化させ、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を形成する。

次に、透光性保護層形成工程では、図５（ｈ）に示すように、エポキシ系やアクリル系などの接着剤層２３により、第１の透光性基板２１において、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を形成した側の面に対して、第２の透光性基板２４（カバーガラス／透光性保護層）を接合した後、接着剤層２３を固化させる。その結果、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は、第２の透光性基板２４からなる透光性保護層により覆われた状態となる。

次に、図５（ｉ）に示すように、第２の透光性基板２４を薄板化する。それには、第２の透光性基板２４の表面に対して研磨などを行い、その厚さを、０．０２〜５mm程度、好ましくは０．５〜２mm程度まで薄板化する。このような研磨は、例えば、酸化セリウムやコロイダルシリカ等の研磨材（砥粒）を用いて行う。

次に、第２の凹部形成工程においては、第２の透光性基板２４の表面にマスク層（図示せず）を形成した状態で第２の透光性基板２４にエッチングを行い、図５（ｊ）に示すように、隣接する第１の凹部２１ａの境界領域（隣接するカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の境界領域）と重なる領域に溝状の第２の凹部２４ａを形成した後、マスク層を除去する。かかる工程において、マスク層としては、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、シリコン（多結晶シリコン、アモルファスシリコン）、窒化シリコン膜などにより形成することができ、第２の透光性基板２４に対するエッチング方法としては、グリセリン、エチレングリコールなどの多価アルコールとフッ酸とを含有する水溶液を用いたウエットエッチング法や、ドライエッチング法などが挙げられる。

次に、遮光層形成工程では、図５（ｋ）に示すように、第２の透光性基板２４の表面全体に、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ｃｒ（クロム）などの遮光膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術により、遮光膜をパターニングし、第２の凹部２４ａを埋めるように遮光層２５ａを形成する。その際、図１（ａ）、（ｂ）に示す遮光層２５ｂも同時形成する。このようにして、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを形成する。

しかる後には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、遮光層２５ａの上層側に透光性の絶縁膜２８、共通電極２６および配向膜２７を順次形成し、対向基板２０を得る。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａは、第１の透光性基板２１に形成されたレンズ形状の第１の凹部２１ａに、透光性のカラーフィルタ材２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が充填されて、カラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が形成されており、カラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）自身がマイクロレンズとしても機能する。言い換えれば、マイクロレンズ自身がカラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）として機能する。このため、マイクロレンズ基板２０ａにカラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を付加する場合でも、コストの増大がほとんどない。また、マイクロレンズ自身がカラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）として機能するため、マイクロレンズとカラーフィルタ２１（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との相対位置精度が問題とならないので、明るくて品位の高いカラー画像を表することができる。

また、隣接する第１の凹部２１ａの境界領域（隣接するカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の境界領域）と重なる領域に遮光層２５ａが形成されているため、不要な箇所への光の入射や混色などを防止することができる。特に、本形態では、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を覆う第２の透光性基板２４の表面において、隣接する第１の凹部２１ａの境界領域と重なる領域に第２の凹部２４ａが形成され、第２の凹部２４ａの内部に遮光層２５ａが形成されているため、第２の凹部２４ａの深さ分だけ、カラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と遮光層２５ａとが近接しているため、斜め方向に進行した光が、隣接する画素に侵入することがないので、混色の発生を確実に回避することができる。すなわち、図４（ｃ）に示す参考例では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との距離Ｌ２が長いため、矢印Ｐ２で示すように斜め方向に進行した光が、遮光層２５ａで遮られずに、隣接する画素に侵入して、混色や光の干渉などの問題が発生するおそれがあるのに対して、図４（ｂ）に示す本発明の実施の形態では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との距離Ｌ１が短いため、矢印Ｐ１で示すように斜め方向に進行した光は、遮光層２５ａで遮られるので、隣接する画素に侵入せず、混色などの問題が発生しない。また、図４（ｂ）に示す本発明の実施の形態では、遮光層２５ａとカラーフィルタ２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）との距離Ｌ１が短いため、矢印Ｐ３で示すように斜め方向に進行した光が遮光層２５ａの側面で反射して、対応する画素から出射されるので、表示光量が増大するという利点もある。

［その他の実施の形態］
上記形態では、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを対向基板２０の側に用いたが、素子基板１０側から光が入射して表示光が対向基板２０側から出射される場合、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを素子基板１０の側に用いてもよい。

上記形態では、第２の透光性基板２４によって透光性保護層を形成したが、透光性樹脂などにより透光性保護層を形成してもよい。

上記形態では、カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを液晶装置に用いたが、有機ＥＬ装置（電気光学装置）においては、有機ＥＬ素子から白色光を出射し、それをカラーフィルタを介して出射する場合がある。このような有機ＥＬ装置に対して、本発明を適用したカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板２０ａを用いてもよい。

［電子機器への搭載例］
図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。本発明を適用した電気光学装置は、直視型のカラー表示装置や、投射型液晶表示装置として用いられる。例えば、図７（ａ）に示す携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１、スクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００（直視型のカラー表示装置）を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。図７（ｂ）に示す情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）は、複数の操作ボタン４００１、電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００（直視型のカラー表示装置）を備えており、電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。また、電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１００を用いることができる。

さらに、図示を省略するが、本発明を適用した電気光学装置１００を用いれば、液晶装置１００を１つだけ用いた単板式の投射型表示装置を構成することができる。この場合、投射型表示装置は、電気光学装置１００に対して光を供給する光源部と、電気光学装置１００により変調された光をスクリーンなどの被投射面に拡大投射する投射光学系を有することになる。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 本発明を適用した電気光学装置の画像表示領域などの電気的な構成を示す等価回路図である。 は各々、本発明を適用した電気光学装置の素子基板において相隣接する画素の平面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を図３のＡ−Ａ′線に相当する位置で切断したときの断面図、本発明を適用した電気光学装置に用いたカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の断面図、および本発明の参考例に係るカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の断面図である。 本発明を適用したカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法を示す工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、撓み振動モードの圧力発生素子の説明図、および縦振動モードの圧力発生素子の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。

符号の説明

９ａ・・画素電極、１０・・素子基板、２０・・対向基板、２０ａ・・カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板、２１・・第１の透光性基板、２１ａ・・第１の凹部、２２（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）・・カラーフィルタ、２４・・第２の透光性基板（透光性保護層）、２４ａ・・第２の凹部、２９（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）・・カラーフィルタ材、２４・・第２の透光性基板、２５ａ・・遮光層、３０・・電界効果型トランジスタ（画素スイッチング素子）、１００・・電気光学装置

Claims (9)

1. 第１の透光性基板の表面にレンズ形状を備えた複数の第１の凹部が形成されているとともに、当該複数の第１の凹部内の各々には、前記第１の透光性基板と異なる屈折率を有する複数色のカラーフィルタ材が充填され、
   前記第１の透光性基板には、前記カラーフィルタ材が形成されている側の面に透光性保護層が形成されているとともに、当該透光性保護層の表面において、隣接する前記第１の凹部の境界領域と重なる領域に第２の凹部が形成され、
   当該第２の凹部内には遮光層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板。
2. 前記透光性保護層は、前記カラーフィルタ材を覆うように前記第１の透光性基板に接合された第２の透光性基板であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板。
3. 前記カラーフィルタ材は、前記第１の透光性基板より高い屈折率を有することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板を備えていることを特徴とする電気光学装置。
5. 前記カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板と、該カラーフィルタ付きマイクロレンズ基板に対向配置された基板との間に液晶が保持されていることを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
6. 請求項４または５に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。
7. レンズ形状を備えた複数の第１の凹部を表面に備えた第１の透光性基板を形成する基材形成工程と、
   前記複数の第１の凹部内の各々に、前記第１の透光性基板と異なる屈折率を有する複数色のカラーフィルタ材を充填するカラーフィルタ材充填工程と、
   前記第１の透光性基板において前記カラーフィルタ材が形成されている側の面を透光性保護層で覆う透光性保護層形成工程と、
   前記透光性保護層の表面において、隣接する前記第１の凹部の境界領域と重なる領域に第２の凹部を形成する第２の凹部形成工程と、
   前記第２の凹部の内部に遮光層を形成する遮光層形成工程と、
   を有することを特徴とするカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法。
8. 前記カラーフィルタ材充填工程では、液滴吐出ヘッドから前記複数の第１の凹部の各々に前記カラーフィルタ材を吐出し、充填することを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法。
9. 前記遮光層形成工程では、前記カラーフィルタ材を覆うように前記第１の透光性基板に第２の透光性基板を接合し、当該第２の透光性基板によって前記透光性保護層を形成することを特徴とする請求項７または８に記載のカラーフィルタ付きマイクロレンズ基板の製造方法。

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