JP2001021702A

JP2001021702A - マイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板、液晶パネル用対向基板、液晶パネルおよび投射型表示装置

Info

Publication number: JP2001021702A
Application number: JP11193142A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shimizu; 信雄清水; Shinichi Yotsuya; 真一四谷; Hideto Yamashita; 秀人山下; Masatake Matsuo; 誠剛松尾
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた光学特性を有するマイクロレンズ基板を
提供すること。【解決手段】マイクロレンズ基板１Ａは、母材５上に行
列状に配置された多数の凹部３と柱４とが形成されたマ
イクロレンズ用凹部付き基板２Ａの凹部３が設けられた
面に、中間層として樹脂層７を介してガラス層６が接合
された構成となっており、また、樹脂層７では、凹部３
内に充填された樹脂によりマイクロレンズ８が形成され
ている。柱４は、互いに独立したものとなっており、ま
た、母材５の本来の厚さが維持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズ用
凹部付き基板、マイクロレンズ基板、液晶パネル用対向
基板、液晶パネルおよび投射型表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】スクリーン上に画像を投射する投射型表
示装置（液晶プロジェクター）が知られている。かかる
投射型表示装置では、その画像形成に主として液晶パネ
ル（液晶光シャッター）が用いられている。

【０００３】液晶パネルの中には、液晶パネルを透過す
る光の透過率、利用効率を高めるべく、各画素に対応す
る位置に、多数の微小なマイクロレンズを設けたものが
知られている。これにより、液晶パネルは、比較的小さ
い光量で明るい画像を形成することができるようにな
る。かかるマイクロレンズは、通常、液晶パネルが備え
ているマイクロレンズ基板に形成されている。

【０００４】ところで、現在、液晶パネルは、進歩、発
展がめざましく、その高性能化、高精細化には、目を見
張るものがある。

【０００５】そして、このような液晶パネルのさらなる
高性能化、高精細化を実現すべく、より高い光の利用効
率を有し、より優れた光学特性を有するマイクロレンズ
基板の開発が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た光学特性を有するマイクロレンズを形成可能なマイク
ロレンズ用凹部付き基板、および、かかるマイクロレン
ズ用凹部付き基板を備えたマイクロレンズ基板、液晶パ
ネル用対向基板、液晶パネル、さらには、投射型表示装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１７）の本発明により達成される。

【０００８】（１）母材の表面に多数の凹部が行列状
に配置され、該凹部に樹脂を充填することによりマイク
ロレンズが形成されるマイクロレンズ用凹部付き基板で
あって、行列の対角線方向に隣接する前記凹部間に、母
材の厚さとほぼ等しい高さの独立した柱が形成されてい
ることを特徴とするマイクロレンズ用凹部付き基板。

【０００９】（２）前記柱の端面は平面をなしている
上記（１）に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板。

【００１０】（３）前記柱の端面の面積の総計は、有
効レンズ領域の０．００１〜２１％を占める上記（２）
に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板。

【００１１】（４）前記凹部を行列の対角線方向の断
面で見たとき、前記凹部の縁部において、前記凹部の輪
郭線の接線と前記母材の法線とのなす角αが、０〜３０
°である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のマ
イクロレンズ用凹部付き基板。

【００１２】（５）前記凹部を行列の行または列方向
の断面で見たとき、前記凹部の縁部において、前記凹部
の輪郭線の接線と前記母材の法線とのなす角βが、１〜
５０°である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載
のマイクロレンズ用凹部付き基板。

【００１３】（６）前記凹部の縁部における最大深さ
をＤ₁ 、前記凹部の最大深さをＤ_２としたとき、０．１
≦Ｄ_１／Ｄ₂ ≦０．９なる関係を満足する上記（１）
ないし（５）のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部
付き基板。

【００１４】（７）前記凹部はエッチングにより形成
されたものである上記（１）ないし（６）のいずれかに
記載のマイクロレンズ用凹部付き基板。

【００１５】（８）上記（１）ないし（７）のいずれ
かに記載のマイクロレンズ用凹部付き基板と、該マイク
ロレンズ用凹部付き基板に樹脂層を介して接合されたガ
ラス層とを有し、前記凹部内に充填された樹脂によりマ
イクロレンズが構成されたことを特徴とするマイクロレ
ンズ基板。

【００１６】（９）前記柱の端面と前記ガラス層とが
接触または近接している上記（８）に記載のマイクロレ
ンズ基板。

【００１７】（１０）前記柱の端面と、前記ガラス層
の前記母材に対向する端面との距離が２０μm 以下であ
る上記（８）または（９）に記載のマイクロレンズ基
板。

【００１８】（１１）上記（８）ないし（１０）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ基板と、前記ガラス層上
または前記母材上に設けられた透明導電膜とを有するこ
とを特徴とする液晶パネル用対向基板。

【００１９】なお、ガラス層上に透明導電膜を設ける
と、母材側から光を入射させるのに適したものとなる。
また、母材上に透明導電膜を設けると、ガラス層側から
光を入射させるのに適したものとなる。

【００２０】（１２）上記（８）ないし（１０）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ基板と、前記ガラス層上
または前記母材上に設けられたブラックマトリックス
と、該ブラックマトリックスを覆う透明導電膜とを有す
ることを特徴とする液晶パネル用対向基板。

【００２１】なお、ガラス層上にブラックマトリックス
および透明導電膜を設けると、母材側から光を入射させ
るのに適したものとなる。また、母材上にブラックマト
リックスおよび透明導電膜を設けると、ガラス層側から
光を入射させるのに適したものとなる。

【００２２】（１３）上記（１１）または（１２）に
記載の液晶パネル用対向基板を備えたことを特徴とする
液晶パネル。

【００２３】（１４）個別電極を備えた液晶駆動基板
と、該液晶駆動基板に接合された上記（１１）または
（１２）に記載の液晶パネル用対向基板と、前記液晶駆
動基板と前記液晶パネル用対向基板との空隙に封入され
た液晶とを有することを特徴とする液晶パネル。

【００２４】（１５）前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板
である上記（１４）に記載の液晶パネル。

【００２５】（１６）上記（１３）ないし（１５）の
いずれかに記載の液晶パネルを備えたライトバルブを有
し、該ライトバルブを少なくとも１個用いて画像を投射
することを特徴とする投射型表示装置。

【００２６】（１７）画像を形成する赤色、緑色およ
び青色に対応した３つのライトバルブと、光源と、該光
源からの光を赤色、緑色および青色の光に分離し、前記
各光を対応する前記ライトバルブに導く色分離光学系
と、前記各画像を合成する色合成光学系と、前記合成さ
れた画像を投射する投射光学系とを有する投射型表示装
置であって、前記ライトバルブは、上記（１３）ないし
（１５）のいずれかに記載の液晶パネルを備えたことを
特徴とする投射型表示装置。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明におけるマイクロレンズ用
凹部付き基板およびマイクロレンズ基板には、個別基板
およびウエハーの双方を含むものとする。

【００２８】以下、本発明を、添付図面に示す好適な実
施の形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施の
形態で示すマイクロレンズ基板は、液晶パネルの構成部
材として用いられる場合を例に説明する。

【００２９】図１は、本発明のマイクロレンズ基板の第
１実施形態を示す模式的な図である。なお、図１（ａ）
は、マイクロレンズ基板の模式的な平面図、図１（ｂ）
は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（ｃ）は、図１
（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【００３０】図１に示すように、本発明のマイクロレン
ズ基板１Ａは、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａと、
樹脂層（接着剤層）７と、ガラス層（カバーガラス）６
とで構成されている。なお、図１（ａ）では、樹脂層７
およびガラス層６の記載を省略した。

【００３１】マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａでは、
母材（ガラス基板）５上に、行列状に配置された多数の
凹部（マイクロレンズ用凹部）３と、柱４とが形成され
た構成となっている。

【００３２】そして、マイクロレンズ基板１Ａは、マイ
クロレンズ用凹部付き基板２Ａの凹部３が設けられた面
に、中間層として樹脂層７を介してガラス層６が接合さ
れた構成となっており、また、樹脂層７では、凹部３内
に充填された樹脂によりマイクロレンズ８が形成されて
いる。

【００３３】マイクロレンズ基板１Ａは、２つの領域、
有効レンズ領域９８と非有効レンズ領域９９とを有して
いる（図３参照）。有効レンズ領域９８とは、凹部３に
充填される樹脂により形成されるマイクロレンズ８が、
使用時にマイクロレンズとして有効に用いられる領域を
いう。一方、非有効レンズ領域９９とは、有効レンズ領
域９８以外の領域をいう。なお、図１は、マイクロレン
ズ基板１Ａの有効レンズ領域９８の主要部を示してい
る。

【００３４】なお、マイクロレンズ基板１Ａの非有効レ
ンズ領域９９では、例えば、母材５の本来の厚さが維持
されている（図３参照）。

【００３５】まず、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａ
について説明する。

【００３６】マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａでは、
有効レンズ領域９８に、凹部３が、所定の画素数行列状
に、細密に（超密に）配列されている。かかる凹部３に
は、樹脂層７を構成する樹脂が充填され、マイクロレン
ズ８が形成される。なお、１個の凹部３は、１画素に対
応している。また、図では、図１（ａ）中ほぼ中心部に
記した四角形の枠、すなわち、１画素領域９５が、１画
素の領域を示している。

【００３７】図１（ａ）に示すように、凹部３の平面形
状（すなわち縁部３３の輪郭線形状）は、各角部３３１
が丸みを帯びた四角形（略正方形）をなしている。ま
た、凹部３は、形成されるマイクロレンズ８がレンズと
して有効に機能すべく、レンズ曲面を有している。この
ため、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹部３を縦断
面で見た時、凹部３の輪郭線は、例えば、円弧状をなし
ている。

【００３８】凹部３の平面形状は、各角部３３１が丸み
を帯びたものとなっているので、行列の対角線方向で
は、互いに隣接する凹部３同士は、連結していない。

【００３９】かかる凹部３と凹部３の間には、平面視に
て、凹部３の角部３３１を外形（輪郭線）とした柱４が
形成されている。かかる柱４では、母材５の本来の厚さ
（凹部３を形成する前の母材５の厚さ）が、ほぼ維持さ
れている。すなわち、柱４の高さは、母材５の厚さとほ
ぼ等しい。

【００４０】このため、各柱４の高さは、互いにほぼ等
しいものとなっている。また、柱４の端面４１は、平面
をなしており、各柱４の端面４１は、ほぼ同一平面上に
位置している。具体的には、柱４の端面４１は、母材５
の本来の端面（図では、「母材端面線５９」として示
す）と同一平面上に位置している。

【００４１】また、柱４は、互いに独立したものとなっ
ている。ここでの「独立」とは、行列の行方向（＝Ｘ方
向）および列方向（＝Ｙ方向）に隣接する柱４同士が、
母材５の本来の厚さを維持したまま連続していないこと
を意味する。

【００４２】各凹部３は、行列の行または列方向では、
互いに連結している。このため、これらの方向で互いに
隣接する凹部３は、辺部（平面視にて縁部３３が四角形
の辺を構成しているところ）３３２にて、縁部３３を共
有している。換言すれば、縁部３３は、辺部３３２に
て、互いに隣接する凹部３の境界線としての機能を有し
ている。また、かかる辺部３３２では、柱４と柱４との
中間部で母材５の厚さが最も小さくなるような稜線状を
なしている（図６参照）。

【００４３】したがって、図１（ｂ）に示すように、辺
部３３２における母材５の厚さは、母材５の本来の厚さ
に比べて小さいものとなっている。換言すれば、柱４の
近傍以外では、縁部３３の高さは、柱４よりも低いもの
となっている。

【００４４】マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａをこの
ような構造とすることにより、次のような利点が得られ
る。

【００４５】すなわち、光の有効利用の観点からは、マ
イクロレンズ基板１Ａでは、１画素あたりで、マイクロ
レンズ８が占める面積が大きければ大きいほど好まし
い。マイクロレンズ８の占有面積が大きくなればなるほ
ど、１画素あたりでの光の利用効率が高まるからであ
る。

【００４６】一方、有効レンズ領域９８内では、樹脂層
７の厚みは、均一である必要がある。樹脂層７の厚みが
均一でないと、樹脂層７に形成される各マイクロレンズ
８の焦点距離も均一でなくなる。このため、このような
マイクロレンズ基板では、画素間で出射光の輝度にバラ
ツキが生じてしまい、かかるマイクロレンズ基板を組込
んだ液晶パネル、投射型表示装置では、形成される画像
に明るさむらが生じてしまう。

【００４７】樹脂層７の厚みを均一とするためには、有
効レンズ領域９８内で、母材５とガラス層６との距離を
均一にする必要がある。そして、両者の距離を均一なも
のとするためには、母材５とガラス層６との距離を規定
する手段、すなわちスペーサーが必要となる。

【００４８】このスペーサーとして、例えば有効レンズ
領域９８内に、各凹部３間に、格子状の壁（凹部３の全
周を囲む壁）を形成することが考えられる。しかしこの
場合、壁が形成されている部分はレンズとして機能しな
いので、１画素あたりでのマイクロレンズの占有面積が
減少することとなり、光の有効利用を図ることができな
い。

【００４９】そこで、本発明のマイクロレンズ基板１Ａ
のように、凹部３の角部３３１に隣接する位置に、すな
わち、１画素領域９５の隅に、スペーサーとして機能す
る独立した柱４を設けることにより、高い光の利用効率
を維持しつつ、樹脂層７の厚みを規定することができ
る。

【００５０】すなわち、マイクロレンズ基板１Ａでは、
マイクロレンズ８は、その辺部３３２において、行およ
び列方向にそれぞれ隣接するマイクロレンズ８と連結し
ている。したがって、１画素あたりでマイクロレンズ８
の占める面積が大きなものとなっている。また、柱４を
設けているので、母材５とガラス層６との距離を規定す
ることができ、これにより、有効レンズ領域９８内で樹
脂層７の厚みを均一なものとすることができる。しか
も、柱４は、１画素領域９５の隅に設けられている。か
かる部位は、いわゆる光学的なデッドスペースであり、
光の有効利用に最も寄与しにくい部分である。このた
め、かかる部位に柱４を設けても、マイクロレンズ基板
１Ａでは、光の利用効率が大幅に低下することはない。

【００５１】したがって、マイクロレンズ基板１Ａで
は、高い光の利用効率を保持しつつ、画素間での出射光
の輝度のバラツキを抑制することができる。

【００５２】このような効果をより有効に得る観点から
は、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａは、以下の条件
を満足することが好ましい。

【００５３】すなわち、有効レンズ領域９８における柱
４の端面４１の面積の総計は、有効レンズ領域９８の
０．００１〜２１％程度を占めることが好ましく、０．
１〜５％程度を占めることがより好ましく、０．５〜２
％程度を占めることがさらに好ましい。端面４１の面積
の総計がこの範囲の上限値を超えると、マイクロレンズ
基板１Ａでは全体として、光の利用効率が低下する傾向
を示す。一方、端面４１の面積がこの範囲の下限値未満
であると、前述したスペーサーとしての機能が十分に発
揮されない。

【００５４】また、１画素あたり（１画素領域９５の面
積あたり）、柱４の端面４１が占める面積は、１画素
（１画素領域９５）の面積の０．００１〜２１％程度で
あることが好ましく、０．１〜５％程度であることがよ
り好ましく、０．５〜２％程度を占めることがさらに好
ましい。端面４１の面積率がこの範囲の上限値を超える
と、１画素あたりでの光の利用効率が低下する傾向を示
す。一方、端面４１の面積がこの範囲の下限値未満であ
ると、前述したスペーサーとしての機能が十分に発揮さ
れない。なお、１画素あたりで柱４の端面４１が占める
面積は、図１で示す例では、例えば、１画素領域９５の
面積から縁部３３で囲まれた領域の面積を引くことによ
り求めることができる。

【００５５】さらには、光の利用効率をいっそう高める
観点からは、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ａは、以
下の条件を満足することが好ましい。

【００５６】例えば図１（ｃ）に示すように、凹部３を
行列の対角線方向の断面で見たときの縁部３３におい
て、すなわち、角部３３１において、凹部３の輪郭線の
接線９３と母材５の法線９１との角度αは、０〜３０°
程度であることが好ましく、０〜２０°程度であること
がより好ましく、０〜１０°程度であることがさらに好
ましい。角度αがこの範囲の上限値を超えると、マイク
ロレンズ８のレンズ作用が弱くなり、光の利用効率が低
下する場合がある。

【００５７】例えば図１（ｂ）に示すように、凹部３を
行列の行（または列）方向の断面で見たときの縁部３３
において、すなわち、辺部３３２において、凹部３の輪
郭線の接線９２と母材５の法線９１との角度βは、１〜
５０°程度であることが好ましく、２５〜４５°程度で
あることがより好ましく、３５〜４５°程度であること
がさらに好ましい。角度βがこの範囲の上限値を超える
と、前記と同様に、マイクロレンズ８のレンズ作用が弱
くなり、光の利用効率が低下する場合がある。

【００５８】また、縁部３３の最大深さをＤ₁ 、凹部３
の最大深さをＤ₂ としたとき、マイクロレンズ用凹部付
き基板２Ａは、０．１≦Ｄ₁ ／Ｄ₂ ≦０．９なる関係を
満足することが好ましく、０．２５≦Ｄ₁ ／Ｄ₂ ≦０．
７５なる関係を満足することがより好ましい。これによ
り、光の利用効率がより高まる。

【００５９】このようなマイクロレンズ基板１Ａが液晶
パネルの構成部材に用いられ、かかる液晶パネルが母材
５の他にガラス基板（例えば後述するガラス基板１７１
等）を有する場合には、母材５やガラス層６の熱膨張係
数は、かかる液晶パネルが有する他のガラス基板の熱膨
張係数とほぼ等しいものであることが好ましい。このよ
うに、母材５やガラス層６の熱膨張係数と液晶パネルが
有する他のガラス基板の熱膨張係数とをほぼ等しいもの
とすると、得られる液晶パネルでは、温度が変化したと
きに二者の熱膨張係数が違うことにより生じるそり、た
わみ、剥離等が防止される。

【００６０】かかる観点からは、母材５やガラス層６
と、液晶パネルが有する他のガラス基板とは、同じ材質
で構成されていることが好ましい。これにより、温度変
化時の熱膨張係数の相違によるそり、たわみ、剥離等が
効果的に防止される。

【００６１】特に、マイクロレンズ基板１Ａを高温ポリ
シリコンのＴＦＴ液晶パネルの構成部材に用いる場合に
は、母材５およびガラス層６は、石英ガラスで構成され
ていることが好ましい。ＴＦＴ液晶パネルは、液晶駆動
基板としてＴＦＴ基板を有している。かかるＴＦＴ基板
には、製造時の環境により特性が変化しにくい石英ガラ
スが好ましく用いられる。このため、これに対応させ
て、母材５およびガラス層６を石英ガラスで構成するこ
とにより、そり、たわみ等の生じにくい、安定性に優れ
たＴＦＴ液晶パネルを得ることができる。

【００６２】樹脂層７は、例えば、母材５の屈折率より
も高い屈折率の樹脂（例えばエポキシ系樹脂、アクリル
系樹脂等）などで構成されていることが好ましい。

【００６３】母材５の厚さは、母材５を構成する材料、
屈折率等の種々の条件により異なるが、通常、０．３〜
５mm程度とされ、より好ましくは０．５〜２mm程度とさ
れる。なお、液晶パネルが、光をガラス層６側から入射
する構成の場合（換言すれば、母材５上にブラックマト
リックスや透明導電膜を形成し、かかる母材５と後述す
るＴＦＴ基板１７（ガラス基板１７１）とが対向するよ
うに液晶パネルを構成する場合）には、母材５の厚さ
は、好ましくは１０〜１０００μm 程度とされ、より好
ましくは２０〜１５０μm 程度とされる。

【００６４】ガラス層６の厚さは、マイクロレンズ基板
１Ａが液晶パネルの構成部材に用いられる場合、必要な
光学特性を得る観点からは、通常、１０〜１０００μm
程度とされ、より好ましくは２０〜１５０μm 程度とさ
れる。なお、液晶パネルが、光をガラス層６側から入射
する構成の場合には、ガラス層６の厚さは、好ましくは
０．３〜５mm程度とされ、より好ましくは０．５〜２mm
程度とされる。

【００６５】このようなマイクロレンズ基板１Ａでは、
柱４の端面４１とガラス層６とは近接していることが好
ましい。両者を近接させると、後述するように、マイク
ロレンズ基板１Ａを製造する際に、母材５とガラス層６
との距離をより正確に規定できるようになり、樹脂層７
の厚さを有効レンズ領域９８内でより均一なものとする
ことができる。また、柱４の端面４１とガラス層６とは
接触していてもよい。

【００６６】このような観点からは、柱４の端面４１と
ガラス層６の母材５に対向する端面との距離は、１００
μm 以下であることが好ましく、２０μm 以下であるこ
とがより好ましい。

【００６７】また、このような観点からは、有効レンズ
領域９８内において、樹脂層７の最大厚さをＴ、凹部３
の最大深さをＤ₂ としたとき、マイクロレンズ基板１Ａ
は、１≦Ｔ／Ｄ₂ ≦５なる関係を満足することが好まし
く、１≦Ｔ／Ｄ₂ ≦２なる関係を満足することがより好
ましい。これにより、母材５とガラス層６との距離をよ
り正確に規定できるようになる。

【００６８】また、同様の理由から、有効レンズ領域９
８内において、樹脂層７の最大厚さをＴ、縁部３３の最
大深さをＤ₁ としたとき、１．０１≦Ｔ／Ｄ₁ ≦２００
なる関係を満足することが好ましく、１．１≦Ｔ／Ｄ₁
≦１００なる関係を満足することがより好ましい。

【００６９】次に、本発明のマイクロレンズ基板の第２
実施形態について説明する。なお、以下、マイクロレン
ズ基板１Ｂについて、前記マイクロレンズ基板１Ａと共
通する事項についてはその説明を省略し、相違する事項
を中心に説明する。

【００７０】図２は、本発明のマイクロレンズ基板の第
２実施形態を示す模式的な図である。なお、図２（ａ）
は、凹部３’が行列上に多数配列されたマイクロレンズ
基板１Ｂの有効レンズ領域９８において、行列の行方向
で見た模式的な縦断面図（図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図
に相当）、図２（ｂ）は、有効レンズ領域９８におい
て、行列の対角線方向で見た模式的な縦断面図（図１
（ａ）のＣ−Ｃ線断面図に相当）である。

【００７１】マイクロレンズ基板１Ｂの凹部３’では、
縁部３３近傍よりも、底部３４の方が、曲率半径が大き
な（より平坦に近い）ものとなっている。ここでの「底
部」とは、例えば、凹部３’の底部の中心から所定の広
がりを持った部分をいう。

【００７２】したがって、かかる凹部３’に充填される
樹脂により形成されるマイクロレンズ８’では、レンズ
の中心部分（底部３４に対応）の方が、縁部３３近傍よ
りも、曲率半径が大きくなっている。

【００７３】このようなマイクロレンズ基板１Ｂでは、
マイクロレンズ８’による入射光の集光度合いが緩和さ
れ、光が集光された部分に生じうる局所的な発熱が、好
適に抑制されるようになる。このため、マイクロレンズ
基板１Ｂを例えば後述する液晶パネル１７等の構成部材
として用いると、液晶パネル１７の構成部材に生じうる
局所的な焼き付け等が好適に防止され、液晶パネル１７
の寿命が延びる。

【００７４】次に、本発明のマイクロレンズ基板の第３
実施形態について説明する。なお、以下、マイクロレン
ズ基板１Ｃについて、前記マイクロレンズ基板１Ａと共
通する事項についてはその説明を省略し、相違する事項
を中心に説明する。以下、マイクロレンズ基板１Ｃにつ
いて、図４を参照しつつ説明する。

【００７５】マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃの母材
５では、有効レンズ領域９８内に凹部３が形成され、ま
た、非有効レンズ領域９９内に擬似凹部５５が、マイク
ロレンズ用凹部付き基板２Ｃの縁部まで形成された構成
となっている。

【００７６】かかる擬似凹部５５は、その底部が凹部３
の底部３４とほぼ同形状の略半球状をなしている。ま
た、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃでは、擬似凹部
５５の深さは、凹部３の深さとほぼ等しいものとなって
いる。

【００７７】かかる擬似凹部５５は、樹脂だまりとして
機能する。そして、樹脂層７では、擬似凹部５５に充填
された樹脂により、擬似凹部５５に対応した形状の凸部
７５が、形成されている。ただし、擬似凹部５５に充填
された樹脂、すなわち、凸部７５は、通常、有効なマイ
クロレンズとしては使用されない。

【００７８】したがって、非有効レンズ領域９９内にお
いては、樹脂層７の厚みを規定するスペーサーは、柱４
と同様のものとしなくてもよい。例えば、スペーサー
は、各擬似凹部５５の間に設けられた格子状の壁であっ
てもよい。また、母材５の本来の厚みが保持された領域
を設けることによりスペーサーを設けてもよい。なお、
非有効レンズ領域９９内においても柱４と同様のスペー
サーを設けて樹脂層７の厚みを規定してよいことは言う
までもない。

【００７９】擬似凹部５５は、非有効レンズ領域９９の
ほぼ全域にわたって設けられていることが好ましい。な
お、擬似凹部５５を非有効レンズ領域９９のほぼ全体に
設ける場合の「ほぼ全域」とは、例えば、非有効レンズ
領域９９の９０％以上、さらには９５％以上が目安とさ
れる。

【００８０】マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃでは、
擬似凹部５５の配設密度は、全体として、凹部３の配設
密度よりも低いものとなっている。また、擬似凹部５５
の配設密度は、有効レンズ領域９８の近傍からマイクロ
レンズ用凹部付き基板２Ｃの縁部に向かって漸減する傾
向を有している。すなわち、擬似凹部５５が形成されて
いる部分において、擬似凹部５５の局所的な単位面積あ
たりの数を△Ｎとしたとき、マイクロレンズ用凹部付き
基板２Ｃでは、△Ｎが、有効レンズ領域９８の近傍から
マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃの縁部に向かって漸
減する傾向を有している。

【００８１】擬似凹部５５をマイクロレンズ用凹部付き
基板２Ｃに設けることにより、マイクロレンズ基板１Ｃ
では、有効レンズ領域９８と非有効レンズ領域９９とに
おける、樹脂層７の熱膨張の度合いの差を小さくするこ
とができる。

【００８２】しかも、擬似凹部５５が形成された部分を
マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃの縁部まで設けるこ
とにより、有効レンズ領域９８の近傍からマイクロレン
ズ基板の縁部までの間で、均一に樹脂層７の熱膨張の度
合いの差を小さくすることができる。さらには、樹脂層
４の厚さの相違により生じる応力を、基板の縁部に逃が
すことができるようになる。このため、マイクロレンズ
基板のそり、たわみ、剥離等の欠陥を好適に抑制でき
る。

【００８３】さらには、擬似凹部５５を非有効レンズ領
域９９のほぼ全体に設けると、マイクロレンズ基板１Ｃ
の全体にわたって、マイクロレンズ基板１Ｃのそり、た
わみ、剥離等の欠陥を抑制することができる。

【００８４】また、△Ｎが漸減する傾向を有している
と、有効レンズ領域９８の近傍からマイクロレンズ用凹
部付き基板２Ｃの縁部に向けて、樹脂層７の厚さの相違
による基板の応力を、連続的に緩和することができるよ
うになる。このため、マイクロレンズ基板のそり、たわ
み等の欠陥を、より効果的に防止できるようになる。

【００８５】また、このような部分をマイクロレンズ用
凹部付き基板２Ｃに設けることにより、樹脂層７とマイ
クロレンズ用凹部付き基板２Ｃとの密着力が向上し（ア
ンカー効果）、界面剥離をより確実に防止できる。

【００８６】なお、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃ
は、上記技術思想を逸脱しない範囲内であれば、図示の
実施の形態に限定されないことは、言うまでもない。

【００８７】例えば、擬似凹部５５の形状は、凹部３の
形状と同一としてもよく、また、凹部３の形状と異なる
ものとしてもよい。また、擬似凹部５５の大きさは、凹
部３の大きさとほぼ同一とすることもできるし、また、
凹部３の大きさよりも大きくすることも、小さくするこ
ともできる。

【００８８】また、擬似凹部５５の深さは、凹部３の深
さよりも深くすることも浅くすることも可能である。た
だし、前述したような効果をさらに有効に得る観点から
は、凹部３の最大深さをＤ₂ 、擬似凹部５５の最大深さ
をＤ₃ としたとき、マイクロレンズ用凹部付き基板２Ｃ
は、０．５≦Ｄ₂ ／Ｄ₃ ≦２なる関係を満足することが
好ましく、０．７５≦Ｄ₂ ／Ｄ₃ ≦１．５なる関係を満
足することがより好ましい。これにより、マイクロレン
ズ基板１Ｃのそり、たわみ、剥離等の欠陥を、より好適
に抑制することができる。

【００８９】また、擬似凹部５５を設ける際の配設密度
は、凹部３の配設密度よりも高くすることも低くするこ
とも可能である。ただし、前述したような効果をさらに
有効に得る観点からは、凹部３の単位面積あたりの数を
Ｎ₁ 、擬似凹部５５が形成されている部分における擬似
凹部５５の単位面積あたりの数をＮ₂ としたとき、マイ
クロレンズ用凹部付き基板２Ｃは、０．１≦Ｎ₂ ／Ｎ₁
≦１０なる関係を満足することが好ましく、０．２≦Ｎ
₂ ／Ｎ₁ ≦５なる関係を満足することがより好ましい。
これにより、マイクロレンズ基板１Ｃのそり、たわみ、
剥離等の欠陥を、より好適に抑制することができる。

【００９０】なお、上述したマイクロレンズ用凹部付き
基板２Ｃでは、有効レンズ領域９８の近傍からマイクロ
レンズ用凹部付き基板２Ｃの縁部まで△Ｎが漸減する傾
向を有しているが、マイクロレンズ用凹部付き基板に
は、擬似凹部５５が形成された部分に、△Ｎが漸減する
傾向を有する部位を部分的に設けてもよい。

【００９１】このようなマイクロレンズ基板１Ｃのよう
に、非有効レンズ領域９９において、母材５の本来の厚
さが保持されている部分の面積が少なくなった場合で
も、前述した柱４の距離規定効果により、マイクロレン
ズ基板１Ｃは、基板全体にわたって、樹脂層７の厚さを
均一にすることが可能となる。

【００９２】なお、本発明のマイクロレンズ基板は、本
発明の技術思想を逸脱しない範囲内であれば、上述した
実施形態に限定されないことは言うまでもない。

【００９３】例えば、凹部の形状を図２に示す凹部３’
のような形状にしつつ、かつ、非有効レンズ領域９９に
擬似凹部を設けてもよい。

【００９４】また、例えば、柱の端部は、尖端をなして
いてもよい。

【００９５】前述したマイクロレンズ用凹部付き基板２
Ａおよびマイクロレンズ基板１Ａは、例えば以下のよう
にして製造することができる。

【００９６】まず、用意した未加工の母材５の表面に
マスク層（図示せず）を形成する。このとき、母材５の
裏面に、母材５の裏面を保護する層（図示せず）を設け
てもよい。マスク層および裏面を保護する層は、例え
ば、ＣＶＤ法等により、母材５上にポリシリコン等の層
を形成することにより設けることができる。

【００９７】次に、前記マスク層に、凹部３に対応し
た形状、パターンの開口を形成する。これは、例えば、
マスク層上に、開口に対応するパターンのレジスト層
（図示せず）を形成し、次いで、エッチング（例えばＣ
Ｆガス等によるドライエッチング）を行ない、次いで、
前記レジスト層を除去することにより行うことができ
る。

【００９８】次に、母材５に、凹部３を形成する。こ
れは、例えばフッ酸系エッチング液等によるウエットエ
ッチングなどにより行なうことができる。

【００９９】このとき、凹部３の形成とともに柱４が形
成される。すなわち、有効レンズ領域９８内において、
エッチングにより母材５が食刻されず母材５本来の厚み
が維持された部分が、柱４となる。

【０１００】次に、前記マスク層を除去する。これ
は、例えばアルカリ水溶液等によるウエットエッチング
などにより行なうことができる。また、このとき、前記
裏面を保護する層も除去することができる。

【０１０１】これにより、マイクロレンズ用凹部付き基
板２Ａが得られる。

【０１０２】次に、ガラス層６を、母材５より高い屈
折率の樹脂を介して、母材５の凹部３が形成された面に
接合する。

【０１０３】このとき、母材５には、前述した柱４が形
成されているので、母材５とガラス層６との距離を好適
に規定することができる。すなわち、ガラス層６を母材
５に対して全体的に均一な圧力をかけつつ、ガラス層６
に接合することにより、ガラス層６と柱４の端面４１と
の距離を、マイクロレンズ基板全体にわたって均一なも
のとすることができる。これにより、形成される樹脂層
７の厚さが、マイクロレンズ基板全体にわたって均一な
ものとなる。

【０１０４】次に、必要に応じて、ガラス層６の厚さ
を、例えば研削、研磨等により、調整する。

【０１０５】これにより、マイクロレンズ基板１Ａが得
られる。

【０１０６】なお、マイクロレンズ基板１Ｂも同様にし
て製造することができる。また、マイクロレンズ基板１
Ｃは、前記工程にて、マスク層に、凹部３に対応した
形状、パターンの開口とともに、擬似凹部５５に対応し
た形状、パターンの開口を形成することにより、前記と
同様に製造できる。

【０１０７】このような方法で柱４を形成すると、凹部
３を形成する際のマスク層の開口の形状、大きさ、さら
には、エッチング条件等を適宜設定することにより、所
望の形状、大きさの柱４を形成することができる。

【０１０８】しかも、凹部３の形成とともに柱４を形成
することができるので、特段に工程数を増やさずに、容
易に柱４を形成することができる。

【０１０９】本発明のマイクロレンズ基板は、以下に述
べる液晶パネル用対向基板および液晶パネル以外にも、
ＣＣＤ用マイクロレンズ基板、光通信素子用マイクロレ
ンズ基板等の各種基板、各種用途に用いることができる
ことは言うまでもない。

【０１１０】前述したマイクロレンズ基板１Ａのガラス
層６上に、例えば、開口１１１を有するブラックマトリ
ックス１１を形成し、次いで、かかるブラックマトリッ
クス１１を覆うように透明導電膜１２を形成することに
より、液晶パネル用対向基板１０を製造することができ
る（図３参照）。

【０１１１】ブラックマトリックス１１は、例えば、C
r、Al、Al合金、Ni、Zn、Ti等の金属、カーボンやチタ
ン等を分散した樹脂などで構成されている。

【０１１２】透明導電膜１２は、例えば、インジウムテ
ィンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（Ｉ
Ｏ）、酸化スズ（SnO₂）などで構成されている。

【０１１３】ブラックマトリックス１１は、例えば、ガ
ラス層６上に気相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング
等）によりブラックマトリックス１１となる薄膜を成膜
し、次いで、かかる薄膜上に開口１１１のパターンを有
するレジスト膜（図示せず）を形成し、次いで、ウエッ
トエッチングを行い前記薄膜に開口１１１を形成し、次
いで、前記レジスト膜を除去することにより設けること
ができる。

【０１１４】また、透明導電膜１２は、例えば、蒸着、
スパッタリング等の気相成膜法により設けることができ
る。

【０１１５】なお、ブラックマトリックス１１および透
明導電膜１２は、ガラス層６上ではなく、母材５上に設
けてもよい。

【０１１６】なお、ブラックマトリックス１１は、設け
なくてもよい。

【０１１７】以下、このような液晶パネル用対向基板を
用いた液晶パネル（液晶光シャッター）について、図３
に基づいて説明する。

【０１１８】同図に示すように、本発明の液晶パネル
（ＴＦＴ液晶パネル）１６は、ＴＦＴ基板（液晶駆動基
板）１７と、ＴＦＴ基板１７に接合された液晶パネル用
対向基板１０と、ＴＦＴ基板１７と液晶パネル用対向基
板１０との空隙に封入された液晶よりなる液晶層１８と
を有している。

【０１１９】液晶パネル用対向基板１０は、マイクロレ
ンズ基板１Ａと、かかるマイクロレンズ基板１Ａのガラ
ス層６上に設けられ、開口１１１が形成されたブラック
マトリックス１１と、ガラス層６上にブラックマトリッ
クス１１を覆うように設けられた透明導電膜（共通電
極）１２とを有している。

【０１２０】ＴＦＴ基板１７は、液晶層１８の液晶を駆
動するための基板であり、ガラス基板１７１と、かかる
ガラス基板１７１上に設けられた多数の個別電極１７２
と、かかる個別電極１７２の近傍に設けられ、各個別電
極１７２に対応する多数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１７３とを有している。なお、図では、シール材、配向
膜、配線などの記載は省略した。

【０１２１】この液晶パネル１６では、液晶パネル用対
向基板１０の透明導電膜１２と、ＴＦＴ基板１７の個別
電極１７２とが対向するように、ＴＦＴ基板１７と液晶
パネル用対向基板１０とが、一定距離離間して接合され
ている。

【０１２２】ガラス基板１７１は、前述したような理由
から、石英ガラスで構成されていることが好ましい。

【０１２３】個別電極１７２は、透明導電膜（共通電
極）１２との間で充放電を行うことにより、液晶層１８
の液晶を駆動する。この個別電極１７２は、例えば、前
述した透明導電膜１２と同様の材料で構成されている。

【０１２４】薄膜トランジスタ１７３は、近傍の対応す
る個別電極１７２に接続されている。また、薄膜トラン
ジスタ１７３は、図示しない制御回路に接続され、個別
電極１７２へ供給する電流を制御する。これにより、個
別電極１７２の充放電が制御される。

【０１２５】液晶層１８は液晶分子（図示せず）を含有
しており、個別電極１７２の充放電に対応して、かかる
液晶分子、すなわち液晶の配向が変化する。

【０１２６】この液晶パネル１６では、通常、１個のマ
イクロレンズ８と、かかるマイクロレンズ８の光軸Ｑに
対応したブラックマトリックス１１の１個の開口１１１
と、１個の個別電極１７２と、かかる個別電極１７２に
接続された１個の薄膜トランジスタ１７３とが、１画素
に対応している。

【０１２７】液晶パネル用対向基板１０側から入射した
入射光Ｌは、母材５を通り、マイクロレンズ８を通過す
る際に集光されつつ、樹脂層７、ガラス層６、ブラック
マトリックス１１の開口１１１、透明導電膜１２、液晶
層１８、個別電極１７２、ガラス基板１７１を透過す
る。なお、このとき、マイクロレンズ基板１Ａの入射側
には通常偏光板（図示せず）が配置されているので、入
射光Ｌが液晶層１８を透過する際に、入射光Ｌは直線偏
光となっている。その際、この入射光Ｌの偏光方向は、
液晶層１８の液晶分子の配向状態に対応して制御され
る。したがって、液晶パネル１６を透過した入射光Ｌ
を、偏光板（図示せず）に透過させることにより、出射
光の輝度を制御することができる。

【０１２８】このように、液晶パネル１６では、マイク
ロレンズ８を通過した入射光Ｌは、集光されてブラック
マトリックス１１の開口１１１を通過する。前述したよ
うに、マイクロレンズ８は高い光利用効率を有してい
る。一方、ブラックマトリックス１１の開口１１１が形
成されていない部分では、入射光Ｌは遮光される。した
がって、液晶パネル１６では、画素以外の部分から不要
光が漏洩することが防止され、かつ、画素部分では入射
光Ｌが有効に利用される。このため、液晶パネル１６
は、比較的小さい光量で明るく鮮明な画像を形成するこ
とができる。

【０１２９】この液晶パネル１６は、例えば、公知の方
法により製造されたＴＦＴ基板１７と液晶パネル用対向
基板１０とを配向処理した後、シール材（図示せず）を
介して両者を接合し、次いで、これにより形成された空
隙部の封入孔（図示せず）より液晶を空隙部内に注入
し、次いで、かかる封入孔を塞ぐことにより製造するこ
とができる。その後、必要に応じて、液晶パネル１６の
入射側や出射側に偏光板を貼り付けてもよい。

【０１３０】図４に示すマイクロレンズ基板１Ｃを備え
た液晶パネル１６’も、前述した液晶パネル１６と同様
の構成となっている。

【０１３１】なお、液晶パネル１６’では、非有効レン
ズ領域９９に設けられた擬似凹部５５および凸部７５
は、画素に対応させる必要はない。擬似凹部５５および
凸部７５は、通常、マイクロレンズとして使用されない
からである。

【０１３２】なお、上記液晶パネル１６では、液晶駆動
基板としてＴＦＴ基板を用いたが、液晶駆動基板にＴＦ
Ｔ基板以外の他の液晶駆動基板、例えば、ＴＦＤ基板、
ＳＴＮ基板などを用いてもよい。

【０１３３】以下、上記液晶パネル１６を用いた投射型
表示装置（液晶プロジェクター）について説明する。

【０１３４】図５は、本発明の投射型表示装置の光学系
を模式的に示す図である。

【０１３５】同図に示すように、投射型表示装置３００
は、光源３０１と、複数のインテグレータレンズを備え
た照明光学系と、複数のダイクロイックミラー等を備え
た色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤
色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）
２４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ
（液晶光シャッターアレイ）２５と、青色に対応した
（青色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレ
イ）２６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラ
ー面２１１および青色光のみを反射するダイクロイック
ミラー面２１２が形成されたダイクロイックプリズム
（色合成光学系）２１と、投射レンズ（投射光学系）２
２とを有している。

【０１３６】また、照明光学系は、インテグレータレン
ズ３０２および３０３を有している。色分離光学系は、
ミラー３０４、３０６、３０９と、青色光および緑色光
を反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミ
ラー３０５と、緑色光のみを反射するダイクロイックミ
ラー３０７と、青色光のみを反射するダイクロイックミ
ラー（または青色光を反射するミラー）３０８と、集光
レンズ３１０、３１１、３１２、３１３および３１４と
を有している。

【０１３７】液晶ライトバルブ２５は、前述した液晶パ
ネル１６と、液晶パネル１６の入射面側（マイクロレン
ズ基板が位置する面側、すなわちダイクロイックプリズ
ム２１と反対側）に接合された第１の偏光板（図示せ
ず）と、液晶パネル１６の出射面側（マイクロレンズ基
板と対向する面側、すなわちダイクロイックプリズム２
１側）に接合された第２の偏光板（図示せず）とを備え
ている。液晶ライトバルブ２４および２６も、液晶ライ
トバルブ２５と同様の構成となっている。これら液晶ラ
イトバルブ２４、２５および２６が備えている液晶パネ
ル１６は、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されてい
る。

【０１３８】なお、投射型表示装置３００では、ダイク
ロイックプリズム２１と投射レンズ２２とで、光学ブロ
ック２０が構成されている。また、この光学ブロック２
０と、ダイクロイックプリズム２１に対して固定的に設
置された液晶ライトバルブ２４、２５および２６とで、
表示ユニット２３が構成されている。

【０１３９】以下、投射型表示装置３００の作用を説明
する。

【０１４０】光源３０１から出射された白色光（白色光
束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透
過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグ
レータレンズ３０２および３０３により均一にされる。

【０１４１】インテグレータレンズ３０２および３０３
を透過した白色光は、ミラー３０４で図５中左側に反射
し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光
（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図５
中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラ
ー３０５を透過する。

【０１４２】ダイクロイックミラー３０５を透過した赤
色光は、ミラー３０６で図５中下側に反射し、その反射
光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶
ライトバルブ２４に入射する。

【０１４３】ダイクロイックミラー３０５で反射した青
色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミ
ラー３０７で図５中左側に反射し、青色光は、ダイクロ
イックミラー３０７を透過する。

【０１４４】ダイクロイックミラー３０７で反射した緑
色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液
晶ライトバルブ２５に入射する。

【０１４５】また、ダイクロイックミラー３０７を透過
した青色光は、ダイクロイックミラー（またはミラー）
３０８で図５中左側に反射し、その反射光は、ミラー３
０９で図５中上側に反射する。前記青色光は、集光レン
ズ３１２、３１３および３１４により整形され、青色用
の液晶ライトバルブ２６に入射する。

【０１４６】このように、光源３０１から出射された白
色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の
三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバ
ルブに導かれ、入射する。

【０１４７】この際、液晶ライトバルブ２４が有する液
晶パネル１６の各画素（薄膜トランジスタ１７３とこれ
に接続された個別電極１７２）は、赤色用の画像信号に
基づいて作動する駆動回路（駆動手段）により、スイッ
チング制御（オン／オフ）、すなわち変調される。

【０１４８】同様に、緑色光および青色光は、それぞ
れ、液晶ライトバルブ２５および２６に入射し、それぞ
れの液晶パネル１６で変調され、これにより緑色用の画
像および青色用の画像が形成される。この際、液晶ライ
トバルブ２５が有する液晶パネル１６の各画素は、緑色
用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッ
チング制御され、液晶ライトバルブ２６が有する液晶パ
ネル１６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動
する駆動回路によりスイッチング制御される。

【０１４９】これにより赤色光、緑色光および青色光
は、それぞれ、液晶ライトバルブ２４、２５および２６
で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用
の画像がそれぞれ形成される。

【０１５０】前記液晶ライトバルブ２４により形成され
た赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２４からの
赤色光は、面２１３からダイクロイックプリズム２１に
入射し、ダイクロイックミラー面２１１で図５中左側に
反射し、ダイクロイックミラー面２１２を透過して、出
射面２１６から出射する。

【０１５１】また、前記液晶ライトバルブ２５により形
成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２５
からの緑色光は、面２１４からダイクロイックプリズム
２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１１および２
１２をそれぞれ透過して、出射面２１６から出射する。

【０１５２】また、前記液晶ライトバルブ２６により形
成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２６
からの青色光は、面２１５からダイクロイックプリズム
２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で図５中
左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１１を透過し
て、出射面２１６から出射する。

【０１５３】このように、前記液晶ライトバルブ２４、
２５および２６からの各色の光、すなわち液晶ライトバ
ルブ２４、２５および２６により形成された各画像は、
ダイクロイックプリズム２１により合成され、これによ
りカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ
２２により、所定の位置に設置されているスクリーン３
２０上に投影（拡大投射）される。

【０１５４】このとき、投射型表示装置３００は、前述
したような液晶パネル１６を備えているので、明るく、
鮮明で、また、明るさむらのない画像を投射することが
できる。

【０１５５】

【実施例】以下、特に断りのない限り、濃度を示す
「％」は重量％を意味する。

【０１５６】（実施例１）以下のようにして、画素数１
０２４×７６８で、１画素あたり１８×１８μm角のマ
イクロレンズ用凹部付き基板、さらには、マイクロレン
ズ基板を製造した。

【０１５７】まず、母材として、厚さ１mmの未加工の石
英ガラス基板を用意した。次に、この石英ガラス基板を
８５℃の洗浄液（硫酸と過酸化水素水との混合液）に浸
漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。

【０１５８】＜１＞この石英ガラス基板の表面および
裏面に、ＣＶＤ法により、厚さ０．４μm の多結晶シリ
コンの膜を形成した。

【０１５９】これは、石英ガラス基板を、６００℃、８
０Paに設定したＣＶＤ炉内に入れ、SiH₄を３００mL／分
の速度で供給することにより行った。

【０１６０】＜２＞次に、形成した多結晶シリコン膜
に、形成する凹部および擬似凹部に対応した開口を、そ
れぞれ形成した。

【０１６１】これは、次のようにして行った。まず、多
結晶シリコン膜上に、フォトレジストにより、形成する
凹部および擬似凹部のパターンを有するレジスト層を形
成した。次に、多結晶シリコン膜に対してＣＦガスによ
るドライエッチングを行ない、開口を形成した。次に、
前記レジスト層を除去した。

【０１６２】なお、凹部に対応した開口は、２×２μm
角の四角形とし、また、擬似凹部に対応した開口は、２
×２μm 角の四角形とした。

【０１６３】＜３＞次に、石英ガラス基板をエッチン
グ液（１０％フッ酸＋１０％グリセリンの混合水溶液）
に浸漬して、ウエットエッチングを行った。

【０１６４】これにより、石英ガラス基板上に、行列状
（１０２４×７６８）に配設された凹部と、配設密度が
石英ガラス基板の縁部に向かって漸減する傾向を有する
擬似凹部とが形成された。また、行列の対角線方向の凹
部間には、食刻されずに石英ガラス基板の当初の厚さが
保持された柱が形成された。

【０１６５】＜４＞次に、石英ガラス基板を、１５％
テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に浸漬して、表
面および裏面に形成した多結晶シリコン膜を除去した。

【０１６６】これにより、マイクロレンズ用凹部付き基
板を得た。

【０１６７】＜５＞次に、かかるマイクロレンズ用凹
部付き基板の凹部が形成された面に、紫外線（ＵＶ）硬
化型エポキシ系の光学接着剤（屈折率１．６０）を気泡
なく塗布し、次いで、かかる光学接着剤に石英ガラス製
のカバーガラスを、カバーガラス全体に均一な圧力をか
けつつ接合し、次いで、かかる光学接着剤に紫外線を照
射して光学接着剤を硬化させた。なお、柱の端面とカバ
ーガラスの石英ガラス基板に対向する端面との距離は、
１０μm とした。

【０１６８】＜６＞最後に、カバーガラスを厚さ５０
μm に研削、研磨して、図１および図４に示すような構
造のマイクロレンズ基板を得た。

【０１６９】（実施例２）さらに、上記工程＜２＞で、
多結晶シリコン膜に形成した凹部に対応する開口の大き
さを大きくした（３×３μm 角の四角形）こと以外は前
記と同様にして、図２に示すような凹部を有するマイク
ロレンズ用凹部付き基板、さらには、マイクロレンズ基
板を得た。

【０１７０】（評価１）前記各実施例について、前記工
程＜４＞で得たマイクロレンズ用凹部付き基板につい
て、その表面を、走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作
所製「Ｓ−４５００」）で、それぞれ観察した。

【０１７１】その結果、実施例１で製造したマイクロレ
ンズ用凹部付き基板では、図１および図４に示すような
構造となっていることが、また、実施例２で製造したマ
イクロレンズ用凹部付き基板では、図２に示すような構
造となっていることが、それぞれ確認された。図６に、
実施例１で製造されたマイクロレンズ用凹部付き基板表
面の走査型電子顕微鏡写真（倍率２万倍）を示す。な
お、実施例２で製造されたマイクロレンズ用凹部付き基
板でも、実施例１に比肩するきれいなレンズ曲面を有す
る凹部が形成されていた。

【０１７２】さらには、ダイシング装置を用いて、マイ
クロレンズ用凹部付き基板をカットし、各凹部の断面に
ついても走査型電子顕微鏡で、それぞれ観察した。

【０１７３】そして、得られた電子顕微鏡画像を用い
て、凹部および柱の諸特性を測定した。その結果を下記
表１に示す。

【０１７４】

【表１】

【０１７５】（比較例１）上記工程＜２＞で、多結晶シ
リコン膜に形成した凹部に対応する開口の大きさを小さ
くすることにより、各凹部間に格子状の壁が形成された
マイクロレンズ用凹部付き基板、さらには、マイクロレ
ンズ基板を製造した。

【０１７６】（比較例２）上記工程＜２＞で、多結晶シ
リコン膜に形成した凹部に対応する開口の大きさを大き
くすることにより、柱が全く形成されていない、すなわ
ち、１画素全てを凹部が占めているマイクロレンズ用凹
部付き基板、さらには、マイクロレンズ基板を製造し
た。

【０１７７】（評価２）さらに、上記各実施例および各
比較例で得られたマイクロレンズ基板について、スパッ
タリング法およびフォトリソグラフィー法を用いて、カ
バーガラスのマイクロレンズに対応した位置に開口が設
けられた厚さ０．１６μm の遮光膜（Ｃｒ膜）、すなわ
ち、ブラックマトリックスを形成した。さらに、ブラッ
クマトリックス上に厚さ０．１５μm のＩＴＯ膜（透明
導電膜）をスパッタリング法により形成し、液晶パネル
用対向基板を製造した。

【０１７８】またさらに、これら液晶パネル用対向基板
と、別途用意したＴＦＴ基板とを配向処理した後、両者
をシール材を介して接合した。次に、液晶パネル用対向
基板とＴＦＴ基板との間に形成された空隙部の封入孔か
ら液晶を空隙部内に注入し、次いで、かかる封入孔を塞
いで図３または図４に示すような構造（もしくはこれら
と同様の構造）のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造し
た。

【０１７９】そして、これら各ＴＦＴ液晶パネルについ
て、それぞれ、マイクロレンズ用凹部付き基板側から光
を透過させた。このとき、ＴＦＴ液晶パネルの有効レン
ズ領域全体の光透過率を測定した。その結果を表１に示
す。またこのとき、各画素ごとに出射光の輝度にバラツ
キがあるか否かを確認した。

【０１８０】その結果、実施例１および実施例２で製造
されたマイクロレンズ基板では、各画素ごとに出射光の
明るさにバラツキがなく、全体で均一なものであった。

【０１８１】一方、比較例１のマイクロレンズ基板は、
各画素ごとの出射光の明るさにバラツキはなかったもの
の、光透過率は１６％と低いものであった。

【０１８２】また、比較例２のマイクロレンズ基板は、
光透過率は高かったものの、各画素ごとの出射光の明る
さにバラツキが目立った。

【０１８３】以上の結果から分かるように、本発明によ
れば、各画素間で出射光の輝度にバラツキがなく、か
つ、光利用効率が高く、明るい出射光を得られるマイク
ロレンズ基板を得られることが分かる。

【０１８４】次に、各実施例で得られたマイクロレンズ
基板より製造したＴＦＴ液晶パネルを用いて、図５に示
すような構造の液晶プロジェクター（投射型表示装置）
を組み立てた。その結果、得られた各液晶プロジェクタ
ーは、いずれも、スクリーン上に、明るく鮮明で、しか
も明るさむらのない画像を投射できた。

【０１８５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、出
射光の明るさむらを抑制しつつ、かつ、高い光の利用効
率を有するマイクロレンズ基板を提供することができ
る。

【０１８６】さらには、本発明によれば、明るく鮮明
で、明るさむらのない画像を投射可能な液晶パネル、さ
らには、投射型表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロレンズ基板の第１実施形態を
示す模式的な図である。

【図２】本発明のマイクロレンズ基板の第２実施形態を
示す模式的な図である。

【図３】本発明の液晶パネルの第１実施例を示す模式的
な縦断面図である。

【図４】本発明の液晶パネルの第２実施例を示す模式的
な縦断面図である。

【図５】本発明の実施例における投射型表示装置の光学
系を模式的に示す図である。

【図６】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃマイクロレンズ基板２Ａ、２Ｂ、２Ｃマイクロレンズ用凹部付き基板３、３’ 凹部３３縁部３３１角部３３２辺部３４底部４柱４１端面５母材５５擬似凹部５９母材端面線６ガラス層７樹脂層７５凸部８、８’ マイクロレンズ９１法線９２接線９３接線９５１画素領域９８有効レンズ領域９９非有効レンズ領域１０、１０’ 液晶パネル用対向基板１１ブラックマトリックス１１１開口１２透明導電膜１６、１６’ 液晶パネル１７ＴＦＴ基板１７１ガラス基板１７２個別電極１７３薄膜トランジスタ１８液晶層３００投射型表示装置３０１光源３０２、３０３インテグレータレンズ３０４、３０６、３０９ミラー３０５、３０７、３０８ダイクロイックミラー３１０〜３１４集光レンズ３２０スクリーン２０光学ブロック２１ダイクロイックプリズム２１１、２１２ダイクロイックミラー面２１３〜２１５面２１６出射面２２投射レンズ２３表示ユニット２４〜２６液晶ライトバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下秀人長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者松尾誠剛長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 EA15 HA01 HA08 HA12 HA13 HA21 HA25 HA28 MA04 2H090 JA03 JC03 LA04 LA05 LA12 LA16 2H091 FA05Z FA14Z FA21Z FA29Y FA35Y FB02 FB08 FC26 GA01 GA13 LA15 LA18 MA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材の表面に多数の凹部が行列状に配置
され、該凹部に樹脂を充填することによりマイクロレン
ズが形成されるマイクロレンズ用凹部付き基板であっ
て、行列の対角線方向に隣接する前記凹部間に、母材の厚さ
とほぼ等しい高さの独立した柱が形成されていることを
特徴とするマイクロレンズ用凹部付き基板。
【請求項２】前記柱の端面は平面をなしている請求項
１に記載のマイクロレンズ用凹部付き基板。
【請求項３】前記柱の端面の面積の総計は、有効レン
ズ領域の０．００１〜２１％を占める請求項２に記載の
マイクロレンズ用凹部付き基板。
【請求項４】前記凹部を行列の対角線方向の断面で見
たとき、前記凹部の縁部において、前記凹部の輪郭線の接線と前
記母材の法線とのなす角αが、０〜３０°である請求項
１ないし３のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付
き基板。
【請求項５】前記凹部を行列の行または列方向の断面
で見たとき、前記凹部の縁部において、前記凹部の輪郭線の接線と前
記母材の法線とのなす角βが、１〜５０°である請求項
１ないし４のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付
き基板。
【請求項６】前記凹部の縁部における最大深さをＤ
₁ 、前記凹部の最大深さをＤ₂ としたとき、０．１≦Ｄ₁ ／Ｄ₂ ≦０．９なる関係を満足する請求項
１ないし５のいずれかに記載のマイクロレンズ用凹部付
き基板。
【請求項７】前記凹部はエッチングにより形成された
ものである請求項１ないし６のいずれかに記載のマイク
ロレンズ用凹部付き基板。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載のマ
イクロレンズ用凹部付き基板と、該マイクロレンズ用凹
部付き基板に樹脂層を介して接合されたガラス層とを有
し、前記凹部内に充填された樹脂によりマイクロレンズ
が構成されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項９】前記柱の端面と前記ガラス層とが接触ま
たは近接している請求項８に記載のマイクロレンズ基
板。
【請求項１０】前記柱の端面と、前記ガラス層の前記
母材に対向する端面との距離が２０μm 以下である請求
項８または９に記載のマイクロレンズ基板。
【請求項１１】請求項８ないし１０のいずれかに記載
のマイクロレンズ基板と、前記ガラス層上または前記母
材上に設けられた透明導電膜とを有することを特徴とす
る液晶パネル用対向基板。
【請求項１２】請求項８ないし１０のいずれかに記載
のマイクロレンズ基板と、前記ガラス層上または前記母
材上に設けられたブラックマトリックスと、該ブラック
マトリックスを覆う透明導電膜とを有することを特徴と
する液晶パネル用対向基板。
【請求項１３】請求項１１または１２に記載の液晶パ
ネル用対向基板を備えたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項１４】個別電極を備えた液晶駆動基板と、該
液晶駆動基板に接合された請求項１１または１２に記載
の液晶パネル用対向基板と、前記液晶駆動基板と前記液
晶パネル用対向基板との空隙に封入された液晶とを有す
ることを特徴とする液晶パネル。
【請求項１５】前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板である
請求項１４に記載の液晶パネル。
【請求項１６】請求項１３ないし１５のいずれかに記
載の液晶パネルを備えたライトバルブを有し、該ライト
バルブを少なくとも１個用いて画像を投射することを特
徴とする投射型表示装置。
【請求項１７】画像を形成する赤色、緑色および青色
に対応した３つのライトバルブと、光源と、該光源から
の光を赤色、緑色および青色の光に分離し、前記各光を
対応する前記ライトバルブに導く色分離光学系と、前記
各画像を合成する色合成光学系と、前記合成された画像
を投射する投射光学系とを有する投射型表示装置であっ
て、前記ライトバルブは、請求項１３ないし１５のいずれか
に記載の液晶パネルを備えたことを特徴とする投射型表
示装置。