JP2001051104A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造時の手間を簡略化することができ、しかも
大幅な製造コストの削減が可能な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１は、透明基板５上に
設けられたマイクロレンズ形成層６と、かかるマイクロ
レンズ形成層４上に設けられた樹脂層４と、かかる樹脂
層４上に形成されたバリア層３とを有しており、また、
マイクロレンズ形成層６では、マイクロレンズ形成層６
を構成する樹脂により多数のマイクロレンズ７が形成さ
れている。バリア層３は、ＡｌＮとＳｉＮとの複合セラ
ミックで構成された薄膜である。

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、画像を投影する投射型
表示装置が知られている。このような投射型表示装置で
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。この液晶パネルは、例えば、
液晶を駆動する液晶駆動基板と液晶パネル用対向基板と
が、液晶層を介して接合された構成となっている。

【０００３】このような構成の液晶パネルの中には、光
の利用効率を高めるべく、液晶パネル用対向基板の各画
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、高い光の利用効率
を有する液晶パネルが得られる。

【０００４】図５は、液晶パネル用対向基板に用いられ
るマイクロレンズ基板の従来の構造を示す模式的な縦断
面図である。

【０００５】同図に示すように、マイクロレンズ基板９
００は、ガラス基板９０２上に設けられたマイクロレン
ズ形成層９０６と、かかるマイクロレンズ形成層９０６
を覆う樹脂層９０４と、樹脂層９０４に接合されたカバ
ーガラス９０３とを有しており、また、マイクロレンズ
形成層９０６には、多数のマイクロレンズ９０７が形成
されている。

【０００６】ところが、このようなマイクロレンズ基板
９００では、カバーガラス９０３の構成材料に、石英ガ
ラス等の高価なガラスを使用しなければならなかった。
これは、前述した液晶駆動基板の構成材料には、通常、
製造時の環境変化により特性が変化しにくい石英ガラス
基板が用いられ、かかる石英ガラス基板とカバーガラス
９０３との間で熱膨張係数の相違によるそり、たわみ等
を防止する必要があるためである。

【０００７】しかし、石英ガラスは非常に高価であるた
め、マイクロレンズ基板９００を製造する上でコスト高
の大きな原因となっていた。

【０００８】しかも、マイクロレンズ基板９００を製造
する際には、カバーガラス９０３を樹脂層９０４に接合
後、所定の厚さに研削、研磨しなければならず、その手
間と時間は多大なものであった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
時の手間を簡略化することができ、しかも大幅な製造コ
ストの削減が可能なマイクロレンズ基板、および、かか
るマイクロレンズ基板を備えた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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１６）の本発明により達成される。

【００１１】（１） 透明基板上に設けられた多数のマ
イクロレンズと、該マイクロレンズを覆うように設けら
れた樹脂層と、該樹脂層上に形成され、前記樹脂層との
間で水分または有機成分の移行を阻止するバリア層とを
有することを特徴とするマイクロレンズ基板。

【００１２】（２） 前記バリア層は、セラミックで構
成されている上記（１）に記載のマイクロレンズ基板。

【００１３】（３） 前記バリア層は、複数種類のセラ
ミックを含むものである上記（１）に記載のマイクロレ
ンズ基板。

【００１４】（４） 前記セラミックは、窒化物系セラ
ミックである上記（２）または（３）に記載のマイクロ
レンズ基板。

【００１５】（５） 前記バリア層の厚さは、２０ｎｍ
〜２０μｍ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基板。

【００１６】（６） 前記バリア層は、気相成膜法によ
り形成されたものである上記（１）ないし（５）のいず
れかに記載のマイクロレンズ基板。

【００１７】（７） 前記気相成膜法は、スパッタリン
グ法である上記（６）に記載のマイクロレンズ基板。

【００１８】（８） 前記気相成膜法は、窒素ガスを含
む雰囲気中で行なわれたものである上記（６）または
（７）に記載のマイクロレンズ基板。

【００１９】（９） 前記マイクロレンズは、樹脂で構
成されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載
のマイクロレンズ基板。

【００２０】（１０） 上記（１）ないし（９）のいず
れかに記載のマイクロレンズ基板と、前記バリア層上に
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。

【００２１】（１１） 上記（１）ないし（９）のいず
れかに記載のマイクロレンズ基板と、前記バリア層上に
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。

【００２２】（１２） 上記（１０）または（１１）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】（１３） 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】（１４） 前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板
である上記（１３）に記載の液晶パネル。

【００２５】（１５） 上記（１２）ないし（１４）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】（１６） 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（１２）ないし
（１４）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】以下、本発明を添付図面に示す好
適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明のマイクロレンズ基板の実
施形態を示す模式的な縦断面図である。

【００２９】同図に示すように、マイクロレンズ基板１
は、透明基板５上に設けられたマイクロレンズ形成層６
と、かかるマイクロレンズ形成層６上に設けられた樹脂
層４と、かかる樹脂層４上に形成されたバリア層３とを
有しており、また、マイクロレンズ形成層６では、マイ
クロレンズ形成層６を構成する樹脂により多数のマイク
ロレンズ７が形成されている。

【００３０】透明基板５は、マイクロレンズ基板１の基
材として機能する部分である。マイクロレンズ基板１が
後述するように液晶パネル１６等に用いられる場合には
（図３参照）、透明基板５の熱膨張係数は、液晶パネル
１６が有するガラス基板１７１の熱膨張係数とほぼ等し
いものであることが好ましい。これにより、液晶パネル
１６では、温度が変化したときに透明基板５とガラス基
板１７１との熱膨張係数が違うことにより生じるそり、
たわみ等が防止される。このような観点からは、透明基
板５とガラス基板１７１との熱膨張係数の比は、１：
０．０１〜１：１００程度が好ましい。

【００３１】ただし、液晶パネル１６では、ガラス基板
１７１と透明基板５とがある程度離間し、しかも、本発
明によれば、両者の間にガラス等の高硬度材料を設ける
必要がないので、両者の材質は、全く同じものとしなく
てもよい。しかも、本発明によれば、透明基板５にエッ
チング等の処理を施す必要がない。このため、透明基板
５の材料選択の幅は広く、透明基板５には、安価なも
の、汎用性の高いもの、エッチング特性に劣るもの等を
使用することが可能となる。このような観点からは、透
明基板５には、石英ガラス、ネオセラム（登録商標、日
本電気ガラス（株）製）、ＯＡ−２（登録商標、日本電
気ガラス（株）製）、パイレックスガラス（登録商標、
岩城硝子（株）製）等の低膨張ガラスが好適に用いられ
る。なお、透明基板５を石英ガラスで構成してもよいこ
とは言うまでもない。

【００３２】このような透明基板５上にはマイクロレン
ズ形成層６が形成されており、このマイクロレンズ形成
層６には、湾曲凸状のマイクロレンズ７が、例えば所定
の画素数形成されている。かかるマイクロレンズ形成層
６およびマイクロレンズ７は、例えば、屈折率の比較的
高い（例えば１．３〜１．７程度）樹脂で構成されてい
る。

【００３３】かかるマイクロレンズ形成層６上には、マ
イクロレンズ７を覆うように樹脂層４が設けられてい
る。かかる樹脂層４は、例えば、マイクロレンズ７を構
成する材料の屈折率よりも低い屈折率（例えば１．１〜
１．５程度）の樹脂で構成されている。

【００３４】そして、かかる樹脂層４上には、例えば薄
膜で構成されたバリア層３が設けられている。このバリ
ア層３は、図５に示すような従来のマイクロレンズ基板
９００が備えていたカバーガラス９０３に代わるもので
ある。このバリア層３により、樹脂層４との間で水分ま
たは有機成分の移行を阻止することができる。

【００３５】カバーガラス９０３は、製造コストの削減
等の観点からは設けない方が好ましいが、単にカバーガ
ラス９０３を除去し樹脂層９０４を露出させてしまう
と、樹脂層９０４との間で水分または有機成分の移行が
生じてしまう。例えば、樹脂層９０４が表面に露出する
マイクロレンズ基板を図３に示すような液晶パネルに使
用した場合、樹脂層９０４中の有機成分が、液晶パネル
中の液晶層中に溶出するおそれがある。また、かかる液
晶層中の水分や有機成分が、樹脂層９０４中に移行する
おそれもある。このように、樹脂層と液晶層との間で水
分や有機成分が移行すると、液晶層に不純物が混入して
液晶が劣化するおそれがある。また、樹脂層９０４に不
純物が混入することにより、樹脂に白濁・変質が発生す
るおそれがある。また、樹脂層９０４が水分を吸収する
ことにより樹脂層９０４が膨張するおそれがある。

【００３６】一方、本発明のように樹脂層４上にバリア
層３を形成すると、カバーガラス等を特段設けなくて
も、樹脂層４との間で水分または有機成分の移行を阻止
することができる。例えば、マイクロレンズ基板１を後
述する液晶パネル１６に使用した場合（図３参照）、こ
のバリア層３により、樹脂層４中の成分（特に有機成
分）が、液晶層１８中に溶出することが防止される。ま
た、液晶層１８中の水分や有機成分が、樹脂層４中に移
行することが防止される。このように、樹脂層４と液晶
層１８との間で水分または有機成分の移行を阻止するこ
とができると、液晶層１８に不純物が混入することによ
る液晶の劣化を防止することができる。また、樹脂層４
に不純物が混入することによる樹脂の白濁・変質、およ
び、樹脂層４が水分を吸収することによる膨張を防止す
ることができる。

【００３７】さらには、マイクロレンズ基板１をこのよ
うな構成とすることにより、マイクロレンズ基板１を構
成するガラス製の部材（通常、高価なものが使用され
る）を、透明基板５のみとすることができる。これによ
り、マイクロレンズ基板１の製造コストを大幅に削減す
ることができる。

【００３８】加えて、マイクロレンズ基板１をこのよう
な構成とすることにより、マイクロレンズ基板１では、
高硬度の材料で構成された部材を透明基板５のみとする
ことができる。このため、マイクロレンズ基板１の各構
成部材が熱膨張したときに、各構成部材は、高硬度の透
明基板５のみに追従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１では、熱膨張したときに歪
みが発生しにくい。

【００３９】このようなバリア層３は、各種の材料で構
成可能であるが、上記効果をより顕著に得る観点から
は、バリア層３は、セラミック材料に代表される無機化
合物材料で構成されていることが好ましい。これによ
り、水分や有機成分の移行をより効果的に阻止すること
ができるようになるとともに、高い絶縁性が得られるよ
うになる。特に、セラミックは分子間の結合が強く、緻
密（高密度）な薄膜が形成可能なので、薄くてバリア性
に優れたバリア層３を形成することができる。なお、セ
ラミック材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ｔｉ
Ｎ、ＢＮ等の窒化物系セラミック、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂
等の酸化物系セラミック、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｔａ
Ｃ等の炭化物系セラミックなどが挙げられる。

【００４０】このようなセラミック材料の中でも、バリ
ア層３の構成材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、
ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物系セラミックがより好ましい。
窒化物系セラミックは、バリア性が特に優れ、樹脂との
密着性が高く、さらには、後述するブラックマトリック
ス１１を構成するような金属膜との密着性も高い。この
ため、樹脂層４を効果的に保護することができ、しか
も、バリア層３上にブラックマトリックス１１等を好適
に形成できる。

【００４１】さらには、バリア層３をセラミック材料で
構成する場合、かかるセラミックは、複数種類のセラミ
ックを含むものであることが好ましい。セラミック材料
は、その種類に応じてそれぞれの利点を有している。し
たがって、複数種類のセラミックでバリア層３を構成す
ることにより、各セラミックの利点を併せ持つバリア層
３を形成することが可能となる。

【００４２】特に、バリア層３をＡｌＮとＳｉＮとの複
合セラミックで構成すると、水分や有機成分の移行を好
適に阻止することができ、しかも、かかるバリア機能が
経時的に劣化しにくくなる。このような観点からは、Ａ
ｌとＳｉのモル比は、１：１９〜１９：１程度が好まし
く、１：９〜９：１程度がより好ましい。

【００４３】なお、図示の例ではバリア層３は単層で構
成されているが、バリア層は、複数の層の積層体であっ
てもよい。その場合、積層体を構成する各層のセラミッ
ク材料の種類が異なっていることが好ましい。これによ
り、例えば、バリア層のうち樹脂層４に接する層は、樹
脂との密着性の高い材料を用いることができ、また、表
面に露出する層は、バリア性の高い材料を選択すること
ができる。換言すれば、バリア層３を積層体（多層構
造）とすることにより、バリア層３が備える特性に多様
性を持たせることが可能となる。

【００４４】このようなバリア層３の厚さは、特に限定
されないが、２０ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、４０
ｎｍ〜１μｍ程度がより好ましい。バリア層３が薄すぎ
ると、水分または有機成分の移行を十分阻止できなくな
る場合があり、一方、バリア層３が厚すぎると、バリア
層３の成膜時間が長くなり、製造効率が低下する。

【００４５】なお、透明基板５の厚さは、通常、０．３
〜５mm程度とされ、好ましくは０．５〜２mm程度とされ
る。また、マイクロレンズ形成層６と樹脂層４とを併せ
た層の厚さは、０．１〜２００μｍ程度が好ましく、５
〜６０μｍ程度がより好ましい。

【００４６】このようなマイクロレンズ基板１は、例え
ば以下のようにして製造することができる。以下、マイ
クロレンズ基板１の製造方法を、図２に沿って説明す
る。

【００４７】マイクロレンズ基板１の製造に先立って、
図２（ａ）に示すような型９を用意する。かかる型９に
は、マイクロレンズ用の凹部９１が形成されており、こ
れら凹部９１に樹脂が充填されることにより、マイクロ
レンズ７が形成される。このような型９は、例えば公知
の方法により得ることができる。なお、凹部９１の内面
には、例えば離型剤などが塗布されていてもよい。

【００４８】まず、このような型９を、例えば、凹部９
１が鉛直上方に開放するように設置する。

【００４９】＜１＞次に、型９上に、マイクロレンズ形
成層６を構成することとなる未硬化の樹脂を供給する。

【００５０】＜２＞次に、かかる樹脂に透明基板５を接
合し、押圧・密着させる。

【００５１】＜３＞次に、前記樹脂を硬化させる。この
硬化方法は、樹脂の種類によって適宜選択され、例え
ば、紫外線照射、加熱、電子線照射などが挙げられる。

【００５２】これにより、図２（ｂ）に示すように、マ
イクロレンズ形成層６が形成され、また、凹部９１内に
充填された樹脂により、マイクロレンズ７が形成され
る。

【００５３】＜４＞次に、図２（ｃ）に示すように、型
９をマイクロレンズ７から取り外す。

【００５４】＜５＞次に、例えばマイクロレンズ７が鉛
直上方に向くように透明基板５を設置した後、樹脂層４
を構成することとなる未硬化の樹脂を、マイクロレンズ
形成層６上に供給する。この供給方法としては、例え
ば、スピンコート等の塗布法、平板の型等を使った２Ｐ
法などが挙げられる。

【００５５】＜６＞次に、かかる樹脂を硬化させ、図２
（ｄ）に示すように、樹脂層４を形成する。

【００５６】＜７＞最後に、かかる樹脂層４上に、バリ
ア層３を形成する。これにより、図１に示すように、マ
イクロレンズ基板１が得られる。

【００５７】このようなバリア層３は、例えば、スパッ
タリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等の気相成膜法、溶剤に
溶かしたセラミック材料をマイクロレンズ形成層６上に
塗布して焼成する方法などにより形成することができ
る。その中でも気相成膜法によると、緻密で樹脂層４と
の密着性が高く、しかも薄いバリア層３を形成すること
ができる。

【００５８】このような気相成膜法の中でも、スパッタ
リング法が、バリア層３の厚みムラ、バラツキを非常に
小さくでき、また、バリア層３とマイクロレンズ形成層
６との間の密着力を非常に高くでき、しかも、組成調
整、応力調整が容易なことから、より好ましい。

【００５９】さらに、気相成膜法により窒化物系セラミ
ックのバリア層３を形成する場合には、気相成膜法は、
窒素ガス（Ｎ₂）を含む雰囲気中で行なうことが好まし
い。これにより、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉが十分にＮと化合で
きるようになり、バリア層３中に未反応のＡｌ、Ｓｉ、
Ｔｉが残存しにくくなる。ゆえに、バリア層３は、経時
的に劣化しにくくなる。

【００６０】このような観点からは、気相成膜法により
バリア層３を形成するときのＮ₂分圧は、１〜５０％程
度が好ましく、５〜３０％程度がより好ましい。また、
このときの全圧は、１×１０^-3〜１０×１０^-3Torr程度
が好ましい。

【００６１】このようにマイクロレンズ基板１を製造す
ると、透明基板等のマイクロレンズ基板１の構成材料を
研削、研磨する必要がないので、製造時の手間を簡略化
することができる（従来、カバーガラスは、樹脂層にガ
ラス基板を接合した後、かかるガラス基板を研削、研磨
することにより形成していた）。しかも、材料が研削に
より失われないので、材料の有効利用を図ることがで
き、廃棄物等の排出も抑制できる。

【００６２】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、上記実施
の形態に限定されないことは言うまでもない。

【００６３】例えば、マイクロレンズ７は、ガラスで構
成されていてもよい。また、マイクロレンズ７は、透明
基板５と一体的に形成されていてもよい。また例えば、
透明基板５は、樹脂で構成されていてもよい。さらに
は、例えば、透明基板上には、多数の凹部が形成されて
おり、かかる凹部内に透明基板の屈折率よりも高い屈折
率の樹脂が充填されることにより、マイクロレンズが形
成されていてもよい。

【００６４】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。

【００６５】前述したマイクロレンズ基板のバリア層３
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）。

【００６６】ブラックマトリックス１１は、遮光機能を
有し、例えば、Cr、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。

【００６７】透明導電膜１２は、導電性を有し、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（ＩＯ）、酸化スズ（SnO₂）などで構成さ
れている。

【００６８】ブラックマトリックス１１は、例えば、気
相成膜法（例えば蒸着、スパッタリング等）によりバリ
ア層３上に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。

【００６９】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などにより設けることが
できる。

【００７０】なお、ブラックマトリックス１１は、設け
なくてもよい。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】液晶パネル用対向基板１０は、マイクロレ
ンズ基板１と、かかるマイクロレンズ基板１のバリア層
３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、バリア層３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）１
２とを有している。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】ガラス基板１７１は、例えば、石英ガラス
などで構成されている。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】この液晶パネル１６では、通常、１個のマ
イクロレンズ７と、かかるマイクロレンズ７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。

【００８１】液晶パネル用対向基板１０側から入射した
入射光Ｌは、透明基板５を通り、マイクロレンズ７（マ
イクロレンズ形成層６）を通過する際に集光されつつ、
樹脂層４、バリア層３、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１７
２、ガラス基板１７１を透過する。なお、このとき、液
晶パネル用対向基板１０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。

【００８２】このように、液晶パネル１６は、マイクロ
レンズ７を有しており、しかも、マイクロレンズ７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１
１の開口１１１を通過する。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、画素部分での入射光Ｌの減衰が抑制される。この
ため、液晶パネル１６は、画素部で高い光の透過率を有
し、比較的少ない光量で明るく鮮明な画像を形成するこ
とができる。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】図４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。

【００８７】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。

【００８８】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、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、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー
３０７、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、集光レンズ
３１０、３１１、３１２、３１３および３１４とを有し
ている。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】以下、投射型表示装置３００の作用を説明
する。

【００９２】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。

【００９３】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４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４
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。

【００９４】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４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。

【００９５】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４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。

【００９６】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。

【００９７】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４中左側に反射し、その反射光は、ミラー３
０９で図４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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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４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。

【０１０３】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。

【０１０４】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４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。

【０１０５】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。

【０１０６】かかる投射型表示装置３００は、前述した
マイクロレンズ基板を備えた液晶パネルを有しているの
で、長期間使用しても、明るさむら等の画質の劣化が生
じにくい。

【０１０７】

【実施例】（実施例１）以下のようにして、図１に示す
ような構造のマイクロレンズ基板を製造した。

【０１０８】まず、深さ１０μｍのマイクロレンズ用凹
部が１０２４×７６８個行列上に配置された石英ガラス
製の型を用意した。そして、この型を、凹部が鉛直上方
に開放するように設置した。

【０１０９】−１− この型に、未硬化の紫外線硬化型
アクリル樹脂（屈折率１．５６）を設けた。

【０１１０】−２− 次に、この樹脂に厚さ１．２mmの
ガラス基板（日本電気ガラス（株）製「ネオセラム」）
を接合、押圧し、密着させた。

【０１１１】−３− 次に、紫外線を照射することによ
り前記樹脂を硬化させて、マイクロレンズ（およびマイ
クロレンズ形成層）を形成した。

【０１１２】−４− 次に、型を取り外し、離型した。

【０１１３】−５− 次に、マイクロレンズが鉛直上方
に向くようにガラス基板を設置した後、未硬化の紫外線
硬化型エポキシ樹脂（屈折率１．３）を、スピンコート
により、マイクロレンズ上に塗布した。このとき、硬化
後にマイクロレンズ形成層と樹脂層とを併せた厚さが５
０μｍとなるように、樹脂の塗布量を調整した。

【０１１４】−６− 次に、紫外線を照射してかかる樹
脂を硬化させ、樹脂層を形成した。

【０１１５】−７− 最後に、かかる樹脂層上に、スパ
ッタリング法により、厚さ１μｍのＡｌＮとＳｉＮとの
複合セラミック（Al:Si=モル比８：２）で構成されたバリ
ア層を形成した。なお、スパッタリングは、Ｎ₂＋Ａｒ
ガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ炉内のＮ₂分圧
は、２０％に設定し、スパッタ全圧は４×１０^-3Torrと
し、また、ＲＦ出力は５００Ｗとした。

【０１１６】これにより、マイクロレンズ基板を得た。

【０１１７】（実施例２）前記工程−７−におけるバリ
ア層の厚さを２μｍとした以外は、前記実施例１と同様
にして、マイクロレンズ基板を製造した。

【０１１８】（実施例３）前記工程−７−におけるバリ
ア層を二層構造とした以外は、前記実施例１と同様にし
て、マイクロレンズ基板を製造した。なお、バリア層
は、まず、スパッタリングにより樹脂層上に厚さ１μｍ
のＳｉＯ₂膜を成膜し、次いで、かかるＳｉＯ₂膜上に厚
さ１μｍのＳｉＮ膜を成膜することにより形成した。な
お、いずれのスパッタリングにおいても、スパッタ全圧
は４×１０^-3Torrとし、また、ＲＦ出力は５００Ｗとし
た。また、ＳｉＮ膜を成膜する際には、スパッタリング
は、Ｎ₂＋Ａｒガスの混合雰囲気中で行ない、スパッタ
炉内のＮ₂分圧を２０％に設定した。

【０１１９】（実施例４）前記工程−７−におけるバリ
ア層をＡｌＮのみで構成し、また、厚さを２μｍとした
以外は、前記実施例１と同様にして、マイクロレンズ基
板を製造した。

【０１２０】（実施例５）前記工程−２−におけるガラ
ス基板を、厚さ１mmの石英ガラス基板に変更した以外
は、前記実施例１と同様にしてマイクロレンズ基板を製
造した。

【０１２１】（評価）このようにマイクロレンズ基板を
製造したことにより、マイクロレンズ基板１枚を製造す
るにあたり、ガラス基板は１枚で済むようになった。ま
た、無駄になるガラス基板の量を格段に減らすことがで
きた。

【０１２２】次に、製造した各マイクロレンズ基板に対
して、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、バリア層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Ｉ
ＴＯ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。

【０１２３】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（ガラス基板は石英ガラス製）
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に示すような構
造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造した。

【０１２４】そして、これら各ＴＦＴ液晶パネルについ
て、それぞれ、マイクロレンズ基板側から光を透過させ
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。補足をすると、樹脂層を構成す
る樹脂が吸湿等して樹脂層に厚みむらが生じた場合、か
かる厚みむらは出射光の輝度のバラツキとなって現われ
る。したがって、出射光の輝度にバラツキがある場合
は、樹脂層に厚みむらが存在することとなる。

【０１２５】その結果、各実施例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。

【０１２６】さらに、これらのＴＦＴ液晶パネルを５０
℃、９０％RHの環境下に１５０時間置いた。そして、再
び、これら各ＴＦＴ液晶パネルについて、それぞれ、マ
イクロレンズ基板側から光を透過させ、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。また、
併せて、目視により、樹脂層に白濁等の変質が生じてい
るか否かを観察した。

【０１２７】その結果、各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。また、樹脂層に白濁等の変質も確認
されなかった。

【０１２８】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４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な画像を投
射できた。

【０１２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、製
造コストを大幅に削減しつつ、長期間使用しても劣化し
にくいマイクロレンズ基板を提供することができる。し
かも、本発明によれば、マイクロレンズ基板を製造する
際に、材料を無駄なく有効に利用することができる。ゆ
えに、本発明によれば、廃棄物等の排出量も削減するこ
とができる。

【０１３０】さらには、本発明によれば、マイクロレン
ズ基板が有するバリア層のバリア効果により、長期間使
用しても画質が劣化しにくい液晶パネルおよび投射型表
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実施形態を示す
模式的な縦断面図である。

【図２】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を説明
するための模式的な縦断面図である。

【図３】本発明の液晶パネルの実施例を示す模式的な縦
断面図である。

【図４】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５】従来のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断
面図である。

【符号の説明】

１ マイクロレンズ基板 ３ バリア層 ４ 樹脂層 ５ 透明基板 ６ マイクロレンズ形成層 ７ マイクロレンズ ９ 型 ９１ 凹部 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 液晶パネル １７ ＴＦＴ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 ９００ マイクロレンズ基板 ９０２ ガラス基板 ９０３ カバーガラス ９０４ 樹脂層 ９０６ マイクロレンズ形成層 ９０７ マイクロレンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2H091 FA05Z FA08X FA21Z FA29Y FA35Y FA41Z FB04 FB08 FC02 FD18 GA03 GA13 GA16 KA01 LA02 LA12 MA07

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に設けられた多数のマイクロ
   レンズと、 該マイクロレンズを覆うように設けられた樹脂層と、 該樹脂層上に形成され、前記樹脂層との間で水分または
   有機成分の移行を阻止するバリア層とを有することを特
   徴とするマイクロレンズ基板。
2. 【請求項２】 前記バリア層は、セラミックで構成され
   ている請求項１に記載のマイクロレンズ基板。
3. 【請求項３】 前記バリア層は、複数種類のセラミック
   を含むものである請求項１に記載のマイクロレンズ基
   板。
4. 【請求項４】 前記セラミックは、窒化物系セラミック
   である請求項２または３に記載のマイクロレンズ基板。
5. 【請求項５】 前記バリア層の厚さは、２０ｎｍ〜２０
   μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載のマイク
   ロレンズ基板。
6. 【請求項６】 前記バリア層は、気相成膜法により形成
   されたものである請求項１ないし５のいずれかに記載の
   マイクロレンズ基板。
7. 【請求項７】 前記気相成膜法は、スパッタリング法で
   ある請求項６に記載のマイクロレンズ基板。
8. 【請求項８】 前記気相成膜法は、窒素ガスを含む雰囲
   気中で行なわれたものである請求項６または７に記載の
   マイクロレンズ基板。
9. 【請求項９】 前記マイクロレンズは、樹脂で構成され
   ている請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロレ
   ンズ基板。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    マイクロレンズ基板と、前記バリア層上に設けられた透
    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。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    マイクロレンズ基板と、前記バリア層上に設けられたブ
    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。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１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。
13. 【請求項１３】 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。
14. 【請求項１４】 前記液晶駆動基板はＴＦＴ基板である
    請求項１３に記載の液晶パネル。
15. 【請求項１５】 請求項１２ないし１４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。
16. 【請求項１６】 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１２ないし１４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。