JP2001074913A - マイクロレンズアレイ基板の製造方法、液晶パネルおよび投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクター等に用いたときに明るさ
むらが生じにくいマイクロレンズアレイ基板の製造方法
を提供すること。 【解決手段】 マイクロレンズ１０１Ａを形成する際
に、母材本来の厚さを局所的に保持することにより、第
１の基板１００Ａと第２の基板２００Ａとの距離を規制
するスペーサー５００Ａを形成する。まず、第１の基板
１００Ａに、第１マスク１０Ａを形成する。次に、マイ
クロレンズ１０１Ａに対応する第２マスク１１０Ａを形
成する。次に、第２マスク１１０Ａをレンズ形状にリフ
ローする。次に、ウエットエッチングにより第１マスク
１０Ａをスペーサー５００Ａの形状に整形する。次に、
第１の基板１００Ａに対してドライエッチングを施し、
凸形状のマイクロレンズ１０１Ａおよびスペーサー５０
０Ａを同時に形成する。次に、第１マスク１２Ａを除去
した後、第２の基板２００Ａを第１の基板１００Ａに接
合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズア
レイ基板の製造方法、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】図７は液晶パネル等に用いられるマイク
ロレンズアレイ基板（マイクロレンズ基板と呼ばれるこ
ともある）の従来の製造方法を説明する断面図である。
このようなマイクロレンズアレイ基板９００は、第１の
透明基板９０１にマイクロレンズ９０２を形成し、次い
で、第１の透明基板９０１のマイクロレンズ９０２を形
成した面に接着剤９０４を塗布し、そこへ第２の透明基
板９０３を接合することにより製造される。しかし、こ
のようにして製造されたマイクロレンズアレイ基板から
液晶パネルを製造したとき、得られる画像にむらが生
じ、画面内の明るさが均一とならない場合があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、明る
さむらが生じにくいマイクロレンズアレイ基板の製造方
法、さらには、液晶パネルおよび投射型表示装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１０）の本発明により達成される。

【０００５】（１） 多数のマイクロレンズを有する第
１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合して
なるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、第１
の基板となる母材にエッチングを施して、多数のマイク
ロレンズを形成するとともに、前記マイクロレンズの形
成領域外に、前記第２の基板に当接するスペーサーを形
成し、次いで、該スペーサーを用いて前記第１の基板と
前記第２の基板とを接合した後、前記スペーサーを含む
部分を除去することを特徴とするマイクロレンズアレイ
基板の製造方法。

【０００６】（２） 多数のマイクロレンズを有する第
１の基板と、第２の基板とを、中間層を介して接合して
なるマイクロレンズアレイ基板を製造するに際し、第１
の基板となる母材を用意し、該母材上に、スペーサーを
形成するための第１のマスクを形成する第１マスク形成
工程と、前記母材の前記第１のマスクが形成された面
に、マイクロレンズを形成するための第２のマスクを形
成する第２マスク形成工程と、エッチングを施し、前記
第２のマスクを利用して前記母材にマイクロレンズを形
成するとともに、前記第１のマスクを利用して、前記第
２の基板に当接するスペーサーを形成するエッチング工
程と前記スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２
の基板とを接合する接合工程と、前記スペーサーを含む
部分を除去する除去工程とを有することを特徴とするマ
イクロレンズアレイ基板の製造方法。

【０００７】（３） 前記第２マスク形成工程と、前記
エッチング工程との間に前記第２のマスクを整形する整
形工程を有する上記（２）に記載のマイクロレンズアレ
イ基板の製造方法。

【０００８】（４） 前記第１の基板と前記第２の基板
とを接合した後、前記第２の基板上に、前記第１のマス
クをアラインメントマークとして用い、遮光膜を形成す
る上記（２）または（３）に記載のマイクロレンズアレ
イ基板の製造方法。

【０００９】（５） 前記スペーサーは、柱状をなして
いる上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のマイク
ロレンズアレイ基板の製造方法。

【００１０】（６） 前記第１の基板と前記第２の基板
とを接合した後、前記第２の基板上に、新たな構成要素
を設ける上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のマ
イクロレンズアレイ基板の製造方法。

【００１１】（７） 前記新たな構成要素は、遮光膜お
よび／または透明導電膜である上記（６）に記載のマイ
クロレンズアレイ基板の製造方法。

【００１２】（８） 前記スペーサーを含む部分の除去
とともに、前記マイクロレンズが形成された部分を複数
に分割する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の
マイクロレンズアレイ基板の製造方法。

【００１３】（９） 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、上記（１）ないし
（８）のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ基板の
製造方法により製造されたマイクロレンズアレイ基板の
一部分を備えた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。

【００１４】（１０） 上記（９）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。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、マイクロレンズアレイ基板
の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。マイ
クロレンズアレイ基板９９は、多数のマイクロレンズ１
０１を有する第１の基板１００に第２の基板２００を、
中間層となる樹脂層（接着層）４００を介して接合する
ことにより製造されるが、本方法は、かかる工程を行う
前に、第１の基板１００となる母材にエッチングを施し
て、多数のマイクロレンズ１０１を形成するとともに、
スペーサー５００をも形成して第１の基板（スペーサー
付きマイクロレンズ基板）１００を得ることを特徴とす
る（図１〜図３参照）。このように、本発明では、マイ
クロレンズ１０１を形成するとともに、スペーサー５０
０をも形成するので、スペーサー５００を形成するため
の工程を簡略化することができる。

【００１６】スペーサー５００は、第２の基板２００
の、第１の基板１００に対する距離を規制することがで
きる。そして、かかるスペーサー５００により、第１の
基板１００と第２の基板２００との距離を、マイクロレ
ンズアレイ基板９９全体にわたって均一とすることがで
きる。このため、樹脂層４００の厚さを、マイクロレン
ズアレイ基板９９全体にわたって均一なものとすること
ができる。このようなスペーサー５００は、例えば柱状
とすることができる。また、スペーサー５００の高さ
は、マイクロレンズ１０１の高さと同じかそれよりも高
いものとすることが好ましい。また、スペーサー５００
は、マイクロレンズ形成領域の外側に設けることができ
る。以下、マイクロレンズアレイ基板の第１の製造方法
について説明する。

【００１７】まず、第１の基板１００Ａとなる母材（透
明基板）を用意する。この母材には、例えば、石英ガラ
ス等をはじめとする各種ガラス基板などが好適に用いら
れる。以下、かかる母材を「第１の基板１００Ａ」に含
めて説明する。

【００１８】＜１Ａ＞まず、図１（ａ）に示すように、
母材として用意した第１の基板１００Ａの、形成するス
ペーサー５００Ａに対応する位置に、第１マスク（保護
層）１０Ａを形成する。この第１マスク１０Ａは、後述
する工程＜４．１Ａ＞において、マイクロレンズ１０１
Ａを形成する際に行うエッチングに対して耐性を有する
もの（例えば、Ｃｒ、Ａｌ等の金属）であることが好ま
しい。このような第１マスク１０Ａは、例えば、スパッ
タリング法（マスクスパッタリング法）等の気相成膜法
などにより形成することができる。

【００１９】＜２Ａ＞次に、図１（ｂ）に示すように、
第１の基板１００Ａの第１マスク１０Ａを形成した面
に、形成するマイクロレンズ１０１Ａに対応するパター
ンの第２マスク１１０Ａを形成する。また、このとき同
時に、形成するスペーサー５００Ａに対応するパターン
を有し、第２マスク１１０Ａと同様の第３マスク１１Ａ
を形成することもできる。第２マスク１１０Ａおよび第
３マスク１１Ａは、例えば熱変形性のレジスト等、熱変
形性の材料で構成されていることが好ましい。これによ
り、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａの整形
が容易となる（後述する工程＜３．１Ａ＞参照）。

【００２０】第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１
Ａは、例えば次のように形成することができる。まず、
第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａを形成す
る面に、感光性のレジスト層（ポジレジスト、ネガレジ
スト等）を形成する。次に、かかるレジスト層に対し
て、形成するマイクロレンズ１０１Ａ、および、スペー
サー５００Ａに対応したパターンの露光を行う。次に、
かかるレジスト層を現像する。

【００２１】なお、第２マスク１１０Ａ（および第３マ
スク１１Ａ）と第１マスク１０Ａとは、異なる種類で構
成されていることが好ましい。これにより、後述する工
程＜４．１Ａ＞で行なうエッチングにより、スペーサー
５００Ａとマイクロレンズ１０１Ａとを同時に形成する
ことが容易となる。

【００２２】＜３．１Ａ＞次に、第２マスク１１０Ａ
を、例えば図１（ｃ）に示すような凸曲面を有する形状
に、整形する。このとき、第３マスク１１Ａも、第２マ
スク１１０Ａと同様に整形することができる。このと
き、第２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａが熱変
形性の材料で構成されていると、加熱をするだけで第２
マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａを整形すること
ができる。しかも、加熱・溶融すると、表面張力で、第
２マスク１１０Ａおよび第３マスク１１Ａは、半球状に
リフローされる。したがって、第２マスク１１０Ａおよ
び第３マスク１１Ａが熱変形性の材料で構成されている
と、これらを、簡易な操作でより理想的なレンズ形状に
整形することができるようになる。第２マスク１１０Ａ
および第３マスク１１Ａを加熱により整形する場合、そ
の加熱温度は、１００〜２５０℃程度が好ましい。加熱
温度をこの範囲内とすると、第２マスク１１０Ａを、よ
り理想的なレンズ形状に整形することが容易となる。

【００２３】＜３．２Ａ＞次に、図１（ｄ）に示すよう
に、第１マスク１０Ａを、スペーサー５００Ａに対応し
たパターンに整形する。これにより、第１マスク１０Ａ
から、形成するスペーサー５００Ａに対応したパターン
の第１マスク１２Ａが形成される。これは、例えば、第
３マスク１１Ａをマスク層として、第１マスク１０Ａに
対して、硝酸セリウムアンモン水溶液、りん酸水溶液な
どを用いたウェットエッチング、ドライエッチング等の
エッチングを施して、第１マスク１０Ａの不要部分（例
えば、第３マスク１１Ａからはみ出した部分等）を除去
することにより行なうことができる。このように、第１
マスク１０Ａの不要部分を除去する前に第３マスク１１
Ａを整形しておくと、かかる整形工程により第３マスク
１１Ａと第１マスク１０Ａとの密着性が高まっているの
で、例えばウェットエッチングにより第１マスク１０Ａ
の不要部分を除去する場合には、第１マスク１０Ａと第
３マスク１１Ａとの間にエッチング液が侵入することを
効果的に防止される。

【００２４】＜４．１Ａ＞次に、第１の基板１００Ａに
対してエッチングを施し、図１（ｅ）に示すように、第
１の基板１００Ａに、マイクロレンズ１０１Ａおよびス
ペーサー５００Ａを形成する。

【００２５】第１の基板１００Ａに対してエッチングを
施すと、第１の基板１００Ａが食刻され、その厚みが減
少する。また、このとき同時に、第２マスク１１０Ａも
食刻される。したがって、所定の条件下でエッチングを
行なうと、第２マスク１１０Ａが、エッチングにより食
刻されて消滅するとともに、第２マスク１１０Ａの形状
が、第１の基板１００Ａ上に転写される。これにより、
第１の基板１００Ａ上に、凸形状を有するマイクロレン
ズ１０１Ａを形成することができる。また、このとき、
第３マスク１１Ａが消滅し、第１マスク１２Ａが露出す
る。そしてこのとき、第１マスク１２Ａが、エッチング
に対して耐性を有するものであると、第１の基板１００
Ａの第１マスク１２Ａで保護された部位では、食刻が防
止（抑制）される。したがって、かかる部位では母材の
厚さが良好に維持される。このため、かかる母材の厚さ
が維持された部分では、図１（ｅ）に示すように、結果
として、スペーサー５００Ａが形成される。

【００２６】このように、母材のスペーサー５００Ａと
なるべきところを非エッチング部としてスペーサー５０
０Ａを形成すると、非エッチング部では母材の厚さが維
持されることになる。また通常、母材は、全体にわたっ
て厚さが均一であることが保証されている。このため、
このようにしてスペーサー５００Ａを複数形成した場
合、形成した各スペーサー５００Ａでは、互いにその高
さがほぼ等しいものとなる。しかも、このようにスペー
サー５００Ａを形成すると、母材の厚さが維持されるの
で、形成されるスペーサー５００Ａの端面に、平坦な部
分を設けることができる。形成されるスペーサー５００
Ａの高さは、第１の基板１００Ａが食刻された深さに等
しくなる。このため、エッチングの条件を適宜選択する
ことにより、スペーサー５００Ａの高さを所望のものに
調整することができる。しかも、スペーサー５００Ａの
高さが樹脂層４００Ａの厚さと等しくなるので、これに
より、後述する工程＜５Ａ＞で形成する樹脂層４００Ａ
の厚さを、所望のものに調整することができる。

【００２７】このようにしてマイクロレンズ１０１Ａを
形成する場合には、第２マスク１１０Ａおよび第１の基
板１００Ａが食刻される速度（エッチングレート）をほ
ぼ同じものとすると、第２マスク１１０Ａの形状を第１
の基板１００Ａに忠実に転写することができる。かかる
観点からは、第１の基板１００Ａに対しては、ドライエ
ッチングを施すことが好ましい。ドライエッチングによ
ると、第２マスク１１０Ａに対するエッチングレート
と、第１の基板１００Ａに対するエッチングレートと
を、ほぼ同じにすることが容易となる。

【００２８】＜４．２Ａ＞次に、例えば、硝酸セリウム
アンモン水溶液、りん酸水溶液等の除去液（剥離液）に
第１の基板１００Ａを浸漬することなどにより、図１
（ｆ）に示すように、第１マスク１２Ａを除去する。こ
れにより、マイクロレンズ１０１Ａとスペーサー５００
Ａとが形成された第１の基板（スペーサー付きマイクロ
レンズ基板）１００Ａが得られる。

【００２９】＜５Ａ＞次に、図１（ｇ）に示すように、
第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１Ａを形成し
た面に、樹脂層４００Ａを介して、第２の基板２００Ａ
がスペーサー５００Ａに当接するように、第２の基板
（透明基板）２００Ａを接合する。

【００３０】これは、例えば、第１の基板１００Ａのマ
イクロレンズ１０１Ａが形成された面に樹脂層４００Ａ
となる樹脂（接着剤）を設け、次いで、第２の基板２０
０Ａをスペーサー５００Ａに当接させるとともに前記樹
脂に密着させ、次いで、前記樹脂を固化させることによ
り行なうことができる。第２の基板２００Ａを第１の基
板１００Ａに接合するときに、第２の基板２００Ａ全体
に均一な圧力をかけて第２の基板２００Ａをスペーサー
５００Ａに当接させると、基板全体にわたって第１の基
板１００Ａと第２の基板２００Ａとの距離をより均一に
することができる。このため、形成される樹脂層４００
Ａの厚さを、基板全体でより均一なものとすることがで
き、その厚みむらをより好適に抑制できる。このとき、
スペーサー５００Ａが例えば柱状をなしていると、第２
の基板２００Ａを前記樹脂に密着させる際に、気泡を両
者の接合部の端部から逃がすことが容易になる。なお、
第２の基板２００Ａは、例えば、石英ガラス等のガラス
などで構成されている。以下の工程を行なう前に、第２
の基板２００Ａを研削・研磨等することにより、第２の
基板２００Ａの厚さを調整してもよい。

【００３１】＜６Ａ＞次に、図１（ｈ）に示すように、
第２の基板２００Ａ上に、開口部６０１Ａが設けられた
遮光膜６００Ａを形成する。例えば、第２の基板２００
Ａのほぼ全面に遮光膜６００Ａとなる膜を、スパッタリ
ング法等の気相成膜法により形成し、次いで、かかる膜
に、フォトリソグラフィー法およびエッチングを行なう
ことにより、開口部６０１Ａが設けられた遮光膜６００
Ａを形成することができる。

【００３２】＜７Ａ＞次に、例えば、スパッタリング
法、蒸着法等の気相成膜法等により、第２の基板２００
Ａ上に、遮光膜６００Ａを覆うように、透明導電膜（透
明電極膜）７００Ａを形成する。これにより、図４に示
すような、マイクロレンズアレイ基板９９Ａを得ること
ができる。

【００３３】このようにして得られたマイクロレンズア
レイ基板９９Ａを、例えば、切断線１３１Ａでカットし
て、スペーサー５００Ａを含む部分を切除する。スペー
サー５００Ａは、マイクロレンズとしての機能を果たす
部分ではないので、本来不要である。しかも、前記工程
＜５Ａ＞で樹脂層４００Ａがすでに固化しているので、
かかる切除作業および切除後も、第１の基板１００Ａと
第２の基板２００Ａとの位置関係は固定され、両者の距
離が変動することは防止される。すなわち、スペーサー
５００Ａの前述したような役割は、もはや失われたと言
える。このため、スペーサー５００Ａを含む部分を切除
することにより、最終的に得られる基板（液晶パネル用
対向基板１５Ａ）のデッドスペースを減少させることが
でき、小型化を図ることができる。

【００３４】また、スペーサー５００Ａを含む部分の切
除に際し、マイクロレンズアレイ基板９９Ａを、例え
ば、切断線１３２Ａで分割する。これにより、複数のマ
イクロレンズアレイ基板、すなわち、液晶パネル用対向
基板１５Ａを複数個得ることができる。このときも、樹
脂層４００Ａにより第１の基板１００Ａと第２の基板２
００Ａとの位置関係は固定されているので、また、スペ
ーサー５００Ａを設置した効果により分割前のマイクロ
レンズアレイ基板では基板全体にわたって樹脂層４００
Ａの厚さが均一となっているので、得られる各液晶パネ
ル用対向基板１５Ａ間における樹脂層４００Ａの厚さ
も、個々にばらつきがなく、均一なものとなる。しか
も、１個の液晶パネル用対向基板１５Ａにおいても、そ
の基板全体で樹脂層４００Ａの厚さは均一なものとなっ
ている。

【００３５】以下、マイクロレンズアレイ基板の第２の
製造方法について説明する。なお、前記第１の製造方法
と共通する事項については説明を省略し、相違する事項
を中心に説明する。本方法は、第２マスクを整形する
（前記＜３．１Ａ＞参照）前に、第１マスクを整形する
（前記＜３．２Ａ＞参照）ことを特徴とする。まず、前
記＜１Ａ＞、＜２Ａ＞と同様の工程を行なう（図２
（ａ）、（ｂ））。

【００３６】＜３．１Ｂ＞次に、図２（ｃ）に示すよう
に、第１マスク１０Ｂを、スペーサー５００Ｂに対応す
るパターンに整形し、第１マスク１２Ｂを形成する。

【００３７】＜３．２Ｂ＞次に、第２マスク１１０Ｂ
を、例えば図２（ｄ）に示すような半球のレンズ形状
に、整形する。その後、前記と同様の工程を行なう（図
２（ｅ）〜（ｈ））。

【００３８】このように、第２マスク１１０Ｂを整形す
る前に第１マスク１０Ｂを整形すると、形成される第１
マスク１２Ｂの寸法精度が高まる。このため、形成され
るスペーサー５００Ｂの寸法精度も高まる。したがっ
て、例えばスペーサー５００Ｂをアライメントマーク等
として用いる場合には、位置合わせの精度が向上する。

【００３９】以下、マイクロレンズアレイ基板の第３の
製造方法について説明する。なお、前記第１、第２の製
造方法と共通する事項については説明を省略し、相違す
る事項を中心に説明する。本方法は、柱を形成するため
の第１マスクを、柱を形成した後も残存させ、別の工程
でアライメントマークとして用いることを特徴とする。
まず、前記＜１Ａ＞、＜２Ａ＞、＜３．１Ｂ＞、＜３．
２Ｂ＞、＜４．１Ａ＞と同様の工程を行なう（図３
（ａ）〜（ｅ））。その後、前記＜５Ａ＞以降と同様の
工程を行なう（図３（ｆ）、（ｇ））。すなわち、前記
工程＜４．２Ａ＞に対応する工程を行なわない。

【００４０】このように、第１マスク１２Ｃを残存させ
て第１の基板１００Ｃに第２の基板２００Ｃを接合した
場合、第１マスク１２Ｃを、位置合わせの指標であるア
ラインメントマークとして用いることができる。このた
め、例えば、図３（ｇ）に示すように、第２の基板２０
０Ｃ上に開口部６０１Ｃを有する遮光膜６００Ｃを設け
る場合（前記＜６Ａ＞参照）、第１マスク１２Ｃをアラ
イメントマークとして、開口部６０１Ｃの位置合わせを
行うことができる。特に、第１マスク１２Ｃを金属で構
成すると、第１マスク１２Ｃの視認性が非常に高くな
り、画像処理等の自動化・省力化に適した製造工程を容
易に確立できる。なお、この場合、スペーサー５００Ｃ
の高さは、第１の基板１００Ｃの食刻された深さと第１
マスク１２Ｃの厚さとの和に等しくなる。

【００４１】以下、上記液晶パネル用対向基板１５Ａを
用いた液晶パネル（液晶光シャッター）について、図５
に基づいて説明する。図５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１５Ａと、ＴＦＴ基板１７と液晶パネル
用対向基板１５Ａ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。

【００４２】液晶パネル用対向基板１５Ａは、多数の凸
状のマイクロレンズ１０１Ａが形成された第１の基板１
００Ａと、かかる第１の基板１００Ａのマイクロレンズ
１０１Ａが形成された面に樹脂層４００Ａを介して接合
された第２の基板２００Ａと、かかる第２の基板２００
Ａ上に形成され、開口部６０１Ａを有する遮光膜６００
Ａと、第２の基板２００Ａ上に遮光膜６００Ａを覆うよ
うに形成された透明導電膜（透明電極膜）７００Ａとを
有している。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上に多数設けられ、液晶層１８の液晶
を駆動する個別電極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。この液晶パネル１６では、液晶パネル用対向基板
１５Ａの透明導電膜（共通電極）７００Ａ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１５Ａとが、一定距離離
間して接合されている。

【００４３】第１の基板１００Ａ側から入射した入射光
Ｌは、第１の基板１００Ａを通り、マイクロレンズ１０
１Ａを通過する際に集光されつつ、樹脂層４００Ａ、第
２の基板２００Ａ、遮光膜６００Ａの開口６０１Ａ、透
明導電膜７００Ａ、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、第１の基板
１００Ａ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。

【００４４】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１５Ａ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。

【００４５】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。

【００４６】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。図
６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。同図に示すように、投射型表示装置３００
は、光源３０１と、照明光学系と、色分離光学系と、赤
色に対応した液晶ライトバルブ２４と、緑色に対応した
液晶ライトバルブ２５と、青色に対応した液晶ライトバ
ルブ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。

【００４７】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。

【００４８】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
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１
６は、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。

【００４９】以下、投射型表示装置３００の作用を説明
する。光源３０１から出射された白色光は、インテグレ
ータレンズ３０２および３０３を透過する。このとき、
白色光の光強度は、均一にされる。かかる白色光は、ミ
ラー３０４で図６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６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。

【００５０】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６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。ダイクロイックミラー３
０５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６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。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２
５に入射する。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６中左側に反射し、その反射光は、ミラ
ー３０９で図６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。

【００５１】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。この際、液晶ライトバルブ２
４が有する液晶パネル１６の各画素は、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。
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。

【００５２】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６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。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２
１１および２１２をそれぞれ透過して、出射面２１６か
ら出射する。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６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。

【００５３】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。

【００５４】

【実施例】（実施例１）以下のようにして、マイクロレ
ンズアレイ基板を製造し、さらには、画素サイズ１８μ
m 角で、横１０２４個、縦７６８個のマイクロレンズが
行列配置された液晶パネル用対向基板を２５個製造し
た。まず、母材として平面形状が長方形で均一な厚さを
有する未加工の石英ガラス基板（第１の基板１００Ａ）
を１枚用意し、これを洗浄した。

【００５５】−１Ａ− 次に、第１の基板１００Ａの、
形成するスペーサー５００Ａに対応する位置に、マスク
スパッタリング法により、膜厚１０μm のＣｒ膜（第１
マスク１０Ａ）を局所的に形成した。

【００５６】−２Ａ− 次に、第１の基板１００Ａの第
１マスク１０Ａを形成した面に、形成するマイクロレン
ズ１０１Ａおよびスペーサー５００Ａに対応したパター
ンのレジスト層（第２マスク１１０Ａおよび第３マスク
１１Ａ）を形成した。これは次のようにして行なった。
まず、第１の基板１００Ａに、膜厚８．０μm のポジレ
ジストをスピンコートした。次に、このポジレジストを
クリーンオーブン内でプレベークした。次に、露光機を
用いて、ポジレジストに、形成するマイクロレンズ１０
１Ａおよびスペーサー５００Ａに対応するパターンの露
光を行った。次に、ポジレジストを現像した。

【００５７】−３．１Ａ− 次に、第１の基板１００Ａ
を、１３０〜１８０℃の温度範囲に設定したクリーンオ
ーブン内で加熱し（ポストベーク）、第２マスク１１０
Ａおよび第３マスク１１Ａを半球のレンズ形状にリフロ
ーした。

【００５８】−３．２Ａ− 次に、硝酸セリウムアンモ
ン水溶液によるウェットエッチングを行い、第１の基板
１００Ａ上の第３マスク１１Ａからはみ出した第１マス
ク１０Ａを除去し、第１マスク１０Ａを、形成するスペ
ーサー５００Ａに対応したパターンに整形した（第１マ
スク１２Ａを形成した）。

【００５９】−４．１Ａ− 次に、第１の基板１００Ａ
に対してドライエッチングを施し、第１の基板１００Ａ
に、凸形状のマイクロレンズ１０１Ａおよび柱（円柱）
状のスペーサー５００Ａを形成した。なお、スペーサー
５００Ａは、第１の基板１００Ａの四隅に形成した。ド
ライエッチングは、ＣＨＦ₃ ガスを用いて２０分間行っ
た。また、その際のガス流量は５０sccm、圧力は５０mT
orr 、ＲＦ出力は４００Ｗとした。これにより、第１の
基板１００Ａのエッチングレートは毎分０．４０μm 、
第２マスク１１０Ａと第１の基板１００Ａとのエッチン
グレートの比は１：１という結果を得た。また、第１マ
スク１２Ａの食刻は防止され、第１マスク１２Ａは第１
の基板１００Ａ上に残存した。形成されたマイクロレン
ズ１０１Ａの高さは８．０μm 、曲率半径は１４μm で
あった。また、形成されたスペーサー５００Ａの高さ
は、８．５μm であった。

【００６０】−４．２Ａ− 次に、第１の基板１００Ａ
を硝酸セリウムアンモン水溶液に浸漬して、第１マスク
１２Ａを除去した。

【００６１】−５Ａ− 次に、第１の基板（スペーサー
付きマイクロレンズ基板）１００Ａに第２の基板４００
Ａを、樹脂を介して接合した。これは、次のように行っ
た。まず、第１の基板１００Ａのマイクロレンズ１０１
Ａを形成した面に、樹脂で構成された紫外線硬化型接着
剤を気泡なく塗布した。次に、石英ガラスで構成された
第２の基板２００Ａを、第２の基板２００Ａ全体に均一
な圧力をかけつつ、スペーサー５００Ａおよび塗布した
紫外線硬化型接着剤に密着させた。次に、前記紫外線硬
化型接着剤に紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤を硬
化させ、樹脂層４００Ａを形成した。

【００６２】−６Ａ− 次に、第２の基板２００Ａ上に
膜厚０．１６μm のＣｒ膜（遮光膜６００Ａとなる膜）
をスパッタリング法により付与し、次いで、フォトリソ
グラフィー法およびエッチングを行ない、かかる膜に開
口部６０１Ａを形成した。

【００６３】−７Ａ− 次に、スパッタリング法によ
り、第２の基板２００Ａ上に遮光膜６００Ａを覆うよう
に、膜厚０．１μm のＩＴＯ膜（透明導電膜７００Ａ）
を形成した。これにより、マイクロレンズアレイ基板９
９Ａを得た。

【００６４】−８Ａ− 最後に、このマイクロレンズア
レイ基板９９Ａをカットして、スペーサー５００Ａを含
む部分を除去するとともに、２５個の液晶パネル用対向
基板１５Ａを得た。

【００６５】（実施例２）下記に示す事項以外は前記実
施例１と同様にして、マイクロレンズアレイ基板を製造
し、さらには、画素サイズ２３μm 角で、横８００個、
縦６００個のマイクロレンズが行列配置された液晶パネ
ル用対向基板を２０個製造した。

【００６６】−１Ｂ− マスクスパッタリング法によ
り、Ａｌ膜（第１マスク１０Ｂ）を第１の基板１００Ｂ
に形成した。 −２Ｂ− 第１の基板１００Ｂにスピン
コートしたポジレジストの膜厚を１０．０μm とした。
−３．１Ｂ− エッチング液としてりん酸水溶液を用
い、上記−３．２Ａ−と同様の操作を行った。 −３．
２Ｂ− クリーンオーブンの温度範囲を１４０〜１８０
℃に設定し、上記−３．１Ａ−と同様の操作を行った。
−４．１Ｂ− ドライエッチングには、Ｃ₄Ｆ₈ガスを
用い、そのガス流量は１００sccm、圧力は８０mTorr 、
ＲＦ出力は１０００Ｗとした。また、エッチング時間を
２４分間とした。これにより、第１の基板１００Ｂのエ
ッチングレートは毎分０．５０μm 、第２マスク１１０
Ｂと第１の基板１００Ｂとのエッチングレートの比は
１：１．２という結果を得た。形成されたマイクロレン
ズ１０１Ｂの高さは１２．０μm 、曲率半径は１７μm
であった。また、形成されたスペーサー５００Ｂの高さ
は、１２．５μm であった。−４．２Ｂ− 第１マスク
１２Ｂの除去液をりん酸水溶液とした。 −７Ｂ−膜厚
０．１５μm のＩＴＯ膜（透明導電膜７００Ｂ）を、蒸
着法により付与した。

【００６７】（実施例３）下記に示す事項以外は前記実
施例２と同様にして、マイクロレンズアレイ基板を製造
し、さらには、画素サイズ２３μm 角で、横８００個、
縦６００個のマイクロレンズが行列配置された液晶パネ
ル用対向基板を２０個製造した。

【００６８】−４Ｃ− ドライエッチングには、Ｃ₃Ｆ₈
ガスを用い、そのガス流量は３０sccm、圧力は８０mTor
r 、ＲＦ出力は８００Ｗとした。また、エッチング時間
を２４分間とした。これにより、第１の基板１００Ｃの
エッチングレートは毎分０．５０μm 、第２マスク１１
０Ｃと第１の基板１００Ｃとのエッチングレートの比は
１：１．２という結果を得た。形成されたマイクロレン
ズ１０１Ｂの高さは１２．０μm 、曲率半径は１７μm
であった。また、形成されたスペーサー５００Ｂの高さ
は、１２．５μm であった。上記−４．２Ｂ−に相当す
る操作は行なわなかった。すなわち、第１マスク１２Ｃ
を残存させて、マイクロレンズアレイ基板および液晶パ
ネル用対向基板を製造した。

【００６９】（実施例４）上記実施例１〜３で得られた
各液晶パネル用対向基板とＴＦＴ基板とを、透明導電膜
とＴＦＴ基板が有する個別電極とが対向するように貼り
あわせ、その貼りあわせた隙間に液晶を注入して、液晶
パネルをそれぞれ製造した。さらに、これらの液晶パネ
ルを組み込んだライトバルブを、それぞれ組み立てた。
そして、これらライトバルブに配線を施して、図６に示
すような構成の液晶プロジェクターに、それぞれ組み込
んだ。これらの液晶プロジェクターの画像をスクリーン
に投射して、投射評価を行った。その結果、すべての液
晶プロジェクターで、明るく鮮やかな映像を投射するこ
とができた。しかも、各液晶プロジェクターの投射画像
をそれぞれ比較してみると、投射される画像の明るさお
よび合焦度合いは、各液晶プロジェクター間でほとんど
相違はなかった。また、投射された１個の画像内におい
ても、明るさむらは確認されなかった。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
イクロレンズの焦点距離のばらつき、基板の厚みむら、
透過光の明るさむら等が抑制されたマイクロレンズアレ
イ基板を提供できる。しかも、大量に製造した場合の各
マイクロレンズアレイ基板を、基板の厚み、透過光量等
にばらつきのない、均一なものとすることができる。さ
らには、本発明によれば、画像の明るさむらが少なく、
高品位、高品質の画像を投射可能な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アレイ基板の第１の製
造方法を説明する模式的な断面図である。

【図２】本発明のマイクロレンズアレイ基板の第２の製
造方法を説明する模式的な断面図である。

【図３】本発明のマイクロレンズアレイ基板の第３の製
造方法を説明する模式的な断面図である。

【図４】本発明のマイクロレンズアレイ基板の実施形態
を説明する模式的な断面図である。

【図５】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６】本発明の投射型表示装置の実施例における光学
系を模式的に示す図である。

【図７】マイクロレンズアレイ基板のウエハーの従来の
製造方法を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 第１マスク １１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ 第２マスク １１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 第３マスク １２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 第１マスク １３１Ａ、１３２Ａ 切断線 ９９Ａ マイクロレンズアレイ基板 １００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 第１の基板 １０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ マイクロレンズ ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ 第２の基板 ４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ 樹脂層 ５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ スペーサー ６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ 遮光膜 ６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ 開口部 ７００Ａ 透明導電膜 １５Ａ 液晶パネル用対向基板 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 ２１ ダイクロイックプリズム ２２ 投射レンズ 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 Ｆターム(参考） 2H088 EA15 HA25 MA04 2H091 FA29Y FA34Y FC26 FD06 GA03 GA16 LA18 MA07 2K009 BB02 CC02 DD04 EE03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のマイクロレンズを有する第１の基
   板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマ
   イクロレンズアレイ基板を製造するに際し、 第１の基板となる母材にエッチングを施して、多数のマ
   イクロレンズを形成するとともに、前記マイクロレンズ
   の形成領域外に、前記第２の基板に当接するスペーサー
   を形成し、 次いで、該スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第
   ２の基板とを接合した後、 前記スペーサーを含む部分を除去することを特徴とする
   マイクロレンズアレイ基板の製造方法。
2. 【請求項２】 多数のマイクロレンズを有する第１の基
   板と、第２の基板とを、中間層を介して接合してなるマ
   イクロレンズアレイ基板を製造するに際し、 第１の基板となる母材を用意し、該母材上に、スペーサ
   ーを形成するための第１のマスクを形成する第１マスク
   形成工程と、 前記母材の前記第１のマスクが形成された面に、マイク
   ロレンズを形成するための第２のマスクを形成する第２
   マスク形成工程と、 エッチングを施し、前記第２のマスクを利用して前記母
   材にマイクロレンズを形成するとともに、前記第１のマ
   スクを利用して、前記第２の基板に当接するスペーサー
   を形成するエッチング工程と、 前記スペーサーを用いて前記第１の基板と前記第２の基
   板とを接合する接合工程と、 前記スペーサーを含む部分を除去する除去工程とを有す
   ることを特徴とするマイクロレンズアレイ基板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記第２マスク形成工程と、前記エッチ
   ング工程との間に前記第２のマスクを整形する整形工程
   を有する請求項２に記載のマイクロレンズアレイ基板の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の基板と前記第２の基板とを接
   合した後、前記第２の基板上に、前記第１のマスクをア
   ラインメントマークとして用い、遮光膜を形成する請求
   項２または３に記載のマイクロレンズアレイ基板の製造
   方法。
5. 【請求項５】 前記スペーサーは、柱状をなしている請
   求項１ないし４のいずれかに記載のマイクロレンズアレ
   イ基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１の基板と前記第２の基板とを接
   合した後、前記第２の基板上に、新たな構成要素を設け
   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
   アレイ基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記新たな構成要素は、遮光膜および／
   または透明導電膜である請求項６に記載のマイクロレン
   ズアレイ基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記スペーサーを含む部分の除去ととも
   に、前記マイクロレンズが形成された部分を複数に分割
   する請求項１ないし７のいずれかに記載のマイクロレン
   ズアレイ基板の製造方法。
9. 【請求項９】 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、請求項１ないし８のいずれかに
   記載のマイクロレンズアレイ基板の製造方法により製造
   されたマイクロレンズアレイ基板の一部分を備えた液晶
   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。
10. 【請求項１０】 請求項９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。