JP2001194509A - マイクロレンズ用基板の製造方法、マイクロレンズ用基板、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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば液晶パネル等に用いた場合に高いコン
トラスト比が得られるマイクロレンズ基板を提供するこ
と。 【解決手段】 マイクロレンズ用凹部付き基板２は、母
材２９上に、凹曲面を有する複数の凹部３と、柱５とが
形成された構成となっている。そして、マイクロレンズ
基板１は、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が
設けられた面に樹脂層９が設けられ、さらに樹脂層９上
には、表層８が設けられており、また、樹脂層９では、
凹部３内に充填された樹脂によりマイクロレンズ４が形
成されている。柱５の頂部には、平坦な面５１が形成さ
れている。柱５の高さは、凹部３を形成する前の母材２
９の厚さよりも低いものとなっている。

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
基板の製造方法、マイクロレンズ用基板、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が用いられてい
る。近年、液晶パネルは、進歩、発展がめざましく、そ
の高画質化には、目を見張るものがある。そして、現
在、液晶パネルのさらなる高画質化を実現すべく、極め
て高いコントラスト比を有する液晶パネルの開発が望ま
れている。

【０００３】ところで、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。かかるマイクロレンズは、通常、液晶パネルが
備えるマイクロレンズ基板に形成されている。

【０００４】図８は、液晶パネルに用いられるマイクロ
レンズ基板の従来の構造を示す縦断面図である。同図に
示すように、マイクロレンズ基板９００は、多数の半球
状の凹部９０３が設けられたガラス基板９０２と、かか
るガラス基板９０２の凹部９０３が設けられた面に樹脂
層９０９を介して接合されたガラス層９０８とを有して
おり、また、樹脂層９０９では、凹部９０３内に充填さ
れた樹脂によりマイクロレンズ９０４が形成されてい
る。

【０００５】ところが、このような構造のマイクロレン
ズ基板９００を用いた液晶パネルでは、製造法上から制
約される凹部９０３およびその周りの形状により、鮮明
度（コントラスト比）を高めることに限界があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ば液晶パネル等に用いた場合に高いコントラスト比が得
られるマイクロレンズ用基板の製造方法、マイクロレン
ズ用基板、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）〜（２１）の本発明により達成される。

【０００８】（１） 母材の表面に、複数の開口が形成
されたマスク層を形成する工程と、前記開口を用いて前
記母材に対して第１のエッチングを行い、前記母材上に
凹部を形成する工程と、少なくとも前記凹部を形成した
領域内の前記マスク層を除去する工程と、前記母材に対
して第２のエッチングを行う工程とを有することを特徴
とするマイクロレンズ用基板の製造方法。

【０００９】（２） 前記第１のエッチングおよび前記
第２のエッチングを、ウエットエッチングにより行う上
記（１）に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。

【００１０】（３） 前記第１のエッチングと前記第２
のエッチングとで、同種類のエッチング液を用いる上記
（２）に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。

【００１１】（４） 前記第１のエッチングのエッチン
グ時間と、前記第２のエッチングのエッチング時間との
比が、１００：１０〜１００：９００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基板
の製造方法。

【００１２】（５） 前記第１のエッチングのエッチン
グ温度と、前記第２のエッチングのエッチング温度との
差が、±１５℃以内である上記（１）ないし（４）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。

【００１３】（６） 上記（１）ないし（５）のいずれ
かに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法により製造
されたことを特徴とするマイクロレンズ用基板。

【００１４】（７） 母材の表面に複数の凹部が設けら
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基板であって、隣接する
前記凹部間に、前記凹部を形成する前の母材の厚さより
も低い高さで、かつ、平坦な部分が形成されていること
を特徴とするマイクロレンズ用基板。

【００１５】（８） 母材の表面に複数の凹部が行列状
に配設され、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、頂部に平坦
な部分を有し、かつ、前記凹部を形成する前の母材の厚
さよりも低い高さの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基板。

【００１６】（９） 前記平坦な部分の面積の総計は、
有効レンズ領域の０．１〜３０％を占める上記（７）ま
たは（８）に記載のマイクロレンズ用基板。

【００１７】（１０） マイクロレンズ用基板を縦断面
で見たとき、前記平坦な部分に連続する前記凹部の縁部
において、前記凹部の輪郭線の接線と前記平坦な部分を
構成する面とのなす角が、３０〜８０°である上記
（７）ないし（９）のいずれかに記載のマイクロレンズ
用基板。

【００１８】（１１） 前記凹部を形成する前の母材の
凹部側端面から前記平坦な部分までの距離をＤ１、前記
凹部を形成する前の母材の凹部側端面から前記凹部の最
深部までの距離をＤ２としたとき、０．１≦Ｄ１／Ｄ２
≦０．９なる関係を満足する上記（７）ないし（１０）
のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。

【００１９】（１２） 上記（６）ないし（１１）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ用基板の前記凹部内に、
樹脂が充填されてマイクロレンズが形成されたことを特
徴とするマイクロレンズ基板。

【００２０】（１３） 上記（６）ないし（１１）のい
ずれかに記載のマイクロレンズ用基板と、前記凹部を覆
うように設けられた樹脂層と、前記樹脂層上に設けられ
た表層とを有し、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。

【００２１】（１４） 前記表層は、ガラスまたはセラ
ミックスで構成されている上記（１３）に記載のマイク
ロレンズ基板。

【００２２】（１５） 上記（１２）ないし（１４）の
いずれかに記載のマイクロレンズ基板上に、透明導電膜
が設けられたことを特徴とする液晶パネル用対向基板。

【００２３】（１６） 上記（１２）ないし（１４）の
いずれかに記載のマイクロレンズ基板と、該マイクロレ
ンズ基板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。

【００２４】（１７） 上記（１５）または（１６）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。

【００２５】（１８） 画素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（１５）または
（１６）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。

【００２６】（１９） 前記液晶駆動基板は、マトリッ
クス状に配設された前記画素電極と、前記画素電極に接
続された薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板である
上記（１８）に記載の液晶パネル。

【００２７】（２０） 上記（１７）ないし（１９）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。

【００２８】（２１） 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（１７）ないし
（２０）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。

【００２９】

【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、マイクロレンズ基板および液晶パネル用
対向基板には、個別基板およびウエハーの双方を含むも
のとする。

【００３０】本発明者は、上述した限界を克服すべく研
究を重ねた結果、図８に示すような構造のマイクロレン
ズ基板を備えた液晶パネルでは、ごくわずかであるが、
画素間でクロストーク、すなわち隣接する画素への光漏
れが発生することを突き止めた。

【００３１】図９は、図８に示すような構造のマイクロ
レンズ基板におけるマイクロレンズについて、光路計算
を行った結果である。同図に示すように、マイクロレン
ズの縁部近傍に入射した光は、大きく屈折し、光軸から
大きくずれた方向に出射する。この光軸から大きくずれ
た出射光の中には、近傍の画素内に入射してしまうもの
がある。そして、このような光は、通常の入射角と異な
るため、液晶を透過する際に偏光を受けにくい。すなわ
ち、このような光に対しては、液晶のスイッチング機能
が働きにくい。結果として、例えば画面に黒色の像を表
示しようとしても、かかる黒色部分がわずかであるが明
るさを有してしまう。

【００３２】さらに本発明者は、マイクロレンズの縁部
近傍に入射した光が大きく屈折してしまう原因を調べ
た。その結果、マイクロレンズの縁部近傍では、入射光
のマイクロレンズへの入射角が小さくなり、収差（主と
して球面収差）が大きくなることを突き止めた。本発明
は、かかる知見に基づくものである。

【００３３】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。

【００３４】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。図２は、図１に
示すマイクロレンズ基板の主要部を示す模式的な平面図
である。なお、図１は、図２のＣ−Ｃ線断面図に相当す
る。

【００３５】図１に示すように、本発明のマイクロレン
ズ基板１は、マイクロレンズ用凹部付き基板（マイクロ
レンズ用基板）２と、樹脂層（接着剤層）９と、表層８
とで構成されている。なお、図２では、樹脂層９および
表層８の記載を省略した。

【００３６】マイクロレンズ用凹部付き基板２では、母
材（透明基板）２９上に、凹曲面を有する複数（多数）
の凹部（マイクロレンズ用凹部）３と、柱５とが形成さ
れた構成となっている。

【００３７】そして、マイクロレンズ基板１は、マイク
ロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が設けられた面に樹
脂層９が設けられ、さらに樹脂層９上には、表層８が設
けられており、また、樹脂層９では、凹部３内に充填さ
れた樹脂によりマイクロレンズ４が形成されている。

【００３８】マイクロレンズ基板１は、２つの領域、有
効レンズ領域９９と非有効レンズ領域１００とを有して
いる。有効レンズ領域９９とは、凹部３内に充填される
樹脂により形成されるマイクロレンズ４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１００とは、有効レンズ領域９９
以外の領域をいう。なお、図２は、マイクロレンズ基板
１の有効レンズ領域９９の主要部を示している。まず、
マイクロレンズ用凹部付き基板２について説明する。

【００３９】マイクロレンズ用凹部付き基板２では、有
効レンズ領域９９内に、凹部３が、所定の画素数行列状
に、細密に配設されている。かかる凹部３には、樹脂層
９を構成する樹脂が充填され、マイクロレンズ４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。図では、図２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。

【００４０】図２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４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。凹部３を平面視
した場合、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。

【００４１】そして、行列の対角線方向で隣接する凹部
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５が形成されている。かかる
柱５の頂部には、平坦な面（部分）５１が形成されてい
る。各柱５の面５１は、例えば、ほぼ同一平面上に位置
している。このため、各柱５の高さは、通常、互いにほ
ぼ等しいものとなっている。また、面５１は、例えば、
凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面（図では、
「母材端面線５９」として示す）とほぼ平行なものとな
っている。

【００４２】このような柱５の高さは、凹部３を形成す
る前の母材２９の厚さよりも低いものとなっている。し
たがって、面５１は、母材端面線５９よりも裏面（母材
２９の凹部３が形成された面と反対側の端面）２９１側
に位置している。

【００４３】また、柱５は、互いに独立したものとなっ
ている。ここでの「独立」とは、各柱５の頂部に設けら
れた平坦な面５１が、それぞれ連結（連続）していない
ことを意味する。

【００４４】なお、各凹部３は、行列の行または列方向
では、互いにつながっている。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３
３２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、縁部３３
は、柱５と柱５との中間部で母材２９の厚さが最も小さ
くなるような稜線状をなしている。したがって、柱５の
近傍以外では、縁部３３の高さは、柱５よりも低いもの
となっている。

【００４５】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板
２では、柱５の高さが凹部３を形成する前の母材２９の
厚さよりも低いことにより、マイクロレンズ４の縁部３
３近傍、特に角部３３１近傍で、マイクロレンズ４への
入射光の入射角を小さくすることができる。これによ
り、マイクロレンズ４では、収差、特に球面収差が大幅
に低減される。このため、マイクロレンズ４では、マイ
クロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向に、出射光が
出射することが防止される。

【００４６】さらには、柱５の頂部に平坦な面（部分）
５１が形成されていると、柱の頂部が全て凸曲面をなし
ている場合と異なり、柱５近傍の樹脂が凹レンズとして
機能することが防止される。これにより、柱５近傍に入
射した光が、拡散して出射することが防止される。すな
わち、柱５の頂部を平坦にすると、柱５を通過した光
が、マイクロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向に出
射することが好適に防止される。

【００４７】ゆえに、例えば、本発明のマイクロレンズ
基板１を液晶パネルに用いると、マイクロレンズ４およ
び柱５を通過した出射光が隣接する画素内に入射するこ
とが、好適に防止されるようになる。すなわち、画素間
でクロストークが防止されるようになる。このため、本
発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネルを用い
て画像を形成すると、黒色の輝度が極めて低いものとな
る。また、マイクロレンズ４の光利用効率も高まるの
で、白色の輝度も向上する。別言すれば、本発明のマイ
クロレンズ基板１を備えた液晶パネルを用いて画像を形
成すると、黒色はより暗く、白色はより明るくなる。し
たがって、本発明のマイクロレンズ基板１を備えた液晶
パネルでは、高いコントラスト比が得られ、より美しい
画像を形成することが可能となる。

【００４８】また、柱５は、面５１と表層８のマイクロ
レンズ用凹部付き基板２側端面との距離を規定するスペ
ーサーとしても機能する。すなわち、柱５を設けること
により、樹脂層９の厚みを好適に規制することができ
る。このため、マイクロレンズ基板１では、有効レンズ
領域９９内で、樹脂層９の厚みをより均一なものとする
ことができる。そして、樹脂層９の厚みが均一となるこ
とにより、マイクロレンズ４の焦点にバラツキが生じる
ことも防止される。これにより、各マイクロレンズ４を
通過した出射光の輝度にバラツキが生じることも防止さ
れる。したがって、本発明のマイクロレンズ基板１を備
えた液晶パネルでは、形成される画像の明るさムラも好
適に防止されるようになる。特に、柱５の頂部が平坦で
あると、このような効果が増大する。

【００４９】加えて、柱５の高さが凹部３を形成する前
の母材２９の厚さよりも低いと、柱５の強度が高くな
る。このため、例えば凹部３内に粘度の高い樹脂等を充
填する際に、柱５が折れること等が好適に防止される。
また、マイクロレンズ用凹部付き基板２の取り扱い性も
向上する。

【００５０】しかも、柱５が行列の対角線方向の凹部３
間に形成されていると、マイクロレンズ４の光利用効率
が大幅に低下することが防止される。これは、角部３３
１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ところだからである。

【００５１】よって、マイクロレンズ基板１では、高い
光の利用効率を保持しつつ、高いコントラスト比が得ら
れ、しかも、出射光の輝度のバラツキも抑制することが
できる。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２は、以下の条件を満足
することが好ましい。

【００５２】マイクロレンズ用凹部付き基板２を縦断面
で見たとき、面５１に連続する縁部３３において、凹部
３の輪郭線の接線３９と面５１とのなす角αが、３０〜
８０°程度であることが好ましく、４５〜８０°程度で
あることがより好ましい。角αがこの範囲の上限値を超
えると、マイクロレンズ４の収差が大きくなり、縁部３
３近傍でマイクロレンズ４の光軸から大幅にずれた方向
に、出射光が出射される場合がある。一方、角αがこの
範囲の下限値未満であると、マイクロレンズ４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。

【００５３】有効レンズ領域９９における面５１の面積
の総計は、有効レンズ領域９９の０．１〜３０％程度を
占めることが好ましく、０．５〜１５％程度を占めるこ
とがより好ましい。面５１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１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、頂部５
１の面積がこの範囲の下限値未満であると、前述した効
果を得にくくなる場合がある。

【００５４】また、１画素あたり（１画素領域９５の面
積あたり）、面５１が占める面積は、１画素（１画素領
域９５）の面積の０．１〜３０％程度であることが好ま
しく、０．５〜１５％程度であることがより好ましい。
面５１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、
頂部５１の面積がこの範囲の下限値未満であると、前述
した効果を得にくくなる場合がある。なお、１画素あた
りで面５１が占める面積は、図２に示す例では、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、凹部３を形成する前の母材２９
の凹部側端面（図１では母材端面線５９として示してい
る）から面５１までの距離をＤ１、凹部３を形成する前
の母材２９の凹部側端面から凹部３の最深部までの距離
をＤ２としたとき、Ｄ１およびＤ２は、０．１≦Ｄ１／
Ｄ２≦０．９なる関係を満足することが好ましく、０．
２≦Ｄ１／Ｄ２≦０．７なる関係を満足することがより
好ましい。これにより、前述した効果をより効果的に得
られるようになる。

【００５６】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板
２では、母材２９は、例えばガラスなどで構成されてい
る。マイクロレンズ基板１が液晶パネルに用いられ、か
かる液晶パネルが母材２９以外にガラス基板（例えば後
述するガラス基板１７１等）を有する場合には、母材２
９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（例えば両者の熱
膨張係数の比が１／１０〜１０程度）であることが好ま
しい。これにより、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。

【００５７】かかる観点からは、母材２９と、液晶パネ
ルが有する他のガラス基板とは、同種類の材質で構成さ
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。

【００５８】特に、マイクロレンズ基板１を高温ポリシ
リコンのＴＦＴ液晶パネルに用いる場合には、母材２９
は、石英ガラスで構成されていることが好ましい。ＴＦ
Ｔ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２９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。

【００５９】母材２９の厚さは、母材２９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、マイクロレンズ基板１が、樹脂層９側
から光が入射し、母材２９側から出射する構成の場合に
は、母材２９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。以下、マイクロレンズ基板１のマイクロレンズ用
凹部付き基板２以外の構成要素について説明する。

【００６０】表層（ガラス層）８は、例えばガラスで構
成することができる。この場合、表層８の熱膨張係数
は、母材２９の熱膨張係数とほぼ等しいもの（例えば両
者の熱膨張係数の比が１／１０〜１０程度）とすること
が好ましい。これにより、母材２９と表層８の熱膨張係
数の相違により生じるそり、たわみ、剥離等が防止され
る。このような効果は、母材２９と表層８とを同種類の
材料で構成すると、より効果的に得られる。

【００６１】表層８の厚さは、マイクロレンズ基板１が
液晶パネルに用いられる場合、必要な光学特性を得る観
点からは、通常、５〜１０００μｍ程度とされ、より好
ましくは１０〜１５０μｍ程度とされる。なお、液晶パ
ネルが、光を表層８側から入射する構成の場合には、表
層８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。

【００６２】なお、表層（バリア層）８は、例えばセラ
ミックスで構成することもできる。なお、セラミックス
としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の
窒化物系セラミックス、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の酸化物
系セラミックス、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ等の炭
化物系セラミックスなどが挙げられる。表層８をセラミ
ックスで構成する場合、表層８の厚さは、特に限定され
ないが、２０ｎｍ〜２０μｍ程度とすることが好まし
く、４０ｎｍ〜１μｍ程度とすることがより好ましい。
なお、表層８は、設けなくてもよい。

【００６３】凹部３を覆っている樹脂層（接着剤層）９
は、例えば、母材２９の構成材料の屈折率よりも高い屈
折率の樹脂（接着剤）で構成することができる。例え
ば、樹脂層９は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ア
クリルエポキシ系樹脂等の紫外線硬化型樹脂などで好適
に構成することができる。

【００６４】このようなマイクロレンズ基板１では、面
５１と表層８とは近接していることが好ましい。両者を
近接させると、マイクロレンズ基板１を製造する際に、
母材２９と表層８との距離をより正確に規定できるよう
になり、樹脂層９の厚さを有効レンズ領域９９内でより
均一なものとすることができる。なお、柱５の頂部と表
層８とは接触していてもよい。このような観点からは、
面５１と表層８の母材２９に対向する端面との距離（樹
脂層９の厚さ）は、１００μｍ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。

【００６５】なお、以上述べたマイクロレンズ基板の実
施形態では、面５１は互いに独立したものとなっていた
が、かかる面は連続していてもよい。すなわち、マイク
ロレンズ用凹部付き基板では、例えば、柱の代わりに、
各凹部間に格子状の壁が形成され、かかる壁の頂部に凹
部を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで、平坦な
部分が形成されていてもよい。

【００６６】このような場合、隣接する凹部間に、凹部
を形成する前の母材の厚さよりも低い高さで形成された
平坦な部分が、前記面５１と同様の役割を担うことがで
きる。したがって、かかる平坦な部分には、前記面５１
（および凹部３、縁部３３等）について述べたことと同
様のことを当てはめることができる。

【００６７】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板
２および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、マイクロレンズ用凹
部付き基板（マイクロレンズ用基板）の製造方法および
マイクロレンズ基板の製造方法を、図３を用いて説明す
る。まず、例えば未加工のガラス基板等で構成された母
材２９を用意する。この母材２９には、厚さが均一で、
たわみや傷のないものが好適に用いられる。

【００６８】＜１＞まず、母材２９の表面に、図３
（ａ）に示すように、マスク層６を形成する。また、こ
れとともに、母材２９の裏面（マスク層６を形成する面
と反対側の面）に裏面保護層６９を形成する。このマス
ク層６は、後述する工程＜３＞における操作で耐性を有
するものが好ましい。

【００６９】かかる観点からは、マスク層６を構成する
材料としては、例えば、Au／Cr、Au／Ti、Pt／Cr、Pt／
Ti等の金属、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモル
ファスシリコン等のシリコン、窒化シリコンなどが挙げ
られる。

【００７０】マスク層６の厚さは、特に限定されない
が、０．０１〜１０μｍ程度とすることが好ましく、
０．１〜１μｍ程度とすることがより好ましい。厚さが
この範囲の下限値未満であると、母材２９を十分に保護
できない場合があり、上限値を超えると、マスク層６の
内部応力によりマスク層６が剥がれ易くなる場合があ
る。マスク層６は、例えば、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、メッ
キなどにより形成することができる。

【００７１】なお、裏面保護層６９は、次工程以降で母
材２９の裏面を保護するためのものである。この裏面保
護層６９により、母材２９の裏面の侵食、劣化等が好適
に防止される。この裏面保護層６９は、例えば、マスク
層６と同様の材料で構成することができる。このため、
裏面保護層６９は、マスク層６の形成と同時に、マスク
層６と同様に設けることができる。なお、裏面保護層６
９は、設けなくてもよい。

【００７２】＜２＞次に、図３（ｂ）に示すように、マ
スク層６に、複数の開口６１を形成する。開口６１は、
凹部３を形成する位置に設ける。したがって、凹部３を
行列状に配設する場合、開口６１を、行列状に配列、形
成する。開口６１の形状（平面形状）は、形成する凹部
３の形状（平面形状）に対応していることが好ましい。

【００７３】かかる開口６１は、例えばフォトリソグラ
フィー法により形成することができる。具体的には、ま
ず、マスク層６上に、開口６１に対応したパターンを有
するレジスト層（図示せず）を形成する。次に、かかる
レジスト層をマスクとして、マスク層６の一部を除去す
る。次に、前記レジスト層を除去する。なお、マスク層
６の一部除去は、例えば、ＣＦガス、塩素系ガス等によ
るドライエッチング、フッ酸＋硝酸水溶液、アルカリ水
溶液等の剥離液への浸漬（ウエットエッチング）などに
より行うことができる。

【００７４】＜３＞次に、図３（ｃ）に示すように、開
口６１を用いて母材２９に対してエッチング（第１のエ
ッチング）を行い、小凹部３１を形成する。この場合の
エッチング法としては、例えば、ドライエッチング法、
ウエットエッチング法などが挙げられる。エッチングを
行うことにより、母材２９は、開口６１より等方的に食
刻され、その表面には、レンズ形状を有する小凹部３１
が形成される。このとき、前記工程＜２＞で開口６１を
行列状に配設した場合、小凹部３１は、行列状に形成さ
れる。

【００７５】本工程をウエットエッチング法により行う
と、より理想的なレンズ形状に近い小凹部３１、ひいて
は凹部３を形成することができる。なお、ウエットエッ
チングを行う際のエッチング液としては、例えばフッ酸
系エッチング液などが好適に用いられる。

【００７６】そして、所定の深さ（または容積）の小凹
部３１が形成されたら、第１のエッチングを終了し、次
の工程を行う。なお、本工程終了時点では、通常、小凹
部３１の平面視面積、曲率半径等は、製造されるマイク
ロレンズ用凹部付き基板２における凹部３の平面視面
積、曲率半径等よりも小さい。すなわち、本工程終了時
点における小凹部３１の平面視面積、曲率半径等は、通
常、目的とする凹部３の平面視面積、曲率半径等よりも
小さい。

【００７７】なお、本工程で形成する小凹部３１の容積
をＶ１、後述する工程＜５＞で形成する凹部３の容積を
Ｖ２とした場合、Ｖ１／Ｖ２が好ましくは０．１〜０．
９となるように、より好ましくは０．２〜０．８となる
ように、小凹部３１を形成すると、前述した効果をより
効果的に得られる凹部３を容易に形成できるようにな
る。

【００７８】同様に、本工程で形成する小凹部３１の平
面視面積をＡ１、後述する工程＜５＞で形成する凹部３
の平面視面積をＡ２とした場合、Ａ１／Ａ２が好ましく
は０．１〜０．９となるように、より好ましくは０．２
〜０．８となるように、小凹部３１を形成すると、前述
した効果をより効果的に得られる凹部３を容易に形成で
きるようになる。

【００７９】＜４＞次に、図３（ｄ）に示すように、少
なくとも凹部３を形成した領域（有効レンズ領域９９）
内のマスク層６を除去する。また、この際、マスク層６
の除去とともに裏面保護層６９を除去することもでき
る。これは、例えば、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）、塩酸＋硝酸水溶
液、フッ酸＋硝酸水溶液等の剥離液への浸漬（ウエット
エッチング）、ＣＦガス、塩素系ガス等によるドライエ
ッチングなどにより行うことができる。

【００８０】このように、マスク層６とともに裏面保護
層６９も除去すると、マイクロレンズ用凹部付き基板２
の製造工程を簡略化することができる。なお、裏面保護
層６９は、次工程終了後に除去してもよい。また、凹部
３を形成した領域外（非有効レンズ領域１００）のマス
ク層６は、本工程で除去しなくてもよく、例えば、次工
程終了後に除去してもよい。

【００８１】＜５＞次に、母材２９に対して再びエッチ
ング（第２のエッチング）を行う。これにより、小凹部
３１が形成された部分では、小凹部３１の曲率半径が増
大するように、さらには、小凹部３１の面積（平面視面
積）が増大するように、母材２９が食刻される。また、
小凹部３１が形成されていない部分では、母材２９の厚
みが減少するように、母材２９が食刻される。このた
め、母材２９を縦断面で見たとき、小凹部３１の縁部に
おいて、小凹部３１の輪郭線の接線と母材２９の平坦な
部分を構成する面とのなす角が、増大する。

【００８２】エッチングが進行して小凹部３１の面積
（容積）が大きくなると、行列の行または列方向で隣接
する小凹部３１の縁部３３’が、互いに接触するように
なり（図示せず）、小凹部３１がつながる。さらにエッ
チングが進行すると、小凹部３１は、行列の行または列
方向で縁部３３’を共有するようになり、辺部３３２が
形成される。そして、エッチングが進行するにつれて辺
部３３２の長さが伸び、図２に示すような平面形状の凹
部３が形成されるようになる。なお、行列の対角線方向
の凹部３間には、凹部３が形成されなかった部分が残存
する。かかる凹部３が形成されなかった部分が、柱５と
なる。そして、母材２９は凹部３が形成されていない部
分ではその端面に対して垂直に食刻されたため、柱５の
頂部には、凹部３を形成する前の母材２９の凹部側端面
（母材端面線５９）とほぼ平行な面５１が形成される。

【００８３】これにより、図３（ｅ）、図１および図２
に示すような形状のマイクロレンズ用凹部付き基板２が
得られる。本工程を行う場合のエッチング法としては、
例えば、ドライエッチング法、ウエットエッチング法な
どが挙げられる。その中でも特に、前記と同様の理由か
ら、ウエットエッチングにより本工程を行うことが好ま
しい。

【００８４】前記工程＜３＞の第１のエッチングおよび
本工程の第２のエッチングの両方をウエットエッチング
により行う場合、第１のエッチングと第２のエッチング
とで、同種類のエッチング液を用いることが好ましい。
これにより、凹部３の深さ、曲率半径等の制御が容易に
なる。また、理想的なレンズ曲面を有する凹部３を形成
しやすい。しかも、マイクロレンズ基板の製造設備を簡
略化できる。なお、第１のエッチングと第２のエッチン
グとで、異なる種類のエッチング液を用いてもよい。

【００８５】このようにマイクロレンズ用凹部付き基板
２を製造する場合、第１のエッチングのエッチング時間
と、第２のエッチングのエッチング時間との比を、１０
０：１０〜１００：９００程度とすることが好ましく、
１００：２０〜１００：３００程度とすることがより好
ましい。これにより、前述した効果をより効果的に発揮
できるマイクロレンズ用凹部付き基板２、ひいてはマイ
クロレンズ基板１を容易に得られるようになる。

【００８６】さらには、第１のエッチングのエッチング
温度と、第２のエッチングのエッチング温度との差を、
±１５℃以内とすることが好ましく、±５℃以内とする
ことがより好ましい。これにより、凹部３の深さ、曲率
半径等の制御が容易になる。また、理想的なレンズ曲面
を有する凹部３を形成しやすい。

【００８７】＜６＞このようにして得られたマイクロレ
ンズ用凹部付き基板２の凹部３内に、例えば母材２９を
構成する材料の屈折率よりも高い屈折率の樹脂を充填す
ることにより、マイクロレンズ４を形成することができ
る。

【００８８】例えば、次のようにして、表層８がガラス
で構成されたマイクロレンズ基板１を得ることができ
る。まず、母材２９の凹部３が形成された面全体に、未
硬化の樹脂（接着剤）を設ける。次いで、かかる樹脂に
例えばガラスで構成された表層（相手体）８を接合す
る。次いで、樹脂を硬化（固化）させて樹脂層９を形成
する。これにより、凹部３内では、樹脂層９を構成する
樹脂によりマイクロレンズ４が形成され、図１および図
２に示すようなマイクロレンズ基板１を得ることができ
る。なお、表層８を接合後、必要に応じて研削、研磨等
を行ない、表層８の厚さを調整してもよい。

【００８９】また、例えば、次のようにして、表層８が
セラミックスで構成されたマイクロレンズ基板１を得る
こともできる。まず、母材２９の凹部３が形成された面
全体に、未硬化の樹脂を設ける。次いで、かかる樹脂に
例えば表面（樹脂に接する面）が平坦な型材（図示せ
ず）を接合する。次いで、樹脂を硬化（固化）させて樹
脂層９を形成する。これにより、凹部３内では樹脂層９
を構成する樹脂によりマイクロレンズ４が形成される。
次いで、前記型材（相手体）を樹脂層９から剥離する
（離型を行う）。次いで、例えば、スパッタリング法、
ＣＶＤ法、蒸着法等の気相成膜法などにより、樹脂層９
上にセラミックスで構成された表層８を形成する。これ
により、表層８がセラミックスで構成されたマイクロレ
ンズ基板１を得ることができる。

【００９０】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。

【００９１】マイクロレンズ基板１の表層８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４参
照）。なお、ブラックマトリックス１１および透明導電
膜１２は、表層８上ではなく、母材２９上に設けてもよ
い。

【００９２】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。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。

【００９３】ブラックマトリックス１１は、例えば、表
層８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。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。

【００９４】このように、マイクロレンズ基板上に、ブ
ラックマトリックス、透明導電膜を形成することにより
液晶パネル用対向基板を得ることができる。なお、マイ
クロレンズ基板が表層を有していない場合には、ブラッ
クマトリックスや透明導電膜を、樹脂層上に直接形成し
てもよい。なお、ブラックマトリックス１１は、設けな
くてもよい。

【００９５】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４
に基づいて説明する。

【００９６】図４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。

【００９７】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の表層８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、表層８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。

【００９８】ＴＦＴ基板１７は、液晶層１８の液晶を駆
動する基板であり、ガラス基板１７１と、かかるガラス
基板１７１上に設けられ、マトリックス状（行列状）に
配設された複数（多数）の画素電極１７２と、各画素電
極１７２に対応する複数（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。

【００９９】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の画素
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。

【０１００】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。画
素電極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。この画素電極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。

【０１０１】薄膜トランジスタ１７３は、近傍の対応す
る画素電極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、画素
電極１７２へ供給する電流を制御する。これにより、画
素電極１７２の充放電が制御される。液晶層１８は液晶
分子（図示せず）を含有しており、画素電極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。

【０１０２】このような液晶パネル１６では、通常、１
個のマイクロレンズ４と、かかるマイクロレンズ４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個の画素電極１７２と、かかる画素電極１
７２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。

【０１０３】液晶パネル用対向基板１０側から入射した
入射光Ｌは、マイクロレンズ用凹部付き基板２を通り、
マイクロレンズ４を通過する際に集光されつつ、樹脂層
９、表層８、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、画素電極１７２、ガラス
基板１７１を透過する。このとき、マイクロレンズ基板
１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。

【０１０４】このように、液晶パネル１６は、マイクロ
レンズ４を有しており、しかも、マイクロレンズ４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。しかも、マイクロレンズ基板１が前述した
ような利点を有しているので、液晶パネル１６で形成さ
れる画像のコントラスト比は、高い。

【０１０５】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）から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。

【０１０６】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。

【０１０７】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
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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。以下、投射型表示
装置３００の作用を説明する。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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
に接続された画素電極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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】

【実施例】以下のようにして、画素数１０２４×７６８
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。

【０１２７】まず、母材として、厚さ約１．２mmの未加
工の石英ガラス基板（透明基板）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。

【０１２８】−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。これは、石英ガラス基板を、６０
０℃、８０Paに設定したＣＶＤ炉内に入れ、SiH₄を３０
０mL／分の速度で供給することにより行った。

【０１２９】−２− 次に、形成した多結晶シリコン膜
に、形成する凹部に対応した開口を形成した。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、
形成する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。

【０１３０】−３− 次に、石英ガラス基板をエッチン
グ液（１０wt％フッ酸＋１０wt％グリセリンの混合水溶
液）に５１．２分間浸漬してウエットエッチング（エッ
チング温度３０℃）を行った。これにより、石英ガラス
基板上に、行列状（１０２４×７６８）に配設された小
凹部が形成された。

【０１３１】−４− 次に、石英ガラス基板を、１５wt
％テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液に５分間浸漬
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。

【０１３２】−５− 次に、石英ガラス基板をエッチン
グ液（１０wt％フッ酸＋１０wt％グリセリンの混合水溶
液）に６８．８分間浸漬してウエットエッチング（エッ
チング温度３０℃）を行った。これにより、行列状に配
設された凹部と、行列の対角線方向の凹部間に、頂部が
平坦な柱とが形成され、図１および図２に示すような形
状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。

【０１３３】−６− 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
化型アクリル系の光学接着剤（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（表層）を接合し、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。

【０１３４】−７− 最後に、カバーガラスを厚さ５０
μｍに研削、研磨して、図１に示すような構造のマイク
ロレンズ基板を得た。得られたマイクロレンズ基板で
は、樹脂層の厚みは１２μｍであった。

【０１３５】（実施例２〜５）工程−３−のエッチング
時間（エッチング液への浸漬時間）および工程−５−の
エッチング時間を下記表１に示すように変更した以外
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。な
お、工程−３−のエッチングが第１のエッチングに、工
程−５−のエッチングが第２のエッチングに、それぞれ
対応している。

【０１３６】

【表１】

【０１３７】（評価１）前記工程−５−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」）お
よび金属顕微鏡（オリンパス光学工業社製「ＭＸ５０
Ｌ」）で、それぞれ観察した。さらには、マイクロレン
ズ用凹部付き基板の凹部を型として、凹部の形状を樹脂
に転写し、かかる転写物も走査型電子顕微鏡で観察し
た。

【０１３８】その結果、各実施例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２に示すような構
造となっていることが確認された。図６（ａ）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の凹部
の形状を樹脂に転写した転写物（ダイシング装置で転写
物をカットしたもの）の走査型電子顕微鏡写真（倍率３
万倍）を、図６（ｂ）に、マイクロレンズ用凹部付き基
板表面の金属顕微鏡写真（倍率１０００倍）を、それぞ
れ示す。

【０１３９】これらの写真からも分かるように、形成さ
れた凹部の平面形状は、角部が丸みを帯びた正方形をな
していた。そして、行列の対角線方向で隣接する凹部と
凹部の間には、頂部が平坦な柱が形成されていた。実施
例２〜５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、および柱が、形成されていた。

【０１４０】さらには、厚さ測定器（ユニオン光学社製
「ＴＨＳ−２」）を用いて、マイクロレンズ用凹部付き
基板を測定する前の石英ガラス基板の厚さ、柱が形成さ
れた部分の石英ガラス基板の厚さ、および凹部の最深部
における石英ガラス基板の厚さを測定した。また、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、各凹部の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、
凹部の緒特性を測定した。さらには、金属顕微鏡の写真
を解析した。その結果を前記表１に併せて示す。また、
測定したＶ１／Ｖ２およびＡ１／Ａ２も、併せて表１に
示す。

【０１４１】その後、各実施例で製造したマイクロレン
ズ用凹部付き基板およびマイクロレンズ基板の緒特性の
データに基づいて、マイクロレンズ基板に形成したマイ
クロレンズの光路を計算した。実施例１で得られたマイ
クロレンズ基板のマイクロレンズについての計算結果を
図７に示す。

【０１４２】同図に示すように、実施例１で得られたマ
イクロレンズ基板では、光路から大きくずれた方向に出
射光が出射することが防止されることが確認された。な
お、実施例２〜５で製造されたマイクロレンズ基板で
も、実施例１に比肩する優れた計算結果が得られた。

【０１４３】（評価２）実施例で製造した各マイクロレ
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。

【０１４４】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４に示すような構
造のＴＦＴ液晶パネルをそれぞれ製造した。

【０１４５】そして、得られたＴＦＴ液晶パネルを駆動
回路に接続し、簡易な画像形成装置を製造した。次に、
かかる画像形成装置で白色の画面と黒色の画面をそれぞ
れ表示した。次に、白色の画面と黒色の画面の明るさを
それぞれ測定し、コントラスト比を測定した。その結
果、いずれの実施例で得られたマイクロレンズ基板を備
えた液晶パネルでも、高いコントラスト比が得られた。

【０１４６】その後、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、得られた液晶プロジェク
ターの投射画像では、いずれも、高いコントラスト比が
得られた。

【０１４７】表層がセラミックスで構成されたマイクロ
レンズ基板を製造し、かかるマイクロレンズ基板を用い
て前記と同様に液晶パネルおよび投射型表示装置を製造
したところ、これらの液晶パネルおよび投射型表示装置
でも、高いコントラスト比が得られた。なお、このマイ
クロレンズ基板は、前記工程−７−において、カバーガ
ラスの代わりに表面に離型剤を塗布した型材を樹脂（接
着剤）に接合したこと；樹脂を硬化させた後型材を樹脂
から剥離したこと；その後、樹脂層上にスパッタリング
法により厚さ１μｍのＡｌＮ膜を形成したこと以外は、
実施例１〜５とほぼ同様にして製造した。

【０１４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
イクロレンズ基板が備えるマイクロレンズの収差を低減
できる。したがって、例えば、本発明のマイクロレンズ
用基板、マイクロレンズ基板を備えた液晶パネル、投射
型表示装置では、光漏れが少なく、光の有効利用が図
れ、よって、高いコントラスト比が得られる。

【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】図１に示すマイクロレンズ基板の主要部を示す
模式的な平面図である。

【図３】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を説明
するための図である。

【図４】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】走査型電子顕微鏡写真および金属顕微鏡写真で
ある。

【図７】実施例で製造したマイクロレンズ基板における
マイクロレンズの光路を示す図である。

【図８】従来のマイクロレンズ基板を示す縦断面図であ
る。

【図９】従来のマイクロレンズ基板におけるマイクロレ
ンズの光路を示す図である。

【符号の説明】

１ マイクロレンズ基板 ９５ １画素領域 ９９ 有効レンズ領域 １００ 非有効レンズ領域 ２ マイクロレンズ用凹部付き基板 ２９ 母材 ２９１ 裏面 ３ 凹部 ３１ 小凹部 ３３、３３’ 縁部 ３３１ 角部 ３３２ 辺部 ３９ 接線 ４ マイクロレンズ ５ 柱 ５１ 面 ５９ 母材端面線 ６ マスク層 ６１ 開口 ６９ 裏面保護層 ８ 表層 ９ 樹脂層 α 角 Ｄ１、Ｄ２ 距離 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 画素電極 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 凹部 ９０８ ガラス層 ９０９ 樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 四谷 真一 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 FA29Y FA35Y FB02 FC10 FC26 FD04 GA01 GA03 MA07 4F213 AA44 AD33 AH33 AH74 AJ06 AJ08 WA02 WA52 WA58 WA85 WA86 WB01 WC02

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材の表面に、複数の開口が形成された
   マスク層を形成する工程と、 前記開口を用いて前記母材に対して第１のエッチングを
   行い、前記母材上に凹部を形成する工程と、 少なくとも前記凹部を形成した領域内の前記マスク層を
   除去する工程と、 前記母材に対して第２のエッチングを行う工程とを有す
   ることを特徴とするマイクロレンズ用基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１のエッチングおよび前記第２の
   エッチングを、ウエットエッチングにより行う請求項１
   に記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１のエッチングと前記第２のエッ
   チングとで、同種類のエッチング液を用いる請求項２に
   記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１のエッチングのエッチング時間
   と、前記第２のエッチングのエッチング時間との比が、
   １００：１０〜１００：９００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基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１のエッチングのエッチング温度
   と、前記第２のエッチングのエッチング温度との差が、
   ±１５℃以内である請求項１ないし４のいずれかに記載
   のマイクロレンズ用基板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載のマ
   イクロレンズ用基板の製造方法により製造されたことを
   特徴とするマイクロレンズ用基板。
7. 【請求項７】 母材の表面に複数の凹部が設けられ、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基板であって、 隣接する前記凹部間に、前記凹部を形成する前の母材の
   厚さよりも低い高さで、かつ、平坦な部分が形成されて
   いることを特徴とするマイクロレンズ用基板。
8. 【請求項８】 母材の表面に複数の凹部が行列状に配設
   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、頂部に平坦
   な部分を有し、かつ、前記凹部を形成する前の母材の厚
   さよりも低い高さの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基板。
9. 【請求項９】 前記平坦な部分の面積の総計は、有効レ
   ンズ領域の０．１〜３０％を占める請求項７または８に
   記載のマイクロレンズ用基板。
10. 【請求項１０】 マイクロレンズ用基板を縦断面で見た
    とき、 前記平坦な部分に連続する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平坦な部分を構成する面と
    のなす角が、３０〜８０°である請求項７ないし９のい
    ずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
11. 【請求項１１】 前記凹部を形成する前の母材の凹部側
    端面から前記平坦な部分までの距離をＤ１、前記凹部を
    形成する前の母材の凹部側端面から前記凹部の最深部ま
    での距離をＤ２としたとき、 ０．１≦Ｄ１／Ｄ２≦０．９なる関係を満足する請求項
    ７ないし１０のいずれかに記載のマイクロレンズ用基
    板。
12. 【請求項１２】 請求項６ないし１１のいずれかに記載
    のマイクロレンズ用基板の前記凹部内に、樹脂が充填さ
    れてマイクロレンズが形成されたことを特徴とするマイ
    クロレンズ基板。
13. 【請求項１３】 請求項６ないし１１のいずれかに記載
    のマイクロレンズ用基板と、前記凹部を覆うように設け
    られた樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた表層とを有
    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。
14. 【請求項１４】 前記表層は、ガラスまたはセラミック
    スで構成されている請求項１３に記載のマイクロレンズ
    基板。
15. 【請求項１５】 請求項１２ないし１４のいずれかに記
    載のマイクロレンズ基板上に、透明導電膜が設けられた
    ことを特徴とする液晶パネル用対向基板。
16. 【請求項１６】 請求項１２ないし１４のいずれかに記
    載のマイクロレンズ基板と、該マイクロレンズ基板上に
    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。
17. 【請求項１７】 請求項１５または１６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。
18. 【請求項１８】 画素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１５または１６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。
19. 【請求項１９】 前記液晶駆動基板は、マトリックス状
    に配設された前記画素電極と、前記画素電極に接続され
    た薄膜トランジスタとを有するＴＦＴ基板である請求項
    １８に記載の液晶パネル。
20. 【請求項２０】 請求項１７ないし１９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。
21. 【請求項２１】 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１７ないし２０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。