JP2002006113A - 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、電気光学装置、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】 液晶パネル等に用いた場合に高いコントラス
ト比および透過率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】 マイクロレンズ基板１は、ガラス基板２
９上に凹曲面を有する複数の凹部３が形成されたマイク
ロレンズ用凹部付き基板２と、かかるマイクロレンズ用
凹部付き基板２の凹部３が配設された面に設けられた樹
脂層９と、かかる樹脂層９上に設けられた表層８とを有
しており、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。凹部３
では、外周部３２の曲率半径が、中心部３１の曲率半径
よりも大きい。これに対応して、マイクロレンズ４にお
いても、外周部３２の曲率半径が、中心部３１の曲率半
径よりも、大きい。

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、電気光学装置、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。この
ような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。

【０００３】図６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カバーガラス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。

【０００４】ところで、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および透過率が
得られる液晶パネルの開発が望まれている。

【０００５】ところが、図６に示すような構造のマイク
ロレンズ基板９００では、コントラスト比および透過率
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およ
び透過率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、電気光学
装置、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）〜（２５）の本発明により達成される。

【０００８】（１） 母材に対して第１のエッチングを
行い、前記母材に複数の凹部を形成する工程と、前記母
材に対して、前記第１のエッチングと異なるエッチング
方法または条件で第２のエッチングを行い、前記凹部の
形状を変える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２のエッチングを、前記第
１のエッチングと異なるエッチング方法または条件で行
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のエッチングを、ドライ
エッチングにより行い、前記第２のエッチングを、ウェ
ットエッチングにより行う上記（１）または（２）に記
載のマイクロレンズ用基板の製造方法。

【００１１】（４） 前記母材の表面に対して平行な方
向へのエッチング速度よりも前記母材の深部方向へのエ
ッチング速度の方が大きくなるように、前記第１のエッ
チングを行う上記（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のエッチングにおいて、
前記母材の深部方向へのエッチング速度をＳ１、前記母
材の表面と平行な方向へのエッチング速度をＳ２とした
場合、１＜Ｓ１／Ｓ２≦４なる関係を満足するように、
前記第１のエッチングを行う上記（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） 前記第１のエッチング終了後、前
記第２のエッチングを行う前の前記凹部の容積をＶ１、
前記第２のエッチング終了後の前記凹部の容積をＶ２と
した場合、０．０５≦Ｖ１／Ｖ２≦０．８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
クロレンズ用基板の製造方法。

【００１４】（７） 前記第２のエッチングのエッチン
グ時間は、前記第１のエッチングのエッチング時間の
０．１〜１０倍である上記（１）ないし（６）のいずれ
かに記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。

【００１５】（８） 前記母材上には、複数の開口を有
するマスク層が形成され、該マスク層を用いて、前記第
１のエッチングおよび前記第２のエッチングを行う上記
（１）ないし（７）のいずれかに記載のマイクロレンズ
用基板の製造方法。

【００１６】（９） 上記（１）ないし（８）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。

【００１７】（１０） 表面に凹曲面を有する凹部が複
数形成されたマイクロレンズ用基板であって、前記凹部
は、中心部と、該中心部よりも曲率半径が大きい外周部
とを有することを特徴とするマイクロレンズ用基板。

【００１８】（１１） 前記中心部の曲率半径をＲ１、
前記外周部の曲率半径をＲ２とした場合、１＜Ｒ２／Ｒ
１≦４なる関係を満足する上記（１０）に記載のマイク
ロレンズ用基板。

【００１９】（１２） 前記中心部の光軸方向に対する
投影面積は、前記凹部の光軸方向に対する投影面積の２
〜５０％を占める上記（１０）または（１１）に記載の
マイクロレンズ用基板。

【００２０】（１３） 前記凹部の最大深さをＤ、前記
凹部の開口端の最大幅をＷとした場合、２≦Ｗ／Ｄ≦８
なる関係を満足する上記（１０）ないし（１２）のいず
れかに記載のマイクロレンズ用基板。

【００２１】（１４） 上記（９）ないし（１３）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。

【００２２】（１５） 上記（９）ないし（１３）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。

【００２３】（１６） 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（１５）に記載のマイク
ロレンズ基板。

【００２４】（１７） 透明基板上にレンズ曲面を有す
るマイクロレンズが複数形成されたマイクロレンズ基板
であって、前記レンズ曲面は、中心部の曲率半径より
も、外周部の曲率半径の方が大きいことを特徴とするマ
イクロレンズ基板。

【００２５】（１８） 上記（１４）ないし（１７）の
いずれかに記載のマイクロレンズ基板を有することを特
徴とする電気光学装置。

【００２６】（１９） 上記（１４）ないし（１７）の
いずれかに記載のマイクロレンズ基板上に、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。

【００２７】（２０） 上記（１４）ないし（１７）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。

【００２８】（２１） 上記（１９）または（２０）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。

【００２９】（２２） 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（１９）または
（２０）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。

【００３０】（２３） 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（２２）に記載の液晶パネル。

【００３１】（２４） 上記（２１）ないし（２３）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個用いて光を変調
し、画像を投射することを特徴とする投射型表示装置。

【００３２】（２５） 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（２１）ないし
（２３）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。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明におけるマイクロレンズ用
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。

【００３４】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６に示すような構造のマイクロレン
ズ基板では、マイクロレンズの縁部近傍で、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。このため、
図６に示すような構造のマイクロレンズ基板では、マイ
クロレンズの縁部近傍に入射した光は、出射光として有
効利用されないこととなる。したがって、図６に示すよ
うな構造のマイクロレンズ基板でマイクロレンズの出射
光の輝度を高めようとしても、どうしても限界が生じて
しまう。これに対し、以下に詳述する本発明によれば、
かかる限界を克服できる。

【００３５】以下、本発明を、添付図面に示す好適実施
形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施形態で
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。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。

【００３６】同図に示すように、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９と、表層８と、マイクロ
レンズ４とを有している。

【００３７】詳しくは、マイクロレンズ基板１は、ガラ
ス基板（透明基板）２９上に凹曲面（レンズ曲面）を有
する複数の凹部（マイクロレンズ用凹部）３が形成され
たマイクロレンズ用凹部付き基板２と、かかるマイクロ
レンズ用凹部付き基板２の凹部３が配設された面に設け
られた樹脂層９と、かかる樹脂層９上に設けられた表層
８とを有しており、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】このようなマイクロレンズ用凹部付き基板
２では、凹部３は、２つの部分、中心部３１と外周部３
２とを有している。そして、凹部３では、外周部３２の
曲率半径は、中心部３１の曲率半径よりも大きなものと
なっている。

【００３９】前述したように、この凹部３内には、樹脂
が充填され、この樹脂により、マイクロレンズ４が構成
されている。したがって、このマイクロレンズ４の形状
（レンズ曲面の形状）は、凹部３の形状に対応してい
る。すなわち、マイクロレンズ４は、ある種の非球面レ
ンズであり、外周部３２の曲率半径は、中心部３１の曲
率半径よりも、大きなものとなっている。

【００４０】このように、凹部３（マイクロレンズ４）
の外周部３２の曲率半径を中心部３１の曲率半径よりも
大きなものとすると、外周部３２では、マイクロレンズ
４への入射光の入射角が小さくなる。このため、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。したがって、マイクロレンズ４は、外周部３２、
特に縁部３３近傍に入射した入射光を、好適に集光でき
る。加えて、マイクロレンズ４は、中心部３１では、曲
率半径が小さいので、レンズパワーが高い。したがっ
て、マイクロレンズ４は、中心部３１に入射した光を、
極めて好適に集光できる。

【００４１】このように、マイクロレンズ基板１では、
マイクロレンズ４の光利用効率が、向上している。した
がって、マイクロレンズ基板１は、高い輝度を有する出
射光を出射することができる。

【００４２】しかも、マイクロレンズ４の収差が低減さ
れると、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、好適に防止されるようにな
る。このため、マイクロレンズ基板１を例えば液晶パネ
ルに用いると、マイクロレンズ４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。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。

【００４３】本発明のマイクロレンズ基板１はこのよう
な利点を有しているので、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。

【００４４】このような効果をより効果的に得る観点か
らは、凹部３（マイクロレンズ４）は、以下の条件を満
足することが好ましい。

【００４５】中心部３１の曲率半径をＲ１、外周部３２
の曲率半径をＲ２とした場合、マイクロレンズ基板１
は、１＜Ｒ２／Ｒ１≦４なる関係を満足することが好ま
しく、１．１≦Ｒ２／Ｒ１≦２．５なる関係を満足する
ことがより好ましく、１．２≦Ｒ２／Ｒ１≦１．５なる
関係を満足することがさらに好ましい。これにより、マ
イクロレンズ４の集光効率は、さらに向上する。

【００４６】凹部３の最大深さをＤ、凹部３の開口端の
最大幅をＷとした場合、マイクロレンズ基板１は、２≦
Ｗ／Ｄ≦８なる関係を満足することが好ましく、２．２
≦Ｗ／Ｄ≦４なる関係を満足することがより好ましい。
これにより、上述した効果をより効果的に得られるよう
に、凹部３の緒特性を設定することが、容易となる。な
お、凹部３の開口端の最大幅Ｗは、例えば凹部３の平面
形状（平面視形状）が円形の場合直径を、楕円形の場合
長径を、四角形の場合対角線の長さを、指標とすること
ができる。

【００４７】マイクロレンズ基板１では、中心部３１の
光軸方向に対する投影面積（平面視面積）は、凹部３の
光軸方向に対する投影面積（平面視面積）の２〜５０％
程度を占めることが好ましく、５〜３０％程度を占める
ことがより好ましい。これにより、前述した効果がより
効果的に得られるようになる。

【００４８】マイクロレンズ基板１を縦断面で見たと
き、凹部３の縁部３３において、凹部３の輪郭線の接線
３９とマイクロレンズ用凹部付き基板２の表面２９１と
のなす角（平均）αは、３０〜８０ー程度であることが
好ましく、４５〜８０ー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、縁部３３近傍
に入射した光が集光されにくくなる場合がある。角αが
この範囲の下限値未満であると、外周部３２では、マイ
クロレンズ４のレンズ作用が弱くなる場合がある。

【００４９】このような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ガラス基板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、ガラス基板２９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１／１
０〜１０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。

【００５０】かかる観点からは、ガラス基板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。

【００５１】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、ガラス基
板２９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、ガラス基板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。

【００５２】マイクロレンズ用凹部付き基板２の厚さ
は、マイクロレンズ用凹部付き基板２を構成する材料、
屈折率等の種々の条件により異なるが、０．３〜５mm程
度とすることが好ましく、０．５〜２mm程度とすること
がより好ましい。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、ガラス基板２９側から出射する
構成の場合には、ガラス基板２９の厚さは、１０〜１０
００μｍ程度とすることが好ましく、２０〜１５０μｍ
程度とすることがより好ましい。

【００５３】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、ガラス基板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、ガラス基板２９と表層
８と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、ガラス基板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。

【００５４】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程度とすることが好
ましく、１０〜１５０μｍ程度とすることがより好まし
い。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、０．３〜５mm程度とす
ることが好ましく、０．５〜２mm程度とすることがより
好ましい。

【００５５】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。

【００５６】凹部３を覆っている樹脂層（接着剤層）９
は、例えば、ガラス基板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。

【００５７】樹脂層９の厚さ（マイクロレンズ用凹部付
き基板２が本来の厚みを有しているところ）は、０．１
〜１００μｍ程度とすることが好ましく、１〜２０μｍ
程度とすることがより好ましい。

【００５８】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２を用いて説明す
る。

【００５９】以下に示すマイクロレンズ用凹部付き基板
２の製造方法では、まず、ガラス基板２９に対して第１
のエッチングを行い、ガラス基板２９に複数の小凹部３
５を形成し、次いで、ガラス基板２９に対して、第１の
エッチングと異なるエッチング方法または条件で第２の
エッチングを行い、小凹部３５の形状を変えることによ
り、凹部３を形成する。

【００６０】まず、母材として、例えば未加工のガラス
基板２９を用意する。このガラス基板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。

【００６１】＜１＞まず、ガラス基板２９の表面に、図
２（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、ガラス基板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＞、＜４＞におけ
る操作で耐性を有するものが好ましい。

【００６２】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。この中でも特に、マスク層６をAu／Cr等の金属
で構成すると、後述する工程＜３＞で、ガラス基板２９
のみを選択的に食刻するようにエッチング条件を設定す
ることが、容易となる。

【００６３】マスク層６の厚さは、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。マスク層６の厚さをこの範囲内と
すると、後述する工程＜３＞で、ガラス基板２９の表面
２９１と平行な方向へのエッチング速度よりもガラス基
板２９の深部方向へのエッチング速度の方が大きくなる
ように、エッチング（特にドライエッチング）を行うこ
とが容易となる。このマスク層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。

【００６４】なお、裏面保護層６９は、次工程以降でガ
ラス基板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、ガラス基板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６９は、設けなくてもよい。

【００６５】＜２＞次に、図２（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。開口６１の平面形状
は、形成する凹部３の平面形状に対応していることが好
ましい。

【００６６】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。これにより、開
口６１が形成される。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（ウェットエッチング）などにより行うことがで
きる。

【００６７】なお、開口６１の面積（平面視面積）は、
次工程で形成する小凹部３５の平面視面積の５５〜１０
０％程度とすることが好ましい。これにより、次工程で
小凹部３５をより好適に形成できるようになる。

【００６８】＜３＞次に、図２（ｃ）に示すように、開
口６１を用いてガラス基板２９に対してエッチング（第
１のエッチング）を行い、開口端の幅よりも深さの方が
大きい小凹部３５を形成する。

【００６９】本工程をドライエッチングにより行うと、
このような凹曲面を有する小凹部３５を好適に形成でき
る。しかも、ドライエッチングにより形成された小凹部
３５からは、優れた光学特性が得られるような凹部３
を、容易に形成できる。なお、本明細書におけるドライ
エッチングとは、気相中で食刻対象物を食刻することを
意味し、例えば逆スパッタリング、ＲＩＥ、ＩＣＰ等も
含む。

【００７０】図２（ｃ）に示すような形状の小凹部３５
は、ガラス基板２９の表面２９１と平行な方向へのエッ
チング速度よりもガラス基板２９の深部方向へのエッチ
ング速度の方が大きくなるように、エッチングを行う
と、好適に形成することができる。

【００７１】特に、本工程では、ガラス基板２９の深部
方向へのエッチング速度をＳ１、ガラス基板２９の表面
２９１と平行な方向へのエッチング速度をＳ２とした場
合、１＜Ｓ１／Ｓ２≦４なる関係を満足するようにエッ
チングを行うことが好ましく、１．２≦Ｓ１／Ｓ２≦
２．５なる関係を満足するようにエッチングを行うこと
がより好ましい。これにより、前述した効果が好適に得
られるような凹部３を形成することが容易となる。

【００７２】ガラス基板２９の深部方向へのエッチング
速度Ｓ１は、ガラス基板２９の材質、形成する凹部３の
形状、大きさ等によっても若干異なるが、１０〜３０μ
ｍ／ｈ程度とすることが好ましい。また、ガラス基板２
９の表面２９１と平行な方向へのエッチング速度Ｓ２
は、２〜５μｍ／ｈ程度とすることが好ましい。これに
より、より好適に小凹部３５を形成できるようになる。

【００７３】本工程をドライエッチングで行う場合、エ
ッチング条件として、エッチング時の雰囲気の圧力を、
１０〜５００mTorr程度とすることが好ましく、３０〜
３００mTorr程度とすることがより好ましい。また、ド
ライエッチング装置の出力を１００〜５０００Ｗ程度と
することが好ましく、３００〜３０００Ｗ程度とするこ
とがより好ましい。また、エッチング時間は、０．１〜
１時間程度とすることが好ましく、０．２〜０．６時間
程度とすることがより好ましい。これにより、図２
（ｃ）に示すような形状の小凹部３５を、さらに好適に
形成できるようになる。

【００７４】そして、所定の容積（または深さ）の小凹
部３５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３５の容積、平面視面積、深さ、開口端の最大幅等
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の容積、平面視面積、深さ、開口端の最大幅等
よりも小さい。

【００７５】本工程終了後（次工程を行う前）の小凹部
３５の容積をＶ１、次工程終了後の凹部３の容積をＶ２
とした場合、Ｖ１およびＶ２は、０．０５≦Ｖ１／Ｖ２
≦０．８なる関係を満足することが好ましく、０．１≦
Ｖ１／Ｖ２≦０．５なる関係を満足することがより好ま
しい。これにより、前述した効果が好適に得られるよう
な凹部３を形成することが、容易となる。

【００７６】同様の観点から、本工程終了後の小凹部３
５の最大深さをｄ、次工程終了後に形成される凹部３の
最大深さをＤとした場合、ｄおよびＤは、０．０５≦ｄ
／Ｄ≦０．９なる関係を満足することが好ましく、０．
１≦ｄ／Ｄ≦０．７なる関係を満足することがより好ま
しい。さらには、本工程終了後の小凹部３５の開口端の
最大幅をｗ、次工程終了後に形成される凹部３の最大幅
をＷとした場合、ｗおよびＷは、０．０２≦ｗ／Ｗ≦
０．７なる関係を満足することが好ましく、０．０５≦
ｗ／Ｗ≦０．５なる関係を満足することがより好まし
い。

【００７７】なお、本工程で形成される小凹部３５は、
０．５≦ｗ／ｄ＜２なる関係を満足することが好まし
く、１≦ｗ／ｄ≦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、次工程で、高い光の利用効率を
有する凹部３を、より好適に形成できるようになる。

【００７８】＜４＞次に、ガラス基板２９に対して、前
記工程＜３＞と異なるエッチング方法または条件でエッ
チング（第２のエッチング）を行う。本工程のエッチン
グを前工程のエッチングと異なるエッチング方法（例え
ばウェットエッチング法）または条件で行うことによ
り、小凹部３５がさらに成長し、その形状が変わる。こ
れにより、図２（ｄ）に示すような凹部３が形成され
る。

【００７９】詳しくは、本工程のエッチングにより、ガ
ラス基板２９は、小凹部３５にて、ガラス基板２９の表
面２９１と垂直な方向および平行な方向へ、それぞれ食
刻される。このため、小凹部３５は、その元の形状をあ
る程度残しつつ、ガラス基板２９の表面２９１と垂直な
方向および平行な方向へ大きく拡大し、おわん型に食刻
される。この第２のエッチングでは、小凹部３５の元の
形状が完全に消失せずに、拡大、成長するので、図２
（ｄ）に示すような二段型の凹部３、すなわち、前述し
たような中心部３１の曲率半径よりも外周部３２の曲率
半径の方が大きい凹部３が形成される。

【００８０】本工程をウェットエッチングにより行う
と、図２（ｄ）、図１に示すような形状の凹部３を好適
に形成できる。しかも、ウェットエッチングによれば、
優れた光学特性を有する凹部３ひいてはマイクロレンズ
４を、容易に形成できる。

【００８１】特に、縁部３３近傍での収差を低減し、高
い光学特性を有する凹部３（マイクロレンズ４）を形成
する観点からは、前工程でドライエッチングを選択し、
本工程でウェットエッチングを選択するのが、最適であ
る。第１のエッチングをドライエッチングにより行い、
本工程のエッチング（第２のエッチング）をウェットエ
ッチングにより行うと、極めて容易に外周部３２の曲率
半径を中心部３１の曲率半径よりも大きくすることがで
きる。しかも、極めて優れた光学特性を有する凹部３
（マイクロレンズ４）を形成することができる。

【００８２】本工程をウェットエッチングにより行う場
合、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。このとき、エッチング液に
グリセリン等のアルコール（特に多価アルコール）を添
加すると、凹部３の表面が極めて滑らかなものとなる。
また、エッチング時間は、１〜１５時間程度とすること
が好ましく、２〜１０時間程度とすることがより好まし
い。なお、例えば、前工程でドライエッチングを行い、
本工程で、前工程とは異なるエッチング条件を選択し
て、ドライエッチングを行ってもよい。

【００８３】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、本工程のエッチングのエッチング時
間は、第１のエッチングのエッチング時間の０．１〜１
０倍程度とすることが好ましく、１〜１０倍程度とする
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。

【００８４】本工程では、ガラス基板２９の深部方向へ
のエッチング速度をＳ３、ガラス基板２９の表面２９１
と平行な方向へのエッチング速度をＳ４とした場合、
０．５≦Ｓ３／Ｓ４≦２なる関係を満足するようにエッ
チングを行うことが好ましく、０．７≦Ｓ３／Ｓ４≦
１．４なる関係を満足するようにエッチングを行うこと
がより好ましい。これにより、優れた光学特性を有する
凹部３を、より容易に形成できる。

【００８５】＜５＞次に、図２（ｅ）に示すように、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も除去する。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（除去液）への浸漬（ウェットエッチン
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。特に、ガラス基板２９を
除去液に浸漬することによりマスク層６および裏面保護
層６９を除去すると、簡易な操作で、効率よく、マスク
層６および裏面保護層６９を除去できる。

【００８６】以上により、図２（ｅ）に示すように、ガ
ラス基板２９上に、中心部３１と中心部３１の曲率半径
よりも大きい曲率半径の外周部３２とを有する凹部３が
複数形成されたマイクロレンズ用凹部付き基板２を得る
ことができる。

【００８７】このように、同じマスク層６を用いて第１
のエッチングおよび第２のエッチングを行うと、工程数
を簡略化しつつ、しかも好適に、マイクロレンズ用凹部
付き基板２を製造することができる。加えて、同じマス
ク層６を用いて第１のエッチングおよび第２のエッチン
グを行うと、優れた光学特性を有する凹部３（マイクロ
レンズ４）を形成しやすい。

【００８８】＜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、例えばガラス基板
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。

【００８９】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、ガラス基板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。

【００９０】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、ガラス基板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。

【００９１】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、
例えば、ＣＣＤ、光通信素子等の各種電気光学装置、そ
の他の装置などに用いることができることは言うまでも
ない。

【００９２】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（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）。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、マイクロレンズ
用凹部付き基板２上に設けてもよい。

【００９３】ブラックマトリックス１１は、遮光機能を
有しており、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。

【００９４】透明導電膜１２は、導電性を有しており、
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。

【００９５】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、ウェ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。

【００９６】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、ブラ
ックマトリックス１１は、設けなくてもよい。

【００９７】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（電気光学装置）について、図３に基
づいて説明する。

【００９８】図３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。

【００９９】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。

【０１００】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
配設された複数の画素電極１７２と、各画素電極１７２
に対応する複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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】このように、液晶パネル１６では、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１１の開口１１１を通過する。したがっ
て、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。しかも、マイクロレン
ズ基板１が前述したような性質を有するマイクロレンズ
４を備えているので、液晶パネル１６は、高いコントラ
スト比を有する画像を形成することができる。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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
４は、本発明の投射型表示装置の光学系を示す図であ
る。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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（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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】このとき、投射型表示装置３００は、前述
したマイクロレンズ基板１を備えた液晶パネル１６を有
しているので、高いコントラスト比を有する画像を投射
できる。

【０１２９】

【実施例】（実施例１）以下のようにして、画素数１０
２４ラ７６８で、１画素あたり１８ラ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。

【０１３０】まず、母材として、厚さ約１．２mm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。

【０１３１】−１− この石英ガラス基板の表面および
裏面に、スパッタリング法により、膜厚０．２μｍのAu
／Cr膜を成膜した。これは、スパッタ炉（ANELVA社製
「SPF-730H」、工程−３−も同じ）のスパッタ圧力を５
mTorr、パワーを５００Ｗに設定して行った。

【０１３２】−２− 次に、Au／Cr膜に、形成する凹部
に対応した開口（面積４９．５μｍ ²）を形成した。こ
れは、次のようにして行なった。まず、Au／Cr膜上に、
フォトレジストにより、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、Au／Cr膜に対して塩酸
＋硝酸水溶液によるウェットエッチングを行い、開口を
形成した。次に、前記レジスト層を除去した。

【０１３３】−３− 次に、石英ガラス基板に対して、
０．５時間、逆スパッタリング（ドライエッチング）を
行った。このとき、スパッタ炉内（エッチング装置内）
の雰囲気の圧力を４０mTorr、電子銃（エッチング装
置）の出力を４００Ｗに設定した。なお、ガスは特に供
給しなかった。また、石英ガラス基板の深部方向へのエ
ッチング速度Ｓ１を２０μｍ／ｈとし、石英ガラス基板
の表面と平行な方向へのエッチング速度Ｓ２を３μｍ／
ｈとした。これにより、石英ガラス基板上に、行列状
（１０２４ラ７６８）に配設された小凹部が形成され
た。

【０１３４】−４− 次に、石英ガラス基板をエッチン
グ液（１．６wt％フッ酸＋１５wt％グリセリンの混合水
溶液）に８時間浸漬してウェットエッチング（エッチン
グ温度３０℃）を行った。このとき、石英ガラス基板の
深部方向へのエッチング速度Ｓ３を１．１μｍ／ｈと
し、石英ガラス基板の表面と平行な方向へのエッチング
速度Ｓ４を１．２μｍ／ｈとした。これにより、小凹部
が変形、拡大され、凹部が形成された。

【０１３５】−５− 次に、石英ガラス基板を塩酸＋硝
酸水溶液（剥離液）に浸漬して、表面および裏面に形成
したAu／Cr膜を除去した。

【０１３６】これにより、中心部と、中心部より曲率半
径の大きい外周部とを備えた凹部を有するマイクロレン
ズ用凹部付き基板を得た。

【０１３７】−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１．５９）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。な
お、樹脂層の厚みは、１２μｍとした。

【０１３８】−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。

【０１３９】（実施例２）工程−３−のエッチング時間
を０．７時間、工程−４−のエッチング時間を６時間に
変更した以外は、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。

【０１４０】（小凹部および凹部の諸特性）前記工程−
３−終了後の石英ガラス基板について、前記工程−５−
と同様にしてマスク層を除去した。そして、かかる石英
ガラス基板について、その表面、特に小凹部を、走査型
電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−４５００」）
で、観察した。また、石英ガラス基板を、ダイシング装
置を用いてカットし、石英ガラス基板の縦断面、特に小
凹部の縦断面を、同様に観察した。その結果、各実施例
の石英ガラス基板では、図２（ｃ）に示すような、開口
端の幅よりも深さの方が深い小凹部が形成されているこ
とが確認された。

【０１４１】また、得られたマイクロレンズ用凹部付き
基板、特に凹部についても、同様にして観察した。その
結果、各実施例のマイクロレンズ用凹部付き基板では、
図１および図２（ｅ）に示すような、中心部の曲率半径
よりも外周部の曲率半径の方が大きい凹部が形成されて
いることが確認された。測定された小凹部および凹部の
諸特性を、下記表１に示す。

【０１４２】

【表１】

【０１４３】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。図５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の走査型電子顕微鏡写真
を、示す。なお、図５中上の写真は、倍率１万倍であ
り、図５中下の写真は、倍率３万倍である。かかる写真
からも、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２（ｅ）に示すような構造の凹
部が形成されていることが、よく分かる。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。

【０１４４】（比較例）図６に示すような構造のマイク
ロレンズ基板を１回のウェットエッチングのみで製造し
た。このマイクロレンズ基板では、樹脂層の厚さは１０
μｍ、カバーガラスの厚さは５０μｍ、凹部の曲率半径
は９．０μｍであった。なお、このマイクロレンズ基板
は、前記工程−３−を行わなかったこと以外は、基本的
に、実施例１と同様にして製造した。

【０１４５】（評価）各実施例および比較例で製造した
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（開口率４３％）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。

【０１４６】次に、マイクロレンズ用凹部付き基板側か
ら光を照射し、液晶パネル用対向基板のマイクロレンズ
が形成された領域内における出射光の輝度を測定した。
その結果を下記に示す。なお、出射光の輝度は、マイク
ロレンズを形成しなかった場合の出射光の輝度を１００
％とした。 実施例１：１８１％ 実施例２：１８１％ 比較例 ：１７１％

【０１４７】この結果から、本実施例のマイクロレンズ
基板は、高い光の利用効率、および透過率を有している
ことが分かる。したがって、本実施例のマイクロレンズ
基板を液晶パネルに用いると、形成される画像のコント
ラスト比が向上することが分かる。

【０１４８】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。

【０１４９】得られたＴＦＴ液晶パネルに光を透過させ
たところ、各実施例で得られたＴＦＴ液晶パネルの出射
光は、比較例で得られたＴＦＴ液晶パネルの出射光より
も明るかった。

【０１５０】その後、実施例で得られた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
た液晶プロジェクターは、いずれも、スクリーン上に明
るい画像を投射できた。

【０１５１】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−６−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、２とほぼ同様にして製造した。

【０１５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
イクロレンズの収差を低減でき、光の利用効率を高める
ことができる。したがって、例えば、本発明のマイクロ
レンズ基板を備えた電気光学装置、液晶パネル、投射型
表示装置では、光の有効利用が図れ、高いコントラスト
比および透過率が得られる。

【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】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
系を示す図である。

【図５】走査型電子顕微鏡写真である。

【図６】従来のマイクロレンズ基板を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ マイクロレンズ基板 ２ マイクロレンズ用凹部付き基板 ２９ ガラス基板 ２９１ 表面 ３ 凹部 ３１ 中心部 ３２ 外周部 ３３ 縁部 ３５ 小凹部 ３９ 接線 ４ マイクロレンズ ６ マスク層 ６１ 開口 ６９ 裏面保護層 ８ 表層 ９ 樹脂層 Ｄ 最大深さ Ｌ 光 Ｑ 光軸 Ｒ１、Ｒ２ 曲率半径 Ｗ 最大幅 α 角 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 カバーガラス ９０９ 樹脂層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA15 FA00 HA01 HA08 HA13 HA24 HA25 HA28 MA02 MA06 2H091 FA05Z FA14Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FA41Z FB04 FC26 FD06 FD22 GA01 GA13 LA03 LA16 LA17 MA07 5C060 BA04 BC05 DA04 GA02 GB05 HC01 JA17

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材に対して第１のエッチングを行い、
   前記母材に複数の凹部を形成する工程と、 前記母材に対して、前記第１のエッチングと異なるエッ
   チング方法または条件で第２のエッチングを行い、前記
   凹部の形状を変える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２のエッチングを、前記第１のエ
   ッチングと異なるエッチング方法または条件で行う請求
   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のエッチングを、ドライエッチ
   ングにより行い、 前記第２のエッチングを、ウェットエッチングにより行
   う請求項１または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】 前記母材の表面に対して平行な方向への
   エッチング速度よりも前記母材の深部方向へのエッチン
   グ速度の方が大きくなるように、前記第１のエッチング
   を行う請求項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のエッチングにおいて、前記母
   材の深部方向へのエッチング速度をＳ１、前記母材の表
   面と平行な方向へのエッチング速度をＳ２とした場合、 １＜Ｓ１／Ｓ２≦４なる関係を満足するように、前記第
   １のエッチングを行う請求項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】 前記第１のエッチング終了後、前記第２
   のエッチングを行う前の前記凹部の容積をＶ１、前記第
   ２のエッチング終了後の前記凹部の容積をＶ２とした場
   合、 ０．０５≦Ｖ１／Ｖ２≦０．８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基板
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第２のエッチングのエッチング時間
   は、前記第１のエッチングのエッチング時間の０．１〜
   １０倍である請求項１ないし６のいずれかに記載のマイ
   クロレンズ用基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記母材上には、複数の開口を有するマ
   スク層が形成され、 該マスク層を用いて、前記第１のエッチングおよび前記
   第２のエッチングを行う請求項１ないし７のいずれかに
   記載のマイクロレンズ用基板の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８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。
10. 【請求項１０】 表面に凹曲面を有する凹部が複数形成
    されたマイクロレンズ用基板であって、 前記凹部は、中心部と、該中心部よりも曲率半径が大き
    い外周部とを有することを特徴とするマイクロレンズ用
    基板。
11. 【請求項１１】 前記中心部の曲率半径をＲ１、前記外
    周部の曲率半径をＲ２とした場合、 １＜Ｒ２／Ｒ１≦４なる関係を満足する請求項１０に記
    載のマイクロレンズ用基板。
12. 【請求項１２】 前記中心部の光軸方向に対する投影面
    積は、前記凹部の光軸方向に対する投影面積の２〜５０
    ％を占める請求項１０または１１に記載のマイクロレン
    ズ用基板。
13. 【請求項１３】 前記凹部の最大深さをＤ、前記凹部の
    開口端の最大幅をＷとした場合、 ２≦Ｗ／Ｄ≦８なる関係を満足する請求項１０ないし１
    ２のいずれかに記載のマイクロレンズ用基板。
14. 【請求項１４】 請求項９ないし１３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。
15. 【請求項１５】 請求項９ないし１３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。
16. 【請求項１６】 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１５に記載のマイクロレンズ
    基板。
17. 【請求項１７】 透明基板上にレンズ曲面を有するマイ
    クロレンズが複数形成されたマイクロレンズ基板であっ
    て、 前記レンズ曲面は、中心部の曲率半径よりも、外周部の
    曲率半径の方が大きいことを特徴とするマイクロレンズ
    基板。
18. 【請求項１８】 請求項１４ないし１７のいずれかに記
    載のマイクロレンズ基板を有することを特徴とする電気
    光学装置。
19. 【請求項１９】 請求項１４ないし１７のいずれかに記
    載のマイクロレンズ基板上に、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。
20. 【請求項２０】 請求項１４ないし１７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。
21. 【請求項２１】 請求項１９または２０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。
22. 【請求項２２】 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１９または２０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。
23. 【請求項２３】 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
    ２２に記載の液晶パネル。
24. 【請求項２４】 請求項２１ないし２３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個用いて光を変調し、画像を投射
    することを特徴とする投射型表示装置。
25. 【請求項２５】 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２１ないし２３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。