JP2003337207A - マイクロレンズアレイ、液晶表示素子及び投射装置 - Google Patents
マイクロレンズアレイ、液晶表示素子及び投射装置Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学樹脂の硬化に伴う変形が生じないマイク
ロレンズアレイ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロレンズアレイは、二次元的に配
列した複数のレンズ面Ｒを界面として一面側に配された
第一の光学媒体層１と、他面側に配され且つ第一の光学
媒体層１とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層２
とを含む。所定の間隙を介してレンズ面Ｒの他面側に接
合した厚みが３０μｍ以下のカバーガラス３を備えてい
る。第一の光学媒体層１は透明樹脂の固体からなり、そ
の表面にレンズ面Ｒが成形されている。第二の光学媒体
層２は透明な流動体からなり、該間隙に充填されて第一
の光学媒体層１とカバーガラス３との間に生じるストレ
スを緩和する。
ロレンズアレイ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロレンズアレイは、二次元的に配
列した複数のレンズ面Ｒを界面として一面側に配された
第一の光学媒体層１と、他面側に配され且つ第一の光学
媒体層１とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層２
とを含む。所定の間隙を介してレンズ面Ｒの他面側に接
合した厚みが３０μｍ以下のカバーガラス３を備えてい
る。第一の光学媒体層１は透明樹脂の固体からなり、そ
の表面にレンズ面Ｒが成形されている。第二の光学媒体
層２は透明な流動体からなり、該間隙に充填されて第一
の光学媒体層１とカバーガラス３との間に生じるストレ
スを緩和する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロレンズアレ
イとその製造方法に関する。又、マイクロレンズアレイ
を組み込んだ液晶表示素子に関する。加えて、係る液晶
表示素子をライトバルブに用いた投射装置（プロジェク
タ）に関する。
イとその製造方法に関する。又、マイクロレンズアレイ
を組み込んだ液晶表示素子に関する。加えて、係る液晶
表示素子をライトバルブに用いた投射装置（プロジェク
タ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＣＤ（液晶表示素子）、ＤＭＤ（デジ
タル・ミラー・デバイス）、ＬＣＯＳ（ＬＣ・ＯＮ・Ｓ
ＩＬＩＣＯＮ）などのライトバルブを用いたプロジェク
タの開発が盛んに行なわれている。プロジェクタには分
類方法によって色々な種類がある。機能面及び形態面か
らは、パーソナルコンピュータのモニタ表示を主体とし
たデータ・プロジェクタ、ホーム・シアター用などＡＶ
主体のフロント・プロジェクタ又はリア・プロジェク
タ、ＴＶ用途などのリア・プロジェクタがある。又、使
用するライトバルブの枚数によって１〜３板式に分けら
れる。さらにライトバルブは透過型と反射型の両方があ
る。
タル・ミラー・デバイス）、ＬＣＯＳ（ＬＣ・ＯＮ・Ｓ
ＩＬＩＣＯＮ）などのライトバルブを用いたプロジェク
タの開発が盛んに行なわれている。プロジェクタには分
類方法によって色々な種類がある。機能面及び形態面か
らは、パーソナルコンピュータのモニタ表示を主体とし
たデータ・プロジェクタ、ホーム・シアター用などＡＶ
主体のフロント・プロジェクタ又はリア・プロジェク
タ、ＴＶ用途などのリア・プロジェクタがある。又、使
用するライトバルブの枚数によって１〜３板式に分けら
れる。さらにライトバルブは透過型と反射型の両方があ
る。
【０００３】今後プロジェクタは一層の高輝度化が進展
すると考えられる。高輝度化に関しては、第一に光学系
の改善が期待されるところである。例えば、使用する光
源ランプの高輝度化、アークランプを用いた場合の短ア
ーク長化（点光源化）及び部材の最適化が、小型化とと
もに進展するであろう。第二には、キー・デバイスであ
るライトバルブの高開口率化が求められる。これについ
ては、基本的に画素単位での素子の微細化及び高開口率
化が求められることになるが、特に電気光学媒体として
液晶を用いた場合、単純な素子の微細化だけでは画素の
高開口率化を達成することはできない。連続体である液
晶の場合、リバースチルトドメインからの光漏れ防止の
為、又液晶を駆動する薄膜トランジスタの光リーク防止
の為、遮光用のブラックマトリクスの面積がある程度必
要となり、その分画素の開口率が犠牲となってしまう。
すると考えられる。高輝度化に関しては、第一に光学系
の改善が期待されるところである。例えば、使用する光
源ランプの高輝度化、アークランプを用いた場合の短ア
ーク長化（点光源化）及び部材の最適化が、小型化とと
もに進展するであろう。第二には、キー・デバイスであ
るライトバルブの高開口率化が求められる。これについ
ては、基本的に画素単位での素子の微細化及び高開口率
化が求められることになるが、特に電気光学媒体として
液晶を用いた場合、単純な素子の微細化だけでは画素の
高開口率化を達成することはできない。連続体である液
晶の場合、リバースチルトドメインからの光漏れ防止の
為、又液晶を駆動する薄膜トランジスタの光リーク防止
の為、遮光用のブラックマトリクスの面積がある程度必
要となり、その分画素の開口率が犠牲となってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子では、従
来からマイクロレンズアレイを搭載することにより、光
源光の利用効率の向上や高輝度化を図ってきており、例
えば特開２０００−２０６８９４にマイクロレンズを組
み込んだ平面表示装置が開示されている。
来からマイクロレンズアレイを搭載することにより、光
源光の利用効率の向上や高輝度化を図ってきており、例
えば特開２０００−２０６８９４にマイクロレンズを組
み込んだ平面表示装置が開示されている。
【０００５】図７を参照して、従来のマイクロレンズア
レイの製造方法を簡単に説明する。まず（Ａ）に示す様
に、石英基板を洗浄した後、レジストを塗布し、露光現
像して、画素に合わせたパタニングを行なう。続いて
（Ｂ）に示すように、レジストを介して石英基板の等方
性エッチングを行ない、球面形状のレンズ面Ｒを形成す
る。この際にレジストの代わりにあるいはレジストと共
用してＰｏｌｙ−Ｓｉ層をマスクにしても良い。エッチ
ング液としてはＨＦ系あるいはＢＨＦ系を用いることが
できる。あるいは、等方性ドライエッチで形成しても良
い。続いて（Ｃ）に示す様に、石英基板の表面にカバー
ガラスを貼り合わせ、両者の間隙に屈折率の異なる透明
樹脂を充填する。樹脂の充填は真空注入で行なうことが
できる。ウェットエッチングで球面加工されたレンズ面
Ｒに樹脂を充填し、ＵＶ光照射あるいは加熱処理して、
樹脂を完全硬化させる。エポキシ系、アクリル系、シリ
コン系、フッ素系などの樹脂が用いられるが、いずれも
紫外線照射処理あるいは加熱処理で硬化固体化される。
この様な製法においては、樹脂の硬化収縮あるいはこれ
らの樹脂の硬化時の熱膨張による歪が生じ易い。これに
より、各画素に対応したマイクロレンズＭＬが作成され
る。最後に（Ｄ）に示す様に、カバーガラスを研磨した
後、その表面にＩＴＯなどの透明電極を形成し、対向基
板とする。この後図示しないが、画素電極や薄膜トラン
ジスタが形成された駆動基板と対向基板を貼り合わせ、
両者の間隙に液晶を注入して、アクティブマトリクス型
の液晶表示素子が完成する。
レイの製造方法を簡単に説明する。まず（Ａ）に示す様
に、石英基板を洗浄した後、レジストを塗布し、露光現
像して、画素に合わせたパタニングを行なう。続いて
（Ｂ）に示すように、レジストを介して石英基板の等方
性エッチングを行ない、球面形状のレンズ面Ｒを形成す
る。この際にレジストの代わりにあるいはレジストと共
用してＰｏｌｙ−Ｓｉ層をマスクにしても良い。エッチ
ング液としてはＨＦ系あるいはＢＨＦ系を用いることが
できる。あるいは、等方性ドライエッチで形成しても良
い。続いて（Ｃ）に示す様に、石英基板の表面にカバー
ガラスを貼り合わせ、両者の間隙に屈折率の異なる透明
樹脂を充填する。樹脂の充填は真空注入で行なうことが
できる。ウェットエッチングで球面加工されたレンズ面
Ｒに樹脂を充填し、ＵＶ光照射あるいは加熱処理して、
樹脂を完全硬化させる。エポキシ系、アクリル系、シリ
コン系、フッ素系などの樹脂が用いられるが、いずれも
紫外線照射処理あるいは加熱処理で硬化固体化される。
この様な製法においては、樹脂の硬化収縮あるいはこれ
らの樹脂の硬化時の熱膨張による歪が生じ易い。これに
より、各画素に対応したマイクロレンズＭＬが作成され
る。最後に（Ｄ）に示す様に、カバーガラスを研磨した
後、その表面にＩＴＯなどの透明電極を形成し、対向基
板とする。この後図示しないが、画素電極や薄膜トラン
ジスタが形成された駆動基板と対向基板を貼り合わせ、
両者の間隙に液晶を注入して、アクティブマトリクス型
の液晶表示素子が完成する。
【０００６】今後、液晶表示素子及びプロジェクタの更
なる高輝度化を図る為には、マイクロレンズの光学パラ
メータの最適化や、非球面マイクロレンズの集積化ある
いは他の集積光学デバイスの利用などが考えられる。
なる高輝度化を図る為には、マイクロレンズの光学パラ
メータの最適化や、非球面マイクロレンズの集積化ある
いは他の集積光学デバイスの利用などが考えられる。
【０００７】これからのマイクロレンズは、高輝度化と
同時に高精細化にも対応しなければならない。例えば、
液晶表示素子のパネルサイズが小さくなると、これに比
例して画素サイズが微細化するので、マイクロレンズ自
身も配列ピッチが小さくなる。これに伴い、カバーガラ
スも薄くする必要が生じてくる。この間の事情を、図８
に示す。（Ａ）にある様に、図７で作成したマイクロレ
ンズアレイＭＬＡは、所定の間隙を介して駆動基板と接
合し、液晶表示素子が得られる。駆動基板側には複数の
画素ＰＸＬが形成されており、各々を隔てる様にブラッ
クマトリクスＢＭおよび画素トランジスタＴＦＴが格子
状に配されている。
同時に高精細化にも対応しなければならない。例えば、
液晶表示素子のパネルサイズが小さくなると、これに比
例して画素サイズが微細化するので、マイクロレンズ自
身も配列ピッチが小さくなる。これに伴い、カバーガラ
スも薄くする必要が生じてくる。この間の事情を、図８
に示す。（Ａ）にある様に、図７で作成したマイクロレ
ンズアレイＭＬＡは、所定の間隙を介して駆動基板と接
合し、液晶表示素子が得られる。駆動基板側には複数の
画素ＰＸＬが形成されており、各々を隔てる様にブラッ
クマトリクスＢＭおよび画素トランジスタＴＦＴが格子
状に配されている。
【０００８】（Ｂ）は一画素分を拡大した模式図であ
る。マイクロレンズＭＬはプロジェクタの光源から発す
る照明光を集光して、ブラックマトリクスＢＭ、信号線
等で囲まれた画素開口部に照射する。これにより、ＴＦ
Ｔを含む画素の実効開口率が改善される。
る。マイクロレンズＭＬはプロジェクタの光源から発す
る照明光を集光して、ブラックマトリクスＢＭ、信号線
等で囲まれた画素開口部に照射する。これにより、ＴＦ
Ｔを含む画素の実効開口率が改善される。
【０００９】（Ｃ）は画素ピッチが縮小化された場合を
表わしている。画素ピッチの縮小化（液晶パネルの高精
細化）に伴い、マイクロレンズＭＬ自身も、相似的に小
さくする必要がある。これにより、マイクロレンズが短
焦点化し、カバーガラスも極薄に加工する必要がある。
今後の高精細化に従い画素ピッチは、小さくなる傾向に
あり、マイクロレンズの狭ピッチ化、短焦点化、カバー
ガラスの薄化に伴い、高精細ＭＬの精度向上の要求は更
に求められる。
表わしている。画素ピッチの縮小化（液晶パネルの高精
細化）に伴い、マイクロレンズＭＬ自身も、相似的に小
さくする必要がある。これにより、マイクロレンズが短
焦点化し、カバーガラスも極薄に加工する必要がある。
今後の高精細化に従い画素ピッチは、小さくなる傾向に
あり、マイクロレンズの狭ピッチ化、短焦点化、カバー
ガラスの薄化に伴い、高精細ＭＬの精度向上の要求は更
に求められる。
【００１０】例えばカバーガラスを実厚で３０μｍ以下
に薄くしようとすると、マイクロレンズを構成する光学
樹脂の硬化収縮もしくは熱膨張率の差によるストレス
で、カバーガラスのうねりや反りが起こってくる為、解
決すべき課題となっている。一層の高輝度化を図る為、
駆動基板側にもマイクロレンズを設けようとすると、駆
動基板に関しても樹脂硬化収縮などによるストレスの影
響をなくす必要がある。薄いガラス部材に接して光学樹
脂を配し且つ完全硬化すると、硬化収縮あるいはガラス
-樹脂の熱膨張差でガラス基板にストレスを与え液晶表
示素子のギャップ寸法の均一性などに悪影響を与える。
また、高精細化の為の狭ピッチ化に伴い、ＭＬピッチ精
度にも影響しやすくなる。さらに、樹脂を硬化する為、
紫外線照射もしくは加熱処理を施すと、薄膜トランジス
タの動作に悪影響を与える恐れがあり、解決すべき課題
となっている。
に薄くしようとすると、マイクロレンズを構成する光学
樹脂の硬化収縮もしくは熱膨張率の差によるストレス
で、カバーガラスのうねりや反りが起こってくる為、解
決すべき課題となっている。一層の高輝度化を図る為、
駆動基板側にもマイクロレンズを設けようとすると、駆
動基板に関しても樹脂硬化収縮などによるストレスの影
響をなくす必要がある。薄いガラス部材に接して光学樹
脂を配し且つ完全硬化すると、硬化収縮あるいはガラス
-樹脂の熱膨張差でガラス基板にストレスを与え液晶表
示素子のギャップ寸法の均一性などに悪影響を与える。
また、高精細化の為の狭ピッチ化に伴い、ＭＬピッチ精
度にも影響しやすくなる。さらに、樹脂を硬化する為、
紫外線照射もしくは加熱処理を施すと、薄膜トランジス
タの動作に悪影響を与える恐れがあり、解決すべき課題
となっている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は樹脂の硬化に伴う変形が生じないマ
イクロレンズアレイ及びその製造方法を提供することを
目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講
じた。即ち、二次元的に配列した複数のレンズ面を界面
として一面側に配された第一の光学媒体層と、他面側に
配され且つ該第一の光学媒体層とは異なる屈折率を有す
る第二の光学媒体層とを含むマイクロレンズアレイにお
いて、所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合し
た厚みが３０μｍ以下のカバーガラスを備えており、前
記第一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その表
面に該レンズ面が成形されており、前記第二の光学媒体
層は透明な流動体からなり、該間隙に充填されて該第一
の光学媒体層と該カバーガラスとの間に生じるストレス
を緩和することを特徴とする。
題に鑑み、本発明は樹脂の硬化に伴う変形が生じないマ
イクロレンズアレイ及びその製造方法を提供することを
目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講
じた。即ち、二次元的に配列した複数のレンズ面を界面
として一面側に配された第一の光学媒体層と、他面側に
配され且つ該第一の光学媒体層とは異なる屈折率を有す
る第二の光学媒体層とを含むマイクロレンズアレイにお
いて、所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合し
た厚みが３０μｍ以下のカバーガラスを備えており、前
記第一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その表
面に該レンズ面が成形されており、前記第二の光学媒体
層は透明な流動体からなり、該間隙に充填されて該第一
の光学媒体層と該カバーガラスとの間に生じるストレス
を緩和することを特徴とする。
【００１２】又、本発明に係るマイクロレンズアレイ
は、二次元的に配列した複数の第一レンズ面からなる第
一界面と、該第一レンズ面に対応して同じく二次元的に
配列した複数の第二レンズ面からなり且つ該第一界面に
対向配置した第二界面とを有する積層構造からなり、該
第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界面
側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第二
界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは異
なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを含み、前記第
一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層は透明
な流動体からなる一方、残りの層は透明樹脂の固体から
なることを特徴とする。例えば、前記第一及び第二の光
学媒体層は各々表面に第一レンズ面及び第二レンズ面が
成形された透明樹脂の固体からなり、前記第三の光学媒
体層は該第一及び第二の光学媒体層の間に充填された透
明な流動体からなり、該第一及び第二の光学媒体層の間
に生じるストレスを緩和する。又、第一レンズ面からな
るマイクロレンズの主点が第二レンズ面からなるマイク
ロレンズの焦点位置と略重なる様に、第一界面及び第二
界面の間隙寸法が設定されている。
は、二次元的に配列した複数の第一レンズ面からなる第
一界面と、該第一レンズ面に対応して同じく二次元的に
配列した複数の第二レンズ面からなり且つ該第一界面に
対向配置した第二界面とを有する積層構造からなり、該
第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界面
側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第二
界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは異
なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを含み、前記第
一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層は透明
な流動体からなる一方、残りの層は透明樹脂の固体から
なることを特徴とする。例えば、前記第一及び第二の光
学媒体層は各々表面に第一レンズ面及び第二レンズ面が
成形された透明樹脂の固体からなり、前記第三の光学媒
体層は該第一及び第二の光学媒体層の間に充填された透
明な流動体からなり、該第一及び第二の光学媒体層の間
に生じるストレスを緩和する。又、第一レンズ面からな
るマイクロレンズの主点が第二レンズ面からなるマイク
ロレンズの焦点位置と略重なる様に、第一界面及び第二
界面の間隙寸法が設定されている。
【００１３】好ましくは、前記流動体は、液体、ゲル及
びグリースから選択される。例えば、前記流動体は、
水、エチレングリコール、グリセリン、シリコンオイル
及びシリコングリースから選択される。場合により、前
記充填された流動体は、レンズ面からはずれた周辺部位
にストレスを吸収する為に気泡を含んでいる。この気泡
は当然、液晶表示素子の有効エリア部に広がっていない
程度の体積であることは自明である。
びグリースから選択される。例えば、前記流動体は、
水、エチレングリコール、グリセリン、シリコンオイル
及びシリコングリースから選択される。場合により、前
記充填された流動体は、レンズ面からはずれた周辺部位
にストレスを吸収する為に気泡を含んでいる。この気泡
は当然、液晶表示素子の有効エリア部に広がっていない
程度の体積であることは自明である。
【００１４】更に本発明は、上述のマイクロレンズアレ
イを組み込んだ液晶表示素子を包含している。即ち、少
くとも画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が
形成された基板と、少くとも対向電極が形成された基板
と、所定の間隙を介して該画素電極と該対向電極とが互
いに対面する様に接合した両基板の間に配された液晶層
とからなるパネル構造を有し、少くとも片方の基板には
各画素電極に対応してマイクロレンズを二次元的に配列
したマイクロレンズアレイが組み込まれている液晶表示
素子において、前記マイクロレンズアレイは、二次元的
に配列した複数のレンズ面を界面として一面側に配され
た第一の光学媒体層と、他面側に配され且つ該第一の光
学媒体層とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層と
を含み、所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合
した厚みが３０μｍ以下のカバーガラスを備え、前記第
一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その表面に
該レンズ面が成形されており、前記第二の光学媒体層は
透明な流動体からなり、該間隙に充填されて該第一の光
学媒体層と該カバーガラスとの間に生じるストレスを緩
和し、前記カバーガラスが該液晶層に接している。
イを組み込んだ液晶表示素子を包含している。即ち、少
くとも画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が
形成された基板と、少くとも対向電極が形成された基板
と、所定の間隙を介して該画素電極と該対向電極とが互
いに対面する様に接合した両基板の間に配された液晶層
とからなるパネル構造を有し、少くとも片方の基板には
各画素電極に対応してマイクロレンズを二次元的に配列
したマイクロレンズアレイが組み込まれている液晶表示
素子において、前記マイクロレンズアレイは、二次元的
に配列した複数のレンズ面を界面として一面側に配され
た第一の光学媒体層と、他面側に配され且つ該第一の光
学媒体層とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層と
を含み、所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合
した厚みが３０μｍ以下のカバーガラスを備え、前記第
一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その表面に
該レンズ面が成形されており、前記第二の光学媒体層は
透明な流動体からなり、該間隙に充填されて該第一の光
学媒体層と該カバーガラスとの間に生じるストレスを緩
和し、前記カバーガラスが該液晶層に接している。
【００１５】好ましくは、前記カバーガラスは、あらか
じめ画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形
成された表面及びこれと反対側の裏面とを有するガラス
板からなり、該裏面を研磨して板厚を３０μｍ以下に薄
くした後、該レンズ面に接合されたものである。又、も
う片方の基板にも各画素電極に対応してマイクロレンズ
を二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組み込ま
れており、各画素電極を間にして整合した一対のマイク
ロレンズは、片方が該画素電極に光を集める集光レンズ
として機能し、もう片方がフィールドレンズとして機能
する。この場合、フィールドレンズとして機能するマイ
クロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロ
レンズの主点と略一致する様に、該カバーガラスの厚み
が設定されている。
じめ画素電極及びこれを駆動するスイッチング素子が形
成された表面及びこれと反対側の裏面とを有するガラス
板からなり、該裏面を研磨して板厚を３０μｍ以下に薄
くした後、該レンズ面に接合されたものである。又、も
う片方の基板にも各画素電極に対応してマイクロレンズ
を二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組み込ま
れており、各画素電極を間にして整合した一対のマイク
ロレンズは、片方が該画素電極に光を集める集光レンズ
として機能し、もう片方がフィールドレンズとして機能
する。この場合、フィールドレンズとして機能するマイ
クロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロ
レンズの主点と略一致する様に、該カバーガラスの厚み
が設定されている。
【００１６】本発明によれば、カバーガラスの実厚が３
０μｍ以下の超薄型マイクロレンズアレイを実現する
為、個々のマイクロレンズを構成する屈折率の異なった
光学媒体層の内、少くとも一層は硬化樹脂を用いること
なく流動体を採用している。流動体は樹脂硬化により発
生するストレスを緩和し、カバーガラスの破損や変形を
防止して、マイクロレンズアレイの寸法精度や品質を改
善することができる。
０μｍ以下の超薄型マイクロレンズアレイを実現する
為、個々のマイクロレンズを構成する屈折率の異なった
光学媒体層の内、少くとも一層は硬化樹脂を用いること
なく流動体を採用している。流動体は樹脂硬化により発
生するストレスを緩和し、カバーガラスの破損や変形を
防止して、マイクロレンズアレイの寸法精度や品質を改
善することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るマイクロ
レンズアレイの基本的な製造方法を示す工程図である。
まず（Ａ）に示す様に、ガラスなどからなる基板０の上
に、例えば高屈折率樹脂からなる第一光学媒体層１を成
膜する。その厚みは例えば十数μｍである。
の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るマイクロ
レンズアレイの基本的な製造方法を示す工程図である。
まず（Ａ）に示す様に、ガラスなどからなる基板０の上
に、例えば高屈折率樹脂からなる第一光学媒体層１を成
膜する。その厚みは例えば十数μｍである。
【００１８】次に（Ｂ）に示す様に、あらかじめ電鋳な
どでレンズ面が加工されたニッケル製のスタンパＳＴ
を、高屈折率樹脂からなる第一光学媒体層１に押圧し、
その表面にレンズ面Ｒを転写する。その際、ガラスなど
からなる透明基板０の裏側からＵＶ光を照射し、高屈折
率樹脂を硬化させて、転写されたレンズ面Ｒの形状を固
定する。
どでレンズ面が加工されたニッケル製のスタンパＳＴ
を、高屈折率樹脂からなる第一光学媒体層１に押圧し、
その表面にレンズ面Ｒを転写する。その際、ガラスなど
からなる透明基板０の裏側からＵＶ光を照射し、高屈折
率樹脂を硬化させて、転写されたレンズ面Ｒの形状を固
定する。
【００１９】続いて（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示す様に、
第一光学媒体層１の周囲にシール材４を塗布し、カバー
ガラス３を貼り合わせる。シール材４は、中央の有効マ
イクロレンズ（ＭＬ）エリアを囲む様に塗布されてお
り、一部を切り欠いて開口４ａを設けている。
第一光学媒体層１の周囲にシール材４を塗布し、カバー
ガラス３を貼り合わせる。シール材４は、中央の有効マ
イクロレンズ（ＭＬ）エリアを囲む様に塗布されてお
り、一部を切り欠いて開口４ａを設けている。
【００２０】続いて（Ｄ１）及び（Ｄ２）に示す様に、
互いに接合したガラス基板０とカバーガラス３との間の
間隙に低屈折率の流動体を注入して、第二光学媒体層２
とする。低屈折率の流動体としては、例えばシリコンオ
イルを用いることができる。その際、有効ＭＬエリアか
ら外れる部分に気泡６を配してもよい。この気泡６は樹
脂及び流動体の熱膨張によるストレスなどを吸収するこ
とができる。流動体を注入した後、開口４ａを封止剤５
で閉じる。気泡６は、有効画素領域に侵入しない程度の
体積であり、注入条件（時間）の条件出しを適性にする
ことによって再現性よく形成しうる。流動体を用いるこ
とで、ストレス緩和が可能となる。又、ガラス基板０と
カバーガラス３の間に真空注入などで強制的に流動体を
導入する為、流動体自体が第一光学媒体層１やカバーガ
ラス３に対する濡れ性に乏しくても、問題とならない。
尚、本実施形態ではシール材４を用いてガラス基板０と
カバーガラス３を接合し、両者の間に流動体を供給して
いるが、本発明はこれに限られるものではない。例え
ば、ガラス基板０に形成された第一光学媒体層１の上に
ゲル状もしくはオイル状の第二光学媒体層２をスピンコ
ートし、その上にカバーガラス３を重ね合わせる様にし
てもよい。
互いに接合したガラス基板０とカバーガラス３との間の
間隙に低屈折率の流動体を注入して、第二光学媒体層２
とする。低屈折率の流動体としては、例えばシリコンオ
イルを用いることができる。その際、有効ＭＬエリアか
ら外れる部分に気泡６を配してもよい。この気泡６は樹
脂及び流動体の熱膨張によるストレスなどを吸収するこ
とができる。流動体を注入した後、開口４ａを封止剤５
で閉じる。気泡６は、有効画素領域に侵入しない程度の
体積であり、注入条件（時間）の条件出しを適性にする
ことによって再現性よく形成しうる。流動体を用いるこ
とで、ストレス緩和が可能となる。又、ガラス基板０と
カバーガラス３の間に真空注入などで強制的に流動体を
導入する為、流動体自体が第一光学媒体層１やカバーガ
ラス３に対する濡れ性に乏しくても、問題とならない。
尚、本実施形態ではシール材４を用いてガラス基板０と
カバーガラス３を接合し、両者の間に流動体を供給して
いるが、本発明はこれに限られるものではない。例え
ば、ガラス基板０に形成された第一光学媒体層１の上に
ゲル状もしくはオイル状の第二光学媒体層２をスピンコ
ートし、その上にカバーガラス３を重ね合わせる様にし
てもよい。
【００２１】この後（Ｅ）に示す様に、カバーガラス３
を研磨して３０μｍ以下にする。この様に薄型化して
も、流動体からなる第二光学媒体層２がストレスを緩和
する為、変形や破損の恐れはない。薄化したカバーガラ
ス３の表面に透明電極７を形成して、液晶表示素子用の
基板とする。
を研磨して３０μｍ以下にする。この様に薄型化して
も、流動体からなる第二光学媒体層２がストレスを緩和
する為、変形や破損の恐れはない。薄化したカバーガラ
ス３の表面に透明電極７を形成して、液晶表示素子用の
基板とする。
【００２２】以上の様に、本発明に係るマイクロレンズ
アレイは、基本的な構成として、二次元的に配列した複
数のレンズ面Ｒを界面として、一面側に配された第一の
光学媒体層１と、他面側に配され且つ第一の光学媒体層
１とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層２とを含
む。さらに、所定の間隙を介してレンズ面Ｒの他面側に
接合した厚みが３０μｍ以下のカバーガラス３を備えて
いる。第一の光学媒体層１は透明樹脂の固体からなり、
その表面に前述したレンズ面Ｒが成形されている。第二
の光学媒体層２は透明な流動体からなり、レンズ面Ｒと
カバーガラス３との間の間隙に充填され、第一の光学媒
体層１とカバーガラス３との間に生ずるストレスを緩和
している。流動体としては、液体、ゲル及びグリースか
ら選択することができる。例えば、流動体は、水、エチ
レングリコール、グリセリン、シリコンオイル及びシリ
コングリースから選ぶことができる。場合によっては間
隙に充填された流動体は、レンズ面Ｒから外れた周辺部
位にストレスを吸収する為気泡６を含む様にしてもよ
い。
アレイは、基本的な構成として、二次元的に配列した複
数のレンズ面Ｒを界面として、一面側に配された第一の
光学媒体層１と、他面側に配され且つ第一の光学媒体層
１とは異なる屈折率を有する第二の光学媒体層２とを含
む。さらに、所定の間隙を介してレンズ面Ｒの他面側に
接合した厚みが３０μｍ以下のカバーガラス３を備えて
いる。第一の光学媒体層１は透明樹脂の固体からなり、
その表面に前述したレンズ面Ｒが成形されている。第二
の光学媒体層２は透明な流動体からなり、レンズ面Ｒと
カバーガラス３との間の間隙に充填され、第一の光学媒
体層１とカバーガラス３との間に生ずるストレスを緩和
している。流動体としては、液体、ゲル及びグリースか
ら選択することができる。例えば、流動体は、水、エチ
レングリコール、グリセリン、シリコンオイル及びシリ
コングリースから選ぶことができる。場合によっては間
隙に充填された流動体は、レンズ面Ｒから外れた周辺部
位にストレスを吸収する為気泡６を含む様にしてもよ
い。
【００２３】図２は、本発明に係るマイクロレンズアレ
イを組み込んだ液晶表示素子の実施形態を示す断面図で
ある。液晶表示素子は画素電極及びこれを駆動するスイ
ッチング素子を含む画素ＰＸＬが集積形成された駆動基
板１０と、少くとも対向電極が形成された対向基板２０
とで構成されたパネル構造となっている。駆動基板１０
と対向基板２０はシール材３１を介して互いに接合され
ており、両者の間に液晶３０が保持されている。
イを組み込んだ液晶表示素子の実施形態を示す断面図で
ある。液晶表示素子は画素電極及びこれを駆動するスイ
ッチング素子を含む画素ＰＸＬが集積形成された駆動基
板１０と、少くとも対向電極が形成された対向基板２０
とで構成されたパネル構造となっている。駆動基板１０
と対向基板２０はシール材３１を介して互いに接合され
ており、両者の間に液晶３０が保持されている。
【００２４】駆動基板１０には、図１に示した構造のマ
イクロレンズアレイが一体化されている。駆動基板１０
は基本的にガラスなどからなる基材０とカバーガラス３
をシール材４で接合した積層構造となっている。両者の
間にはレンズ面Ｒを境にして互いに屈折率の異なる第一
光学媒体層１と第二光学媒体層２が介在し、マイクロレ
ンズＭＬＦを構成している。第一光学媒体層１は固体樹
脂であり、第二光学媒体層２は流動体からなる。なお、
場合によっては、基材０を第一光学媒体層としてその表
面に直接ドライエッチング法でマイクロレンズＭＬＦを
形成しても良い。カバーガラス３の表面側は、液晶層３
０に接している。カバーガラス３には格子状のブラック
マスクＢＭで仕切られた画素ＰＸＬが形成されている。
画素ＰＸＬには薄膜トランジスタＴＦＴも含まれてい
る。個々の画素ＰＸＬと対応する様に、前述したマイク
ロレンズＭＬＦが配置している。
イクロレンズアレイが一体化されている。駆動基板１０
は基本的にガラスなどからなる基材０とカバーガラス３
をシール材４で接合した積層構造となっている。両者の
間にはレンズ面Ｒを境にして互いに屈折率の異なる第一
光学媒体層１と第二光学媒体層２が介在し、マイクロレ
ンズＭＬＦを構成している。第一光学媒体層１は固体樹
脂であり、第二光学媒体層２は流動体からなる。なお、
場合によっては、基材０を第一光学媒体層としてその表
面に直接ドライエッチング法でマイクロレンズＭＬＦを
形成しても良い。カバーガラス３の表面側は、液晶層３
０に接している。カバーガラス３には格子状のブラック
マスクＢＭで仕切られた画素ＰＸＬが形成されている。
画素ＰＸＬには薄膜トランジスタＴＦＴも含まれてい
る。個々の画素ＰＸＬと対応する様に、前述したマイク
ロレンズＭＬＦが配置している。
【００２５】カバーガラス３は、あらかじめ画素電極及
びこれを駆動するスイッチング素子を含む画素ＰＸＬが
集積形成された表面及びこれと反対側の裏面とを有する
ガラス板からなる。画素ＰＸＬはあらかじめ半導体プロ
セスでガラス板の表面に集積形成されている。本実施形
態では、ガラス板の裏面を研磨して板厚を３０μｍ以下
に薄くした後、基材０側と貼り合わせる様にしている。
びこれを駆動するスイッチング素子を含む画素ＰＸＬが
集積形成された表面及びこれと反対側の裏面とを有する
ガラス板からなる。画素ＰＸＬはあらかじめ半導体プロ
セスでガラス板の表面に集積形成されている。本実施形
態では、ガラス板の裏面を研磨して板厚を３０μｍ以下
に薄くした後、基材０側と貼り合わせる様にしている。
【００２６】本実施形態では、対向基板２０側にも各画
素ＰＸＬに対応してマイクロレンズＭＬＣを二次元的に
配列したマイクロレンズアレイが組み込まれている。こ
れにより、各画素ＰＸＬを間にして一対のマイクロレン
ズＭＬＣ，ＭＬＦが整合したデュアルマイクロレンズ構
造（ＭＬ−ＴＦＴ−ＭＬ：ＭＴＭ構造）が得られる。対
向基板２０側に形成されたマイクロレンズＭＬＣはプロ
ジェクタの光源から発した光を画素ＰＸＬに集める集光
レンズとして機能し、駆動基板１０側に形成されたマイ
クロレンズＭＬＦはフィールドレンズとして機能する。
フィールドレンズとして機能するマイクロレンズＭＬＦ
の焦点が、集光レンズとして機能するマイクロレンズＭ
ＬＣの主点とほぼ一致する様に、カバーガラス３の厚み
が３０μｍ以内に設定されている。係るデュアルマイク
ロレンズ構造は、光源光を最大限の効率で画素ＰＸＬに
供給することが可能になる。
素ＰＸＬに対応してマイクロレンズＭＬＣを二次元的に
配列したマイクロレンズアレイが組み込まれている。こ
れにより、各画素ＰＸＬを間にして一対のマイクロレン
ズＭＬＣ，ＭＬＦが整合したデュアルマイクロレンズ構
造（ＭＬ−ＴＦＴ−ＭＬ：ＭＴＭ構造）が得られる。対
向基板２０側に形成されたマイクロレンズＭＬＣはプロ
ジェクタの光源から発した光を画素ＰＸＬに集める集光
レンズとして機能し、駆動基板１０側に形成されたマイ
クロレンズＭＬＦはフィールドレンズとして機能する。
フィールドレンズとして機能するマイクロレンズＭＬＦ
の焦点が、集光レンズとして機能するマイクロレンズＭ
ＬＣの主点とほぼ一致する様に、カバーガラス３の厚み
が３０μｍ以内に設定されている。係るデュアルマイク
ロレンズ構造は、光源光を最大限の効率で画素ＰＸＬに
供給することが可能になる。
【００２７】対向基板２０側のマイクロレンズアレイ
は、ガラス基材２９、第一光学媒体層２１、第二光学媒
体層２２、カバーガラス２３を順に重ねた積層構造であ
る。第一光学媒体層２１と第二光学媒体層２２はレンズ
面Ｒを境にして互いに接している。第一光学媒体層２１
の屈折率が低く、第二光学媒体層２２の屈折率が高い。
第二光学媒体層２２は、本発明に従って流動体を用いる
ことができる。カバーガラス２３の液晶３０と接する表
面側には、図示しないが対向電極が形成されている。
は、ガラス基材２９、第一光学媒体層２１、第二光学媒
体層２２、カバーガラス２３を順に重ねた積層構造であ
る。第一光学媒体層２１と第二光学媒体層２２はレンズ
面Ｒを境にして互いに接している。第一光学媒体層２１
の屈折率が低く、第二光学媒体層２２の屈折率が高い。
第二光学媒体層２２は、本発明に従って流動体を用いる
ことができる。カバーガラス２３の液晶３０と接する表
面側には、図示しないが対向電極が形成されている。
【００２８】引続き図２を参照して、液晶表示素子の構
成材料や形状寸法につき、具体的な説明を行なう。デュ
アルマイクロレンズ構造では、フィールドレンズＭＬＦ
をその焦点距離分だけ集光レンズＭＬＣから離間し、フ
ィールド型配置を取る様にしている。この為、駆動基板
１０側のカバーガラス３は、研磨によって厚みを３０μ
ｍ以下に調整する必要がある。例えば画素ＰＸＬの配列
ピッチが１８μｍの０．７インチＳＶＧＡ用パネルの場
合、集光レンズＭＬＣの焦点距離は約３５μｍ（空気中
換算、以下同様）である。又、フィールドレンズＭＬＦ
の焦点距離は約４２μｍである。この場合、集光レン
ズＭＬＣの主点と液晶３０の界面との間の距離は、約
２０μｍとなる。同様に、フィールドレンズＭＬＦの主
点と液晶３０の界面との間の距離も約２０μｍにな
る。尚、液晶３０の厚みは例えば２〜３μｍ程度であ
る。この場合、カバーガラス３の厚みは空気中換算で約
１８μｍまで薄くする必要がある。実寸では約２７μｍ
まで研磨する必要がある。この様に薄くなると、仮に低
屈折率の第二光学媒体層２を紫外線照射もしくは加熱で
硬化して固体にすると、カバーガラス３は薄い為、スト
レスにより歪が生じる。これを防ぐ為、本発明では屈折
率ｎが１．４１〜１．４３程度のシリコンオイルをカバ
ーガラス３とガラス基材０との間に注入して第二光学媒
体層２としている。
成材料や形状寸法につき、具体的な説明を行なう。デュ
アルマイクロレンズ構造では、フィールドレンズＭＬＦ
をその焦点距離分だけ集光レンズＭＬＣから離間し、フ
ィールド型配置を取る様にしている。この為、駆動基板
１０側のカバーガラス３は、研磨によって厚みを３０μ
ｍ以下に調整する必要がある。例えば画素ＰＸＬの配列
ピッチが１８μｍの０．７インチＳＶＧＡ用パネルの場
合、集光レンズＭＬＣの焦点距離は約３５μｍ（空気中
換算、以下同様）である。又、フィールドレンズＭＬＦ
の焦点距離は約４２μｍである。この場合、集光レン
ズＭＬＣの主点と液晶３０の界面との間の距離は、約
２０μｍとなる。同様に、フィールドレンズＭＬＦの主
点と液晶３０の界面との間の距離も約２０μｍにな
る。尚、液晶３０の厚みは例えば２〜３μｍ程度であ
る。この場合、カバーガラス３の厚みは空気中換算で約
１８μｍまで薄くする必要がある。実寸では約２７μｍ
まで研磨する必要がある。この様に薄くなると、仮に低
屈折率の第二光学媒体層２を紫外線照射もしくは加熱で
硬化して固体にすると、カバーガラス３は薄い為、スト
レスにより歪が生じる。これを防ぐ為、本発明では屈折
率ｎが１．４１〜１．４３程度のシリコンオイルをカバ
ーガラス３とガラス基材０との間に注入して第二光学媒
体層２としている。
【００２９】本液晶表示素子を作成する為に、あらかじ
めマイクロレンズアレイが一体化された対向基板２０
に、同じく画素電極や薄膜トランジスタが集積形成され
た研磨前のカバーガラス３を接合し、パネルを作ってお
く。研磨前のカバーガラス３は通常ＴＦＴ基板と呼ば
れ、半導体プロセスで薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が集
積形成されたものであり、石英で構成されている。ＴＦ
Ｔ基板の裏面を露出した状態で、パネルを台ガラス（図
示せず）に貼り合わせ、台ガラス基準でＴＦＴ基板の裏
面を研磨する。この後、研磨されたＴＦＴ基板の裏面に
シール材４を塗布し、レンズ面Ｒの形成された基材０を
接合する。シール材４を硬化した後、内部にシリコンオ
イルからなる流動体を真空注入し、封止して加工を終了
する。レンズ面Ｒの形成された第一光学媒体層１は屈折
率が１．６０〜１．６５の高屈折率樹脂からなる一方、
流動体からなる第二光学媒体層２の屈折率は、例えばシ
リコンオイルを使うと１．４０〜１．４４である。
めマイクロレンズアレイが一体化された対向基板２０
に、同じく画素電極や薄膜トランジスタが集積形成され
た研磨前のカバーガラス３を接合し、パネルを作ってお
く。研磨前のカバーガラス３は通常ＴＦＴ基板と呼ば
れ、半導体プロセスで薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が集
積形成されたものであり、石英で構成されている。ＴＦ
Ｔ基板の裏面を露出した状態で、パネルを台ガラス（図
示せず）に貼り合わせ、台ガラス基準でＴＦＴ基板の裏
面を研磨する。この後、研磨されたＴＦＴ基板の裏面に
シール材４を塗布し、レンズ面Ｒの形成された基材０を
接合する。シール材４を硬化した後、内部にシリコンオ
イルからなる流動体を真空注入し、封止して加工を終了
する。レンズ面Ｒの形成された第一光学媒体層１は屈折
率が１．６０〜１．６５の高屈折率樹脂からなる一方、
流動体からなる第二光学媒体層２の屈折率は、例えばシ
リコンオイルを使うと１．４０〜１．４４である。
【００３０】シール材４には、ギャップコントロール用
の樹脂ビーズ（例えばミクロパールあるいはガラスファ
イバ）が混入されている。その割合は、例えば約１〜２
重量％である。これにより、マイクロレンズＭＬＦの主
点と液晶３０の界面との間の距離を制御している。例え
ば、実厚で約２．８〜３μｍ（空気中換算で約２μｍ）
のシール材４を用いて、距離寸法を目標の２０μｍに
調整している。一方、対向基板２０側のマイクロレンズ
ＭＬＣについても、その主点と液晶の界面との間の距離
が２０μｍとなる様にあらかじめ作成されている。
又、液晶層３０自体の厚みは前述した様に２μｍ程度で
ある。以上により、マイクロレンズＭＬＣとマイクロレ
ンズＭＬＦの主点間距離が、マイクロレンズＭＬＦの
焦点距離４２μｍとなる様にしている。この様な配置に
より、デュアルマイクロレンズ効果を得ることができ
る。
の樹脂ビーズ（例えばミクロパールあるいはガラスファ
イバ）が混入されている。その割合は、例えば約１〜２
重量％である。これにより、マイクロレンズＭＬＦの主
点と液晶３０の界面との間の距離を制御している。例え
ば、実厚で約２．８〜３μｍ（空気中換算で約２μｍ）
のシール材４を用いて、距離寸法を目標の２０μｍに
調整している。一方、対向基板２０側のマイクロレンズ
ＭＬＣについても、その主点と液晶の界面との間の距離
が２０μｍとなる様にあらかじめ作成されている。
又、液晶層３０自体の厚みは前述した様に２μｍ程度で
ある。以上により、マイクロレンズＭＬＣとマイクロレ
ンズＭＬＦの主点間距離が、マイクロレンズＭＬＦの
焦点距離４２μｍとなる様にしている。この様な配置に
より、デュアルマイクロレンズ効果を得ることができ
る。
【００３１】尚、本例では、低屈折率の流動体としてシ
リコンオイルを使ったが、これに代えてシリコングリー
ス又はシリコンゲルを使うこともできる。これらの材料
を塗布した後、真空中でカバーガラス３とガラス基材０
を貼り合わせることができる。あるいは、真空注入法に
よりグリセリンやエチレングリコールなどを注入しても
よい。これらの液体は、カバーガラス３とガラス基材０
の間を対流し、薄膜トランジスタに発生する熱を効率よ
く発散させる機能を持たせることも可能である。又、本
例は駆動基板１０側のマイクロレンズアレイの一部を液
体化しているが、対向基板２０側に形成されたマイクロ
レンズアレイの一部を流動体としてもよい。又、本例で
は駆動基板１０側に形成されたマイクロレンズＭＬＦ
は、光入射側から見て凸平の形状となっているが、これ
に代えて平凸形状としてもよい。加えて、カバーガラス
３とガラス基材０との間に流動体を強制注入する構造と
することで、レンズ面Ｒを境とした高屈折率材料と低屈
折率材料の間の濡れ性も問題でなくなる。一般に、低屈
折率材料としては、フッ素系樹脂あるいはシリコン系樹
脂が従来から用いられている。特にフッ素系樹脂は濡れ
性が悪く、固体／固体界面では濡れ性をよくする為、プ
ライマ処理など界面活性剤などを塗布することが多かっ
た。これに対し、本発明では液体を封じ込んでしまうの
で、特に濡れ性を考慮する必要はなくなる。
リコンオイルを使ったが、これに代えてシリコングリー
ス又はシリコンゲルを使うこともできる。これらの材料
を塗布した後、真空中でカバーガラス３とガラス基材０
を貼り合わせることができる。あるいは、真空注入法に
よりグリセリンやエチレングリコールなどを注入しても
よい。これらの液体は、カバーガラス３とガラス基材０
の間を対流し、薄膜トランジスタに発生する熱を効率よ
く発散させる機能を持たせることも可能である。又、本
例は駆動基板１０側のマイクロレンズアレイの一部を液
体化しているが、対向基板２０側に形成されたマイクロ
レンズアレイの一部を流動体としてもよい。又、本例で
は駆動基板１０側に形成されたマイクロレンズＭＬＦ
は、光入射側から見て凸平の形状となっているが、これ
に代えて平凸形状としてもよい。加えて、カバーガラス
３とガラス基材０との間に流動体を強制注入する構造と
することで、レンズ面Ｒを境とした高屈折率材料と低屈
折率材料の間の濡れ性も問題でなくなる。一般に、低屈
折率材料としては、フッ素系樹脂あるいはシリコン系樹
脂が従来から用いられている。特にフッ素系樹脂は濡れ
性が悪く、固体／固体界面では濡れ性をよくする為、プ
ライマ処理など界面活性剤などを塗布することが多かっ
た。これに対し、本発明では液体を封じ込んでしまうの
で、特に濡れ性を考慮する必要はなくなる。
【００３２】図３は、図２に示した液晶表示素子の全体
的な構成を示す模式的な斜視図である。このパネル構造
の液晶表示素子は、小型高精細である点に特徴がある。
図示する様に、この液晶パネルは、所定の間隙を介して
貼り合わされた駆動基板１０と対向基板２０との間に液
晶３０が保持されている。前述した様に、対向基板２０
には集光レンズとして機能するマイクロレンズＭＬＣが
形成されている。一方、駆動基板１０にはフィールドレ
ンズとして機能するマイクロレンズＭＬＦが一体化され
ている。
的な構成を示す模式的な斜視図である。このパネル構造
の液晶表示素子は、小型高精細である点に特徴がある。
図示する様に、この液晶パネルは、所定の間隙を介して
貼り合わされた駆動基板１０と対向基板２０との間に液
晶３０が保持されている。前述した様に、対向基板２０
には集光レンズとして機能するマイクロレンズＭＬＣが
形成されている。一方、駆動基板１０にはフィールドレ
ンズとして機能するマイクロレンズＭＬＦが一体化され
ている。
【００３３】駆動基板１０の内表面には互いに直交する
走査線１０４と信号線１０５が設けられている。各交点
には画素電極１０６と画素スイッチを構成する薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）がマトリクス状に配列されている。
さらに、図示しないが駆動基板１０の内表面にはラビン
グ処理を施された配向膜も形成されている。一方、対向
基板２０の内表面には対向電極１１２が形成されてい
る。図示しないが、対向電極１１２の内表面も同様にラ
ビング処理を施された配向膜が設けられている。
走査線１０４と信号線１０５が設けられている。各交点
には画素電極１０６と画素スイッチを構成する薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）がマトリクス状に配列されている。
さらに、図示しないが駆動基板１０の内表面にはラビン
グ処理を施された配向膜も形成されている。一方、対向
基板２０の内表面には対向電極１１２が形成されてい
る。図示しないが、対向電極１１２の内表面も同様にラ
ビング処理を施された配向膜が設けられている。
【００３４】互いに接着された駆動基板１０と対向基板
２０の外表面には隙間をあけて各々偏光板１１０，１１
１が配されている。走査線１０４を介してＴＦＴを選択
し、信号線１０５を介して画素電極１０６に信号を書き
込む。画素電極１０６と対向電極１１２の間に電圧が印
加され液晶３０が立ち上がる。これを一対のクロスニコ
ル配置された偏光板１１０，１１１により白色入射光の
透過量変化として取り出し所望の画像表示を行なう。こ
の表示画面を拡大投射光学系により前方に投射してスク
リーンに映し出せばプロジェクタになる。その際、本発
明では集光レンズＭＬＣとフィールドレンズＭＬＦを組
み合わせたデュアルマイクロレンズ構造を採用している
ので、光源光の利用効率が改善され、輝度の高い画面を
得ることができる。
２０の外表面には隙間をあけて各々偏光板１１０，１１
１が配されている。走査線１０４を介してＴＦＴを選択
し、信号線１０５を介して画素電極１０６に信号を書き
込む。画素電極１０６と対向電極１１２の間に電圧が印
加され液晶３０が立ち上がる。これを一対のクロスニコ
ル配置された偏光板１１０，１１１により白色入射光の
透過量変化として取り出し所望の画像表示を行なう。こ
の表示画面を拡大投射光学系により前方に投射してスク
リーンに映し出せばプロジェクタになる。その際、本発
明では集光レンズＭＬＣとフィールドレンズＭＬＦを組
み合わせたデュアルマイクロレンズ構造を採用している
ので、光源光の利用効率が改善され、輝度の高い画面を
得ることができる。
【００３５】図４は、図３に示した液晶パネルを組み込
んだ投射装置の一例を示す模式図である。この図に示し
た投射装置は、透過型の液晶パネルを３枚用いてカラー
画像表示を行ういわゆる３板方式のものである。各液晶
パネルは本発明に従ってマイクロレンズアレイが組み込
まれている。この投射型液晶表示装置は、光を発する光
源２１１と、一対の第１、第２マルチレンズアレイイン
テグレータ２１２，２１３と、マルチレンズアレイイン
テグレータ２１２，２１３の間に設けられ、光路（光軸
２１０）を第２マルチレンズアレイインテグレータ２１
３側に略９０度曲げるように配置された全反射ミラー２
１４とを備えている。マルチレンズアレイインテグレー
タ２１２，２１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ
２１２Ｍ，２１３Ｍが２次元的に配列されている。マル
チレンズアレイインテグレータ２１２，２１３は、光の
照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光
を複数の小光束に分割する機能を有している。
んだ投射装置の一例を示す模式図である。この図に示し
た投射装置は、透過型の液晶パネルを３枚用いてカラー
画像表示を行ういわゆる３板方式のものである。各液晶
パネルは本発明に従ってマイクロレンズアレイが組み込
まれている。この投射型液晶表示装置は、光を発する光
源２１１と、一対の第１、第２マルチレンズアレイイン
テグレータ２１２，２１３と、マルチレンズアレイイン
テグレータ２１２，２１３の間に設けられ、光路（光軸
２１０）を第２マルチレンズアレイインテグレータ２１
３側に略９０度曲げるように配置された全反射ミラー２
１４とを備えている。マルチレンズアレイインテグレー
タ２１２，２１３には、それぞれ複数のマイクロレンズ
２１２Ｍ，２１３Ｍが２次元的に配列されている。マル
チレンズアレイインテグレータ２１２，２１３は、光の
照度分布を均一化させるためのものであり、入射した光
を複数の小光束に分割する機能を有している。
【００３６】光源２１１は、カラー画像表示に必要とさ
れる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発
するようになっている。この光源２１１は、白色光を発
する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光を
反射、集光する凹面鏡とを含んで構成されている。発光
体としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライド
ランプまたはキセノンランプ等が使用される。凹面鏡
は、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば
回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状とな
っている。
れる、赤色光、青色光および緑色光を含んだ白色光を発
するようになっている。この光源２１１は、白色光を発
する発光体（図示せず）と、発光体から発せられた光を
反射、集光する凹面鏡とを含んで構成されている。発光
体としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライド
ランプまたはキセノンランプ等が使用される。凹面鏡
は、集光効率が良い形状であることが望ましく、例えば
回転楕円面鏡や回転放物面鏡等の回転対称な面形状とな
っている。
【００３７】この投射型液晶表示装置は、また、第２マ
ルチレンズアレイインテグレータ２１３の光の出射側
に、ＰＳ合成素子２１５と、コンデンサレンズ２１６
と、ダイクロイックミラー２１７とを順番に備えてい
る。ダイクロイックミラー２１７は、入射した光を、例
えば赤色光ＬＲと、その他の色光とに分離する機能を有
している。
ルチレンズアレイインテグレータ２１３の光の出射側
に、ＰＳ合成素子２１５と、コンデンサレンズ２１６
と、ダイクロイックミラー２１７とを順番に備えてい
る。ダイクロイックミラー２１７は、入射した光を、例
えば赤色光ＬＲと、その他の色光とに分離する機能を有
している。
【００３８】ＰＳ合成素子２１５には、第２マルチレン
ズアレイインテグレータ２１３における隣り合うマイク
ロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板２１
５Ａが設けられている。ＰＳ合成素子２１５は、入射し
た光Ｌ０を２種類（Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分）の偏
光光Ｌ１，Ｌ２に分離する機能を有している。ＰＳ合成
素子２１５は、また、分離された２つの偏光光Ｌ１，Ｌ
２のうち、一方の偏光光Ｌ２を、その偏光方向（例えば
Ｐ偏光）を保ったままＰＳ合成素子２１５から出射し、
他方の偏光光Ｌ１（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長
板２１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光
成分）に変換して出射する機能を有している。
ズアレイインテグレータ２１３における隣り合うマイク
ロレンズ間に対応する位置に、複数の１／２波長板２１
５Ａが設けられている。ＰＳ合成素子２１５は、入射し
た光Ｌ０を２種類（Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分）の偏
光光Ｌ１，Ｌ２に分離する機能を有している。ＰＳ合成
素子２１５は、また、分離された２つの偏光光Ｌ１，Ｌ
２のうち、一方の偏光光Ｌ２を、その偏光方向（例えば
Ｐ偏光）を保ったままＰＳ合成素子２１５から出射し、
他方の偏光光Ｌ１（例えばＳ偏光成分）を、１／２波長
板２１５Ａの作用により、他の偏光成分（例えばＰ偏光
成分）に変換して出射する機能を有している。
【００３９】この投射型液晶表示装置は、また、ダイク
ロイックミラー２１７によって分離された赤色光ＬＲの
光路に沿って、全反射ミラー２１８と、フィールドレン
ズ２２４Ｒと、液晶パネル２２５Ｒとを順番に備えてい
る。全反射ミラー２１８は、ダイクロイックミラー２１
７によって分離された赤色光ＬＲを、液晶パネル２２５
Ｒに向けて反射するようになっている。液晶パネル２２
５Ｒは、フィールドレンズ２２４Ｒを介して入射した赤
色光ＬＲを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を
有している。
ロイックミラー２１７によって分離された赤色光ＬＲの
光路に沿って、全反射ミラー２１８と、フィールドレン
ズ２２４Ｒと、液晶パネル２２５Ｒとを順番に備えてい
る。全反射ミラー２１８は、ダイクロイックミラー２１
７によって分離された赤色光ＬＲを、液晶パネル２２５
Ｒに向けて反射するようになっている。液晶パネル２２
５Ｒは、フィールドレンズ２２４Ｒを介して入射した赤
色光ＬＲを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を
有している。
【００４０】この投射型液晶表示装置は、さらに、ダイ
クロイックミラー２１７によって分離された他の色光の
光路に沿って、ダイクロイックミラー２１９を備えてい
る。ダイクロイックミラー２１９は、入射した光を、例
えば緑色光と青色光とに分離する機能を有している。
クロイックミラー２１７によって分離された他の色光の
光路に沿って、ダイクロイックミラー２１９を備えてい
る。ダイクロイックミラー２１９は、入射した光を、例
えば緑色光と青色光とに分離する機能を有している。
【００４１】この投射型液晶表示装置は、また、ダイク
ロイックミラー２１９によって分離された緑色光ＬＧの
光路に沿って、フィールドレンズ２２４Ｇと、液晶パネ
ル２２５Ｇとを順番に備えている。液晶パネル２２５Ｇ
は、フィールドレンズ２２４Ｇを介して入射した緑色光
ＬＧを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有し
ている。
ロイックミラー２１９によって分離された緑色光ＬＧの
光路に沿って、フィールドレンズ２２４Ｇと、液晶パネ
ル２２５Ｇとを順番に備えている。液晶パネル２２５Ｇ
は、フィールドレンズ２２４Ｇを介して入射した緑色光
ＬＧを、画像信号に応じて空間的に変調する機能を有し
ている。
【００４２】この投射型液晶表示装置は、さらに、ダイ
クロイックミラー２１９によって分離された青色光ＬＢ
の光路に沿って、リレーレンズ２２０と、全反射ミラー
２２１と、リレーレンズ２２２と、全反射ミラー２２３
と、フィールドレンズ２２４Ｂと、液晶パネル２２５Ｂ
とを順番に備えている。全反射ミラー２２１は、リレー
レンズ２２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミ
ラー２２３に向けて反射するようになっている。全反射
ミラー２２３は、全反射ミラー２２１によって反射さ
れ、リレーレンズ２２２を介して入射した青色光ＬＢ
を、液晶パネル２２５Ｂに向けて反射するようになって
いる。液晶パネル２２５Ｂは、全反射ミラー２２３によ
って反射され、フィールドレンズ２２４Ｂを介して入射
した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調する
機能を有している。
クロイックミラー２１９によって分離された青色光ＬＢ
の光路に沿って、リレーレンズ２２０と、全反射ミラー
２２１と、リレーレンズ２２２と、全反射ミラー２２３
と、フィールドレンズ２２４Ｂと、液晶パネル２２５Ｂ
とを順番に備えている。全反射ミラー２２１は、リレー
レンズ２２０を介して入射した青色光ＬＢを、全反射ミ
ラー２２３に向けて反射するようになっている。全反射
ミラー２２３は、全反射ミラー２２１によって反射さ
れ、リレーレンズ２２２を介して入射した青色光ＬＢ
を、液晶パネル２２５Ｂに向けて反射するようになって
いる。液晶パネル２２５Ｂは、全反射ミラー２２３によ
って反射され、フィールドレンズ２２４Ｂを介して入射
した青色光ＬＢを、画像信号に応じて空間的に変調する
機能を有している。
【００４３】この投射型液晶表示装置は、また、赤色光
ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置
に、３つの色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを合成する機能を有し
たクロスプリズム２２６を備えている。この投射型液晶
表示装置は、また、クロスプリズム２２６から出射され
た合成光を、スクリーン２２８に向けて投射するための
投射レンズ２２７を備えている。クロスプリズム２２６
は、３つの入射面２２６Ｒ，２２６Ｇ，２２６Ｂと、一
つの出射面２２６Ｔとを有している。入射面２２６Ｒに
は、液晶パネル２２５Ｒから出射された赤色光ＬＲが入
射するようになっている。入射面２２６Ｇには、液晶パ
ネル２２５Ｇから出射された緑色光ＬＧが入射するよう
になっている。入射面２２６Ｂには、液晶パネル２２５
Ｂから出射された青色光ＬＢが入射するようになってい
る。クロスプリズム２２６は、入射面２２６Ｒ，２２６
Ｇ，２２６Ｇに入射した３つの色光を合成して出射面２
２６Ｔから出射する。
ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの光路が交わる位置
に、３つの色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを合成する機能を有し
たクロスプリズム２２６を備えている。この投射型液晶
表示装置は、また、クロスプリズム２２６から出射され
た合成光を、スクリーン２２８に向けて投射するための
投射レンズ２２７を備えている。クロスプリズム２２６
は、３つの入射面２２６Ｒ，２２６Ｇ，２２６Ｂと、一
つの出射面２２６Ｔとを有している。入射面２２６Ｒに
は、液晶パネル２２５Ｒから出射された赤色光ＬＲが入
射するようになっている。入射面２２６Ｇには、液晶パ
ネル２２５Ｇから出射された緑色光ＬＧが入射するよう
になっている。入射面２２６Ｂには、液晶パネル２２５
Ｂから出射された青色光ＬＢが入射するようになってい
る。クロスプリズム２２６は、入射面２２６Ｒ，２２６
Ｇ，２２６Ｇに入射した３つの色光を合成して出射面２
２６Ｔから出射する。
【００４４】図５は、本発明に係る液晶表示素子の他の
実施例を示す模式的な断面図である。理解を容易にする
為、図２に示した先の実施形態と対応する部分には対応
する参照番号を付してある。先の実施形態では、駆動基
板１０側に形成されたマイクロレンズＭＬＦが光入射側
から見て凸平形状となっていた。これに対し、本実施形
態ではマイクロレンズＭＬＦが光入射方向から見て平凸
形状となっている。この関係で、流動体からなる第二光
学媒体層２が高屈折率を有し、固体の第一光学媒体層１
が低屈折率となっている。
実施例を示す模式的な断面図である。理解を容易にする
為、図２に示した先の実施形態と対応する部分には対応
する参照番号を付してある。先の実施形態では、駆動基
板１０側に形成されたマイクロレンズＭＬＦが光入射側
から見て凸平形状となっていた。これに対し、本実施形
態ではマイクロレンズＭＬＦが光入射方向から見て平凸
形状となっている。この関係で、流動体からなる第二光
学媒体層２が高屈折率を有し、固体の第一光学媒体層１
が低屈折率となっている。
【００４５】図６は、本発明に係る液晶表示素子の別の
実施形態を示す模式的な断面図である。理解を容易にす
る為、図５に示した先の実施形態と対応する部分には対
応する参照番号を付してある。本実施形態は、対向基板
２０側に、デュアルマイクロレンズ構造のマイクロレン
ズアレイＭＬＡが一体化されている。本例では、このマ
イクロレンズアレイＭＬＡはガラス基材２９とカバーガ
ラス２３との間に保持されている。このマイクロレンズ
アレイＭＬＡは集光レンズとして機能するマイクロレン
ズＭＬＣとフィールドレンズとして機能するマイクロレ
ンズＭＬＦを含んでおり、両者の主点間距離はやはり同
様にＭＬＦの焦点と一致する様に設定することが好まし
い。
実施形態を示す模式的な断面図である。理解を容易にす
る為、図５に示した先の実施形態と対応する部分には対
応する参照番号を付してある。本実施形態は、対向基板
２０側に、デュアルマイクロレンズ構造のマイクロレン
ズアレイＭＬＡが一体化されている。本例では、このマ
イクロレンズアレイＭＬＡはガラス基材２９とカバーガ
ラス２３との間に保持されている。このマイクロレンズ
アレイＭＬＡは集光レンズとして機能するマイクロレン
ズＭＬＣとフィールドレンズとして機能するマイクロレ
ンズＭＬＦを含んでおり、両者の主点間距離はやはり同
様にＭＬＦの焦点と一致する様に設定することが好まし
い。
【００４６】図示する様に、マイクロレンズアレイＭＬ
Ａは、二次元的に配列した複数の第一レンズ面Ｒ１から
なる第一界面と、第一レンズ面Ｒ１に対応して同じく二
次元的に配列した複数の第二レンズ面Ｒ２からなり且つ
第一界面に対向配置した第二界面とを有する積層構造か
らなる。この積層構造は、第一界面側に配された第一の
光学媒体層２１と第二界面側に配された第二の光学媒体
層２１'と、第一界面及び第二界面の間に配され且つ第
一光学媒体層２１及び第二光学媒体層２１'とは異なる
屈折率を有する第三光学媒体層２２とを含む。第一光学
媒体層２１、第二光学媒体層２１'及び第三光学媒体層
２２の内少くとも一層は透明な流動体からなる一方、残
りの層は透明樹脂の固体からなる。本例では、第一光学
媒体層２１及び第二光学媒体層２１'は各々表面に第一
レンズ面Ｒ１及び第二レンズ面Ｒ２が形成された透明樹
脂の固体からなる。これに対し、第三光学媒体層２２は
第一光学媒体層２１及び第二光学媒体層２１'の間に充
填された透明な流動体からなり、第一光学媒体層２１及
び第二光学媒体層２１'の間に生ずるストレスを緩和す
ることができる。本例では、第一光学媒体層２１側のガ
ラス基材２９と、第二光学媒体層２１'側のカバーガラ
ス２３とが、シール材２５によって接合されており、両
者の間隙に流動体が注入封止され、第三光学媒体層２２
を形成している。前述した様に、第一レンズ面Ｒ１から
なるマイクロレンズＭＬＣの主点が、第二レンズ面Ｒ２
からなるマイクロレンズＭＬＦの焦点位置とほぼ重なる
様に、第一界面及び第二界面の間隙寸法がシール材２５
の厚みにより設定されている。
Ａは、二次元的に配列した複数の第一レンズ面Ｒ１から
なる第一界面と、第一レンズ面Ｒ１に対応して同じく二
次元的に配列した複数の第二レンズ面Ｒ２からなり且つ
第一界面に対向配置した第二界面とを有する積層構造か
らなる。この積層構造は、第一界面側に配された第一の
光学媒体層２１と第二界面側に配された第二の光学媒体
層２１'と、第一界面及び第二界面の間に配され且つ第
一光学媒体層２１及び第二光学媒体層２１'とは異なる
屈折率を有する第三光学媒体層２２とを含む。第一光学
媒体層２１、第二光学媒体層２１'及び第三光学媒体層
２２の内少くとも一層は透明な流動体からなる一方、残
りの層は透明樹脂の固体からなる。本例では、第一光学
媒体層２１及び第二光学媒体層２１'は各々表面に第一
レンズ面Ｒ１及び第二レンズ面Ｒ２が形成された透明樹
脂の固体からなる。これに対し、第三光学媒体層２２は
第一光学媒体層２１及び第二光学媒体層２１'の間に充
填された透明な流動体からなり、第一光学媒体層２１及
び第二光学媒体層２１'の間に生ずるストレスを緩和す
ることができる。本例では、第一光学媒体層２１側のガ
ラス基材２９と、第二光学媒体層２１'側のカバーガラ
ス２３とが、シール材２５によって接合されており、両
者の間隙に流動体が注入封止され、第三光学媒体層２２
を形成している。前述した様に、第一レンズ面Ｒ１から
なるマイクロレンズＭＬＣの主点が、第二レンズ面Ｒ２
からなるマイクロレンズＭＬＦの焦点位置とほぼ重なる
様に、第一界面及び第二界面の間隙寸法がシール材２５
の厚みにより設定されている。
【００４７】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、マ
イクロレンズアレイを構成する複数の光学媒体層の内、
少くとも一層を流動体で構成することにより、カバーガ
ラスのストレスを緩和し、反り変形や歪変形を防止する
ことができる。これにより、マイクロレンズアレイを液
晶表示素子に組み込んだ場合でも、液晶層の厚み寸法を
均一に制御することが可能である。特に高精細化に伴い
狭ピッチ化が進み、ＭＬ狭ピッチ化、カバーガラス薄膜
化に対応できる。又、流動体のまま樹脂を硬化させる必
要がないので、工程削減の効果がある。又、流動体を利
用して、ＴＦＴ基板に対する液冷効果を得ることが可能
である。加えて、流動体を注入封止することで、他の固
体相との間で樹脂相互の濡れ性に配慮を払う必要がなく
なり、製造プロセスが合理化可能である。
イクロレンズアレイを構成する複数の光学媒体層の内、
少くとも一層を流動体で構成することにより、カバーガ
ラスのストレスを緩和し、反り変形や歪変形を防止する
ことができる。これにより、マイクロレンズアレイを液
晶表示素子に組み込んだ場合でも、液晶層の厚み寸法を
均一に制御することが可能である。特に高精細化に伴い
狭ピッチ化が進み、ＭＬ狭ピッチ化、カバーガラス薄膜
化に対応できる。又、流動体のまま樹脂を硬化させる必
要がないので、工程削減の効果がある。又、流動体を利
用して、ＴＦＴ基板に対する液冷効果を得ることが可能
である。加えて、流動体を注入封止することで、他の固
体相との間で樹脂相互の濡れ性に配慮を払う必要がなく
なり、製造プロセスが合理化可能である。
【図１】本発明に係るマイクロレンズアレイの製造方法
を示す工程図である。
を示す工程図である。
【図２】本発明に係る液晶表示素子の実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示素子の実施形態を示す模
式的な斜視図である。
式的な斜視図である。
【図４】本発明に係る投射装置の一例を示す模式図であ
る。
る。
【図５】本発明に係る液晶表示素子の他の実施形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】本発明に係る液晶表示素子の別の実施形態を示
す断面図である。
す断面図である。
【図７】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す
工程図である。
工程図である。
【図８】従来の液晶表示素子の一例を示す模式図であ
る。
る。
０・・・ガラス基板、１・・・第一光学媒体層、２・・
・第二光学媒体層、３・・・カバーガラス、４・・・シ
ール材、Ｒ・・・レンズ面
・第二光学媒体層、３・・・カバーガラス、４・・・シ
ール材、Ｒ・・・レンズ面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｈ０４Ｎ 5/66 Ａ ５Ｃ０６０
9/31 9/31 Ｂ
Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 HA08 HA13 HA25
HA28 MA17
2H091 FA05X FA29X FA29Z FA41Z
FB07 FB12 FC19 FD13 FD14
LA02 LA18 MA07
2H092 JA24 NA01 PA01 PA07 RA05
2K103 AA05 AB10 BB02 BC26 CA18
CA75
5C058 AA06 AB00 BA25 BA35 EA26
5C060 BA04 BA09 BB13 BC05 DA00
GA02 HC00 HD02 JA00
Claims (16)
- 【請求項１】 二次元的に配列した複数のレンズ面を界
面として一面側に配された第一の光学媒体層と、他面側
に配され且つ該第一の光学媒体層とは異なる屈折率を有
する第二の光学媒体層とを含むマイクロレンズアレイに
おいて、 所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合した厚み
が３０μｍ以下のカバーガラスを備えており、 前記第一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その
表面に該レンズ面が成形されており、 前記第二の光学媒体層は透明な流動体からなり、該間隙
に充填されて該第一の光学媒体層と該カバーガラスとの
間に生じるストレスを緩和することを特徴とするマイク
ロレンズアレイ。 - 【請求項２】 二次元的に配列した複数の第一レンズ面
からなる第一界面と、該第一レンズ面に対応して同じく
二次元的に配列した複数の第二レンズ面からなり且つ該
第一界面に対向配置した第二界面とを有する積層構造か
らなり、 該第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界
面側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第
二界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは
異なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを含み、 前記第一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層
は透明な流動体からなる一方、残りの層は透明樹脂の固
体からなることを特徴とするマイクロレンズアレイ。 - 【請求項３】 前記第一及び第二の光学媒体層は各々表
面に第一レンズ面及び第二レンズ面が成形された透明樹
脂の固体からなり、 前記第三の光学媒体層は該第一及び第二の光学媒体層の
間に充填された透明な流動体からなり、該第一及び第二
の光学媒体層の間に生じるストレスを緩和することを特
徴とする請求項２記載のマイクロレンズアレイ。 - 【請求項４】 第一レンズ面からなるマイクロレンズの
主点が第二レンズ面からなるマイクロレンズの焦点位置
と略重なる様に、第一界面及び第二界面の間隙寸法が設
定されていることを特徴とする請求項２記載のマイクロ
レンズアレイ。 - 【請求項５】 前記流動体は、液体、ゲル及びグリース
から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載の
マイクロレンズアレイ。 - 【請求項６】 前記流動体は、水、エチレングリコー
ル、グリセリン、シリコンオイル及びシリコングリース
から選択されることを特徴とする請求項１又は２記載の
マイクロレンズアレイ。 - 【請求項７】 前記充填された流動体は、レンズ面から
はずれた周辺部位にストレスを吸収する為に気泡を含ん
でいることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ
レンズアレイ。 - 【請求項８】 少くとも画素電極及びこれを駆動するス
イッチング素子が形成された基板と、少くとも対向電極
が形成された基板と、所定の間隙を介して該画素電極と
該対向電極とが互いに対面する様に接合した両基板の間
に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、 少くとも片方の基板には各画素電極に対応してマイクロ
レンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組
み込まれている液晶表示素子において、 前記マイクロレンズアレイは、二次元的に配列した複数
のレンズ面を界面として一面側に配された第一の光学媒
体層と、他面側に配され且つ該第一の光学媒体層とは異
なる屈折率を有する第二の光学媒体層とを含み、 所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合した厚み
が３０μｍ以下のカバーガラスを備え、 前記第一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その
表面に該レンズ面が成形されており、 前記第二の光学媒体層は透明な流動体からなり、該間隙
に充填されて該第一の光学媒体層と該カバーガラスとの
間に生じるストレスを緩和し、 前記カバーガラスが該液晶層に接していることを特徴と
する液晶表示素子。 - 【請求項９】 前記カバーガラスは、あらかじめ画素電
極及びこれを駆動するスイッチング素子が形成された表
面及びこれと反対側の裏面とを有するガラス板からな
り、該裏面を研磨して板厚を３０μｍ以下に薄くした
後、該レンズ面に接合されたものであることを特徴とす
る請求項８記載の液晶表示素子。 - 【請求項１０】 もう片方の基板にも各画素電極に対応
してマイクロレンズを二次元的に配列したマイクロレン
ズアレイが組み込まれており、 各画素電極を間にして整合した一対のマイクロレンズ
は、片方が該画素電極に光を集める集光レンズとして機
能し、もう片方がフィールドレンズとして機能すること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示素子。 - 【請求項１１】 フィールドレンズとして機能するマイ
クロレンズの焦点が集光レンズとして機能するマイクロ
レンズの主点と略一致する様に、該カバーガラスの厚み
が設定されていることを特徴とする請求項８記載の液晶
表示素子。 - 【請求項１２】 少くとも画素電極及びこれを駆動する
スイッチング素子が形成された基板と、少くとも対向電
極が形成された基板と、所定の間隙を介して該画素電極
と該対向電極とが互いに対面する様に接合した両基板の
間に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、 少くとも片方の基板には各画素電極に対応してマイクロ
レンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組
み込まれている液晶表示素子において、 前記マイクロレンズアレイは、二次元的に配列した複数
の第一レンズ面からなる第一界面と、該第一レンズ面に
対応して同じく二次元的に配列した複数の第二レンズ面
からなり且つ該第一界面に対向配置した第二界面とを有
する積層構造からなり、 該第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界
面側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第
二界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは
異なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを含み、 前記第一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層
は透明な流動体からなる一方、残りの層は透明樹脂の固
体からなることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項１３】 光を発する光源と、入射した光を光学
的に変調する機能を有した液晶表示素子と、該液晶表示
素子によって変調された光を投射する投射レンズとを備
えた投射装置であって、 前記液晶表示素子は、少くとも画素電極及びこれを駆動
するスイッチング素子が形成された基板と、少くとも対
向電極が形成された基板と、所定の間隙を介して該画素
電極と該対向電極とが互いに対面する様に接合した両基
板の間に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、 少くとも片方の基板には各画素電極に対応してマイクロ
レンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組
み込まれており、 前記マイクロレンズアレイは、二次元的に配列した複数
のレンズ面を界面として一面側に配された第一の光学媒
体層と、他面側に配され且つ該第一の光学媒体層とは異
なる屈折率を有する第二の光学媒体層とを含み、 所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に接合した厚み
が３０μｍ以下のカバーガラスを備え、 前記第一の光学媒体層は透明樹脂の固体からなり、その
表面に該レンズ面が成形されており、 前記第二の光学媒体層は透明な流動体からなり、該間隙
に充填されて該第一の光学媒体層と該カバーガラスとの
間に生じるストレスを緩和し、 前記カバーガラスが該液晶層に接していることを特徴と
する投射装置。 - 【請求項１４】 光を発する光源と、入射した光を光学
的に変調する機能を有した液晶表示素子と、該液晶表示
素子によって変調された光を投射する投射レンズとを備
えた投射装置であって、 前記液晶表示素子は、少くとも画素電極及びこれを駆動
するスイッチング素子が形成された基板と、少くとも対
向電極が形成された基板と、所定の間隙を介して該画素
電極と該対向電極とが互いに対面する様に接合した両基
板の間に配された液晶層とからなるパネル構造を有し、 少くとも片方の基板には各画素電極に対応してマイクロ
レンズを二次元的に配列したマイクロレンズアレイが組
み込まれており、 前記マイクロレンズアレイは、二次元的に配列した複数
の第一レンズ面からなる第一界面と、該第一レンズ面に
対応して同じく二次元的に配列した複数の第二レンズ面
からなり且つ該第一界面に対向配置した第二界面とを有
する積層構造からなり、 該第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界
面側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第
二界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは
異なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを含み、 前記第一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層
は透明な流動体からなる一方、残りの層は透明樹脂の固
体からなることを特徴とする投射装置。 - 【請求項１５】 二次元的に配列した複数のレンズ面を
界面として一面側に配された第一の光学媒体層と、他面
側に配され且つ該第一の光学媒体層とは異なる屈折率を
有する第二の光学媒体層とを含むマイクロレンズアレイ
の製造方法において、 厚みが３０μｍ以下のカバーガラスを用意する工程と、 透明樹脂の固体からなる第一の光学媒体層の表面にレン
ズ面を形成する工程と、 所定の間隙を介して該レンズ面の他面側に該カバーガラ
スを接合する工程と、 透明な流動体からなる第二の光学媒体層を、該間隙に充
填する工程とからなり、 該第一の光学媒体層と該カバーガラスとの間に生じるス
トレスを緩和することを特徴とするマイクロレンズアレ
イの製造方法。 - 【請求項１６】 二次元的に配列した複数の第一レンズ
面からなる第一界面と、該第一レンズ面に対応して同じ
く二次元的に配列した複数の第二レンズ面からなり且つ
該第一界面に対向配置した第二界面とを有する積層構造
を有するマイクロレンズアレイの製造方法であって、 該第一界面側に配された第一の光学媒体層と、該第二界
面側に配された第二の光学媒体層と、該第一界面及び第
二界面の間に配され且つ第一及び第二の光学媒体層とは
異なる屈折率を有する第三の光学媒体層とを用い、 前記第一、第二及び第三の光学媒体層の内少くとも一層
を透明な流動体で形成する一方、残りの層を透明樹脂の
固体で形成することを特徴とするマイクロレンズアレイ
の製造方法。
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