JP2009175599A - マイクロレンズ基板、マイクロレンズ基板の製造方法、液晶パネル及び液晶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性に優れ、液晶装置の表示性能を向上させることができるマイクロレンズ基板、マイクロレンズ基板の製造方法、液晶パネル及び液晶装置を提供する。
【解決手段】レンズ層２２と透明導電膜２５との間に遮光膜２３の複数の開口部２３ａを埋める透明材料層２４が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロレンズ基板、マイクロレンズ基板の製造方法、液晶パネル及び液晶装置に関するものである。

従来から、液晶装置に用いられる液晶パネルと、その液晶パネルの対向基板として用いられるマイクロレンズ基板が知られている。このマイクロレンズ基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び画素電極等を備えたＴＦＴ基板に対向して配置され、遮光膜（ブラックマトリクス）、透明導電膜（共通電極）及びマイクロレンズ等を備えている。また、カバーガラスの代わりにポリシラザン化合物が水と反応することにより生成される組成物を皮膜として用いたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−９４３６８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、図９に示すように、複数の開口部２３ａを有するブラックマトリクス２３により、皮膜Ｆ上に凹凸が形成されている。そして、凹凸に沿って共通電極２５が形成されている。ここで、ブラックマトリクス２３は、通常、例えば数十〜数百ｎｍ程度の膜厚に形成され、共通電極２５は数百ｎｍ程度の膜厚に形成される。このように、ブラックマトリクス２３の膜厚が共通電極２５の膜厚に対して比較的大きくなっている。
そのため、ブラックマトリクス２３の角部Ｃにおいて共通電極２５が極端に薄くなったり、断絶したりする虞がある。これにより、マイクロレンズ基板（対向基板）２０Ｚの信頼性が低下するという課題がある。
また、共通電極２５が凹凸に沿って形成されるため、対向基板２０Ｚの液晶側の面に凹凸が形成される。これにより、液晶分子の配向が乱れて光漏れ等の表示不良が発生し、液晶パネルの表示性能が低下するという課題がある。

そこで、この発明は、信頼性に優れ、液晶装置の表示性能を向上させることができるマイクロレンズ基板、マイクロレンズ基板の製造方法、液晶パネル及び液晶装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明のマイクロレンズ基板は、複数のマイクロレンズを備えたレンズ層と、前記レンズ層上に形成され、複数の開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜を覆う透明導電膜と、を備えた液晶パネル用のマイクロレンズ基板であって、前記レンズ層と前記透明導電膜との間に前記遮光膜の前記複数の開口部を埋める透明材料層が形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、遮光膜の開口部を透明材料層によって埋め、遮光膜によってレンズ層上に形成された凹凸の凹部を埋めることができる。そのため、レンズ層上が透明材料層によって平坦化され、遮光膜を覆う透明導電膜が極端に薄くなったり断絶したりすることが防止される。したがって、マイクロレンズ基板の信頼性を向上させることができる。
また、レンズ層上が平坦化されるので、透明導電膜が平坦に形成され、マイクロレンズ基板の透明導電膜側の面が平坦になる。そのため、マイクロレンズ基板を液晶パネルに用いた場合に、基板間隔が均一化されて液晶層の層厚が一定になり、液晶分子の配向が均一になる。したがって、液晶パネルの光漏れ等の表示不良を防止することができ、液晶パネルの表示性能を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記レンズ層は、樹脂材料または有機−無機複合材料により形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、マイクロレンズ基板を容易に製造することができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記透明材料層は樹脂材料により形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、レンズ層が同じ樹脂材料により形成されている場合には、レンズ層と透明材料層の屈折率を等しくして光の透過率を向上させることができる。また、レンズ層が有機−無機複合材料により形成されている場合には、無機材料を用いる場合と比較して、レンズ層と透明材料層との親和性を向上させ、密着性を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記透明材料層はポリシラザン化合物または二酸化珪素により形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、透明材料層によりマイクロレンズ基板の封止性能を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記透明材料層は有機−無機複合材料により形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、レンズ層が樹脂材料により形成されている場合には、レンズ層と透明材料層との親和性を向上させ、密着性を向上させることができる。また、レンズ層が透明材料層と同じ有機−無機複合材料により形成されている場合には、レンズ層と透明材料層の屈折率を等しくして光の透過率を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記遮光膜と前記レンズ層との間に保護層が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、保護層によりレンズ層を保護することができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記保護層は、ポリシラザン化合物または二酸化珪素により形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、保護層の封止性能を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板は、前記遮光膜の厚さは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であり、透明材料層の厚さは２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする。
このように構成することで、開口部を有する遮光膜によりレンズ層上に形成された凹凸を透明材料層によって、より確実に平坦化することができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は、複数のマイクロレンズを備えたレンズ層と、前記レンズ層上に形成され、複数の開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜を覆う透明導電膜と、を備えたマイクロレンズ基板の製造方法であって、前記レンズ層上に前記遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜の前記開口部を埋めるように、前記透明材料層を形成する工程と、前記透明材料層及び前記遮光膜を覆うように前記透明導電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。

このように製造することで、開口部を有する遮光膜の形成によりレンズ層上に形成された凹凸を、透明材料層の形成によって平坦化することができ、透明導電膜を形成する際に遮光膜の角部で透明導電膜が極端に薄くなったり断絶したりすることが防止される。したがって、マイクロレンズ基板の信頼性を向上させることができる。また、レンズ層上が平坦化されるので、透明導電膜が平坦に形成される。

また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は、前記透明材料層を形成する工程は、前記透明材料層の組成物を含む液状体を前記レンズ層上に塗布する工程と、前記液状体を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
このように製造することで、遮光膜の開口部に液状体が充填されて硬化し、遮光膜の開口部が透明材料層によって埋められた状態となる。

また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は、前記透明材料層を形成する工程において、低温化学気相成長法を用いて前記透明材料層を形成することを特徴とする。
このように製造することで、単一の工程で透明材料層を形成することができ、製造工程を簡略化させ、生産性を向上させることができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は、前記低温化学気相成長法において、テトラエチルオルソシリケートを用いて前記透明材料層を形成することを特徴とする。
このように製造することで、２００度以下の低温で、二酸化珪素により透明材料層を形成することができる。

また、本発明のマイクロレンズ基板の製造方法は、前記透明材料層の表面を化学機械研磨により平坦化する工程を有することを特徴とする。
このように製造することで、透明材料層をより高度に平坦化させ、透明導電膜をより平坦に形成し、マイクロレンズ基板の信頼性をさらに向上させることができる。

また、本発明の液晶パネルは、上記のいずれかに記載のマイクロレンズ基板を備えている。また、本発明の液晶装置は、上記の液晶パネル備えている。
このように構成することで、信頼性が向上され、液晶に接する透明導電膜側の面が平坦化されたマイクロレンズ基板を備えているので、液晶パネルの信頼性が向上するとともに、液晶層の層厚が均一化され、表示性能が向上する。また、液晶装置は、信頼性と表示性能が向上した液晶パネルを搭載した高品質の液晶装置となる。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。

（液晶パネル、マイクロレンズ基板）
図１は、本実施形態の液晶パネル１００の構成を示す断面図である。
図１に示すように、液晶パネル１００は、対向して配置されたＴＦＴ基板１０と対向基板（マイクロレンズ基板）２０とを備えている。ＴＦＴ基板１０の端部と対向基板２０の端部とは、シール材（図示略）によって貼り合わせられており、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間には、液晶が封入されて液晶層３０が形成されている。また、ＴＦＴ基板１０及び対向基板２０の液晶層３０と反対側には、それぞれ位相差板及び偏光板（図示略）が設けられている。

ＴＦＴ基板１０は、液晶層３０の液晶を駆動するための基板であり、基板本体１１と、基板本体１１上に設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２を備えている。基板本体１１は、例えば、石英ガラス等の透明材料により形成されている。

ＴＦＴ１２のソースには、データ線駆動回路（図示略）から延びるデータ線が電気的に接続されており、ＴＦＴ１２のドレインには画素電極１３が電気的に接続されている。画素電極１３は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料により形成されている。ＴＦＴ１２及び画素電極１３は、液晶パネル１００の画素に対応してマトリックス状に多数配置され、データ線駆動回路はデータ線を介して画像信号を各画素に供給する。

ＴＦＴ１２のゲートには、走査線駆動回路（図示略）から延びる走査線が電気的に接続されている。走査線駆動回路から所定のタイミングで走査線にパルス的に供給される走査信号は、線順次でＴＦＴ１２のゲートに印加されるようになっている。ＴＦＴ１２のゲートに走査信号が印加されると、ＴＦＴ１２のゲートとソースの間が一定期間オンとなり、データ線から供給される画像信号が所定のタイミングで画素電極１３に書き込まれるようになっている。
また、ＴＦＴ基板１０の液晶層３０側には、例えば、ポリイミドにより形成され、液晶層３０の液晶分子の配向を規定する配向膜１４が設けられている。

対向基板２０は、基板本体２１、レンズ層２２、ブラックマトリクス（遮光膜）２３、透明材料層２４、共通電極（透明導電膜）２５、及び配向膜２６を備えている。対向基板の液晶層３０側に設けられた配向膜２６は、配向膜１４と同様に、例えば、ポリイミドにより形成され、液晶分子の配向を規定するように構成されている。
基板本体２１の液晶層３０側には、液晶パネル１００の画素に対応して多数の半球状の凹部２１ａが形成されている。ここで、基板本体２１は、例えば、石英ガラス等の透明性を有する材料により形成されている。基板本体２１の材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられるが、中でも、石英ガラスが好ましい。石英ガラスは、機械的強度、耐熱性が高く、また、線膨張係数が非常に低く、熱による形状の変化が少ない。また、短波長領域の透過率も高く光エネルギーによる劣化もほとんどないという利点もある。

基板本体２１上には、基板本体２１の凹部２１ａに対応する多数の半球状の凸部２２ａを有するレンズ層２２が形成されている。レンズ層２２の凸部２２ａが形成された面は、基板本体２１の凹部２１ａが形成された面に密着し、凸部２２ａが凹部２１ａに隙間なく収容されている。レンズ層２２の厚さは、液晶パネル１００の設計仕様等により決定され、例えば、約１０μｍ〜約５０μｍ程度の厚さに形成される。本実施形態では、レンズ層２２の厚さは、例えば、約３０μｍ程度に形成されている。

レンズ層２２は、例えば、エポキシ系の熱硬化樹脂等の透明性を有する材料により形成されている。このように、レンズ層２２が屈折率の異なる基板本体２１と密着することで、凸部２２ａがマイクロレンズとして機能するように構成されている。
レンズ層２２の材料としては、エポキシ系の熱硬化樹脂以外にも、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ポリエチレン等の透明性を有する樹脂材料や、これらの樹脂材料にＳｉＯ_２（二酸化珪素）等を結合させた有機−無機複合材料を用いることができる。

レンズ層２２の液晶層３０側には、複数の開口部２３ａを有するブラックマトリクス２３が形成されている。ブラックマトリクス２３の開口部２３ａは、液晶パネル１００の画素に対応すると共に、凸部２２ａからなる各マイクロレンズに対応して開口されている。
ここで、本実施形態では、ブラックマトリクス２３は、例えば、Ｃｒにより形成され、厚さは約１００ｎｍ程度となっている。ブラックマトリクス２３は、Ｃｒ以外にも、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉ等の金属膜、カーボンやチタン等を分散した樹脂層などにより形成することができる。

また、レンズ層２２上には、開口部２３ａを埋め、ブラックマトリクス２３を覆うように透明材料層２４が形成されている。透明材料層２４の厚さは、例えば、約２０００ｎｍ程度の厚さに形成されている。
ここで、透明材料層２４は、例えば、ポリシラザン化合物によって形成されている。透明材料層２４の材料としては、ポリシラザン化合物以外にも、例えば、ＳｉＯ_２（二酸化珪素）、有機−無機複合材料、あるいはレンズ層２２と同様の樹脂材料等を用いることができる。本実施形態において有機―無機複合材料とは、有機成分と無機成分とが共有結合により結合したもののことを指す。有機−無機複合材料は、その分子内に、樹脂材料と同様の化学構造を有している。

透明材料層２４上には、例えば、ＩＴＯ等の透明導電性材料により形成され、透明材料層２４及びブラックマトリクス２３を覆う平面ベタ状の共通電極２５が設けられている。共通電極２５上には、例えば、ポリイミドにより形成され、液晶層３０の液晶分子の配向を規定する配向膜２６が設けられている。

以上のような構成の液晶パネル１００は、データ線からの画像信号をＴＦＴ１２でスイッチング制御することにより、複数の画素の画素電極１３に個別に画像信号を伝達できるようになっている。画素電極１３に画像信号が伝達されると、画素電極１３と共通電極２５との間に所定の電界が印加されて、これら電極間の液晶分子は、電界に応じた方向を向くようになる。そして、照明装置等（図示省略）から射出され、液晶パネル１００の対向基板２０に入射した光Ｌは、マイクロレンズとして機能するレンズ層２２の凸部２２ａによって集光されて、ブラックマトリクス２３の開口部２３ａを通過する。これにより、対向基板２０を透過する光Ｌが増加して、光Ｌの利用効率が向上する。対向基板２０を透過した光Ｌは、対向基板２０側からＴＦＴ基板１０側に向かう間に、液晶層３０により画像信号に応じて変調される。そして、変調された光Ｌが、偏光板等でフィルタリングされることにより、階調表示が可能となっている。

ここで、本実施形態の対向基板２０は、レンズ層２２と共通電極２５との間にブラックマトリクス２３の複数の開口部２３ａを埋める透明材料層２４が形成されている。これにより、ブラックマトリクス２３と開口部２３ａによってレンズ層２２上に形成された凹凸が、透明材料層２４により埋められて平坦化される。

また、本実施形態では、ブラックマトリクス２３の厚さは約１００ｎｍ程度であり、透明材料層２４の厚さは、例えば、約２０００ｎｍ程度の厚さに形成されている。そのため、図１に示すように、透明材料層２４によりブラックマトリクス２３の開口部２３ａが埋められると共に、ブラックマトリクス２３を完全に覆うことができる。これにより、ブラックマトリクス２３と開口部２３ａとにより形成されたレンズ層２２上の凹凸が、透明材料層２４によって、より確実に平坦化される。これにより、図９に示す従来の対向基板２０Ｚのように、凸状のブラックマトリクス２３の角部Ｃにより共通電極２５が極端に薄くなったり断絶したりすることが防止される。したがって、対向基板２０の信頼性を向上させ、液晶パネル１００の信頼性を向上させることができる。

また、ブラックマトリクス２３と開口部２３ａによる凹凸が透明材料層２４により平坦化されるので、共通電極２５がブラックマトリクス２３と開口部２３ａによる凹凸によらず平坦に形成され、対向基板２０の液晶層３０側の面が平坦になる。これにより、液晶層３０の液晶分子の配向を均一化することができる。したがって、液晶層３０において光漏れ等の表示不良が発生することを防止してコントラストを向上させ、液晶パネル１００の表示性能を向上させることができる。

また、本実施形態の透明材料層２４はポリシラザン化合物により形成されているので、封止性に優れたものとなり、樹脂材料により形成されたレンズ層２２と、液晶層３０を確実に隔離して、液晶層３０の劣化を防止することができる。また、ポリシラザン化合物は、光に対する高い安定性を有し、耐熱性に優れ、高い硬度を有し、吸水率が低く、科学的安定性にも優れている。したがって、従来用いられていたカバーガラスを用いる必要が無い。このため、カバーガラスを用いる場合の製造工程において必然的に発生するパーティクルによる悪影響の可能性を排除することができ、対向基板２０の信頼性を特に優れたものとすることができる。

また、透明材料層２４をＳｉＯ_２により形成した場合にも、ポリシラザン化合物の場合と同様に封止性に優れたものとなり、樹脂材料により形成されたレンズ層２２と液晶層３０とを確実に隔離させることができ、液晶層３０の劣化を防止することができる。また、ＳｉＯ_２は、光に対する高い安定性を有し、耐熱性に優れ、高い硬度を有し、吸水率が低く、科学的安定性にも優れている。したがって、この場合にもカバーガラスを用いる必要が無い。

また、透明材料層２４を有機―無機複合材料により形成した場合には、その分子内に、樹脂材料と同様の化学構造を有し、樹脂材料との親和性が高い。したがって、レンズ層２２と透明材料層２４との密着性を優れたものとすることができる。その結果、対向基板２０の耐久性、信頼性を向上させることができる。
また、レンズ層２２と透明材料層２４とを同様の有機−無機複合材料により形成した場合には、レンズ層２２と透明材料層２４の屈折率を等しくして光Ｌの透過率を向上させることができる。

また、透明材料層２４をレンズ層２２と同様の樹脂材料により形成した場合には、レンズ層２２と透明材料層２４の屈折率を同等にして光Ｌの透過率を向上させ、光Ｌの利用効率を向上させ、液晶パネル１００の表示性能を向上させることができる。
また、レンズ層２２を有機−無機複合材料により形成し、透明材料層２４を樹脂材料により形成した場合には、レンズ層２２を無機材料により形成した場合と比較して、レンズ層２２と透明材料層２４との親和性を向上させ、レンズ層２２と透明材料層２４との密着性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、対向基板２０の信頼性、光学特性及び耐久性を向上させることができ、信頼性、光学特性及び耐久性に優れ、表示性能が向上された液晶パネル１００を提供することができる。

（対向基板の製造方法）
次に、本実施形態の対向基板２０の製造方法について説明する。以下の説明では、透明材料層２４の形成工程を中心に説明し、その他の工程の説明は適宜省略する。なお、透明材料層２４の形成工程以外の工程については、公知のものを採用することができる。

まず、厚さが均一で、たわみや傷のない石英ガラス等からなる基板本体２１を用意し、フォトリソグラフィー法、エッチング法等により、図２に示すように、液晶パネル１００の画素に対応した半球状の凹部２１ａをアレイ状に形成する。
次いで、凹部２１ａが形成された基板本体２１上に、約２００℃程度の温度で硬化する無溶媒タイプの熱硬化樹脂２２０を滴下して塗布する。このとき、基板本体２１の外周部の凹部２１ａが形成されていない箇所に、例えば、直径約３０μｍの球状スペーサＳを配置しておく。

次に、基板本体２１上に塗布した熱硬化樹脂２２０の表面をプレス用ガラス板Ｐによりプレスして平坦化すると共に、熱硬化樹脂２２０の厚さを球状スペーサＳにより規定して均一化する。このとき、プレス用ガラス板Ｐとしては、例えば、基板本体２１と同様の石英ガラスからなるものを用い、プレス面Ｐ１をフッ化表面とするフッ化処理等の表面加工を行っておくことが望ましい。そして、熱硬化樹脂２２０を約２００℃程度の温度に加熱して硬化させる。熱硬化樹脂２２０が完全に硬化してレンズ層２２が形成された後、プレス用ガラス板Ｐをレンズ層２２の表面から剥離して離形させる。

次に、図３（ａ）に示すように、レンズ層２２上にブラックマトリクス２３を形成する。本実施形態では、ブラックマトリクス２３のパターンに対応するパターンが形成されたマスク（図示略）をレンズ層２２上に位置決めして配置し、スパッタ法によりブラックマトリクス２３を形成する。このとき、ブラックマトリクス２３の厚さは、例えば、約１００ｎｍ程度に形成する。これにより、レンズ層２２上に液晶パネル１００の画素に対応する複数の開口部２３ａを有するブラックマトリクス２３が形成される。
ここで、ブラックマトリクス２３の形成方法は、上述のスパッタ法に限られない。例えば、ブラックマトリクス２３の材料の膜をレンズ層２２上に全面成膜した後、その膜上に感光性レジストを塗布し、さらにブラックマトリクス２３の形状のマスクを用いて露光・現像して膜をエッチングするフォトリソグラフィー法によりブラックマトリクス２３の細密パターンを形成してもよい。

次に、ブラックマトリクス２３が形成されたレンズ層２２上に透明材料層２４を形成する。
透明材料層２４をポリシラザン化合物により形成する場合には、図３（ｂ）に示すように、ポリシラザン化合物を含む液状体２４０をレンズ層２２上に滴下してスピンコート法により塗布する。このとき、液状体２４０の厚さは、例えば、約２０００ｎｍ程度となるようにする。これにより、ブラックマトリクス２３の開口部２３ａを埋めるように液状体２４０がレンズ層２２上に塗布され、ブラックマトリクス２３が液状体２４０によって覆われた状態となる。

次に、レンズ層２２上の液状体２４０を、例えば、約１５０℃の温度で約１時間程度加熱して完全に硬化させ、透明材料層２４を形成する。これにより、透明材料層２４は、ブラックマトリクス２３の開口部２３ａを埋めると共に、ブラックマトリクス２３を覆いレンズ層２２上の凹凸を平坦化するように形成される。

一方、ブラックマトリクス２３を覆う透明材料層２４をＳｉＯ_２により形成する場合には、ブラックマトリクス２３が形成されたレンズ層２２上に低温化学気相成長法を用いて透明材料層２４を形成する。ここでは、約２００℃以下の温度で行う化学気相成長法（ＣＶＤ）を低温ＣＶＤという。本実施形態では、テトラエチルオルソシリケート（Tetraethyl Orthosilicate：ＴＥＯＳ）を用い、約２００℃以下の温度で、例えば、約２００ｎｍ程度の厚さの透明材料層２４を形成する。これにより、透明材料層２４は、ブラックマトリクス２３の開口部２３ａを埋めると共に、ブラックマトリクス２３を覆いレンズ層２２上の凹凸を平坦化するように形成される。

透明材料層２４をポリシラザン化合物やＳｉＯ_２等により形成した後、平坦化処理が必要な場合には、化学機械研磨（ＣＭＰ）により平坦化する。透明材料層２４上の凹凸の高さが、例えば、約１００ｎｍ以上である場合には、ＣＭＰによる平坦化処理を行うことが望ましい。

次に、図３（ｃ）に示すように、透明材料層２４上に、透明材料層２４およびブラックマトリクス２３を覆うようにベタ状の共通電極２５を形成し、共通電極２５上に配向膜２６を形成する。そして、対向基板２０の配向膜の形成面とは反対側の面に、位相差板及び偏光板（図示略）を貼り合わせる。以上により、図１に示すような対向基板２０が製造される。

以上説明したように、本実施形態の対向基板２０の製造方法によれば、開口部２３ａを有するブラックマトリクス２３によりレンズ層２２上に形成された凹凸を、透明材料層２４の形成により平坦化することができ、共通電極２５を形成する際に共通電極２５が極端に薄くなったり断絶したりすることが防止される。したがって、対向基板２０の信頼性を向上させることができる。

また、開口部２３ａを有するブラックマトリクス２３によるレンズ層２２上の凹凸が平坦化されるので、共通電極２５が平坦に形成され、図１に示すように、対向基板２０の液晶層３０側の面が平坦になる。これにより、液晶層３０の液晶分子の配向が均一化される。したがって、液晶層３０の光漏れ等の表示不良を防止することができ、液晶パネル１００の表示性能を向上させることができる。

また、透明材料層２４をポリシラザン化合物によって形成する場合には、ポリシラザン化合物を含む液状体２４０を塗布して硬化させることで、ブラックマトリクス２３の開口部に液状体２４０が充填されて硬化され、ブラックマトリクス２３の開口部２３ａを透明材料層２４によって埋めると共にブラックマトリクス２３が透明材料層２４によって覆われる。したがって、ブラックマトリクス２３によってレンズ層２２上に形成された凹凸を透明材料層２４によって平坦化することができる。

また、透明材料層２４をＳｉＯ_２によって形成する場合には、低温ＣＶＤの単一の工程のみで透明材料層２４を形成することができる。したがって、塗布工程と硬化工程を有する透明材料層２４の形成工程と比較して、製造工程を簡略化させ、生産性を向上させることができる。また、ＴＥＯＳを用いることで、約２００℃以下の温度で透明材料層２４を形成することができ、レンズ層２２が劣化することを防止できる。

また、上述のようにブラックマトリクス２３を形成した後に、透明材料層２４を形成することで、透明材料層２４の形成時にブラックマトリクス２３が約２００℃程度の温度に加熱され、ブラックマトリクス２３の応力が緩和される。

また、共通電極２５の形成前に透明材料層２４の表面をＣＭＰにより平坦化した場合には、透明材料層２４の表面をより高度に平坦化させ、共通電極２５をより平坦に形成し、対向基板２０の信頼性をより向上させることができる。

また、レンズ層２２の形成工程において、基板本体２１と同様に石英ガラスによって形成されたプレス用ガラス板Ｐを用いることで、熱硬化樹脂２２０を加熱して硬化させる際に、プレス用ガラス板Ｐは基板本体と同様の挙動を示す。したがって、レンズ層２２の形成時に基板本体２１とプレス用ガラス板Ｐとの線膨張係数の差異による応力が作用することを防止できる。

また、プレス用ガラス板Ｐのプレス面Ｐ１にフッ化処理等の表面処理を施すことで、プレス用ガラス板Ｐを透明材料層２４から剥離して離形させる際に、プレス用ガラス板Ｐを容易に剥離させることができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図２を援用し、図４及び図５（ａ）〜図５（ｃ）を用いて説明する。本実施形態では、対向基板２０Ａのレンズ層２２とブラックマトリクス２３との間に保護層２７が形成されている点で、上述の第一実施形態で説明した対向基板２０と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

（液晶パネル、対向基板）
図４に示すように、本実施形態の液晶パネル１００Ａは、レンズ層２２とブラックマトリクス２３との間に保護層２７が形成された対向基板２０Ａを備えている。保護層２７は、例えば、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２によって形成されている。

このように構成することで、保護層２７により、例えば、ブラックマトリクス２３の形成時等にレンズ層を保護することができる。また、保護層２７を、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により形成することで、保護層２７の封止性能を向上させることができる。したがって、レンズ層２２と液晶層３０とを確実に隔離して液晶層３０の劣化を防止することができる。

（対向基板の製造方法）
次に、この実施の形態の対向基板２０Ａの製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、第一実施形態と同様に、基板本体２１上にレンズ層２２を形成する。
次に、図５（ａ）に示すように、レンズ層２２上に保護層２７を形成する。保護層２７は、例えば、第一実施形態で説明した透明材料層２４と同様の形成方法により、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により形成する。
その後、保護層２７上に第一実施形態と同様にブラックマトリクス２３を形成し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、透明材料層２４、共通電極２５及び配向膜２６を形成する。

本実施形態の対向基板２０Ａの製造方法によれば、ブラックマトリクス２３、透明材料層２４、共通電極２５及び配向膜２６を形成する際に、保護層２７によりレンズ層２２を保護することができる。また、保護層２７を、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により形成することで、保護層２７の封止性能を向上させ液晶層３０の劣化を防止することができる。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図２を援用し、図６及び図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて説明する。本実施形態では、透明材料層２４Ｂがレンズ層２２と同様の樹脂材料により形成され、透明材料層２４Ｂと共通電極２５との間に保護層２７が形成されている点で、上述の第一実施形態で説明した対向基板２０と異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

（液晶パネル、対向基板）
図６に示すように、本実施形態の液晶パネル１００Ｂは、レンズ層２２上にレンズ層２２と同様の樹脂材料からなる透明材料層２４Ｂが形成され、透明材料層２４Ｂ上に第二実施形態と同様の保護層２７が形成された対向基板２０Ｂを備えている。保護層２７は、第二実施形態と同様に、例えば、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２によって形成されている。

このように構成することで、第一実施形態と同様に、ブラックマトリクス２３によってレンズ層２２上に形成された凹凸を透明材料層２４Ｂにより平坦化することができるだけでなく、透明材料層２４Ｂとレンズ層２２の屈折率を同等にして、光Ｌの利用効率を向上させることができる。
また、透明材料層２４Ｂ上に保護層２７を形成することで、第二実施形態と同様に、保護層２７により透明材料層２４及びレンズ層２２を保護することができる。また、保護層２７を、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により形成することで、保護層２７の封止性能を向上させ、透明材料層２４と液晶層３０とを確実に隔離して液晶層３０の劣化を防止することができる。

（対向基板の製造方法）
次に、この実施の形態の対向基板２０Ｂの製造方法について説明する。
まず第一実施形態と同様に、図２に示すように基板本体２１上にレンズ層２２を形成し、図７（ａ）に示すようにレンズ層２２上にブラックマトリクス２３を形成する。
次いで、図７（ｂ）に示すように、第一実施形態のポリシラザン化合物による透明材料層２４の形成方法と同様に、熱硬化樹脂２４０Ｂをレンズ層２２上に塗布し、加熱して硬化させ、透明材料層２４Ｂを形成する。ここで、熱硬化樹脂２４０Ｂは、レンズ層２２の形成に用いた熱硬化樹脂２２０と同様のものを用いる。
次に、図７（ｃ）に示すように、透明材料層２４Ｂ上に、例えば、第二実施形態と同様の方法でポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により保護層２７を形成する。その後、保護層２７上に第一実施形態と同様に共通電極２５及び配向膜２６を形成する。

本実施形態の対向基板２０Ｂの製造方法によれば、第一実施形態と同様に、ブラックマトリクス２３によってレンズ層２２上に形成された凹凸を透明材料層２４Ｂにより平坦化することができるだけでなく、透明材料層２４Ｂとレンズ層２２の屈折率を同等にして、光Ｌの利用効率を向上させることができる。
また、透明材料層２４Ｂ上に保護層２７を形成することで、第二実施形態と同様に保護層２７によって透明材料層２４Ｂ及びレンズ層２２を保護することができる。また、保護層２７を、ポリシラザン化合物またはＳｉＯ_２により形成することで、保護層２７の封止性能を向上させ、透明材料層２４Ｂと液晶層３０とを確実に隔離して液晶層３０の劣化を防止することができる。

＜プロジェクタ＞
次に、本発明の液晶装置としてプロジェクタの一実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、プロジェクタ８００の要部を示す概略構成図である。このプロジェクタ８００は、前述した実施形態に係る液晶パネル１００を光変調手段として備えたものである。

図８において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は前述した実施形態に係る液晶パネル１００からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズである。光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とによって構成されている。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。

各光変調手段８２２、８２３、８２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

前述したプロジェクタ８００は、上述した液晶パネル１００を光変調手段として備えている。この液晶パネル１００は、上述した対向基板２０を備え、信頼性に優れ表示性能が向上されたものとなっているので、このプロジェクタ８００は信頼性に優れ、画像表示性能の良好な高性能のプロジェクタとなる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、透明材料層の厚さは、ブラックマトリクスと開口部により形成された凹凸が１００ｎｍ以下となるような厚さであれば、２０００ｎｍ以下の厚さであっても良い。例えば、ブラックマトリクスの厚さが、約５０ｎｍ〜約２００ｎｍ程度の範囲の厚さである場合に、透明材料層の厚さを約２００ｎｍ〜約２０００ｎｍ程度の範囲の厚さに形成することができる。

また、上述の実施形態では、凹部の形成にエッチング法を用いたが、凹部の形成方法はこれに限定されるものではなく、所望の形状が形成できるものであれば良い。ただし、光学的にロスがないか許容できる程度のレンズ面が形成されるものでなくてはならない（例えば、面粗さ等）。

また、レンズ層の厚さは、上述の実施形態で説明した厚さに限定されない。レンズ層の厚さは、液晶パネルの仕様により適宜調整され、例えば、約１０μｍ〜５０μｍ程度の範囲にあるのが好ましい。
また、透明材料層の組成物を含む液状体をスピンコート法により塗布する場合には、濡れ性を向上させるために、例えば、０_２プラズマなどによる表面処理を施しても良い。
また、ポリシラザン化合物を含む液状体を硬化させる条件は、液状体の組成によって異なり、上述の実施形態で説明した条件に限定されない。

本発明の第一実施形態における液晶パネルの構成を示す断面図である 同、液晶パネルの対向基板の製造工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同、対向基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第二実施形態における液晶パネルの構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同、液晶パネルの対向基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の第三実施形態における液晶パネルの構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同、液晶パネルの対向基板の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態におけるプロジェクタを示す概略構成図である。 従来の対向基板の構成を示す断面図である。

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂ 対向基板（マイクロレンズ基板）、２２ レンズ層、２２ａ 凸部（マイクロレンズ）、２３ ブラックマトリクス（遮光膜）、２３ａ 開口部、２４，２４Ｂ 透明材料層、２５ 共通電極（透明導電膜）、２７ 保護層、１００，１００Ａ，１００Ｂ 液晶パネル、２４０ 液状体、８００ プロジェクタ（液晶装置）

Claims (15)

1. 複数のマイクロレンズを備えたレンズ層と、前記レンズ層上に形成され、複数の開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜を覆う透明導電膜と、を備えた液晶パネル用のマイクロレンズ基板であって、
   前記レンズ層と前記透明導電膜との間に前記遮光膜の前記複数の開口部を埋める透明材料層が形成されていることを特徴とするマイクロレンズ基板。
2. 前記レンズ層は、樹脂材料または有機−無機複合材料により形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ基板。
3. 前記透明材料層は樹脂材料により形成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基板。
4. 前記透明材料層はポリシラザン化合物または二酸化珪素により形成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基板。
5. 前記透明材料層は有機−無機複合材料により形成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基板
6. 前記遮光膜と前記レンズ層との間に保護層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板。
7. 前記保護層は、ポリシラザン化合物または二酸化珪素により形成されていることを特徴とする請求項６記載のマイクロレンズ基板。
8. 前記遮光膜の厚さは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であり、透明材料層の厚さは２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板。
9. 複数のマイクロレンズを備えたレンズ層と、前記レンズ層上に形成され、複数の開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜を覆う透明導電膜と、を備えた液晶パネル用のマイクロレンズ基板の製造方法であって、
   前記レンズ層上に前記遮光膜を形成する工程と、
   前記遮光膜の前記開口部を埋めるように、前記透明材料層を形成する工程と、
   前記透明材料層及び前記遮光膜を覆うように前記透明導電膜を形成する工程と、
   を有することを特徴とするマイクロレンズ基板の製造方法。
10. 前記透明材料層を形成する工程は、前記透明材料層の組成物を含む液状体を前記レンズ層上に塗布する工程と、前記液状体を硬化させる工程と、を有することを特徴とする請求項９記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
11. 前記透明材料層を形成する工程において、低温化学気相成長法を用いて前記透明材料層を形成することを特徴とする請求項９記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
12. 前記低温化学気相成長法において、テトラエチルオルソシリケートを用いて前記透明材料層を形成することを特徴とする請求項１１記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
13. 前記透明材料層の表面を化学機械研磨により平坦化する工程を有することを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板の製造方法。
14. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のマイクロレンズ基板を備えた液晶パネル。
15. 請求項１４記載の液晶パネルを備えた液晶装置。

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