JP3277902B2 - マイクロレンズ内蔵基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子の光利
用効率の向上に好適なマイクロレンズ内蔵基板及びその
製造方法に関し、特に、マイクロレンズの焦点距離の短
縮化を図ったマイクロレンズ内蔵基板及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、液晶表示素子は、直視型のモニタ
ばかりでなく投射型のプロジェクタにも利用されてい
る。そして、直視型のモニタに使用される液晶表示素子
に高画質及び大画面が求められているのと同様に、投射
型のプロジェクタに対しても、高画質及び大画面が要求
されている。しかし、従来の液晶表示素子を使用して単
に拡大率を上げただけでは、画面の粗さが目立つように
なるので、液晶表示素子の画素数を増やすことが必要と
なる。また、投射光学系のコストの観点から液晶表示素
子を大きくすることは好ましくないので、大きさはその
ままにして画素数を増やすことが必要となる。

【０００３】液晶プロジェクタには、一般的に画質の点
で優れている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Tr
ansistor）駆動方式の液晶表示素子が利用されている。
一方、ＴＦＴ駆動方式では、画素への印加電圧を制御す
るためにＴＦＴが各画素に整合するようにして配置さ
れ、ＴＦＴと信号配線とがブラックマトリクスとよばれ
る遮光膜で覆われることにより、光が透過しないように
されている。しかし、ＴＦＴ及び信号配線を微細にする
ことは困難であるので、ブラックマトリクスの面積を減
らすことは困難である。このため、ＴＦＴ駆動方式で
は、液晶表示素子の大きさを従来の大きさに保持して画
素数を増やすと、開口率が低下して光利用効率が低下す
るという欠点がある。なお、開口率とは、光が透過する
開口部の面積を全体の面積で割った値である。

【０００４】そこで、この欠点を解決するために、マイ
クロレンズと組み合わされた液晶表示素子が提案されて
いる（特開昭６０−１６５６２１号公報）。この公報に
記載された従来の液晶表示素子においては、各画素に対
応するマイクロレンズにより本来ブラックマトリクスで
吸収及び反射される光が開口部に集光されている。この
ため、光利用効率が向上している。

【０００５】マイクロレンズを備えた液晶表示素子をプ
ロジェクタに利用する場合、開口部の画素サイズｗと照
明光の広がり角αとマイクロレンズの焦点距離ｆの関係
が重要になる。プロジェクタの場合、照明光は完全な平
行光ではなく広がりをもった光であるので、集光スポッ
トは点ではなく一定の大きさを持つことになる。従っ
て、開口部内に集光スポットが収まっていないと、有効
に光を利用することができない。このため、有効に光を
利用するためには下記数式１に示す関係が満たされる必
要がある。

【０００６】

【数１】ｗ＞２×ｆ×ｔａｎα

【０００７】数式１が満たされるようにマイクロレンズ
等を調整するには、マイクロレンズの焦点距離ｆを短く
するか、又は照明光の広がり角αを小さくする必要があ
る。

【０００８】しかし、現在の技術水準では照明光の広が
り角αを小さくすることは困難であるので、マイクロレ
ンズの焦点距離を小さくする必要がある。例えば、１．
３インチのＸＧＡ（１０２４×７６８画素）液晶表示素
子では、画素ピッチは約２６μｍであり、開口率を６０
％とすると開口部の画素サイズｗは約２０μｍとなる。
このとき、照明光の広がり角αを５°とすると、焦点距
離ｆは１１４μｍ以下とする必要がある。この１１４μ
ｍ以下という値は空気中で要求される焦点距離であるの
で、屈折率が約１．５であるガラス中ではマイクロレン
ズの焦点距離ｆが１７１μｍ以下であることが好ましい
ことになる。

【０００９】また、液晶表示素子に使用されるガラス基
板の厚さは、通常０．７ｍｍ又は１．１ｍｍであるの
で、液晶表示素子の一方のガラス基板にマイクロレンズ
を張り合わせる方法では、光の利用効率の向上は難し
い。更に、厚さが０．２ｍｍ以下であるガラス基板を一
方の基板として液晶表示素子を製造しようとしても、薄
いガラス基板の取扱いが困難であるため、生産性を向上
させるのは極めて困難である。従って、予めマイクロレ
ンズがガラス基板に内蔵された基板を使用して液晶表示
素子を作製する必要がある。

【００１０】そこで、マイクロレンズがガラス基板に内
蔵されたマイクロレンズ内蔵基板の製造方法が提案され
ている（特開平３−２４８１２５号公報、特開平９−２
５８１９５号公報）。特開平３−２４８１２５号公報に
記載された従来の技術においては、基板の表面にマイク
ロレンズを形成し、その表面にマイクロレンズの焦点距
離に合わせた厚さのカバーガラス又はフィルム基板を接
着することにより、マイクロレンズ内蔵基板を製造して
いる。

【００１１】図１０は特開平９−２５８１９５号公報に
記載された従来のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を
示すフローチャートである。また、図１１は特開平９−
２５８１９５号公報に記載された方法により製造された
マイクロレンズ内蔵基板を示す断面図である。

【００１２】この公報に記載された従来のマイクロレン
ズ内蔵基板の製造方法においては、第１の透明基板７１
の一方の表面中央部上に複数の凸型のマイクロレンズ７
４を形成する（ステップＳ１１）。第１の透明基板７１
の周縁部上、即ち、マイクロレンズ７４の周囲にシール
樹脂材７５を塗布する。このとき、シール樹脂材７５に
は、透明樹脂材を注入するための注入口を設けておく。
次いで、第１の透明基板７１のマイクロレンズ７４が形
成された表面と対向するように、第２の透明基板７２を
張り合わせる（ステップＳ１２）。

【００１３】次に、シール樹脂材７５に設けられた注入
口からマイクロレンズ７４と屈折率が異なる透明樹脂材
７６を注入しこれを硬化させる（ステップＳ１３）。

【００１４】その後、第２の透明基板７２上に液晶に電
場を印加するための透明電極を形成する（ステップＳ１
４）。更に、この透明電極上に液晶を配向させるため配
向膜を形成してこれを焼成し（ステップＳ１５）、これ
らを対向基板とする。

【００１５】また、特開平９−８０４０７号公報には、
液晶の注入及び充填を行った後に平板型マイクロレンズ
を片方の基板に接合する方法が提案されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−２４８１２５号公報又は特開平９−２５８１９５号
公報に記載された製造方法においては、透明電極作製、
配向膜作製及び組立焼成等の１８０℃以上に加熱する工
程の前に、マイクロレンズの焦点距離を調整するための
透明樹脂材を注入しているので、透明樹脂材にも１８０
℃以上の耐熱性が要求される。しかし、一般に屈折率が
１．６以上である高屈折率の透明樹脂及び屈折率が１．
４以下である低屈折率の透明樹脂の１８０℃以上におけ
る耐熱性は低く、溶解、変色及び分解等の不具合が発生
するため、生産性に問題点がある。

【００１７】一方、特開平９−８０４０７号公報に記載
された従来の製造方法においては、平板型マイクロレン
ズを片方の基板に接合する際に、マイクロレンズとの屈
折率差を制御するために透明樹脂材を注入しても、この
後には１８０℃以上に加熱する工程がないので、透明樹
脂材には１８０℃以上の耐熱性は要求されない。

【００１８】しかし、光利用効率を向上させるためには
マイクロレンズの焦点距離を０．２ｍｍ以下にする必要
があるが、この従来の製造方法は単にマイクロレンズ基
板を液晶表示素子に張り合わせる方法であり、マイクロ
レンズが内蔵された基板を使用しているのではないの
で、前述のように、この従来の製造方法で０．２ｍｍ以
下のガラス基板を使用して液晶表示素子を作製するため
は、洗浄、透明電極作製、配向膜焼成、ラビング、組立
焼成工程等の機械的強度が要求される工程において薄い
ガラスを取り扱う必要がある。このため、生産性を向上
させることは困難である。

【００１９】また、厚さが０．７ｍｍ又は１．１ｍｍで
あるガラス基板を使用して液晶表示素子を作製し、片方
の基板のみを機械的研磨又は化学的研磨により０．２ｍ
ｍ以下に薄化してマイクロレンズ基板を接合する方法を
とった場合には、基板に負担がかかる機械的研磨又は化
学的研磨等の工程で不良が発生する虞がある。このよう
な不良が発生すると、それまでの工程で作製した液晶表
示素子が使用できなくなり、コストが高い工程が無駄と
なり、生産性が低下する。

【００２０】また、透明樹脂材をマイクロレンズ内蔵基
板に注入しなくても屈折率の調整は可能であるが、この
場合には十分な機械的強度が得られないので、液晶表示
素子の作製工程において破損の虞がある。

【００２１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、十分な機械的強度を確保することができる
と共に、短い焦点距離を得ることができるマイクロレン
ズ内蔵基板及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロレ
ンズ内蔵基板は、第１の透明基板と、この第１の透明基
板上に形成され頂部が平坦化された複数の凸型マイクロ
レンズと、前記第１の透明基板に張り合わされた第２の
透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板
との間で複数個の前記凸型マイクロレンズを包囲する壁
と、を有するマイクロレンズ内蔵基板において、前記第
２の透明基板は前記凸型マイクロレンズの頂部に接着さ
れていることを特徴とする。

【００２３】本発明においては、凸型マイクロレンズの
頂部が平坦化され、この頂部と壁とに第２の透明基板が
張り合わされているので、高い機械的強度が得られる。

【００２４】前記第１及び第２の透明基板と前記壁とに
より囲まれた空間に注入され前記凸型マイクロレンズよ
り屈折率が低い低屈折率材を有してもよい。

【００２５】また、前記第１及び第２の透明基板と前記
壁とにより囲まれた空間は真空に保持されていてもよ
い。

【００２６】本発明に係るマイクロレンズ内蔵基板の製
造方法は、第１の透明基板の表面に複数個のマイクロレ
ンズを形成する工程と、次いで前記第１の透明基板の複
数個の前記マイクロレンズの周囲に壁を形成する工程
と、次いで複数個の前記マイクロレンズ及び前記壁上に
第２の透明基板を張り合わせる工程と、次いで液晶が注
入される空間を有する２枚の透明電極を前記第２の透明
基板上に形成し組立焼成を行う工程と、次いで前記第１
の透明基板と前記第２の透明基板との間に前記マイクロ
レンズとは屈折率が異なる異屈折率材を注入する工程
と、を有することを特徴とする。

【００２７】本発明においては、組立焼成等の高温での
熱処理工程の後に、異屈折率材を注入しているので、異
屈折率材の耐熱性が低くても熱処理によるその溶解及び
変色等が防止される。従って、マイクロレンズ内蔵基板
に短い焦点距離が得られる。

【００２８】前記マイクロレンズは凹型マイクロレンズ
であり、前記異屈折率材の屈折率は、前記マイクロレン
ズのそれよりも高くてもよい。また、前記マイクロレン
ズは凸型マイクロレンズであり、前記異屈折率材の屈折
率は、前記マイクロレンズのそれよりも低くてもよい。

【００２９】また、前記マイクロレンズの頂部は平坦化
されていてもよい。

【００３０】更に、前記第１の透明基板又は前記壁は、
前記異屈折率材が注入される注入口を有することができ
る。

【００３１】更にまた、２枚の前記透明電極を形成し組
立焼成を行う工程は、前記第２の透明基板上に第１の透
明電極を形成する工程と、次いで前記第１の透明電極上
に前記注入口の直上からずれた位置に液晶注入口を有す
る第２の壁を形成する工程と、次いでこの第２の壁上に
第２の透明電極を張り付ける工程と、を有することがで
きる。

【００３２】また、前記注入口は、画素に整合する位置
からずれた位置に設けられていることが好ましい。注入
口の形成位置を画素に整合する位置からずらすことによ
り、画面への悪影響が防止される。

【００３３】更に、前記組立焼成を行う工程は、前記第
１及び第２の透明電極との間の空間を真空にして行うこ
とができる。

【００３４】更にまた、前記異屈折率材は、熱硬化樹脂
及び光硬化樹脂からなる群から選択された１種の樹脂製
であってもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例方法に係る
マイクロレンズ内蔵基板の製造方法について、添付の図
面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）乃至（ｅ）
は本発明の第１の実施例方法に係るマイクロレンズ内蔵
基板の製造方法を工程順に示す断面図である。また、図
２は本発明の第１の実施例方法に係るマイクロレンズ内
蔵基板の製造方法を示すフローチャートである。本実施
例方法では、凸型マイクロレンズが内蔵された基板を製
造する。

【００３６】本実施例方法においては、先ず、図１
（ａ）に示すように、ガラス基板からなる第１の透明基
板１の一方の表面中央部上に複数の凸型のマイクロレン
ズ４を形成する（ステップＳ１）。

【００３７】次に、図１（ｂ）に示すように、第１の透
明基板１の周縁部上、即ち、マイクロレンズ４の周囲に
透明基板間の壁としてのシール樹脂材１０を塗布する。
このとき、シール樹脂材１０には、後の工程で光硬化性
樹脂等を注入するための注入口を設けておく。なお、シ
ール樹脂材１０には、その高さを保持するためにスペー
サを混ぜておくことが好ましい。

【００３８】次いで、図１（ｃ）に示すように、第１の
透明基板１のマイクロレンズ４が形成された表面と対向
するように、厚さが０．２ｍｍ以下のカバーガラス板か
らなる第２の透明基板２を張り合わせる。その後、シー
ル樹脂材１０を硬化させる。これにより、第１の透明基
板１と第２の透明基板２との間に中空部８が形成される
（ステップＳ２）。

【００３９】その後、図１（ｄ）に示すように、中空部
８を中空に保持したまま、第２の透明基板２上に液晶に
電場を印加するための透明電極１２を形成する（ステッ
プＳ３）。更に、透明電極１２上に液晶を配向させるた
め配向膜１３を形成してこれを焼成し（ステップＳ
４）、これらを対向基板とする。次に、ＴＦＴ等が形成
されたＴＦＴ基板（第３の透明基板）をこの対向基板と
電極が向かい合うようにして対向基板上に張り合わせ、
組立焼成を行う（ステップＳ５）。これらの透明電極及
び配向膜を形成する工程並びに組立焼成を行う工程は、
第１の透明基板１等を１８０℃以上の高温で加熱する工
程を含んでいる。

【００４０】そして、図１（ｅ）に示すように、シール
樹脂材１０に設けられた注入口から中空部８内にマイク
ロレンズ４より屈折率が低い低屈折率材６を注入しこれ
を硬化させる（ステップＳ６）。これにより、所定の焦
点距離を持ったマイクロレンズ内蔵基板が完成する。な
お、図１（ｅ）においては、対向基板は示されている
が、液晶が注入される空間及びＴＦＴ基板は省略されて
いる。また、低屈折率材６としては、例えば透明な熱硬
化樹脂又は光硬化樹脂等を使用することができるが、量
産性の観点から光硬化樹脂を使用することが好ましい。
また、透明樹脂ではなくても透明な無機材であってもよ
い。

【００４１】このように、本実施例方法においては、透
明電極及び配向膜を形成し、組立焼成を行った後に、中
空部８内に低屈折率材６を注入しているので、低屈折率
材６は１８０℃以上の温度下にさらされることがなく、
低屈折率材６には１８０℃以上での耐熱性は要求されな
い。従って、耐熱性が低い材料であっても低屈折率材６
として使用することが可能となる。

【００４２】次に、本発明の第２の実施例方法について
説明する。図３（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第２の実施
例方法に係るマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を工程
順に示す断面図である。本実施例方法では、凹型マイク
ロレンズが内蔵された基板を製造する。

【００４３】本実施例方法においては、先ず、図３
（ａ）に示すように、ガラス基板からなる第１の透明基
板１ａの一方の表面中央部に複数の凹型のマイクロレン
ズ４ａを形成する。

【００４４】次に、図３（ｂ）に示すように、第１の透
明基板１の周縁部上、即ち、マイクロレンズ４ａの周囲
に透明基板間の壁としてのシール樹脂材１０ａを塗布す
る。このとき、シール樹脂材１０ａには、後の工程で光
硬化性樹脂等を注入するための注入口を設けておく。な
お、シール樹脂材１０ａには、その高さを保持するため
にスペーサを混ぜておくことが好ましい。

【００４５】次いで、図３（ｃ）に示すように、第１の
透明基板１ａのマイクロレンズ４ａが形成された表面と
対向するように、厚さが０．２ｍｍ以下のカバーガラス
板からなる第２の透明基板２ａを張り合わせる。その
後、シール樹脂材１０ａを硬化させる。これにより、第
１の透明基板１ａと第２の透明基板２ａとの間に中空部
８ａが形成される。

【００４６】その後、図３（ｄ）に示すように、中空部
８ａを中空に保持したまま、第２の透明基板２ａ上に液
晶に電場を印加するための透明電極１２ａを形成する。
更に、この透明電極１２ａ上に液晶を配向させるため配
向膜１３ａを形成して焼成し、これらを対向基板とす
る。次に、ＴＦＴ等が形成されたＴＦＴ基板（第３の透
明基板）をこの対向基板と電極が向かい合うようにして
対向基板上に張り合わせ、組立焼成を行う。これらの透
明電極及び配向膜を形成する工程並びに組立焼成を行う
工程は、第１の透明基板１ａ等を１８０℃以上の高温で
加熱する工程を含んでいる。

【００４７】そして、図３（ｅ）に示すように、シール
樹脂材１０ａに設けられた注入口から中空部８ａ内にマ
イクロレンズ４ａより屈折率が高い高屈折率材６ａを注
入しこれを硬化させる。これにより、所定の焦点距離を
持ったマイクロレンズ内蔵基板が完成する。なお、図３
（ｅ）においては、対向基板は示されているが、液晶が
注入される空間及びＴＦＴ基板は省略されている。ま
た、高屈折率材６ａとしては、低屈折率材６と同様に、
透明な熱硬化樹脂又は光硬化樹脂等を使用することがで
きるが、量産性の観点から光硬化樹脂を使用することが
好ましい。また、透明樹脂ではなくても透明な無機材で
あってもよい。

【００４８】このように、本実施例方法においては、透
明電極及び配向膜を形成し、組立焼成を行った後に、中
空部８ａ内に高屈折率材６ａを注入しているので、第１
の実施例方法と同様に、耐熱性が低い材料であっても高
屈折率材６ａとして使用することが可能となる。

【００４９】なお、中空部８内に低屈折率材６又は高屈
折率材６ａを注入するまでは、途中の工程で中空部８又
は８ａが汚染されることを防止するために、その注入口
は封止しておくことが好ましい。但し、組立焼成工程等
の高温加熱工程中に注入口が封止されていると、中空部
８又は８ａ内の空気の熱膨張により、第１及び第２の透
明基板１及び２又は１ａ及び２ａが破損する虞がある。
従って、これを防ぐために、高温加熱工程中には、中空
部８又は８ａを完全に封止せずに汚染が生じない程度の
空気孔を設けておくことが好ましい。この空気孔は低屈
折率材６又は高屈折率材６ａの注入口と兼用してもよい
し、別に設けてもよい。

【００５０】また、第１の透明基板１又は１ａと第２の
透明基板２又は２ａとを張り合わせた後、中空部８又は
８ａを真空にし、この状態で注入口を封止することによ
っても、高温加熱工程中での空気の熱膨張による第１及
び第２の透明基板１及び２又は１ａ及び２ａの破損を防
ぐことができる。この場合、中空部８又は８ａを真空に
引くときの空気孔は低屈折率材６又は高屈折率材６ａの
注入口と兼用してもよいし、別に設けてもよい。

【００５１】更に、真空中で第１の透明基板１又は１ａ
と第２の透明基板２又は２ａとを張り合わせることによ
っても、第１及び第２の透明基板１及び２又は１ａ及び
２ａの破損を防ぐことができる。この場合には、注入口
を予め封止しておくか、又は張り合わせた後に真空中で
注入口を封止することにより、中空部８又は８ａを真空
に保持した状態で密封すればよい。この方法によれば、
中空部８又は８ａを真空に引く工程が省略される。

【００５２】なお、液晶の注入は、低屈折率材６又は高
屈折率材６ａの注入より先に行ってもよいし、後から行
ってもよいし、低屈折率材６又は高屈折率材６ａの注入
と同時に行ってもよい。但し、注入時の低屈折率材６又
は高屈折率材６ａと液晶との混入を防ぐために、低屈折
率材６又は高屈折率材６ａを先に注入し、これを硬化さ
せてから液晶を注入する方が好ましい。

【００５３】また、低屈折率材６又は高屈折率材６ａの
注入口とマイクロレンズ内蔵基板上に形成された液晶表
示素子の液晶の注入口とが互いに近い位置に形成されて
いると、相互間の混入及び汚染の虞があるので、それら
は互いに離れた位置に形成されていることが好ましい。
図４（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係るマイクロ
レンズ内蔵基板を使用した液晶表示素子の液晶と低屈折
率材又は高屈折率材との注入口の位置関係を示した模式
図である。

【００５４】図４（ａ）に示すように、液晶の注入口１
５が液晶用シール樹脂材１６の一側面に形成され、低屈
折率材又は高屈折率材の注入口１７ａが屈折率材用シー
ル樹脂材１８ａの前記一側面に対向する側面に形成され
ていることが好ましい。

【００５５】また、図４（ｂ）に示すように、液晶の注
入口１５が液晶用シール樹脂材１６の一側面に形成さ
れ、低屈折率材又は高屈折率材の注入口１７ｂが屈折率
材用シール樹脂材１８ｂの前記一側面に隣接するする一
側面に形成されていてもよい。

【００５６】更に、図４（ｃ）に示すように、液晶の注
入口１５が液晶用シール樹脂材１６の一側面に形成さ
れ、低屈折率材又は高屈折率材の注入口１７ｃが屈折率
材用シール樹脂材１８ｃの液晶用シール樹脂材１６から
最も離れた角部に形成されていてもよい。

【００５７】また、一方の材料の注入中は、他方の注入
口は混入を防ぐため封止しておくことが好ましい。

【００５８】更に、第１及び第２の実施例方法において
は、第２の透明基板として厚さが０．２ｍｍ以下のカバ
ーガラス板を使用したが、０．２ｍｍ以上のガラス板を
使用し、第１の透明基板と張り合わせた後に、機械的研
磨又は化学的研磨により、例えば０．２ｍｍ以下まで薄
くしてもよい。この方法によれば、仮に機械的研磨又は
化学的研磨で不良が発生しても、液晶表示素子を作製し
てから透明基板の一方を研磨して透明基板同士を接合す
る方法と異なり、高コストの工程により作製されたＴＦ
Ｔ基板までもが不良となることが防止され、マイクロレ
ンズ内蔵基板のみの不良となるので、生産性への影響が
小さくなる。

【００５９】更にまた、透明基板としてガラス板を使用
したが、少なくとも１個の透明基板としてプラスティッ
ク基板を使用してもよい。

【００６０】次に、本発明の第３の実施例方法に係るマ
イクロレンズ内蔵基板の製造方法について説明する。図
５（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第３の実施例方法に係る
マイクロレンズ内蔵基板の製造方法を工程順に示す断面
図である。

【００６１】本実施例方法においては、先ず、図５
（ａ）に示すように、ガラス基板からなる第１の透明基
板２１の一方の表面中央部上に頂部が平坦化され平坦部
３５が形成された複数の凸型のマイクロレンズ２４を形
成する。次いで、第１の透明基板２１の周縁部上、即
ち、マイクロレンズ２４の周囲にマイクロレンズ２４と
ほぼ同じ高さの壁２９を形成する。このとき、画素に対
応しないところに、後工程でマイクロレンズ２４より屈
折率が低い低屈折率材を注入するための低屈折率材注入
口を壁２９に設けておく。なお、この壁２９はマイクロ
レンズ２４を形成するときに同時に形成してもよく、マ
イクロレンズ２４より先に形成してもよい。また、壁２
９はスペーサを混ぜたシール樹脂材であってもよい。図
６は屈折率材注入口の位置を示す模式図である。例え
ば、低屈折率材注入口３０は壁２９ａの一側面に形成さ
れる。

【００６２】次に、図５（ｂ）に示すように、第２の透
明基板２２の第１の透明基板２１と張り合わせる表面の
全面に透明な接着剤３６を塗布する。接着剤３６として
は、例えば熱硬化樹脂又は光硬化樹脂等を使用すること
ができるが、特に紫外線硬化樹脂は量産性の観点から好
ましい。

【００６３】なお、接着剤を第１の透明基板２１のマイ
クロレンズ２４が形成された表面の全面又はこの表面と
第２の透明基板２２の表面との両方に塗布してもよい。
第１の透明基板２１のマイクロレンズ２４形成側表面の
全面に接着剤を塗布しても、凸型のマイクロレンズ２４
の厚さに比べて十分に接着剤の膜厚が薄ければレンズ機
能の低下は問題とならない。

【００６４】次いで、図５（ｃ）に示すように、第１の
透明基板２１と第２の透明基板２２とを張り合わせ、接
着剤３６を硬化させる。その後、第１の実施例方法と同
様にして透明電極及び配向膜等を形成し、組立焼成を行
った後に、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２と
の間の中空部２８内に低屈折率材を注入し、これを硬化
させる。これにより、所定の焦点距離を持ったマイクロ
レンズ内蔵基板が完成する。

【００６５】本実施例方法においても、耐熱性が低い材
料であっても低屈折率材として使用することが可能であ
る。

【００６６】図７は本発明の第３の実施例方法により製
造されたマイクロレンズ内蔵基板を使用して作製された
液晶表示素子を示す模式図である。

【００６７】上述の第３の実施例方法により製造された
マイクロレンズ内蔵基板においては、第１の透明基板２
１と第２の透明基板２２との間に平坦部３５が形成され
たマイクロレンズ２４が挟み込まれている。そして、そ
の周囲には、壁２９が設けられている。また、第１の透
明基板２１と第２の透明基板２２との間の中空部は低屈
折率材２６により満たされている。なお、図示しない
が、第２の透明基板２２は接着剤により平坦部３５及び
壁２９に張り付けられている。

【００６８】このように構成されたマイクロレンズ内蔵
基板においては、第２の透明基板２２が接着剤により張
り付けられ、凸型のマイクロレンズ２４の頂部に形成さ
れた平坦部３５及び壁２９に支持されるので、低屈折率
材２６が注入されずに中空のままの状態でも機械的強度
が高い。従って、液晶表示素子の作製工程で行われる洗
浄、透明電極作製、配向膜焼成、ラビング及び組立焼成
工程等の機械的強度が要求される工程においても、この
ようなマイクロレンズ内蔵基板は破壊されにくいので、
液晶表示装置の生産性が向上する。

【００６９】上述のように構成されたマイクロレンズ基
板を使用した液晶表示素子においては、第２の透明基板
２２上に液晶に電場を印加するための透明電極３２ａが
設けられ、この透明電極３２ａ上に液晶を配向させるた
めの配向膜３３ａが設けられている。更に、透明電極３
２ａ上には壁２９と同様の壁（図示せず）を介して配向
膜３３ｂが張り付けられている。そして、配向膜３３ａ
及び３３ｂと壁とにより囲まれた空間に液晶３４が注入
されている。また、配向膜３３ｂの上には、透明電極３
２ｂが設けられている。そして、透明電極３２ｂ上に第
３の透明基板３１が設けられている。

【００７０】このように構成された液晶表示素子におい
ては、マイクロレンズ２４の頂部に平坦部３５が形成さ
れているが、液晶表示素子に組み合わせるマイクロレン
ズ２４の本来の目的はブラックマトリクスで吸収及び反
射される光を開口部に集光することであるので、平坦部
３５に整合するように開口部を配置すれば、ブラックマ
トリクスで吸収及び反射される光は曲面部により開口部
に集光されるので、光利用効率の向上に何ら問題は生じ
ない。

【００７１】なお、第３の実施例においては、中空部２
８内に低屈折率材２６を注入しているが、マイクロレン
ズ２４に平坦部３５を形成したことにより十分な機械的
強度が得られるので、低屈折率材２６を注入せずに、中
空部２８内に空気を存在させておくか、又は中空部２８
内を真空とすることにより、この領域を低屈折率層とし
てもよい。

【００７２】次に、本発明の第４の実施例方法について
説明する。本実施例方法においては、屈折率材の注入口
が設けられている位置が第１及び第３の実施例方法と相
違している。図８（ａ）は本発明の第４の実施例方法に
係るマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を示す断面図で
あり、（ｂ）及び（ｃ）は同じくマイクロレンズ内蔵基
板の製造方法を工程順に示す模式図である。

【００７３】本実施例方法においては、先ず、図８
（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の透明基板４１に
注入口４５を形成し、第１の実施例と同様にシール樹脂
材５０を塗布する。但し、シール樹脂材５０に注入口は
形成しない。その後、マイクロレンズ４４を第１の透明
基板４１上に形成し、第２の透明基板４２をシール樹脂
材５０上に張り付ける。なお、注入口４５は表示画素に
整合する領域外に設けるのことが好ましい。また、注入
口４５の数は１つでもよいし、複数であってもよい。

【００７４】その後、第２の透明基板４２上に透明電極
及び配向膜４３を形成し、図８（ｃ）に示すように、配
向膜４３の周縁部に液晶用のシール樹脂材５０ａを塗布
する。このとき、シール樹脂材５０ａには、後の工程で
液晶を注入するための注入口４５ａを設けておく。注入
口４５ａは、例えば注入口４５から最も離れた側面に設
けられる。

【００７５】このように、本実施例によれば、低屈折率
材の注入口４５を第１の透明基板４１に形成しているの
で、液晶と低屈折率材とを同時に注入しても混入するこ
とが防止される。また、同時に注入しない場合、例えば
低屈折率材を先に注入する場合では、注入中に液晶の注
入口を封止していなくても、低屈折率材を注入口４５ａ
に注入する虞がないので、混入が防止される。

【００７６】なお、第４の実施例においては、凸型のマ
イクロレンズ４４を使用しているが、第２の実施例のよ
うに凹型のマイクロレンズを使用してもよく、また、第
３の実施例のように頂部に平坦部が形成されたマイクロ
レンズを使用してもよい。

【００７７】なお、本発明においては、第１乃至第４の
実施例方法の中から２種以上を組み合わせて適用するこ
とができる。また、１組の透明基板から複数個のマイク
ロレンズ内蔵基板を製造し、即ち、多面取りしてもよ
い。図９（ａ）乃至（ｃ）は種々の多面取りパターンを
示す模式図である。

【００７８】例えば、３列３行で総計９個のマイクロレ
ンズ内蔵基板を１組の透明基板から多面取りする場合、
図９（ａ）に示すように、シール樹脂材６０ａの側面に
１列毎に１個の注入口６１ａを設け、１列をなす３個の
マイクロレンズ内蔵基板６２ａでその注入口６１ａを共
有するようにすることができる。

【００７９】また、図９（ｂ）に示すように、第１の透
明基板６３ｂに１個のマイクロレンズ内蔵基板毎に１個
の注入口６１ｂを設け、各マイクロレンズ内蔵基板６２
ｂが独立した注入口６１ｂを有するようにしてもよい。

【００８０】更に、図９（ｃ）に示すように、第１の透
明基板６３ｃに１列毎に１個の注入口６１ｃを設け、１
列をなす３個のマイクロレンズ内蔵基板６２ｃでその注
入口６１ｃを共有するようにしてもよい。

【００８１】これらのパターンを利用して多面取りを行
えば、生産工程数の低減により生産性が向上する。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
透明基板等を高温で処理した後に、マイクロレンズと屈
折率が異なる異屈折率材を透明基板間に注入するので、
高温での耐熱性が低い異屈折率材でも使用することがで
きるので、短い焦点距離を得ることができ、その生産性
を向上させることができる。また、凸型マイクロレンズ
を使用する場合に、その頂部を平坦化にすることによ
り、その上に張り合わされる透明基板との接触面積が大
きくなるので、十分な機械的強度を確保し、生産性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施例方法
に係るマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を工程順に示
す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例方法に係るマイクロレン
ズ内蔵基板の製造方法を示すフローチャートである。

【図３】（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第２の実施例方法
に係るマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を工程順に示
す断面図である。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係るマイ
クロレンズ内蔵基板を使用した液晶表示素子の液晶と低
屈折率材又は高屈折率材との注入口の位置関係を示した
模式図である。

【図５】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第３の実施例方法
に係るマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を工程順に示
す断面図である。

【図６】屈折率材注入口の位置を示す模式図である。

【図７】本発明の第３の実施例方法により製造されたマ
イクロレンズ内蔵基板を使用して作製された液晶表示素
子を示す模式図である。

【図８】（ａ）は本発明の第４の実施例方法に係るマイ
クロレンズ内蔵基板の製造方法を示す断面図であり、
（ｂ）及び（ｃ）は同じくマイクロレンズ内蔵基板の製
造方法を工程順に示す模式図である。

【図９】（ａ）乃至（ｃ）は種々の多面取りパターンを
示す模式図である。

【図１０】特開平９−２５８１９５号公報に記載された
従来のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法を示すフロー
チャートである。

【図１１】特開平９−２５８１９５号公報に記載された
方法により製造されたマイクロレンズ内蔵基板を示す断
面図である。

【符号の説明】

１、１ａ、２、２ａ、２１、２２、３１、４１、４２、
６３ｂ、６３ｃ；透明基板 ４、４ａ、２４、４４；マイクロレンズ ６、２６；低屈折率材 ６ａ；高屈折率材 ８、８ａ、２８；中空部 １０、１０ａ、１６、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、５０、
５０ａ、６０ａ；シール樹脂材 １２、１２ａ、３２ａ、３２ｂ；透明電極 １３、１３ａ、３３ａ、３３ｂ、４３；配向膜 １５、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、３０、４５、４５ａ、
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ；注入口 ２９、２９ａ；壁 ３４；液晶 ３５；平坦部 ３６；接着剤 ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ；マイクロレンズ内蔵基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−258195（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−232388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 3/00 G02F 1/1335

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の透明基板の表面に複数個のマイク
   ロレンズを形成する工程と、次いで前記第１の透明基板
   の複数個の前記マイクロレンズの周囲に壁を形成する工
   程と、次いで複数個の前記マイクロレンズ及び前記壁上
   に第２の透明基板を張り合わせる工程と、次いで液晶が
   注入される空間を有する２枚の透明電極を前記第２の透
   明基板上に形成し組立焼成を行う工程と、次いで前記第
   １の透明基板と前記第２の透明基板との間に前記マイク
   ロレンズとは屈折率が異なる異屈折率材を注入する工程
   と、を有することを特徴とするマイクロレンズ内蔵基板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記マイクロレンズは凹型マイクロレン
   ズであり、前記異屈折率材の屈折率は、前記マイクロレ
   ンズのそれよりも高いことを特徴とする請求項１に記載
   のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記マイクロレンズは凸型マイクロレン
   ズであり、前記異屈折率材の屈折率は、前記マイクロレ
   ンズのそれよりも低いことを特徴とする請求項１に記載
   のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記マイクロレンズの頂部は平坦化され
   ていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロレン
   ズ内蔵基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１の透明基板は、前記異屈折率材
   が注入される注入口を有することを特徴とする請求項
   １、３又は４に記載のマイクロレンズ内蔵基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記壁は、前記異屈折率材が注入される
   注入口を有することを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れか１項に記載のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法。
7. 【請求項７】 ２枚の前記透明電極を形成し組立焼成を
   行う工程は、前記第２の透明基板上に第１の透明電極を
   形成する工程と、次いで前記第１の透明電極上に前記注
   入口の直上からずれた位置に液晶注入口を有する第２の
   壁を形成する工程と、次いでこの第２の壁上に第２の透
   明電極を張り付ける工程と、を有することを特徴とする
   請求項５又は６に記載のマイクロレンズ内蔵基板の製造
   方法。
8. 【請求項８】 前記注入口は、画素に整合する位置から
   ずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項５
   乃至７のいずれか１項に記載のマイクロレンズ内蔵基板
   の製造方。
9. 【請求項９】 前記組立焼成を行う工程は、前記第１及
   び第２の透明電極との間の空間を真空にして行うことを
   特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のマイ
   クロレンズ内蔵基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記異屈折率材は、熱硬化樹脂及び光
    硬化樹脂からなる群から選択された１種の樹脂製である
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    のマイクロレンズ内蔵基板の製造方法。